Temario gratis › Física y Química - 1.º Bachillerato

2.1 MRU y MRUA

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Introducción

En este apartado vamos a profundizar en los conceptos fundamentales relacionados con la magnitud relativa y la magnitud relativa a unidad. Estos conceptos son esenciales para comprender cómo se relacionan las magnitudes en diferentes situaciones físicas y químicas.

Explicación

En el campo de la física y la química, la magnitud relativa y la magnitud relativa a unidad son herramientas fundamentales para la comprensión y resolución de problemas. La magnitud relativa se refiere a la relación entre dos magnitudes, mientras que la magnitud relativa a unidad se utiliza para comparar las magnitudes de un mismo tipo de unidad. Estas ideas son clave en la aplicación práctica de las leyes físicas y químicas, permitiendo una comprensión más efectiva y eficiente de los procesos y fenómenos que se estudian.

Ejemplo

Ejemplo: Un experimento en la física puede presentar la siguiente situación: una partícula se mueve a una velocidad de 10 m/s y un segundo después llega a 20 m/s. ¿Cuál es la magnitud relativa entre las velocidades? ¿Y la magnitud relativa a unidad de las velocidades?

Ejercicios

Un coche circula con movimiento rectilíneo uniforme (MRU) a una velocidad constante de 20 m/s durante 15 s. ¿Qué distancia recorre?

Un móvil parte del reposo con movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA) y una aceleración constante de 2 m/s². ¿Qué velocidad alcanza a los 5 s?

Material adicional

Tabla periódica y propiedades periódicas

La posición de cada elemento en la tabla periódica está determinada por su configuración electrónica. Las propiedades de los elementos varían de forma periódica al recorrer la tabla.

Relación entre configuración y posición

• El período coincide con el valor del número cuántico principal (n) del último nivel con electrones.
• El grupo está relacionado con los electrones de valencia (los del último nivel y los del subnivel d en metales de transición).
• El bloque indica el subnivel que se está llenando: bloque s (grupos 1-2), bloque p (grupos 13-18), bloque d (grupos 3-12), bloque f (lantánidos y actínidos).

Propiedades periódicas cuantitativas

PropiedadDefiniciónTendencia en período →Tendencia en grupo ↓
Radio atómicoDistancia del núcleo al último electrónDisminuyeAumenta
Energía de ionización (EI)Energía para arrancar un electrón del átomo gaseosoAumentaDisminuye
Afinidad electrónica (AE)Energía liberada al captar un electrónAumenta (en valor absoluto)Disminuye
Electronegatividad (EN)Capacidad de atraer electrones en un enlaceAumentaDisminuye
🔬 Fórmula clave
Radio atómico: aumenta con n (más capas). Disminuye al aumentar Z en el mismo período (mayor carga nuclear efectiva).

Primera energía de ionización:
X(g) → X⁺(g) + e⁻     EI₁ > 0 (siempre endotérmica)

Afinidad electrónica:
X(g) + e⁻ → X⁻(g)     AE (exotérmica para la mayoría de no metales)

La electronegatividad sigue la escala de Pauling. El flúor es el más electronegativo (EN = 4,0) y el cesio/francio el menos.

📘 Ejemplo resuelto
Ordena de mayor a menor radio atómico: Na (Z = 11), Mg (Z = 12), K (Z = 19).

K > Na > Mg

K tiene 4 niveles (período 4), Na tiene 3 niveles (período 3), Mg está en el período 3 pero más a la derecha que Na.
📘 Ejemplo resuelto
Ordena de mayor a menor energía de ionización: N (Z = 7), O (Z = 8), F (Z = 9).

La tendencia general dice F > O > N (aumenta hacia la derecha).
Sin embargo, N tiene una EI ligeramente mayor que O porque N tiene el subnivel 2p³ (semilleno, más estable).
Orden correcto: F > N > O.

Carga nuclear efectiva

La carga nuclear efectiva (Zef) es la carga positiva «neta» que percibe un electrón externo, una vez descontado el efecto de apantallamiento de los electrones internos:

🔬 Fórmula clave
Zef = Z − σ

donde Z = número atómico y σ = constante de apantallamiento (estimada con las reglas de Slater).
Al avanzar en un período, Z aumenta pero σ apenas cambia (los electrones se añaden al mismo nivel) → Zef aumenta → mayor atracción → menor radio y mayor EI.

Radio iónico

• Un catión siempre tiene un radio menor que su átomo neutro: al perder electrones hay menos repulsión y la carga nuclear atrae más a los restantes.
• Un anión siempre tiene un radio mayor que su átomo neutro: al ganar electrones aumenta la repulsión electrónica y la nube se expande.

Series isoelectrónicas: iones con el mismo número de electrones pero distinto Z. Cuanto mayor es Z, menor es el radio. Ejemplo (10 electrones): N³⁻ > O²⁻ > F⁻ > Ne > Na⁺ > Mg²⁺ > Al³⁺

🤔 ¿Sabías que…?
Mendeléyev predijo la existencia del galio (que él llamó «eka-aluminio») en 1871, cinco años antes de su descubrimiento. Predijo correctamente su masa atómica (≈ 68), densidad (≈ 5,9 g/cm³) y punto de fusión bajo. Cuando el químico francés Lecoq de Boisbaudran lo descubrió en 1875, las propiedades coincidían asombrosamente.
✏️ Ejercicios
1. Un elemento tiene configuración [Ne] 3s² 3p⁴. ¿Qué elemento es? ¿En qué grupo y período se encuentra?

2. ¿A qué bloque pertenecen los elementos con configuración [Ar] 4s² 3d⁵?

3. Ordena de mayor a menor radio atómico: Li, Be, B, C, N. Justifica.

4. Ordena de mayor a menor energía de ionización: Na, Mg, Al, Si, P.

5. ¿Por qué los gases nobles tienen energías de ionización muy elevadas?

6. ¿Qué significa que el flúor tiene la mayor electronegatividad?

7. Compara el radio del Na con el del Na⁺. ¿Cuál es mayor? ¿Por qué?

8. Compara el radio del Cl con el del Cl⁻. ¿Cuál es mayor? ¿Por qué?

9. ¿Por qué la segunda energía de ionización del sodio es mucho mayor que la primera?

10. Predice las propiedades de un elemento con Z = 53 (yodo): ¿metal o no metal? ¿Grupo? ¿Período?
📋 Resumen de la lección
  • La configuración electrónica determina la posición del elemento: período (n), grupo (e⁻ valencia), bloque (subnivel).
  • Radio atómico: ↓ en período →, ↑ en grupo ↓.
  • EI y EN: ↑ en período →, ↓ en grupo ↓.
  • Los cationes son más pequeños que el átomo neutro; los aniones son más grandes.
  • Hay excepciones a las tendencias generales debido a la estabilidad especial de subniveles semillenos o completos.

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