La primera
clasificación sistemática de los elementos tuvo su origen en los estudios sobre
electroquímica realizados por Berzeliuz, quien los dividió en metales y no
metales.
En
1817, J.W. Dobereiner
presento una clasificación basada en las propiedades químicas y físicas de los
elementos. Encontró la existencia de triadas de elementos, al observar el
comportamiento semejante entre tres elementos, y hallo que el elemento central
posees un peso atómico muy aproximado al promedio de los pesos de los otros
dos, por ejemplo la triada de cloro, bromo y yodo.
Imagen 83.
En 1862, el
geologo frances Beguyer de Chancurtois hizo una distribución
de los elementos ordenándolos, por sus pesos atómicos, en una línea enrollada
helicoidalmente conocida como tornillo telúrico, los elementos que tienen
propiedades semejantes quedan alineados horizontalmente. Imagen 84 y 85.
Imagen 86.- Terminación de la configuración electrónica de los elementos.
En
1864, el químico ingles J. Newlands observo que al agregar los
elementos en orden creciente a sus masas atómicas , el octavo elemento tenia
propiedades semejantes al primero.
Dicha ley se
le conoce como ley de las octavas. Imagen 87.
La tabla
que Mendeleiev publicaba en 1869 en su libro "Los
principios de la Química" proponía una ordenación de similar aspecto a la
que los químicos emplean en la actualidad. Clasificó los 60 elementos conocidos
hasta entonces, predijo la existencia de otros 10 aún desconocidos, y llegó a
pronosticar algunas características de los elementos aún pendientes de
descubrir. Nadie prestó especial atención a su tabla hasta que empezaron a
descubrirse elementos predichos por él. Con la aparición del espectroscopio se
descubrieron el galio, por Lecoq De Boisbandren, el escandio, por Cleve, y el
germanio, por Winkler.
El trabajo
de Moseley ofrecía un método para determinar exactamente
cuántos puestos vacantes quedaban en la Tabla Periódica. Una vez descubierto,
los químicos pasaron a usar el número atómico, en lugar del peso atómico, como
principio básico de ordenación de la Tabla.
El cambio
eliminó muchos de los problemas pendientes en la disposición de los elementos.
La tabla
periódica representa una de las ideas más extraordinarias de la ciencia
moderna, ya que dio un orden a la Química y durante casi 200 años de vida, ha
sabido adaptarse y madurar sin apenas variaciones. Imagen 88.
YABLA
PERIODICA
La
tabla periódica es una clasificación de los 109 elementos químicos, de los
cuales los últimos cuatro aun no han sido caracterizados completamente, debido
a que son obtenidos artificialmente y a que tienen un tiempo de vida media muy
corto (menos de dos segundos).
CLASES DE
ELEMENTOS
Cuando
los elementos se clasifican de acuerdo a sus características físicas y
químicas, se forman dos grandes grupos: metales y no metales. Además,
existe un tercer conjunto de elementos que se caracterizan por la indefinición
de sus propiedades ubicadas entre los metales y no metales, llamados metaloides
o semimetales.
Metales
Los
metales son reconocidos por sus propiedades físicas, como el brillo metálico,
conductividad eléctrica y térmica, la dureza, la ductibilidad y la maleabilidad.
En los
metales del mismo periodo es mas reactivo el que tiene un número menor de
electrones en su capa externa. Comparando al sodio y al aluminio, que se
encuentran en el periodo dos, el sodio es mas reactivo porque tiene un electrón
de Valencia y el aluminio tiene tres, pues es más fácil ceder un electrón que
dos o más.
Na 1s2,2s2,2p6,3s1
----------------------> Capa
externa 1 electrón de Valencia
Al 1s2, 2s2, 2p6,
3s2, 3p1
----------------------> Capa
externa 3 electrones de Valencia
Como
se observa en la tabla anterior, casi el 80% de los elementos se clasifican
como metales. Imagen 90.
No
metales.
Imagen 91.
Metaloides
Los elementos
boro (B), silicio (Si), germanio (Ge), arsénico (As), antimonio (Sb), telurio
(Te) y polonio (Po), que se encuentran abajo y arriba de la Iínea en escalera
que divide a los metales de los no metales, se denominan metaloides porque sus
propiedades son intermedias entre los metales y los no metales; por ejemplo,
conducen la corriente eléctrica, pero no al grado de los metales. Imagen 90.
PERIODO
En la tabla
periodica, los elementos se encuentran ordenados en lineas horizontales . Son
siete en total y hay cortos y largos. Cada periodo comienza con un
metal activo y termina con un gas noble, haciendo el recorrido de izquierda a
derecha. Cabe señalar que en un periodo el numero atomico aumenta en sentido
del recorrido. Imagen 92.
SIMBOLO DE
LOS ELEMENTOS
Se llama
elemento a la sustancia que no puede descomponer en otra mas sencilla por
métodos químicos. Cada elemento esta representado en la tabla periódica
mediante un símbolo.
Berzelius fue el primero en utilizar la
simbología moderna, propuso que a todos los elementos se les diera un símbolo
tomando la primera letra de su nombre. Cuando había dos o mas elementos cuyo
nombre comenzaba la misma letra , se añadía una segunda letra del nombre
, en otros casos se utilizaba la raíz latina del elemento. En la escritura de
los símbolos la primera letra siempre es mayúscula y la segunda es minúscula.
Imagen 93.
CONSTRUCCION
DE TABLA PERIODICA CON BASE EN LA CONFIGURACION ELECTRONICA.
Los elementos
están ordenados en la tabla periódica conforme su número atómico y el tipo de
subnivel en el que se encuentra colocado su ultimo electrón (electrón
diferencial).
Los números
atómicos de los elementos conocidos hasta ahora solo permiten ocupar orbítales
de los subniveles s, p, d, y f., debido a esto, la tabla periódica de los
elementos se divide en cuatro bloques: bloque s, bloques p, bloques d y bloques
f.
Los elementos
que forman los bloques s y p se llaman representativos, y conforme
las familias de los subgrupos A. Los elementos de la familia IA y IIA tienen su
electrón diferencial en el orbital de un subnivel s y de la familia IIIA ,
hasta VIIIA , en el subnivel p.
El
conjunto de los elementos con electrón diferencial situado en el subnivel d,
forma los grupos o familias B y se denomina de transición.
Los elementos
del bloque f que forman la serie del actinio y lantano tienen sus electrón
diferencial colocado en un orbital de subnivel f y reciben el nombre de tierras
raras o de transicion interna.
GRUPOS O FAMILIAS
Son conjuntos
de elementos que tienen propiedades químicas muy similares. Están colocados en
18 columnas verticales y se identifican con números romanos del I al VIII. Se
encuentran divididos en grupos A y B. A los elementos de los grupos A, del IA
al VIIA, se les llama elementos representativos, y a los de los grupos B,
elementos de transición. Imagen 94.
Nombres de
las Familias o Grupos Representativos
Grupo
I Metales
Alcalinos
Grupo
II Metales
Alcalinotérreos
Grupo
III Familia
del boro
Grupo
IV Familia
del carbono
Grupo
V Familia
del nitrógeno
Grupo
VI Familia
del oxígeno o calcógenos
Grupo
VII Familia
de los halógenos
GrupoVIII Gases
nobles o inertes
Grupo IA
Los elementos
que pertenecen a este grupo son conocidos como metales alcalinos. Todos
son suaves y brillantes (exceptuando al hidrogeno, que es un no metal muy
reactivos con el aire y el agua; por ello, no se encuentran libres en la
naturaleza y cuando se logran aislar, para evitar que reaccionen, se deben
conservar sumergidos en ciertos líquidos, como por ejemplo aceites o éter de
petróleo. Reaccionan con los elementos del grupo VIIA, formando compuestos
iónicos.
Su
configuración electrónica exterior es (ns1); tienden a perder este electrón y a
quedar con numero de oxidación de +1. Estos metales son los más
electropositivos. El francio, que es el último elemento de este grupo, es
radiactivo.
En la tabla
periódica se coloca al hidrogeno en este grupo debido al único electrón que
posee; es un elemento gaseoso y sus propiedades no son las mismas que las del
resto de los metales alcalinos. Imagen 95.
Grupo IIA
Estos
elementos presentan ciertas propiedades similares a los metales alcalinos, pero
son un poco menos reactivos y se les conoce como metales
alcalinotérreos. Con el oxigeno del aire forman óxidos, y reaccionan
con los elementos del grupo VIIA (halógenos) formando sales.
Tienen
completo su orbital s en su capa externa (ns2) y tienden a perder estos
electrones tomando la configuración del gas noble que les antecede; por ello,
su número de oxidación es de +2.
La
reactividad de estos metales aumenta al desplazarse de arriba hacia abajo en el
grupo; por ejemplo, el berilio y el magnesio reaccionan con el oxigeno formando
óxidos solo a temperaturas elevadas, mientras que el calcio, el estroncio y el
bario lo hacen a temperatura ambiente. El radio, al igual que el francio, del
grupo anterior, es un elemento radiactivo.
Grupo IIIA
Este
grupo está formado por el boro, el aluminio, el galio, el indio y el talio. El
boro es un metaloide, y de los cuatro elementos metálicos restantes, tal vez el
más importante por sus propiedades y abundancia es el aluminio, el cual, al
combinarse con el oxigeno, forma una cubierta que impide cualquier reacción
posterior; por ello, este metal es empleado en la elaboración de artículos y
materiales estructurales. Imagen 96.
La
configuración electrónica externa que presentan es (ns2np1). Estos
elementos forman también compuestos moleculares, que son característicos de los
no metales; esto se explica por la configuración electrónica que presentan y
por su ubicación en la tabla, ya que al desplazarse de izquierda a derecha en
la tabla periódica, el carácter metálico de los elementos representativos
empieza a perderse gradualmente.
Grupo IVA
El carbono es
un no metal y es el elemento que encabeza este grupo, al que también se le
conoce como la familia del carbono; los dos elementos
siguientes, el silicio y el germanio, son metaloides; estos tres primeros
elementos forman compuestos de carácter covalente. El estaño y el plomo,
elementos que finalizan este grupo, son metales.
La
configuración electrónica externa de los elementos de este grupo es (ns2np2). La
tendencia que presentan en la disminución de sus puntos de fusión y ebullición,
del silicio hasta el plomo, indica que el carácter metálico de los elementos de
este grupo va en aumento.
Sin
duda, el mas importante de este grupo es el carbono, que da origen a todos los
compuestos orgánicos; es decir, la química de la vida. El silicio es un
elemento muy abundante en la corteza terrestre y es utilizado con frecuencia en
la fabricación de "chips" de microcomputadoras. El germanio, por ser
un semiconductor de la corriente eléctrica, es empleado en la manufactura de
transistores; y los dos últimos, el plomo y el estaño, tienen usos típicos de
los metales.
Grupo VA
Este grupo se
conoce como familia del nitrógeno. Está compuesto por el
nitrógeno y el fósforo, que son no metales; el arsénico y el antimonio, que son
metaloides; y por el bismuto, que es un metal. Por lo mismo, este grupo
presenta una variación muy notoria en las propiedades físicas y químicas de sus
elementos.
La
configuración electrónica externa que presentan es (ns2np3).
El
nitrógeno, que existe en forma de gas diatónica, es un no metal, importante
como compuesto principal de la atmósfera terrestre (alrededor del 78%), y es
vital para las plantas y los animales. El fósforo es un no metal sólido de
importancia biológica que al reaccionar con el oxigeno del aire arde
violentamente con desprendimiento de grandes cantidades de calor. Imagen 97.
Grupo VIA
Forma
la familia del oxigeno y está constituido por oxigeno, azufre
y selenio, que son no metales; así como telurio y polonio, que son metaloides.
La
configuración electrónica externa que presentan es (ns2np4). Tienen
la tendencia a aceptar dos electrones para completar su última capa y formar
compuestos iónicos con muchos metales.
Los
elementos de este grupo reaccionan con los no metales de otros grupos, formando
compuestos moleculares, especialmente el oxigeno, que se encuentra en el aire
en forma de molécula diatónica (O2) y de ozono (O3). Además, es muy reactivo,
ya que forma compuestos con casi todos los elementos. Es necesario para la
combustión y esencial para la vida.
Grupo VIIA
Así como los
metales alcalinos, los elementos del grupo VIIA o halógenos muestran
gran similitud química entre ellos. Los elementos de este grupo son no metales
y existen como moléculas diatónicas en su estado elemental. Los halógenos son
elementos muy reactivos a temperatura ambiente; el bromo es líquido y el yodo
sólido. Sin embargo, el astatine es un elemento radiactivo y se conoce poco
acerca de sus propiedades.
La configuración
electrónica externa que presentan es (ns2np5) y tienden a
ganar un electrón para completar su ultima capa. Por su alta reactividad no se
encuentran en estado puro en la naturaleza; a los aniones que forman al ganar
un electrón se les conoce como halogenuros o haluros. Forman compuestos iónicos
con los metales alcalinos o alcalinotérreos, y compuestos moleculares entre
ellos o con los otros no metales. Imagen
98.
Grupo VIIIA o grupo cero
En este grupo
se encuentran los gases nobles: helio, neón, argón, kriptón, xenón y radón.
Tienen su ultima capa electo6nica completa (ns2np6), excepto
el helio, cuya única capa es (1s2), que también está completa; por ello, su
tendencia a combinarse entre ellos o con otros elementos es poca o casi nula.
Las energías de ionización de estos elementos están entre las más altas y no
presentan tendencia a ganar electrones; debido a esto, durante muchos años se
les llamo gases inertes, pues se pensaba que no reaccionaban. En la actualidad,
se han logrado sintetizar algunos compuestos, pero comúnmente se emplean como
gases puros.
El
helio es el más ligero. Comparado con el aire, tiene la séptima parte de su
peso; por lo tanto, tiene un poder de elevación considerable. Otro gas de este grupo,
el argón, es un excelente conductor del calor, y se utiliza en bulbos de luz y
soldadura de magnesio para evitar la oxidación.
Grupos B
A los
elementos que pertenecen a los grupos B en la tabla periódica, se les
conoce como elementos de transición; un elemento de transición es aquel
que tiene parcial-mente ocupado su orbital d o f. Se encuentran ubicados en los
periodos 4, 5, 6 y 7; los ubicados en el periodo 6 comprenden a la serie de los
lantánidos, y los del periodo 7, a la de los actínidos; a estas dos series se
les conoce como metales de transición interna.
METALES DE
TRANSICION
Fuente: http://www.gayatlacomulco.com/tutorials/quimica/t31.htm
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