Las propiedades químicas de un elemento provienen de su caparazón electrónico externo. ¿De dónde vienen las propiedades físicas y cómo?

En general, las propiedades químicas de los elementos son propiedades que solo se pueden determinar haciendo reaccionar químicamente un elemento con otro, que generalmente reorganiza en gran medida la estructura interna de los materiales involucrados. Los arreglos de los átomos cambian enormemente. Algunos ejemplos de propiedades químicas pueden ser inflamabilidad, calor de combustión, toxicidad, estabilidad química o la capacidad de catalizar una reacción de otros materiales.

A menudo se dice que las propiedades físicas de los elementos son propiedades que se pueden medir sin reorganizar la estructura interna del elemento mediante una reacción química. Se dividen en términos generales en propiedades extensivas e intensivas: las que se escalan con la cantidad de material presente y las que no. Los ejemplos pueden ser masa, conductividad térmica, conductividad eléctrica, densidad, índice de refracción, susceptibilidad magnética.

Pero una vez que incluya cambios de fase, entonces ya hay propiedades químicas involucradas, diría. El carbono, por ejemplo, si se calienta lo suficiente, experimentará una transición a una fase gaseosa que contiene dímeros de carbono a alta temperatura. Pero en estado sólido tiene dos estructuras cristalinas bien conocidas: diamante y grafito. Y luego están los fullerenos. Entonces, existe una superposición clara entre la física que resulta en propiedades químicas y físicas de los elementos puros.

Si solicita un índice de refracción en el rango de rayos X, está claro que se está alejando un poco del rango de la química. Si pregunta sobre las reacciones de propiedades que implican cambios en los núcleos, como la absorción de neutrones, está claramente fuera del ámbito de la química. Esto es ahora física nuclear y el comportamiento de los electrones ya no será relevante.

Pero hay una gran superposición en algunos casos entre la física subyacente que produce las propiedades físicas de los elementos y las que producen las propiedades químicas de los elementos. Ambos resultan en gran parte de las interacciones colectivas de los átomos, las masas y las cargas de sus núcleos, y de sus electrones, y especialmente sus electrones externos.

Si nos limitamos a considerar átomos de un solo tipo, de un elemento químico, es común decir que se están considerando las propiedades físicas. Pero desde el punto de vista de un químico físico o un científico de materiales, este no es realmente un problema fundamentalmente diferente de un problema que involucra más de un tipo de átomo.

Desde el punto de vista de un físico de partículas elementales, no hay diferencia entre la física que resulta en ferromagnetismo o el punto de fusión del hierro, y la física que resulta en la reacción de hidrógeno libre con oxígeno libre para producir agua.

En principio, todos estos son problemas especiales en la electrodinámica cuántica de un sistema de muchos electrones y muchos núcleos.

Una posible respuesta:

Version corta :

Algunas propiedades físicas pueden rastrearse hasta los electrones más externos (es decir, son causadas por electrones de valencia)

(Relativamente) respuesta larga:

Ahora sabemos que los electrones están dispuestos en un átomo por el llamado “Principio de Aufbau”, que esencialmente se compone de tres reglas:

  1. Principio de exclusión de Pauli,
  2. La regla de Hund, y
  3. Regla que establece que los electrones deben llenar los orbitales con menos energía primero, antes de proceder con el siguiente.

Estas reglas darán como resultado diferentes configuraciones de electrones más externos. Mientras tanto, definimos un parámetro llamado “Energía de electrones de valencia promedio” que, como su nombre nos dice, muestra la energía de electrones promedio. Luego descubrimos que podemos clasificar los elementos en función de su valor AVEE. Aquellos con AVEE inferior a 11 eV se consideran metales y tienden a emitir sus electrones (es decir, buen donante), y los otros con AVEE superior a 13 eV se clasificarán como no metales y tenderán a tomar electrones. en (buen aceptador). Estas tendencias diferentes, combinadas con la “estabilidad del octeto” que se encuentra poco después, nos darán pistas sobre por qué un elemento tiende a reaccionar (específicamente, haciendo enlace) con algunos otros elementos, pero no con el resto de elementos enumerados en la tabla de elementos.

Todo esto dará lugar a diferentes energías de enlace para diferentes compuestos. Algunas propiedades físicas como las propiedades mecánicas y térmicas están estrechamente relacionadas con la energía de enlace. En general, los compuestos con alta energía de unión (por ejemplo, cristal iónico) tendrán altos puntos de fusión y ebullición, duros y frágiles, formarán una fase sólida a temperatura ambiente, y algunos serán un aislante eléctrico.

More Interesting

¿Qué ideas sobre termodinámica podría tener alguien que trabajó / estudió ciencias de la alimentación en comparación con un fondo de química, física o ingeniería?

¿Por qué el patrón de intensidades máximas en una señal de RMN sigue el triángulo de Pascal?

¿Tener experiencia en química es importante para la física cuántica?

¿Cómo se relacionan la temperatura, la presión y el volumen?

¿Qué pasa si cada partícula de hidrógeno en el universo fuera cambiada por una de oxígeno?

¿Por qué ciertos materiales se sienten diferentes de otros?

¿Qué hechos valiosos debemos saber en la vida?

¿Qué es más difícil: física o química?

¿Cuáles son otros materiales que absorben CO2? Me han dicho que las limetonas absorben CO2. ¿Cuáles son los otros materiales que funcionan como la piedra caliza?

¿Cómo es posible que esta botella de agua se convierta en hielo tan rápido? ¿Cómo funciona el sobreenfriamiento y la nucleación?

¿Por qué el paladio 5s0 4d10 es más estable que el 5s2 4d8, y por qué las configuraciones de níquel y platino son diferentes a las del paladio? Había aprendido (y siempre había enseñado) que es 5s2 4d8.

¿Por qué llueve más durante el invierno que en verano? ¿No debería el aumento de calor aumentar la evaporación, por lo tanto, más lluvia?

¿Por qué el orbital 2p de nitrógeno no está emparejado en su configuración estable?

¿Cómo calcularía la evolución dinámica del tiempo de la forma de una función de onda de electrones en una reacción química?

Si desea preparar una taza de té y tener demasiada agua en el hervidor de agua, ¿qué es lo más eficiente en materia de energía: tirar el exceso de agua o hervir el exceso de agua y desperdiciar el calor?