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Configuraciones electrónicas.
La tabla periódica.
Enlaces químicos.
Configuraciones electrónicas
• Es la manera como se distribuyen los
electrones alrededor del nucleo.
• Nos permitirá explicar porpiedades químicas
interesantes de los elementos, como la
valencia (capacidad de unión de un elemento
con otros)
• Estudiaremos 2 modelos:
– El modelo de Bohr->Órbitas
– El más moderno, mecanocuántico->Orbitales
Modelo de Bohr
Nº CUÁNTICO n
NOMBRE CAPA
Nº MÁXIMO
ELECTRONES (2n2)
1
K
2·12=2
2
L
2·22=8
3
M
2·32=18
4
N
2·42=32
El radio de cada órbita
viene condicionado por
su valor de n y es:
r=0,529·10-10·n2 metros,
siendo 0,529 Angstroms
el llamado radio de Bohr
2He:
K(2)
3LI: K(2)L(1)
4Be: K(2)L(2)
….
10Ne: K(2)L(8)
18Ar: K(2)L(8)M(8)
Si pasamos al 11Na, el siguiente electrón va
a la siguiente capa: K(2)L(8) M(1)
Si pasamos al 17Cl, le quitamos un electrón
de la última capa : K(2)L(8) M(7)
Modelo mecanocuántico
• Se basa en el principio de incertidumbre de
Heisemberg (1927), que afirma que “no podemos
conocer con total exactitud y al mismo tiempo la
velocidad y la posición de un electrón”.
• No podemos describir el movimiento de los
electrones.
• Cuando resolvemos la ecuación de Schrödinger
(1927) obtenemos las regiones en la que es muy
probable (probabilidad>95%) de encontrar el
electrón. Dichas regiones se denominan orbitales
(no confundir con órbita, modelo de Bohr)
Orbitales
• Orbitales del nivel n=3. Sus formas
Modelo mecanocuántico
NUMERO CUANTICO n
(capas)
ORBITALES
(subcapas)
Nº MÁXIMO DE ELECTRONES
(2 en s, 6 en p, 10 en d, 14 en f…)
1
1s
1s2
2
2s 2p
2s2 2p6
3
3s 3p 3d
3s2 3p6 3d10
4
4s 4p 4d 4f
4s2 4p6 4d10 4f14
Por último
• El orden de llenado no es por capas, sino por
la energía de los orbitales. Se llenan de menor
a mayor energía y el orden viene establecido,
de manera aproximada, por el diagrama de
Moeller. Aquí hay 2 versiones
Vamos llenado
Elemento
H
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Nombre
Hidrógeno
Helio
Litio
Berilio
Boro
Carbono
Nitrogeno
Oxigeno
Fluor
Neon
Sodio (Natrium)
Magnesio
Aluminio
Silicio
Fósforo (Phosphor)
Azufre (Sulphur)
Cloro
Argon
Potasio (Kalium)
Z
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Configuración
1s1
1s2
1s22s1
1s22s2
1s22s22p1
1s22s22p2
1s22s22p3
1s22s22p4
1s22s22p5
1s22s22p6
1s22s22p63s1
1s22s22p63s2
1s22s22p63s23p1
1s22s22p63s23p2
1s22s22p63s23p3
1s22s22p63s23p4
1s22s22p63s23p5
1s22s22p63s23p6
1s22s22p63s23p64s1
Iones
• Es igual, pero poniendo o quitando electrones:
Especie
Nombre
Conf. Electr.
9F
Fluor
1s22s22p5
Ion Fluor
1s22s22p6
8O
Oxígeno
1s22s22p4
O
8
anión oxigeno-1
1s22s22p5
2O
8
Anión oxigeno-2
1s22s22p6
11Na
Sodio
1s22s22p63s1
+
Na
11
catión sodio +1
1s22s22p6
9F
-
Tabla periódica
• Todos los elementos de la naturaleza ordenados
por nº atómico.
• ¿y por qué no se ponen en una larga tira?.
• Porque se observó que cada cierto nº de
elementos se repiten las propiedades químicas de
los elementos (valencia). Esos elementos con
propiedades comunes son una familia y en la
tabla periódica se ponen en la misma columna
(igual columna=iguales propiedades)
Períodos
• Asi se construye la tabla periódica, que contiene a día de hoy 7 filas o
períodos y 18 columnas, llamadas familias o grupos.
• Los períodos, las filas, se numeran de la 1 a la 7 y por el motivo que
veremos a continuación no todos son igual de largos, aunque todos
empiezan por un metal alcalino y terminan en un gas noble.
– 1 Período muy corto, el 1º, con 2 elementos.
– 2 Períodos cortos, el 2º y 3º, con 8 elementos.
– 2 Períodos largos, el 4º y 5º, con 18 elementos
– 2 Períodos ultralargos, el 6º y el 7º (sin completar), que contienen
además de los 18 que se ven los 14 situados debajo, denominados
elementos de transición interna o tierras raras.
Familias
• Se denomina periódica porque los elementos colocados en la
misma columna tienen propiedades químicas muy similares
(la más importante, la valencia), es decir, las propiedades
químicas se repiten periódicamente. Así, el Li, Na, K, Rb…, etc,
son:
–
–
–
–
–
metálicos,
tienen valencia 1 y forman cationes monopositivos con facilidad.
Se oxidan con mucha facilidad dando un oxido blanco.
Reaccionan violentamente con el agua.
Tienen un electron en la última capa
Forman la familia de los metales alcalinos. Los elementos
situados en la misma columna, y por tanto, con propiedades
químicas semejantes, se llaman familias.
Elementos representativos
• Las familias más importantes son las 1, 2, 13, 14,
15, 16 y 17 (la 18, los gases nobles, se usa como
referencia, pues no forman compuestos y
químicamente carecen casi de interés). Esas
familias más importantes están formadas por los
llamados elementos representativos, llamados
así por el gran cambio de propiedades que hay al
pasar de una familia a otra, a diferencia de los
metales de transición (familias 3 a 12), que tienen
todos propiedades similares, siendo más acusado
en los metales de transición interna (Tierras raras,
Lantánidos y Actínidos)
Grupos: Familias principales
• Para llamar a las familias se usan números (del 1 al 18), aunque
las más importantes tienen nombre propio que hay que
aprender:
– Familia 1: Alcalinos: Li (litio), Na (sodio), K (potasio), Rb (Rubidio), Cs (Cesio) y Fr
(Francio)
– Familia 2: Alcalino-Terreos: Be (Berilio), Mg (Magnesio), Ca (Calcio), Sr (Estroncio),
Ba (Bario) y Ra (Radio)
– Familias 3 a 12: metales de transición. Forman todos una gran familia con
propiedades muy similares, sin importar mucho su posición. De entre estos nos
fijaremos en unos pocos que aparecen en multitud de compuestos químicos: Fe
(Hierro), Co (Cobalto), Ni (Niquel), Cr (Cromo), Mn (Manganeso), Ag (Plata), Cu
(Cobre), Zn (Zinc), Cd (Cadmio), Au (Oro), Hg (Mercurio) son los más importantes.
– Familia 13: Terreos: B (Boro) y Al (Aluminio)
– Familia 14: Carbonoideos: C (Carbono) y Si (Silicio)
– Familia 15: Nitrogenoideos: N (nitrógeno), P (fósforo), As (Arsénico) y Sb
(Antimonio)
– Familia 16: Anfígenos: O (Oxígeno), S (Azufre), Se (Selenio) y Te (Teluro)
– Familia 17: Halógenos: F (Flúor), Cl (Cloro), Br (Bromo) y I (Iodo)
– Familia 18: Gases nobles: He (Helio), Ne (Neón), Ar (Argón), Kr (Kriptón), Xe
(Xenón) y Rn (Radón)
• Tablas:
– http://www.mcgraw-hill.es/bcv/tabla_periodica/
– http://www.ptable.com/
• Historia:
– http://es.wikipedia.org/wiki/Tabla_peri%C3%B3di
ca_de_los_elementos
Metales y no metales
Propiedades
• Metales
– Brillo
– Conducen electricidad y
calor
– Dúctiles (hilos) y
maleables (láminas)
– Alta densidad
– Altos puntos de fusión
(sólidos)
– Duros
• No metales:
– Gases u mates
– Aislantes eléctricos y
caloríficos.
– Frágiles
– Baja densidad
– Bajos punto de fusión
(gases)
– Blandos
Propiedad y configuración
• Si escribimos las configuraciones electrónicas
de los miembros de una familia nos
llevaremos una sorpresa. Por ejemplo,
alcalinos:
 3Li: 1s22s1
 11Na: 1s22s22p63s1
 19K:1s22s22p63s23p64s1
 37Rb:1s22s22p63s23p64s23d104p65s1
TODOS TERMINAN EN ns1 (n indica el período)
Otra familia
• Alcalino-terreos:
 4Be: 1s22s2
 12Mg: 1s22s22p63s2
 20Ca:1s22s22p63s23p64s2
 38Sr:1s22s22p63s23p64s23d104p65s2
 TODOS LOS ALCALINO-TERREOS ACABAN EN ns2
Otra
• Anfigenos:




O: 1s22s22p4
S: 1s22s2sp63s23p4
Se: 1s22s22p63s23p64s23d104p4
TODOS LOS ANFÍGENOS ACABAN EN ns2 np4 (6
electrones en la última capa)
 Ojo: el 3d10 es de la capa anterior, aunque se
llene después
Resumen
Otro resumen
Grupo
Nombre
Última capa
e- última capa
1
2
13
14
15
16
17
18
Alcalinos
Alcalino-térreos:
Terreos
Carbonoideos
Nitrogenoideos
Anfígenos
Halógenos
Gases nobles:
ns1
ns2
ns2np1
ns2np2
ns2np3
ns2np4
ns2np5
ns2np6
1
2
3
4
5
6
7
8
Estructura (configuración electrónica) y
propiedades (posición tabla periódica)
• Están íntimamente unidas. Un elemento tiene
las propiedades química que tiene por su
configuración electrónica externa. Es lo que un
átomo “ve” de otro cuando se acercan para
combinarse en un compuesto.
• Así, si un elemento tiene configuración
electrónica acabada en 4s1 será un alcalino del
4º período y tendrá propiedades similares a
los otros alcalinos.
Regla del octeto
• Los gases nobles tienen todos como configuración
de la última capa ns2np6, es decir, 8 electrones, y
no se combinan con nadie. Eso llevó a los
químicos a pensar que tener 8 electrones en la
última capa proporcionaba una gran estabilidad al
átomo.
• Todos los elementos aspiran a eso, a tener 8
electrones en la última capa. Esa es la regla del
octeto. Todos los átomos tratarán de perder (los
metales) o de ganar (los no metales) el nº
necesario de electrones para conseguir tener 8 en
la última capa, como un gas noble.
Regla del octeto: cationes metálicos
Los metales, con pocos electrones en la última capa,
tratarán de perderlos para tener como últimos los 8 e
de la penúltima capa (que será la última ahora).
Ejemplo: El sodio, 11Na: 1s22s22p63s1. Si pierde el
último electrón se queda 11Na+ :1s22s22p6
Cationes metálicos
– Alcalinos:ion +1. Li+, Na+, K+...
– Alcalino-térreos: ión +2. Be2+, Mg2+, Ca2+...
– Térreos: ión +3: B3+, Al3+
Regla del octeto: aniones no metálicos
Los no metales, a falta de pocos electrones para conseguir
el octeto, tratarán de ganarlos tener 8 e en la última capa.
Ejemplo: El cloro, 17Cl: 1s22s22p63s23p5. Si gana un
electrón se queda 17Cl- :1s22s22p63s23p6.
Aniones no metálicos
– Carbonoideos: ión -4. C4–, Si4–
– Nitrogenoideos: ión -3: N3–, P3–
– Anfígeno: ión -2. O2–, S2–...
– Halógenos: ión -1. F–, Cl–...
–HASTA AQUÍ ENTRARÁ EN EL EXAMEN
El enlace iónico
• Se forma al unirse un metal con un no metal.
• El no metal roba los electrones al metal y
ambos adquieren la estructura de gas noble.
• Por ejemplo: 8O y 11Na. Se formarán 8O2- y
+. Como el compuesto entre ambos debe
Na
11
ser neutro, hacen falta 2 Na para cada O.
• El compuesto será: Na2O
Otros compuestos iónicos
•
22s22p63s2
Mg:
1s
12
1e
•
22s22p63s23p5
Cl:
1s
17
1s22s22p6 :12Mg2+
2e
1s22s22p63s23p6:17Cl-
Ahora, Cl- y Mg2+ se unen, de tal forma que la
carga total del compuesto sea neutra, o sea, 2
cloro por cada magnesio: MgCl2
Propiedades compuesto iónicos (I)
• Propiedades de los compuestos iónicos:
– Son sólidos a temperatura ambiente, con altos
puntos de fusión y ebullición. Eso es así porque
existe una fuerte atracción entre los iones de
distinto signo y se necesita mucha energía para
romper la red cristalina.
– Se fracturan al golpearlos, formando cristales de
menor tamaño. Al golpear el cristal se desplazan
los iones y quedan enfrentados los de igual carga,
repeliéndose.
Propiedades compuesto iónicos (II)
– En general, se disuelven en agua.
Las moléculas de agua pueden
atraer y separar los iones,
deshaciendo la red iónica.
– No conducen la corriente eléctrica
en estado sólido, pero son
conductores en estado líquido y
en disolución. Los iones están
localizados en la red, pero al pasar
al estado líquido adquieren
movilidad, lo que posibilita el paso
de la corriente eléctrica.