En química , las tendencias periódicas son patrones específicos presentes en la tabla periódica que ilustran diferentes aspectos de ciertos elementos cuando se agrupan por período y/o grupo . Fueron descubiertas por el químico ruso Dmitri Mendeleev en 1863. Las principales tendencias periódicas incluyen radio atómico , energía de ionización , afinidad electrónica , electronegatividad , valencia y carácter metálico . Estas tendencias existen debido a las configuraciones electrónicas similares de los elementos dentro de sus respectivos grupos o períodos; reflejan la naturaleza periódica de los elementos. Estas tendencias brindan una evaluación cualitativa de las propiedades de cada elemento. [1] [2]
El radio atómico es la distancia desde el núcleo atómico hasta el orbital electrónico más externo en un átomo . En general, el radio atómico disminuye a medida que nos movemos de izquierda a derecha en un período , y aumenta cuando descendemos en un grupo . Esto se debe a que en los períodos, los electrones de valencia están en la misma capa más externa . El número atómico aumenta dentro del mismo período mientras se mueve de izquierda a derecha, lo que a su vez aumenta la carga nuclear efectiva . El aumento de las fuerzas de atracción reduce el radio atómico de los elementos . Cuando descendemos en el grupo, el radio atómico aumenta debido a la adición de una nueva capa. [3] [4]
La energía de ionización es la cantidad mínima de energía que un electrón en un átomo o ion gaseoso tiene que absorber para salir de la influencia de la fuerza de atracción del núcleo . También se denomina potencial de ionización. La primera energía de ionización es la cantidad de energía que se requiere para extraer el primer electrón de un átomo neutro . La energía necesaria para extraer el segundo electrón del átomo neutro se denomina segunda energía de ionización y así sucesivamente. [5]
En cuanto a la tendencia, a medida que uno se mueve de izquierda a derecha a lo largo de un período en la tabla periódica moderna , la energía de ionización aumenta a medida que aumenta la carga nuclear y disminuye el tamaño atómico . La disminución del tamaño atómico da como resultado una fuerza de atracción más potente entre los electrones y el núcleo. Sin embargo, supongamos que uno se mueve hacia abajo en un grupo . En ese caso, la energía de ionización disminuye a medida que aumenta el tamaño atómico debido a la adición de una capa de valencia , lo que disminuye la atracción del núcleo hacia los electrones. [6] [7]
La energía liberada cuando se añade un electrón a un átomo gaseoso neutro para formar un anión se conoce como afinidad electrónica. [8] En cuanto a la tendencia, a medida que uno progresa de izquierda a derecha a lo largo de un período , la afinidad electrónica aumentará a medida que aumenta la carga nuclear y disminuye el tamaño atómico, lo que resulta en una fuerza de atracción más potente del núcleo y el electrón añadido. Sin embargo, a medida que uno se mueve hacia abajo en un grupo , la afinidad electrónica disminuye porque el tamaño atómico aumenta debido a la adición de una capa de valencia , lo que debilita la atracción del núcleo hacia los electrones. Aunque puede parecer que el flúor debería tener la mayor afinidad electrónica, su pequeño tamaño genera suficiente repulsión entre los electrones, lo que resulta en que el cloro tenga la afinidad electrónica más alta en la familia de los halógenos . [9]
La tendencia de un átomo de una molécula a atraer hacia sí el par de electrones compartido se conoce como electronegatividad. Es una cantidad adimensional porque es solo una tendencia. [10] La escala más utilizada para medir la electronegatividad fue diseñada por Linus Pauling . La escala ha sido bautizada como escala de Pauling en su honor. Según esta escala, el flúor es el elemento más electronegativo, mientras que el cesio es el menos electronegativo . [ 11]
En cuanto a la tendencia, a medida que uno se mueve de izquierda a derecha a lo largo de un período en la tabla periódica moderna , la electronegatividad aumenta a medida que aumenta la carga nuclear y disminuye el tamaño atómico . Sin embargo, si uno se mueve hacia abajo en un grupo , la electronegatividad disminuye a medida que aumenta el tamaño atómico debido a la adición de una capa de valencia , disminuyendo así la atracción del átomo hacia los electrones. [12]
Sin embargo, en el grupo XIII ( familia del boro ), la electronegatividad disminuye primero del boro al aluminio y luego aumenta hacia abajo en el grupo. Esto se debe al hecho de que el tamaño atómico aumenta a medida que descendemos en el grupo, pero al mismo tiempo la carga nuclear efectiva aumenta debido al pobre blindaje de los electrones internos d y f. Como resultado, la fuerza de atracción del núcleo por los electrones aumenta y, por lo tanto, la electronegatividad aumenta del aluminio al talio . [13] [14]
La valencia de un elemento es el número de electrones que debe perder o ganar un átomo para obtener una configuración electrónica estable . En términos simples, es la medida de la capacidad de combinación de un elemento para formar compuestos químicos . Los electrones que se encuentran en la capa más externa generalmente se conocen como electrones de valencia ; la cantidad de electrones de valencia determina la valencia de un átomo. [15] [16]
En cuanto a la tendencia, al moverse de izquierda a derecha a lo largo de un período , el número de electrones de valencia de los elementos aumenta y varía entre uno y ocho. Pero la valencia de los elementos primero aumenta de 1 a 4, y luego disminuye a 0 a medida que llegamos a los gases nobles . Sin embargo, a medida que descendemos en un grupo , el número de electrones de valencia generalmente no cambia. Por lo tanto, en muchos casos los elementos de un grupo particular tienen la misma valencia . Sin embargo, esta tendencia periódica no siempre se sigue para elementos más pesados, especialmente para el bloque f y los metales de transición . Estos elementos muestran una valencia variable ya que estos elementos tienen un orbital d como penúltimo orbital y un orbital s como orbital más externo. Las energías de estos orbitales (n-1)d y ns (por ejemplo, 4d y 5s) son relativamente cercanas. [17] [18]
Las propiedades metálicas generalmente aumentan a medida que se desciende en los grupos , ya que la atracción decreciente entre los núcleos y los electrones más externos hace que estos electrones estén más débilmente unidos y, por lo tanto, sean capaces de conducir calor y electricidad . A lo largo de cada período , de izquierda a derecha, la atracción creciente entre los núcleos y los electrones más externos hace que el carácter metálico disminuya . Por el contrario, el carácter no metálico disminuye a medida que se desciende en los grupos y aumenta a lo largo de los períodos. [19] [20]