Tabla Periódica

Tabla periódica de los elementos

He aquí la definición de la tabla periódica:

Fig. 1 - La tabla periódica

La tabla periódica es útil porque ordena los elementos en filas y columnas en función de sus propiedades. Esto significa que una vez que conoces la posición de un elemento en la tabla periódica, puedes predecir cómo se comporta y reacciona. Empecemos por ver su estructura.

¿Cómo está estructurada la tabla periódica?

Ante todo, la tabla periódica está formada por elementos. Estos elementos están reunidos en filas, columnas y bloques. No siempre ha sido así, pero nos ocuparemos de cómo ha cambiado más adelante, cuando hablemos de la historia de la tabla periódica. Por ahora, profundizaremos en las formas en que está estructurada la tabla periódica.

Elementos de la tabla periódica

Como hemos definido anteriormente, la tabla periódica es una ordenación de elementos. Recuerda que un elemento es una sustancia química pura formada por átomos que tienen todos el mismo número de protones en su núcleo. Su número exacto de protones determina su número de electrones; esto es lo que hace que un elemento sea, bueno, ¡un elemento!

Los elementos de la tabla periódica se indican mediante su símbolo químico. Se trata de una abreviatura de una o dos letras, única para cada elemento. La primera letra siempre va en mayúscula y la segunda en minúscula. Por ejemplo, el cobre se conoce como Cu, el calcio como Ca y el carbono como C. Los elementos también se muestran con su número atómico y su masa atómica relativa.

Fig. 2 - Un elemento

Los periodos en la tabla periódica

Una de las formas en que se agrupan los elementos en la tabla periódica es en filas. Una fila de la tabla periódica se conoce como período; de ahí viene la palabra periódico. Las filas de la tabla periódica muestran la periodicidad.

Los elementos de un período se ordenan por número atómico creciente. Recuerda que el número atómico es el número de protones de un elemento. El número atómico aumenta en 1 cada vez que te desplazas de izquierda a derecha por un período de la tabla. Cuando llegues al final de un período, desplázate hacia abajo y a la izquierda hasta el comienzo de uno nuevo, y continúa contando números atómicos a partir de ahí. En total hay 7 periodos en la tabla periódica.

Fig. 3 - Períodos en la tabla periódica

Fig. 4 - El número atómico aumenta a medida que avanzas por un periodo

Grupos de la Tabla Periódica

Los elementos de la tabla periódica también están agrupados en columnas. Estas columnas se denominan grupos. En total, hay 18 grupos en la tabla periódica, con la numeración oficial de la IUPAC del 1 al 18. Sin embargo, a efectos de tu curso, seguiremos el sistema de numeración tradicional que es 1-0 o 1-8. A menudo se muestra en números romanos. Los grupos son:

• Metales alcalinos (grupo I)

• Metales alcalinotérreos (grupo II)

• Grupo del boro (grupo III)

• Grupo del carbono (grupo IV)

• Los pnicógenos (grupo V)

• Los calcógenos (grupo VI)

• Los halógenos (grupo VII)

• Los gases nobles (grupo VIII)

Fig. 5 - Grupos de la tabla periódica

Los elementos se agrupan según el número de electrones que tienen en su capa externa. Los electrones de la capa externa también se conocen como electrones de valencia. Los electrones de valencia determinan las propiedades químicas y la reactividad de un elemento. Esto significa que todos los elementos de un mismo grupo reaccionan de forma similar. Sin embargo, ten en cuenta que cada elemento de un grupo tiene una capa de electrones más que el elemento situado por encima de él.

El antiguo sistema de numeración es útil porque nos da una indicación de cuántos electrones de valencia tiene un elemento de un grupo determinado. Por ejemplo, todos los elementos del grupo I, los metales alcalinos, tienen un electrón de valencia. En cambio, todos los elementos del grupo VII, los halógenos, tienen siete electrones de valencia. Los gases nobles, grupo VIII, tienen todos ocho electrones de valencia, lo que les confiere envolturas electrónicas externas completas.

Bloques de la tabla periódica

Te habrás dado cuenta de que el antiguo sistema de numeración de grupos omite dos grandes partes de la tabla periódica. ¿Qué pasa con los elementos entre los grupos II y III, que se encuentran en los grupos 3 a 12 de la IUPAC? ¿Qué pasa con esas dos filas de elementos que hay debajo de la tabla periódica, dónde encajan? Bueno, otra forma de ver la tabla periódica es dividiéndola en bloques.

Hay cuatro bloques en la tabla periódica:

• Loselementos del bloque s tienen todos su electrón de valencia de mayor energía en un subesqueleto s. El bloque s incluye los grupos I y II.
• Los elementos del bloquep tienen todos su electrón de valencia de mayor energía en un subesqueleto p. El bloque p incluye los grupos III a VIII, o en términos de la IUPAC, 13 a 18, y está formado principalmente por no metales.
• Loselementos del bloque d tienen todos su electrón de valencia de mayor energía en un subesqueleto d. El bloque d incluye los grupos 3 a 12 y también los metales de transición.
• Los elementos del bloquef tienen todos su electrón de valencia de mayor energía en una subcubierta f. El bloque f incluye los lantánidos y los actínidos. Son las dos filas que aparecen debajo del cuerpo principal de la tabla periódica. A continuación hemos mostrado dónde encajan en relación con los demás elementos de la tabla periódica.

Fig. 6 - Bloques en la tabla periódica

Tabla periódica Metales, no metales y metaloides

La última forma de estructurar la tabla periódica que veremos hoy consiste en dividir la tabla con una línea en zigzag. Comienza a la izquierda del boro y serpentea hacia abajo y hacia la derecha, colándose entre el silicio y el germanio, luego entre el arsénico y el antimonio y el telurio y el polonio. Por último, separa la astatina de la tennessina, antes de terminar a la izquierda del oganeso.

Esta línea tiene varios nombres: la línea metal-no metal, la línea anfótera, la línea metaloide y la escalera. Divide la tabla en metales, no metales y metaloides.

• Los elementos situados a la izquierda de la línea se clasifican como metales.
• Los elementos situados a la derecha de la línea (además del hidrógeno) se clasifican como no metales.
• Algunos de los elementos que tocan la línea se clasifican como metaloides.

Fig. 7 - Metales , no metales y metaloides en la tabla periódica

Los metales en la tabla periódica

Los metales aparecen en la parte izquierda de la tabla periódica. Tienen algunas propiedades características.

• Los metales suelen perder electrones para formar cationes positivos.
• Tienen puntos de fusión y ebullición elevados.
• Tienen valores de electronegatividad bajos.
• Tienen un aspecto brillante y lustroso cuando están recién cortados.
• Son maleables y dúctiles.
• Son buenos conductores del calor y la electricidad.

Los no metales en la tabla periódica

Los no metales se encuentran en la parte derecha de la tabla periódica (a excepción del hidrógeno, que también es un no metal). Como su nombre indica, son los opuestos de los metales. De hecho, puedes pensar que simplemente carecen de características metálicas.

• Los no metales suelen ganar electrones para formar aniones negativos.
• Tienen valores de electronegatividad elevados.
• Presentan diversos puntos de fusión y ebullición. Algunos, como el silicio, tienen puntos de fusión extremadamente altos, mientras que otros, como el oxígeno, tienen puntos de fusión bajos.
• Los no metales sólidos son quebradizos.
• Son malos conductores del calor y la electricidad.

Los metaloides en la tabla periódica

Los metaloides se encuentran en el centro de la tabla periódica. Están a caballo entre la línea divisoria que separa los metales de los no metales, y sus propiedades están a medio camino entre ambos.

• Normalmente, los metaloides son brillantes y lustrosos cuando se cortan, pero son frágiles por naturaleza.
• Tienen valores de electronegatividad medios.
• Son conductores medios de la electricidad.

Ahora sabemos qué aspecto tiene la tabla periódica y cómo está estructurada. Pero, ¿cómo llegó a ser así?

Historia de la tabla periódica

Johann Wolfgang Döbereiner

En 1817, el físico alemán Johann Wolfgang Döbereiner fue el primero en intentar clasificar los elementos. Se dio cuenta de que se podían poner ciertos elementos en grupos de tres, llamados tríadas, y que los elementos de una tríada compartían propiedades similares. De hecho, las propiedades del segundo elemento de la tríada estaban a medio camino entre las del primero y las del tercero. Por ejemplo, agrupó el litio, el sodio y el potasio, todos ellos metales que hoy conocemos como del Grupo I.

John Newlands

En 1864, el químico británico John Newlands también se fijó en las similitudes de propiedades entre ciertos elementos. Vio que si ordenabas todos los elementos en una tabla por su masa atómica, sus propiedades se repetían a intervalos regulares. Estas propiedades se repetían cada ocho elementos, lo que dio lugar al nombre de "ley de las octavas".

Sin embargo, en aquella época sólo se habían descubierto unos 60 elementos. Newlands supuso erróneamente que ésos eran los únicos elementos que existían. No dejó huecos para ningún elemento por descubrir, por lo que su tabla no tenía realmente sentido después del calcio. Además, a veces ponía dos elementos en la misma casilla. En general, sus ideas fueron ridiculizadas por sus compañeros.

Fig. 8 - Versión de Newlands de la tabla periódica

Dmitri Mendeléyev

Finalmente, en 1869, el químico ruso Dmitri Mendeléyev llegó a la versión de la tabla periódica que conocemos hoy. Tomó la idea de Newlands sobre la ley de las octavas, pero dejó huecos para elementos por descubrir, prediciendo sus propiedades a partir del comportamiento de los elementos de su entorno. Aunque en su mayor parte ordenó los elementos por orden de masa atómica, cambió algunos de ellos para que encajaran mejor con su ley de octavas.

Por ejemplo, el argón era mucho más pesado que el potasio, pero poner el potasio antes que el argón significaría que el potasio, metal altamente reactivo, estaría en un grupo con gases no metálicos no reactivos, mientras que el argón, no reactivo, estaría en un grupo con metales reactivos. Su tabla fue aceptada gradualmente cuando se descubrieron nuevos elementos que coincidían con sus propiedades predichas. La cuestión de la masa atómica se resolvió cuando se descubrieron las partículas subatómicas en el siglo XX y los científicos se dieron cuenta de que, en realidad, los elementos debían ordenarse por número atómico, y no por masa.

Fig. 9 - Versión de Mendeleiev de la tabla periódica, con huecos para elementos por descubrir