LA TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS

La evolución de la tabla periódica, desde la primera ordenación de los elementos, ha tenido lugar a lo largo de más de un siglo de historia y ha ido pareja al desarrollo de la ciencia. Aunque los primeros elementos conocidos, como el oro, el hierro se conocían desde antes de Cristo (recuerde que el hierro, por su importancia en la evolución de la humanidad ha dado nombre a una época), todavía hoy se investiga la posible existencia de elementos nuevos para añadir a la tabla periódica.

Algunos nombres de científicos, cuyos reportes aparecen en la historia, que iniciaron una organización de los elementos que se conocían hasta el momento fueron:

A continuación se muestra un gráfico con los principales aportes a la tabla periódica realizado por algunos Químicos:

A principios del siglo XIX, Dalton propuso su teoría atómica, y años más tarde, Proust formuló que las masas atómicas de los elementos son múltiplos de la masa del hidrógeno. Una consecuencia de estos hechos fue el descubrimiento de un gran número de elementos. A medida que el número de elementos conocidos aumentaba se observaron semejanzas físicas y químicas entre ellos y fue necesario encontrar un sistema que pudiera ordenarlos y agrupar aquellos que tuvieran comportamiento similar .

DÖBEREINER

Este químico alcanzó a elaborar un informe que mostraba una relación entre la masa atómica de ciertos elementos y sus propiedades en 1817. Él destaca la existencia de similitudes entre elementos agrupados en tríos que él denomina “tríadas”. La tríada del cloro, del bromo y del yodo es un ejemplo. Pone en evidencia que la masa de uno de los tres elementos de la triada es intermedia entre la de los otros dos. En 1850 pudimos contar con unas 20 tríadas para llegar a una primera clasificación coherente.

CHANCOURTOIS Y NEWLANDS

En 1862 Chancourtois, geólogo francés, pone en evidencia una cierta periodicidad entre los elementos de la tabla. En 1864 Chancourtois y Newlands, químico inglés, anuncian la Ley de las octavas: las propiedades se repiten cada ocho elementos. Pero esta ley no puede aplicarse a los elementos más allá del  Calcio. Esta clasificación es por lo tanto insuficiente, pero la tabla periódica comienza a ser diseñada.

I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
Li	Be	B	C	N	O	F	Ne
Na	Mg	Al	-	-	-	-	-

LOTHAR MEYER 

En 1869, el químico alemán Meyer, pone en evidencia una cierta periodicidad en el volumen atómico. Para fundamentarla, Meyer estudió globalmente su variación y aplicó conceptos de la estructura cinético-corpuscular de la materia para determinar volúmenes relativos de los elementos. 

Esto después de haber estado en un congreso en Karlsruhe, que le permitió concluir acerca serialización de las propiedades de los elementos químicos como el volumen atómico, temperaturas de fusión y ebullición entre otras propiedades físicas. Por ejemplo, los metales alcalinos tienen  un volumen atómico considerable y similar. Este trabajo le configuró el planteamiento de una organización de los elementos de manera parecida a la propuesta por otro químico ruso de apellido Medeleiev, quien a diferencia tuvo más encuenta las propiedades químicas.

DIMITRI MENDELEïEV

En 1869, Mendeleïev, químico ruso, presenta una primera versión de su tabla periódica en 1869. Esta tabla fue la primera presentación coherente de las semejanzas de los elementos. El se dio cuenta de que clasificando los elementos según sus masas atómicas se veía aparecer una periodicidad en lo que concierne a ciertas propiedades de los elementos. La primera tabla contenía 63 elementos.

Esta tabla fue diseñada de manera que hiciera aparecer la periodicidad de los elementos. De esta manera los elementos son clasificados verticalmente. Las agrupaciones horizontales se suceden representando los elementos de la misma “familia”.

Para poder aplicar la ley que él creía cierta, tuvo que dejar ciertos huecos vacíos. Él estaba convencido de que un día esos lugares vacíos que correspondían a las masas atómicas 45, 68, 70 y 180, no lo estarían más, y los descubrimientos futuros confirmaron esta convicción. El consiguió además prever las propiedades químicas de tres de los elementos que faltaban a partir de las propiedades de los cuatro elementos vecinos. Entre 1875 y 1886, estos tres elementos: galio, escandio y germanio, fueron descubiertos y ellos poseían las propiedades precedidas.

Sin embargo aunque la la clasificación de Mendeleïev marca un claro progreso, contiene ciertas anomalías debidas a errores de determinación de masa atómica de la época.

REIHEN	Grupo I -R2O	Grupo II- RO	Grupo III- R2O3	Grupo IVRH4 RO2	Grupo VRH3R2O5	Grupo VIRH2 RO3	GrupoVIIRH R2O7	Grupo VIII -RO4
1	H = 1
2	Li = 7	Be = 9.4	B = 11	C = 12	N = 14	O = 16	F = 19
3	Na = 23	Mg = 24	Al = 27.3	Si = 28	P = 31	S = 32	Cl = 35.5
4	K = 39	Ca = 40	? = 44	Ti = 48	V = 51	Cr = 52	Mn = 55	Fe= 56 ,Co = 59,                 Ni = 59,  Cu = 63
5	( Cu =63)	Zn = 65	? = 68	? = 72	As = 75	Se = 78	Br = 80
6	Rb = 85	Sr = 87	? Yt = 88	Zr = 90	Nb = 94	Mo = 96	? = 100	Ru=104,Rh=104,  Pd=106, Ag=108
7	(Ag =108)	Cd = 112	In = 113	Sn = 118	Sb = 122	Te = 125	I = 127
8	Cs = 133	Ba = 137	?Di = 138	?Ce =140	-	-	-	-
9	-	-	-	-	-	-	-	-
10	-	-	?Er = 178	?La = 180	Ta = 182	W = 184	-	Os=195,Ir=197 Pt=198,Au=199
11	(Au=199)	Hg = 200	Tl = 204	Pb = 207	Bi = 208	-	-	-
12	-	-	-	Th = 231	-	U = 240	-	-

Mendeleev propuso una ley periódica :

" cuando los elementos se estudian en orden creciente de sus pesos atómicos, la similitud de las propiedades ocurre periódicamente, es decir, las propiedades de los elementos son función periódica de sus pesos atómicos "

TABLA PERIÓDICA MODERNA

La tabla de Mendeleïev condujo a la tabla periódica. Un grupo de la tabla periódica es una columna vertical de la tabla. Hay 18 grupos en la tabla estándar. El hecho de que la mayoría de estos grupos correspondan directamente a una serie química no es fruto del azar. La tabla ha sido inventada para organizar las series químicas conocidas dentro de un esquema coherente. La distribución de los elementos en la tabla periódica proviene del hecho de que los elementos de un mismo grupo poseen la misma configuración electrónica en su capa más externa. Como el comportamiento químico está principalmente dictado por las interacciones de estos electrones de la última capa, de aquí el hecho de que los elementos de un mismo grupo tengan similares propiedades físicas y químicas.

En 1913, el físico inglés Henry Gwyn Moseley generó rayos X de diferentes longitudes de onda al bombardear sucesivamente con rayos catódicos el núcleo de 42 elementos sólidos diferentes; la frecuencia de los rayos X depende del metal que forma el ánodo en el tubo de rayos X .

Al analizar las mediciones de espectros de los rayos X, Moseley señaló que en el átomo existe una cantidad fundamental, Z , que aumenta por escalones regulares cuando se pasa de un elemento al siguiente y que sólo puede ser la carga del núcleo central positivo; además, indicó que Z es igual al número del lugar que ocupa el elemento en la tabla periódica . A esta cantidad fundamental se le llamó número atómico.

Moseley encontró que las longitudes de onda de los rayos X se hacen más cortas a medida que aumenta la carga del núcleo, es decir, al aumentar el número atómico. El número atómico es el número de orden de un elemento de la tabla periódica y representa, además, el valor de la carga del núcleo y el número de protones (y el número de electrones). Al ordenar los elementos de acuerdo con los números atómicos, se obtiene un sistema periódico más satisfactorio y se deriva una ley periódica que se conoce con el nombre de la ley periódica de Moseley que dice :

" Las propiedades de los elementos son función periódica de sus números atómicos "

Las propiedades periódicas de los elementos, como tamaño atómico, potencial de ionización, afinidad electrónica, electronegatividad, entre otros, dependen del aumento regular de la carga nuclear de los átomos a medida que su tamaño y complejidad aumentan.

La tabla periódica, cuyo uso está generalizado actualmente, deriva de los trabajos de Mendeleev, Werner y Moseley ; en ella los elementos se encuentran ordenados según sus números atómicos crecientes y se rige por la ley periódica de Moseley. 

El formato compacto de tabla periódica es el recomendado por la IUPAC.

A continuación se muestran otros formatos y estilos de tablas periódicas que circulan en la literatura química:

LA “GEOGRAFÍA” DE LA TABLA PERIÓDICA

¿Qué es un período?  Es el conjunto de elementos que ocupan una línea horizontal se denomina PERIODO O NIVEL.

Los PERÍODOS están formados por elementos que tienen propiedades químicas diferentes.

Estos elementos mantienen en común el número de niveles de energía. Los electrones en el último nivel, corresponde al grupo. Hasta el momento a la naturaleza le ha sido suficiente organizar los electrones en los átomos en 7 niveles o periodos de energía.

¿Qué es un grupo?  Las columnas verticales de la Tabla Periódica se denominan GRUPOS (o anteriormente FAMILIAS). 

Los elementos que conforman un mismo GRUPO presentan propiedades físicas y químicas similares. En la siguiente gráfica se presentan los grupos de la tabla periódica. Según la IUPAC se recomienda numerar los grupos en números del 1 al 18. 

Los elementos de la tabla periódica se agrupan en conjuntos que exhiben características similares como se muestra a continuación:

ELEMENTOS NATURALES Y ARTIFICIALES

De los 112 elementos conocidos, 18 son artificiales (desde Z=95). Algunos de los naturales se encuentran en pequeñas trazas y son fabricados por el hombre (93Np; 94Pu; 43Tc entre otros). 

Independiente del formato de tabla periódica que se tenga, para extraer información de una de ellas siempre se debe mirar la clave. Ésta corresponde a un recuadro de la tabla, donde se explica toda la información que se presenta. De esta manera, sólo se identifica la posición de la propiedad que se busca y luego se procede a ubica el elemento. A continuación se muestra una imagen correspondiente a una clave: 

Posteriormente, se muestra una tabla con su respectiva clave, identifícala: