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¿Por qué el radio tiene una primera energía de ionización superior a la del bario?

Me pregunto por qué el radio parece contradecir la tendencia general de que las energías de primera ionización disminuyen a medida que se desciende en un grupo de la tabla periódica: el bario (el elemento del grupo 2 que le precede) tiene una energía de primera ionización de $\pu{502.9 kJ/mol}$ mientras que el radio tiene un primer E.I. ligeramente superior de $\pu{509.3 kJ/mol}$ (del Wikipedia aunque mi libro de texto está de acuerdo).

¿Hay alguna explicación para esto en la actualidad? (Imagino que la mecánica cuántica puede estar implicada de algún modo, pero no estoy del todo seguro de cómo).

Es muy probable que haya otros ejemplos de ruptura de la tendencia, pero éste es el único que he encontrado hasta ahora y tengo curiosidad por saber por qué es así.

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Jörg W Mittag Puntos 1171

Creo que también es importante mencionar efectos relativistas aquí. Ya empiezan a ser bastante visibles después de $Z=70$ et $\ce{Ra}$ miente un buen rato después.

En los átomos muy pesados, los electrones del $\ce{1s}$ (en realidad, todos los orbitales con cierta densidad de electrones cerca del núcleo, pero el orbital $\ce{1s}$ que resulta ser el más cercano y, por tanto, el más afectado) están sometidos a cargas nucleares efectivas muy elevadas, que comprimen los orbitales en una región muy pequeña del espacio. Esto, a su vez, obliga a que los momentos de los electrones más internos sean muy altos, a través del principio de incertidumbre (o en una imagen clásica, los electrones necesitan orbitar el núcleo muy rápidamente para evitar caer en él). De hecho, los momentos son tan elevados que las correcciones de la relatividad especial son apreciables, de modo que los momentos reales corregidos relativísticamente ( $p_{\text{relativistic}}=\gamma p_{\text{classical}}$ ) son algo superiores a los momentos clásicos aproximados. De nuevo a través del principio de incertidumbre, esto causa un contracción relativista de la $\ce{1s}$ (y otros orbitales con densidad de electrones cercanos al núcleo, especialmente $\ce{ns}$ y $\ce{np}$ orbitales).

La contracción relativista de los orbitales más internos crea una cascada de cambios de apantallamiento de electrones entre el resto de los orbitales. El resultado final es que todos los $\ce{ns}$ los orbitales se contraen, acercándose al núcleo y desplazándose hacia abajo en energía. Esto es relevante para la pregunta porque los $\ce{7s}$ electrones de valencia en $\ce{Ra}$ se sienten más atraídas por el núcleo de lo que cabría esperar de un simple análisis de tendencias, ya que rara vez tienen en cuenta el aumento de los efectos relativistas a medida que se desciende en la tabla periódica.

Así, la primera (y segunda) energía de ionización de $\ce{Ra}$ llega a ser mayor de lo esperado, hasta el punto de que se produce un repunte en la tendencia a la baja. Eka-radio ( $Z=120$ ) tendría efectos relativistas mucho más fuertes, y cabe esperar que tenga una energía de ionización significativamente mayor en comparación con $\ce{Ra}$ . De hecho, los efectos relativistas conspirarán para hacer que los metales del grupo 2 sean ligeramente más nobles. Aunque la tabla periódica se vuelve tan desordenada cerca de los elementos superpesados que es difícil decir si será una tendencia claramente visible, o sólo un efecto que se combinará con varios otros.

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lubos hasko Puntos 13669

Este comportamiento puede atribuirse al mismo fenómeno que provoca la contracción de los lantánidos . Los electrones en $f$ son muy pobres en blindaje nuclear por lo que el $s$ Los electrones de la capa inmediatamente superior están más cerca (por término medio) del núcleo de lo que cabría esperar. Si estos electrones están más cerca del núcleo, entonces el átomo presenta un radio menor de lo esperado y estos $s$ los electrones son más difíciles de eliminar. Según el artículo de Wikipedia sobre la contracción de los lantánidos, existen causas tanto mecánicas cuánticas como relativistas para la contracción de los lantánidos.

Este comportamiento también se produce en hafnio (72), que está justo después de los lantánidos. La primera energía de ionización del hafnio es $\pu{658.5 kJ/mol}$ mientras que circonio (40, justo encima del hafnio) es $\pu{640.1 kJ/mol}$ . El bario está antes de los lantánidos y el radio después de ellos. Cualquier par que se divida de este modo mostrará probablemente esta nueva tendencia en los potenciales de ionización. Ve y compruébalo.

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81bronco Puntos 7071

Los elementos 57+ tienen electrones en orbitales f.

El radio tiene un subnivel 4f completo estos electrones son menos efectivos en el apantallamiento que los electrones d (f

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John Puntos 36

Esto se debe a que el orbital 4f del radio protege al orbital 7S con menor eficacia de la atracción nuclear, por lo que se requiere una mayor energía de ionización para su eliminación.

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Bueno, es todo sobre el efecto de blindaje, f subshell tienen muchos agujeros y por lo tanto la influencia nuclear sobre el exterior s electrones aumenta, por lo que los electrones de valencia son mucho más estrechamente ligada a la nucleas.hope tienes la respuesta

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