Estructura del átomo
a) Núcleo atómico
Una especie nuclear se representa en la forma Z AX,donde X es el símbolo químico del átomo correspondiente, Z es el número de protones, también llamado número atómico y A es el número másico suma de Z y N.
Los núcleos atómicos contienen una mezcla de protones y neutrones, colectivamente llamados como nucleones. El protón tiene la misma carga que el electrón pero positiva. Los protones y los neutrones en el núcleo atómico se mantienen unidos por la acción de la fuerza nuclear fuerte, que supera a la fuerza de repulsión electromagnética mucho más débil que actúa entre los protones de carga positiva.
La corteza del átomo está formada por unas partículas llamadas electrones. Como el átomo es neutro debe haber el mismo número de electrones que de protones.
Al número de protones se le llama Z o número atómico, y se corresponde con el número de orden en el sistema periódico.
Como el átomo es eléctricamente neutro debe haber el mismo número de protones que de electrones.
Al número de neutrones se llama N.
La masa atómica (A) de un átomo será la suma de los protones y de los neutrones (ya que la del electrón por ser muy pequeña se desprecia).
A = N + Z
Los átomos se representan así: AXX (puede que nos encontremos el número atómico y la masa cambiada, pero siempre sabremos cual es uno y cual es otro porque la masa atómica siempre será mayor que el número atómico). Ej.:
2311 Na, 147N
Para un mismo elemento químico, el número de protones que tienen sus átomos en sus núcleos es el mismo, pero no el de neutrones, el cual puede variar.
Se llaman Isótopos de un elemento químico a los átomos de un mismo elemento químico que tienen el mismo número atómico pero distinto número de neutrones. Ej.:
Isótopos del Hidrógeno:¹1H, (protón), ²1H (deuterio), ³1H (tritrio)
Los isótopos son los responsables de que la masa de los elementos químicos en el sistema periódico no sea un número entero, ya que la masa que presentan las tablas periódicas es una masa resultante de promediar las masas de los diferentes isótopos existentes de un mismo elemento.
Los átomos son neutros, pues el número de cargas positivas es igual al número de cargas negativas, es decir, el número de electrones es igual al número de protones.
Puede ocurrir que el átomo pierda o gane electrones (nunca que pierda o gane protones pues esto acarrearía la transformación de ese átomo en otro átomo de un elemento químico diferente), adquiriendo carga eléctrica neta y dando lugar a un ión :
Si pierde electrones, adquiere carga eléctrica positiva y el ión se llama catión. Si gana electrones, adquiere carga eléctrica negativa y el ión se llama anión.
Configuración electrónica
Se entiende por configuración electrónica la distribución más estable, y por tanto, más probable de los electrones en torno al núcleo.
Para distribuir los electrones en los distintos niveles de energía tenemos en cuenta los siguientes principios y reglas:
Los electrones entran en el átomo en los distintos orbitales de energía ocupando primero los de menor energía.
Para saber el orden de energía de los orbitales se usa el diagrama de Mouller.
1s2
2s2 2p6
3s2 3p6 3d10
4s2 4p6 4d10 4f14
5s2 5p6 5d10 5f14
6s2 6p6 6d10 6f14
7s2 7p6 7d10........... ( recordar que el llenado es en diagonal!!!)
De acuerdo con estas reglas el orden es el siguiente:
1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f , 5d, 6p, 7s
Sin embargo, este orden teórico presenta algunas excepciones.
Propiedades Periódicas
Las propiedades periódicas de los elementos químicos, son características propias de dichos elementos que varían de acuerdo a su posición en la tabla periódica, ósea dependiendo de su número atómico.
Las propiedades periódicas son: electronegatividad, electropositividad, radio atómico, afinidad electrónica, potencial de ionización, entre otras.
Electronegatividad
La electronegatividad es la tendencia que un átomo tiene para atraer hacia él los electrones cuando forma un enlace químico.
En mención al concepto antes vertido y para determinarlo de forma práctica podemos apreciar que el fluór es el elemento más electronegativo de la tabla periódica.
Electropositividad
La forma de medir la electropositividad es exactamente igual que la utilizada para las mediciones inherentes a su homónimo, mediante un enlace químico.
Entretanto la tendencia dentro de la tabla de elementos es contraria, ya que mide la tendencia de un átomo en perder electrones: Un claro ejemplo son los metales los cuales son los mas electropositivos de la tabla.
La electropositivitad crece en el sentido opuesto a la electronegatividad. De arriba hacia abajo esto nos demuestra que es el Francio, simbolizado por Fr y de numero atómico 87 el mas electropositivo de la tabla
Es importante considerar, que los gases nobles son demasiado inertes, por lo que el estudio de los valores de electronegatividad y electropositividad no es objeto de estudio debido a la complejidad que involucra la obtención de los datos.
Radio atómico.
Cuando nos referimos a radio atómico, básicamente planteamos la posibilidad de medir la distancia entre el núcleo de un átomo y la nube de electrones que componen su capa externa.
El radio metálico corresponde a la mitad de la distancia entre ambos núcleos lo que marcaría la pauta del tamaño del radio comprendido entre el núcleo del citado átomo y su capa de valencia.
El radio atómico en la familia de los elementos aumenta de arriba hacia abajo, acompañada proporcionalmente de la cantidad de átomos de cada elemento, a mayor valor en numero atómico de un elemento, mayores son las fuerzas ejercidas entre el núcleo y la electrósfera, lo que se resume en un menor radio atómico.
Por lo tanto y como nos indica la tabla el elemento de mayor radio atómico es el Cesio.
Afinidad Electrónica
La afiniadad electrónica se basa en la medición de la energía liberada por un átomo en estado fundamental y no en estado gaseoso al recibir un electrón.
Además es la energía mínima necesaria para la liberación de un electrón perteneciente a un anión de un determinado elemento.
Los gases nobles no presentan afinidad electrónica relevante, aunque es importante recalcar que nunca igual a 0, la adición de electrones siempre genera liberación de energía.
La afinidad electrónica no presenta una forma muy definida dentro de la tabla periódica aunque su comportamiento es similar al de la electronegatividad, por lo tanto la veremos crecer de abajo hacia arriba de izquierda a derecha.
Potencial de Ionización
El potencial de ionización mide lo inverso a la afinidad electrónica, por lo tanto podemos decir que mida la energía necesaria para retirar un electrón de un átomo neutro en estado fundamental.
Considerando que la energía necesaria para retirar el primer electrón siempre es mayor que la necesaria para retirar el segundo electro que a su vez es menor que la tercera y así sucesivamente.
Presenta el mismo comportamiento que la afinidad electrónica y la electronegatividad.
Por lo tanto podemos deducir que el Flúor y el Cloro son los elementos con mayores potenciales de ionización ya que son los elementos de mayor afinidad electrónica de la tabla periódica.
Para analizar cómo estamos frente al examen!!!
1) Realizar la configuración electrónica de los siguientes elementos:
Z=12 Z=30 Z=34
Mg Zn Se
A=24 A=65 A=79
2) Analizar las siguientes configuraciones electrónicas e indique:
a) A que grupo y período pertenecen y si es metal, no metal, gas noble, o un elemento de transición. Indique el símbolo de cada uno.
b) Comparar entre ellos de acuerdo a energía de ionización, electronegatividad, afinidad electrónica, carácter metálico.
a) 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 b) [ Kr ] 5S2 4d9
c) 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 4P5
3) De los siguientes elementos, dar el Z, el símbolo y la cantidad de electrones:
a) Un átomo con 81 neutrones y su A= 137.
b) Un átomo con 126 neutrones y su A= 209.
4) Indicar cuáles de las siguientes afirmaciones son correctas. Un átomo tiene 16 protones y 16 neutrones en su núcleo; en consecuencia corresponde a un elemento de
a) metálico
b) de transición
c) representativo
d) pertenece al grupo VI
e) pertenece al período 3
5) Se tiene un elemento X cuyo catión monopositivo tiene la siguiente configuración electrónica externa 4S2 4P6 . Si el número másico es 87. ¿ Cuántos neutrones tiene dicho átomo de X?
