Tabla periódica de los elementos

La tabla periódica de los elementos clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos químicos, conforme a sus propiedades y características; su función principal es establecer un orden específico agrupando elementos. Suele atribuirse la tabla a Dmitri Mendeléyev, quien ordenó los elementos basándose en las propiedades químicas de los elementos, si bien Julius Lothar Meyer, trabajando por separado, llevó a cabo un ordenamiento a partir de las propiedades físicas de los átomos.¹ La forma actual es una versión modificada de la de Mendeléyev; fue diseñada por Alfred Werner.

El descubrimiento de los elementos

Aunque algunos elementos como el oro (Au), plata (Ag), cobre (Cu), plomo (Pb) y el mercurio (Hg) ya eran conocidos desde la antigüedad, el primer descubrimiento científico de un elemento ocurrió en el siglo XVII cuando el alquimista Henning Brand descubrió el fósforo (P). ² En el siglo XVIII se conocieron numerosos nuevos elementos, los más importantes de los cuales fueron los gases, con el desarrollo de la química neumática: oxígeno (O), hidrógeno (H) y nitrógeno (N). También se consolidó en esos años la nueva concepción de elemento, que condujo a Antoine Lavoisier a escribir su famosa lista de sustancias simples, donde aparecían 33 elementos. A principios del siglo XIX, la aplicación de la pila eléctrica al estudio de fenómenos químicos condujo al descubrimiento de nuevos elementos, como los metales alcalinos y alcalino–térreos, sobre todo gracias a los trabajos de Humphry Davy. En 1830 ya se conocían 55 elementos. Posteriormente, a mediados del siglo XIX, con la invención del espectroscopio, se descubrieron nuevos elementos, muchos de ellos nombrados por el color de sus líneas espectrales características: cesio (Cs, del latín caesĭus, azul), talio (Tl, de tallo, por su color verde), rubidio (Rb, rojo), etc.

Tríadas de Döbereiner

Uno de los primeros intentos para agrupar los elementos de propiedades análogas y relacionarlo con los pesos atómicos se debe al químico alemán Johann Wolfgang Döbereiner (1780–1849) quien en 1817 puso de manifiesto el notable parecido que existía entre las propiedades de ciertos grupos de tres elementos, con una variación gradual del primero al último. Posteriormente (1827) señaló la existencia de otros grupos de tres elementos en los que se daba la misma relación (cloro, bromo y yodo; azufre, selenio y telurio; litio, sodio y potasio).

**Tríadas de Döbereiner**
Litio	LiCl LiOH	Calcio	CaCl₂ CaSO₄	Azufre	H₂S SO₂
Sodio	NaCl NaOH	Estroncio	SrCl₂ SrSO₄	Selenio	H₂Se SeO₂
Potasio	KCl KOH	Bario	BaCl₂ BaSO₄	Telurio	H₂Te TeO₂

A estos grupos de tres elementos se les denominó tríadas y hacia 1850 ya se habían encontrado unas 20, lo que indicaba una cierta regularidad entre los elementos químicos.
Döbereiner intentó relacionar las propiedades químicas de estos elementos (y de sus compuestos) con los pesos atómicos, observando una gran analogía entre ellos, y una variación gradual del primero al último.
En su clasificación de las tríadas (agrupación de tres elementos) Döbereiner explicaba que el peso atómico promedio de los pesos de los elementos extremos, es parecido al peso atómico del elemento de en medio. Por ejemplo, para la tríada Cloro, Bromo, Yodo los pesos atómicos son respectivamente 36, 80 y 127; si sumamos 36 + 127 y dividimos entre dos, obtenemos 81, que es aproximadamente 80 y si le damos un vistazo a nuestra tabla periódica el elemento con el peso atómico aproximado a 80 es el bromo lo cual hace que concuerde un aparente ordenamiento de tríadas.

Chancourtois

En 1864, Chancourtois construyó una hélice de papel, en la que estaban ordenados por pesos atómicos (masa atómica) los elementos conocidos, arrollada sobre un cilindro vertical. Se encontraba que los puntos correspondientes estaban separados unas 16 unidades. Los elementos similares estaban prácticamente sobre la misma generatriz, lo que indicaba una cierta periodicidad, pero su diagrama pareció muy complicado y recibió poca atención.

Ley de las octavas de Newlands

En 1864, el químico inglés John Alexander Reina Newlands comunicó al Royal College of Chemistry (Real Colegio de Química) su observación de que al ordenar los elementos en orden creciente de sus pesos atómicos (prescindiendo del hidrógeno), el octavo elemento a partir de cualquier otro tenía unas propiedades muy similares al primero. En esta época, los llamados gases nobles no habían sido aún descubiertos.

**Ley de las octavas de Newlands**
1	2	3	4	5	6	7
Li 6,9 Na 23,0 K 39,0	Be 9,0 Mg 24,3 Ca 40,0	B 10,8 Al 27,0	C 12,0 Si 28,1	N 14,0 P 31,0	O 16,0 S 32,1	F 19,0 Cl 35,5

Esta ley mostraba una cierta ordenación de los elementos en familias (grupos), con propiedades muy parecidas entre sí y en periodos, formados por ocho elementos cuyas propiedades iban variando progresivamente.
El nombre de octavas se basa en la intención de Newlands de relacionar estas propiedades con la que existe en la escala de las notas musicales, por lo que dio a su descubrimiento el nombre de ley de las octavas.
Como a partir del calcio dejaba de cumplirse esta regla, esta ordenación no fue apreciada por la comunidad científica que lo menospreció y ridiculizó, hasta que 23 años más tarde fue reconocido por la Royal Society, que concedió a Newlands su más alta condecoración, la medalla Davy.

Tabla periódica de Mendeléyev

En 1869, el ruso 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.³ 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 criterios siguientes:

Colocaron 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.⁴

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.
En su nueva tabla consigna las fórmulas generales de los hidruros y óxidos de cada grupo y por tanto, implícitamente, las valencias de esos elementos.
Esta tabla fue completada a finales del siglo XIX con un grupo más, el grupo cero, constituido por los gases nobles descubiertos durante esos años en el aire. El químico ruso no aceptó en principio tal descubrimiento, ya que esos elementos no tenían cabida en su tabla. Pero cuando, debido a su inactividad química (valencia cero), se les asignó el grupo cero, la Tabla Periódica quedó más completa.
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. Incluso pronosticó las propiedades de algunos de ellos: el galio (Ga), al que llamó eka–aluminio por estar situado debajo del aluminio; el germanio (Ge), al que llamó eka–silicio; el escandio (Sc); y el tecnecio (Tc), que, aislado químicamente a partir de restos de un sincrotrón en 1937, se convirtió en el primer elemento producido de forma predominantemente artificial.

Estructura y organización de la tabla periódica

La tabla periódica actual es un sistema donde se clasifican los elementos conocidos hasta la fecha. Se colocan de izquierda a derecha y de arriba a abajo en orden creciente de sus números atómicos. Los elementos están ordenados en siete hileras horizontales llamadas periodos, y en 18 columnas verticales llamadas grupos o familias⁶

Grupos

A las columnas verticales de la tabla periódica se les conoce como grupos. Todos los elementos que pertenecen a un grupo tienen la misma valencia atómica, y por ello, tienen características o propiedades similares entre sí. Por ejemplo, los elementos en el grupo IA tienen valencia de 1 (un electrón en su último nivel de energía) y todos tienden a perder ese electrón al enlazarse como iones positivos de +1. Los elementos en el último grupo de la derecha son los gases nobles, los cuales tienen lleno su último nivel de energía (regla del octeto) y, por ello, son todos extremadamente no reactivos.

Numerados de izquierda a derecha utilizando números arábigos, según la última recomendación de la IUPAC (según la antigua propuesta de la IUPAC) de 1988,⁷ los grupos de la tabla periódica son:

Grupo 1 (I A): los metales alcalinos

Grupo 2 (II A): los metales alcalinotérreos

Grupo 3 (III B): Familia del Escandio

Grupo 4 (IV B): Familia del Titanio

Grupo 5 (V B): Familia del Vanadio

Grupo 6 (VI B): Familia del Cromo

Grupo 7 (VII B): Familia del Manganeso

Grupo 8 (VIII B): Familia del Hierro

Grupo 9 (IX B): Familia del Cobalto

Grupo 10 (X B): Familia del Níquel

Grupo 11 (I B): Familia del Cobre

Grupo 12 (II B): Familia del Zinc

Grupo 13 (III A): los térreos

Grupo 14 (IV A): los carbonoideos

Grupo 15 (V A): los nitrogenoideos

Grupo 16 (VI A): los calcógenos o anfígenos

Grupo 17 (VII A): los halógenos

Grupo 18 (VIII A): los gases nobles

Períodos

Las filas horizontales de la tabla periódica son llamadas períodos. Contrario a como ocurre en el caso de los grupos de la tabla periódica, los elementos que componen una misma fila tienen propiedades diferentes pero masas similares: todos los elementos de un período tienen el mismo número de orbitales. Siguiendo esa norma, cada elemento se coloca según su configuración electrónica. El primer período solo tiene dos miembros: hidrógeno y helio; ambos tienen sólo el orbital 1s.

La tabla periódica consta de 7 períodos:

La tabla también está dividida en cuatro grupos, s, p, d, f, que están ubicados en el orden sdp, de izquierda a derecha, y f lantánidos y actínidos. Esto depende de la letra en terminación de los elementos de este grupo, según el principio de Aufbau.

Bloques o regiones

Tabla periódica dividida en bloques.

La tabla periódica se puede también dividir en bloques de elementos según el orbital que estén ocupando los electrones más externos.
Los bloques o regiones se denominan según la letra que hace referencia al orbital más externo: s, p, d y f. 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.

Otras formas de representar la tabla periódica

Varias formas (en espiral, en 3D) [1];
1951. Forma en espiral, [2] ;
1960. Forma en espiral, profesor Theodor Benfey[3];
1995. Forma en espiral-fractal, Melinda E Green *[4];
2004, noviembre. Forma en espiral sobre dibujo de galaxia, Philip J. Stewart [5];

Elementos

Gases

Elemento	Símbolo	Grupo	Período	Átomo	Masa	Protones	Neutrones	Electrones
Hidrógeno	H	1	1	1	1	1	0	1
Nitrógeno	N	15	2	7	14	7	7	7
Oxígeno	O	16	2	8	16	8	8	8
Flúor	F	17	2	9	19	9	10	9
Cloro	Cl	17	3	17	36	17	19	17
Helio	He	18	1	2	4	2	2	2
Neón	Ne	18	2	10	20	10	10	10
Argón	Ar	18	3	18	40	18	22	18
Criptón	Kr	18	4	36	84	36	48	36
Xenón	Xe	18	5	54	131	54	77	54
Radón	Rn	18	6	86	222	86	136	86

Líquidos

Elemento	Símbolo	Grupo	Período	Átomo	Masa	Protones	Neutrones	Electrones
Cesio	Cs	1	6	55	133	55	78	55
Francio	Fr	1	7	87	223	87	136	87
Mercurio	Hg	12	6	80	201	80	121	80
Galio	Ga	13	4	31	70	31	39	31
Bromo	Br	17	4	35	80	35	45	35

Preparados de transición

Elemento	Símbolo	Grupo	Período	Átomo	Masa	Protones	Neutrones	Electrones
Rutherfordio	Rf	4	7	104	261	104	157	104
Dubnio	Db	5	7	105	262	105	157	105
Seaborgio	Sg	6	7	106	263	106	157	106
Tecnecio	Tc	7	5	43	99	43	56	43
Bohrio	Bh	7	7	107	262	107	155	107
Hassio	Hs	8	7	108	265	108	157	108
Meitnerio	Mt	9	7	109	266	109	157	109
Darmstadtio	Ds	10	7	110	271	110	161	110
Roentgenio	Rg	11	7	111	272	111	161	111
Copernicio	Cn	12	7	112	272	112	160	112
Ununtrio	Uut	13	7	113	283	113	170	113
Ununcuadio	Uuq	14	7	114	285	114	171	114
Ununpetio	Uup	15	7	115	287	115	172	115
Ununhexio	Uuh	16	7	116	289	116	173	116
Ununseptio	Uus	17	7	117	291	117	174	117
Ununoctio	Uuo	18	7	118	293	118	175	118

Preparados lantánidos y actínidos

Elemento	Símbolo	Período	Átomo	Masa	Protones	Neutrones	Electrones
Prometio	Pm	Lantánido	61	147	61	86	61
Neptunio	Np	Actínido	93	237	93	144	93
Plutonio	Pu	Actínido	94	244	94	150	94
Americio	Am	Actínido	95	243	95	148	95
Curio	Cm	Actínido	96	247	96	151	96
Berkelio	Bk	Actínido	97	247	97	150	97
Californio	Cf	Actínido	98	251	98	153	98
Einstenio	Es	Actínido	99	252	99	153	99
Fermio	Fm	Actínido	100	257	100	157	100
Mendelevio	Md	Actínido	101	258	101	157	101
Nobelio	No	Actínido	102	259	102	157	102
Laurencio	Lr	Actínido	103	262	103	159	103

Sólidos alcalinos y alcalinotérreos

Elemento	Símbolo	Grupo	Período	Átomo	Masa	Protones	Neutrones	Electrones
Litio	Li	Alcalino	2	3	7	3	4	3
Sodio	Na	Alcalino	3	11	23	11	12	11
Potasio	K	Alcalino	4	19	39	19	20	19
Rubidio	Rb	Alcalino	5	37	86	37	49	37
Berilio	Be	Alcalinotérreo	2	4	9	4	5	4
Magnesio	Mg	Alcalinotérreo	3	12	24	12	12	12
Calcio	Ca	Alcalinotérreo	4	20	40	20	20	20
Estroncio	Sr	Alcalinotérreo	5	38	88	38	50	38
Bario	Ba	Alcalinotérreo	6	56	137	56	81	56
Radio	Ra	Alcalinotérreo	7	88	226	88	138	88

Sólidos de la familia del escandio, titanio y vanadio

Elemento	Símbolo	Familia	Período	Átomo	Masa	Protones	Neutrones	Electrones
Escandio	Sc	Escandio	4	21	45	21	24	21
Itrio	Y	Escandio	5	39	89	39	50	39
Lantano	La	Escandio	6	57	139	57	82	57
Actinio	Ac	Escandio	7	89	227	89	138	89
Titanio	Ti	Titanio	4	22	48	22	26	22
Circonio	Zr	Titanio	5	40	91	40	51	40
Hafnio	Hf	Titanio	6	72	179	72	105	72
Vanadio	V	Vanadio	4	23	50	23	27	23
Niobio	Nb	Vanadio	5	41	93	41	52	41
Tantalio	Ta	Vanadio	6	73	181	73	108	73

El Maravilloso mundo de la Quimica

sábado, 23 de febrero de 2013