Tabla Periódica de Mendeleiev

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Capítulo III: Los elementos químicos
Fascículo 7
El mundo de la química
La tabla periódica
La tabla periódica es uno de los
símbolos emblemáticos de la ciencia,
ya que resume buena parte de nuestros
conocimientos sobre química.
Los ladrillos que permitieron la
construcción de la tabla periódica son
los elementos químicos.
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50
Desarrollo histórico de la tabla periódica
Las ideas fundamentales
Muchos intentos se hicieron a lo largo de casi un siglo
para organizar los elementos químicos. Siempre se trató
de ordenarlos siguiendo los posibles nexos entre sus
propiedades físicas y químicas. Así, por ejemplo,
Döbereiner encontró que el cloro, el bromo y el yodo
eran similares en cuanto a su reactividad y este hecho
le permitió agruparlos en una misma familia: las llamadas
Tríadas de Döbereiner.
Con el tiempo, se fueron estableciendo las masas relativas
de los elementos. Ello ayudó a Mendeleiev a concebir
una idea que sistematizaría la forma de clasificar los
elementos al proponer que existía una relación entre sus
masas atómicas y sus propiedades. Así, el gran científico
ruso organizó los elementos en el orden creciente de sus
masas atómicas, encontrando propiedades análogas
cada cierto número de elementos, es decir que las
propiedades se repetían con alguna periodicidad.
Años después, al desentrañarse la estructura de los átomos
se encontró que las propiedades de los elementos son
realmente una función periódica del número atómico, o
sea, del número de protones que posee cada átomo en su
núcleo, lo que a su vez implica la forma como se distribuyen
sus electrones en los diferentes niveles de energía. Salvo
éste y otros pequeños cambios, la idea primigenia de
Mendeleiev permanece incólume en el tiempo.
Un poco de historia
Dimitri Ivanovitch Mendeleiev nació el 1º de febrero de
1834 en Tobolsk, Siberia, Rusia. Era el último de los
diecisiete hijos del director de la escuela local. Se educó
en San Petersburgo, y tal vez a causa del ambiente en el
que transcurrió su juventud, era un hombre inclinado a la
meditación. A causa de una enfermedad se fue a Crimea
y obtuvo un puesto de profesor de ciencias. La guerra lo
obligó a volver a la capital rusa. Tenía 31 años cuando
fue nombrado profesor en la Universidad de San
Petersburgo. Escribió libros y ensayos relacionados con
el concepto de la periodicidad química. También se dedicó
al estudio de los recursos naturales de Rusia y sus
aplicaciones comerciales. Principalmente se interesó por
el petróleo. Mendeleiev murió en 1907.
51
El descubrimiento del sistema periódico no es fruto de un momento de inspiración de un individuo,
sino que culmina con una serie de desarrollos científicos.
1817. Johann Döbereiner estableció la Ley de las Tríadas, que
señala que los pesos atómicos de los elementos de características
similares siguen una progresión aproximadamente aritmética.
1864-1866. En 1864 Newlands, químico inglés, anunció la Ley
de las octavas utilizando como símil la escala musical: de acuerdo
con esta clasificación las propiedades de los elementos se repiten
de ocho en ocho. Pero esta ley no pudo aplicarse a los elementos
más allá del calcio. La clasificación fue por lo tanto insuficiente,
pero la tabla periódica comenzó a ser diseñada.
1868. D.I. Mendeleiev publicó su primer ensayo sobre el sistema
periódico en función creciente de sus pesos atómicos, cuando
se conocían 60 elementos.
1869. El 17 de febrero de 1869 nace la tabla periódica Moderna
de Mendeleiev.
1870. Ese año se publicó una versión de la tabla periódica ideada
por el químico alemán Lothar Meyer que era muy parecida a la
de Mendeleiev, sin embargo el químico alemán la creó sin conocer
el trabajo de Mendeleiev.
1894. William Ramsay descubrió el argón, no predicho por
Mendeleiev.
1914. Moseley ordenó los elementos de acuerdo con el número
atómico.
La tabla periódica a través de su historia
John A.R. NewlandsJohann Döbereiner Dimitri Mendeleiev
William RamsayLothar Meyer Henry Moseley
Preparada por el equipo de “El mundo de la química” de Fundación Polar. Diagramado y realizado por Rogelio Chovet
1,008
2,1
-259,2
1
±1
0,37H
Hidrógeno
6,94
1,0
180,5
3
1
1,34Li
Litio
9,01
1,5
1277
4
2
1,12Be
Berilio
22,99
0,9
97,8
11
1
1,90Na
Sodio
24,31
1,2
650
12
1,2
1,60Mg
Magnesio
39,10
0,8
97,8
19
1
2,35K
Potasio
40,08
1,0
838
20
2
1,97Ca
Calcio
44,96
1,3
1539
21
3
1,62Sc
Escandio
47,90
1,5
1668
22
2,3,4
1,47Ti
Titanio
50,94
1,6
1900
23
2,3,4,5
1,34V
Vanadio
51,99
1,6
1875
24
2,3,4,5,6
1,27Cr
Cromo
54,94
1,5
1245
25
2,3,4,6,7
1,26Mn
Manganeso
55,85
1,8
1536
26
2,3
1,26Fe
Hierro
58,93
1,8
1495
27
2,3
1,25Co
Cobalto
58,71
1,8
1453
28
2,3
1,24Ni
Níquel
63,54
1,9
1083
29
1,2
1,28Cu
Cobre
65,37
1,6
419,5
30
2
1,38Zn
Zinc
69,72
1,6
29,8
31
3
1,41Ga
Galio
26,98
1,5
660
13
3
1,43Al
Aluminio
10,81
2,0
2030
5
3
0,98B
Boro
12,01
2,5
3727
6
±4,2
0,91C
Carbono
14,01
3,0
-218,8
7
±3,1,2,4,5
0,92N
Nitrógeno
15,99
3,5
-218,8
8
-2
0,73O
Oxígeno
18,99
4,0
-219,6
9
-1
0,72F
Flúor
4,00
-
-269,7
2
0
0,93He
Helio
20,18
-
-248,6
10
0
1,31Ne
Neón
28,08
1,8
1410
14
4
1,32Si
Silicio
30,97
2,1
44,2
15
±3,5
1,28P
Fósforo
32,06
2,5
119
16
±2,4,6
1,02S
Azufre
35,45
3,0
-101,0
17
±1,3,5,7
0,99Cl
Cloro
35,95
-
-189,4
18
0
1,74Ar
Argón
72,59
1,8
937,4
32
4
1,37Ge
Germanio
74,92
2,1
817
33
±3,5
1,39As
Arsénico
78,96
2,4
217
34
±2,4,6
1,40Se
Selenio
79,91
2,8
-7,2
35
±1,3,5,7
1,14Br
Bromo
83,80
-
-157,3
36
0
1,89Kr
Kriptón
131,30
-
-111,9
54
0
2,09Xe
Xenón
126,90
2,5
113,7
53
±1,3,5,7
1,33I
Yodo
127,60
2,1
449,5
52
±2,4,6
1,60Te
Teluro
121,76
1,9
630,5
51
±3,5
1,38Sb
Antimonio
118,69
1,8
231,9
50
2,4
1,62Sn
Estaño
114,82
1,7
156,6
49
3
1,66In
Indio
112,40
1,7
320,9
48
2
1,54Cd
Cadmio
107,87
1,9
960,8
47
1
1,44Ag
Plata
106,40
2,2
1552
46
2,4
1,37Pd
Paladio
102,91
2,2
1966
45
2,3,4,6
1,34Rh
Rodio
101,07
2,2
2500
44
2,3,4,6,8
1,34Ru
Rutenio
97,00
1,9
21,40
43
7
1,36Tc
Tecnecio
95,94
1,8
2610
42
2,3,4,5,6
1,39Mo
Molibdeno
92,91
1,6
2468
41
2,3,4,5
1,46Nb
Niobio
91,22
1,4
1852
40
2,3,4
1,60Zr
Circonio
88,91
1,2
1509
39
3
1,80Y
Itrio
87,62
1,0
768
38
2
2,15Sr
Estroncio
85,47
0,8
38,9
37
1
2,48Rb
Rubidio
132,91
0,86
28,7
55
1
2,67Cs
Cesio
137,34
0,9
714
56
2
2,22Ba
Bario
138,91
1,1
920
57
3
1,87La
Lantano
72
2,3,4
1,58Hf
180,95
1,53
2996
73
2,3,4,5
1,46Ta
Tantalio
183,85
1,7
3410
74
2,3,4,5,6
1,39W
Wolframio
186,20
1,9
3180
75
2,4,6,7
1,37Re
Renio
190,20
2,2
3000
76
2,3,4,6,8
1,35Os
Osmio
192,20
2,2
2454
77
2,3,4,6
1,36Ir
Iridio
195,09
2,2
1769
78
2,4
1,38Pt
Platino
196,97
2,4
1063
79
1,3
1,44Au
Oro
200,59
1,9
-38,4
80
1,2
1,57Hg
Mercurio
204,37
1,8
303
81
1,3
1,71Tl
Talio
207,19
1,9
327,4
82
2,4
1,75Pb
Plomo
208,98
1,9
271,3
83
3,5
1,70Bi
Bismuto
210,00
2,0
254
84
4,6
1,76Po
Polonio
210,00
2,0
302
85
-
At
Astato
222
-
-71
86
0
2,14Rn
Radón
223,00
0,8
27
87
1
1,76Fr
Francio
226,00
0,9
700
88
2
1,4Ra
Radio
227,00
1,1
700
89
3
1,878Ac
Actinio
261,11 104
Una
Rutherfordio
Rf**
261,12 105
Ha***
Hahnio
263,12 106
Sg
Unh
Seaborgio
262,12 107
Bh
Uns
Bohrio
265 108
Hs
Uno
Hassio
266 109
Mt
Une
Meitnerio
110
Uun
Ununnilio
111
Uuu
Unununio
112
Uub
Ununbio
Metales No metales
1
2
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17
18
Halógenos
Gases
nobles
Familia
del
boro
Familia
del
carbono Pricógenos
Chalcó-
genos
1,008
2,1
-259,2
1
±1
0,37H
Hidrógeno
Masa atómica
Electronegatividad
Punto de fusión (ºC)
Número atómico
Número de oxidación (Valencia)
Metales
alcalinos
Metales
alcalino-
térreos
Subnivel d • elementos de transición * [(n-1)d
1-10
ns
2
]
1
*[1s]2
*[2s 2p]
3
*[3s 3p]
4
*[4s 3d 4p]
5
*[5s 4d 5p]
6
*[6s (4f) 5d 6p]
7
*[7s (5f) 6d]
Sólidos Líquidos Gases
Subnivel p (excepto el Helio)
*[ns
2 
p
1-6
]
Subnivel s
 *[ns
1-2
]
140,12
1,1
795
58
3,4
1,81Ce
Cerio
140,91
1,1
935
59
3,4
1,82Pr
Praseodimio
144,24
1,2
1024
60
3
1,82Nd
Neodimio
147,00
-
1027
61
3
1,83Pm
Promecio
150,35
1,1
1070
62
2,3
1,66Sm
Samario
151,96
1,0
826
63
2,3
2,04Eu
Europio
157,25
1,1
1312
64
3
1,79Gd
Gadolinio
158,93
1,2
1356
65
3,4
1,77Tb
Terbio
162,50
1,1
1407
66
3
1,77Dy
Disprosio
164,93
1,2
1461
67
3
1,76Ho
Holmio
167,26
1,2
1497
68
3
1,75Er
Erbio
168,93
1,2
1545
69
2,3
1,74Tm
Tulio
173,04
1,1
824
70
2,3
1,92Yb
Iterbio
174,97
1,2
1652
71
3
1,74Lu
Lutecio
232,04
1,3
1750
90
3
1,82Th
Torio
231,00
1,5
1230
91
5
1,63Pa
Protactinio
238,03
1,7
1132
92
3,4,5,6
1,56U
Uranio
237,05
1,3
637
93
3,4,5,6
1,56Np
Neptunio
242,00
1,2
640
94
3,4,5,6
1,63Pu
Plutonio
243,00
-
-
95
3,4,5,6
1,06Am
Americio
247,00
-
-
96
3
-Cm
Curio
247,00
-
-
97
3, 4
-Bk
Berkelio
251,0
-
-
98
3
-Cf
Californio
254,00
-
-
99
-
-Es
Einstenio
257,00
-
-
100
-
-Fm
Fermio
258,00
-
-
101
-
-Md
Mendelevio
259,00
-
-
102
-
-No
Nobelio
262,00
-
-
103
-
-Lr
Laurencio
Subnivel f • elementos de transición interna * [(n-2)f
1-14 
(n-1)d
1-10 
ns
1-2
]
Tierras Raras I
[Serie 4f]
Tierras Raras II
[Serie 5f]
* Configuración electrónica general
** Rf(z=104) también llamado Kurchutovio (Ku)
*** Ha(z=105) también llamado Dubnio (Db)
Valores comparados con McGraw-Hill Interamericana de España.
http://www.mcgraw-hill.es/bcv/tabla_periodica/mc.html
178,49
1,3
2222
Actínidos
*[5f1-14 6d1-10 7s2]
Lantánidos
*[4f1-14 5d1-10 6s2]
Metaloides
Radio atómico (Å) o
Radio covalente (Å) o
Radio iónico (Å)
Hafnio
Orden en el caos: se organizan los elementos en la tabla periódica
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52
Se puede decir, entonces, que los elementos constituyen
las letras del alfabeto de la química, ya que permiten
escribir las fórmulas de los compuestos químicos para
luego nombrarlos haciendo uso de reglas sistemáticas.
Esta organización es la que hace posible que la tabla
periódica funcione como una herramienta imprescindible
para el manejo de la química.
Para principios del siglo XIX se conocían un poco más de 60 elementos pero no habían podido ser ordenados
siguiendo algún patrón. Es por ello que se dice: “la tabla periódica puso orden en el caos que existía” dado que,
con los aportes de Mendeleiev y otros investigadores organizaron los elementos en grupos y períodos.
1
2
3
4
5
6
7
Z
Algo más sobre la tabla periódica
Desde que Dimitri Ivanovitch Mendeleiev publicó su
primera tabla periódica en 1869, se han editado más de
setecientas representaciones gráficas hasta la fecha.
Cada representación tiene sus ventajas y sus desventajas
y la búsqueda de una tabla periódica “ideal” continúa
aún hoy día. Sin embargo, esta búsqueda no ha sido
muy exitosa ya que la tabla periódica larga ha prevalecido
a lo largo del tiempo.
Algunos de estos intentos de tablas periódicas los
constituyen la corta, o de Hubbard, diseñada en 1924,
que tiene la ventaja de integrar los elementos de
transición en un mismo grupo y subdividirlos en familias
A y B. Es muy llamativa por su colorido, además de que
muestra información diversa para cada elemento. Otra
es la tabla periódica en espiral que presenta una
estructura de capas. Las columnas corresponden a los
grupos o familias de elementos y las filas o períodos con
las múltiples capas de la tabla tridimensional. Esta versión
tiene la ventaja de poner de relieve el crecimiento regular
y la simetría del tamaño de los períodos.
La estructura general de la tabla periódica indica que en
los grupos (columnas verticales) se encuentran los
elementos con propiedades químicas similares, ya que
contienen el mismo número de electrones en su nivel
energético más externo. Según la nomenclatura actual, la
tabla periódica tiene 18 grupos.
En los períodos (filas horizontales) el número atómico
varía de uno en uno desde los metales, pasando por los
semimetales, hasta culminar en los no metales.
La tabla periódica se divide en 7 períodos.
Tabla periódica
de Theodor
Benfey
Tabla periódica
de Timmothy
Stowe
Tablas periódicas alternativas
Grupo 13
De este grupo forman parte elementos de tipo
no metálico, semimetálico y metálico. Tienen
puntos de fusión relativamente bajos y son muy
útiles en diversos tipos de aleaciones y materiales
semiconductores. El aluminio (Al) es muy versátil
como material de construcción debido a que es
muy liviano y no se corroe fácilmente, por lo
cual se utiliza, por ejemplo, en los marcos de las
ventanas de vidrio, puertas para duchas y en la
construcción de aviones. Es uno de los principales
recursos naturales de Venezuela.
B = Boro In = Indio
Al = Aluminio Tl = Talio
Ga = Galio
Bloque de aluminio para motor
Metales alcalino-térreos (Grupo 2)
Contienen 2 electrones en el último nivel que, en
condiciones apropiadas, pueden ceder o compartir
con otros elementos. De allí que en la naturaleza se
nos presenten en forma de iones con 2 cargas
positivas. Los más comunes son el calcio y el
magnesio que, por encontrarse en muchos minerales,
son disueltos por los ríos y lagos, siendo, por ejemplo,
la concentración de sus iones (Ca2+ y Mg2+) lo que
se denomina dureza del agua. El calcio es muy
común en nuestras vidas ya que se encuentra, por
ejemplo, en la leche, en los huesos y en la tiza.
Be = Berilio Sr = Estroncio
Mg = Magnesio Ba = Bario
Ca = Calcio Ra = Radio
Quema de una cinta de magnesio
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Metales alcalinos (Grupo 1)
Todos tienen un solo electrón en su último nivel
de energía. Al reaccionar con el agua forman
soluciones alcalinas o básicas, de allí su nombre.
La sal que usas en los alimentos contiene sodio,
el más común de los elementos de este grupo.
El potasio es un ingrediente importante de los
fertilizantes de las plantas. El litio es usado por
los médicos para tratar enfermedades depresivas.
El litio también se mezcla con el aluminio para
fabricar una aleación liviana, pero fuerte, usada
en los aviones.
Organización de los elementos en la tabla periódica
Li = Litio Rb = Rubidio
Na = Sodio Cs = Cesio
K = Potasio Fr = Francio
Reacción del sodio con el agua
53
Metales de transición (Grupos 3 al 12)
Son utilizados en la construcción de diversos
objetos de nuestra vida cotidiana: el cobre de
los cables de electricidad; el hierro que, junto a
otros elementos, constituye al acero de diversos
utensilios; el mercurio de los termómetros; la
plata y el oro usados en joyerías. La mayoría de
sus compuestos son coloreados.Sc, Y, La, Ac, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb,
Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Mn, Tc, Re,
Bh, Fe, Ru, Os, Hs, Co, Rh, Ir, Mt,
Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg.
Cables de cobre
Grupo 17
Ha conservado su nombre primigenio: los
halógenos. Son los típicos no metales que
tienden a formar iones negativos (F-, Cl-, ...),
pues, al contrario de los metales, les es fácil
capturar electrones. Aquí podríamos destacar
al flúor, tan importante para preservar en buen
estado nuestra dentadura; al cloro, uno de los
elementos de mayor producción y uso industrial,
y al yodo, el cual tiene, entre otros, múltiples
usos en el campo de los productos
farmacéuticos.
F = Flúor I = Iodo
Cl = Cloro At = Astatino
Br = Bromo
Cloro
Grupo 16
Está liderado por el oxígeno que respiramos
(O2), el cual también se presenta en forma de
ozono (O3) que protege a la Tierra de las
radiaciones de alta energía. Otro elemento, el
azufre, es básico para la formación del ácido
sulfúrico, uno de los compuestos químicos de
mayor producción mundial anual, además de
ser constituyente de aminoácidos.
O = Oxígeno Te = TelurioS = Azufre Po = Polonio
Se = Selenio
Emanación volcánica sulfurosa
Grupo 15
Aquí destacan el nitrógeno, el gas más
abundante en el aire y de gran versatilidad
química, y el fósforo, constituyente de los
huesos y del ATP, molécula fundamental en los
procesos energéticos de los organismos vivos.
N = Nitrógeno Sb = Antimonio
P = Fósforo Bi = Bismuto
As = Arsénico
Nitrógeno líquido
Organización de los elementos en la tabla periódica
Grupo 14
Este grupo está conformado por elementos no
metálicos (C y Si), semimetálicos (Ge) y
metálicos (Sn, Pb). Entre ellos destacan el
silicio por su abundancia en la corteza terrestre
en forma de sílice y silicatos y el carbono por
su relación con la vida y sus componentes. El
carbono es la base de toda una especialidad:
la química orgánica.
C = Carbono Sn = Estaño
Si = Silicio Pb = Plomo
Ge = Germanio
Piedra de carbonato de silicio
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El descubrimiento de los lantánidos fue tortuoso:
las cantidades en que aparecían en las muestras
sometidas a análisis, eran pequeñas, por lo que
se les denominó tierras raras; también eran muy
difíciles de separar y como tienen ciertas
propiedades químicas semejantes entre sí,
algunos químicos llegaron a sugerir que se les
ubicara a todos en una sola casilla, lo que rompía
con una norma básica del sistema de clasificación:
una casilla para cada elemento. Así que se
resolvió sacarlos de la tabla y colocarlos más
abajo en filas anexas. La primera es la serie de
los lantánidos que comprende los elementos del
lantano al lutecio.
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Gases nobles (Grupo 18)
Se llaman gases nobles porque sus átomos al
tener completamente llena la última capa de
electrones, tienen poca tendencia a formar
compuestos. Efectivamente, el número de
compuestos formados por estos elementos, en
relación a los demás de cada período, es bastante
limitado. Aquí podríamos mencionar al helio que,
por su escasa densidad y gran estabilidad,
permite que los globos se eleven.
He = Helio Kr = Kriptón
Ne = Neón Xe = Xenón
Ar = Argón Rn = Radón
Globo de helio
En 1944, Glenn Seaborg (Premio Nobel de
Química en 1951), a la derecha, señaló que
publicaría una tabla periódica en la que propondría
una nueva serie de elementos. Algunos de sus
colegas y amigos, según sus propias palabras,
le advirtieron: “No lo hagas, arruinarás tu
reputación científica”. Para, luego, el gran
científico agregar: “Yo tenía una gran ventaja: no
gozaba de ninguna reputación científica para
aquel entonces, así que seguí adelante y la
publiqué”. Así nació la serie de los actínidos.
La segunda fila al final de la tabla periódica
corresponde a la serie de los actínidos.
Interesante: Las tierras raras
Lutecio.
Fuente: www.theodoregray.com
Átomo de lantano
Apoyo didáctico
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Afiches (posters) atómicos
El profesor asigna al azar a los estudiantes un elemento
químico para crear un “slogan”, una frase o una oración
donde utiliza el nombre del elemento para sustituir el
número atómico de éste. Por ejemplo: Es necesario
tener ARGÓN para poder obtener una licencia de
conducir. Esto significa que, de acuerdo con la Ley,
debes tener 18 años cumplidos para sacar tu licencia
de conducir.
El “slogan” es colocado en un afiche pequeño (dimensión
100 x 60 cm) junto con el símbolo del elemento, peso
atómico y número atómico. Adicionalmente, el alumno
escribe dos o tres párrafos de información acerca de
los usos del elemento y cómo escogiste el “slogan”.
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Es hora de ser creativo
¿Serías capaz de construir un reloj con los símbolos de
los elementos químicos? ¿Cómo lo harías?
Aquí te damos algunas ideas:
• Piensa en las horas del 1 al 12. En química, ¿a cuáles
elementos corresponden los números de las horas?
• Usa la tabla periódica para encontrar los símbolos
correspondientes a esos números.
• Con esta información diseña un reloj de los elementos
químicos para tu salón de clase.
• Piensa ahora en la hora militar, ¿cuáles elementos cambian?
¿Podrías diseñar un reloj incluyendo ambas formas de
expresar la hora?
Realízalo y preséntalo a tu profesor. Recuerda ser creativo,
usa tus conocimientos.