La tabla periódica Los seres humanos siempre hemos estado tentados a encontrar una explicación a la complejidad de la materia que nos rodea. Al principio se pensaba que los elementos de toda materia se resumían al agua, tierra, fuego y aire. Sin embargo al cabo del tiempo y gracias a la mejora de las técnicas de experimentación físicas y químicas, nos dimos cuenta que la materia es en realidad más compleja de lo que parece. Los químicos del siglo XIX encontraron entonces la necesidad de ordenar los nuevos elementos descubiertos. La primera manera, la más natural, fue la de clasificarlos por masas atómicas, pero esta clasificación no reflejaba las diferencias y similitudes entre los elementos. Muchas más clasificaciones fueron adoptadas antes de llegar a la tabla periódica que es utilizada en nuestros días. Cronología de las diferentes clasificaciones de los elementos químicos

En 1817, el químico Johann Wolfgang Döbereiner, consiguió elaborar un informe que mostraba una relación entre la masa atómica de ciertos elementos y sus propiedades. Él destaca la existencia de similitudes entre elementos agrupados en tríos que 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 se contó con unas 20 tríadas para llegar a una primera clasificación coherente:

Tabla de Döbereiner Elemento

Masa atómica

Litio

7

Sodio

23

Potasio

39

Promedio

23

Elemento

Masa atómica

Calcio

40

Estroncio

87.6

Bario

137

Promedio

88.5

Durante la primera parte del siglo XIX se mantuvo vigente el problema de encontrar una clasificación para los elementos que fuera congruente y estuviera relacionada de manera natural con sus propiedades. A raíz de éste y otros problemas se organizó el Primer Congreso internacional de Química en el año de 1860, en la ciudad de Karlsruhe, Alemania, donde uno de los participantes más destacados fue el químico italiano Stanislao Cannizzaro (18261910); pues su exposición ayudó a elaborar una clasificación de los elementos, misma que se considera antecesora de nuestra tabla periódica actual.

En éste congreso, Cannizzaro mencionó qué, gracias a los descubrimientos de su colega y compatriota, Lorenzo Romano Amedeo Avogadro (1776-1856), encontró una forma de calcular las masas atómicas de los elementos. Lo que a Cannizzaro, le llamó más la atención de los descubrimientos de Avogadro fue lo relativo al modo en que se comportan las partículas de los gases, ya que esto dio clave a Cannizzaro para diseñar un sistema coherente y eficiente para calcular masas atómicas de los elementos, el cual presentaría en el congreso de Karlsruhe. Cannizzaro fue tan persuasivo al defender su método para calcular masas atómicas que al final llegó a convencer a todo aquel que lo escuchó, sobre todo a dos jóvenes químicos, quienes ¡vaya que le sacaron provecho a ésta información!, ellos eran el alemán Julius Lotear Meyer (1830-1895) y el ruso Dimitri Ivánovich Mendeleiv (18341907) En 1863, el Inglés Alexander Newlands propuso una clasificación de los elementos al ordenarlos en forma ascendente de acuerdo con su masa atómica y sin tomar en cuenta al hidrógeno. Newlands, notó que cada siete elementos consecutivos tenían propiedades diferentes y que el octavo elemento coincidía con propiedades parecidas al primero del grupo anterior.

Este nuevo sistema se denominó La Ley de las Octavas. Los símbolos de los elementos van acompañados por una indicación de masa atómica ubicada en forma ascendente:

1

2

3

La ley de las Octavas de Newlands 4 5 6 7

Li –7

Be – 29

B10

C12

N14

O16

F19

N a-23

Mg - 24

Al27

Si28

P31

S32

Cl35

K– 39 Ley de las Octavas elaborada por Newlands

En el siglo XIX la química había recibido el impulso renovador de J. Dalton. Para 1830 había 55 elementos conocidos todos con propiedades en apariencia muy diversas; como resultado de su afán por detallar a sus alumnos en forma sistematizada todos los conocimientos sobre los elementos químicos, D.I. Mendeleiev creó en 1869, la primera tabla periódica. Los fue analizando uno por uno y acomodando en orden de masa atómica, lo que realizó a veces con éxito y en algunos casos con truco, pues algunas masas estaban equivocadas. Cabe mencionar que en ese tiempo no se descubrían aún los elementos gaseosos que ocupan ahora la octava columna de la tabla. Mendeleiev consideró las propiedades de los elementos como una función periódica de sus masas atómicas, a esta afirmación se le llama “Ley Periódica”.

Familias químicas y periodos

L

as familias químicas son cada una de las 18 columnas o acomodos verticales que se ven en la siguiente figura, los períodos en la tabla son los siete renglones horizontales en los que se distribuyen los elementos. De cada unos de los elementos situados en los cuadros de la tabla periódica se ofrecen regularmente los datos:   

 

Símbolo químico, nombre, masa atómica y número atómico. Algunas tablas usan algún color para señalar el estado físico o de agregación. En cuando al estado físico solo 5 son líquidos a temperatura ambiente, el bromo, el mercurio, el galio, el cesio y el francio. Doce son gases, hidrógeno, neón, argón, criptón, xenón, radón, flúor, cloro, oxígeno, nitrógeno y oberón. El primer período consta de 2 elementos: el hidrógeno y el helio. El segundo período tiene 8 elementos, al igual que el tercero. Hay dos períodos, el cuarto y el quinto, con 18 elementos, el sexto con treinta y dos y el séptimo, con 23 elementos.

Algunos elementos del sexto y séptimo período conocidos como tierras raras se han colocado bajo el cuerpo principal de la tabla formando dos series: los lantánidos y los actínidos. Obviamente, el objetivo principal fue acortar la longitud de la tabla, sin embargo, ha servido muy bien para otros propósitos descriptivos. Existencia de alótropos en los elementos A los elementos que se presentan de forma natural en dos o más formas se les llama alótropos. El oxígeno, por ejemplo, se presenta como molécula biatómica y triatómica; en su primera forma es respirable y en la otra protege de los rayos ultravioleta. Quizá el caso más sorprendente sea el del carbono, el cual aparece en múltiples formas: diamante, grafito, carbón de humo (forma micro cristalina del grafito), futboleno. Otros elementos como el azufre y el fósforo también poseen alótropos. En el caso del fósforo se conocen el fósforo blanco y el fósforo rojo.

Número atómico: modelo atómico con núcleo (protones) y electrones Henry Moseley fue el primero en descubrir la estructura atómica de los elementos. Realizó experimentos, utilizando diferentes metales. La medición dependía de un número que siempre era consecuente para cada elemento, a este número lo llamo “número atómico” por encontrarse en el átomo del elemento y se representa con la letra “Z”. La “Z” que representa el número atómico fue utilizada por Moseley para realizar un nuevo acomodo periódico de los elementos, el cual, resultó más exacto que el de Mendeleiev, de tal manera que lo que fundamenta la distribución periódica de los elementos ahora se enuncia en la ley periódica moderna:

“Las propiedades físicas y químicas de los elementos son una función periódica de sus números atómicos”.

A diferencia de lo que pensaba Dalton, el átomo si es divisible, ya que tienen fundamentalmente 3 partículas, las dos que se han descrito (protones y electrones) y una más: el neutrón, que descubrió Chadwick. Los protones y los neutrones se ubican en el núcleo, por lo que se les denomina nucleones, sumados dan un número conocido como “número másico”. Que se aproxima a la masa atómica representada por la letra “A”.