LA TABLA PERIODICA - QUIMICA

Orígenes de la Tabla Periódica

Organización e interpretación de datos para formular explicaciones

Los primeros hallazgos incluían elementos que no se encontraban formando compuestos o no estaban combinados con otros elementos. La mayoría de los elementos que se encuentran en la naturaleza están formando compuestos. Durante siglos los científicos no se percataron de la presencia de varios de ellos. Los elementos radiactivos solo se descubrieron gracias a los avances tecnológicos del siglo XX.

Tabla periódica de los elementos: tabla con la que es posible explicar el comportamiento y las propiedades de cada uno de los elementos.

Cuando a principios del siglo XIX se midieron las masas atómicas de una gran cantidad de elementos, se observó que ciertas propiedades variaban periódicamente en relación a su masa.

De esa manera, hubo diversos intentos de agrupar los elementos, todos ellos usando la masa atómica como criterio de ordenación.

Triadas de Döbereiner (1829): Johan W. Döbereiner fue el primero en descubrir un a cierta regularidad entre los elementos químicas, que observó la relación entre las masas de los átomos de algunos elementos y sus propiedades, clasificando a los elementos en triadas según su similitud. Buscaba tríos de elementos en los que la masa del elemento intermedio es la media aritmética de la masa de los otros dos.

Anillo de Chancourtois (1862): A.E Beguyer de Chancourtois observó la existencia de cierta regularidad en las propiedades de los elementos a medida que aumentaba su masa, deduciendo que las propiedades se repetían cada ocho elementos, surgiendo la idea de la periocidad de dichas propiedades. Colocó los elementos en espiral de forma que los que tienen parecidas propiedades queden unos encima de otros.

Octavas de Newlands (1868): John Newlands confirmó las observaciones de Béguyer, de que cada ocho elementos ordenados de acuerdo a su masa creciente se producía una repetición de sus propiedades, llamando a esta regularidad la ley de las octavas.

J.L Meyer (1864): avanzó el concepto de la periodicidad y publicó una primera versión de la tabla que presentaba a los elementos ordenados según sus propiedades, llamada Tabla periódica la que completó en 1869.

Clasificación de Mendeleev (1869): Publicó una tabla parecida a la de Meyer. Luego de una investigación de 15 años, Mendeleev descubrió la ley periódica de los elementos, en la que se establece una relación entre las propiedades de los elementos y la masa atómica. Mendeleev, ordenó los elementos de manera creciente según su masa atómica, y dejó espacios vacios en los que irían elementos que deberían existir y sobre cuales hizo sus predicciones.

Las predicciones de Mendeleev

Dimitri Ivanovich Mendeleev fue un químico rus que enuncio la ley e la periodicidad química. Con ella ordenó los elementos en la Tabla periódica y predio propiedades de los elementos aun no descubiertos. En la tabla de Mendeleev los elementos están ordenados de acuerdo a sus masas atómicas crecientes.

La clasificación de Mendeleev es la más conocida y elaborada de todas las primeras clasificaciones periódicas.

Clasificó lo 63 elementos conocidos hasta entonces utilizando el criterio de masa atómica usado hasta entonces.

Hasta bastantes años después no se definió el concepto de número atómico puesto que no se habían descubierto los protones.

En vida de Mendeleev se descubrió el Sc,Ga,Ge que tenía las propiedades previstas

Un inconveniente de la tabla de Mendeleiev era que algunos elementos tenía que colocarlos en desorden de masa atómica para que coincidieran las propiedades. Él lo atribuyó a que las masas atómicas estaban mal medidas.

Mendeleev predijo la existencia de 10 elementos, de los que se han descubierto ocho, ya que los otros dos no pueden existir.

El prefijo eka lo asignó a sus elementos no descubiertos de acuerdo al elemento anterior del mismo grupo (eka-aluminio Ga, eka-slicio Ge, eka-boro Sc)

Base de la periodicidad química: el número atómico

¿Cuál fue la equivocación de Mendeleev al postular su ley periódica?

Mendeleev no mantuvo el orden creciente de las masas atómicas en algunos elementos (Ar, Co), alterándose el orden ascendente de las masas atómicas, pero no el de sus números atómicos los que podrían ser la base de la ley periódica.

Henry Moeley descubrió que el número atómico coincide con la carga eléctrica del núcleo, y llegó a la conclusión de que no era la masa atómica el parámetro fundamental en el ordenamiento de los elementos químicos, sino el número atómico, siendo la verdadera base de la ley periódica.

Con el nuevo fundamento de la ley periódica, Moseley predijo la existencia de tres elementos desconocidos, el tecnecio, el promecio y el renio.

Las propiedades de los elementos químicos son una función periódica de sus números atómicos, fundamentándose con la configuración electrónica de los átomos, de la cual dependen todas las propiedades químicas de los elementos.

En la actualidad, la ley periódica se expresa en los siguientes términos:

Las configuraciones electrónicas de los átomos varían periódicamente con el numero atómico

Las propiedades de los elementos que dependen de su estructura atómica o configuración electrónica tienden también a cambiar periódicamente con el incremento del número atómico

Descripción de la Tabla periódica

En la Tabla periódica los elementos se ordenan en columnas denominadas grupos, y en filas llamadas periodos.

La posición que ocupa cada elemento en la Tabla periódica no es aleatoria, sino que depende de su estructura electrónica, la que define las propiedades químicas y físicas de los elementos

La configuración electrónica de un átomo neutro cumple con tres principios básico: el de construcción o principio de Aufbau, el principio de exclusión de Pauli, y el principio de máxima multiplicidad o regla de Hund.

Periodos: los elementos de un periodo tienen la peculiaridad de poseer el mismo número de niveles energéticos, se enumeran según el valor del nivel más externo. El número de electrones en dicho nivel aumenta en una unidad, consecutivamente, a medida que se avanza dentro de una serie, de izquierda a derecha. Cada serie se inicia con un metal alcalino y termina con un gas noble.

Grupos: Los elementos de un mismo grupo se caracterizan por presentar propiedades químicas muy similares, pertenecer a distintas series y tener igual número de electrones en el último nivel.

*Un número entre paréntesis indica el número de la masa atómica del isotopo de la vida más larga conocido.

Importancia de la Tabla periódica de los elementos

La tabla periódica ordena los elementos de acuerdo a sus estructuras electrónicas y refleja las variaciones de las propiedades características de los átomos, permitiendo a los científicos comprender muchas de las propiedades de los elementos y de sus compuestos, y predecir comportamientos determinados.

El hidrogeno, H2

El hidrogeno es elemento más liviano de la Tabla periódica, su isotopo más común es el protio y es el elemento más abundante del Universo.

Clasificación de los elementos en la Tabla periódica

Los elementos en la tabla periódica se clasifican de acuerdo a la configuración electrónica más externa. Encontramos así cuatro categorías: elementos representativos, de transición, de transición interna e inerte o gases nobles.

Elementos representativos

Son aquellos que pertenecen a los grupos 1, 2, 13, 14, 15,16 y 17 de la Tabla periódica y se caracterizan por tener el último subnivel incompleto, s y/o p.

La configuración electrónica de estos elementos comprende aquellas que van desde el ns1 al ns2 en los grupos 1 y 2, y el ns2np1 en el grupo 13 hasta el ns2np5 en el grupo 17.

La configuración electrónica de un elemento representativo nos indica su posición en la Tabla periódica. Si observamos la cantidad de electrones que posee en el ultime nivel energético ocupado, veremos que dicha cantidad corresponde al grupo en que se ubica en la Tabla periódica, mientras que el ultimo nivel de energía se asocia con el período.

Elementos de transición

Son los correspondientes a los grupos 3 al 12 y se caracterizan por presentar el penúltimo subnivel d, y/o el último nivel s, incompleto. Los dos elementos de transición que presentan el último nivel s incompleto son el Cr y el Cu. Su configuración electrónica es: ns2(n–1) d1-10

Elementos de transición interna

Los elementos de transición interna tienen solo el subnivel f incompleto. Estos elementos corresponden a los periodos 6 y 7 y no se clasifican en grupos y corresponden a la serie de los lantánidos y actínidos. Su configuración electrónica es: ns2 (n–1) d1 (n–2) f1-14

Elementos inertes o gases nobles

Se ubican en el grupo 18 y se caracterizan por tener todos sus niveles energéticos completos. Su configuración electrónica se representa por: ns2np6, excepto por el He que su configuración es del tipo 1s2. Esta configuración externa de ocho electrones les confiere una alta estabilidad química. En condiciones ordinarias, no reaccionan con otros elementos. A excepción del Kr y el Xe, el resto de los elementos son totalmente inertes desde el punto de vista químico.

Grupos

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