Para poder comenzar con nuestra explicación de la
Tabla Periódica, debemos partir por lo mas básico que es el
descrubrimiento de los elementos químicos que la componen.
Aunque algunos elementos como el oro, plata, cobre, plomo y el mercurio ya eran conocidos desde la antigüedad, el primer descubrimiento científico de un elemento ocurrió en el siglo
XVII cuando el alquimista
Henning Brand descubrió el fósforo. En el siglo
XVIII se conocieron numerosos nuevos elementos, los más importantes de los cuales fueron los gases: oxígeno, hidrógeno y nitrógeno. También se consolidó en esos años la nueva concepción de elemento, que condujo a
Antoine Lavoisier a escribir su famosa lista de sustancias simples, donde aparecían 33 elementos. A principios del siglo
XIX, la aplicación de la pila eléctrica al estudio de fenómenos químicos condujo al descubrimiento de nuevos elementos, como los metales alcalinos y alcalino-térreos, sobre todo gracias a los trabajos de
Humphry Davy. En 1830 ya se conocían 55 elementos. Posteriormente, a mediados del siglo
XIX, con la invención del espectros, se descubrieron nuevos elementos, muchos de ellos nombrados por el color de sus líneas espectrales características: cesio, talio, rubidio, etc.
Avances en la creación de la Tabla Periódica:
Lógicamente, un requisito previo necesario a la construcción de la tabla periódica era el descubrimiento de un número suficiente de elementos individuales, que hiciera posible encontrar alguna pauta en comportamiento químico y sus propiedades. Durante dos siglos se fueron adquiriendo grandes conocimientos sobre aquellas propiedades como: El peso atómico,
composición química y formas
físicas.
De esta forma en el Siglo
XIX,
John Dalton empleó los conocimientos sobre las proporciones en las que reaccionaban las sustancias de su época y realizó algunas suposiciones sobre el modo cómo se combinaban los átomos de las mismas. Estableció como unidad de referencia la masa de un átomo de hidrógeno y refirió el resto de los valores a esta unidad, por lo que pudo construir un sistema de masas atómicas relativas. Pero no solo
Dalton avanzó con la
clarificación de los átomos, también
Lavoisier propuso que los elementos se clasificaran en metales, no metales y metaloides o metales de transición. Aunque muy práctico y todavía funcional en la tabla periódica moderna, fue rechazada debido a que había muchas diferencias en las propiedades
físicas como químicas.
Después de estos intentos se probó la
Triada de Döbereiner, en esta ocasión los elemento se agruparon igualmente según su peso atómicos, con la diferencia que Johann Wolfgang Döbereiner los organizó en grupos de tres elementos cada uno, con una variación gradual del primero al último. En su clasificación de las triadas (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 triada 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 80 es el bromo lo cual hace que concuerde un aparente ordenamiento de triadas.
Triada de Döbereiner
Más tarde en 1864 el químico inglés
John Alexander Reina Newlands comunicó al Real Colegio de Química su observación de que al ordenar los elementos en orden creciente de sus pesos atómicos, el octavo elemento a partir de cualquier otro tenía unas propiedades muy similares al primero. En esta época, los llamados gases nobles no habían sido aún descubiertos. Esta ley mostraba una cierta ordenación de los elementos en familias o también llamados grupos, con propiedades muy parecidas entre sí y en Periodos, formados por ocho elementos cuyas propiedades iban variando progresivamente esta nueva ley fue llamada
Ley de las octavas de Newlands.
Ley de las octavas de Newlands
Después de este acierto de
Newlands vino una tabla que se acerca mucho más a la actual,
Mendeleiev y
Lothar Meyer, prepararon una ordenación de todos los 64 elementos conocidos, basándose en la variación de las propiedades químicas y físicas con la variación de sus masas atómicas. A diferencia de lo que había supuesto
Newlands, en la Tabla Periódica de
Mendeleiev los periodos no tenían siempre la misma longitud, pero a lo largo de los mismos había una variación gradual de las propiedades, de tal forma que los elementos de un mismo grupo o familia se correspondían en los diferentes periodos. Esta tabla fue publicada en 1869, sobre la base de que las propiedades de los elementos son función periódica de sus pesos atómicos.
La tabla periódica de
Mendeléiev presentaba ciertas irregularidades y problemas. En las décadas posteriores tuvo que integrar los descubrimientos de los gases nobles, las tierras raras y los elementos
radiactivos. Otro problema adicional eran las irregularidades que existían para compaginar el criterio de ordenación por peso atómico creciente y la agrupación por familias con propiedades químicas comunes.
Durante algún tiempo, esta cuestión no pudo resolverse satisfactoriamente hasta que
Henry Moseley número
atómico 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 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 (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.
Así, después de toda esta evolución en el trabajo de grandes químicos tenemos como resultado nuestra actual Tabla Periódica:
Actualmente la Tabla Periódica esta dividida en grupos y periodos.
A las columnas verticales de la Tabla Periódica se las conoce como grupos. Todos los elementos que pertenecen a un grupo tienen la misma valencia, y por ello, tienen características o propiedades similares entre si. Por ejemplo los elementos en el grupo IA tienen valencia de 1 (un electrón en su último nivel de energía) 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 su último nivel de energía lleno (regla del octeto) y por ello son todos extremadamente no-reactivos.
Los grupos de la Tabla Periódica, numerados de izquierda a derecha son:
- Grupo 1 (IA): los metales alcalinos
- Grupo 2 (IIA): los metales alcalinotérreos
- Grupo 3 al Grupo 12: los metales de transición , metales nobles y metales mansos
- Grupo 13 (IIIA): Térreos
- Grupo 14 (IVA): Carbonoideos
- Grupo 15 (VA): Nitrogenoideos
- Grupo 16 (VIA): los calcógenos o anfígenos
- Grupo 17 (VIIA): los hablógenos
- Grupo 18 (VIIIA):los gases nobles
Las filas horizontales de la Tabla Periódica son llamadas Períodos. Contrario a como ocurre en el caso de los grupos de la tabla periódica, los elementos que componen una misma fila tienen propiedades diferentes pero masas similares: todos los elementos de un período tienen el mismo número de orbitales. Siguiendo esa norma, cada elemento se coloca de acuerdo a su configuración electrónica. El primer período solo tiene dos miembros: Hidrógeno y Helio, ambos tienen solo el orbital 1s.
La tabla periódica consta de 7 períodos:
La tabla también esta dividida en cuatro grupos, s, p, d, f, que están ubicados en el orden sdp, de izquierda a derecha, y f lantanidos y actinidos, esto depende de la letra en terminación de los elementos de este grupo según el principio de Aufban que explica que el camino a seguir para construir la configuración electrónica de cualquier elemento.