Desarrollo de la tabla periódica

La tabla periódica moderna organiza los elementos conocidos de varias maneras: los enumera en orden de patrones de peso atómico, configuración electrónica, reactividad y electronegatividad.

Es un método tan bueno de organizar y presentar los elementos conocidos que se ha utilizado para predecir con éxito la existencia de ciertos elementos.tabla periódica

Hoy en día, se aplica no sólo por los químicos, sino también en todas las ciencias relacionadas para comprender las propiedades y la reactividad de los átomos y moléculas.

elementos como el oro, la plata, el estaño, el cobre, el plomo y el mercurio se conocen desde la antigüedad, el primer descubrimiento científico de un elemento tuvo lugar en 1649.

Cuando Hennig Brand descubrió el fósforo. Durante los siguientes 200 años, un vasto cuerpo de conocimiento concerniente a las propiedades de los elementos y sus compuestos fue adquirido por los químicos.

Para 1869, se habían descubierto un total de 63 elementos. A medida que el número de elementos conocidos aumentaba, los científicos comenzaron a reconocer patrones en las propiedades y a desarrollar esquemas de clasificación.

Los Orígenes

La mesa tiene orígenes reconocibles en el siglo XVII y se basa en el conocimiento y la experiencia de épocas medievales y anteriores.

Los químicos siempre han buscado formas de organizar los elementos para reflejar las similitudes entre sus propiedades. La tabla periódica moderna lista los elementos en orden de aumentar el número atómico (el número de protones en el núcleo de un átomo).

Históricamente, sin embargo, las masas atómicas relativas fueron utilizadas por los científicos que intentaban organizar los elementos.

Esto se debió principalmente a que no se había desarrollado la idea de que los átomos estuvieran formados por partículas subatómicas más pequeñas (protones, neutrones y electrones).

Sin embargo, la base de la tabla periódica moderna estaba bien establecida e incluso se utilizaba para predecir las propiedades de elementos no descubiertos mucho antes de que se desarrollara el concepto del número atómico.

Historia de la tabla periódica

La teoría atómica se remonta a los antiguos filósofos griegos y a los del Egipto helenístico.

Ellos teorizaron que todas las sustancias estaban hechas de bloques de construcción fundamentales; sin embargo, la naturaleza de esos bloques era el objeto de un debate feroz.

Los bloques fundamentales fueron llamados átomos, derivados del griego “atmos”, que significa “indivisible”.

La teoría atómica temprana intentó explicar las propiedades de la materia asignando atributos a los átomos.

Estos  podrían coincidir con los atributos de la materia que combinaron para formar, tales como el resbaladizo, la liquidez, el color y la cohesión.

Los filósofos categorizaron el mundo que los rodeaba por su propiedad y función, un tipo de enfoque que más tarde condujo al desarrollo de la tabla periódica de elementos.

La Edad Media

En la Edad Media, los practicantes de la alquimia buscaron hacer oro y plata de plomo. Aunque sus esfuerzos fueron en vano, su investigación ha llevado finalmente a una comprensión sistemática del mundo químico. También estableció la mentalidad que nos dio la tabla periódica de elementos.

Los alquimistas fueron influenciados por el comercio internacional, especialmente a lo largo de la Ruta de la Seda entre China y Europa.

El conocimiento químico se extendió a través de las culturas, y hacia mediados del siglo XVIII, ya había 33 elementos conocidos.

A principios del siglo XIX, Joseph Proust y otros demostraban experimentalmente la Ley de Proporciones Definitivas.

Esto proporcionó pruebas fundamentales de que la materia existía en los compuestos puros en lugar de sólo en las mezclas de cualquier proporción.

Estas observaciones reforzaron la teoría atómica y exigieron un método sistemático de organización de los elementos.

Primeros intentos de diseñar una tabla periódica

Si se considera que una tabla periódica es un orden de los elementos químicos que demuestra la periodicidad de las propiedades químicas y físicas, el crédito para la primera tabla periódica (publicada en 1862) probablemente debería darse a un geólogo francés, A.E.Beguyer de Chancourtois.

De Chancourtois transcribió una lista de los elementos posicionados en un cilindro en términos de aumento de peso atómico.

Cuando el cilindro se construyó de manera que se pudieran escribir 16 unidades de masa en el cilindro por vuelta, los elementos estrechamente relacionados se alineaban verticalmente.

Esto llevó a De Chancourtois a proponer que “las propiedades de los elementos son las propiedades de los números”.

De Chancourtois fue el primero en reconocer que las propiedades elementales se repiten cada siete elementos, y usando esta tabla, fue capaz de predecir la estequiometría de varios óxidos metálicos.

Desafortunadamente, su carta incluía algunos iones y compuestos además de elementos.

Formación de tablas

Pregunte a la mayoría de los químicos que descubrieron la tabla periódica y es casi seguro que obtendrá la respuesta Dmitri Mendeleev.

Ciertamente, Mendeleev fue el primero en publicar una versión de la tabla que hoy reconoceríamos, pero ¿merece todo el crédito?

Varios otros químicos antes de Mendeleev estaban investigando patrones en las propiedades de los elementos que se conocían en ese momento.

El primer intento de clasificar los elementos fue en 1789, cuando Antoine Lavoisier agrupó los elementos según sus propiedades en gases, no metales, metales y tierras.

Se hicieron otros intentos para agrupar elementos en las próximas décadas. En 1829, Johann Döbereiner reconoció tríadas de elementos con propiedades químicamente similares.

Como el litio, el sodio y el potasio, y demostró que las propiedades del elemento medio podían predecirse a partir de las propiedades de los otros dos.

No fue hasta que una lista más exacta de la masa atómica de los elementos estuvo disponible en una conferencia en Karlsruhe, Alemania en 1860 que el progreso real fue hecho hacia el descubrimiento de la tabla periódica moderna.

La Moderna de la tabla periódica

Los científicos comenzaron a notar similitudes y patrones entre los elementos conocidos, y un gran interés de la investigación del siglo XIX fue desarrollar un método sistemático para reportarlos y clasificarlos.

El profesor ruso de química Dmitri Mendeleev y el químico alemán Julius Meyer presentaron independientemente sus propias versiones de la tabla periódica en 1869 y 1870.

El enfoque de Mendeleev se adoptó finalmente por varias razones: Por un lado, dejó huecos para elementos que aún no habían sido descubiertos.

Al hacerlo, predijo los elementos galio y germanio. También colocó los átomos basándose principalmente en sus propiedades químicas, no en la masa atómica.

Resulta que la organización por familia química clasifica correctamente la mayoría de los elementos por su número atómico; la masa atómica no está perfectamente correlacionada con el número atómico.

La versión moderna de la tabla periódica de Mendeleev contiene ahora unos 118 elementos diferentes.

En la tabla periódica, el número sobre el símbolo del elemento es el número atómico, que representa el número de protones en el núcleo. La masa atómica está dada por la suma de los neutrones y protones.

La Materia

Los primeros filósofos y científicos apreciaban que la materia estaba compuesta de átomos y que muchos elementos reaccionaban en proporciones predecibles entre sí. La tabla periódica se construyó para organizar esas observaciones y mediciones.

El principio de valencia surgió, atribuible a la presencia o ausencia de electrones y a la energía de esos electrones en el volumen alrededor del núcleo de un átomo.

Los electrones, partículas subatómicas cargadas negativamente, definen la reactividad química de un átomo. Los electrones están organizados en niveles de energía o capas de electrones, que corresponden a los períodos de la tabla periódica.

¿Quién es el padre de la tabla periódica?

Ha habido algún desacuerdo sobre quién merece el mérito de ser el “padre” de la tabla periódica, el alemán Lothar Meyer o el ruso Dmitri Mendeleev.

Ambos químicos produjeron resultados notablemente similares al mismo tiempo que trabajaban independientemente el uno del otro.

El libro de texto de Meyer de 1864 incluía una versión bastante abreviada de una tabla periódica utilizada para clasificar los elementos.

Esto consistió en aproximadamente la mitad de los elementos conocidos listados en orden de su peso atómico y demostró cambios periódicos de valencia en función del peso atómico.

En 1868, Meyer construyó una mesa extendida que entregó a un colega para su evaluación. Desafortunadamente para Meyer, la mesa de Mendeleev se puso a disposición de la comunidad científica a través de la publicación (1869) antes de la aparición de Meyer (1870).

¿Quién Fue Mendeleev?

Dmitri Ivanovich Mendeleev (1834-1907), el menor de 17 hijos, nació en la ciudad siberiana de Tobol’sk, donde su padre era profesor de literatura y filosofía rusa.

Mendeleev no era considerado un estudiante sobresaliente en su educación temprana, en parte debido a su aversión por los lenguajes clásicos, que eran un requisito educativo importante en ese momento, a pesar de que mostraba destreza en matemáticas y ciencias.

Después de la muerte de su padre, él y su madre se mudaron a San Petersburgo para estudiar en la universidad.

Después de que se le negara la admisión tanto en la Universidad de Moscú como en la Universidad de San Petersburgo debido a sus antecedentes provinciales y académicos poco excepcionales.

Finalmente obtuvo una plaza en el Instituto Pedagógico Principal (Instituto de San Petersburgo). Al graduarse, Mendeleev ocupó un puesto de profesor de ciencias en un gimnasio.

Después de un tiempo como profesor, fue admitido para trabajar como graduado en la Universidad de San Petersburgo, donde obtuvo una Maestría en 1856.

Clasificación de los elementos

En 1864, J.A.R. Newlands propuso clasificar los elementos en el orden de aumentar los pesos atómicos.

Asignando a los elementos números ordinales desde la unidad hacia arriba. Dividiéndolos en siete grupos que tenían propiedades estrechamente relacionadas con los primeros siete de los elementos entonces conocidos: hidrógeno, litio, berilio, boro, carbono, nitrógeno y oxígeno.

Esta relación fue llamada la ley de octava, por analogía con los siete intervalos de la escala musical.

Luego, en 1869, como resultado de una extensa correlación de las propiedades y los pesos atómicos de los elementos.

Con especial atención a la valencia (es decir, el número de enlaces simples que el elemento puede formar), Mendeleyev propuso la ley periódica, por la cual “los elementos ordenados de acuerdo con la magnitud de los pesos atómicos muestran un cambio periódico de propiedades”.

Lothar Meyer había llegado independientemente a una conclusión similar, publicada después de la aparición del artículo de Mendeleyev.

Primeras Clasificaciones

Mientras escribía un libro de texto sobre química inorgánica sistemática, Principios de Química, que apareció en trece ediciones, la última en 1947, Mendeleev organizó su material en términos de las familias de los elementos conocidos que mostraban propiedades similares.

La primera parte del texto estaba dedicada a la conocida química de los halógenos. Luego, eligió cubrir la química de los elementos metálicos en orden de combinar el poder — primero los metales alcalinos (combinando el poder de uno), las tierras alcalinas (dos), etc.

Sin embargo, era difícil clasificar metales como el cobre y el mercurio, que tenían múltiples poderes de combinación, a veces uno y otras veces dos.

Mientras intentaba resolver este dilema, Mendeleev notó patrones en las propiedades y pesos atómicos de halógenos, metales alcalinos y metales alcalinos.

Observó similitudes entre las series Cl-K-Ca , Br-/Rb-Sr e I-Cs-Ba. En un esfuerzo por extender este patrón a otros elementos, creó una carta para cada uno de los 63 elementos conocidos.

Cada carta contenía el símbolo del elemento, su peso atómico y sus propiedades químicas y físicas características.

Períodos

La tabla periódica de los elementos contiene todos los elementos químicos que han sido descubiertos o realizados.

Están dispuestos, en el orden de sus números atómicos, en siete períodos horizontales, con los lantanoides (lantano, 57, al lutecio, 71) y los actinoides (actinio, 89, al lawrencium, 103) indicados por separado a continuación. Los períodos son de duración variable.

Primero está el período del hidrógeno, que consiste en los dos elementos hidrógeno, 1, y helio, 2. Luego hay dos períodos de ocho elementos cada uno: el primer período corto, del litio, 3, al neón, 10; y el segundo período corto, del sodio, 11, al argón, 18.

Siguen dos períodos de 18 elementos cada uno: el primer período largo, desde el potasio 19, hasta el criptón, 36; y el segundo período largo, desde el rubidio, 37, hasta el xenón, 54.

El primer período muy largo de 32 elementos. Desde el cesio, 55, hasta el radón, 86, se condensa en 18 columnas por la omisión de los lantanoides.

Esto permitiendo que los 18 elementos restantes, que son muy similares en sus propiedades a los elementos correspondientes del primer y segundo períodos largos, se coloquen directamente debajo de estos elementos.

El segundo período muy largo, de francio, 87, a oganesson, 118, se condensa igualmente en 18 columnas por la omisión de los actinoides.

Clasificación de los elementos en grupos

Los seis gases nobles -helio, neón, argón, criptón, xenón y radón- ocurren al final de los seis períodos completos y constituyen el grupo 18 (0) del sistema periódico.

Es habitual referirse a las series horizontales de elementos del cuadro como períodos y a las series verticales como grupos.

Los siete elementos litio a flúor y los siete elementos correspondientes sodio a cloro se colocan, en la Figura 1, en los siete grupos, 1 (Ia), 2 (IIa), 13 (IIIa), 14 (IVa), 15 (Va), 16 (VIa), y 17 (VIIa), respectivamente.

Los 17 elementos del cuarto período, desde el potasio, 19, hasta el bromo, 35, son distintos en sus propiedades y se considera que constituyen los Grupos 1-17 (Ia-VIIa) del sistema periódico.

Tendencias periódicas de las propiedades

La periodicidad en las propiedades de los elementos dispuestos en orden de número atómico se muestra notablemente por la consideración del estado físico de las sustancias elementales y propiedades relacionadas tales como el punto de fusión, la densidad y la dureza. Los elementos del Grupo 18 (0) son gases difíciles de condensar.

Los metales alcalinos, en el Grupo 1 (Ia), son sólidos metálicos blandos con bajos puntos de fusión. Los metales alcalinotérreos, en el Grupo 2 (IIa), son más duros y tienen puntos de fusión más altos que los metales alcalinos adyacentes.

La dureza y el punto de fusión continúan aumentando a través de los Grupos 13 (IIIa) y 14 (IVa) y luego disminuyendo a través de los Grupos 15 (Va), 16 (VIa) y 17 (VIIa).
Los elementos de los períodos largos muestran un aumento gradual de la dureza y el

punto de fusión desde el principio de los metales alcalinos hasta cerca del centro del período y, a continuación, en el Grupo 16 (VIb), una disminución irregular de los halógenos y gases nobles.

Cómo se lee la tabla Periódica

En la tabla periódica hay una enorme cantidad de información importante:
Número atómico: El número de protones en un átomo se denomina número atómico de ese elemento.

El número de protones define qué elemento es y también determina el comportamiento químico del elemento. Por ejemplo, los átomos de carbono tienen seis protones, los átomos de hidrógeno tienen uno, y los átomos de oxígeno tienen ocho.

Puntos Claves

Símbolo atómico: El símbolo atómico (o símbolo del elemento) es una abreviatura elegida para representar un elemento (“C” para carbono, “H” para hidrógeno y “O” para oxígeno, etc.).

Estos símbolos se utilizan internacionalmente y a veces son inesperados. Por ejemplo, el símbolo del tungsteno es “W” porque otro nombre para ese elemento es wolframio.

También, el símbolo atómico para el oro si “Au” porque la palabra para el oro en latín es aurum.

Peso atómico: El peso atómico estándar de un elemento es la masa media del elemento en unidades de masa atómica (UMA).

Los átomos individuales siempre tienen un número entero de unidades de masa atómica; sin embargo, la masa atómica en la tabla periódica se indica como un número decimal porque es un promedio de los varios isótopos de un elemento.

El número medio de neutrones de un elemento se obtiene restando el número de protones (número atómico) de la masa atómica.

Peso atómico para los elementos 93-118: Para los elementos naturales, el peso atómico se calcula a partir del promedio de los pesos de las abundancias naturales de los isótopos de ese elemento.

Sin embargo, para los elementos transuránicos creados en laboratorio – elementos con números atómicos superiores a 92 – no hay abundancia “natural”.

Enumerar el Peso Atómico

La convención es enumerar el peso atómico del isótopo más longevo en la tabla periódica. Estos pesos atómicos deben considerarse provisionales, ya que en el futuro podría producirse un nuevo isótopo con una vida media más larga.

Dentro de esta categoría están los elementos superpesados, o aquellos con números atómicos por encima de 104.

Cuanto más grande es el núcleo del átomo – que aumenta con el número de protones en su interior – más inestable es ese elemento, en general.

Como tales, estos elementos de gran tamaño son fugaces, duran sólo milisegundos antes de descomponerse en elementos más ligeros, según la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC).

Por ejemplo, los elementos superpesados 113, 115, 117 y 118 fueron verificados por la IUPAC en diciembre de 2015, completando la séptima fila, o período, de la tabla.
Varios laboratorios diferentes produjeron los elementos superpesados. Los números atómicos, nombres temporales y nombres oficiales son:

  1. 113: ununtrio (Uut), nihonium (Nh)
  2. 115: ununpentium (Uup), moscovium (Mc)
  3. 117: ununseptium (Uus), tennessine (Ts)
  4. 118: ununoctium (Uuo), oganesson (Og)

Descubrimiento de los gases nobles

En 1895 Lord Rayleigh reportó el descubrimiento de un nuevo elemento gaseoso llamado argón que resultó ser químicamente inerte.

Este elemento no encajaba en ninguno de los grupos periódicos conocidos. En 1898, William Ramsey sugirió que el argón se colocara en la tabla periódica entre el cloro y el potasio en una familia con helio, a pesar de que el peso atómico del argón era mayor que el del potasio.

Este grupo se denominó el grupo “cero” debido a la valencia cero de los elementos. Ramsey predijo con precisión el futuro descubrimiento y las propiedades del neón.

La Tabla Periódica Moderna

Los últimos cambios importantes en la tabla periódica fueron el resultado del trabajo de Glenn Seaborg a mediados del siglo XX.

A partir de su descubrimiento de plutonio en 1940, descubrió todos los elementos transuránicos de 94 a 102. Reconfiguró la tabla periódica colocando la serie de actínidos debajo de la serie de lantánidos.

En 1951, Seaborg recibió el Premio Nobel de Química por su trabajo. Elemento 106 ha sido nombrado seaborgium (Sg) en su honor.

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