Tabla periódica de los elementos La tabla periódica de los elementos clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos distintos elementos químicos conforme químicos conforme a sus propiedades y características; su función principal es establecer un orden específico agrupando elementos.
•
Suele atribuirse la tabla a Dmitri Mendeléyev, Mendeléyev, quien ordenó los elementos basándose en sus propiedades sus propiedades químicas,,[1] si bien Julius cas bien Julius Lothar Meyer, Meyer , trabajando por separado, llevó a cabo un ordenamiento a partir de las propiedades físicas de los átomos los átomos..[2] La estructura actual fue diseñada diseñada por Alf Alfred red We Werner rner a part partir ir de la vers versió iónn deMendeléyev. En 1952, el científico costarricense Gil Chaverri (1921-2005) presentó una nueva versión basada en la estructura electrónica de los elementos, la cual permite ubicar las series de lantánidos lantánidos y y actínidos actínidos en en una secuencia lógica de acuerdo con su número atómico. atómico.[3]
1.1
Las relac relacio ione ness entre entre la masa masa atómi atómica ca (y, más adelan adelan-te, el número atómico) y las propiedades periódicas periódicas de los elementos y el surgimiento de nuevos elementos Descu Descubri brimie miento nto de los los elem element entos os
Aunque algunos elementos como el oro el oro (Au), (Au), plata plata (Ag), (Ag), cobre (Cu), cobre (Cu), plomo plomo (Pb) (Pb) y mercurio y mercurio (Hg) (Hg) ya eran conocidos desde la antigüedad, el primer descubrimiento científico de un elemento elemento ocurrió en el siglo XVII, cuando el alquimista Henning alquimista Henning Brand descubrió Brand descubrió el fósforo el fósforo (P). (P).[5] En el siglo XVIII se conocieron numerosos nuevos elementos, los más importantes de los cuales fueron los gases, con el desarrollo de la química neumática: neumática : oxígeno oxígeno (O), (O), hidrógeno (H) hidrógeno (H) y nitrógeno y nitrógeno (N). (N). También También se consolidó en esos años la nueva concepción de elemento, que condujo a Antoine Lavoisier a Lavoisier a escribir su famosa lista de sustancias simples, donde aparecían 33 elementos. A principios Tabla abla peri periódi ódica ca de los los elem elemen ento tos s del siglo XIX, la aplicación de la pila eléctrica al estu26 dio de fenóme fenómenos nos químico químicoss condu condujo jo al descubr descubrimie imiento nto de Fe nuevos elementos, como los metales alcalinos y alcalino– térreos, sobre todo gracias a los trabajos de Humphry Davy.. En 1830 Davy En 1830 ya ya se conocían 55 elementos. Posteriormente, a mediados del siglo XIX, con la invención del espectroscopio,, se descubrieron nuevos elementos, muespectroscopio chos de ellos nombrados por el color de sus líneas espectrales características: características: cesio cesio (Cs, (Cs, del latín caesĭus, azul), talio (Tl, talio (Tl, de tallo, por su color verde), rubidio verde), rubidio (Rb, (Rb, rojo), Para una versión detallada con hipertexto consúltese Anexo: etc. grupo
1
18
1.00794 1312.0
período 1
2.20
H
1
4.002602 2372.3
+1
6.941 520.2
2
0.98
Li
3
+1
−1
Litio
3
11
+1
Na
−1
Sodio
Be
4
1.ª energía de io ioni zación
24.3050 737.7
1.31
enkJ/mol
+2
númeroatómico
metalesalcalinos
metaloides
762.5
ele ctronegatividad
alcalinotérreos
nometales
estadosdeoxidación
lantánidos
1.83
+6 +5 +4
+3 +2
símboloquímico
12
Mg
19
+1
K
Potasio
40.078
589.8 1.00
+2
Ca Calcio
[Ar]4s¹
37
+1
Rb
Rubidio
87.62
549.5 0.95
Sr
+2
55
6
Cs
7
Fr
+1
Cesio
137.327 502.9 0.89
Ba Bario
[Xe]6s¹
380.0 0.70
87
+1
Francio [Rn]7s¹ [Rn]7s¹
(226)
509.3 0.90
Ra
+2
640.1 1.33
+3 +2 +1
Lu 470.0
+4 +3 +2 +1
Zr
178.49
658.5 1.30
+5 +4 +3 +2
−1
1.50
Hf Ta Ta
+5 +4 +3 +2 −1
Tantalio
[Xe]4f¹⁴ 5d²6s²
Radio
Laurencio
Rutherfordio
[Rn]7s²
[Rn]5f¹⁴ 7s²7p¹
[Rn]5f¹⁴ 6d²7s²
770.0 2.36
W
(266)
[Ar]3d⁵ 4s²
(98)
702.0
1.90
43
Tecnecio
+6 +5 +4 +3 +2 +1 −1 −2
106
+5
Db Sg Dubnio
−1 −2
+7 +6 +5 +4 +3 +2 +1 … −3
55.845
762.5 1.83
+6 +5 +4 +3 +2 +1 −1 −2
+6
Seaborgio
[Kr]4d⁵ 5s²
186.207 760.0
1.90
Re Renio
[Xe]4f¹⁴ 5d⁵ 6s²
(264)
+7 +6 +5 +4 +3 +2 +1
−1 −3
75
+7 +6 +5 +4 +3 +2 +1 −1 −3
107
Bh
+7
Bohrio
Hierro
[Ar]3d⁶ 4s²
101.07
710.2 2.20
44
+8 +7 +6 +5 +4 +3 +2 +1
Ru
Rutenio
−2
[Kr]4d⁷ 5s¹
190.23
840.0 2.20
76
Os
Osmio
[Xe]4f¹⁴ 5d⁶ 6s²
(277)
+8 +7 +6 +5 +4 +3 +2 +1 −2
108
Hs
+8
Hassio
760.4
halógenos
1.91
+5 +4 +3 +2 +1 −1 −2
Co [Ar]3d⁷ 4s²
58.6934 737.1 1.88
Ni
Níquel
804.4 2.20
+6 +5 +4 +3 +2 +1
Rh
Rodio
−1
[Kr]4d⁸ 5s¹
2.20
Ir
Iridio
[Xe]4f¹⁴ 5d⁷ 6s²
(268)
+6 +5 +4 +3 +2 +1 −1 −3
109
Mt
+4 +2
Pd
Paladio
Meitnerio
745.5 1.90
+4 +3 +2 +1
Cu
870.0 2.28
Pt
+6 +5 +4 +2
Platino
Zinc
867.8 1.69
+3 +2 +1
Ag
890.1 2.54
Au
[Xe]4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s¹
Rg
Darmstadio
+2
Cd
Roentgenio
200.59
1007.1 2.00
69.723
578.8 1.81
Ga
114.818 558.3 1.78
786.5
Si
72.64 762.0
2.01
+4 +3 +2 +1
−1 −2 −3 −4
14
1.90
+4 +3 +2 +1 −1 −2 −3 −4
32
+4 +3 +2 +1 −4
Ge
118.710 708.6
1.96
589.4 1.62
+4 +2
Sn
−4
Talio
207.2 715.6
2.33
Pb
1402.3
3.04
N
Nitrógeno 1s²2s²2p³
7
1313.9
1011.8
2.19
+5 +4 +3 +2 +1
P
[Ne]3s²3p³
999.6
[Ne]3s²3p⁴
78.96 941.0
834.0 2.05
+4 +2
−4
Plomo
34
+6 +4 +2 −2
Se 869.3
+5 +3
2.10
+6 +5 +4 +2
−3
703.0 2.02
Bi
−2
Telurio
+5 +3
−3
Bismuto
(210) 812.1
9
F
1251.2
−1
2.00
Po
+6 +4 +2 −2
Polonio
2080.7
10
Ne Neón
3.16
17
+7 +6 +5 +4 +3 +2 +1 −1
Cl Cloro
[Ne]3s²3p ⁵
79.904
1139.9 2.96
35
+7 +5 +4 +3 +1 −1
Br
39.948 1520.6
[Ne]3s²3p ⁶
83.798
1350.8 3.00
36
+2
Kr
Kriptón
[Ar]3d¹⁰ 4s²4p⁶
53
131.293
1008.4 2.66
1170.4 2.60
+7 +5 +3 +1
I
18
Ar
Argón
126.9044
−1
54
+8 +6 +4 +2
Xe
Xenón
[Kr]4d¹⁰ 5s²5p⁵
84
20.1797
1s²2s²2p ⁶
35.453
Yodo
[Kr]4d¹⁰ 5s²5p⁴
83
3.98
[Ar]3d¹⁰ 4s²4p ⁵
52
Sb Te Te 208.9804
1681.0
Bromo
[Ar]3d¹⁰ 4s²4p⁴
127.60
[Kr]4d¹⁰ 5s²5p³
82
2.55
+6 +5 +4 +3 +2 +1 −1 −2
Selenio
51
18.998403
Flúor
Azufre
+5 +3 +2 −3
1s²
1s²2s²2p ⁵
16
2.58
S
33
As
121.760
+2 +1
−1 −2
1s²2s²2p ⁴
32.065
74.92160 947.0 2.18
8
Oxígeno
+5 +4 +3 +2 +1 −1 −2 −3
Fósforo
3.44
O
−1 −2 −3
15
Helio
17
15.9994
30.97696
Antimonio
[Kr]4d¹⁰ 5s²5p²
+3 +1
14.0067
[Ar]3d¹⁰ 4s²4p³
50
Estaño
81
204.3833
16
Arsénico
[Ar]3d¹⁰ 4s²4p²
+3 +2 +1
In
Hg Tl [Xe]4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s²
C
28.0855
6
Germanio
49
[Kr]4d¹⁰ 5s²5p¹
+4 +2 +1
Mercurio (285)
+3 +2 +1
Indio
80
2.55
[Ne]3s²3p²
31
[Ar]3d¹⁰ 4s²4p¹
[Kr]4d¹⁰ 5s²
+5 +3 +2 +1 −1
1086.5
Silicio
Galio
48
Cadmio
79
196.9665
110 (272) 111
Ds
Zn
112.441
+3 +1
[Ne]3s²3p¹
+2
12.0107
1s²2s²2p²
13
Al
30
15
Carbono
1.61
Aluminio
[Ar]3d¹⁰ 4s²
47
731.0 1.93
Oro
[Xe]4f¹⁴ 5d⁹ 6s¹
906.4 1.65
107.8682
Plata
78
65.38
+3 +2 +1
Boro
577.5
12
29
[Kr]4d¹⁰ 5s¹
195.084
(271)
63.546
[Ar]3d¹⁰ 4s¹
46
[Kr]4d¹⁰
77
B
5
26.98153
masasdee lementos radiactivosentre paréntesis
Cobre
106.42
719.7
192.217
+4 +3 +2 +1 −1
[Ar]3d⁸ 4s²
45
102.9055 2.28
11
28
2.04
1s²2s²2p¹
elementos desconocidos
10
27
Cobalto
880.0
800.6
gasesnobles
58.93319
14
10.811
metalesdetransición
9
26
Mn Fe
Manganeso
74
[Xe]4f¹⁴ 5d⁴ 6s²
105
(262)
183.84
Wolframio
[Xe]4f¹ [Xe]4f¹⁴ 5d³6s² 5d³6s²
+4
+6 +5 +4 +3 +2 +1
1.55
Mo Tc Tc [Kr]4d⁵ 5s¹
73
717.3
42
Molibdeno
[Kr]4d⁴ 5s¹
Rf
Cromo
8
25
54.93804
+6 +5 +4 +3 +2 +1 −1 −2
Cr
684.3 2.16
761.0
7
24
[Ar]3d⁵ 4s¹
41
95.96
1.60
Niobio Niobio
Hafnio
+3
652.9 1.66
652.1
180.9478
+4 +3 +2
51.9962
92.90638
Nb
72
103 (261) 104 580.0
Lr
+5 +4 +3 +2 +1 −1
13
otrosmetales
actínidos
6
23
[Ar]3d³4s² Ar]3d³4s²
Z irconio
+3
1.63
V
40
[Kr] 4d²5s²
71
174.9668
523.5 1.27
(262)
650.9
Vanadio
91.224
[Xe]4f¹⁴ 5d¹6s²
88
50.9415
+4 +3 +2 +1 −1
[Ar]3d²4s²
Lutecio
[Xe]6s²
(223)
5
22
Titanio
39
600.0 1.22
[Kr]4d¹5s² Kr]4d¹5s²
+2
658.8 1.54
88.90585
Itrio
56
47.867
Sc Ti
Y
[Kr]5s²
375.7 0.79
+3 +2 +1
[Ar]3d¹4s²
38
Estroncio Estroncio
[Kr]5s¹
132.9054
633.1 1.36
Escandio
[Ar]4s²
403.0 0.82
4
21
44.95591
máscomunesestánennegrita
[Ar]3d ⁶ 4s²
configuraciónelectrónica
3
20
+1 −1 −2
Hierro
nombre
+2 +1
[Ne]3s²
0.82
85.4678
5
1.57
Magnesio
[Ne]3s¹
39.0983
4
899.5
55.845
1s²2s²
0.93
418.8
9.012182
onúmeromásicodel isótopomásestable
Berilio
1s²2s¹
22.98976 495.8
masaatómica
2
1s¹
2
He
−1
Hidrógeno
(210)
890.0 2.20
[Kr]4d¹⁰ 5s²5p⁶
85
At
+1
−1
Astato
(220)
1037.0
86
Rn Radón
[Xe]4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s²6p¹ [Xe]4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s²6p² [Xe]4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s²6p³ [Xe]4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s²6p⁴ [Xe]4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s²6p ⁵ [Xe]4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s²6p⁶
112 (284) 113
(289)
114
Cn
Uut Fl
Ununtrio
Flerovio
64
65
66
Copernicio
(288)
115
116
(292)
Uup Lv
Unumpentio
Livermorio
117 (294) 118
Uus Uuo
Ununseptio
Ununoctio
bloquesdeconfiguraciónelectrónica
57
138.9054 538.1 1.10
s
d
p
La
+3 +2
Lantano (227)
499.0 1.10
notas
•porahora, loselementos113,115, 117y118no t i e n e n nombreo ficialdesignadopor laIUPAC. • 1 k J / m o l ≈ 96.485eV. •todosl oselementostienen unestadode oxidación implícitocero.
534.4 1.12
[Rn]6d¹7s² [Rn]6d¹7s²
+4 +3 +2
Ce
+3
Torio
[Rn]6d²7s²
527.0 1.13
+4 +3 +2
Pr
[Xe]4f³6s²
90
232.0380 587.0 1.30
59
140.9076
Praseodimio
[Xe]4f¹5d¹6s²
89
Ac Th Actinio Actinio
58
Cerio
[Xe]5d¹6s²
f
140.116
+4 +3 +2
533.1 1.14
60
+3 +2
Nd
Neodimio
Pa
+5 +4 +3
540.0
+3
U
+6 +5 +4 +3
150.36
544.5 1.17
62
+3 +2
151.964 547.1
Pm Sm Eu Samario
[Xe]4f ⁵ 6s²
92
238.0289 597.6 1.38
61
(145)
Prometio
[Xe]4f ⁴ 6s²
91
231.0358 568.0 1.50
144.242
(237) 604.5
1.36
Np
+7 +6 +5 +4 +3
(244)
584.7 1.28
Pu
+3 +2
Europio
[Xe]4f ⁶ 6s²
93
63
+7 +6 +5 +4 +3
(243) 578.0
1.30
593.4 1.20
+3 +2 +1
+6 +5 +4 +3 +2
565.8
(247)
581.0 1.30
+4 +3 +1
Terbio
[Xe]4f ⁷ 5d¹6s²
95
158.9253
Gd Tb
Gadolinio
[Xe]4f ⁷ 6s²
94
157.25
+4 +3
(247) 601.0
1.30
Am Cm Bk
573.0 1.22
+3 +2
Dy
Disprosio
[Xe]4f ⁹ 6s²
96
162.500
+4 +3
(251)
608.0 1.30
Cf
581.0 1.23
+3
Ho Holmio
[Xe]4f¹⁰ 6s²
97
67
164.9303
+4 +3 +1
(252)
619.0 1.30
Es
589.3 1.24
Er
68
+3
+3 +2
(257)
627.0 1.30
596.7 1.25
+3 +2
Tulio
[Xe]4f¹²6s²
99
69
168.9342
173.054 603.4
Tm Yb
Erbio
[Xe]4f¹¹6s²
98
167.259
+3 +2
70
+3 +2
Iterbio
[Xe]4f¹³6s²
[Xe]4f¹⁴ 6s²
100 (258) 101 635.0 1.30
+3 +2
(259)
102
642.0 1.30
Fm Md No
Protactinio
Uranio
Neptunio
Plutonio
Americio
Curio
Berkelio
Californio
Einstenio
Fermio
Mendelevio
Nobelio
[Rn]5f²6d¹7s²
[Rn]5f³6d¹7s²
[Rn]5f ⁴ 6d¹7s²
[Rn]5f ⁶ 7s²
[Rn]5f ⁷ 7s²
[Rn]5f ⁷ 6d¹7s²
[Rn]5f ⁹ 7s²
[Rn]5f¹⁰ 7s²
[Rn]5f¹¹6s²
[Rn]5f¹²7s²
[Rn]5f¹³7s²
[Rn]5f¹⁴ 7s²
+3 +2
Tabla periódica. periódica.
1.2
1
Noción Noción de elemen elemento to y propi propiedad edades es peperiódicas
His Histori toria a
Lógicamente, un requisito previo necesario a la construcLa historia de la tabla periódica está íntimamente rela- ción de la tabla periódica era el descubrimiento de un cionada con varios aspectos del desarrollo de la química número suficiente de elementos individuales, que hiciera posible encontrar alguna pauta en comportamiento quíy la física: física: mico y sus propiedades. Durante los siguientes dos siglos se fue adquiriendo un mayor conocimiento sobre estas El descubrimiento El descubrimiento de los elementos de la tabla pe- propiedades, así como descubriendo muchos elementos riódica. nuevos. •
•
•
La palabra “elemento” “elemento” procede de la ciencia griega, pero su noció nociónn moder moderna na aparec apareció ió a lo largo largo del del sigl sigloo XVII, XVII, aunaunque no existe un consenso claro respecto al proceso que La La noció nociónn de masa atómi atómica ca (inicialmente (inicialmente denomina- condujo a su consolidación y uso generalizado. Algunos da “peso atómico”) y, posteriormente, posteriormente, ya en el siglo autores citan como precedente la frase de Robert Boyle XX, de número de número atómico. atómico. en su famosa obra El químico escéptico, donde denomi El estudio de las propiedades comunes y la clasificación de los elementos.
1
2
1 HISTORIA
na elementos "ciertos cuerpos primitivos y simples que no pesos atómicos, que solo comenzarían a superarse, aunestán formados por otros cuerpos, ni unos de otros, y que que no totalmente, en el congreso de Karlsruhe en 1860. son los ingredientes de que se componen inmediatamente y en que se resuelven en último término todos los cuerpos perfectamente mixtos ". En realidad, esa frase aparece en 1.4 Metales, no metales, metaloides y meel contexto de la crítica de Robert Boyle a los cuatro eletales de transición mentos aristotélicos. A lo largo del siglo XVIII, las tablas de afinidad recogie- La primera clasificación de elementos conocida fue proron un nuevo modo de entender la composición química, puesta por Antoine Lavoisier, quien propuso que los eleque aparece claramente expuesto por Lavoisier en su obra mentos se clasificaran en metales, no metales y metaloides Tratado elemental de química . Todo ello condujo a dife- o metales de transición. Aunque muy práctica y todarenciar en primer lugar qué sustancias de las conocidas vía funcional en la tabla periódica moderna, fue rechahasta ese momento eran elementos químicos, cuáles eran zada debido a que había muchas diferencias tanto en las propiedades físicas como en las químicas. sus propiedades y cómo aislarlas. El descubrimiento de gran cantidad de elementos nuevos, así como el estudio de sus propiedades, pusieron de ma- 1.5 Tríadas de Döbereiner nifiesto algunas semejanzas entre ellos, lo que aumentó el interés de los químicos por buscar algún tipo de clasifica- Uno de los primeros intentos para agrupar los elementos ción. de propiedades análogas y relacionarlo con los pesos atómicos se debe al químico alemán Johann Wolfgang Döbereiner (1780–1849) quien en 1817 puso de manifiesto 1.3 Los pesos atómicos el notable parecido que existía entre las propiedades de ciertos grupos de tres elementos, con una variación graA principios del siglo XIX, John Dalton (1766–1844) desarrolló una concepción nueva del atomismo, a la que dual del primero al último. Posteriormente ( 1827) señaló la existencia de otros grupos de tres elementos en los que llegó gracias a sus estudios meteorológicos y de los gases de la atmósfera. Su principal aportación consistió en se daba la misma relación (cloro, bromo y yodo; azufre, la formulación de un “atomismo químico” que permi- selenio y telurio; litio, sodio y potasio). tía integrar la nueva definición de elemento realizada por Antoine Lavoisier (1743–1794) y las leyes ponderales de la química (proporciones definidas, proporciones múltiples, proporciones recíprocas).
A estos grupos de tres elementos se los denominó tríadas y hacia 1850 ya se habían encontrado unas 20, lo que indicaba una cierta regularidad entre los elementos químicos.
Dalton empleó los conocimientos sobre proporciones en las que reaccionaban las sustancias de su época y realizó algunas suposiciones sobre el modo como se combinaban los átomos de las mismas. Estableció como unidad de referencia la masa de un átomo de hidrógeno (aunque se sugirieron otros en esos años) y refirió el resto de los valores a esta unidad, por lo que pudo construir un sistema de masas atómicas relativas. Por ejemplo, en el caso del oxígeno, Dalton partió de la suposición de que el agua era un compuesto binario, formado por un átomo de hidrógeno y otro de oxígeno. No tenía ningún modo de comprobar este punto, por lo que tuvo que aceptar esta posibilidad como una hipótesis a priori.
Döbereiner intentó relacionar las propiedades químicas de estos elementos (y de sus compuestos) con los pesos atómicos, observando una gran analogía entre ellos, y una variación gradual del primero al último.
En su clasificación de las tríadas (agrupación de tres elementos) Döbereiner explicaba que el peso atómico promedio de los pesos de los elementos extremos, es parecido al peso atómico del elemento de en medio. Por ejemplo, para la tríada Cloro, Bromo, Yodo los pesos atómicos son respectivamente 36, 80 y 127; si sumamos 36 + 127 y dividimos entre dos, obtenemos 81, que es aproximadamente 80 y si le damos un vistazo a nuestra tabla periódica el elemento con el peso atómico aproximado a Dalton sabía que una parte de hidrógeno se combinaba 80 es el bromo lo cual hace que concuerde un aparente con siete partes (ocho, afirmaríamos en la actualidad) de ordenamiento de tríadas. oxígeno para producir agua. Por lo tanto, si la combinación se producía átomo a átomo, es decir, un átomo de hidrógeno se combinaba con un átomo de oxígeno, la re- 1.6 Chancourtois lación entre las masas de estos átomos debía ser 1:7 (o 1:8 se calcularía en la actualidad). El resultado fue la prime- En 1864, Chancourtois construyó una hélice de papel, en ra tabla de masas atómicas relativas (o pesos atómicos, la que estaban ordenados por pesos atómicos (masa atócomo los llamaba Dalton), que fue posteriormente modi- mica) los elementos conocidos, arrollada sobre un cilinficada y desarrollada en los años posteriores. Las inexac- dro vertical. Se encontraba que los puntos correspondientitudes antes mencionadas dieron lugar a toda una serie tes estaban separados unas 16 unidades. Los elementos side polémicas y disparidades respecto a las fórmulas y los milares estaban prácticamente sobre la misma generatriz,
1.9 Noción de número atómico y mecánica cuántica
3
lo que indicaba una cierta periodicidad, pero su diagrama pareció muy complicado y recibió poca atención. 1.7
Ley de las octavas de Newlands
En 1864, el químico inglés John Alexander Reina Newlands comunicó al Royal College of Chemistry (Real Colegio de Química) su observación de que al ordenar los elementos en orden creciente de sus pesos atómicos(pres- Tabla de Mendeléyev publicada en 1872. En ella deja casillas cindiendo del hidrógeno), el octavo elemento a partir de libres para elementos por descubrir. cualquier otro tenía unas propiedades muy similares al primero. En esta época, los llamados gases nobles no haEn su nueva tabla consigna las fórmulas generales de los bían sido aún descubiertos. hidruros y óxidos de cada grupo y por tanto, implícitaEsta ley mostraba una cierta ordenación de los elemen- mente, las valencias de esos elementos. tos en familias (grupos), con propiedades muy parecidas entre sí y en periodos, formados por ocho elementos Esta tabla fue completada a finales del siglo XIX con un grupo más, el grupo cero, constituido por los gases nocuyas propiedades iban variando progresivamente. bles descubiertos durante esos años en el aire. El químico El nombre de octavas se basa en la intención de New- ruso no aceptó en principio tal descubrimiento, ya que lands de relacionar estas propiedades con la que existe en esos elementos no tenían cabida en su tabla. Pero cuanla escala de las notas musicales , por lo que dio a su des- do, debido a su inactividad química (valencia cero), se cubrimiento el nombre de ley de las octavas. les asignó el grupo cero, la Tabla Periódica quedó más Como a partir del calcio dejaba de cumplirse esta regla, completa. esta ordenación no fue apreciada por la comunidad cien- El gran mérito de Mendeléyev consistió en pronosticar la tífica que lo menospreció y ridiculizó, hasta que 23 años existencia de elementos. Dejó casillas vacías para situar más tarde fue reconocido por la Royal Society, que con- en ellas los elementos cuyo descubrimiento se realizaría cedió a Newlands su más alta condecoración, la medalla años después. Incluso pronosticó las propiedades de alDavy. gunos de ellos: el galio (Ga), al que llamó eka–aluminio por estar situado debajo del aluminio; el germanio (Ge), al que llamó eka–silicio; el escandio (Sc); y el tecnecio 1.8 Tabla periódica de Mendeléyev (Tc), que, aislado químicamente a partir de restos de un sincrotrón en 1937, se convirtió en el primer elemento En 1869, el ruso Dmitri Ivánovich Mendeléyev publicó su producido de forma predominantemente artificial. primera Tabla Periódica en Alemania. Un año después lo hizo Julius Lothar Meyer, que basó su clasificación periódica en la periodicidad de los volúmenes atómicos en 1.9 Noción de número atómico y mecánica función de la masa atómica de los elementos.[6] Por ésta cuántica fecha ya eran conocidos 63 elementos de los 90 que existen en la naturaleza. La clasificación la llevaron a cabo los La tabla periódica de Mendeléyev presentaba ciertas irredos químicos de acuerdo con los criterios siguientes: gularidades y problemas. En las décadas posteriores tuvo que integrar los descubrimientos de los gases nobles, las Colocaron los elementos por orden creciente de sus “tierras raras” y los elementos radioactivos. Otro problemasas atómicas. ma adicional eran las irregularidades que existían para compaginar el criterio de ordenación por peso atómico Los agruparon en filas o periodos de distinta longi- creciente y la agrupación por familias con propiedades tud. químicas comunes. Ejemplos de esta dificultad se encuentran en las parejas telurio–yodo, argón–potasio y cobalto– Situaron en el mismo grupo elementos que tenían níquel, en las que se hace necesario alterar el criterio de propiedades químicas similares, como la valencia. pesos atómicos crecientes en favor de la agrupación en familias con propiedades químicas semejantes. •
•
•
La primera clasificación periódica de Mendeléyev no tuvo buena acogida al principio. Después de varias modificaciones publicó en el año 1872 una nueva Tabla Periódica constituida por ocho columnas desdobladas en dos grupos cada una, que al cabo de los años se llamaron familia A y B.
Durante algún tiempo, esta cuestión no pudo resolverse satisfactoriamente hasta que Henry Moseley (1867– 1919) realizó un estudio sobre los espectros de rayos X en 1913. Moseley comprobó que al representar la raíz cuadrada de la frecuencia de la radiación en función del número de orden en el sistema periódico se obtenía una
4
2 ESTRUCTURA Y ORGANIZACIÓN DE LA TABLA PERIÓDICA
recta, lo cual permitía pensar que este orden no era casual sino reflejo de alguna propiedad de la estructura atómica. Hoy sabemos que esa propiedad es el número atómico (Z) o número de cargas positivas del núcleo. La explicación que aceptamos actualmente de la “ley periódica” descubierta por los químicos de mediados del siglo pasado surgió tras los desarrollos teóricos producidos en el primer tercio del siglo XX. En el primer tercio del siglo XX se construyó la mecánica cuántica. Gracias a estas investigaciones y a los desarrollos posteriores, hoy se acepta que la ordenación de los elementos en el sistema periódico está relacionada con la estructura electrónica de los átomos de los diversos elementos, a partir de la cual se pueden predecir sus diferentes propiedades químicas.
en la última capa, y por ello, tienen propiedades similares entre sí. La explicación moderna del ordenamiento en la tabla periódica es que los elementos de un grupo poseen configuraciones electrónicas similares y la misma valencia, o número de electrones en la última capa. Dado que las propiedades químicas dependen profundamente de las interacciones de los electrones que están ubicados en los niveles más externos, los elementos de un mismo grupo tienen propiedades químicas similares.
Por ejemplo, los elementos en el grupo 1 tienen una configuración electrónica ns1 y una valencia de 1 (un electrón externo) y todos tienden a perder ese electrón al enlazarse como iones positivos de +1. Los elementos en el último grupo de la derecha son los gases nobles, los cuales tienen lleno su último nivel de energía (regla del octeto) y, por ello, son excepcionalmente no reactivos y son tamEstructura y organización de la bién llamados gases inertes. Numerados de izquierda a derecha utilizando números tabla periódica arábigos, según la última recomendación de la IUPAC (según la antigua propuesta de la IUPAC) de 1988 y entre paréntesis según el sistema estadounidense,[8] los grupos de la tabla periódica son:
2
Grupo 1 Periodo 1 1 H
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12 13
14
15
16
17
5 B
6 C
7 N
8 O
9 F
18
2 He
2
3 Li
4 Be
3
11 Na
12 Mg
13 Al
14 Si
15 P
16 S
17 Cl
18 Ar
4
19 K
20 21 Ca Sc
22 Ti
23 V
24 25 Cr Mn
26 Fe
27 28 Co Ni
29 Cu
30 Zn
31 Ga
32 Ge
33 As
34 Se
35 Br
36 Kr
5
37 Rb
38 Sr
40 Zr
41 Nb
42 Mo
44 Ru
45 Rh
47 Ag
48 Cd
49 In
50 Sn
51 Sb
52 Te
53 I
54 Xe
6
55 Cs
56 Ba
84 Po
85 At
7
87 Fr
88 Ra
39 Y
Lantánidos Actínidos
72 73 Hf Ta
43 Tc
46 Pd
10 Ne
74 W
75 76 Re Os
77 Ir
78 Pt
79 Au
80 Hg
81 Tl
82 Pb
83 Bi
105 Db
106 Sg
10 7 1 0 8 Hs Bh
1 09 Mt
1 10 Ds
1 11 Rg
1 12 Cn
1 13 Uut
1 14 Uuq
1 15 Uup
57 58 La Ce
59 Pr
60 Nd
61 Pm
62 Sm
63 Eu
64 Gd
65 Tb
66 Dy
67 Ho
68 Er
69 Tm
70 Yb
71 Lu
89 Ac
91 Pa
92 U
93 Np
94 Pu
95 Am
96 Cm
97 Bk
98 Cf
99 Es
100 Fm
101 Md
102 No
103 Lr
104 Rf
90 Th
1 16 1 17 Uuh Uus
2.2
Períodos
86 Rn 1 18 Uuo
La tabla periódica actual es un sistema donde se clasifican los elementos conocidos hasta la fecha. Se colocan de izquierda a derecha y de arriba a abajo en orden creciente de sus números atómicos. Los elementos están ordenados en siete hileras horizontales llamadas periodos, y en 18 columnas verticales llamadas grupos o familias.[7] Hacia abajo y a la izquierda aumenta el radio atómico y el radio iónico.
Las filas horizontales de la tabla periódica son llamadas períodos. El número de niveles energéticos de un átomo determina el periodo al que pertenece. Cada nivel está dividido en distintos subniveles, que conforme aumenta su número atómico se van llenando en este orden: Siguiendo esa norma, cada elemento se coloca según su configuración electrónica y da forma a la tabla periódica. Los electrones situados en niveles más externos determinan en gran medida las propiedades químicas, por lo que éstas tienden a ser similares dentro de un mismo grupo, sin embargo la masa atómica varía considerablemente incluso entre elementos adyacentes. Al contrario, dos elementos adyacentes de mismo periodo tienen una masa similar, pero propiedades químicas diferentes.
Hacia arriba y a la derecha aumenta la energía de ionizaLa tabla periódica consta de 7 períodos: ción, la afinidad electrónica y la electronegatividad. 2.1
Grupos
A las columnas verticales de la tabla periódica se les conoce como grupos o familias. Hay 18 grupos en la tabla periódica estándar, de los cuales diez son grupos cortos y los ocho restantes largos, que muchos de estos grupos correspondan a conocidas familias de elementos químicos: la tabla periódica se ideó para ordenar estas familias de una forma coherente y fácil de ver.
2.3
Bloques
La tabla periódica se puede también dividir en bloques de elementos según el orbital que estén ocupando los electrones más externos, de acuerdo al principio de Aufbau.
Los bloques o regiones se denominan según la letra que hace referencia al orbital más externo: s, p, d y f . Podría haber máselementos que llenarían otros orbitales,pero no Todos los elementos que pertenecen a un grupo tienen la se han sintetizado o descubierto; en este caso se continúa misma valencia, entendido como el número de electrones con el orden alfabético para nombrarlos.
5 bloque "s"
bloque " p"
1A
1s
2A
3A
2s 3s
4B
5B
6B
7B
5A
6A
7A
1s •
2 p
bloque "d" 3B
4A
•
8A
8B
1B
2B
3 p
4s
3d
4 p
5s
4d
5 p
6s
5d
6 p
7s
6d
•
•
•
bloque "f" 4f
•
5f
•
Bloque s
•
Bloque p
•
Bloque d
•
Bloque f
•
Bloque g (bloque hipotético)
2.4
•
Otras formas de representar la tabla periódica Varias formas (en espiral, en 3D) ;
•
1951. Forma en espiral, ;
•
1960. Forma en espiral, profesor Theodor Benfey;
•
•
3
1995. Forma en espiral-fractal, Melinda E Green *; 2004, noviembre. Forma en espiral sobre dibujo de galaxia, Philip J. Stewart ;
Elementos
3.1
Gases
3.2
Líquidos
3.3
Preparados de transición
3.4
Preparados lantánidos y actínidos
5
Sólidos alcalinos y alcalinotérreos
3.6
Sólidos de la familia del escandio, titanio, vanadio y cobre.
4
Véase también •
Alternativas de tablas periódicas
Tabla periódica ampliada escalonada por la izquierda Anexo:Elementos químicos por símbolo Anexo:Elementos químicos por orden alfabético La tabla periódica de Dmitri Mendeléyev. Nomenclatura química de los compuestos inorgánicos (para consultar los números de valencia de los elementos)
Referencias
[1] Bernardo Herradón. La química y su relación con otras ciencias Journal of Feelsynapsis (JoF). ISSN: 2254-3651. 2011.(1): 81-86 [2] Química inorgánica: nueva versión puesta al día. Escrito por Therald Moeller en Google Libros. [3] Tabla Chaverri. Consultado el 8 de abril de 2013. [4] Tabla periódica de los elementos Mc Graw Hill actualizada [5] Fenómenos Químicos Escrito por Carlos Arturo Correa Maya en Google Libros. [6] Química 1. Escrito por J. Eduardo Martínez Márquez en Google Libros. [7] Química I Primer Semestre Tacaná. Escrito por Iger en Google Libros. [8] Nuevas anotaciones en la tabla periódica (en inglés)
6
Bibliografía •
•
•
3.5
Tabla periódica de los elementos ampliada
•
•
AGAFOSHIN, N.P., Ley periódica y sistema periódico de los elementos de Mendeleiev Madrid Editorial Reverté, 1977, 200 p. BENSAUDE-VICENT, B. D. Mendeleiev: El sistema periódico de los elementos, Mundo científico, (1984), 42, 184-189. CHAVERRI, GIL.Periodic Table of the Elements. Journal of Chemical Education, 30:632:1951 MUÑOZ, R. y BERTOMEU SÁNCHEZ, J.R.La historia de la ciencia en los libros de texto: la(s) hipótesis de Avogadro, Enseñanza de las ciencias (2003), 21 (1), 147-161. Texto completo ROCKE, A.J. 1984 Chemical Atomism in the Nineteenth Century. From Dalton to Cannizzaro. Ohio. Ohio State University Press, 1984.
6
7 ENLACES EXTERNOS
•
•
•
•
7
ROMÁN POLO, P: El profeta del orden químico: Mendeléiev. Madrid: Nivola, 2002, 190 p SCERRI, E.R., “Evolución del sistema periódico” Investigación y Ciencia (1998), 266, p. 54-59. SCERRI, E.R., The Periodic Table: Its Story and Its Significance, Oxford, University Pres, 2006, 400 p. STRATHERN, PAUL (2000) , El sueño de Mendeléiev, de la alquimia a la química, Madrid : Siglo XXI de España Editores, 288 p.
Enlaces externos •
•
Wikcionario tiene definiciones y otra información sobre tabla periódica de los elementos.Wikcionario Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Tabla periódica de los elementosCommons.
•
Tabla periódica dinámica
•
Tabla periódica interactiva
•
Tabla periódica editorial McGraw-Hill
•
Tabla periódica IUPAC (en inglés)
•
Tabla periódica en alta resolución (en inglés)
•
Examen sobre la tabla periódica
7
8
Texto e imágenes de origen, colaboradores y licencias
8.1 •
Texto Tabla periódica de los elementos Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Tabla_peri%C3%B3dica_de_los_elementos?oldid=84657847
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8.2 •
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8.3 •
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