Propiedades Periódicas y Configuración Electrónica: Afinidad Electrónica, Electronegatividad y Ejemplos

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Afinidad Electrónica y Electronegatividad

Afinidad Electrónica

La afinidad electrónica (AE) se define como la energía intercambiada cuando un átomo gaseoso captura un electrón (e–) y forma un anión. Aunque puede ser positiva o negativa, generalmente es exotérmica (libera energía). La segunda afinidad electrónica (energía para añadir un segundo electrón) suele ser positiva. Los gases nobles y los metales alcalinotérreos también presentan una primera AE positiva. La AE es mayor en los halógenos (crece en valor absoluto hacia la derecha en el Sistema Periódico y, dentro de un mismo grupo, disminuye hacia arriba debido al aumento del radio atómico y del número atómico (Z)).

Electronegatividad

La electronegatividad (EN) mide la tendencia de un átomo a atraer hacia su núcleo un par de electrones de enlace. Pauling estableció una escala de electronegatividades entre 0,7 (Fr) y 4 (F). La EN aumenta hacia arriba en los grupos y hacia la derecha en los períodos.

Ejemplos y Ejercicios Resueltos

Ejemplo 1: Configuración Electrónica y Propiedades Periódicas

Dados los elementos A y B con números atómicos 19 y 35, respectivamente:

  1. Establezca la configuración electrónica de cada uno.
  2. Indique su situación en el sistema periódico.
  3. Compare tres propiedades periódicas de ambos elementos.
  4. Justifique el tipo de enlace que producen al unirse.

Solución

  1. A (Z=19): 1s2 2s22p6 3s23p6 4s1
    B (Z=35): 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p5
  2. A: Grupo 1 (alcalinos), Período 4 (4s1)
    B: Grupo 17 (halógenos), Período 4 (4s24p5)
  3. Al estar en el mismo período, se compara su variación de izquierda a derecha:
    • Radio atómico: A > B (el radio disminuye hacia la derecha).
    • Energía de ionización (EI): A < B (la EI aumenta hacia la derecha).
    • Afinidad electrónica (AE): A < B (la AE aumenta hacia la derecha, en valor absoluto).
  4. Al ser A un metal alcalino y B un no metal halógeno, formarán un enlace iónico. A tenderá a ceder su electrón 4s1 (baja EI) y B tenderá a capturarlo (alta AE). Esto resulta en:
    • A - 1e- → A+
    • B + 1e- → B-
    Fórmula: AB (KBr)

Ejercicio 2: Deducción de Propiedades a partir de Números Cuánticos

Suponga que se conocen los tres números cuánticos (n, l y m) que definen el estado del último electrón de la corteza de un elemento E. Razone si puede saberse:

  1. Si será oxidante o reductor.
  2. Si es un metal o no metal.
  3. Si será muy electronegativo.
  4. Si su volumen atómico será elevado.

Solución

Conociendo el último número cuántico, se puede determinar el tipo de orbital que se está llenando y, por lo tanto, la posición aproximada del elemento en la tabla periódica.

  1. Oxidante o reductor: Si el último orbital es "s" (l=0), será una sustancia reductora (tenderá a oxidarse, perdiendo electrones). Si es "p" (l=1), será más oxidante (especialmente si "n" es pequeño, sin ser 1).
  2. Metal o no metal: Si el último orbital es "s", será un metal alcalino o alcalinotérreo. Si el último orbital es "p", podría ser metal o no metal (siendo más no metálico cuanto menor sea "n", sin ser 1).
  3. Electronegatividad: Si el último orbital es "s", será un metal alcalino o alcalinotérreo y, por lo tanto, poco electronegativo. Si el último orbital es "p", podría ser metal o no metal (siendo más no metálico y, por tanto, más electronegativo cuanto menor sea "n", sin ser 1).
  4. Volumen atómico: El volumen atómico depende tanto de la masa atómica como del tipo de empaquetamiento, y varía de forma no uniforme en la tabla periódica. Solo se puede deducir que, cuanto mayor sea "n", mayor será el volumen, en términos generales.

Clasificación de los Elementos en la Tabla Periódica

La tabla periódica se organiza en bloques, grupos y períodos, según la configuración electrónica de los elementos:

  • Bloque s:
    • Grupo 1: Alcalinos (ns1)
    • Grupo 2: Alcalinotérreos (ns2)
  • Bloque p:
    • Grupo 13: Térreos (ns2np1)
    • Grupo 14: Carbonoideos (ns2np2)
    • Grupo 15: Nitrogenoideos (ns2np3)
    • Grupo 16: Anfígenos (ns2np4)
    • Grupo 17: Halógenos (ns2np5)
    • Grupo 18: Gases nobles (ns2np6)
  • Bloque d:
    • Grupos 3-12: Elementos de transición (ns2(n-1)d1-10)
  • Bloque f:
    • Elementos de transición interna (Lantánidos y Actínidos) (ns2(n-1)d0-1(n-2)f1-14)