Resumen de la tabla periódica de los elementos.

Los elementos químicos y la tabla periódica

Los elementos químicos son los bloques que construyen nuestro Universo, forman todas las clases de objetos vivos o inertes, al menos los que conocemos, están formados por elementos. Un elemento químico se define técnicamente de la siguiente forma: “son sustancias puras formadas por una sola clase de átomos, que no se pueden dividir en sustancias más simples, ni por métodos físicos ni químicos comunes”. Cada elemento químico posee sus propias características físicas y químicas.

Algunos elementos químicos se conocen desde la antigüedad y muchos otros han sido descubiertos y descritos en los últimos siglos.

Con el tiempo se fue construyendo una nutrida lista de elementos químicos con sus respectivas propiedades, algunos muy diferentes entre sí y otros con importantes similitudes, de forma que se hizo cada vez más patente la necesidad de un sistema que agrupara y organizara de forma sistemática a los elementos químicos, es con ese espíritu que surgen una serie de propuestas que finalmente culminarían con la actual tabla periódica de los elementos.

Uno de esos primeros intentos fueron las triadas de Doberainer, las cuales agrupaban a ciertos elementos en grupos de tres, ya que estos compartían ciertas similitudes importantes. Algunas triadas eran: (litio, sodio y potasio), (calcio, estroncio y bario), entre otras, no obstante este tipo de clasificación no explicaba muchas cosas y dejaba por fuera a muchos elementos, por lo cual debía seguirse buscando otra explicación mejor.

Un aporte muy importante la fue la famosa ley de las octavas de Newlands en la cual el demostró que cada ocho elementos las propiedades de los elementos tendían a repetirse, de hecho comparó este hecho con la escala de notas musicales en donde la primera nota es do y la octava nota también es do, de esta forma Newlands pretendía relacionar de forma elegante la música (arte) y la ciencia (química), lamentablemente esta ley no aplicaba para todos los elementos, incluso fue ridiculizada por algunos miembros de la comunidad científica de aquella época. No obstante en realidad aunque de forma incompleta Newlands había descubierto lo que más adelante se llegaría a conocer como la ley periódica. Es por esa razón que 23 años después de proponer su ley finalmente recibe el debido reconocimiento al recibir la medalla Davy, que es el mayor honor otorgado por la Royal Society de Ciencias.

El desarrollo de la electroquímica por Humphry Davy y Michael Faraday contribuyó a detectar nuevos elementos químicos ya que permitió separar compuestos químicos que no se podían separar con otros métodos, mediante la electrólisis separaraban los elementos de un com,puesto con una corriente eléctrica, como la sepración del agua en oxígeno e hidrógeno. El espectroscopio desarrollado por Bunsen y Kirchhoff, permitía observar un patrón de barras discontinuas de colores única para cada elemento químico, como una especie de huella digital de cada elemento, esto también permitió la identificación y el descubrimiento de nuevos elementos.

Más tarde en el año de 1869 el científico ruso Dimitri Mendeleiev construyo la primera tabla periódica de los elementos que funcionaba de forma muy similar a la actual, acomodaba a los elementos en orden creciente de peso atómico, dicha tabla era muy similar a la propuesta por el alemán Meyer, quien trabajó de forma independiente, no obstante el arreglo de Mendeleiev fue el más aceptado.

La tabla de Mendeleiev a pesar de que mostraba ciertas inconsistencias funcionaba de forma admirable, ya que incluso dejaba espacios vacíos para elementos aún no descubiertos y predecía con mucha exactitud las propiedades del elemento sin descubrir, un ejemplo es el germanio, el cual fue predicho por la tabla de Mendeleiev, cuando se descubrió en el año de 1886 en Alemania se constató que sus propiedades eran muy cercanas a las predichas por Mendeleiev.

En 1913 un científico inglés llamado Henry Moseley aprovechándose de los recién descubiertos rayos X, montó un experimento para determinar la carga positiva del núcleo atómico de cada uno de los elementos químicos, a este valor le llamó número atómico (se representa con la letra Z), logró demostrar que este valor era único para cada elemento y que empezaba en uno con el hidrógeno y aumentaba de forma regular en cada elemento de uno en uno, de esta forma todo encajó a la perfección y finalmente se acomodó a los elementos en la tabla periódica por orden creciente de número atómico, tal y como está en la actualidad. Lamentablemente Henry Moseley murió producto de la primera guerra mundial a la cual fue enviado a combatir, debido a esta trágica pérdida Inglaterra decretó una ley que impide que sus científicos se han enviados a combatir en las guerras.

Organización de la tabla periódica de los elementos

La tabla periódica de los elementos se organiza en siete filas horizontales llamadas períodos y en dieciocho filas verticales llamadas grupos, familias o columnas. A lo largo de un período las propiedades de los elementos se diferencian y a lo largo de una columna las propiedades de los elementos se parecen.



La tabla periódica divide a los elementos en dos grandes grupos: metales y no metales, para esto una línea separa a ambas clases de elementos, a la derecha los no metales y la izquierda los metales que resultan ser el grupo más numeroso.

Existe un tercer grupo de elementos que se encuentran en la zona limítrofe entre metales y no metales y poseen propiedades intermedias entre una clase y la otra, a estos se les llama metaloides, algunos de ellos son el boro, el silicio y el germanio.

Veamos primeramente las propiedades físicas y químicas de los metales:

Por lo general los metales presentan las siguientes propiedades físicas:

- Son duros.

- Son buenos conductores de la electricidad.

- Son buenos conductores térmicos (del calor).

- La mayoría son grises en distintos tonos, ya sea gris claro o gris oscuro, algunas excepciones son el oro que es amarillo y el cobre que es rojizo.

- La mayoría son sólidos a temperatura ambiente (25 °C), excepto el mercurio que es un líquido. No existe ningún metal gaseoso a temperatura ambiente.

- Son dúctiles y maleables.

- Son brillantes, es decir reflejan la luz si los pulen.

- Poseen alta densidad.

- Poseen altos puntos de fusión (el elemento con mayor punto de fusión es el wolframio o tungsteno (W) que funde a los 3422 °C.

Propiedades químicas de los metales:

- Reaccionan con el hidrógeno para formar hidruros.

- Reaccionan con el radical hidroxilo (OH-) para formar bases o hidróxidos.

- Reaccionan con los halógenos (grupo VII A) para formar sales.

- Reaccionan con algunos de los elementos de los grupos V A y VI A para formar sales.

- Reaccionan con el oxígeno para formar óxidos.

- Prácticamente no reaccionan entre ellos.

- Si se funden entre sí forman aleaciones como el acero o el bronce.

- Los más pesados por lo general son radiactivos.

- Tienden a perder electrones.

Propiedades de los no metales

Las propiedades de los metales suelen ser contrarias a las de los no metales.

Propiedades físicas de los no metales:

- Los que son sólidos a temperatura ambiente como el carbono, el azufre, el fósforo y el arsénico, son suaves o quebradizos.

- Son malos conductores eléctricos.

- Son malos conductores térmicos.

- Son de colores variados por ejemplo el cloro es un gas amarillo verdoso, el bromo es un líquido rojo, el yodo es violeta, el carbono es negro (grafito) e incoloro (forma cristalina de diamante), el azufre es amarillo, hay dos tipos de fósforo uno rojo y otro blanco.

- Existen en los tres estados de la materia, el carbono, azufre, yodo, fósforo, arsénico son sólidos, el bromo es líquido y muchos son gases como el nitrógeno, el oxígeno, el cloro, el flúor, y los gases nobles.

- No son dúctiles ni maleables.

- Son opacos.

- Poseen baja densidad.

- Poseen por lo general bajos puntos de fusión.

Propiedades químicas de los no metales.

- Reaccionan con el hidrógeno formando gases que disueltos en agua se tornan ácidos.

- Reaccionan con los metales formando sales, especialmente con los metales alcalinos.

- Reaccionan con los radicales oxigenados formando ácidos.

- Reaccionan con el oxígeno formando óxidos no metálicos.

- Reaccionan entre sí formando compuestos químicos entre no metales.

- Muy pocos de ellos son radiactivos.

- Son muy reactivos (excepto los gases nobles), algunos de ellos forman moléculas diatómicas como el oxígeno O2, nitrógeno N2, Flúor F2, cloro Cl2, etc.

- Tienden a ganar electrones.

Algunas propiedades de los metaloides:

- Poseen propiedades físicas y químicas intermedias entre metal y no metal.

- Algunos de ellos como el silicio y el germanio son semiconductores es decir, conducen la corriente eléctrica en un sentido y en el otro no. Esta propiedad resulta especialmente valiosa en la industria de los componentes electrónicos para la fabricación de microchips de computadora, transistores, diodos, resistores, etc.

Elementos representativos, transición y tierras raras

También la tabla periódica clasifica a los elementos en tres grandes grupos que son: representativos (del IA al VIII A), metales de transición (del IB al VIIIB), y en tierras raras (lantánidos y actínidos).

Esta clasificación se debe a lo que se denomina configuración electrónica de los elementos, pero este es un tema que se desarrollará en décimo año.