Sistema periódico y propiedades periódicas

a) Definiciones

• Afinidad electrónica ($AE$): energía intercambiada cuando un átomo neutro, en estado gaseoso y fundamental, capta un electrón y se convierte en un ion negativo:

$$\text{X}(g) + \text{e}^- \longrightarrow \text{X}^-(g) \qquad \Delta H = AE$$Para la mayoría de los elementos se desprende energía ($AE < 0$ con el criterio termodinámico). Cuanta más energía se libera, mayor es la tendencia del átomo a captar el electrón y más estable es el anión formado. Al comparar «valores crecientes» se habla de la energía liberada, es decir, del valor absoluto.

• Electronegatividad ($\chi$): tendencia de un átomo a atraer hacia sí el par de electrones que comparte con otro átomo en un enlace covalente. No es una energía medible directamente, sino un número adimensional en una escala relativa (la de Pauling va de $0{,}7$ a $4{,}0$, el valor del F).

La diferencia esencial: la afinidad se refiere a un átomo aislado y la electronegatividad a un átomo enlazado.

b) Orden de C, F y Li

Configuraciones electrónicas:$$\text{Li}\ (Z=3):\ 1s^2\,2s^1 \qquad \text{C}\ (Z=6):\ 1s^2\,2s^2\,2p^2 \qquad \text{F}\ (Z=9):\ 1s^2\,2s^2\,2p^5$$Los tres tienen la capa de valencia en $n = 2$: pertenecen al periodo 2 (grupos 1, 14 y 17). Al avanzar en el periodo aumenta la carga nuclear ($Z$) pero los electrones que se añaden van a la misma capa y apantallan poco, así que la carga nuclear efectiva crece y el radio disminuye. El núcleo atrae con más fuerza tanto al electrón que llega (afinidad) como a los electrones de enlace (electronegatividad).

Además, el F con $2p^5$ está a un electrón de la configuración de gas noble y libera mucha energía al captarlo, mientras que el Li tiende a perder su electrón $2s^1$, no a ganar otro.

Afinidad electrónica (energía liberada), en orden creciente:$$\text{Li} < \text{C} < \text{F} \qquad (60,\ 122\ \text{y}\ 328\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1})$$Electronegatividad, en orden creciente:$$\text{Li} < \text{C} < \text{F} \qquad (1{,}0;\ 2{,}5\ \text{y}\ 4{,}0\ \text{en la escala de Pauling})$$El F es el elemento más electronegativo de la tabla.

c) Electrón diferenciador del Li

El electrón diferenciador es el último que entra al construir la configuración, el que distingue al Li del elemento anterior (el He, $1s^2$). Es el electrón $2s^1$:

• $n = 2$ (segunda capa).
• $l = 0$ (orbital $s$).
• $m_l = 0$ (con $l = 0$ solo es posible $m_l = 0$).
• $m_s = +\tfrac{1}{2}$ (o $-\tfrac{1}{2}$: un electrón solo en un orbital puede tener cualquiera de los dos espines).