Producto de décadas de investigación, exploración y tentativas de ordenamiento, la Tabla Periódica de los Elementos (TPE) tiene un propósito fundamental: la comprensión de lo que nos rodea y la constitución de la materia. Por lo que la TPE a través de su representación simbólica, presenta dos dimensiones: un mundo macroscópico, de las sustancias y fenómenos cotidianos y uno sub-microscópico, de los átomos, responsables del comportamiento de la materia.
Orígenes y Evolución de la Tabla Periódica
Durante el siglo XIX, los químicos comenzaron a clasificar los elementos conocidos de acuerdo con similitudes en sus propiedades físicas y químicas, lo que finalmente condujo a la creación de la Tabla Periódica Moderna. Este proceso de clasificación y descubrimiento es similar a cómo los estudiantes de hoy, a través de recursos como papertyper.net, pueden organizar y mejorar sus ensayos y trabajos de investigación.
En la época de Aristóteles, Demócrito dio a luz a la teoría atomística, seguida por Leucipo, Epicuro y Lucrecio. Demócrito sostiene que la materia no es divisible indefinidamente y consiste en partículas que no se pueden subdividir: los átomos. Es Robert Boyle quien, en 1661, cambia las concepciones vigentes devolviendo a la Química a la modernidad, rechazando la idea de Aristóteles.
La búsqueda de una clasificación se lleva a cabo en el siglo XIX mientras se desarrolla la química. Simultáneamente su enseñanza se vuelve relevante. Al igual que muchos de sus colegas profesores, Mendeleyev busca una manera de enseñar a sus estudiantes los elementos conocidos hasta la fecha. Pero ¿en qué orden? En 1789, Antoine-Laurent de Lavoisier realiza el primer intento de clasificación. No fue hasta 1808 con el trabajo de los pesos atómicos de Dalton que la concepción del átomo se volvió verdaderamente científica. Existen, según el químico y físico inglés, diferentes tipos de átomos, es decir, esferas llenas compuestas por que tienen masas diferentes.
Las Triadas de Döbereiner
Entre 1817 y 1829, el químico alemán Johan Dobereiner clasificó a algunos elementos en grupos de tres denominados triadas, ya que tenían propiedades químicas similares. Por ejemplo, en la triada cloro (Cl), bromo (Br) y yodo (I) notó que la masa atómica de Br estaba muy próxima al promedio de la masa de Cl e I. El químico alemán Döbereiner, en 1817, propuso reunir los elementos en grupos de tres a los que llamó tríadas. Estos elementos fueron reconocidos en base a propiedades similares y bajo la siguiente fórmula: la masa atómica del medio es el promedio de los dos que lo rodeaban.
La Ley de las Octavas de Newlands
Con 62 elementos conocidos John Newlands, en 1864, fue el primero en usar la palabra periodicidad y asignar un número atómico a cada elemento. "Cualquier serie de ocho elementos que siguen a un elemento en particular, es una especie de repetición de la anterior, un poco como las ocho notas de una octava en la música", dijo.
El Sistema Periódico de Mendeleiev
En 1869, el químico ruso Dmitri Mendeleev publicó su primera tabla periódica de los elementos organizada en orden creciente de masa atómica. Al mismo tiempo, Lothar Meyer, químico alemán, publicó su tabla propia periódica con los elementos ordenados de menor a mayor masa atómica. Mendeléiev aún no estaba al tanto del trabajo reciente de sus colegas europeos llegó a las mismas conclusiones. Al clasificar los elementos en orden creciente de masa atómica, sus propiedades se repitieron en un orden regular. Observando que estos períodos, con los elementos conocidos en ese momento, su imagen estaba incompleta. Para él, sin lugar a duda existían espacios vacíos.
Mendeleev organizó su tabla en filas horizontales dejando espacios vacíos donde debían incorporar algunos elementos que aún no habían sido descubiertos. En esa organización Mendeleev visualizó un patrón aparente: elementos con propiedades químicas similares aparecen en intervalos regulares (o periódicos) en las columnas verticales de la tabla.
Cuando Mendeléiev en 1869 presentó la primera tabla periódica a la Sociedad Química Rusa fue la culminación de un siglo de estudios de las propiedades químicas de los elementos. Los descubrimientos de Mendeléiev fueron posibles solo a través de su profundo conocimiento de la química y la física de la época. Antes de él, unas 60 clasificaciones ya habían sido propuestas. Entre 1860 y 1869, cinco de ellas aparecieron incluso como publicaciones periódicas.
La clasificación de Mendeléiev no es inmediatamente aplicada sino que hasta 1875 con el descubrimiento del elemento Galio por el químico francés François Lecoq Boisbaudran. Además de ser un modelo perfectamente funcional, la clasificación de Mendeléiev ha sido extraordinariamente predictiva. Permitió no solo predecir la existencia de nuevos elementos, sino sobre todo predecir sus características y comportamientos.
Todos los huecos que dejó en blanco se fueron llenando al descubrirse los elementos correspondientes. En el siglo pasado se descubrió que las propiedades de los elementos no son función periódica de los pesos atómicos, sino que varían periódicamente con sus números atómicos o carga nuclear. Modernamente, el sistema periódico se representa alargándolo en sentido horizontal lo suficiente para que los períodos de 18 elementos formen una sola serie.
¿Cómo se usa la Tabla Periódica?
Para entender el proceso de cómo se clasificaron los elementos químicos, te proponemos el siguiente ejercicio: supongamos que tienes diferentes frutas: por ejemplo, mandarinas, manzanas, uvas, plátanos, ciruelas, limones y paltas. ¿Cómo lo harías? Tal vez las clasificarías por el tamaño, o tal vez por el color o sabor, y así seguirías organizándolas. Te darías cuenta de que existen varias posibilidades de clasificación, según el criterio que se use. Pero ahora imagina que cada fruta corresponde a un elemento químico. Por años se fue construyendo la tabla periódica.
A finales del siglo XIX, la Química tuvo un auge importante con la creación de la tabla periódica de los elementos. Por primera vez en 1869, todas las sustancias químicas descubiertas hasta el momento fueron dispuestas en un registro organizado según su número atómico, propiedades y características. Debemos el invento de la tabla periódica al químico ruso Dimitri Mendeléyev: la primera clasificación contaba con 17 columnas, o grupos, como se les conoce ahora. Desde entonces, la tabla periódica ha sido mejorada y actualizada con nuevas sustancias descubiertas en la naturaleza o creadas artificialmente por científicos.
Está compuesta por 118 elementos confirmados por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC, por sus siglas en inglés), y cuenta con 18 grupos, lo que permite identificarlos según sus propiedades. El orden está dado según su número atómico: el primero es el hidrógeno (H), cuyo número atómico es el más bajo de la tabla periódica. Esto nos permite comprender, por ejemplo, que el hidrógeno tiene 1 protón y el oganesón (Og) tiene 118, siendo este último el de mayor número atómico.
Pasos para entender una tabla periódica
Tomemos un elemento químico al azar: el boro será, en este caso, el elegido. El símbolo químico que lo representa es la letra B. Si lo buscamos en la tabla periódica, encontramos que su número atómico es 5 -es decir, que un átomo de boro tiene 5 protones en su núcleo- y su masa atómica es de 10,811. Es un metaloide, semiconductor y se presenta naturalmente en el mineral bórax. Tiene disímiles usos, entre ellos en la industria textil, y está en la composición del detergente en polvo.
Organizada en grupos, períodos y bloques, la tabla periódica busca categorizar los distintos elementos químicos naturales y creados artificialmente. En la imagen, aparece como ejemplo el Boro (B). Así, podríamos interpretar cada elemento y conocer en qué se emplea.
Pero esto no es todo: en la tabla periódica se clasifican las sustancias según sus propiedades en grupos y en períodos de acuerdo con la cantidad de capas de electrones que tengan.
Grupos
Esta clasificación consiste en 18 columnas verticales, que parten con el grupo de los alcalinos y terminan con el de los gases nobles. Cada grupo determina una característica química particular de esos elementos, que depende de cómo se estructuran los electrones en la última capa del átomo.
| Número | Grupo | Clasificación | Características | Ejemplos |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Metales alcalinos | Metales blandos, altamente reactivos. | Sodio (Na) | |
| 2 | Metales alcalinotérreos | Metales más duros, buenos conductores eléctricos. | Calcio (Ca) | |
| 8 | Familia del hierro | Metales de transición, poseen comportamientos representativos del elemento principal (hierro, Fe). | Hassio (Hs) | |
| 17 | Halógenos | Oxidantes, muy reactivos. | Cloro (Cl) | |
| 18 | Gases nobles | Moléculas monoatómicas, no reaccionan con otros elementos (gases inertes). | Helio (He) |
Ejemplo de grupos pertenecientes a la tabla periódica de elementos.
Períodos
Corresponden a 7 filas horizontales. En ellas se distinguen los elementos que presentan igual número de capas de electrones, que a su vez coincide con el número del período.
La tabla periódica presenta, además, otras clasificaciones como los bloques o la distinción entre metales, no metales y metaloides. Siguiendo con el ejemplo del boro, veremos que se encuentra en el grupo 13 y período 2. Esto quiere decir que pertenece al grupo de los térreos, cuya característica distintiva es que tienen tres electrones en su capa más externa y que presenta dos niveles energéticos.
Importancia de la Tabla Periódica
En la última actualización de la tabla periódica (4 de mayo de 2022), aparecen los pesos atómicos más recientes, publicados por la Comisión de Abundancias Isotópicas y Pesos Atómicos de la IUPAC (CIAAW), cuyas cifras poseen gran precisión. La electronegatividad, la energía de ionización o el radio atómico son algunas de las propiedades que permite asociar a cada elemento.
Hemos visto que, en Química, la tabla periódica es esencial: es útil para identificar similitudes y diferencias entre elementos; se emplea para analizar su comportamiento químico; facilita identificar los elementos a partir de su número atómico. Y así podríamos continuar enumerando sus funciones. No te desanimes si te cuesta entenderla, porque una vez que lo logres te fascinará.
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