Conceptos Fundamentales de Química: Propiedades Atómicas y Estructura Electrónica

Radio Atómico

El volumen que le corresponde a un átomo puede determinarse a partir de la masa de 1 mol y de la densidad.

Fórmulas relacionadas:

• d = m/V = M/V_molar
• V_m = M/d
• V_m/N_A = V_atómico

Variación del Radio Atómico

En Grupos

Al descender en un grupo, la capa de valencia está cada vez más alejada del núcleo y disminuye la carga nuclear efectiva, por lo que el tamaño atómico aumenta. De esta forma, los elementos al final del grupo son de mayor tamaño.

En Periodos

En los periodos, aunque existen efectos de pantalla, el aumento de la carga nuclear en la órbita 'z' produce un incremento de la carga nuclear efectiva, lo que hace que el radio disminuya al ir de izquierda a derecha.

Radio Iónico

En general, los cationes son siempre más pequeños que los átomos que los generan, y los aniones son siempre más grandes.

Afinidad Electrónica

Es la energía que se desprende cuando 1 mol de átomos en estado gaseoso captura 1 electrón.

Reacción general:

X(g) + 1e⁻ → X⁻(g) + AE

Electronegatividad

Medida de la energía con la que un elemento desplaza hacia sí o sujeta los electrones que comparte con otros elementos en enlaces covalentes.

Fórmula de Pauling (ejemplo):

X_A = (EI_A + AE_A) / 2

Principio de Exclusión de Pauli

Cada orbital solo puede albergar un máximo de dos electrones, y estos deben girar en sentidos opuestos (uno con espín +1/2 y otro con espín -1/2).

Modelo de Schrödinger

Con su ecuación se obtiene que:

1. Los átomos existen solo en determinados niveles energéticos.
2. Los niveles energéticos permitidos están determinados por los números cuánticos que se imponen.
3. El cambio de nivel energético se produce mediante absorción o emisión de fotones, cuya frecuencia es directamente proporcional a la diferencia de energía entre los niveles implicados.

Más tarde, esta teoría define para cada nivel energético un volumen de probabilidad de encontrar un electrón.

Números Cuánticos

• N: Determina la capa o nivel del electrón (número cuántico principal).
• L: Determina el subnivel energético (número cuántico azimutal o secundario).
• M: Determina la orientación del subnivel (número cuántico magnético).

Estados Energéticos del Átomo

• Estado fundamental: Es el estado en el que los electrones de un átomo ocupan los niveles energéticos de menor energía posibles.
• Estado excitado: Cualquier otro estado permitido que no corresponde al fundamental, donde uno o más electrones han absorbido energía y se encuentran en niveles superiores.

Configuración Electrónica

Configuración electrónica: Simbolización de la corteza del átomo representativo que nos indica el número y tipo de electrones en cada nivel y subnivel energético.

Reglas de Llenado de Orbitales

Principio de Mínima Energía (Regla de n+l)

La energía de los orbitales puede estimarse a partir de la suma de sus dos primeros números cuánticos (n + l). Los electrones ocupan primero los orbitales de menor energía.

Regla de Hund (Máximo Desapareamiento)

En orbitales degenerados (con la misma energía en ausencia de campo magnético, es decir, con igual valor para n+l), los electrones se disponen de forma que el número cuántico de espín sea el mismo, maximizando el desapareamiento antes de emparejarse.