La Tabla Periódica y 7 formas de clasificar a sus elementos

La Tabla Periódica y 7 formas de clasificar a sus elementos

6 febrero, 2017 0 By Ensambledeideas

Si agarras una tabla periódica, verás que los elementos se encuentran ubicados o agrupados en lo que parecen ser “bloques”. Estos bloques contienen elementos con características propias similares entre sí y nos permiten clasificarlos fácilmente. En este artículo de Ensamble de Ideas, nos ocuparemos de nombrar las características de varios de estos grupos, entre los cuales se encuentran los elementos de transición y de transición interna.

La Tabla Periódica de los Elementos

La Tabla Periódica de los Elementos

Llamamos tabla periódica de los elementos a la que ordena a cada una de las unidades fundamentales de las sustancias según sus propiedades químicas y, lo que se evidencia aún más, su número atómico en orden creciente. La versión actual de la tabla periódica consta de dieciocho columnas (llamadas grupos) y de siete filas horizontales (que son llamadas períodos).

Los primeros están numerados de dos maneras: una que separa a la tabla en dos grupos utilizando números romanos y las letras A y B (del I A al VIII A y del I B al VIII B), y la otra que los numera del 1 al 18; las filas, por otra parte, se encuentran numerados del 1 al 7. El gráfico siguiente representa la tabla periódica de los elementos.

Tabla Periódica de los Elementos.
Tabla Periódica de los Elementos.

La historia de la tabla periódica

Fue en 1869 cuando el químico ruso Dimitri Mendeléiev (1834 – 1907) publicó un artículo científico, presentando una primera tabla de elementos. Podríamos decir, entonces, que fue Mendeléiev quien inventó la tabla periódica, imponiendo su trabajo por sobre otros al ser sólido y completo.

La historia de la tabla periódica se remonta a la misma época que Aristóteles, en el Siglo IV a.C. Surgieron las primeras ideas atomistas: hubo una corriente de pensamiento en que se consideraba a la materia estaba formada por átomos (palabra que significa “sin división”) que no se pueden dividir (hoy en día sabemos que, si bien es cierto que la materia está formada por átomos, no es verdad que sean partículas indivisibles, sino que está formada por otras partículas subatómicas).

Las ideas no prosperaron; pero pasarían casi 2000 años (a principios del Siglo XIX) cuando un científico inglés, John Dalton, retomó el concepto del átomo y elaboró la teoría atómica1, en la que dejaba en claro que hay distintos tipos de átomos que se diferencian entre sí por su peso y tamaño. Amadeo Avogadro (físico y químico italiano, 1776 – 1856) fue quien, pocos años más tarde, hizo la distinción entre átomos y moléculas, dejando el camino abierto para que, en 1819, el químico Berzelius, de Suecia, propusiera una simbología para cada elemento, que actualmente sigue en uso.

Los símbolos atómicos de Dalton: los pasos previos a la tabla periódica.
Símbolos atómicos de Dalton. El primer intento de usar un código para representar cada clase de átomo lo hizo Dalton, si bien la simbología propuesta por él no tiene vigencia.

En 1817, Johan Dobereiner (1780 – 1849) halló grupos de tres elementos con propiedades químicas similares. Además, encontró que al ordenar cada grupo por masa atómica creciente, el del medio resultaba ser tener un peso promedio al de los otros dos. A estos grupos se los conoce como “Tríadas de Dobereiner” (aun así, no logró ordenar a todos los elementos).
Por su parte, el químico inglés John Newlands (1838 – 1898) propuso agrupar los elementos en forma creciente de pesos atómicos y en “octavas”. ¿Qué significa esto? Si dejaba de lado al hidrógeno, encontraba que el octavo elemento se parecía en propiedades al primero, empezando por cualquiera de ellos. Esto, no obstante, se cumplía sólo en los primeros 19 elementos.

¿Qué significa que algo sea periódico?

Algo periódico es aquello que se repite cada cantidad de espacio o tiempo. Se observa que las características, o mejor dicho, propiedades de los elementos se repiten periódicamente cada cierta cantidad de elementos (cuando son ordenados según su número atómico).

En 1869, Mendeléiev publicaba la primera tabla periódica, en la que dejaba espacios en blanco donde debían ubicarse elementos aún no descubiertos. ¡Y tenía razón! ¿Cómo lo hizo?
Él afirmaba:

“Surgíó la idea de que entre la masa y las propiedades químicas debe existir una relación (…) Y cuando es necesario buscar una relación, es imposible hacerlo sino mirando y probando. De este modo empecé a elegir elementos parecidos y pesos atómicos próximos, escribiendo en diferentes tarjetas los nombres de los elementos con sus respectivos pesos atómicos y propiedades radicales, lo que me llevó a la conclusión de que las propiedades de los elementos eran una función periódica de su peso atómico”.

Mendeléiev

Esto último significa que Mendeléiev vio que los elementos se podían ordenar en filas o columnas, respetando tanto la similitud de propiedades como la masa atómica creciente).
Hoy en día, la tabla periódica contiene los elementos en 18 columnas (llamadas “grupos”) y 7 filas (llamadas “períodos”), ordenados de menor a mayor según su número atómico (cantidad de protones en el núcleo). El número de orden coincide, en general, con la masa atómica creciente. El aporte de que las propiedades periódicas no dependen de la masa atómica sino del número atómico fue hecho por Henry G. Moseley (1887-1915) recién en el año 1913.

Curiosidades sobre la Tabla Periódica

En 1915, durante la Primera Guerra Mundial, Moseley murió a causa de un disparo mientras servía en el ejército inglés, a los tan sólo 27 años de edad, falleciendo entonces una figura importantísima en la ciencia. Se cree que por ello el Gobierno inglés prohibió, en la Segunda Guerra Mundial, el alistamiento de científicos.

Moseley, el primero en pensar en ordenar los átomos según su número atómico. Un paso previo a la tabla periódica de Mendeléiev.
Si bien el científico ruso Mendeléiev publicó la primera tabla periódica, fue el científico inglés Moseley quien afirmó que los elementos deberían ordenarse según su número atómico.

Entre los elementos de la Tabla Periódica, se distinguen distintos grupos de acuerdo a las propiedades que presente cada uno de ellos:

La clasificación de los elementos

Metales

  • Llamamos metales a todos aquellos elementos ubicados a la izquierda de la tabla periódica, que poseen características tales como: solidez a temperatura ambiente (excepto el mercurio), superficie brillante (la mayoría), el gris como color sobresaliente (salvo el oro que es amarillo y el cobre que es rojizo), buena conductividad del calor y la electricidad, ductilidad y maleabilidad.

No Metales

  • Llamamos no metales a todos aquellos elementos ubicados a la derecha de la tabla periódica, con características como: opacidad, fragilidad de los elementos no metales sólidos (algunos se presentan en forma de polvo, como el azufre o el fósforo) y mala conductividad del calor y la electricidad (excepto el grafito, forma alotrópica2 del carbono, que sí conduce la electricidad). Algunos elementos no metálicos son gaseosos, como el oxígeno, mientras que el elemento bromo es un no metal líquido a temperatura ambiente.

Semimetales

Llamamos semimetales a aquellos elementos que se encuentran en un estadío intermedio entre los metales y los no metales, por lo que comparten las características de ambos grupos. Como característica interesante, podemos citar que su conductividad eléctrica suele aumentar cuando sube la temperatura. Dicha conductividad térmica no es tan alta como la de los metales, pero sí supera a la de los no metales.

Los semimetales de la tabla periódica son, en orden alfabético, los siguientes: Antimonio (Sb), Arsénico (As), Astato (At), Boro (B), Germanio (Ge), Polonio (Po), Silicio (Si) y Telurio (Te).

Es importante aclarar que los semimetales reciben, también, el nombre de metaloides.

Gases Nobles

  • Los gases nobles, gases inertes o gases raros, por otra parte, son elementos muy particulares del grupo 18 (VIII A) que no tienden a unirse con otros para formar compuestos, la explicación de esto la pueden ver en nuestro artículo sobre la teoría del octeto en Uniones Químicas (puedes hacer click aquí para acceder).

Elementos de Transición

  • Llamamos elementos de transición a todos aquellos que se encuentran entre los grupos III B (o también llamado grupo 3) al II B (o grupo 12) de la tabla periódica, que poseen las características distintivas de los metales, revelan propiedades magnéticas, suelen entregar electrones y, por lo general, tienen densidades y puntos de fusión elevados.
La tabla periódica y los elementos de transición.
Elementos de transición: aquellos que se encuentran entre el grupo 3 y el grupo 12.

Los elementos de transición son bastante conocidos por las personas. El oro y la plata, por ejemplo, son grandes ejemplos de elementos de transición que la gente está acostumbrada a escuchar.

Los usos y aplicaciones de los elementos de transición son tan variados como elementos de este tipo hay. Se utilizan en ingeniería aeroespacial (como el caso del titanio), ingeniería eléctrica (como el caso del cobre, un conductor excelente relativamente económico), joyería (como el caso de la plata y el oro), construcción (como el caso del níquel y el hierro) o en la industria automotriz (como el caso del cromo), entre otros usos.

La tabla periódica y Elementos de transición y transición interna.
Tabla periódica de los elementos, donde se observan los elementos de transición y los elementos de transición interna.

Elementos de Transición Interna

  • Llamamos elementos de transición interna al grupo que incluye todos aquellos con números atómicos del 57 al 71 (llamados lantánidos) y del 89 al 103 (llamados actínidos) de la tabla periódica, ubicados comúnmente de forma apartada de dicha tabla.

Elementos lantánidos: las “tierras raras”

Es común nombrar a los elementos lantánidos como “tierras raras”. El nombre “tierras raras” hace pensar que estos elementos son muy difíciles de hallar en la Tierra; sin embargo, son más fáciles de hallar de lo que piensan. Veamos en este artículo qué son y por qué llamarlas “raras” puede traer mucha confusión actualmente.

¿Qué son las “Tierras Raras”?

Tierras raras” es el nombre que reciben los elementos lantánidos; es decir, aquellos elementos que, en la tabla periódica, se suelen ubicar en la parte inferior y corresponde a la hilera que comienza con el elemento Lantano (La).

La tabla periódica y Elementos lantánidos: las tierras raras.
Las tierras raras, marcadas aquí en color violeta, son los lantánidos que vemos apartados de la tabla periódica, por ser elementos de transición interna.

¿Por qué se llaman “Tierras Raras”?

Antes, se solía llamar “tierras” a los óxidos. Los lantánidos se hallaban siempre combinados en la naturaleza formando óxidos. Lamentablemente, el término “raras” da la idea de que son muy difíciles de encontrar; pero esto no es así. De hecho, sólo para mencionar un ejemplo, el plomo (que no es una tierra rara) es menos abundante en la naturaleza que el neodimio (que sí es una tierra rara). ¿Entonces? ¿Hemos vivido engañados? No, tranquilo. El problema radica en que no se solían utilizar porque era muy difícil separar los lantánidos de los minerales que los contenían.

Curiosidades sobre las tierras raras

  • Un dato curioso: el nombre “lantano” proviene del griego “lanthanon” que significa “estoy escondida”. Como verán, parece que el nombre “lantánidos” les sienta bien.
  • Actualmente, los diecisiete minerales que componen las “tierras raras” son importantísimas para el desarrollo y la fabricación de productos de alta tecnología, como los smartphones.
  • El portal DW ha lanzado un documental sobre Tierras Raras, disponible en: https://www.youtube.com/watch?v=KHBERa57Sdg

Otras clasificaciones: Los elementos representativos

Además de los elementos de transición, la otra clasificación en la tabla periódica es llamada grupo de los elementos representativos, que abarca a todos aquellos que pertenezcan al grupo A (del I A al VIII A). Existen subgrupos en dicha clasificación. Estos son:

  • Los metales alcalinos (que, exceptuando el H, pertenecen al grupo I A).
  • Los metales alcalino-térreos (que pertenecen al II A).
  • La familia del boro (grupo III A).
  • La familia del carbono (grupo IV A).
  • La familia del nitrógeno (grupo V A).
  • Los halógenos (grupo VII A) y los gases inertes –que ya hemos visto anteriormente–, que pertenecen al grupo VIII A.

Actividades

Preguntas interdisciplinarias: Química e Historia.

  1. ¿Quién inventó la tabla periódica que todos conocemos?
  2. ¿Cuáles fueron los aportes de Dobereiner y Newlands al surgimiento de la Tabla Periódica?
  3. ¿Qué hecho trágico llevó al gobierno inglés a prohibir, en la Segunda Guerra Mundial, el aislamiento de científicos?

Fuente

  • Chang, Raymond Química, 6ª ed McGraw-Hill, México, 1999.
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  1. Postuló, por ejemplo, que los átomos no se podían crear ni destruir
  2. Forma alotrópica: vean el texto “Las variedades del carbono” en nuestra web.