La tabla periódica moderna
Introducción
¡Hola!
Qué gusto poder encontrar en esta nueva sesión, espero que sigas descubriendo este curso de Química Universitaria y lo encuentres fascinante, en esta ocasión abordaremos los temas: 2.1 Ley periódica moderna, predicción de propiedades y 2.2 Tabla periódica moderna.
La utilidad de la tabla periódica radica en la importancia de poder predecir con buena exactitud las propiedades de cualquier elemento, aun cuando sea un elemento poco conocido o que no haya sido descubierto, tan solo con el análisis de las tendencias que presentan los elementos en su organización horizontal y vertical.
Analizaremos los conceptos de la tabla de elementos que conocemos hoy en día: grupo o familia, bloques y la nomenclatura en cada caso. Así como la explicación de la estructura vigente en el contexto internacional. De igual manera conoceremos los elementos que se consideran indispensables para la vida, los más abundantes en el planeta y, finalmente las propiedades y usos de elementos que son representativos en cada grupo o familia.
En este contexto, espero que el desarrollo de esta clase te resulte interesante. ¡Comencemos!
Desarrollo del tema
2.1. Ley periódica y predicción de propiedades
Moseley estableció la ley periódica moderna la cual indica que el ordenamiento de los elementos químicos en la tabla periódica es función de sus números atómicos.
En la tabla periódica moderna se representa el símbolo de los elementos y su número atómico. Recordemos que el número atómico (z) indica la cantidad de protones o electrones que tiene el átomo de un elemento y la configuración electrónica de los elementos que permite explicar la repetición de sus propiedades físicas y químicas. (Whitten et al., 2008). Ver figura 1.
2.2. Tabla periódica moderna
Los elementos en la tabla periódica moderna se encuentran ordenados en grupos verticales o familias, los cuales presentan propiedades físicas y químicas similares y, conjuntos horizontales o períodos. Los grupos están numerados del 1 al 18 o bien se subdividen en 8A y 8B. Los grupos A se conocen como elementos representativos y los de los grupos B como elementos de transición Zárraga et al. (2004).
La tabla 1 muestra cómo está estructurada la tabla periódica moderna.
De acuerdo con Kotz et al. (2005) podemos afirmar lo siguiente:
Los elementos representativos
Son los (grupos: 1A-7A), estos elementos tienen en común que presentan incompletos los subniveles son del máximo número cuántico principal (n).
Los gases nobles
Es el grupo 8A, estos elementos tienen el subnivel p totalmente lleno. Es decir que sus configuraciones electrónicas son:
- He: 1s2 (llena su última capa)
- Ne, Ar, Kr, Xe y Rn: ns2 np6 ; n es el número cuántico principal más alto (llena su última capa).
Los metales de transición
Son los elementos de los grupos 1B y 3B hasta 8B, los cuales tienen incompleto el subnivel d, lo que significa que pueden formar fácilmente cationes (perder electrones) y tienen el subnivel d incompleto.
Hay algo curioso en la numeración no secuencial de los metales de transición en la tabla periódica que llama la atención. Primero se encuentran los grupos del 3B al 8B y después los grupos: 1B – 2B. Esto se debe a la correspondencia entre la configuración electrónica externa de estos elementos con relación a la de los elementos representativos.
Te comento un detalle muy importante: Los químicos a nivel internacional no coinciden en la designación de los grupos A y B, es decir que no hay un criterio unificado, esto es:
- En Europa se designa con B a los elementos representativos y con A para los metales de transición.
- En Estados Unidos se designan, al contrario.
- Para evitar este antagonismo, la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC, por sus siglas en inglés) sugiere que la numeración sea con números arábigos y de manera secuencial de izquierda a derecha. y es esta organización la que se toma en nuestro país.
Lantánidos y actínidos
Es la extensión de elementos de transición de los períodos 6 y 7, que se ubica en la parte inferior de la tabla periódica. Estos elementos de transición pertenecen al bloque f debido a que su subnivel f está parcialmente lleno.
Con lo anteriormente explicado con relación a los electrones de la última capa electrónica, se obtuvo la clasificación de la tabla en los bloques s, p, dy f. Ver figura 2.
En la figura 3 se muestran los grupos y períodos de la tabla periódica.
De acuerdo con Chang (2010) podemos afirmar los siguientes:
Los electrones internos. Son los electrones anteriores a los de la periferia.
Los electrones de valencia. Se ubican en el nivel más externo, para el caso de los elementos representativos, estos electrones son los que ocupan en más alto nivel de energía (n), en buena medida la reactividad química.
Los elementos representativos cumplen con un patrón específico: Los elementos de un grupo, contienen el mismo número y tipo de electrones de valencia. Es decir, todos los elementos del grupo 2A tienen 2 electrones de valencia, ello implica que tiene la facilidad para perder 2 electrones y formar cationes +2.
Aunque esto es una tendencia con relación a las propiedades de los elementos, existen casos excepcionales, podemos mencionar el caso del comportamiento de sus propiedades químicas de los elementos del grupo 4A (C, Si, Ge, Sn y Pb):
- Todos tienen las mismas configuraciones electrónicas: ns2 np6
- El carbono es un no metal
- El germanio y el silicio son metaloides
- El estaño y el plomo son metales
La configuración electrónica de los metales de transición. No hay correspondencia a la de cada grupo y no existe un patrón regular en el cambio de la configuración electrónica de un metal al siguiente en un mismo periodo.
- Todos los metales de transición presentan varias características distintas a las de los elementos representativos que les dan un carácter excepcional. Esto se debe a que todos estos metales tienen un subnivel d incompleto.
- De la misma forma en que los lantánidos y los actínidos, se comportan de manera semejante entre sí, por los subniveles f sin completar.
Los elementos esenciales. Son elementos indispensables para la vida porque están involucrados en todos los sistemas y procesos biológicos como puedes apreciar en la figura 4.
En la figura 5 puedes ver los 10 elementos más abundantes en nuestro planeta. ¿Interesante verdad?
En las figuras 6 puedes observar las formas como se presentan en la naturaleza, algunas propiedades y usos de los elementos más representativos de los grupos de la tabla periódica.
Adaptado de Kotz (2005).
En las figuras 7 y 8 se muestran dos elementos metálicos del grupo de transición de gran aplicación eléctrica, electrónica y en joyería.
Te recomiendo ver este interesante video:
¡Muy bien! ahora es conveniente que revisa esta noticia relacionada con la conmemoración internacional de la tabla periódica en 2019: 2019, Año Internacional de la Tabla Periódica de los Elementos Químicos
Conclusión
Para concluir esta clase repasemos lo siguiente:
- Moseley estableció la ley periódica moderna la cual indica que los elementos se encuentran ordenados en función de su número atómico.
- La tabla periódica es un arreglo de elementos en función de sus propiedades en 18 grupos (acomodos verticales) y 7 períodos (conjuntos horizontales).
- Los elementos representativos (grupos: 1A-7A) tienen en común que presentan incompletos los subniveles s o p del máximo número cuántico principal (n).
- Los gases nobles (grupo 8A) tienen el subnivel p totalmente lleno.
- Los metales de transición son los elementos de los grupos 1B y 3B hasta 8B, los cuales tienen incompleto el subnivel d, lo que significa que pueden formar fácilmente cationes (perder electrones) y tienen el subnivel d incompleto.
- Los electrones anteriores a los de la periferia se denominan electrones internos.
- Los electrones que se ubican en el nivel más externo se denominan electrones de valencia, para el caso de los elementos representativos, estos electrones son los que ocupan el más alto nivel de energía (n).
- Los electrones de valencia determinan en buena medida la reactividad química.
- Es importante conocer los elementos de la tabla periódica por las funciones que desempeñan en la constitución de nuestro organismo y sus procesos vitales, además de las aplicaciones en la vida diaria y que, por tanto, forman parte en el desarrollo de la ciencia y la tecnología .
Has llegado al final de la sesión y como puedes observar sigues abonando información valiosa a tu aprendizaje, te invito a continuar sumando información realizando la tarea asignada a esta clase. Recuerda que te espero en la próxima sesión.
Fuentes de información
- Chang, R. y Goldsby, KA (2017). Química. CD. de México. McGraw-Hill.
- Kotz, JC, Treichel, PM y Weaver, GC (2005). Química y reactividad química. CD. de México. Thomson Learning.
- Fisher Scientific. (26 de mayo de 2021). Tabla periódica interactiva de los elementos. Obtenido de: Tabla Periódica Interactiva de los Elementos