Propiedades Periódicas y Termodinámica: Conceptos Clave

Propiedades Periódicas de los Elementos

Carga Nuclear Efectiva

• Periodo: Aumenta de izquierda a derecha porque aumenta el número atómico, pero no el apantallamiento.
• Grupo: No varía porque el número atómico y el apantallamiento aumentan de la misma forma.

Radio Atómico

Es la mitad de la distancia internuclear mínima, d, que presenta una molécula diatómica de ese elemento en estado sólido.

• Periodo: La carga nuclear efectiva aumenta a lo largo del periodo, ejerciendo una mayor atracción sobre los electrones del mismo nivel y disminuye el radio atómico.
• Grupo: La carga nuclear efectiva no varía, pero sí el número de niveles de llenado, por lo que el radio atómico irá aumentando a lo largo del grupo.

Energía de Ionización

Es la mínima energía necesaria para arrancar un electrón.

• Periodo: Al aumentar el número atómico, la carga nuclear efectiva aumenta y el radio atómico disminuye, por lo tanto, los electrones están más atraídos y se necesita mayor energía de ionización.
• Grupo: Al descender en un grupo, mientras que la carga nuclear efectiva permanece constante, el radio atómico aumenta, por lo tanto, los electrones estarán cada vez menos atraídos y habrá que necesitar menos energía de ionización.

Afinidad Electrónica

Es la variación de energía que se produce cuando un átomo neutro adquiere un electrón y se transforma en un ion mononegativo.

• Periodo: La tendencia a captar electrones aumenta de izquierda a derecha. Esto es así porque la carga nuclear efectiva aumenta y el radio disminuye, de tal manera que la atracción del núcleo es mayor.
• Grupo: La tendencia a captar electrones disminuye de arriba a abajo. El radio va aumentando de arriba a abajo, permaneciendo constante la carga nuclear efectiva, luego la atracción del núcleo irá disminuyendo.

Electronegatividad

Es la capacidad de un átomo para competir por el par de electrones que comparte con otro átomo.

• Periodo: Al avanzar en un periodo, aumenta la carga nuclear efectiva y disminuye el radio, con lo que aumenta la tendencia de los elementos a atraer los electrones. Aumenta de izquierda a derecha.
• Grupo: La carga nuclear efectiva permanece constante, pero el radio aumenta, disminuyendo así la tendencia a atraer los electrones. Disminuye de arriba a abajo.

Conceptos de Termodinámica

• Procesos Isotérmicos: La temperatura (T) permanece constante.
• Procesos Isobáricos: La presión (P) permanece constante.
• Procesos Isócoros: Cuando no hay variación de volumen (V).
• Procesos Adiabáticos: No se produce transferencia de calor entre el sistema y el entorno.

Trabajo (W)

W = -P · ΔV

• Cuando W < 0, el sistema realiza el trabajo.
• Cuando W > 0, el trabajo se realiza sobre el sistema.

Calor

Es otra forma de intercambio de energía entre un sistema y el entorno, como consecuencia de una diferencia de temperatura.

Reacciones Endotérmicas y Exotérmicas

• Reacciones Endotérmicas: Se absorbe calor del entorno.
• Reacciones Exotérmicas: Se libera calor en el transcurso.

Ley de Hess

Establece que la variación de calor de una reacción química depende únicamente de los estados inicial y final del sistema, y es independiente de los estados intermedios por los que ha transcurrido.

Energía Libre de Gibbs (G)

Es una magnitud extensiva y una función de estado.

ΔG = ΔH - T · ΔS

• ΔH < 0, ΔS > 0: ΔG < 0, ESPONTÁNEA
• ΔH < 0, ΔS < 0, si |T · ΔS| < ΔH: ΔG < 0, ESPONTÁNEA
• ΔH > 0, ΔS > 0, si |T · ΔS| > ΔH: ΔG < 0, ESPONTÁNEA
• ΔH > 0, ΔS < 0: ΔG > 0, NO ESPONTÁNEA