Tabla periodica: elementos, valencias, imagenes, familias…
Hasta la fecha no existe ningún otro organizador fundado tan eficiente que pueda segmentar los 118 elementos en el mundo de la ciencia. La tabla periódica es la herramienta más importante para predecir las propiedades químicas y físicas con un sistema claro y sencillo, e incluso se incluyen aquellos elementos que no pertenecen de forma natural en la tierra.
A continuación, se determinarán los conceptos, los elementos y estructuras que componen la tabla periódica.
Contenido
¿Qué es la tabla periódica?
Es la herramienta más importante que usan los científicos para el estudio químico, podría decirse que se trata de una herramienta casi obligatoria si lo que se desea es aprender rápido sobre los elementos y sus propiedades.
El poder de la tabla periódica permite organizar la información, sin ella el estudio de la química sería mucho más complejo lleno de observaciones aparentemente al azar, lo que convierte invaluable a la tabla periódica es su uso como instrumento de predicción.
Con ella es posible acertar en muchas cosas sobre la conducta química de un elemento si es que se sabe dónde se encuentran los elementos y sus propiedades. Cada elemento aparece representado como un pequeño cuadrado con un símbolo químico de una o dos letras por dentro junto a unos números.
La mayoría de estos símbolos están derivados del nombre del elemento en inglés, sin embargo, se puede encontrar en algunas otras lenguas. Por ejemplo, algunos símbolos provienen del latin, como “agentum”, el símbolo del plomo es Pb, que viene del latin, gloom boom.
En la parte superior izquierda del símbolo se ubica el número atómico del elemento, y en la parte de abajo aparece el nombre completo del elemento y su masa atómica.
En general los elementos son metales y se pueden ubicar en la mitad y hacia la izquierda de la tabla periódica. En el caso de los elementos metálicos, se distinguen por el brillo y su potencial como conductor del calor y la electricidad.
En la parte superior derecha se ubican los no metales, excepto el hidrógeno, el cual si bien se encuentra a la izquierda, igualmente es un no metal.
La mayoría de los no metales se caracterizan por su falta de brillo y por no ser buenos conductores del calor ni electricidad.
Divisiones
La línea que divide a los metales de los no metales en la tabla es gruesa con forma de escalera para que el lector pueda distinguir con más facilidad los elementos de los otros. Los elementos que se encuentran entre ambos lados de la escalera, son mayormente conocidos como metaloides, ya que poseen algunas propiedades de los metales y otras de los no metales.
Cabe destacar que los átomos están enunciados en el orden creciente del número atómico cuando se lee la tabla de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo. Cada elemento posee un único número atómico.
Se trata de la cantidad de protones presentes en el núcleo del átomo entonces, la razón del porque los elementos no están organizados en filas y columnas o simplemente en una lista larga, es por el número atómico que permite hacer un patrón se observa una repetición de algunas características o una periodicidad.
Un ejemplo de ello es que cada cierto tiempo aparece un gas inerte, justo al lado de él habrá un elemento que reacciona de forma violenta con el agua. Esta repetición periódica es conocida como la ley periódica, es la base para organizar los elementos de la tabla periódica en columnas.
La columna vertical de elementos es denominada familia o grupo, estos elementos agrupados poseen similares propiedades químicas. Ahora se sabe que esto sucede porque
tienen similares configuraciones de electrones de valencia hay siete filas horizontales en la tabla periódica, se denominan periodos, cada fila corresponde a un diferente nivel de energía ocupado por los electrones.
¿Cuántos elementos tiene la tabla periódica?
Hasta la fecha se han descubierto y agregado 118 elementos a la tabla periódica, los cuales se identifican por su número atómico, nombre del elemento químico y símbolo. Los primeros en orden numérico son 1 Hidrógeno H, 2 Helio He, 3 Litio Li, 4 Berilio Be, 5 Boro B, 6 Carbono C, 7 Nitrógeno N, 8 Oxígeno O, 9 Flúor F, 10 Neón Ne, 11 Sodio Na y 12 Magnesio Mg.
Continúa en la tabla los elementos, 13 Aluminio Al, 14 Sílice Si, 15 Fósforo P, 16 Azufre S, 17 Cloro Cl, 18 Argón Ar, 19 Potasio K, 20 Calcio Ca, 21 Escandio Sc, 22 Titanio Ti, 23 Vanadio V, 24 Cromo Cr.
También se encuentran los siguientes, 25 Manganeso Mn, 26 Hierro Fe,27 Cobalto Co 28 Níquel Ni, 29 Cobre Cu, 30 Zinc Zn, 31 Galio Ga, 32 Germanio Ge ,33 Arsénico As, 34 Selenio Se, 35 Bromo Br, 36 Kryptón Kr, 37 Rubidio Rb y 38 Estroncio Sr.
La larga lista continúa con los siguientes, 39 Itrio Y, 40 Zirconio Zr, 41 Niobio Nb, 42 Molibdeno Mo, 43 Tecnecio Tc, 44 Rutenio Ru, 45 Rodio Rh, 46 Paladio Pd, 47 Plata Ag y 48 Cadmio Cd.
49 Indio In, 50 Estaño Sn, 51 Antimonio Sb, 52 Teluro Te, 53 Iod oI,54 Xenón Xe, 55 Cesio Cs, 56 Bario Ba, 57 Lantano La, 58 Cerio Ce, 59 Praseodimio Pr, 60 Neodimio Nd, 61 Promecio Pm 62.
Samario Sm, 63 Europio Eu, 64 Gadolinio Gd, 65 Terbio Tb, 66 Disprosio Dy, 67 Holmio Ho, 68 Erbio Er, 69 Tulio ™, 70 Iterbio Yb.
71 Lutecio Lu, 72 Hafnio Hf, 73 Tantalio Ta, 74 Wolframio W, 75 Renio Re, 76 Osmio Os, 77 Iridio Ir.
78 Platino Pt, 79 Oro Au, 80 Mercurio Hg, 81 Talio Tl, 82 Plomo Pb, 83 Bismuto Bi, 84 Polonio Po, 85 Ástato At, 86 Radón Rn, 87 Francio Fr 88 Radio Ra 89 Actinio Ac 90 Torio Th 91 Protactinio Pa 92 Uranio U.
93 Neptunio Np 94 Plutonio Pu 95 Americio Am 96 Curio Cm 97 Berkelio Bk 98 Californio Cf 99 Einstenio.
Es 100 Fermio ,Fm 101 Mendelevio ,Md 102 Nobelio No 103 Lawrencio Lr 104 Rutherfordio Rf 105 Dubnio Db 106 Seaborgio Sg 107
Bohrio Bh 108 Hassio Hs 109 Meitnerio Mt 110 Darmstadio Ds 111 Roentgenium Rg 112 Copernicium Cn 113, Nihonium Nh, 114 Flerovium Fl 115, Moscovium Mc, 116 livermorium Lv, 117 TennessineTs y el último, 118 Organesson Og.
La historia de la tabla periódica
El primer elemento descubierto por la ciencia, fue el fósforo, de la mano del científico Hennig Brand en el año 1669. Posteriormente, 200 años seguidos, aumentaron los estudios y tecnologías para el descubrimiento de las propiedades de los elementos y sus compuestos. Con el conocimiento obtenido ya para el año 1869, se habían confirmado un total de 63 elementos.
Antes de la construcción de la tabla periódica previamente se descubrieron los elementos de forma individual en diversas épocas, ya que solo los primeros elementos descubiertos son el oro, estaño, plata, cobre, plomo y mercurio, los cuales se utilizaban con seguridad en la antigüedad.
Debido a que el número de elementos continuamente aumentaba, los científicos empezaron a buscar formas de reorganización de los elementos, como por ejemplo, patrones o esquemas para su clasificación.
La tabla periódica ha tenido diferentes etapas desde sus inicios. Una de las formas más sencillas para indagar sobre sus orígenes es la tabla periódica histórica, puede ayudar para hacerse a la idea respecto a cuándo comenzó la construcción de los elementos.
En el año 1869, la primera tabla periódica fue diseñada por el químico ruso Dmitri Mendeléiev, el diseño más importante en la historia de la comunidad científica de la química hasta ahora.
Su diseño organiza e identifica todos los elementos químicos conocidos por el hombre segmentados según sus propiedades físicas en un cuadro. Su compleja ordenación ha permitido que el proceso sea más sencillo para las presentes y futuras investigaciones teóricas referentes a los elementos.
La tabla periódica actualizada
Uno de los grandes cambios de la tabla periódica fue reemplazar las letras y números romanos por una organización de números del 1 al 18, al igual que la agregación de los últimos elementos descubiertos hasta la actualidad.
En 2016 se dio paso a la incorporación de nuevos elementos a la tabla periódica, los cuales son conocidos con sus números anatómicos como flerovio 113, livermonio 114, nihonio 115, moscovio 116, téneso 117 y organesón 118.
Las familias de la tabla periódica
Aprender sobre Las familias de la tabla periódica y sus elementos es muy fácil cuando se entiende el porqué de su organización, por ejemplo, las columnas son denominadas grupos, (propiedades similares), mientras que las filas son denominadas periodos (mismo número de orbitales.
La misma familia tiene propiedades semejantes y están categorizadas en la parte superior de las columnas de las siguientes 2 formas:
- El método más antiguo está plasmado en números romanos y letras, como por ejemplo, IIA. Hoy en día, muchos químicos se han acostumbrado a esta presentación y siguen utilizándose. Sin embargo, es la misma composición que el segundo método más actualizado.
- El nuevo método de la tabla periódica para las familias ha cambiado su nomenclatura utilizando números del 1 al 18.
La semejanza de las familias no son una coincidencia, ya que las propiedades físicas de los elementos pertenecientes a un grupo se originan de una configuración electrónica similar. Por tanto, se organizan los elementos dentro de la tabla periódica de grupos. Las familias están organizadas de la siguiente manera:
- En la primera columna (1, alcalinos), están los metales.
- En la segunda columna se agrupan los metales alcalinotérreos.
- A partir de la tercera columna, hasta la doceava columna, pertenecen a la familia del escandio, titanio, vanadio, cromo, manganeso, hierro, cobalto, níquel, cobre y zinc, (metales de transición).
- En la treceava columna están los térreos.
- Catorceava columna, los carbonoides.
- Quinceava, los nitrogenoides.
- Dieciseisava, los calcógenos o alfígenos.
- Diecisieteava, hálogenos.
- Dieciochoava, gases nobles.
Estas familias están distribuidas en números del 1 al 18. Cabe recordar que tienen propiedades similares, una de las propiedades más importantes de la química porque tiene todos los elementos en la misma familia es el que tiene el mismo número de valencia.
Es decir, los electrones en su última capa son los mismos, todos tienen un electrón en la última capa, esto en la química funciona para hacer la formulación. Es por eso que a través de las familias se aprende el orden de los elementos y sus propiedades.
Dentro de las familias de la tabla periódica del tercer grupo, se consideran raros los lantánidos y actínidos.
Cabe destacar que para tener un mayor aprendizaje se sugiere visualizar las imágenes de la tabla periódica bien sea antigua o actualizada, ya que están categorizadas por colores para facilitar su identificación.
Periodos de la tabla periódica
Son las 7 filas horizontales que aparecen en la tabla periódica. Cuando se hace referencia a filas horizontales se trata de conceptualizar que la tabla son los 7 períodos, de izquierda a derecha.
En los últimos 2 periodos de la parte de abajo separada de los demás, son la fila 6 y 7, los cuales tienen a se supone que debe estar arriba, pero para reducir la información de manera pequeña los últimos periodos están separadas para tener una mejor organización. Sin embargo, se trata de lo mismo, solo se identifica como los últimos 2 periodos.
Un ejemplo de periodos de la tabla periódica para ubicar el elemento químico que está en el grupo 1 y periodo 4, es identificar que el grupo es la primera columna vertical , entonces se observan los números superiores de la izquierda de la tabla y se cuenta hasta el número 4, el cual concuerda con la 4 fila de periodo, siendo el elemento K, Potasio.
Otro ejemplo fácil y rápido para aprender a identificar los periodos es encontrar el elemento químico que se ubica en el grupo 16 y periodo 2. Al contar las columnas una a una de izquierda a derecha hasta parar en la columna 16 y después contar en la misma columna hacia abajo 1 y 2, ahí se encontrará el elemento O, oxígeno.
Otro ejemplo sería, encontrar el elemento químico que está en el grupo 11 y periodo 6, nuevamente se visualiza la tabla periódica de izquierda a derecha para contar las columnas una a una hasta que sean 11, una vez ubicada la columna ahora se cuentan 6 cuadros hacia abajo (las filas), estará el elemento químico nombrado como Oro, Au.
Para poder identificar todos los elementos es necesario saber que los grupos son las columnas y los periodos las filas verticales.
La tabla periódica grupos
Se puede ubicar fácilmente en las columnas de la tabla periódica y la convención estándar es numerarlas, la primera columna sería la 1, la segunda 2, y de esta forma hasta enumerar las 18 columnas.
Los grupos que reaccionan similar funcionan de cierta manera, por ejemplo, si se ve el grupo 1, el hidrógeno tiene un comportamiento muy extraño porque el hidrógeno no intenta obtener los 8 electrones de valencia. Puesto que en el primer orbital solo quiere llevar a 2 electrones de valencia como los tiene el helio, entonces el hidrógeno no es, no comparte mucho con los demás elementos del grupo 1, tal y como es el caso del grupo 2.
En el grupo 1 si se coloca al hidrógeno de un lado, a estos se les conoce como metales alcalinos, y el hidrógeno no se considera un metal alcalino, pero los de más abajo de la primera columna si se consideran metales alcalinos.
En el caso de los que reacciona de forma similar,tienen propiedades tan parecidas en su configuración electrónica, por ejemplo, para el litio será la misma que la configuración electrónica del lío, luego se continuará con el segundo orbital 2s 1, tiene un electrón de valencia, su orbital está más alejado.
Por otro lado, el sodio tendrá la misma configuración electrónica que el neón, después se continuará con el 3s 1, de nuevo tiene un electrón de valencia, el electrón en su orbital alejado.
Todos los mencionados anteriormente tienen un electrón de valencia e intentan llegar a la regla del octeto que es una especie de nirvana estable para los átomos, por lo que se puede imaginar que son muy reactivos y tienden a perder ese electrón en su orbital más alejado.
La tabla periódica electronegatividad
Por el momento no es posible medir la electroconductividad directamente, por lo que se hace por medio de la medición de otras propiedades atómicas. Esto se refleja en la tabla periódica electronegatividad más usada aactualmente de Pauling, desde el 2018.
Pauling y su tabla periódica electronegatividad
La electronegatividad de los átomos en la escala de Pauling es el método más acertado para la determinación de estos valores desde 1901 hasta 1995. Los cálculos se hacen por medio de la medición de energía de enlace del elemento.
En la escala de Pauling para la clasificación de la electronegatividad de los átomos se aplican valores desde el 4.0 hasta el 0.7. Cabe destacar que la electronegatividad cambia de forma periódica, sin embargo, es posible predecir sus diferencias existentes entre los átomos enlazados al analizar la distancia que los separa visualizando la tabla.
En la mayoría de los casos, entre más separados estén en la tabla periódica, más evidente será la diferencia de electronegatividades entre los átomos. Un ejemplo de ello, es la unión entre el flúor y el cesio, cuya diferencia de electronegatividad es de 4.0-0.7= 3.3 (fluoruro de cesio).
El presente valor marca la diferencia más grande que se puede tener entre 2 átomos diferentes, por lo que se considera un enlace iónico. La unión entre el azufre y el carbono tiene una diferencia de electronegatividad de 3.5-2.5 =1 (sulfuro de carbono), el cual es un enlace covalente polar.
La unión entre carbono y azufre es de 2.5-2.5=0 (disulfuro de carbono), el cual es un enlace no polar o covalente.
La tabla de electronegatividad de electrones de valencia
En el 2018, se publicó una nueva tabla que determina la electronegatividad de los electrones de valencia. Fue un proyecto químico llevado a cabo por Martin Rahm, Tao Zeng y Roald Hoffmann, estos científicos se basaron en el valor de energía de unión promedio de los electrones de valencia. Gracias a estas hipótesis fue posible usarlo como método para determinar valores de electronegatividad en 96 elementos de la tabla periódica.
La tabla conformada según la energía de unión de los electrones de valencia tienen unidades conformadas de energía por electrón (eV e-1). Usando la escala de Pauling para la conversión de estos valores aproximadamente son 1 unidad de Pauling = 6 eV e-1.
El carbono tabla periódica
El carbón vegetal es un elemento químico que se encuentra en la tabla periódica, perteneciente al grupo 14, número 6 con el símbolo C.
Su composición es por el interior de estrellas medianas y grandes mediante el ciclo CNO, ya que la cadena de fusiones nucleares en las que los átomos del carbono, nitrógeno y oxígeno van perdiendo, ganando y convirtiéndose unos en protones y otros en neutrones. Al final del tiempo las estrellas se hinchan y explotan su carbono en el espacio interestelar.
Los granos ricos en carbono se han encontrado en algunos meteoritos, los cuales se condensaron antes de cualquier material sólido del sistema solar, hace más de 4600 millones de años.
El carbono es uno de los más antiguos y abundantes hasta ahora del universo, en la fracción de la masa de la Vía Láctea (ppm) se tiene una cantidad de 4,600.
Es por eso que la mayor parte del carbono se combina con otros elementos en el espacio y al final produce compuestos volátiles simples como el metano y monóxido de carbono.
Actualmente se ha detectado monóxido de carbono congelado en el corazón de plutón, y en la cima de sus montañas más altas está la nieve de metano. Igualmente, un estudio sobre el meteorito provenientes de estos asteroides han revelado que conviene una gran variedad de compuestos orgánicos e incluso aminoácidos.
¿Que es la valencia en la tabla periodica?
Es la numeración de electrones que faltan o deben estar en un elemento químico para llegar a su último nivel de energía. Los electrones son los encargados de establecer un enlace químico con otro elemento, el cual puede tener mayor o menor valencia, (bajo o alto número de electrones). Por ejemplo, la valencia de los gases nobles es cero, puesto que su último nivel está completo.
Existen dos tipos de valencia, la positiva máxima y la negativa. La máxima significa que se tiene toda la capacidad de combinación de un átomo, mientras que la negativa, es la capacidad que tienen un átomo para combinarse pero, obviamente mientras esté funcionando con valencia positiva. También, el número negativo funciona para reconocer el valor que falta para que la valencia se convierta en positiva máxima.
Este concepto también es conocido como el número de oxidación, pero finalmente se trata del mismo tema. Con el paso de los años el estudio de la valencia ha demostrado que son muchas las aproximaciones para describir el enlace químico, desde la teoría del enlace de valencia, orbitales moleculares, hasta los métodos más avanzados de la química cuántica que abren nuevos caminos en el descubrimiento para la humanidad.