ESTÁNDAR
Entorno físico (Procesos químicos)
- Relaciono la estructura de las moléculas orgánicas e inorgánicas con sus propiedades físicas y químicas y su capacidad de cambio químico.
Ciencia, tecnología y sociedad
- Utilizo modelos biológicos, físicos y químicos para explicar la transformación y conservación de la energía.
- Identifico aplicaciones de diferentes modelos biológicos, químicos y físicos en procesos industriales y en el desarrollo tecnológico; analizo críticamente las implicaciones de sus usos.
COMPONENTE
- Entorno físico (Procesos químicos)
- Ciencia, tecnología y sociedad
INDICADOR DE DESEMPEÑO
De Conocimiento:
- Establezco relaciones entre las diferentes teorías de la estructura de los átomos.
De Desempeño:
- Empleo las leyes ponderables y la tabla periódica para determinar y proyectar propiedades físicas y químicas de los elementos y la formación de compuestos.
METODOLOGÍA/ SECUENCIA DIDÁCTICA
- Unidad didáctica
- Propiedades periódicas
- Propósito
- Comprender el comportamiento de un átomo teniendo en cuenta las propiedades periódicas.
- Desarrollo cognitivo institucional
La electronegatividad
La electronegatividad se define como la capacidad de un elemento para atraer hacia sí los electrones que lo enlazan con otro elemento. Esta propiedad periódica nos permite predecir la polaridad del enlace formado entre dos átomos, así como el carácter covalente o iónico del mismo.
En la Tabla Periódica, esta propiedad aumenta en los grupos de abajo hacia arriba y en los periodos aumenta de izquierda a derecha. El flúor es el elemento de mayor electronegatividad porque al tener menor número de niveles de energía y mayor atracción por los electrones del último nivel, atrae con mayor facilidad lo electrones comprometidos en un enlace.
Variación periódica
Las electronegatividades de los elementos representativos aumentan de izquierda a derecha a lo largo de los periodos y de abajo a arriba dentro de cada grupo. Las variaciones de electronegatividades de los elementos de transición no son tan regulares. En general, las energías de ionización y las electronegatividades son inferiores para los elementos de la zona inferior izquierda de la tabla periódica que para los de la zona superior derecha.
El concepto de la electronegatividad es muy útil para conocer el tipo de enlace que originarán dos átomos en su unión:
El enlace entre átomos de la misma clase y de la misma electronegatividad es apolar. Cuanto mayor sean las diferencias de electronegatividad entre dos átomos tanto mayor será la densidad electrónica del orbital molecular en las proximidades del átomo más electronegativo. Se origina un enlace polar.
Cuando la diferencia de electronegatividades es suficientemente alta, se produce una transferencia completa de electrones, dando lugar a la formación de especies iónicas. Los metales son de baja electronegatividad por lo que tienden a regalar electrones para formar iones positivos, y los no metales son menos electronegativos, por eso forman iones negativos. Al conoce la electronegatividad de los elementos se puede predecir fácilmente el modelo de enlace que formaran (iónico, covalente, coordinado, polar y no polar); cuanto más fuerte sea el enlace, tanto mayor será la diferencia de electronegatividades.
Ejemplo: el potasio, es un átomo que presenta muy poca afinidad por los electrones. Posee una electronegatividad de tan solo 0.8 mientras que el silicio (Si), cuya afinidad de los electrones es moderada, tiene una electronegatividad de 1.8. Los elementos al combinarse entre sí intercambian o seden electrones, de tal manera que alcanzan la configuración electrónica semejante a la de un gas noble, formando de esta manera lo que llamamos enlace químico.
Ejemplo
A continuación, se presenta un ejemplo de la unión del hidrogeno y el flúor, en la imagen se pueden observar los orbitales de ambos y su electronegatividad, el flúor con una electronegatividad de 4,0 y el hidrogeno de 2,1. Teniendo en cuenta que a mayor electronegatividad mayor capacidad de un átomo para atraer electrones, podemos deducir que en este ejemplo el flúor es quien tiene la capacidad para atraer el electrón del hidrogeno y formar así un enlace iónico.
Cuando la diferencia de electronegatividad entre los átomos de un compuesto es menor a 1,6 el enlace es covalente, cuando es mayor a 1.7 el enlace que se forma es iónico.
Escala de Pauling
Pauling la definió como la capacidad de un átomo en una molécula para atraer electrones hacia así. Sus valores, basados en datos termoquímicos, han sido determinados en una escala arbitraria, denominada escala de Pauling, cuyo valor máximo es 4 que es el valor asignado al flúor, el elemento más electronegativo. El elemento menos electronegativo, el cesio, tiene una electronegatividad de 0,7.
La electronegatividad de un átomo determinado está afectada fundamentalmente por dos magnitudes, su masa atómica y la distancia promedio de los electrones de valencia con respecto al núcleo atómico. Esta propiedad se ha podido correlacionar con otras propiedades atómicas y moleculares. Fue Linus Pauling el investigador que propuso esta magnitud por primera vez en el año 1932, como un desarrollo más de su teoría del enlace de valencia. La electronegatividad no se puede medir experimentalmente de manera directa como, por ejemplo, la energía de ionización, pero se puede determinar de manera indirecta efectuando cálculos a partir de otras propiedades atómicas o moleculares.
Se han propuesto distintos métodos para su determinación y aunque hay pequeñas diferencias entre los resultados obtenidos todos los métodos muestran la misma tendencia periódica entre los elementos.
El procedimiento de cálculo más común es el inicialmente propuesto por Pauling. El resultado obtenido mediante este procedimiento es un número adimensional que se incluye dentro de la escala de Pauling. Escala que varía entre 0,7 para el elemento menos electronegativo y 4,0 para el mayor.
Es interesante señalar que la electronegatividad no es estrictamente una propiedad atómica, pues se refiere a un átomo dentro de una molécula y, por tanto, puede variar ligeramente cuando varía el "entorno"4 de un mismo átomo en distintos enlaces de distintas moléculas. La propiedad equivalente de la electronegatividad para un átomo aislado sería la afinidad electrónica o electroafinidad.
Dos átomos con electronegatividades muy diferentes forman un enlace iónico. Pares de átomos con diferencias pequeñas de electronegatividad forman enlaces covalentes polares con la carga negativa en el átomo de mayor electronegatividad.
Afinidad electrónica
La afinidad electrónica, es la energía liberada cuando un átomo neutro captura un electrón para formar un ion negativo (anión). En la Tabla Periódica aumenta de la misma forma que la energía de ionización, de abajo hacia arriba en los grupos y de izquierda a derecha en los periodos. Esta propiedad explica la razón por la cual los no metales tienden a formar aniones o iones negativos. Veamos unos ejemplos: el cloro (Cl), el bromo (Br) y el selenio. El cloro tiene mayor afinidad electrónica y energía de ionización que el bromo, y el bromo mayor que las del selenio.
A continuación, se representa en un diagrama el proceso de afinidad electrónica
Para mayor claridad, ver los siguientes videos:
- Desarrollo Metodológico
Actividad de práctica
- ¿Qué comportamiento con el tamaño y la atracción hacia otros átomos, crees que puedan presentar el flúor cuyo número atómico es 9 y el francio cuyo número atómico es 87?
- A partir de la siguiente información (grupo y periodo) encuentre el elemento y ordene de mayor a menor (forma decreciente) el valor de electronegatividad teniendo en cuenta el grupo y el periodo.
- De acuerdo con la información en la tabla periódica, ordene de mayor a menor los elementos según su electronegatividad. Justifique para cada caso.
- Consulta en qué consisten las siguientes fuerzas intermoleculares:
- Dipolo – dipolo.
- Fuerzas de dispersión de London
- Puentes de Hidrógeno
- Determine si la expresión es falsa o verdadera.
- Los electrones están distribuidos en cada átomo en niveles o capas de energía. ( )
- Entre más electronegativo sea un elemento mayor es su capacidad de ceder electrones. ( )
- Los halógenos son elementos no metálicos que para alcanzar la configuración de gas noble deben adquirir un electrón. ( )
- Un no metal es todo elemento que difícilmente gana electrones y sí tiene tendencia a cederlos. ( )
- La electronegatividad se define como la tendencia que tienen los átomos para captar electrones. ( )
- Los gases nobles son muy inertes, es decir no ceden ni ganan electrones fácilmente. ( )
- Si un átomo tiene baja energía de ionización, gana con facilidad un electrón. ( )
