Propiedades Periódicas de los Elementos Químicos: Tendencias y Comportamiento

Variaciones del Radio Atómico en la Tabla Periódica

Los metales de transición no cumplen estrictamente la ley de disminución del radio atómico a lo largo del periodo al aumentar el número atómico (Z). Estos elementos presentan, en su mayoría, radios atómicos aproximadamente iguales.

En los lantanoides, la disminución del radio a lo largo del periodo es mucho más acentuada ya que, al aumentar el número atómico Z, la carga nuclear va aumentando y, en cambio, los electrones se van añadiendo a los orbitales 4f. Por tanto, la disminución del radio es notable; esta disminución se denomina contracción lantánida y es la responsable de gran parte del comportamiento químico de esos elementos.

Radio Iónico

El concepto de radio iónico es de vital importancia en el estudio de los compuestos iónicos. Para comprenderlo, debemos distinguir el radio entre cationes y aniones:

• Cationes: En el caso de los cationes, al perder electrones, habrá un menor apantallamiento para un mismo número atómico, con lo que la carga nuclear efectiva en los cationes será mayor que en el elemento neutro. Esta mayor atracción hará que el catión tenga un menor tamaño; los cationes tienen menor radio que sus elementos neutros de referencia.
• Aniones: En el caso de los aniones se produce el efecto contrario: aumentan los electrones y, por tanto, para un mismo número atómico el apantallamiento es mayor. Como tenemos más electrones que protones en el núcleo, la carga nuclear efectiva disminuye. El resultado es que aumenta el radio; los aniones tienen un radio mayor que sus elementos neutros de referencia.

Energía de Ionización (EI)

Definimos la Energía de Ionización (EI) como la mínima energía necesaria para que un átomo neutro, en estado gaseoso y en su estado electrónico fundamental, ceda un electrón de su nivel externo y dé lugar a un ion monopositivo, también en estado gaseoso:

Ecuación Representativa

X (g) → X⁺ (g) + e⁻

Este proceso siempre es endotérmico. Al aumentar el número atómico en un periodo, la carga nuclear efectiva aumenta y el radio atómico disminuye; por tanto, el efecto total es que hacia la derecha del periodo los electrones externos estarán más fuertemente atraídos y tendremos que suministrar una mayor energía para arrancarlos. Al descender en un grupo, mientras que la carga nuclear efectiva permanece constante, el radio atómico aumenta; por tanto, los electrones estarán cada vez menos atraídos y habrá que suministrar menos energía para arrancarlos.

Afinidad Electrónica (AE)

Es la variación de energía que se produce cuando un átomo neutro (X), en estado gaseoso y en su estado electrónico fundamental, adquiere un electrón y se transforma en un ion mononegativo (X⁻), también en estado gaseoso y fundamental. Este proceso suele ser exotérmico, pero en ocasiones también puede ser endotérmico. Cuanto más exotérmico sea el proceso, más facilidad mostrará el elemento en captar un electrón e indicará la mayor estabilidad del anión formado.

Tendencias de la Afinidad Electrónica

La variación de la afinidad electrónica a lo largo de la tabla no es tan regular como en otras propiedades periódicas. Como aproximación, se puede generalizar lo siguiente:

• En un periodo, la tendencia a captar electrones aumenta de izquierda a derecha. Esto es así porque aumenta la carga nuclear efectiva y disminuye el radio, de tal manera que el núcleo ejercerá una mayor atracción por ese nuevo electrón.
• En un grupo, la tendencia a captar electrones disminuye de arriba abajo.

Electronegatividad

Es una medida de la capacidad de un átomo para competir por el par de electrones que comparte con otro átomo al que está unido por un enlace químico. Esta capacidad está relacionada con la energía de ionización y la afinidad electrónica.

Escalas de Electronegatividad

Por esta razón, Robert Mulliken estableció su escala de electronegatividades a través de la expresión:

EN = [EI (Energía de Ionización) + AE (Afinidad Electrónica)] / 2

Actualmente, la escala de electronegatividad más utilizada es la de Linus Pauling, donde los valores determinan el carácter metálico o no metálico de los elementos. En general:

• Cuanto más pequeño sea el valor de la electronegatividad, más metálico será el elemento.
• Cuanto más grande sea el valor de la electronegatividad, más no metálico será el elemento.

La electronegatividad en un periodo aumenta de izquierda a derecha y en un grupo disminuye de arriba abajo.