Estructura Atómica y Propiedades Periódicas

Principios de Configuración Electrónica

• Principio de Aufbau: La configuración electrónica más estable de un átomo se obtiene colocando los electrones en los orbitales de menor energía, siguiendo un orden creciente de energía.
• Principio de Exclusión de Pauli: No pueden existir dos electrones en un átomo con el mismo conjunto de cuatro números cuánticos. Por tanto, en un mismo orbital solo puede haber dos electrones, y deben tener espines opuestos.
• Regla de Hund: La configuración electrónica más estable en subniveles con orbitales degenerados es aquella que tiene el mayor número de espines paralelos. Es decir, los electrones se distribuyen en orbitales distintos con espines paralelos (electrones desapareados).

Propiedades Periódicas

• Radio Atómico: Es la distancia entre el núcleo de un átomo y el electrón más externo. En los grupos, aumenta al bajar debido al aumento del número cuántico principal. En los periodos, disminuye al moverse de izquierda a derecha por la mayor carga nuclear efectiva.
• Energía de Ionización: Es la energía mínima para perder un electrón de un átomo en estado gaseoso. Aumenta de izquierda a derecha en un periodo porque la carga nuclear efectiva es mayor y disminuye de arriba hacia abajo en un grupo porque los electrones se encuentran más lejos del núcleo por el aumento del número cuántico principal.
• Afinidad Electrónica: Es el cambio de energía cuando un átomo acepta un electrón. Aumenta hacia los halógenos en un periodo y disminuye en los gases nobles.
• Electronegatividad: Es la capacidad de un átomo para atraer electrones en un enlace covalente. Al aumentar el número de protones, disminuye el radio atómico, lo que reduce la distancia de los electrones al núcleo, provocando una mayor atracción sobre ellos. En un grupo: al aumentar n, aumenta el radio atómico, aumenta la distancia de los electrones al núcleo y, por ende, hay menor atracción.
• Carácter Metálico: Comportamiento de los elementos como metales o no metales según tiendan a perder sus electrones más externos (metales) o no (no metales). El carácter metálico generalmente aumenta conforme bajamos por una columna de la tabla periódica y disminuye conforme avanzamos de izquierda a derecha en una fila. Los metales tienden a tener energías de ionización, afinidad electrónica y electronegatividades bajas y, por tanto, tienden a formar iones positivos con relativa facilidad. Por tanto, los metales se oxidan (pierden electrones) cuando participan en reacciones químicas. Debido a sus afinidades electrónicas, energías de ionización y electronegatividades altas, los no metales, al reaccionar con metales, tienden a ganar electrones.

Estructura Nuclear y Decaimiento Radiactivo

Dentro del núcleo encontramos dos fuerzas:

• Las fuerzas de repulsión nuclear de carácter electrostático, generadas por la repulsión que existe entre los protones del núcleo.
• La fuerza nuclear fuerte, de mayor magnitud que las eléctricas y las gravitatorias, es de corto alcance.

Tipos de Decaimiento Radiactivo

• Emisión Beta (β): Núcleos por encima del cinturón de estabilidad (relaciones de neutrones a protones grandes). (Exceso de neutrones).
• Emisión de Positrones o Captura de Electrones: Núcleos por debajo del cinturón de estabilidad (relaciones de neutrones a protones pequeñas). Estos núcleos ricos en protones pueden aumentar su relación ya sea por emisión de positrones o por captura de electrones. El positrón emitido recorre cierta distancia antes de chocar con un electrón de la periferia y producirse la aniquilación, generándose dos fotones gamma. El electrón capturado corresponde generalmente a la capa más interna, dejando una vacante que será ocupada por un electrón de la capa más externa, teniendo lugar la emisión de un fotón de radiación X.
• Emisión Alfa (α): Núcleos con número atómico mayor o igual a 84. Exceso de masa. La radiación alfa consiste en una corriente de núcleos de helio-4, conocidos como partículas alfa, y que se denotan como He²⁺.
• Radiación Gamma (γ): La radiación gamma (o rayos gamma) consiste en fotones de alta energía (es decir, radiación electromagnética de longitud de onda muy corta, que no tienen carga ni masa). La radiación gamma no cambia ni el número atómico ni el número de masa de un núcleo y se representa como ₀⁰γ o simplemente γ. Casi siempre acompaña a otra emisión radiactiva porque representa la energía que se pierde cuando los nucleones restantes se reorganizan para formar arreglos más estables; el núcleo padre presenta exceso de energía.

Propiedades de las Emisiones Radiactivas

Las emisiones radiactivas se distinguen por su poder de penetración y su poder ionizante.

• Partículas Alfa (α): Con alta masa y baja velocidad, tienen un bajo poder de penetración pero un alto poder ionizante debido a su carga.
• Partículas Beta (β): Con baja masa y alta velocidad, tienen un mayor poder de penetración y un poder ionizante intermedio.
• Partículas Gamma (γ): Al ser radiación electromagnética, poseen el mayor poder de penetración, pero su poder ionizante es nulo directamente, aunque pueden transferir energía a los átomos y provocar ionización indirecta.