Principio de Aufbau

Se debe tener en cuenta el número máximo de electrones que caben en cada tipo de orbital. La capacidad de estos orbitales está regida por el principio de Pauli. El llenado de los orbitales se realizará en orden creciente de energía (regla de Madelung). Como la energía de los orbitales depende de la suma de los números cuánticos principal y secundario (n+l), en el caso de valores iguales de n+l, se llenará antes el orbital de menor valor de n. La expresión de la configuración electrónica se realiza indicando cada uno de los orbitales que lo forman y, como superíndice, el número de electrones que contiene cada orbital.

Reglas de Hund

  • Dentro de un mismo subnivel, los electrones se dispondrán de manera que estén desapareados el mayor número de ellos.
  • Cuando el número de electrones permita emparejar algunos de ellos, estas parejas se dispondrán de manera que la suma de los valores de ml sea lo mayor posible.

Sistema Periódico Moderno

En la actualidad, la sistemática periódica se realiza a partir de la configuración electrónica externa. Las propiedades químicas dependen de los electrones, y aparecen agrupaciones en las que se reunirán aquellos elementos de comportamiento similar.

Generalización de las Anomalías

Siempre que un orbital atómico de gran capacidad (d o f) se aproxime al semillenado o llenado, se producirá un salto electrónico.

Propiedades Periódicas

De todas las propiedades, las más usuales a la hora de ser estudiadas son el radio y el volumen atómico, la energía o potencial de ionización, la electroafinidad y la electronegatividad.

Radios Atómicos e Iónicos

Los radios y volúmenes atómicos guardan entre sí una relación de proporcionalidad.

Radios Iónicos
  • Un átomo que pierde electrones y se convierte en un ion positivo tendrá un radio menor.
  • Si un átomo neutro gana electrones y se convierte en un ion negativo, aumentará su radio.

Energía de Ionización

Fue la segunda magnitud que se determinó y calculó, y resultó determinante a la hora de confirmar la estructura electrónica por niveles de energía.

La primera energía de ionización se define como la energía que se necesita para extraer un electrón de un elemento en su estado fundamental (para llevarlo fuera de la atracción del núcleo).

Variación de la Energía de Ionización
  • La energía de ionización disminuye al descender en el sistema periódico. Esto se debe a que, con el aumento de n, el electrón externo se aleja del núcleo, por lo que disminuye la fuerza de atracción.
  • La energía de ionización aumenta de izquierda a derecha, ya que en un mismo periodo de la tabla periódica los electrones externos se sitúan en el mismo nivel energético, es decir, el número de protones del núcleo aumenta de izquierda a derecha y de abajo hacia arriba.

Electroafinidad

La electroafinidad es la energía que desprende un elemento en su estado fundamental y como gas, cuando recibe electrones para intentar completar su nivel electrónico: Y(g) + e– → Y–(g) + EA.

Variación de la Electroafinidad
  • La electroafinidad disminuye, en valor absoluto, al descender en el sistema periódico, es decir, al aumentar n.
  • La electroafinidad aumenta de izquierda a derecha, pero este aumento no es lineal, produciéndose máximos relativos un lugar antes que los de la energía de ionización.

Electronegatividad

La electronegatividad de un elemento nos indica el poder que tiene un átomo de dicho elemento para atraer los electrones que le mantienen unido a otro átomo.

Escalas de Electronegatividad
  • Escala de Mulliken: Fue la primera escala de electronegatividades en ser establecida. La electronegatividad de un elemento se calcula como la media aritmética de la primera energía de ionización y de la electroafinidad: EN (Mulliken) = (EI + EA) / 2.
  • Escala de Pauling: Estableció una escala de electronegatividades que es la de mayor difusión. La escala de electronegatividades de Pauling está construida a partir de las energías de enlace, considerando que estas son mayores a medida que las diferencias de atracción por los electrones también lo son.
  • Escala de Alfred y Rochow: Basan la electronegatividad en la fuerza electrostática ejercida por la carga nuclear efectiva (Z) sobre la electronegatividad.
Variación de la Electronegatividad
  • Si utilizamos la expresión de Alfred y Rochow para la electronegatividad, tendremos que la variación será directamente proporcional a Z.
  • La electronegatividad disminuye si aumenta N, ya que aumenta el radio atómico.
  • La electronegatividad aumenta de izquierda a derecha en el sistema periódico (hasta p5).
Electronegatividad en el Enlace Químico

Cuando se produce una diferencia de electronegatividades elevadas, estaremos ante un enlace iónico en el que el elemento más electronegativo gana electrones. Por el contrario, si es inferior, se habla de enlace covalente.

Número de Oxidación

Los números de oxidación están vinculados a los potenciales de ionización y a las electroafinidades, ya que tienden a estabilizarse, ya sea alcanzando la configuración de gas noble o las estructuras de orbitales llenos o semillenos.

Configuración de Gas Noble

Los elementos químicos cuyas estructuras electrónicas se hallan cerca del gas noble tenderán a estabilizarse para alcanzar la estructura de gas noble. Este es el caso de los alcalinos (ns1) y los alcalinotérreos (ns2) para alcanzar la estructura de gas noble (ns2np6). Por otra parte, los grupos 15, 16 y 17 también.

Estructura con Orbitales Semillenos o Llenos

Algunos elementos tienden a adquirir una configuración estable que no se corresponde con la de gas noble, sino con las estructuras de orbitales llenos o semillenos.