Tabla Periodica

TABLA PERIÓDICA

INTRODUCCIÓN

La tabla o sistema periódico, es el esquema de todos los elementos químicos dispuestos por orden de número atómico creciente y en una forma que refleja la estructura de los elementos. Su base es la "Ley Periódica", la cual establece que las propiedades físicas y químicas de los elementos tienden a repetirse de forma sistemática conforme aumenta el número atómico. Todos los elementos de un grupo presentan una gran semejanza y, por lo general, difieren de los elementos de los demás grupos.

Las etapas previas antes de abordar la clasificación de los elementos en función de sus pesos atómicos fueron: primero, la comprobación de la teoría atómica de Dalton; segundo, la aceptación de la hipótesis de Avogadro de que las moléculas de los gases eran diatómicas y se componen de dos átomos, lo que permitió corregir algunos valores de los pesos atómicos; tercero, la introducción de los símbolos químicos para determinar los elementos a partir de la primera o primeras dos letras del nombre en latín o griego llevada a la práctica por Berzelius en 1813; y, por último, la celebración del primer congreso de Química de Karslruhe, en 1860, donde se discutieron una serie de cuestiones acerca del concepto de átomo, molécula, radical y equivalente.

Anteriormente hubo intentos de establecer un orden en los elementos conocidos en función del peso atómico a cargo de Chancourtois con su tornillo telúrico, Döbereiner y sus tríadas, Newlands con sus grupos y períodos y su ley de las octavas, mejorada por Odling, que hizo ya una clasificación más próxima a la de Mendeleiev.

El interés se debía esencialmente, a que a mediados del siglo XIX, el número de elementos era tan grande que los químicos necesitaban imperiosamente encontrar alguna regla, norma o ley que impusiera orden; en definitiva, clasificar los elementos.

Los avances en metalurgia y en el desarrollo del análisis químico habían permitido descubrir nuevas "tierras" (nombre en la época de los óxidos) en las minas. Pietsley y Cavendish habían aislado varias clases de aire, y Lavoiser descompuso el agua.

Los viejos conceptos, como los de los antiguos filósofos griegos e indios, cuya concepción del mundo, era la de una combinación de los cuatro elementos fundamentales, el agua, el fuego, el aire y la tierra (esta teoría nunca se vio confirmada por una comprobación experimental), ya se habían superado durante la Edad Moderna. A esos cuatro elementos, llamados aristotélicos, opusieron los alquimistas medievales los tres principios que conformaban la materia: el mercurio, que representaba el carácter metálico y la volatilidad; el azufre, el símbolo de la combustibilidad; y la sal, prototipo de la solidez y la solubilidad. Así, se vio que el aire, el agua y la tierra estaban compuestos por otros elementos más sencillos, y que el fuego no era un elemento sino un proceso.

En 1661, Robert Boyle, en su obra "El químico escéptico", había roto con las ideas iniciales de Tales, Anaximandro, Anaxímenes, Heráclito, Empédocles y Aristóteles, que habían marcado la pauta durante casi dos milenios. Fue el primer científico que cuestionó abiertamente la tradición alquimista. Rechazó la clasificación griega, por no ser capaz de explicar las combinaciones químicas, y defendió que el número de elementos, aunque limitado, tendría que ser muy superior a tres. Definió a los elementos como cuerpos primitivos y simples no formados por otros cuerpos y que componen a los otros cuerpos, los compuestos.

En el siglo XVIII, Antoine-Laurent Lavoisier obtuvo pruebas experimentales que justificaron la adopción del concepto del elemento de Boyle. El químico francés publicó la que puede considerarse como la primera enumeración de sustancias elementales basadas en esta definición y que, aunque incluía sustancias como la cal, la alúmina y la sílice, compuestos estables que la técnica química de la época era incapaz de descomponer, constituyó un importante punto de partida para posteriores clasificaciones.

La famosa tabla que Mendeleiev publicaba en 1869 en su libro “Los principios de la Química” proponía una ordenación de similar aspecto a la que los químicos emplean en la actualidad. Clasificó los 60 elementos conocidos hasta entonces, predijo la existencia de otros 10 aún desconocidos, y llegó a pronosticar algunas características de los elementos aún pendientes de descubrir. Nadie prestó especial atención a su tabla hasta que empezaron a descubrirse elementos predichos por él. Con la aparición del espectroscopio se descubrieron el galio, por Lecoq De Boisbandren, el escandio, por Cleve, y el germanio, por Winkler.

Con los años, el sistema de Mendeleiev se fue completando con el descubrimiento de una columna entera de elementos nuevos -los gases nobles- o la aparición de un grupo de elementos muy semejantes entre sí por sus características químicas, llamados en principio tierras raras y que acabaron integrando un grupo aparte, el de los lantánidos, y más tarde de otro semejante conocido como los actínidos.

El descubrimiento de los rayos X abrió un nuevo campo de estudio. Moseley fotografió el espectro de rayos X de 12 elementos. Corrigió la Tabla con la introducción del número atómico, una cantidad que identifica el número de protones del núcleo atómico y que aumenta de forma regular al pasar de un elemento al siguiente.

El trabajo de Moseley ofrecía un método para determinar exactamente cuántos puestos vacantes quedaban en la Tabla Periódica. Una vez descubierto, los químicos pasaron a usar el número atómico, en lugar del peso atómico, como principio básico de ordenación de la Tabla. El cambio eliminó muchos de los problemas pendientes en la disposición de los elementos.

La radiactividad entró en acción no sólo con el descubrimiento del polonio y del radio, que supuso la introducción de un nuevo concepto, el de isótopo, sino también con la fisión nuclear, que permitió obtener elementos más allá del uranio (transuránidos).

La tabla periódica representa una de las ideas más extraordinarias de la ciencia moderna, ya que dio un orden a la Química y durante casi 200 años de vida, ha sabido adaptarse y madurar sin apenas variaciones.

La tabla periódica

Como resultado de los descubrimientos que establecieron en firme la teoría atómica de la materia en el primer cuarto del siglo XIX, los científicos pudieron determinar las masas atómicas relativas de los elementos conocidos hasta entonces. El desarrollo de la electroquímica durante ese periodo por parte de los químicos británicos Humphry Davy y Michael Faraday condujo al descubrimiento de nuevos elementos.

En 1829 se habían descubierto los elementos suficientes para que el químico alemán Johann Wolfgang Döbereiner pudiera observar que había ciertos elementos que tenían propiedades muy similares y que se presentaban en tríadas: cloro, bromo y yodo; calcio, estroncio y bario; azufre, selenio y telurio, y cobalto, manganeso y hierro. Verificó entonces que el peso atómico del elemento central de la tríada podía ser obtenido, aproximadamente, promediando el de los otros dos. Del mismo modo, el peso atómico del estroncio resulta ser aproximadamente igual al promedio de las masas atómicas del calcio y del bario. Estos tres elementos poseen propiedades semejantes. Sin embargo, debido al número limitado de elementos conocidos y a la confusión existente en cuanto a la distinción entre masas atómicas y masas moleculares, los químicos no captaron el significado de las tríadas de Döbereiner.

El desarrollo del espectroscopio en 1859 por los físicos alemanes Robert Wilhelm Bunsen y Gustav Robert Kirchhoff, hizo posible el descubrimiento de nuevos elementos. En 1860, en el primer congreso químico internacional celebrado en el mundo, el químico italiano Stanislao Cannizzaro puso de manifiesto el hecho de que algunos elementos (por ejemplo el oxígeno) poseen moléculas que contienen dos átomos. Esta aclaración permitió que los químicos consiguieran una lista consistente de los elementos.

Hacia 1860, estos avances dieron un nuevo ímpetu al intento de descubrir las interrelaciones entre las propiedades de los elementos y por consiguiente, a trabajar en nuevas propuestas de clasificación. En 1864, el químico británico John A. R. Newlands intentó clasificar los elementos por orden de masas atómicas crecientes, observando que después de cada intervalo de siete reaparecían las mismas propiedades químicas (es decir que el octavo elemento tenía propiedades similares a las del primero). Por su analogía con la escala musical, la clasificación fue llamada "ley de las octavas".

En las columnas que resultan de la clasificación de Newlands se observa la presencia de los elementos pertenecientes a una misma tríada (Li, Na y K). Se deduce que a partir del Li, el elemento de número de orden igual a 8 es el Na que tiene propiedades similares. Lo mismo ocurre con el Be (berilio), que presenta propiedades químicas similares al Mg (magnesio); con el B (boro) y el Al (aluminio), y así sucesivamente.

El descubrimiento de Newlands no impresionó a sus contemporáneos, probablemente porque la periodicidad observada sólo se limitaba a un pequeño número de los elementos conocidos. Si bien el trabajo de Newlands fue incompleto, resultó de importancia, ya que puso en evidencia la estrecha relación existente entre los pesos atómicos de los elementos y sus propiedades físicas y químicas.

Tabla periódica de Mendeleiev

La ley química que afirma que las propiedades de todos los elementos son funciones periódicas de sus masas atómicas fue desarrollada independientemente

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