Fundamentos de Química: Propiedades Periódicas y Modelos Atómicos Clave

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Propiedades Periódicas de los Elementos

Radio Atómico

El radio atómico describe el tamaño del átomo y sigue las siguientes tendencias en la tabla periódica:

  • Dentro de un grupo: El radio atómico aumenta conforme crece el número atómico (al descender). Al aumentar el número de niveles electrónicos, se provoca un aumento del tamaño del átomo.
  • Dentro de un periodo: El radio atómico aumenta conforme disminuye el número atómico (de derecha a izquierda). Cuando el número atómico aumenta (de izquierda a derecha), crece la fuerza atractiva sobre los niveles y disminuye el tamaño del átomo.

Radio Iónico

El radio iónico varía dependiendo de si el átomo gana o pierde electrones:

  • Si el átomo pierde electrones, se convierte en un catión y su radio disminuye. El radio de un catión es menor que el del átomo neutro.
  • Si el átomo gana electrones, se convierte en un anión y su radio aumenta. El radio del anión es mayor que el del átomo neutro.

Energía de Ionización (EI)

La energía de ionización es la energía necesaria para arrancar un electrón de un átomo neutro:

  • Dentro de un grupo: La EI suele aumentar al disminuir el número atómico (de abajo hacia arriba). En los átomos menores, el electrón está más cerca del núcleo y experimenta una mayor atracción.
  • Dentro de un periodo: La EI aumenta al aumentar el número atómico (de izquierda a derecha). Al disminuir el radio atómico, aumenta la atracción de los electrones por el núcleo y son más difíciles de arrancar.

Afinidad Electrónica (AE)

La afinidad electrónica es la energía liberada cuando un átomo neutro capta un electrón:

  • Dentro de un grupo: La AE aumenta al aumentar el número atómico (al descender). Cuando aumenta el radio atómico, disminuye la atracción del núcleo por el nuevo electrón y por ello la AE aumenta.
  • Dentro de un periodo: La AE aumenta conforme disminuye el número atómico (de derecha a izquierda). La AE disminuye al avanzar en un periodo (de izquierda a derecha) porque aumenta la carga nuclear y disminuye el radio atómico.

Electronegatividad (EN)

La electronegatividad es la capacidad de un átomo para atraer electrones en un enlace químico:

  • Dentro de un grupo: Los átomos más electronegativos son los de menor número atómico (arriba).
  • Dentro de un periodo: Los átomos más electronegativos son los de mayor número atómico (derecha).

Relación con el Carácter Metálico

La energía de ionización, la afinidad electrónica y la electronegatividad se relacionan directamente con el carácter metálico de los elementos:

  • Los elementos metálicos son poco electronegativos.
  • Tienen baja energía de ionización.
  • Tienen baja afinidad electrónica.

Estructura Atómica y Modelos Clásicos

El Protón y el Modelo Atómico de Rutherford

Este modelo atómico explica los resultados obtenidos en su experimento de la lámina de oro:

  • El átomo está constituido por una zona central, el núcleo, donde se alojan la carga positiva (los protones) y casi la totalidad de la masa.
  • Hay otra zona exterior, la corteza, en la que se encuentra la carga negativa.
  • La materia está casi vacía, ya que el radio del núcleo es 100,000 veces más pequeño que el radio de un átomo.
  • La mayor parte de las partículas alfa ($\alpha$) pasan a través de la corteza sin sufrir desviación en su trayectoria.
  • Las partículas alfa que pasan cerca del núcleo son repelidas fuertemente y se desvían.
  • Pocas partículas chocan contra el núcleo. Las que lo hacen rebotan, experimentando un choque elástico y retrocediendo, debido a la enorme diferencia de masa entre las partículas alfa y el núcleo.

Isótopos

Son aquellos átomos con las mismas propiedades químicas pero diferente masa.

Modelo Atómico de Bohr (Aplicado al átomo de hidrógeno)

El modelo atómico de Bohr se basa en los siguientes postulados:

  1. La energía del electrón dentro de un átomo está cuantizada. Esto significa que, mientras permanezca en su órbita, el electrón ni gana ni pierde energía.
  2. El electrón se mueve siguiendo órbitas circulares alrededor del núcleo.
  3. Los niveles de energía permitidos al electrón son aquellos en los que su momento angular es un múltiplo entero de $h/2$.
  4. Solo se absorbe o emite energía cuando un electrón pasa de un nivel de energía a otro (transiciones electrónicas).

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