Historia de la tabla periódica
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Historia de la tabla periódica os 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 física y química, nos dimos cuenta de 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. Origen de la tabla periódica El origen de la tabla periódica data aproximadamente de 1864, cuando el químico inglés John Newlands observó que cuando los elementos conocidos se ordenaban de acuerdo con sus masas atómicas, cada octavo elemento tenía propiedades similares. Newlands se refirió a esta relación como la ley de las octavas. Sin embargo, esta ley no se cumple para elementos que se encuentran mas allá del calcio, y por eso la comunidad científica de la época no aceptó su trabajo. En 1869 el químico ruso Dimitri Mendeleev propuso una tabulación más amplia de los elementos basada en la recurrencia periódica y regular de las propiedades. Este segundo intento de sistema periódico hizo posible la predicción de las propiedades de varios elementos que aún no habían sido descubiertos. Por ejemplo, Mendeleev propuso la existencia de un elemento desconocido que llamó eka–aluminio, cuya ubicación debiera ser inmediatamente bajo el aluminio. Cuando el galio fue descubierto cuatro años más tarde, se encontró que las propiedades predichas para el eka– aluminio coincidían notablemente con las observadas en el galio. Actualmente la tabla está ordenada en siete filas horizontales, llamadas ―periodos‖ que indican el último nivel enérgico que tiene un elemento. Las 18 columnas (verticales) son llamadas grupos, e indican el número de electrones en la última capa. Estructura del átomo Partículas subatómicas A pesar de que átomo significa ‗indivisible‘, en realidad está formado por varias partículas subatómicas. El átomo contiene protones, neutrone s y electrones, con la excepción del hidrógeno-1, que no contiene neutrones, y del ion hidronio, que no contiene electrones. Los protones y neutrones del átomo se denominan nucleones, por formar parte del núcleo atómico. El electrón es la partícula más ligera de cuantas componen el átomo, con una masa de 9,11 · 10 −31 kg. Tiene una carga eléctrica negativa, cuya magnitud se define como la carga eléctrica elemental, y se ignora si posee subestructura, por lo que se lo considera una partícula L
Transcript of Historia de la tabla periódica
Historia de la tabla
periódica
os 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 física y
química, nos dimos cuenta
de 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.
Origen de la tabla periódica
El origen de la tabla
periódica data
aproximadamente de 1864,
cuando el químico inglés
John Newlands observó
que cuando los elementos
conocidos se ordenaban de
acuerdo con sus masas
atómicas, cada octavo
elemento tenía propiedades
similares.
Newlands se refirió a esta
relación como la ley de las
octavas. Sin embargo, esta
ley no se cumple para
elementos que se
encuentran mas allá del
calcio, y por eso la
comunidad científica de la
época no aceptó su
trabajo.
En 1869 el químico ruso
Dimitri Mendeleev propuso
una tabulación más amplia
de los elementos basada
en la recurrencia periódica
y regular de las
propiedades. Este segundo
intento de sistema periódico
hizo posible la predicción
de las propiedades de
varios elementos que aún
no habían sido
descubiertos. Por ejemplo,
Mendeleev propuso la
existencia de un elemento
desconocido que llamó
eka–aluminio, cuya
ubicación debiera ser
inmediatamente bajo el
aluminio. Cuando el galio
fue descubierto cuatro años
más tarde, se encontró que
las propiedades predichas
para el eka– aluminio
coincidían notablemente
con las observadas en el
galio.
Actualmente la tabla está
ordenada en siete filas
horizontales, llamadas
―periodos‖ que indican el
último nivel enérgico que
tiene un elemento. Las 18
columnas (verticales) son
llamadas grupos, e indican
el número de electrones en
la última capa.
Estructura del átomo
Partículas subatómicas
A pesar de
que átomo significa
‗indivisible‘, en realidad está
formado por varias
partículas subatómicas. El
átomo
contiene protones, neutrone
s y electrones, con la
excepción del hidrógeno-1,
que no contiene neutrones,
y del ion hidronio, que no
contiene electrones. Los
protones y neutrones del
átomo se
denominan nucleones, por
formar parte del núcleo
atómico.
El electrón es la partícula
más ligera de cuantas
componen el átomo, con
una masa de 9,11 ·
10−31 kg. Tiene una carga
eléctrica negativa, cuya
magnitud se define como
la carga eléctrica elemental,
y se ignora si posee
subestructura, por lo que se
lo considera una partícula
L
elemental. Los protones
tienen una masa de 1,67 ·
10− kg, 1836 veces la del
electrón, y una carga
positiva opuesta a la de
este. Los neutrones tienen
un masa de 1,69 · 10−kg,
1839 veces la del electrón,
y no poseen carga
eléctrica.
Las masas de ambos
nucleones son ligeramente
inferiores dentro del núcleo,
debido a la energía
potencial del mismo; y sus
tamaños son similares, con
un radio del orden de 8 · 10-
m o 0,8 fitómetros (FM).
El protón y el neutrón no
son partículas elementales,
sino que constituyen
un estado
ligado de quarks u y d,
partículas fundamentales
recogidas en el modeló de
la física de partículas, con
cargas eléctricas iguales a
+2/3 y −1/3
respectivamente, respecto
de la carga elemental.
Un protón contiene
dos quarks u y un quark d,
mientras que el neutrón
contiene dos d y un u, en
consonancia con la carga
de ambos. Los quarks se
mantienen unidos mediante
la fuerza nuclear fuerte,
mediada por gluones —del
mismo modo que la fuerza
electromagnética está
mediada por fotones—.
Además de estas, existen
otras partículas
subatómicas en el modelo
estándar: más tipos de
quarks, leptones cargados
(similares al electrón), etc.
Los elementos de la tabla periódica
Propiedades de la tabla periódica
¿Qué son?
Son propiedades que presentan los elementos químicos y que se repiten secuencialmente en la tabla periódica. Por la colocación en la misma de un elemento, podemos deducir que valores presentan dichas propiedades así como su comportamiento químico.
¿su estudio e la tabla?
Tal y como hemos dicho, vamos a encontrar una periodicidad de esas propiedades en la tabla. Esto supone, por ejemplo, que la
variación de una de ellas en los grupos va a responder a una regla general. Esto nos permite, al conocer estas reglas de variación, cual va a ser el comportamiento químico de un elemento, ya que dicho comportamiento, depende en gran manera, de sus propiedades periódicas.
Principales propiedades periódicas
Hay un gran número de propiedades periódicas. Entre las más importantes destacaríamos:
- Estructura electrónica: distribución de los electrones en los orbitales del átomo
- Potencial de ionización: energía necesaria para arrancarle un electrón.
- Electronegatividad: mide la tendencia para atraer electrones.
- Afinidad electrónica: energía liberada al captar un electrón.
- Carácter metálico: define su comportamiento metálico o no metálico.
- Valencia iónica: número de electrones que necesita ganar o perder para el octete.
Otras propiedades periódicas
Podemos enumerar
- Volumen atómico - Radio iónico - Radio atómico
- Densidad - Calor específico - Calor de vaporización
- Punto de ebullición - Punto de fusión - Valencia covalente
- Carácter oxidante o reductor
En la tabla periódica, un grupo es el número del último nivel energético que hace referencia a las columnas allí presentes. 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.
La explicación moderna del ordenamiento en la tabla periódica es que los elementos de un grupo tienen configuraciones electrónicas similares en los niveles de energía más exteriores; y como la mayoría de las propiedades químicas dependen profundamente de las interacciones de los electrones que están colocados en los niveles más externos, esto hace que los elementos de un mismo grupo tengan propiedades físicas y químicas similares.
Se listan a continuación los grupos (entre paréntesis los antiguos sistemas europeo y estadounidense):
Grupo
1 (IA): alcalinos
Grupo
2 (IIA): alcalinotérr
eos
Grupo
3 (IIIB): familia del
Escandio
Grupo
4 (IVB): familia del
Titanio
Grupo
5 (VB): familia del
Vanadio
Grupo
6 (VIB): familia del
Cromo
Grupo
7 (VIIB): familia del
Manganeso
Grupo
8 (VIIIB): familia
del Hierro
Grupo
9 (VIIIB): familia
del Cobalto
Grupo
10 (VIIIB): familia
del Níquel
Grupo
11 (IB): familia del
Cobre o metales de
acuñar (no
recomendado por
la IUPAC)
Grupo
12 (IIB): familia del
Zinc
Grupo
13 (IIIA): familia del
Boro
Grupo
14 (IVA): familia del
carbono
Grupo
15 (VA): familia del
nitrógeno
Grupo
16 (VIA): Anfígenos
o calcogenos
Grupo
17 (VIIA): halógeno
s
Grupo
18 (VIIIA): gases
nobles o inertes
La Afinidad
electrónica
La afinidad
electrónica (AE)
o electroafinidad se
define como la
energía involucrada
cuando
un átomo gaseoso ne
utro en su estado
fundamental (de
mínima energía) que
captura
un electrón y forma
un ion mono
negativo:
.
Dado que se trata
de energía
liberada, pues
normalmente al
insertar un
electrón en un
átomo predomina
la fuerza
atractiva del
núcleo, que tiene
signo negativo. En
los casos en los
que la energía sea
absorbida, cuando
ganan las fuerzas
de repulsión, tendrán signo positivo; AE se
expresa comúnmente en el Sistema, en
kJmol-1.
También podemos recurrir al proceso
contrario para determinar la primera
afinidad electrónica, ya que sería la energía
consumida en arrancar un electrón a la
especie anicónica mono negativa en estado
gaseoso de un determinado elemento;
evidentemente la entalpía correspondiente
AE tiene signo negativo, salvo para los gases
nobles y metales alcalinotérreos. Este
proceso equivale al de la energía de
ionización de un átomo, por lo que la AE
sería por este formalismo la energía de
ionización de orden cero.
Esta propiedad nos sirve para prever que
elementos generaran con facilidad especies
anicónicas estables, aunque no hay que
relegar otros factores: tipo de contra ión,
estado sólido, ligando-disolución, etc.
Los grupos o familias de elementos vienen
agrupados en columnas en la Tabla Periódica
porque gozan de propiedades parecidas.
Conforme se va bajando en un grupo, los
elementos muestran tendencias a la vez que
las propiedades varían ligeramente.
HIDRÓGENO
&... No pertenece a ningún grupo, está
recuadrado solo en la Tabla Periódica.
&... Es un gas molecular diatónico y
covalente: H–H.
GRUPO 1
&... Li, Na, K, Rb,
Cs, Fr.
&... Nombre del
grupo: Metales
Alcalinos.
&... Son metales
blandos.
&... Son
plateados.
&... Reaccionan
violentamente con
el agua.
&... Son muy
reactivos, por lo
que los dejamos
en aceite para
evitar su reacción
con el aire o el
agua.
&... Forman iones
con una sola carga
positiva.
&... Conforme
descendemos en
la columna,
decrece el punto
de fusión y
aumenta la
reactividad.
&... Conforme
descendemos en
la columna, las energías de ionización y
electronegatividad, ya de por sí bajas,
disminuyen más aún.
&... Los compuestos que forman son, casi
exclusivamente, iónicos.
GRUPO 2
&... Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra.
&... Nombre del grupo: Metales
Alcalinotérreos
&... Como metales son más duros que los del
grupo anterior, aunque siguen siendo
blandos.
&... Son plateados.
&... Excepto el berilio, reaccionan con el
agua.
&... Son reactivos, pero no lo son tanto como
los del grupo 1, por lo cual no hay necesidad
de guardarlos en aceite.
&... Forman iones con doble carga positiva.
&... Conforme descendemos en la columna,
aumenta la reactividad.
&... Conforme descendemos en la columna,
las energías de ionización y
electronegatividad, ya de por sí bajas,
disminuyen más aún.
&... Los compuestos que forman son, casi
exclusivamente, iónicos, con la salvedad del
berilio.
GRUPOS 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
&... Nombre de este "grupo de grupos":
Metales de Transición.
&... Se llaman así por un lado por ser metales, y por otro lado porque tienen propiedades de transición entre las propiedades del bloque de grupos que se encuentra a su izquierda, y las del bloque que se encuentra a la derecha. &... Tienen carácter metálico. &... Punto de fusión y densidad altas, a la excepción del titanio, que es muy ligero; y del zinc, que funde a temperaturas bajas. &... Actúan solos o compuestos con otros como catalizadores. &... Dan origen a una gran variedad de cationes con diferente carga. &... Forman compuestos coloreados. &... Pueden reaccionar con otro elemento y formar así más de un compuesto. &... El cobre, la plata y el oro son metales maleables, dúctiles y pueden permanecer libres, o sea, sin combinarse, en la naturaleza. UN “SUB-GRUPO”: LOS ELEMENTOS DE TRANSICIÓN INTERNA &... Los Elementos de Transición Interna son: el lantánido con sus lantánidos y el actinio con sus actínidos. &... Son indudablemente metales. &... Son muy parecidos entre sí, debido a que los electrones se sitúan en los orbitales internos f. &... Son todavía más parecidos entre ellos en las propiedades químicas, cuando las estructuras electrónicas son muy parecidas. GRUPO 13 &... B, Al, Ga, In, Tl. &... Nombre del grupo: Elementos del Boro. GRUPO 14 &... C, Si, Ge, Sn, Pb. &... Nombre del grupo: Elementos del Carbono. &... La línea gruesa (que tiene forma de escalera) cruza las columnas 13 a 17; los elementos próximos a ella tienen, a menudo, tanto propiedades metálicas como no-metálicas: el carbono, que es no-metal, conduce la electricidad; el silicio y el germanio son semiconductores con resistencias que varían con las condiciones de manera muy acusada. &...
No se parecen mucho los elementos: el carbono es no-metal y puede formar con del carbono cadenas muy largas; el silicio es un no-metal con algunas propiedades metálicas; el germanio es un semimetal
típico; el estaño y el plomo son metales pero menos reactivos que los demás metales. GRUPO 15 &... N, P, As, Sb, Bi. &... Nombre del grupo: Elementos del Nitrógeno. &... No-metales: nitrógeno, fósforo; semimetales: arsénico, antimonio; metal: bismuto. GRUPO 16 &... O, S, Se, Te, Po. &... Nombre del grupo: Elementos del Oxígeno. &... No-metales típicos. &... El potencial de ionización y la afinidad electrónica son elevados. &... Son muy electronegativos. GRUPO 17 &... F, Cl, Br, I, At. &... Nombre del grupo: Halógenos. &... Son no-metales coloreados y oscurecen según se desciende en el grupo. &... Se presentan en moléculas diatómicas (Fl2, Cl2, Br2, I2). &... Los puntos de fusión y de ebullición son crecientes según se baja en el grupo. &... Muy reactivos. &... La reactividad “disminuye” al descender en el grupo, por lo que el halógeno en un compuesto desplaza al otro elemento si está por debajo de sí mismo, ya que “acepta” electrones.
&... Reaccionan con H para formar haluros de hidrógeno que son ácidos en agua. &... Reaccionan con metales formando haluros metálicos iónicos. &... Son agentes oxidantes muy reactivos.
&... No-metales típicos. &... El potencial de ionización y la afinidad electrónica son elevados.
Dmitri Mendeléyev, fue quien ordenó los elementos basándose en las propiedades químicas de los elementos1
John Alexander Reina Newlands: El preparó en 1864 una tabla periódica de los elementos establecida según sus masas atómicas, y que señaló la ley de las octavas según la cual cada ocho elementos se tienen propiedades similares.
Johann Wolfgang Döbereiner
Realizó algunos intentos de clasificación de los elementos conocidos (tríadas de Döbereiner), agrupándolos por sus afinidades y semejanzas: cloro, bromo y yodo; litio, sodio y potasio; azufre, selenio y teluro.
