3.2: Una breve Historia de la Organización de la Tabla Periódica

Video \(\pageIndex{1}\): Una breve introducción al genio de Mendeleev.

A medida que los primeros químicos trabajaban para purificar minerales y descubrían más elementos, se dieron cuenta de que varios elementos podían agruparse por sus comportamientos químicos similares. Uno de estos grupos incluye litio (Li), sodio (Na) y potasio (K): Todos estos elementos son brillantes, conducen bien el calor y la electricidad y tienen propiedades químicas similares. Un segundo grupo incluye calcio (Ca), estroncio (Sr) y bario (Ba), que también son brillantes, buenos conductores de calor y electricidad, y tienen propiedades químicas en común. Sin embargo, las propiedades específicas de estos dos grupos son notablemente diferentes entre sí. Por ejemplo: Li, Na y K son mucho más reactivos que Ca, Sr y Ba; Li, Na y K forman compuestos con oxígeno en una proporción de dos de sus átomos a un átomo de oxígeno, mientras que Ca, Sr y Ba forman compuestos con uno de sus átomos a un átomo de oxígeno. El flúor (F), el cloro (Cl), el bromo (Br) y el yodo (I) también exhiben propiedades similares entre sí, pero estas propiedades son drásticamente diferentes de las de cualquiera de los elementos anteriores.

Dimitri Mendeleev en Rusia (1869) y Lothar Meyer en Alemania (1870) reconocieron de forma independiente que había una relación periódica entre las propiedades de los elementos conocidos en ese momento. Ambas tablas publicadas con los elementos dispuestos de acuerdo con el aumento de la masa atómica. Pero Mendeleev fue un paso más allá que Meyer: Usó su mesa para predecir la existencia de elementos que tendrían propiedades similares al aluminio y al silicio, pero que aún eran desconocidos. Los descubrimientos de galio (1875) y germanio (1886) proporcionaron un gran apoyo para el trabajo de Mendeleev. Aunque Mendeleev y Meyer tuvieron una larga disputa sobre la prioridad, las contribuciones de Mendeleev al desarrollo de la tabla periódica son ahora más ampliamente reconocidas (Figura \(\pageIndex{1}\)).

Figura \(\Índice de página{1}\): a) A Dimitri Mendeleev se le atribuye ampliamente la creación de b) la primera tabla periódica de los elementos. (crédito a: modificación del trabajo de Serge Lachinov; crédito b: modificación del trabajo de «Den fjättrade ankan»/Wikimedia Commons)

Video \(\pageIndex{2}\): Una introducción a la organización de la tabla periódica en períodos y grupos. Esta organización será importante a medida que sigamos construyendo sobre los principios de la química.

En el siglo XX, se hizo evidente que la relación periódica involucraba números atómicos en lugar de masas atómicas. La declaración moderna de esta relación, la ley periódica, es la siguiente: las propiedades de los elementos son funciones periódicas de sus números atómicos. Una tabla periódica moderna ordena los elementos en orden creciente de sus números atómicos y agrupa átomos con propiedades similares en la misma columna vertical (Figura \(\pageIndex{2}\)). Cada caja representa un elemento y contiene su número atómico, símbolo, masa atómica promedio y (a veces) nombre. Los elementos están dispuestos en siete filas horizontales, llamadas períodos o series, y 18 columnas verticales, llamadas grupos. Los grupos están etiquetados en la parte superior de cada columna. En los Estados Unidos, las etiquetas tradicionalmente eran números con letras mayúsculas. Sin embargo, la IUPAC recomienda que se utilicen los números del 1 al 18, y estas etiquetas son más comunes. Para que la tabla quepa en una sola página, partes de dos de las filas, un total de 14 columnas, generalmente se escriben debajo del cuerpo principal de la tabla.

Figure \(\pageIndex{2}\): Los elementos de la tabla periódica se organizan según sus propiedades.

Muchos elementos difieren drásticamente en sus propiedades químicas y físicas, pero algunos elementos son similares en sus comportamientos. Por ejemplo, muchos elementos parecen brillantes, son maleables (se pueden deformar sin romperse) y dúctiles (se pueden dibujar en cables), y conducen bien el calor y la electricidad. Otros elementos no son brillantes, maleables o dúctiles, y son conductores pobres de calor y electricidad. Podemos clasificar los elementos en grandes clases con propiedades comunes: metales (elementos que son brillantes, maleables, buenos conductores de calor y electricidad, amarillo sombreado); no metales (elementos que parecen apagados, conductores pobres de calor y electricidad, verde sombreado); y metaloides (elementos que conducen el calor y la electricidad moderadamente bien, y poseen algunas propiedades de los metales y algunas propiedades de los no metales: púrpura sombreado).

Los elementos también se pueden clasificar en los elementos del grupo principal (o elementos representativos) en las columnas etiquetadas 1, 2 y 13-18; los metales de transición en las columnas etiquetadas 3-12; y los metales de transición internos en las dos filas de la parte inferior de la tabla (los elementos de la fila superior se llaman lantánidos y los elementos de la fila inferior son actínidos; Figura \(\pageIndex{3}\)). Los elementos se pueden subdividir aún más por propiedades más específicas, como la composición de los compuestos que forman. Por ejemplo, los elementos del grupo 1 (la primera columna) forman compuestos que consisten en un átomo del elemento y un átomo de hidrógeno. Estos elementos (excepto el hidrógeno) se conocen como metales alcalinos, y todos tienen propiedades químicas similares. Los elementos del grupo 2 (la segunda columna) forman compuestos que consisten en un átomo del elemento y dos átomos de hidrógeno: estos se llaman metales alcalinotérreos, con propiedades similares entre los miembros de ese grupo. Otros grupos con nombres específicos son los pnictógenos (grupo 15), los calcógenos (grupo 16), los halógenos (grupo 17) y los gases nobles (grupo 18, también conocidos como gases inertes). Los grupos también pueden ser referidos por el primer elemento del grupo: Por ejemplo, los calcógenos pueden llamarse grupo de oxígeno o familia de oxígeno. El hidrógeno es un elemento no metálico único con propiedades similares a los elementos del grupo 1 y del grupo 17. Por esa razón, el hidrógeno puede mostrarse en la parte superior de ambos grupos, o por sí solo.

Figure \(\pageIndex{3}\): La tabla periódica organiza los elementos con propiedades similares en grupos.

En el estudio de la tabla periódica, usted puede haber notado algo acerca de las masas atómicas de los elementos. El elemento 43 (tecnecio), el elemento 61 (prometio) y la mayoría de los elementos con número atómico 84 (polonio) y superiores tienen su masa atómica entre corchetes. Esto se hace para elementos que consisten completamente en isótopos radiactivos inestables (aprenderá más sobre la radiactividad en el capítulo de química nuclear). No se puede determinar un peso atómico promedio para estos elementos porque sus radioisótopos pueden variar significativamente en abundancia relativa, dependiendo de la fuente, o incluso pueden no existir en la naturaleza. El número entre corchetes es el número de masa atómica (y la masa atómica aproximada) del isótopo más estable de ese elemento.