Clasificación Periódica de los Elementos

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Primeros intentos para 
el desarrollo de un 
sistema periódico 
Clasificación Periódica 
de los Elementos 
Una vez que se pudo disponer de los pesos atómicos, se 
intentó descubrir alguna relación entre tales números y las 
propiedades de los elementos. En 1815, Prout lanzó la hipótesis 
de que todos los átomos se formaban por fusión de átomos de 
hidrógeno, basándose en la inconsistente e inexacta evidencia 
de que todos los pesos atómicos eran números enteros. A Ber• 
zelius le fue dado demostrar que el peso atómico del cloro no 
era 35 ni 36, sino 35.5, esto es, muy alejado de ser un número 
entero; no obstante, con el descubrimiento de los isótopos 
(Soddy, 1913) se aclaró que el cloro consistía en una mezcla 
de dos diferentes clases de átomos de masas 35 y 37, de ma­
nera que la hipótesis de Prout no estaba tan alejada de lo que 
al principio pareció. 
grupos de tres elementos, con propiedades químicas semejantes, 
tenían pesos atómicos tales que el miembro intermedio de la 
tríada era aproximadamente la media - aritmética de los otros 
dos. En la Tabla 2A se muestran algunos ejemplos de estas 
triadas. 
Tabla 2A Algunas tríadas de Dobereiner 
Litio Sodio Potasio Azufre Selenio Telurio 
7 23 39 32 79 127.5 
Calcio Estroncio Bario Cloro Bromo Yodo 
40 87.5 137.5 35.5 80 127 
No surgió ningún trabajo digno de mencionarse hasta que en 
1858 apareció la tabla de pesos atómicos de Cannixzaro con 
la consecuente asignación de valencias a los átomos como una 
medida de su capacidad de combinación. 
Newlands ( 1864) fue el primero en percatarse que al co­
locar los elementos conocidos en orden ascendente de sus pesos 
atómicos, se encontraban propiedades semejantes en cada oc­
tavo elemento, tal como en la escala musical. Este sistema 
funcionó bastante bien para los elementos más ligeros; por 
ejemplo, agrupó la tríada litio-sodio-potasio, pero falló para 
incluir a una octava posterior que involucraba elementos pesa­
dos, la teoría se desplomó y fue criticada con rudeza. La razón 
de la resistencia a la idea de que las propiedades atómicas se 
repetían a intervalos fijos sugería que en alguna forma se re­
petía la estructura interna del átomo, cosa que contradecía 
Curva de volúmenes 
atómicos de Lothar 
Meyer 
Fic. 1 Gráfica del volumen 
atómico (cm3/mol) contra 
el número atómico 
abiertamente la exitosa teoría atómica de Dalton. El paso más 
importante en el desarrollo de una clasificación periódica de 
los elementos se concibió en 1869, cuando ei químico ruso 
Mendeleiev estudió la relación entre los pesos atómicos de los 
elementos y sus propiedades, enfatizando especialmente sus 
valencias. El llegó a la conclusión de que "las propiedades de 
los elementos son funciones periódicas de sus pesos atómicos", 
una conclusión que antes insinuó Newlands, pero que nunca 
comprobó .. La prueba de que una propiedad cuantitativa de los 
átomos es verdaderamente periódica la proporcionó Lothar Me­
yer en 1870; su trabajo se describirá antes que el de Mende­
leiev. 
Lothar Meyer calculó los volúmenes atómicos de los ele­
mentos conocidos, esto es, el volumen en cmª ocupado por el 
peso atómico gramo ( 1 mol) de los elementos en estado sólido; 
por tanto: 
Volumen atómico = 
Cs 
peso atómico gramo 
densidad 
70 
Peziodo 2 Periodo 3 Periodo 4 Periodo 5 Periodo 6 
60 
,.....
� 
! 
'8 50 ...., 
40 
1 He 
1 30 
20 
10 H 
o 
;---A--,..¡--A--,.,,----·-------,.,---�--....,..-----�--------.. 
li 
10 
Na Ar 
K 
Ca 
V 
Cr Fe Ni 
Kr 
B 
Ge 
Ga
Zn 
Cu 
20 30 
38 
Rb 
Xe 
Ba 
Sr 
Ru 
40 50 60 
Número atómico 
11 
11 
1 1 
Rn' 1 
1 
,Ra
1 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
hh 
\ 
\ 
� 
u 
70 80 90 100 
Clasificación de los 
elementos de Mendeleiev 
Cuando graficó estos volúmenes atómicos contra los correspon­
dientes pesos atómicos obtuvo una curva que presentaba picos 
agudos y mínimos amplios. La Fig. 2.1 muestra una represen­
tación moderna de esta curva en la que aparece el número 
atómico en lugar del peso atómico ( Pág. 40) ya que aquél da 
una forma más regular. A partir de la curva se pueden hacer 
algunas generalizaciones, las cuales se compendian a continua­
ción: 
(a) Los elementos gaseosos, volátiles y fácilmente fusibles se
localizan en las porciones ascendentes de la curva o bien
en los picos.
(b) Los elementos con altos puntos de fusión se encuentran
en la porción descendente de la curva y en los mínimos
amplios.
( c) Los elementos químicamente semejantes ocupan posicio­
nes similares en la curva; por tanto, los metales alcalinos
( sodio, potasio, rubidio y cesio) se localizan en los picos,
los halógenos (flúor, cloro, bromo y yodo) en las porciones
ascendentes, y de inmediato les siguen los gases nobles
(neón, argón, lcriptón y xenón).
Otras de las propiedades de los elementos exhiben una pe-­
riodicidad semejante, por ejemplo, las primeras energías de 
ionización de los átomos (Pág. 63 ). 
Mendeleiev escribió verticalmente los nombres de los ele­
mentos en orden creciente de sus pesos atómicos y notó que 
sus propiedades, salvo ligeras modificaciones, se repetian con 
regularidad a intervalos. A los elementos con propiedades pare­
cidas los colocó en forma vertical y por este medio finalmente 
construyó una Tabla. Había por necesidad muchos huecos que, 
como Mendeleiev predijo con acierto, se- ocuparían con el des­
cubrimiento de más elementos. A la fecha no quedan huecos 
por llenar y, sin duda, las propiedades de muchos de estos 
elementos concuerdan bastante con las que predijo Mendeleiev. 
En la Pág. 40 se muestra una forma moderna de la Tabla Pe­
riódica (Tabla 2B), el ordenamiento de los elementos es en 
base a sus números atómicos y no a sus pesQs atómicos ( véase 
la Sec. 2.4 ). Esta ha sobrevivido al descubrimiento de un 
nuevo grupo completo (los gases nobles), 14 tierras raras (la 
primera serie de transición interna, llamada de los lantánidos) 
y once elementos sintéticos ( parte de la segunda serie de tran­
sición interna, denominada de los actínidos). 
La tabla está dividida en un número de grupos verticales y 7 
periodos horizontales. Los Grupos del 1 al 7 se subdividen en 
A y B, y el grupo 8 contiene tres elementos en un cierto periodo. 
No debe pensarse en algún parecido especial excepto, quizás, 
en alguna valencia; sin duda, las diferencias químicas de estos 
subgrupos son, con frecuencia, tan grandes que es preferible 
considerarlos aparte. Por tanto, no tiene ningún significado 
especial que el hierro, el cobalto y el níquel pertenezcan al 
grupo 8; estos tres elementos están mejor situado� como miem-
39 
Algunas consecuencias 
de la Tabla Periódica 
bros de la primera serie de transición, la cual incluye del 
escandio al cobre. La división en subgrupos, etc., es simplemente 
el método empleado por Mendeleiev en su tabla original y nin­
guno ha considerado necesario alterarla. 
El ordenamiento de los elementos en base 
a sus números atómicos 
Algunos pares de elementos han tenido que intercambiarse 
para mantener semejanzas químicas en un mismo grupo; así 
el argón claramente corresponde al grupo O y el potasio debe 
seguirlo de inmediato en el grupo 1, a pesar de que el peso 
atómico del argón sea un poco mayor que el del potasio. En 
forma parecida, el telurio (peso atómico 127.60) pertenece al 
Grupo 6B y enseguida lo sigue el yodo (peso atómico 126.90). 
El mismo Mendeleiev fue muy cauto en esta clase de ejemplos 
y efectuó algunas correcciones. 
La existencia de una propiedad fundamental del átomo, que 
caracterizara su comportamiento más satisfactoriamente que el 
Tabla 2B La Tabla Periódica 
Grupos IA 2A 3A 
Periodos -
1 
H
3 :4 
2 Li 1 Be 
3 
l I j 12 
Na ¡Mg
19 I 20 21 1 
4 K Ca Se 
37 38 39 
s Rb Sr y 
55 56 57 
6 Cs Ba La 
7 
87 88 ¡ 89 Fr Ra Ac
Lantánidos 
Actínidos 
4A SA 6A 7 A 8 8 8 
ELEMENTOS DE TRANSICION 
22 1 23 
- - -
Ti 
40 
Zr 
72
V 
41 
Nb
73 
Hf Ta
- -
1. 
1 
1 
1 
- ..J 
58 
Ce
\90 
Th 
59
Pr
91 
Pa
40 
24 25 i 26 27 \ 28 
Cr Mn¡ Fe Co Ni
42 43 \ 44 45 : 46 
Mo TeRu Rh Pd
74 75 76 77 78 
w Re Os Ir I Pt 
60 61 62 63 64 
Nd Pm Sm Eu Gd
92 93 94 95 96 
u Np Pu Am Cm
IB 2B 3B 4B 5B 6B 7B O 
-
2 
He
IS 6 7 8 9 lO 
je c N o F Ne 
13 14 15 16 17 18 
Al Si p s CI Ar 
29 30 31 32 1 33 34 35 36 
Cu Zn Ga Gei As Se Br I Kr 
47 48- 49 50 1 51 52 53 l 54 
Ag Cd In Sn f Sb Te I Xe 
'· 
79 80 81 82 1 83 84 85 86 
Au Hg TI Pb I Bi Po At Rn 
65 66 67 68 69 70 1 71 
Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
97 98 99 101 101 102 103 
Bk Cf Es Fm Mv No Lw 
peso atómico, fue descubierta por Moseley en 1913 mediante 
su trabajo sobre los espectros de rayos X de los elementos (Pág. 
52). El descubrió que el espectro de rayos X de los elementos 
podría explicarse asignando un número a cada elemento y ade­
más que los números aumentaran de uno en uno. Al hidrógeno 
le dio el número 1, al helio el 2, al litio el 3, al berilio el 4, 
etc. Los pares de elementos irregulares ahora encajaban per­
fectamente, puesto que el argón tiene el número 18 y el potasio 
el 19, de igual forma, al telurio se le caracterizó con el número 
52 y al yodo con el 53. Este número, el cual es específico de 
• un elemento particular se conoce como número atómico y es
numéricamente igual al número de protones ( o electrones) del
átomo de tal elemento. -
La posición de 1.os metciles y 1.os no metales
en la Tab"la Periódica
Los metales se caracterizan por ciertas propiedades distin­
tivas, por ejemplo, eonductividades eléctrica y térmica elevadas, 
lustre "metálico'', maleabilidad y ductibilidad, en tanto que los 
no metales generálmente _no exhiben tal comportamiento. Sin 
embargo, como todas las .. generalizaciones en química, la fron­
tera entr� las dos clases de elementos no es rígida y es fácil 
descubrir excepciones. Tal vez, el rasgo más distintivo entre los 
metales y los no metales es la tendencia de los primeros a for­
mar óxidos básiéos y los últimos, óxidos ácidos (aunque aun 
aquí hay excepciones). 
La mayor parte de los elementos se clasifican como me­
tales e incluyen a lQS Grupos lA ( excepto el hidrógeno), 2A, 
3A, lB, 2B, los elementos de transición, incluso los lantánidos 
y actínidos. Las propiedades metáliéas más pronunciadas co­
rresponden a los elementos . situados en el ángulo inferior iz­
quierdo de la Tabla :Periódica; las propiedapes no metálicas son 
más obvias en el ángulo superior derecho de la tabla. La línea: 
divisoria difusa entre- los comportamientos metálico y no me­
tálico, puede considerarse como una diagonal que comienza en 
la parte superior izquierda con el boro, incluyendo al silicio, 
al arsénico, al telurio, y termina con el polonio; los elementos 
situados a la derecha de la di�gonal presentan propiedades pre• 
dominante:mente no metálicas. • 
Tendencias al reeon-et- ·un periodo 
y al descender por un grupo 
Al recorrer un periodo particular existe un cambio gradual 
del carácter metálico al no metálico. Esto se advierte claramente 
si se examinan - los óxi�os del tercer periodo. 
Na
2
0 MgO AI
2
0
3 
(Si02)x P 4010 S03 Cl207 
-- Básicos - . Anfótero +------ Acidos -----
También se observa la misma particularidad en los periodos 
inferiores, si se descarta la serie de transición. 
41 
El carácter metálico se acrecienta al descender por un de­
terminado grupo, como puede advertirse si se comparan los 
óxidos trivalentes del Grupo 5B. 
N203 P406 As406 Sb406 Bi203 
- Acidez decreciente --+ Anfótero Esencialmente básico
El aumento del carácter no metálico que se observa al
recorrer un periodo particular y al ascender por un grupo par­
ticular es la razón por la que algunos elementos del segundo 
periodo poseen una química semejante a la de sus vecinos 
diagonales del periodo 3, por ejemplo, el litio y el magnesio, 
el berilio y el aluminio, el boro y el silicio. 
La.a diferencias entre el primero y el segundo miembro 
de un grupo 
Es muy común encontrar diferencias significativas entre el 
primero y segundo miembros de un grupo periódico. Por ejem­
plo, el litio difiere del sodio, más que el sodio, del potasio ( el 
tercer miembro del Grupo lA). De igual manera, la química de 
los siguientes pares de elementos difiere notablemente: boro 
y aluminio, carbono y silicio, nitrógeno y fósforo, oxígeno y azu­
fre y flúor y cloro. Estas diferencias se discutirán cuando se des­
criba con detalle la química de cada grupo. 
Algunas valencias exhibidas por los elementos 
Algunos de los elementos sustentan la valencia que corres­
ponde a su número de grupo, así, los metales alcalinos (Grupo 
lA) y alcalinotérreos ( Grupo 2A) son sólo mono y divalentes 
respectivamente. En ciertos casos, los elementos de un determi­
nado grupo pueden tener la valencia del propio grupo, y esta 
misma menos ocho; por tanto, el fósforo es pentavalente en el 
pentacloruro de fósforo, PCl:;, trivalente en el tricloruro, PCla. 
En forma semejante, la valencia del yodo en el heptafl.uoruro 
de yodo, IF1, es 7, y 1 en el yoduro de hidrógeno, HI. La quími­
ca de los elementos de transición, incluyendo a los lantánidos 
y actlnidos, se caracteriza por la variabilidad de la valencia, y 
poco puede deducirse referente a las valencias a partir de sus 
posiciones en la Tabla Periódica. Otros elementos tales como el 
plomo (valencias 2 y 4, la primera es la predominante) poseen 
un estado de valencia que es difícil correlacionar con el número 
de grupo. La relación entre la valencia y la posición en un deter­
minado grupo sólo tiene significado en algunos grupos de la 
Tabla Periódica. 
La posición de los gases nobles 
Los gases nobles ocupan el Grupo O de la Tabla Periódica, 
posición que implica valencia de cero. Sin embargo, hace poco 
los miembros más pesados han mostrado ser menos inertes de 
lo que hasta ahora se había supuesto. Así, con el krlptón y el 
xenón se han preparado compuestos químicos bien definidos 
42 
Cuestionario del 
capítulo
( principalmente fluoruros y óxidos), y existe la evidencia que 
el radón forma un fluoruro. No obstante, el helio y el argón 
han resistido todos los intentos a participar en reacciones quí­
micas y aún es válido decir, que como grupo, éstos forman 
compuestos químicos con mayor dificultad que los demás ele­
mentos. Este hecho se ha utilizado en el desarrollo de una 
teoría sencilla de la valencia (Pág. 75). Es de interés la posi­
ción que éstos ocupan en la tabla Periódica, ya que los antecede 
un no metal muy reactivo (halógeno) y los prosigue un metal 
muy reactivo ( metal alcalino). 
La. poaieión del hidrógeno 
Con frecuencia, el hidrógeno se sitúa en el Grupo lA; sin
embargo, en ningún sentido se puede decir que este elemento 
se asemeja a un metal de dicho grupo, excepto, quizás, por tener 
la valencia de uno y por formar el ion positivo hidratado H10+. 
Otra posición posible es en el Grupo 7B seguido inmediatamente 
del gas noble helio. Esto tampoco es níuy convincente, aun 
aceptando el hecho de que forma una covalencia de uno, igual 
que los halógenos, y que en ciertas condiciones produzca el 
ion hidruro negativo, H-, cf. el ion fluoruro, F-. Las propiedades 
del hidrógeno son únicas y no pueden hacerse comparaciones 
aceptables con otros elementos. 
Los elemento. de tnJuieión. 
Todos ellos son metales densos con altos puntos de fusión 
y los elementos de una serie particular de transición tienen 
mucho en común. Su química se caracteriza por la gran va­
riabilidad de valencia, lo cual explica algunos rasgos de su 
marcada actividad catalítica. Muchas de sus salés son colori­
das, tanto en su forma sólida como en solución. En una serie 
de transición determinada, los átomos tienen tamaños pareci­
dos, un factor que explica el porqué se utilizan en la fabrica­
ción de aceros aleados. Los iones de una cierta valencia tam­
bién son muy semejantes en tamaño y esto explica por qué 
forman muchos compuestos isomorfos, por ejemplo los alum­
bres de fórmula KX(S0,)2,12H20 donde X puede ser Ti, V, Cr, 
Mn, Fe o Co trivalentes. 
1 Discuta la distribución general de loa elementos en la forma moderna 
( exténdida) de la Tabla Periódica yexplique loa principios que 
apoyan la claslficaci6n. Describa las amplias tendencias de las ca­
racterísticas de los elemento&. 
Un elemento metfflco forma dos cloruros estable1 de f6rmulas 
MCl
2 
y MCl,, respectivamente. ¿En qué lugar situarla a este ele­
mento en la clasificación y por qué razones? ( S) 
Z ¿Qué significan los términos número atómico, peso atómico e isó­
topo? 
43 
¿Por qué las propiedades quimicu de los elementos se correla­
cionan mejor con los números atómicos que con los pesos atómicos? 
(O & C) 
3 Explique· los términos ( a) número atómico, (b) peso atómico, ( c) 
isótopo, y muestre que un elemento determinado ocupa una sola 
posición fija en la Tabla Periódica. Discuta las posiciones del argón 
y el potasio en la Tabla Periódica. ( C) 
4 "El carácter metálico de los elementos de la Clasificación Periódica 
disminuye al recorrer ésta de izquierda a derecha, pero aumenta al 
descender por ella". Compendie con claridad y precisión los puntos 
a favor o en contra de este enunciado, e ilustre su respuesta esco­
giendo con cuidado ejemplos donde sea factible. (Cambridge) 
5 Discuta los rasgos principales de la Tabla Periódica en lo que se 
refiere a (a) la posición de los metales y no metales; (b) las valen­
cias de los elementos, (c) la posición de los gases nobles, (d) la 
posición del hidrógeno y (e) la de los elementos de transición. 
6 Investigue los puntos de· fusión de los primeros 20 elementos y gra­
fique estos datos contra el número atómico.- ¿Existé- ·alguna tendencia 
discernible? 
44