Propiedades periódicas

La tabla periódica y sus elementos

La tabla periódica es un conjunto de 18 columnas (grupos) y 7 filas (períodos) en las que se encuentran ordenados los elementos químicos; puede resultar confusa si no se tiene mucha experiencia con ella. Pero, su orden no es aleatorio: los elementos están clasificados en orden, según su número atómico (empezando desde arriba a la izquierda y terminando abajo a la derecha). Además, gracias a esta disposición, se pueden deducir algunas de sus características, denominadas propiedades periódicas.

En general, hay dos cosas fundamentales que debes saber antes de leerla: la primera es entender qué es un grupo y cómo identificar los elementos de un grupo, la segunda es entender qué son los períodos y cómo identificar los elementos de un período.

Fig. 1: La tabla periódica de los elementos, con los grupos y periodos.

¿Qué son los grupos y los períodos?

Los grupos son las columnas de la tabla (de arriba a abajo). Así, por ejemplo:

Hay 18 grupos en total, cada uno con su propio nombre; pero, también se les puede llamar simplemente por su número. La pequeña excepción son los lantánidos (la primera línea de las dos que se encuentran separadas en la tabla periódica) y los actínidos (los que se encuentran debajo de los lantánidos), pues a estos grupos sólo se hace referencia por su nombre.

Los períodos son las filas de la tabla (de izquierda a derecha). Por ejemplo, el período 2, comienza con el Li, y luego tiene el Be, B, C, N, O, F y Ne. Hay 7 períodos en total. A diferencia de los grupos, los períodos no tienen nombre.

Resolvamos un ejemplo:

¿Qué son las propiedades periódicas?

Ya que has leído un resumen básico sobre qué son las propiedades en la tabla periódica. Ahora pasaremos a examinar la importancia y las causas relativas a estas tendencias.

Todo comenzó en 1869, cuando Dimitri Mendeléyev creó la primera tabla periódica. Organizó las filas de elementos en lo que, actualmente, llamamos períodos y las columnas en grupos. Estas disposiciones estaban basadas en la agrupación de elementos que tenían propiedades, comportamientos y características similares, dejando huecos donde había saltos en las propiedades. Esta disposición era tan intuitiva, que predijo la existencia de tres elementos que aún no se habían descubierto: el galio (Ga), el escandio (Sc) y el germanio (Ga).

Como resultado del trabajo pionero de Mendeléyev, ahora podemos consultar la tabla periódica y determinar rápidamente cómo reaccionará, probablemente, un elemento. La tabla periódica es una de las mayores piezas de información de la química. Puede utilizarse para responder a cualquiera de las preguntas que un químico pueda tener. Por ejemplo: ¿Es el oxígeno más grande o más pequeño que el nitrógeno? ¿El flúor es más electronegativo que el carbono? Las propiedades periódicas nos dan estas respuestas y muchas más.

Recapitulación histórica

Acá te damos una breve recapitulación de los hitos más importantes que nos llevaron a entender los elementos y sus propiedades periódicas como lo hacemos hoy.

¿Cuáles son las propiedades periódicas?

Las principales propiedades periódicas son cinco:

• El radio atómico.
• La primera energía de ionización.
• La afinidad electrónica.
• La electronegatividad.
• El carácter metálico.

A continuación explicaremos cada una de ellas.

¿Qué es el radio atómico?

Aquí tenemos un ejemplo:

Fig. 2. Propiedades periódicas: El radio atómico del carbono y el oxígeno. El carbono tiene un radio atómico mayor.

Medimos el radio atómico (r) desde el núcleo hasta el electrón más externo.

Así es como se ve la tabla completa:

La propiedad del radio atómico es:

• De izquierda a derecha (a través de un período), el radio atómico disminuye.
• De arriba a abajo (en un grupo), el radio atómico aumenta.

Esta propiedad nos permite estimar el tamaño de los átomos, ya que no siempre podemos medirlos. Aunque, los metales de transición son una excepción, puesto que todos tienen aproximadamente el mismo tamaño. Esto se debe a que los electrones añadidos no son electrones de valencia, sino que están un nivel de energía por debajo.

Aquí tenemos unos ejemplos sobre cómo se utiliza esta propiedad:

Veamos otro ejemplo para asentar mejor los conocimientos:

¿Qué es la primera energía de ionización o potencial de ionización?

Cuando hablamos de energía de ionización, solemos referirnos a la primera energía de ionización. La principal diferencia entre la primera ionización y las energías de ionización segunda, tercera y posterior es que la primera energía de ionización es la de menor energía. Esto ocurre porque el electrón más alejado del núcleo es mucho más fácil de eliminar que los electrones más cercanos a él. Al ser más fácil de eliminar, requiere menos energía, comparativamente.

La propiedad periódica de la energía de ionización es la siguiente:

• De izquierda a derecha (a través de un período): la energía de ionización aumenta.
• De arriba a abajo (a lo largo del grupo): la energía de ionización disminuye.
• Valores atípicos:
  • Grupo 2 > grupo 13
  • Elementos del grupo 15 > grupo 16 (hasta el período 5; después siguen la tendencia normal).

Trabajemos con algunos ejemplos:

Vamos a ver otro ejemplo:

Para ayudarte a visualizar estas propiedades y los valores atípicos, aquí tienes una tabla con la lista de energías de ionización (todas están en unidades de kJ/mol):

Tabla 2: energías de ionización en kj/mol

La afinidad electrónica se suele dividir en dos tipos: la primera y la segunda afinidad electrónica:

• La primera afinidad electrónica se refiere a la unión de un electrón a un ion neutro. El valor de la afinidad electrónica es la energía necesaria para que se produzca la reacción. Como el proceso es exotérmico, la afinidad de electrones es un número negativo. Esto se debe a que se necesita energía negativa para que se produzca el proceso (es decir, está ganando energía como resultado). Cuando consideramos que la afinidad de los electrones es mayor nos referimos a la magnitud (por ejemplo: -300 > -20).
• La segunda afinidad electrónica consiste en unir un electrón a un ion negativo. Este proceso es endotérmico, por lo que la afinidad de los electrones será positiva (ya que requiere calor).

Esta propiedad puede resultar familiar, puesto que es la misma que se ha visto anteriormente con la energía de ionización.

Trabajemos en algunos problemas más, al respecto de este tema:

Vamos a ver otro ejemplo:

¿Qué es la electronegatividad?

La electronegatividad está representada por una escala que va desde 0,7 hasta 0,4, siendo el francio (Fr) el menos electronegativo (0,7) y el flúor (F) el más electronegativo (4,0). Los valores inferiores a 2 suelen ser los correspondientes a los metales. Los gases nobles no tienen electronegatividad; esto se debe a que los gases nobles tienen las capas de valencia completas y no atraen ningún electrón de valencia.

En la imagen de abajo podemos ver la tabla de la electronegatividad. Los valores en colores más oscuros son mayores que los de colores más claros:

Fig 6: Propiedades periódicas: Tabla periódica de los valores de electronegatividad.

Esta propiedad es, de nuevo, muy similar a la afinidad electrónica y a la energía de ionización

Aquí tenemos algunos ejemplos:

¿Qué es el carácter metálico?

El carácter metálico de los elementos es mayor en los elementos que se encuentran en la parte izquierda de la tabla, con respecto a los que se encuentran a la derecha; y es mayor en los elementos que están en la parte de abajo de la tabla, que en los que están en la parte de arriba.

Continuemos con los ejemplos: