miércoles, 25 de marzo de 2009

Tabla periódica

Una de las mayores fuentes de información con la que cuenta el estudiante de Biotecnología, Química y Bioquímica es la tabla periódica. En ella se encuentran clasificados los elementos a partir de la similitud de sus propiedades, a las que repetirse a intervalos regulares se les denomina propiedades periódicas.
La estructura de la tabla periódica se debe a las propuestas de Mendeleiev, Meyer y Moseley, así como por A. Warner. Al analizar la tabla periódica encontramos a los elementos ordenados en forma creciente a partir de su número atómico, distribuidos en períodos y grupos, en forma horizontal y vertical, respectivamente. Además, nos señala cuáles son metales, no metales, metales de transición y otros grupos de elementos conocidos como tierras raras.
La tabla periódica es una clasificación de los 109 elementos químicos conocidos actualmente, por orden creciente de su número atómico. Varios fueron los intentos que se hicieron desde 1817 hasta 1914 y más recientemente aún, para clasificar los elementos.
La clasificación de los elementos basada en su número atómico dio como resultado la tabla periódica moderna, de Alfred Werner. Esta tabla recoge todos los elementos encontrados en la naturaleza, así como los obtenidos artificialmente en el laboratorio, y se encuentran acomodados en función de la estructura electrónica de sus átomos, observándose un acomodo progresivo de los electrones de valencia en los niveles de energía {periodos}. Los elementos que presentan configuraciones electrónicas externas similares, quedan agrupados en columnas verticales llamadas familias o grupos.
Además de que los elementos se encuentran ubicados en la tabla periódica en orden creciente, atendiendo a su número atómico y, por consecuencia, su configuración electrónica, podemos distinguir que en ella se encuentran ubicados también por clases de elementos, periodos, grupos o familias y bloques.
Clases de elementos.
Cuando los elementos se clasifican de acuerdo con 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 más reactivo el que tiene un número menor de electrones en su capa externa. Comparando al sodio y al aluminio, que se encuentran en el período dos, el sodio en más reactivo porque tiene un electrón de valencia y el aluminio tiene tres, pues es más fácil ceder un electrón que dos o más.
Na11 1s2 2s2 2p6 3s1 Capa externa 1 electrón de valencia
Al13 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 Capa externa 3 electrones de valencia
No metales
Los no metales son elementos que tienden a ganar electrones para completar su capa externa con ocho y, así lograr una configuración estable de gas noble. Son más reactivos los de menor número atómico, porque en este caso la distancia entre el núcleo y los electrones de su última órbita es menor y, por o tanto, la fuerza de atracción del núcleo hacia los electrones de otros elementos es mayor. Así, en el grupo de los halógenos el más reactivo es el fluor, con número atómico 9, y el menos reactivo es el yodo, con número atómico 53; ya que aunque los dos tienen siete electrones en su capa de valencia, los del fluor son atraídos con mayor fuerza, por estar más cerca del núcleo, que los del yodo, que están en el nivel cinco.
Metaloides
Los elementos boro, silicio, germanio, arsénico, antimonio, telurio y polonio, que se encuentran abajo y arriba de la líneas 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.
Periodos
La tabla periódica larga se encuentra conformada por siete periodos, ordenados horizontalmente del 1 al 7. Estos números corresponden a los niveles de energía del átomo, donde se encuentran ubicados los electrones. El número del período donde se encuentre ubicado un elemento indica el nivel máximo de energía en el que el átomo de ese elemento tendrá electrones; por ejemplo, el hierro (fierro) está ubicado en el periodo 4, que es el nivel máximo de energía en el que tiene electrones.
Fe26 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6
Máximo nivel de energía con electrones
A los tres primeros periodos se les denomina periodos cortos, y a los cuatro restantes periodos largos. En la siguiente tabla se indica el número de elementos que integran cada periodo.

Periodos
(Niveles de energía) No. de elementos Inicia en Termina con Subniveles
1 2 H He 1s
2 8 Li Ne 2s 2p
3 8 Na Ar 3s 3p
4 18 K Kr 4s 3d 4p
5 18 Rb Xe 5s 4d 5p
6 32 Cs Rn 6s 4f 5d 6p
7 23 Fr Une 7s 5f 6d
Características de los periodos
Como podrás observar en la tabla periódica, el séptimo periodo, que inicia con el francio, tiene lugares vacios destinados a nuevos elementos que se espera tengan propiedades similares a las de los elementos del grupo que les corresponda.
Grupos o familias
Son un conjunto de elementos que tienen propiedades muy similares. Están colocados en 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 le llama elementos representativos, y a los de los grupos B, elementos de transición.
Descripción de los grupos o familias
Grupo IA
Los elementos que pertenecen a este grupo son conocidos como metales alcalinos. Todos son suaves y brillantes (exceptuando al hidrógeno, 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 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 número de oxidación de + 1. Estos metales son los más electropositivos. El francio que es el último elemento de este grupo es radioactivo.
En la tabla periódica se coloca al hidrógeno 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.
1H 3Li 11Na 19K 37Rb 56Cs 87Fr
Grupo IA

Grupo IIA
Presentan ciertas propiedades similares a los metales alcalinos, pero son un poco menos reactivos que ellos y se les conoce como metales alcalino-térreos. 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 sólo 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 radioactivo.
Grupo IIA
4Be 12Mg 20Ca 38Sr 56Ba 88Ra

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. La configuración electrónica externa que presentan es (ns2 np1). 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 IIIA
5B 13Al 31Ga 49In 81Tl

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