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Tema 3.CLASIFICACIÓN PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS. PROPIEDADES PERIÓDICAS
Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004
1. ANTECEDENTES HISTÓRICOS2. CLASES DE ELEMENTOS3. DIMENSIONES ATÓMICAS4. GANANCIA Y CESIÓN DE ELECTRONES5. ELECTRONEGATIVIDAD6. DUREZA Y BLANDURA7. CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA DE VALENCIA. NUMEROS DE
OXIDACIÓN8. EFECTOS RELATIVISTAS
http://www.chemsoc.org/viselements/pages/history.html
http://pubs.acs.org/cen/80th/elements.html
J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004
Precursores...1772 L. B.G. de Morveau Tabla de sustancias "químicamente simples" 1817-29 J.W. Döbereiner Triadas de elementos (Cl, Br, I)
Hacia 1850 se habían identificado 20 triadas 1862 A.E.B. de
Chancourtois Ordenó los elementos en orden creciente de su peso atómico. Tabla helicoidal.
1864 L. Meyer Tabla de valencias de 49 elementos 1864 W. Odling Tabla de 13 columnas que contenia 57 elementos 1865 J. A. R. Newlands Ley de las octavas
H F Cl Co, Ni Br I Pt,Ir
Li Na K Cu Rb Cs Os
G(Be) Mg Ca Zn Sr Ba,V Hg
Bo(B) Al Cr Y Ce, La Ta Tl
C Si Ti In Zr W Pb
N P Mn As Di, Mo Nb Bi
O S Fe Se Ro(Rh), Ru Au Th 1868-9 L. Meyer Curva de volumen atómico y tabla periódica.
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J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004http://webserver.lemoyne.edu/faculty/giunta/mendeleev.html
1869
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1871
http://cator.hsc.edu/~mollusk/ChemArt/mendeleev.html
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Propuestas de Mendeleieva. La periodicidad de las propiedades es
inherente a la distribución.b. La distribución se corresponde con las
valencias de los elementos.c. Las características de los elementos quedan
determinadas por el valor de sus pesos atómicos.
d. Los errores en los pesos atómicos pueden corregirse a partir de la posición del elemento en la tabla.
e. Los elementos cuyas propiedades son parecidas, o tienen pesos atómicos parecidos o aumentan regularmente.
Estableció la ley periódica:“Si los elementos se disponen de acuerdo con los pesos atómicos, presentan diferentes propiedades periódicas”
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Comparación de algunas propiedades del Ga y Ge con las propiedades predichas para Eka-Al y Eka-Si
Mendeleev'sPredictions about Eka-Aluminum
ObservedProperties of Ga
Mendeleev'sPredictions aboutEka-Silicon
ObservedProperties of Ge
Atomic Weight about 68 69.7 about 72 72.6
Melting Point low 30°C
Density 5.9 5.94 5.5 5.47
Formula of Oxide EkaAl2O3 Ga2O3 EkaSiO2 GeO2
Formula of ItsChloride Compound
EkaAlCl3 GaCl3 EkaSiCl4 GeCl4
Chemistry ofHydroxide
EkaAl(OH)3 dissolvesin both acids andbases.
Ga(OH)3 dissolvesin both acids andbases.
Boiling Point of ItsChloride Compound
EkaAlCl3 is morevolatile than ZnCl2.
GaCl3 is morevolatile than ZnCl2.
< 100°C 86°C
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… y sucesores1894-8 Lord Rayleigh
W. RamsayM.W. Travers
Detectaron y aislaron los gases nobles.(valencia 0)Ar(1895), Kr, Ne y Rn (1895-98)
1913 N. Bohr Explica la tabla periódica en base a lateoría atómica
1913 H.G.J. Moseley Ley periódica1940 E. Macmillan
P. AbelsonSintetizaron el primer transuránido 93Np
1944 G. T. Seaborg Hipótesis de los actínidos
http://webserver.lemoyne.edu/faculty/giunta/rayleigh0.html
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Moseley
λ =K
Z − σ( )2
E (keV ) = K (Z − 1)2
Moseley's relationbetween wavelengthand atomic number forthe Kα1, Lα1 and Mα1spectral lines (afterGoldstein et al. 1981).
http://www1.physics.ox.ac.uk/History/Moseley.html
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Moseley experimenthttp://marr.bsee.swin.edu.au/~dtl/het408/projrad/node5.html
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La Ley Periódica de Moseley establece que las propiedadese físicas y químicas de los elementos son funciones periódicas de sus números atómicos.
http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/webdocs/Chem-History/Moseley-article.html
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Grupos: columnas 1-18Periodos: filas 1-7Bloques: s, p, d, f
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Grupos Nombre específico /Nombre tradicional
Elementos Configuraciónelectrónica
Grupos 1, 2, 13-18 Elementos representativos(grupos principales)
Grupos 1 y 2 Elementos del bloque sGrupo 1 Metales alcalinos Li, Na, K, Rb, Cs, Fr ns1 (n= 2 -7)Grupo 2 Metales alcalino-térreos Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra ns2 (n= 2 -7)
Grupos 13-18 Elementos del bloque pGrupo13 Elementos del grupo del boro B, Al, Ga, In, Tl ns2 np1 (n= 2 -7)Grupo14 Elementos del grupo del carbono C, Si, Ge, Sn, Pb, Uuq ns2 np2 (n= 2 -7)Grupo15 Pnictógenos N, P, As, Sb, Bi ns2 np3 (n= 2 -7)Grupo16 Calcógenos O, S, Se, Te, Po, Uuh ns2 np4 (n= 2 -7)Grupo17 Halógenos F, Cl, Br, I, At ns2 np5 (n= 2 -7)Grupo18 Gases nobles He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, Uuo ns2 np6 (n= 2 -7)
Grupos 3-12 Elementos del bloque dElementos de transiciónPrimera serie de transición Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn 4s2 3d1- 4s2 3d10Segunda serie de transición Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd 5s2 4d1- 5s2 4d10Tercera serie de transición La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg 6s2 5d1- 6s2 5d10Cuarta serie de transición Ac, Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt, Uun, Uuu,
Uub7s2 6d1- 7s2 6d10
Grupos f Lantánidos La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Dy,Ho, Er, Tm, Yb, Lu
4f1 - 4f14
Actínidos Ac, Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk,Cf, Es, Fm, Md, No, Lr
5f1 - 5f14
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Propiedades periódicas
Radio atómico (volumen)Radio iónicoDensidadEnergía de ionizaciónAfinidad electrónicaElectronegatividadPunto de fusiónPunto de ebulliciónPotencial de reducción estándarValencia (número de oxidación)Calores de fusión vaporización y sublimaciónEnergía de enlace
Calor de solvatación de ionesDurezaMaleabilidadCoeficiente de expansiónEspectro ópticoComportamiento magnéticoConductividad térmicaResitencia eléctricaMovilidad iónicaParachorÍndice de refracción Calor de formación de un compuesto dado
Propiedades que dependen de la configuración electrónica
http://dl.clackamas.cc.or.us/ch104-06/periodic.htm
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Dimensiones atómicas.Volumen molar
El volumen ocupado por un átomo o ion depende de su entorno
http://web.mit.edu/3.091/www/pt/pert2.html
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Dimensiones atómicas. Radios atómicos
radio covalente radio metálicoradios iónicosda información del tamaño de un átomo que ha perdido o ganado electrones de valencia.
la mitad de la distancia experimental entre los núcleos de átomos vecinos del sólido.
Radio de van der Waals:la mitad de la distancia internuclearentre dos átomos iguales de moléculas adyacentes. El radio depende de la compresión a que el átomo esté sometido.
la mitad de la distancia entre el núcleo de dos átomos iguales que están formando un enlace covalente simple.
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Dimensiones atómicas. Radios atómicos
http://web.mit.edu/3.091/www/pt/pert1.html
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18H37
He32
Li134122
Be12589
B9080
C77
N75
O73
F71
Ne69
Na154157
Mg145136
Al130125
S i118117
P110110
S102104
Cl99
Ar97
K196202
Ca
174
Sc
144
Ti136132
V
122
Cr
119
Mn139118
Fe125117
Co126116
Ni121115
Cu135118
Zn120121
Ga120125
Ge122124
As122121
Se117117
Br114
Kr110
Rb
216
S r
191
Y
162
Zr148145
Nb
134
Mo
130
Tc
127
Ru133125
Rh132125
P d131128
Ag152134
Cd148138
In144132
S n140142
Sb143139
Te135137
I133
Xe130
Cs
235
Ba
198
La
169
Hf
144
Ta
134
W
130
Re
128
Os133126
Ir132126
P t131129
Au140134
Hg148139
Tl147144
P b146150
Bi146151
Po At Rn145
Fr Ra Ac Rf Db S g Bh Hs Mt Uun Uuu Uub Uuq Uuh Uuo
4f 5f 6f 7f 8f 9f 10f 11f 12f 13f 14f 15f 16f 17fCe
165
Pr
164
Nd
164
Pm
163
S m
162
Eu
185
Gd
162
Tb
161
Dy
160
Ho
158
Er
158
Tm
158
Yb
170
Lu
156Th
165
Pa U
143
Np P u Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Fuentes: Radios covalentes (primera fila) se han obtenido de Huheey. Radios metálicos de enlace sencillo (segunda fila) Ball & Norvury, Physical Data for Inorganic Chemists, Longman, London, 1974.
Apéndice A. Radios covalentes y metálicos de enlace sencillo de los elementos
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Apéndice B. Radios iónicos de Shannon-Prewitt (pm)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 H He2 Li
+1 90Be
+2 59B
+3 41C
+4 30N
+5 27O F Ne
3 Na+1 116
Mg+2 86
Al+3 67
Si+4 54
P+5 52
S+6 43
Cl+7 41
Ar
4 K+1 152
Ca+2 114
Sc+3 88
Ti+2 100+3 81+4 74
V+2 93+3 78+4 72+5 68
Cr+2 94+3 75+4 69+6 58
Mn+2 97+3 78+4 67+7 60
Fe+2 92+3 78+4 72
Co+2 88+3 75+4 67
Ni+2 83+3 74
Cu+1 91+2 87
Zn+2 88
Ga+3 76
Ge+2 87+4 67
As+3 72+5 60
Se+4 64+6 56
Br+7 53
Kr
5 Rb+1 166
Sr+2 132
Y+3 104
Zr+4 86
Nb+3 86+4 82+5 78
Mo+4 79+5 75+6 73
Tc+4 78+5 74+7 70
Ru+3 82+4 76+5 70
Rh+3 80+4 74+5 69
Pd+2 100+4 75
Ag+1 129+2 108+3 89
Cd+2 109
In+3 94
Sn+4 83
Sb+3 90+5 74
Te+4 111+6 70
I+5 109+7 69
Xe
6 Cs+1 181
Ba+2 149
La+3 117
Hf+4 85
Ta+3 86+4 82+5 78
W+4 80+5 76+6 74
Re+4 77+5 72+7 67
Os+4 77+5 71+7 66
Ir+3 82+4 76+5 71
Pt+2 100+4 75
Au+1 151+3 99
Hg+2 116
Tl+1 164+3 102
Pb+2 133+4 91
Bi+3 117+5 90
Po+4 108+6 81
At+7 76
Rn
7 Fr+1 194
Ra Ac+3 126
Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub Uuq Uuh Uuo
Ln Ce+3 115+4 101
Pr+3 113+4 99
Nd+3 112
Pm+3 111
Sm+3 110
Eu+2 131+3 109
Gd+3 108
Tb+3 106+4 90
Dy++2 121+3 105
Ho+3 104
Er+3 103
Tm+2 117+3 102
Yb+2 116+3 101
Lu+3 100
An Th+4 108
Pa+3 118+4 104+5 92
U+3 116+4 103+5 90+6 87
Np+3 115+4 101+5 89+6 86+7 85
Pu+3 114+4 100+5 88+6 85
Am+3 111+4 99
Cm+3 111+4 99
Bk+3 110+4 97
Cf+3 109+4 96
Es Fm Md No+2 124
Lr
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Apéndice C. Potencial de ionizaciónPrimer potencial de ionización: Es la energía mínima requerida para arrancar un electrón de un átomo gaseoso neutro en su estado fundamental.E(g) → E+ (g) + e- ∆HI
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He
Ne
Ar KrXe Rn
Potencial de ionización
http://web.mit.edu/3.091/www/pt/pert9.html
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Apéndice D. Afinidades electrónicas de los elementos (eV)
Es la energía liberada cuando un átomo gaseoso neutro en su estado fundamental acepta un electrón para formar un ion gaseoso negativo.E(g) + e- → E− (g) ∆HAE
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18H0.754
He−0.5
Li0.618
Be−0.19
B0.28
C1.26
N0.07
O1.461−8.75
F3.399
Ne(−0.3)
Na0.548
Mg−0.22
Al0.46
Si1.38
P0.747
S2.077−5.51
Cl3.617
Ar(−0.36)
K0.502
Ca−1.93
Sc0.19
Ti0.07
V0.53
Cr0.66
Mn< 0
Fe0.16
Co0.66
Ni1.62
Cu1.23
Zn0.1
Ga0.3
Ge1.2
As0.80
Se2.021−4.35
Br3.365
Kr(−0.40)
Rb0.486
Sr−1.51
Y0.30
Zr0.43
Nb0.89
Mo0.75
Tc1.0
Ru1.05
Rh1.14
Pd0.56
Ag1.303
Cd−1.31
In0.3
Sn1.2
Sb1.05
Te1.971
I2.686
Xe(−0.42)
Cs0.472
Ba−0.48
La0.5
Hf0
Ta0.14
W0.81
Re0.2
Os1.1
Ir1.56
Pt2.128
Au2.309
Hg−0.19
Tl0.21
Pb0.36
Bi0.95
Po(1.8)
At2.90
Rn(−0.42)
Fr(0.456)
Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub Uuq Uuh Uuo
4f 5f 6f 7f 8f 9f 10f 11f 12f 13f 14f 15f 16f 17fCe² 0.5
Pr² 0.5
Nd² 0.5
Pm² 0.5
Sm² 0.5
Eu² 0.5
Gd² 0.5
Tb² 0.5
Dy Ho² 0.5
Er² 0.5
Tm² 0.5
Yb² 0.5
Lu² 0.5
Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Fuente: J. Emsley, The Elements, Clarendon Press, Oxford, 1991.
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Afinidad electrónica
F Cl BrI At
Au
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ElectronegatividadPauling Es una medida de la tendencia de un átomo en una molécula a
atraer los electrones hacia si.
Mulliken (absoluta) Es el valor promedio de la primera energía de ionización y la afinidad electrónica del átomo.
Allred-Rochow Es la fuerza electrostática que ejerce el núcleo sobre los electrones de valencia.
D(AB) = 12
D(AA) + D(BB)[ ]+ ∆AB
energía de enlace heteropolar
∆AB = 96.48(χA − χB )2
χM = 12
∆HI + ∆HAE( )
χAR = 3590 Z * -0.35rcov
2 + 0.744
χA − χB = 0.102 ∆AB
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Apéndice E. Electronegatividades de Pauling, Allred-Rochow y absoluta
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18I II III IV II II II II II II I II III IV III II I 0
H2.20
7.18
He
(12.3)Li0.980.972.85
Be1.571.474.9
B2.042.014.29
C2.552.506.27
N3.043.077.30
O3.443.507.54
F3.984.1010.41
Ne
(10.6)Na0.931.012.85
Mg1.311.233.75
Al1.611.473.23
Si1.901.744.77
P2.192.065.62
S2.582.446.22
Cl3.162.838.30
Ar
(7.70)K0.820.912.42
Ca1.001.042.2
Sc1.361.203.34
Ti1.541.323.45
V1.631.453.6
Cr1.661.563.72
Mn1.551.663.72
Fe1.831.644.06
Co1.881.704.3
Ni1.911.754.40
Cu1.901.754.48
Zn1.651.664.45
Ga1.811.823.2
Ge2.012.024.6
As2.182.205.3
Se2.552.485.89
Br2.962.747.59
Kr
(6.8)Rb0.820.892.34
Sr0.950.992.0
Y1.221.113.19
Zr1.331.223.64
Nb1.61.234.0
Mo2.161.303.90
Tc1.91.363.91
Ru2.21.434.5
Rh2.281.454.30
Pd2.201.354.45
Ag1.931.424.44
Cd1.691.464.33
In1.781.493.1
Sn1.961.724.30
Sb2.051.824.85
Te2.12.015.49
I2.662.216.76
Xe2.6
5.85Cs0.790.892.18
Ba0.890.972.4
La1.101.083.1
Hf1.31.233.8
Ta1.51.334.11
W2.361.404.40
Re1.91.464.02
Os2.21.524.90
Ir2.201.555.4
Pt2.281.445.6
Au2.541.425.77
Hg2.001.444.91
Tl2.041.443.2
Pb2.331.553.90
Bi2.021.674.69
Po2.01.765.16
At2.21.966.2
Rn
(5.1)Fr0.70.86
Ra0.890.97
Ac1.11.0
Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
4f 5f 6f 7f 8f 9f 10f 11f 12f 13f 14f 15f 16f 17fCe1.121.06Š 3.0
Pr1.131.07Š 3.0
Nd1.121.06Š 3.0
Pm
1.06Š 3.0
Sm1.171.07Š 3.1
Eu
1.01Š 3.1
Gd1.201.11Š 3.0
Tb
1.10Š 3.2
Dy1.121.06
Ho1.231.10Š 3.3
Er1.241.11Š 3.4
Tm1.251.11Š 3.4
Yb
1.06Š 3.5
Lu1.271.04Š 3.0
Th1.31.1
Pa1.51.14
U1.381.22
Np1.361.22
Pu1.281.22
Am1.3
Cm1.3
Bk1.3
Cf1.3
Es1.3
Š 3.5
Fm1.3
Md1.3
No1.3
Lr1.3
* Fila superior electronegatividad de Pauling (χP), fila central electronegatividad Allred-Rochow (χAR) y fila inferior electronegatividad absoluta (χABS)Fuente: J. Emsley, The Elements, Clarendon Press, Oxford, 1991.
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Electronegatividad
F
Cl BrI
At
http://web.mit.edu/3.091/www/pt/pert8.html
http://www.chemguide.co.uk/atoms/bonding/electroneg.html
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Números de oxidación
1. La suma de los números de oxidación de todos los átomos en una molécula es igual a cero; la suma en un ion es igual a la carga del mismo (el número de oxidación es una propiedad del átomo individual y antes de ser sumado deberá ser multiplicado por el número de átomos de ese elemento presentes en la molécula o ion).
2. El número de oxidación de los elementos de los grupos 1, 2, 3f, 3 y Al es numéricamente igual al número del grupo, (+1, +2, +3, respectivamente).
3. El número de oxidación de los elementos más electronegativos será −1 si el grupo es el 17 (VIIA) y −2 si es el grupo 16 (VIA).
4. El número de oxidación del resto de los elementos se llama x y se obtiene a partir de la ecuación que resulta al aplicar la regla 1.
El número de oxidación (o estado de oxidación), es un número positivo o negativo, no necesariamente entero, representa la carga que un átomo tendría si los electrones en una molécula fueran asignados a los átomos de acuerdo a las reglas siguientes:
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Número de oxidación
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18+ 11 H H e− 1
54 4
3 3 32 2 2 2 2
+ 1 1 1 1 12 L i B e B C N O F N e− 1 1 1 1 1
2 2 23 34
76 6
5 5 54 4 4 4
3 3 3 3 32 2 2 2 2
+ 1 1 1 1 1 13 N a M g A l S i P S C l A r− 1 1 1 1 1
2 2 23 34
7 76 6 6 6
5 5 5 5 5 5 54 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 32 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
+ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 14 K C a Sc T i V C r M n F e C o N i C u Z n Ga Ge A s Se B r K r− 1 1 1 1 1 1 1 1
2 2 2 23 3
48 8
7 7 76 6 6 6 6 6
5 5 5 5 5 5 5 54 4 4 4 4 4 4 4 4 4
3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 32 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
+ 1 1 1 1 1 1 1 1 15 R b S r Y Z r N b M o T c R u R h P d A g C d In S n S b T e I Xe− 1 1 1 1 1
2 2 23
3 48
7 7 76 6 6 6 6 6
5 5 5 5 5 5 5 5 54 4 4 4 4 4 4 4 4
3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 32 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
+ 1 1 1 1 1 1 1 1 16 C s B a L a H f T a W R e Os Ir P t A u H g T l P b B i P o A t R n− 1 1 1 1 1 1
2 2 23
3 4
3 f 4 f 5 f 6 f 7 f 8 f 9 f 10 f 11 f 12 f 13 f 14 f 15 f 16 f 17 f4 4 4
3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 32 2 2 2 2 2 2 2 2 2
+ 1 1L n L a C e P r N d Pm Sm E u Gd T b D y H o E r T m Y b L u
7 76 6 6 6
5 5 5 5 54 4 4 4 4 4 4 4 4
3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 32 2 2 2 2 2 2
+A n A c T h Pa U N p P u A m C m B k C f Es F m M d N o L r
* L o s es tad o s d e ox idaci —n m‡s co m u n es a p a r ece n en n e g ri ta.
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Tendencias periódicas
Aumenta Z*, ∆HI, ∆HAE, χDisminuye radio atómico
Z*~
cons
tant
eD
ism
inuy
e ∆
HI,
∆H
AE, χ
Aum
enta
radi
o at
ómic
o
2
1
13 14 15 16 17
18
3-12
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Efectos relativistas 10 11 12 13 14 15
B C N
Al Si P
Ni Cu Zn Ga Ge As
Pd Ag Cd In Sn Sb
Pt Au Hg Tl Pb Bi
Au Hg Grupo 11 12 Configuración [Xe] 4f14 5d10 6s1 [Xe] 4f14 5d10 6s2 P.F. (°C) 1064 -39 P.E. (°C) 2807 356.7 σ (kSm-1) 426 10.4 D (g·cm-1) 19.32 13.53
IP(1) IP(2) IP(3) AE ∆Hd (M2)
Cu [Ar] 3d10 4s1 7.7 20.3 1.226 1.95
Ag [Kr] 4d10 5s1 7.6 21.5 1.202 1.65
Au [Xe] 4f14 5d 10 6s1 9.2 20.5 2.308 2.34
Zn [Ar] 3d10 4s2 9.4 18.0 39.7
Cd [Kr] 4d10 5s2 9.0 16.9 38.2
Hg [Xe] 4f14 5d 10 6s2 10.4 18.7 34.5Cl2: 2.54; I2: 1.56
Potencial de ionización
Afinidad electrónica
Entalpía de disociación
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Efectos relativistasTratamiento relativista. Ecuación de Dirac.
Numeros cuánticosn principal, n = 1, 2, 3,….l azimutal, l = 0,1, 2,…n-1j momento angular, j = + | l ±1/2|m magnético, -j, -j+1, ….j-1, j
ih∂Ψ
∂t= ich αx
∂∂x
+ α y∂∂y
+ α z∂∂z
Ψ − βm0c
2Ψ
r =n2h2 4πε0
meZe2
mevr = nh v =
e2Z4πε0h
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Efectos relativistasInfluencia de los efectos relativistas en los elementos pesados.Masa de un electrón que se mueve con una velocidad v:
Contracción relativista
m =mo
1- vc
2
ao =4πεoh2
me2el radio de Bohr:
el radio relativista es ~20% menor que el relativista para electrones 1s.
Los niveles ns superiores sufren también contracción, pues deben ser ortogonales.
vr = Z (au)
Para el Hg (Z = 80 ) <vr> = 0.58 c
me = h = e = a0 = 1
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Efectos relativistas
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Contracción relativista
0,8
0,85
0,9
0,95
1
50 60 70 80 90 100
<r>rel / <r>no-rel sfdp
Z
79Au
Au (6s1)χP: 2.54 (halógeno)
CsAu Au2Hg (6s2)χP: 2.00líquido Hg2
2+
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Efectos relativistas
Expansión relativistaAl sufrir los orbitales s (y p) una contracción implica un apantallamiento más eficiente de los orbitales d y f, que sufren una expansión relativista. Esta expansión se ha propuesto como explicación del aumento del número de oxidación
Efecto del par inerteLos electrones 6s de los elementos posteriores al mercurio, Tl, Pb y Bi, son difíciles de ionizar, lo cual explica la baja estabilidad del estado de oxidación del grupo.