Tabla periódica de los elementos.
CC. Tabla periodica
Terminamos de hablar de los átomos y de los
modelos atómicos por un rato para así pasar a la tabla periódica y también
hablar de algunas de los características que tienen los átomos, pero primero la
tabla periódica que es el método que clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos químicos conforme a sus propiedades y características, su
función principal es establecer un orden específico agrupando elementos. Hay
una disputa sobre quien fue el primer científico que realizo ya que salió a la
luz en el año de 1869 dos tablas periódicas, pero suele atribuirse la tabla a Dmitri Mendeléyev, quien ordenó los elementos basándose en sus
propiedades químicas, si bien Julius Lothar Meyer, trabajando por separado, llevó a cabo un
ordenamiento a partir de las propiedades físicas de los átomos. La
estructura actual fue diseñada por Alfred Werner a partir de la versión de Mendeléyev. En 1952, el
científico costarricense Gil Chaverri (1921-2005) presentó una nueva versión basada en la
estructura electrónica de los elementos, la cual permite colocar las series
lantánidos y los actínidos en una secuencia lógica de acuerdo con su número
atómico.
CC. Mendeleyev
A lo largo del tiempo hubo varias incógnitas antes de hacer la tabla
periódica y uno de ellos fue el
descubrimiento de un número suficiente de elementos individuales, que hiciera
posible encontrar alguna pauta en comportamiento químico y sus propiedades.
Durante los siguientes dos siglos se fue adquiriendo un mayor conocimiento
sobre estas propiedades, así como descubriendo muchos elementos nuevos. El
descubrimiento de gran cantidad de elementos nuevos, así como el estudio de sus
propiedades, pusieron de manifiesto algunas semejanzas entre ellos, lo que aumentó el interés de
los químicos por buscar algún tipo de clasificación. La primera clasificación
de elementos conocida fue propuesta por Antoine Lavoisier, quien propuso que los elementos se clasificaran en metales, no
metales y metaloides o metales de transición. Aunque muy práctica y todavía
funcional en la tabla periódica moderna, fue rechazada debido a que había
muchas diferencias tanto en las propiedades físicas como en las químicas. Se dividieron así por sus diferencias como el metal que es un material en el que existe un solapamiento entre la banda de valencia y la
banda de conducción en su estructura electrónica llamada enlace metálico. Esto le da la capacidad de conducir fácilmente calor y electricidad, y generalmente la capacidad de reflejar la luz, lo que le da su
peculiar brillo, y sus propiedades maleabilidad (capacidad
de los metales de hacerse láminas al ser sometidos a esfuerzos de compresión.),
ductilidad (propiedad de los metales de moldearse en alambre e hilos al ser
sometidos a esfuerzos de tracción.), tenacidad (resistencia que presentan los
metales al romperse o al recibir fuerzas bruscas) y resistencia mecánica
(capacidad para resistir esfuerzo de tracción, compresión, torsión y flexión
sin deformarse ni romperse.). Luego están los no metales que
son los elementos
químicos opuestos a los metales pues
sus características son totalmente diferentes. Los no metales, excepto el
hidrógeno, están situados en la tabla periódica de los elementos en
el bloque p. Y se caracterizan por
presentarse en los tres estados físicos de la materia: solido, líquido y
gaseoso. A excepción del yodo, no tienen brillo metálico. Son frágiles y quebradizos en estado sólido, por lo que no son dúctiles ni maleables.
En general son malos conductores del calor y la electricidad. También los metaloides también llamados semimetales
que comprenden una de las tres categorías de elementos
químicos siguiendo una clasificación de acuerdo con las propiedades de enlace e ionización. Se caracterizan por presentar un comportamiento intermedio entre los
metales y los no metales. Pueden ser tanto brillantes como opacos, y su forma
puede cambiar fácilmente. Generalmente, los metaloides son mejores conductores
de calor y de electricidad que los no metales, pero no tanto como los metales.
No hay una forma unívoca de distinguir los metaloides de los metales verdaderos,
pero generalmente se diferencian en que los metaloides son semiconductores antes que
conductores. y por ultimo están los metales
de transición son aquellos elementos
químicos que están situados en la parte central del sistema, en
el bloque
d, cuya principal característica es la inclusión en su
configuración electrónica del orbital d, parcialmente lleno de electrones,
definiéndolo como un elemento cuyo átomo tiene
una subcapa d incompleta o que puede dar lugar a cationes. Y sus
propiedades lo caracterizan ya que sus combinaciones son fuertemente coloreadas
y paramagnéticas, también sus potenciales normales suelen ser menos negativos que los
de los metales representativos, estando entre ellos los llamados metales nobles,
pueden formar aleaciones entre ellos, son en general buenos catalizadores, son sólidos
a temperatura ambiente con excepción del mercurio, Forman complejos iónicos.
En 1869 aparece la tabla de Dmitri
Ivánovich Mendeléyev publicó su
primera Tabla Periódica en Alemania. Un año después lo hizo Julius Lothar Meyer, que basó su clasificación periódica en la
periodicidad de los volúmenes atómicos en función de la masa atómica de
los elementos, por ésta fecha ya
eran conocidos 63 elementos de
los 90 que existen en la naturaleza. La clasificación la llevaron a cabo los
dos químicos de acuerdo con los siguientes criterios como la colocación de los elementos
por orden creciente de sus masas atómicas. Los agruparon en filas o periodos de
distinta longitud. Situaron en el mismo grupo elementos que tenían
propiedades químicas similares, como la valencia. La primera clasificación periódica de Mendeléyev no
tuvo buena acogida al principio. Después de varias modificaciones publicó en el
año 1872 una nueva Tabla Periódica constituida por ocho columnas desdobladas en
dos grupos cada una, que al cabo de los años se llamaron familia A y B.
agregando unas nuevas cosas como las fórmulas
generales de los hidruros y óxidos de
cada grupo y por tanto, las valencias de
esos elementos. El gran mérito de Mendeléyev
consistió en pronosticar la existencia de elementos. Dejó casillas vacías para
situar en ellas los elementos cuyo descubrimiento se realizaría años después. La
tabla periódica de Mendeleyev nos dio la primera forma de tabla periódica pero
aun había algunos fenómenos que no podía explicar ya que en las décadas
posteriores tuvo que integrar los descubrimientos de los gases nobles, las
tierras raras y los elementos radioactivos. Otro problema adicional eran las irregularidades que existían para
compaginar el criterio de ordenación por peso atómico creciente y la agrupación
por familias con propiedades químicas comunes. Durante algún tiempo,
esta cuestión no pudo resolverse satisfactoriamente hasta que Henry Moseley realizó un estudio sobre los espectros de rayos X en 1913 comprobando que al representar la raíz cuadrada de la frecuencia de la radiación en función del número de orden en el sistema
periódico se obtenía una recta, lo cual permitía pensar que este orden no era
casual sino reflejo de alguna propiedad de la estructura atómica. Hoy sabemos
que esa propiedad es el número atómico o número de cargas positivas del núcleo, hoy se
acepta que la ordenación de los elementos en el sistema periódico está relacionada con
la estructura electrónica de los átomos de los diversos elementos, a partir de
la cual se pueden predecir sus diferentes propiedades químicas.
Con esto salieron diferentes formas de cómo
acomodar los elementos en la tabla periódica como el grupo se le denominan así a las columnas verticales de la tabla periódica, hay 18 grupos
en la tabla periódica estándar, de los cuales diez son grupos cortos y los ocho restantes largos, que muchos de estos grupos correspondan a
conocidas familias de
elementos químicos: la tabla periódica se ideó
para ordenar estas familias de una forma coherente y fácil de ver. Todos los
elementos que pertenecen a un grupo tienen la misma valencia
atómica, entendido como el número de electrones
en la última capa por lo tanto tienen propiedades similares entre sí. La
explicación moderna del ordenamiento en la tabla periódica es que los elementos
de un grupo poseen configuraciones electrónicas similares
y la misma valencia
atómica, o número de electrones en la última
capa. Dado que las propiedades
químicas dependen profundamente de las interacciones de los electrones que están ubicados en los niveles más
externos, los elementos de un mismo grupo tienen propiedades químicas
similares. Dividiéndose en metales alcalinos, metales alcalinotérreos, familia
del Escandio (tierras
raras y actínidos). Familia del titanio. Familia del vanadio. Familia del cromo.
Familia del manganeso. familia del hierro. Familia del cobalto. Familia del níquel. Familia del cobre.
Familia del zinc. Los térreos. Los carbonoideos. Los nitrogenoideos. Los
calcógenos o anfígenos. Los halógenos. Los gases nobles.
De esto pasamos a las filas
horizontales de la tabla periódica llamada periodos, el número de niveles
energéticos de un átomo determina
el periodo al que pertenece, cada nivel está dividido en distintos subniveles
que conforme aumenta su número
atómico se van llenando en este orden, Siguiendo esa norma, cada elemento se
coloca según su configuración electrónica y da
forma a la tabla periódica. Los electrones situados
en niveles más
externos determinan en gran medida las propiedades
químicas, por lo que éstas tienden a ser
similares dentro de un mismo grupo, sin embargo la masa atómica varía
considerablemente incluso entre elementos adyacentes al contrario, dos
elementos adyacentes de mismo periodo tienen una masa similar pero propiedades
químicas diferentes. La tabla periódica consta de 7 periodos. Esta es la forma
como se representa a base de los periodos pero también se puede agrupar en
bloques de elementos según el orbital que estén ocupando los electrones más externos
de acuerdo al principio
de Aufbau. Los
bloques o regiones se denominan según la letra que hace referencia al orbital
más externode izquierda a derecha s las primeras dos fila, p
las últimas 6 filas, d las 10 filas entre s y d y f son los elementos que se encuentra abajo
apartados de los demás elementos. Podría haber más elementos que
llenarían otros orbitales, pero no se han sintetizado o descubierto; en este caso
se continúa con el orden alfabético para nombrarlos.
Existe una
forma en las que se dividen los electos en la que se usa una forma muy compleja
dividiéndolos en 6 familias empezando por los gases (H, N, O, F, Cl, He, Ne,
Ar, Kr, Xe y Rn), líquidos (Cs, Fr, Hg, Ga y Br), preparados de transición (Rf,
Db, Sg, Tc, Bh, Hs, Mt, Ds, Rg, Cn, Uut, Uuq, Uup, Uuh, Uus y Uuo), preparados lantánidos
y actínidos (Pm, Np, Pu, Am, Cm Bk, Cf, Es, Fm Md, No, y Lr), sólidos alcalinos
y alcalinotérreos (Li, Na, K, Rb, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) y los solido de
familia del escandio, titanio, vanadio y cobre (Sc, Y, La, Ac, Ti, Zr, Hf, V,
Nb, Ta, Cu, Ag y Au). Esta forma de acomodar los elementos no los abarca a
todos solo aquellos que tienen esas características bien definidas.
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