ORGANIZACIÓN DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS
En 1913, el físico inglés Henry Moseley ordenó los elementos de acuerdo con su número atómico (Z), que es igual al número de protones que hay en el núcleo de un átomo. Moseley descubrió que cada elemento tiene una única carga nuclear y, además, un número atómico diferente. También, determinó los valores correctos de los números atómicos de muchos elementos, por medios espectroscópicos. Enunció su ley periódica, afirmando que "las propiedades físicas y químicas de los elementos son función periódica de sus números atómicos"; de esta manera, corrigió algunas de las irregularidades del sistema de clasificación propuesto por Mendeleiev.
La tabla periódica de los elementos clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos químicos, conforme a sus propiedades y características; su función principal es establecer un orden específico agrupando elementos.
En la tabla periódica moderna, los elementos se colocan en orden creciente de número atómico y no por el de masa atómica. Está constituida por dieciocho grupos o familias químicas y siete periodos.
Todos los elementos químicos de la tabla periódica tienen un par de características y varias propiedades periódicas. Entre las características están el nombre y el símbolo.
Nombre. Cada elemento químico tiene su propio nombre.
Símbolo. El símbolo es la representación gráfica y abreviada del nombre de un elemento químico, lo cual ha sido aceptado en todo el mundo.
Hasta esta fecha se conocen 118 elementos químicos en toda la tierra, los que están organizados de acuerdo a varias de sus propiedades físicas y, especialmente, químicas, siendo la mas importante el numero atómico. Sin embargo, estos elementos pueden organizarse de diferentes maneras dentro de la tabla periódica, sin que ellos pierdan su lugar asignado dentro de la misma, todo para alcanzar un mejor estudio de tales elementos. Así, los elemento pueden dividirse dentro de la tabla de varias formas, según sea la propiedad a o de interés:
Periodos y grupos.
Elementos representativos, de transición, de transición interna y gases nobles.
Elementos metales, no-metales y metaloides.
En todo caso, cada elemento químico tiene un lugar fijo en la tabla periódica en forma de cuadro pequeño, dentro del cual existen números, palabras y letras, que constituyen la información física y química de tal elemento.
Grupos
A las columnas verticales de la tabla periódica se les conoce como grupos. Todos los elementos que pertenecen a un grupo tienen la misma valencia atómica, y por ello, tienen características o propiedades similares entre sí.
Existen en la tabla actual 18 grupos o familias, que la IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) recomienda hoy numerar del 1 al 18. Así, los elementos del grupo 1 poseen un electrón de valencia, los del grupo 2, tienen dos, y así hasta los del grupo 10 que poseen 10 electrones de valencia. Del grupo 11 al 18, los electrones de valencia son los que quedan al restar 10 al número del grupo. Los del grupo 15, por ejemplo tienen 5 electrones de valencia, los del 16 tienen 6 hasta llegar al grupo 18 cuyo elementos poseen 8 electrones de valencia, a excepción del helio que tiene 2, máximo número de electrones que caben en su primer y único nivel.
Numerados de izquierda a derecha utilizando números arábigos, según la última recomendación de la IUPAC de 1988, los grupos de la tabla periódica son:
Grupo 1 (I A): los metales alcalinos. Grupo 2 (II A): los metales alcalinotérreos. Grupo 3 (III B): Familia del Escandio. Grupo 4 (IV B): Familia del Titanio. Grupo 5 (V B): Familia del Vanadio. Grupo 6 (VI B): Familia del Cromo. Grupo 7 (VII B): Familia del Manganeso. Grupo 8 (VIII B): Familia del Hierro. Grupo 9 (IX B): Familia del Cobalto. Grupo 10 (X B): Familia del Níquel. Grupo 11 (I B): Familia del Cobre. Grupo 12 (II B): Familia del Zinc. Grupo 13 (III A): los térreos. Grupo 14 (IV A): los carbonoideos. Grupo 15 (V A): los nitrogenoideos. Grupo 16 (VI A): los calcógenos o anfígenos. Grupo 17 (VII A): los halógenos. Grupo 18 (VIII A): los gases nobles.
La tabla periódica consta de 7 períodos y corresponden a las filas horizontales de la tabla periódica. Los elementos de un mismo período tienen igual número de niveles de energía (n). Contrario a como ocurre en el caso de los grupos de la tabla periódica, los elementos que componen una misma fila tienen propiedades diferentes pero masas similares: todos los elementos de un período tienen el mismo número de orbitales. Siguiendo esa norma, cada elemento se coloca según su configuración electrónica. El primer período solo tiene dos miembros: hidrógeno y helio; ambos tienen sólo el orbital 1s.
Elementos Metálicos
Los metales se encuentran a la izquierda de la tabla y constituyen el 90% de los elementos químicos. El primer elemento de cada periodo (Li, Na, K, etc.) presenta carácter metálico muy evidente, el cual disminuye a medida que se avanza horizontalmente hacia la derecha, mientras se van manifestando las características propias de los no metales. Los elementos del grupo 17 son francamente no metales.
Una línea quebrada que pasa entre el boro y el aluminio y desciende hasta el polonio y el astato, señala la separación entre metales y no metales. Esta separación no debe ser considerada como un limite absoluto entre metales y no metales: cerca de este límite arbitrario, hay elementos que presentan características tanto de los metales como de los no metales, y por ello a veces reciben el nombre de metaloides (Al, Si, Ge, As, etc.). Los elementos que se encuentran en la parte que está debajo de la tabla (elementos de transición interna o tierras raras) también son metales.
Los Elementos No Metálicos
Así como los metales son muy importantes en las actividades del ser humano, los no metales también lo son. Alguna vez te has preguntado ¿cómo sería la vida si no existira el oxígeno? o, ¿cuánto podrías aguantar sin respirar? El oxígeno es un elemento no metálico imprescindible en la vida de los seres vivos; otro elemento no metálico también muy importante en la vida es el nitrógeno; recuerda que él forma parte de las proteínas que son la esencia de la vida misma.
Los elementos no metálicos están ubicados a la derecha y hacia arriba de la tabla periódica, es decir, sobre la línea quebrada. Corresponden sólo a un 10% de los elementos químicos. En la naturaleza se pueden encontrar unidos a un metal, como en las sales; a otro no metal, como en los óxidos; o en estado natural, como el azufre y el carbono.
Semimetales
Los semimetales conocidos también con el nombre de metaloides, que significa "semejante al metal", se caracterizan porque presentan propiedades tanto de metales como de no metales. Los semimetales son el boro (B), el silicio (Si), el germanio (Ge), el arsénico (As), el antimonio (Sb), el telurio (Te) y el polonio (Po); estos se localizan en la región intermedia de la tabla periódica, entre los metales y los no metales. Se encuentran en estado sólido, pueden ser brillantes u opacos; su último nivel de energía está parcialmente lleno; son semiconductores eléctricos, propiedad especial que los hace particularmente útiles en la fabricación de transistores, chips de computadoras y celdas solares eléctricas. El silicio es el semimetal más abundante en la naturaleza, no se encuentra libre, forma compuestos complejos. Los silicatos constituidos por silicio, oxígeno y diversos metales están presentes en el suelo, la arsilla, la arena, el cuarzo, la amatista, el pedernal, el vidrio y la cerámica.
Elementos representativos, de transición, de transición interna y gases nobles
Los elementos químicos de la tabla periódica también se pueden organizar o disponer en secciones o bloques, sin cambiarlos de posición, llamados: Representativos, transición, transición interna y gases nobles.
Elementos representativos. El bloque de los elementos representativos lo forman los grupos IA hasta el VIIA; están localizados a ambos lados de la tabla periódica, dejando en medio al bloque de elementos de transición. Su característica principal es que los átomos de estos elementos no tienen completa su última capa de electrones, pues deberían de tener 8 electrones en dicha capa, al igual que los gases nobles. Se excluye de esta característica a los elementos Hidrogeno y Helio, por tener un solo nivel de energía, mismo que puede contener tan solo 2 electrones. Estos elementos son los más importantes, desde el punto de vista biológico, pues aquí se encuentran el Carbono, Hidrogeno, Oxigeno y Nitrógeno, que son la base de los organismos vivos. Este bloque contiene 43 elementos químicos.
Elementos de transición. Este bloque lo forman los elementos identificados con la letra B, es decir, los grupos IB hasta el VIII; se localizan entre los dos bloques de elementos representativos, y la característica principal es que sus átomos tienen incompletas las dos últimas capas de electrones. En este bloque existen 40 elementos químicos.
Elementos de transición interna. Este bloque lo forman las hileras 6 y 7, localizadas fuera de la tabla periódica. Los átomos de estos elementos tienen incompletas las 3 últimas capas de electrones, habiendo aquí un total de 28 elementos químicos.
Gases nobles. Están representados por los elementos del grupo VIII A, localizado en la última columna de la tabla periódica. Sus átomos tienen 8 electrones en la última capa de energía, es decir, tal capa está completa. Los átomos de los gases nobles casi no reaccionan (no se unen) con los átomos del resto de elementos de la tabla periódica, de aquí se deriva su nombre de "nobles".
PREGUNTA: ¿Cómo se colocan los elementos en la tabla periódica moderna?