La tabla periódica moderna
Para
facilitar la comprensión de este artículo se recomienda
leer primero Periodicidad
química.
La tabla periódica es simple pero al mismo tiempo dice mucho.
Sus
ordenadas filas y columnas manifiestan una detallada información
que
sirve para comprender la estructura sub-atómica y las
propiedades de
los elementos químicos. Cada columna vertical se llama
grupo, y cada fila horizontal es un
período.
Ambos, los grupos y los períodos están numerados. No hay
controversia
en la numeración de los períodos; están numerados
del 1 a 7 (figura 1),
sin embargo hay algunas diferencias en cuanto a la numeración y
el
nombre de los grupos. Los grupos se pueden numerar lo mismo en
números
arábigos que en números romanos y los grupos de las zonas
de color
violeta y verde tienen nombres alternativos.
Cuando se numeran los grupos con números romanos, cada
número va
seguido de una letra A o B. Las grandes zonas con casillas coloreadas
indica que la tabla periódica divide los elementos en tres
grandes
grupos:
1.- Casillas violeta,
grupos del IA al VIIIA se les llama
elementos
representativos o
grupo de
los elementos principales.
2.- De la misma forma
los grupos IB al VIIIB se conocen como metales de transición.
3.- Finalmente la fila
de arriba de las casillas coloreadas en
verde son los lantánidos o tierras raras y la fila de abajo los
actínidos.
El símbolo de cada elemento va acompañado del
número atómico arriba y
la
masa atómica
promedio abajo. Los elementos representativos o grupo
principal son aquellos en los cuales se basó tempranamente la
química,
y
son además los que manifiestan las mas fuerte periodicidad de
comportamiento de la tabla. Cuando la ley de los octavos (sabrá
lo que
es si leyó el artículo
Periodicidad
química)
se aplica a los elementos representativos funciona de maravilla. Si
escoge un elemento cualquiera del grupo y se aleja de él en la
tabla a
la derecha o a la izquierda 8 casillas, encontrará otro elemento
diferente con propiedades similares al elemento previo escogido.
Eche ahora un vistazo con detalle a la tabla de la figura 1, le
parecerá que cuando se usan los números romanos para
definir los grupos
el orden es un poco extraño o estrafalario. Primeramente hay un
gran
bloque de grupos B atorado en el medio de los grupos A, y aun peor,
verá
que el grupo B comienza en el III, va hasta el VIII (que tienen tres
columnas asignadas) y luego al final están el I y el II. Hay muy
buenas
razones históricas para esa numeración extraña y
este problema es el
que condujo a la IUPAC (la
Unión
Internacional de Química Pura y Aplicada
por sus siglas en Inglés) a adoptar la forma mas sencilla de
nombrarlas
con números arábigos consecutivos del 1 al 18 que se
muestra arriba en
la figura 1.
La tabla periódica representada en la figura 1 contiene
información útil en cuanto al estado físico de los
elementos a la
temperatura y presión normales (25°C y 1 atmósfera de
presión) usando
los símbolos químicos coloreados.

Figura 2. Elementos
representativos.

Figura 3. Metales no metales y metaloides entre los elementos
representativos.
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Hagamos ahora un breve
periplo por la tabla periódica, comenzando por los elementos
representativos (figura 2 grupos IA al VIIIA). Estos grupos contienen
elementos gaseosos, líquidos y sólidos en condiciones
normales, de
hecho, todos los elementos que son gases en condiciones normales
pertenecen a los representativos incluyendo los que forman la parte
mayoritaria del aire que respiramos, el nitrógeno (N) y el
oxígeno (O).
Primero examinemos el grupo VIIIA, esta es una columna muy especial de
la tabla periódica, observe que todos son gases y además
son
extremadamente poco reactivos y por esta razón a los elementos
del
grupo VIIIA se les llama
gases nobles
o
gases inertes.
Durante mucho tiempo los químicos pensaron que era imposible
hacer
reaccionar alguno de los gases nobles, pero en 1962 el químico
inglés
Neil Bartlett logró producir compuestos de xenón (Xe)
rompiendo así la
presunción. Otro "huésped" de este grupo, el helio, tiene
la
característica de ser tan ligero que la fuerza gravitacional no
puede
sostenerlo en la atmósfera y se escapa al espacio, de él
solo hay
trazas en el aire y las únicas fuentes naturales del gas son
subterráneas.
Si seguimos nuestro recorrido por los elementos representativos
tropezamos con que hay otra vía para clasificarlos y estos
pueden ser
metales,
no metales y
metaloides o semimetales, estos
últimos tienen propiedades intermedias entre los metales y los
no metales. La división está indicada en la figura 3.
La linea roja escalonada que comienza en el boro (B) separa los metales
de los no metales. Los elementos que bordean la linea excepto el
aluminio (AL) y el el polonio (Po) son los metaloides. De los 44
elementos representativos, 7 son metaloides, 17 son no metales
(incluyendo los gases nobles) y los 20 restantes son metales.
Usted se preguntará que características determinan que un
elemento sea
un metal o un no metal, por el momento basta con saber que los metales
son sustancias sólidas (excepto el mercurio) brillantes, de carácter
maleable
(que pueden ser
convertidos en láminas finas), que se pueden doblar y que
conducen la
electricidad y el calor bien. Los no metales tienden a ser quebradizos
y no conducen bien la electricidad (son aisladores).
Por su parte los metaloides o semimetales pueden comportase como
metales o no metales de acuerdo a las circunstancias en que se
encuentren. El silicio (Si) el germanio (Ge) y el arsénico (Ar)
son
ejemplos clásicos de este tipo de sustancias, ellos no conducen
la
electricidad tan bien como los metales pero tampoco la aislan tanto
como los no metales.
En cuanto a los metales, estos le son muy familiares, el aluminio (Al)
del cual están hechas en la actualidad muchas latas de bebidas,
lo
mismo el plomo (Pb) del grupo 14 (IVA) que es un metal muy pesado que
todos conocemos. Por su parte el estaño (Sn) es el metal con el
cual se
hacen las soldaduras de las partes eléctricas y
electrónicas de los
aparatos.
Los metales del grupo IA y IIA es muy probable que usted nunca los haya
visto en estado elemental, son demasiado reactivos como para ello y
siempre aparecen en la naturaleza como compuestos con otros elementos
químicos. No obstante, los tenemos todos en casa, la sal de mesa
(cloruro de sodio) es un compuesto de sodio (Na) perteneciente al
grupo IA, y de igual forma, sustancias
familiares como las tabletas antiácidas o la Leche de Magnesia
son
compuestos del calcio (Ca) y el Magnesio (Mg) respectivamente, ambos
pertenecientes al grupo IIA.
Si
damos por concluido nuestro paseo por los elementos representativos
podemos pasar ahora a los metales de transición que son un
puente entre
las dos partes de los elementos representativos (vea la figura 1
arriba). Todos los elementos de esta parte de la tabla periódica
son
metales y como están situados en el medio de los elementos
representativos se han ganado el apellido de "transición". Del
mismo
modo los lantánidos y actínidos son también
metales según se muestra en
la figura 4 a continuación.
Figura 4. Metales, no
metales y metaloides en toda la tabla periódica.
El más familiar de los metales de transición es el hierro (Fe)
el mayor componente del
acero usado para casi todo, desde
el cuchillo de
la cocina hasta el
automóvil. Otros
como el níquel (Ni), el cromo (Cr),
la plata (Ag), el oro (Au), el cobre (Cu) nos rodean en la vida
común.
El mercurio (Hg) usado en los termómetros es el único
metal líquido en
condiciones normales.
Los lantánidos y actínidos son menos conocidos pero nos
resultan
familiares los nombres de uranio (U) y plutonio (Pu) vinculados a las
armas nucleares y a la producción de energía
atómica.
Grupos con nombre propio.
El ordenamiento de los elementos hecho por Mendeleev por su masa
atómica
resultó en que los elementos de un determinado grupo (una
columna)
tuvieran un comportamiento químico muy similar. La razón
de este
comportamiento periódico no era conocida por entonces lo que
inspiraba
a darle un nombre propio a los grupos, de los 8 grupos involucrados
cinco tienen nombres que aun se usan, los dos primeros y los tres
últimos. Debido a que los metales de los grupos IA (1) y los del
grupo
IIA (2) producían un álcali (hidróxido) al
reaccionar con el agua se
les llamó
metales alcalinos
a los del grupo IA (1) y
metales
alcalinotérreos a los del grupo IIA (2). Los elementos de
grupo VIA (16) se les llamó
calcógenos
cuyo origen griego le da el significado de "productor de cobre" ya que
la mayor parte de los minerales de cobre contienen oxígeno (O) y
azufre
(S). El grupo VIIA (17) tiene los elementos cloro (Cl), bromo (Br) y
yodo (I) y se les llamó
halógenos
los que derivan su nombre del griego como "formadores de sales". Muchas
sales tienen en su composición un halógeno, por ejemplo
el cloruro de
sodio. Y como ya se dijo a los elementos del grupo VIII (18) se les
llama gases nobles o gases inertes. Vea todo esto en la figura 6 a
continuación.
Figura 6. Los grupos con nombre
Si usted observa los elementos del grupo IA (1) en la tabla de la
figura 6 se dará cuenta de que el hidrógeno, colocado en
ese grupo, no
está señalado con el mismo color que el resto del grupo
(columna), y
eso es muy razonable, el hidrógeno está muy distante de
ser un metal
formador de álcalis y de hecho no es un metal, de modo que
aunque esté
colocado ahí en la tabla moderna (Mendeleev no le asignó
esa casilla en
su tabla original) usted debe estar consiente de que no es un metal
alcalino.
La verdadera periodicidad
En el artículo periodicidad química se explicó
como Mendeleev llegó a
la conclusión de que si se organizan en fila los elementos
químicos de
acuerdo al incremento de sus masa atómicas se produce un hecho
indiscutible, cada 8 espacios, antes y después de determinado
elemento,
está colocado otro con propiedades muy similares. Esta
periodicidad en
las propiedades se le llamó "la ley de los octavos".
La ley de los octavos se
puede aplicar satisfactoriamente cuando usted
trata solamente con los períodos del 1 al 3 donde solo hay
elementos
representativos
(vea la figura 7). Las propiedades químicas de esos elementos se
repiten cada 8 elementos y esta parte de la tabla tiene 8 columnas para
permitirlo. No obstante la ley necesita ciertos cambios cuando se
agregan el resto de los elementos a la tabla. La introducción de
los
metales de transición dentro de la tabla a partir del
período 4 amplia
el número de columnas (grupos) a 18 debido a que se agregan los
10
grupos de los metales de transición a los 8 existentes de
elementos
representativos. En este caso la periodicidad se produce cada 18
elementos y no cada 8.
Figura
7
Si seguimos avanzando hacia abajo,
cuando colocamos los
lantánidos y
los actínidos en su lugar correspondiente (períodos 6 y
7), los que
hasta ahora se colocaban abajo en un bloque aparte, simplemente dada la
conveniencia de acortar la tabla y poder adecuarla a la
impresión en
una hoja de papel, la tabla toma su forma real mostrada en la figura 8.
Con esta inclusión la tabla toma un ancho de 32 grupos en los
períodos
6 y 7 y las propiedades químicas de los elementos
correspondientes a
esos períodos (6 y 7) se repiten cada 32 elementos en lugar de 8
o 18.
Figura 8. Tabla periódica completa.
Otro artículo del portal donde aparece la tabla periódica
con los
nombres completos de cada uno de los elementos y enlaces a sus
propiedades principales está
aquí.
Tema relacionado:
Otras
variaciones sitemáticas de las propiedades de los átomos.
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química general
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