¿Por qué la contracción del bloque D no afecta a los otros grupos de bloques P 14 15 16 etc.?

Question

Normalmente nos encontramos con anomalías en las tendencias de las propiedades periódicas, por ejemplo el tamaño [Valor del radio atómico de Raymond Chang Chemistry 9th Edition] del Galio (135 pm) es más pequeño que el del Aluminio (143 pm), en contra de la tendencia básica de que el tamaño atómico aumenta hacia abajo en el grupo. Esto se suele atribuir al hecho de que el escaso apantallamiento de la carga nuclear por los orbitales D que intervienen conduce a un mayor $Z_\mathrm{eff}$ de ahí que el radio sea menor frente a la tendencia.

Si esa es la razón, ¿por qué no observamos efectos similares en otros grupos, como el grupo 15, que tiene fósforo (110 pm) y arsénico (120 pm)? [Aquí el tamaño no aumenta mucho pero sigue siendo significativo en comparación con los cambios que se producen en el grupo 13] donde el tamaño realmente aumenta incluso cuando hay orbitales D que intervienen. O en definitiva ¿por qué los efectos son tan profundos para el grupo 13 y no para los demás miembros?

Hay otro ejemplo de In (166 pm) y Tl (171 pm). Ambos pertenecen al grupo 13. En comparación con otros grupos, estos dos miembros tienen el menor aumento de radio atómico.

Answer 1

Como propiedad que muestra la contracción del bloque d, la pregunta citaba el radio atómico. Sin embargo, la contracción del bloque d puede manifestarse también en otras propiedades:

• $\ce{GeO}$ se describe como mucho más estable que $\ce{SiO}$ . $\ce{Sn(II)}$ los compuestos se describen como reductores. [Riedel]
• Los pentacloruros de $\ce{P, As, Sb}$ muestran un quiebre en su estabilidad: $\ce{PCl5}$ se funde a 167°C, $\ce{AsCl5}$ se descompone en $-50\mathrm{°C}$ , $\ce{SbCl5}$ se funde a 4°C (y se descompone a 140°C) [HoWi]
• Los potenciales redox en solución ácida para los oxianiones (0)/(IV) y los óxidos de los calcáreos muestran un pico en $\ce{Se}$ [HoWi]:

$$\begin{align} \ce{SO2} + \ce{4e-} + \ce{4H+} &\leftrightharpoons \ce{S} + \ce{2H2O} \quad &E^0 = +0.50 \ \mathrm{V} \\ \ce{SeO_3^{2-}} + \ce{4e-} + \ce{6H+} &\leftrightharpoons \ce{Se} + \ce{3H2O} \quad &E^0 = +0.74 \ \mathrm{V}\\ \ce{TeO2} + \ce{4e-} + \ce{4H+} &\leftrightharpoons \ce{S} + \ce{2H2O} \quad &E^0 = +0.57 \ \mathrm{V} \end{align}$$

• la fuerza oxidativa (tanto a bajo como a alto pH) de los oxiácidos halógenos sigue el patrón $\ce{BrO4-} > \ce{H_5IO6} > \ce{ClO4-}$ . [HoWi]

Creo que la estabilidad de los estados de oxidación, la estabilidad de compuestos comparables y los potenciales redox de compuestos similares son ejemplos válidos de la contracción del bloque d. Por supuesto, otros químicos pueden llegar a conclusiones diferentes.

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Literatura:
[Riedel] E Riedel, Química Anorgánica Vol. 6, de Gruyter (2004).
[AF Holleman, E Wiberg, Libro de texto de química inorgánica Vol. 101, de Gruyter (1995).