Tabla Periódica y Periodicidad Química

UNIDAD III

Tabla Periódica y Periodicidad Química

Tabla periódica de elementos químicos

Definición

La tabla periódica constituye el conjunto de todos los elementos químicos, ordenados según su número atómico creciente.

Breve historia

Muchas clasificaciones de los elementos químicos se han realizado, en base a los elementos químicos conocidos a la fecha de dichas clasificaciones, así: clasificación del químico alemán Johann WolfgangDöbereiner (1829), del geólogo francés Alexandre-ÉmileBéguyer de Chancourtois (1862), del químico inglés John Alexander ReinaNewlands (1864).  

El concepto de periodicidad química debe en gran parte su desarrollo a los químicos JuliusLothar von Meyer (1864) y al químico Dimitri IvanovichMendeleev (1869), alemán y ruso respectivamente; quienes trabajando independientemente, descubrieron la ley periódica, pero fue Dimitri IvanovichMendeleev quien publicó los resultados de su trabajo.

Cuarenta y cinco años después de que Mendeleev ideara su tabla periódica, el físico químico inglés Henry GwynJeffreysMoseley (1913) observó que un elemento se diferenciaba de otro en el número de protones; es decir, en el número atómico (Z). Al ordenarlos con este criterio se resolvían muchos de los problemas que presentaba la tabla de Mendeleev. A partir de estas evidencias Moseley propuso una nueva tabla, denominada ley periódica moderna representada a través de la hoy denominada tabla periódica moderna.

Trabajo autónomo: Describir de manera concisa el fundamento de clasificación de los elementos realizadas por: Johann Wolfgang Döbereiner (1829), Alexandre-Émile Béguyer de Chancourtois (1862), John Alexander Reina Newlands (1864), y Dimitri Ivanovich Mendeleev (1869)

Fundamento científico de la tabla periódica

Como se mencionó ya, la Ley periódica Moderna se basa en la clasificación periódica de Mendeleev y hoy se conoce que la periodicidad de las propiedades se indica mejor si el listado de los elementos químicos se hace según el número atómico creciente. Este es el fundamento de la tabla periódica moderna, es decir “Las propiedades físicas y químicas de los elementos son función periódica de sus números atómicos, en otras palabras, si los elementos se colocan en orden creciente de sus números atómicos, se observa una repetición periódica de sus propiedades.

La base científica de la tabla periódica radica en la distribución de los electrones en un átomo, o sea, que la tabla es una consecuencia de la estructura del átomo.

Conviene recalcar en que las propiedades químicas de un átomo están relacionadas principalmente con la configuración electrónica de su capa externa, denominada capa de valencia y que el orden de llenado de las diferentes capas, subcapas o subniveles predice los períodos en la tabla.

Organización de la tabla periódica

En la tabla periódica constan al momento 118 elementos, ordenados de acuerdo al número atómico creciente, de los 118 elementos químicos, 92 se encuentran normalmente en la naturaleza (del Hidrógeno al Uranio), y los 26 restantes se han producido sólo en forma sintética por medio de reaccione nucleares. Los espacios restantes tendrán que ser ubicados cuando se pongan de acuerdo en el nombre y símbolo.

Al ordenar los elementos de acuerdo al número atómico creciente los elementos químicos quedan formando columnas (verticales) y filas (horizontales), denominados grupos o familias y períodos respectivamente.

• Grupos o familias

Existen 18 columnas que forman 16 familias que se dividen en principales (A) y secundarias (B).

Comprenden a los elementos que tienen semejante configuración electrónica en la capa externa.

Familias o grupos A

1. Se denominan elementos representativos, regulares o normales, ya que estos elementos siguen las propiedades periódicas de manera regular.
2. Están señalados del IA al VIIA.
3. Ocupan las columnas altas y los bloques s y p.
4. Poseen el último nivel de energía (nivel de valencia) incompleto en relación al octeto electrónico de los gases raros. El electrón diferenciante va llenando orbitales s y p del último nivel.
5. El número de familia es igual al número de electrones del nivel de valencia (externo).

Familia IA: Comprende a los metales alcalinos (forman álcalis o bases). Una base o álcali es cualquier substancia que libera única y exclusivamente aniones OH– (ion  hidroxilo u oxidrilo) en solución acuosa.

Familia IIA: Comprende a los metales alcalinos-térreos (forman substancias alcalinotérreos, denominados así a causa del aspecto térreo de sus óxidos)

Familia IIIA: Comprende a los elementos térreos. También denominada familia del boro o del aluminio, por ser éstos los más importantes. Presentan propiedades químicas que varían de no metal a metal, a medida que aumenta su número atómico.  Todos son metales (exceptuando el boro)

Familia IVA: Denominada familia del carbono o carbonoides. Cambian de carácter no metálico a metálico. El carbono  y silicio se consideran no metales, mientras los demás poseen características de metales.

Familia VA: Denominada familia del nitrógeno o nitrogenoides. El nitrógeno y fósforo, son elementos no metales; el arsénico y antimonio presentan propiedades de metales y no metales, mientras el bismuto es metal.

Familia VIA: Denominada familia del oxígeno, calcógenos (formadores de mineral) o anfígenos (formadores de ácidos y bases). Presentan propiedades químicas de no metales menos el Polonio que es un metal.

Familia VIIA: Denominados halógenos (significa que forman sales, cuya característica es la capacidad para formar compuestos iónicos o sales al combinarse con metales). Son elementos no metálicos bastantes activos.

Familia VIIIA o familia 0: Comprende a los gases raros o nobles. Ocupan el bloque p y se caracterizan porque completan este subnivel de la capa externa alcanzando 8 electrones externos, excepto el Helio.

Familias o grupos B

• Del bloque d

1. Se denominan elementos de transición simple.
2. Ocupan el centro de la tabla periódica.
3. Forman columnas cortas.
4. Se caracterizan por tener 2 niveles incompletos (último y penúltimo) donde se encuentran los electrones de valencia y son los que intervienen en las reacciones químicas. El electrón diferenciante se acomoda en el subnivel de la penúltima capa y la mayoría tiene 2 electrones externos (s2) y algunos (de estructura electrónica irregular) 1 electrón externo (s1).

• Del bloque f

1. Llamados elementos de transición interna.
2. Los electrones de valencia pertenecen a sus tres capas más externas y tienen que ver con sus propiedades químicas.
3. Pertenecen a los períodos 6 (Lantánidos) y 7 (Actínidos).

Los elementos de transición son todos metales y actúan como puente o transición externa de los elementos representativos.

• Períodos de elementos químico

1. Son en un número de siete y están formados por los elementos que están ordenados en la misma fila horizontal. Los átomos que posean el mismo número de niveles de energía pertenecen al mismo período.
2. Los períodos se numeran del 1 al 7 en números arábigos.
3. Cada período indica la iniciación del llenado de un nuevo nivel energético y termina con aquellos cuyos tres orbitales p del nivel principal externo están llenos con 6 electrones: gases raros o nobles.
4. El primer período representa la ocupación del primer nivel de energía n=1; el segundo período la ocupación de n=2, y así sucesivamente; por lo tanto un período se caracteriza por indicar el número de niveles de energía que tienen los elementos de dicho período (número cuántico principal)

Período 1: muy corto, formado por 2 elementos.

Período 2: corto, formado por 8 elementos.

Período 3: corto, formado por 8 elementos.

Período 4: largo, formado por 18 elementos.

...