La Tabla Periodica

HISTORIA DE LA TABLA PERIÓDICA

Dado que los seres humanos siempre han deseado encontrar una explicación a la complejidad de la materia que nos rodea, están en continua indagación respecto a la naturaleza de la misma; ¿qué es?, ¿cómo está formada?, etc.

Al principio se pensaba que los elementos presentes se resumían al agua, tierra, fuego y aire. Sin embargo al paso del tiempo y gracias a la mejora de las técnicas de experimentación física y química, se encontró que la materia es en realidad más compleja de lo que parece. Los químicos del siglo XIX encontraron entonces la necesidad de ordenar los nuevos elementos que fueron descubiertos. Inicialmente, se trató de clasificarlos por sus masas atómicas, pero esta clasificación no reflejaba sus diferencias y similitudes. Muchas más clasificaciones fueron adoptadas antes de llegar a la tabla periódica que es utilizada en nuestros días.

Uno de los propósitos de la química, es el estudio de los elementos y sus compuestos. En la actualidad se conocen más de 100 elementos cuyas combinaciones entre sí forman miles de compuestos diferentes, pero su estudio sería sumamente complicado y tendría un conjunto de hechos separados, de no ser porque los científicos han descubierto muchas semejanzas que se repitan de manera regular en el comportamiento de los diferentes elementos químicos, así como de sus compuestos, desarrollando diversas teorías que tratan de explicar estos hechos.

La primera clasificación de elementos conocida fue propuesta por Antoine Lavoisier, quien sugirió que los elementos se clasificaran en metales, no metales y metaloides, pero no fue suficiente para comprender del todo la naturaleza de esos elementos.

En 1869, Mendeliev, químico ruso, presenta una primera versión de su tabla periódica. Esta tabla fue la primera presentación coherente de las semejanzas de los elementos, se dio cuenta de que clasificándolos según el orden creciente de sus masas atómicas, podía verse una periodicidad en lo que concierne a ciertas propiedades. La primera tabla contenía 63 elementos que son clasificados verticalmente. Las agrupaciones horizontales se suceden representando los elementos de la misma “familia” al compartir características similares.

Tabla periódica moderna

La tabla de Mendeliev condujo a la tabla periódica actualmente utilizada, misma que muestra la clasificación de los elementos en función de esa periodicidad en cuanto a su comportamiento químico. 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.

De tal forma que, considerando la regla de las diagonales, los elementos se encuentran distribuidos de acuerdo al siguiente esquema:

Química I (QQ-110) Página 2

Tradicional Moderno

Como se puede observar, se localizan en un mismo “bloque” aquellos elementos que comparten una configuración electrónica, lo que permite identificar sus propiedades.

La tabla periódica, de acuerdo con este ordenamiento, debería tener la estructura que a continuación se muestra:

Pero, para hacer más práctico su diseño, la tabla que actualmente utilizamos es la siguiente:

I A II A III A IV A V A VI A VII A VIII A Tradicional Moderno

GRUPOS B

III IV V VI VII VIII I II

Lantánidos

Actínidos

CLASIFICACIÓN PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS

Las propiedades químicas de un átomo dependen mucho de cómo están ordenados los electrones, sobre todo los del último nivel de energía de cada átomo que son llamados electrones de valencia, lo que permite establecer tanto su ubicación dentro de la tabla, como las propiedades periódicas que presentan. Considerando la configuración electrónica, los elementos se clasifican dentro de la tabla periódica en periodos, grupos, clases (bloques) y tipos de elementos; así como en metales, no metales y metaloides.

Química I (QQ-110) Página 3

Periodos: Son los elementos que se encuentran en una misma fila horizontal en la Tabla Periódica y el número del periodo corresponde al máximo nivel de energía que ocupan los electrones de dichos elementos. La tabla periódica consta de 7 períodos: 2 2 Ejemplo: Para la configuración 1s 2s 6 2 2p 3s 6 3p 4s 2 . Se observa que el máximo nivel de energía ocupado es el 4, por lo que se puede asegurar que el elemento en cuestión está localizado en el periodo 4 dentro de la tabla periódica. En el caso de la configuración: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d3 el máximo nivel ocupado es el 5, por lo que el elemento debe localizarse en el periodo 5 de la tabla periódica.

Grupo: Corresponde a los elementos que comparten una misma columna vertical de la tabla. Presentan una configuración electrónica muy similar, donde la única diferencia es el nivel energético donde se localiza su electrón diferencial, teniendo iguales los valores de los números cuánticos “l, m y ms”. Todos los elementos que pertenecen a un grupo tienen el mismo número de electrones de valencia (electrones que se localizan en el máximo nivel de energía ocupado) y es por ello que sus propiedades físicas y químicas son muy similares, integrando familias de elementos (que ya había descrito Mendeliev).

Por ejemplo, los elementos en el grupo I A tienen un electrón en su último nivel de energía y todos tienden a perder ese electrón al enlazarse, formando iones positivos de carga 1+. Los elementos en el grupo VII A tienen 7 electrones en su último nivel de energía y todos tienden a ganar un electrón al enlazarse, formando iones negativos de carga 1–. Los elementos en el último grupo de la derecha son los Gases Nobles, los cuales tienen su último nivel de energía lleno, con 8 electrones de valencia (regla del octeto) y por ello son todos extremadamente no-reactivos, el grupo que se les asigna de manera tradicional es el VIII A ó 0. Hay 18 grupos en la tabla estándar, como se puede observar en la tabla periódica. En el sistema tradicional se dividen en dos subgrupos. Si los electrones diferenciales de los elementos se localizan en los subniveles s y p, el subgrupo al que corresponde se considera A. Dada la importancia de cada grupo de elementos, se nombran por familias:

Si el electrón diferencial se localiza en el subnivel d, el subgrupo será B. Para los elementos de los Grupos B, se consideran otras numeraciones tomando en cuenta tanto los electrones presentes en el máximo nivel ocupado y los electrones que tiene en el subnivel d (donde se localiza su e– diferencial). Aquellos elementos que tienen su electrón diferencial en el subnivel f se conocen en términos generales como tierras raras y si su configuración está en 4f, se denominan Lantánidos, los 5f son los Actínidos.

Elementos cuya configuración termina en s y/o p Elementos que termina en d

Elementos f

s1 Grupo (I A): metales alcalinos s2 d1 Grupo III B

Su grupo solo se determina como se indicó en la parte superior, considerando si su configuración termina en 4f (lantánidos) o en 5f (actínidos).

s2 Grupo (II A): metales alcalinotérreos s2 d2 Grupo IV B s2 p1 Grupo (III A): Térreos (familia del Boro) s2 d3 Grupo V B s2 p2 Grupo (IV A): carbonoideos (del Carbono) s2 d4 Grupo VI B s2 p3 Grupo (V A): nitrogenoideos (del Nitrógeno) s2 d5 Grupo VII B s2 p4 Grupo (VI A): los calcógenos o anfígenos 2 6 s d s2 d7 s2 d8 Grupo VIII B s2 p5 Grupo (VII A): los halógenos s2 d9 Grupo I B s2 p6 Grupo (VIII A): los gases nobles s2 p10 Grupo II B

Química I (QQ-110) Página 4

Clase Tipo de elemento s y Representativos De transición De transición interna

Clase o bloque: son el conjunto de elementos que tienen su electrón diferencial en un mismo subnivel de energía, existiendo en este caso 4 clases que son: clase s, clase p, clase d y clase f.

En los ejemplos: 2 2 1s 2s 2 2 6 2 2p 3s 6 2

6 2 3p 4s 3

, la clase a la que pertenece el elemento es Clase s. ELEMENTOS REPRESENTATIVOS 1s 2s 2p 3s 3p , la clase a la que pertenece el elemento es Clase p 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d3 , la clase a la que pertenece el elemento es Clase d ELEMENTO DE TRANSICIÓN [Xe54]6s2 4f2, la clase a la que pertenece el elemento es Clase f ELEMENTO DE TRANSICIÓN INTERNA

Tipo de elementos. De acuerdo con la clase a la que pertenecen los elementos, se consideran 3 tipos de elementos:

REPRESENTATIVOS

TRANSICIÓN

TRANSICIÓN INTERNA

También se clasifican los elementos como Metales y No metales:

Química I (QQ-110) Página 5

PROPIEDADES PERIÓDICAS

En la actualidad, 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, de acuerdo con la Ley periódica, que señala que “las propiedades de los elementos están en función de su número y masas atómicas”; algunas de las propiedades son: el radio atómico, energía de ionización, afinidad electrónica, electronegatividad, actividad química y valencia.

Propiedades periódicas de los elementos. Son propiedades que presentan los elementos

...