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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.

Tabla periódica


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.

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.

Elementos representativos
Figura 2. Elementos representativos

Metales no metales y metaloides
Figura 3. Metales no metales y metaloides entre
los elementos representativos


figura 4
Figura 4. Metales, no metales y metaloides en toda la tabla periódica.

El mas 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
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.

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 7
Figura 7

figura 8
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.

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Otras variaciones sitemáticas de las propiedades de los átomos.

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