El descubrimiento de un gran número de
elementos y el estudio de sus propiedades puso de manifiesto
entre algunos de ellos ciertas semejanzas. Esto indujo a los
químicos a buscar una clasificación de los
elementos no solo con objeto de facilitar su conocimiento y
su descripción, sino, más importante, para las
investigaciones que conducen a nuevos avances en
el
conocimiento de la materia.
- Primera tentativa de
clasificación: Triadas de Döbereiner. Entre
1817 y 1829, J. W. Döbereiner, profesor de Química de la
Universidad
de Jena, expuso su ley de las
triadas, agrupando elementos con propiedades
semejantes. - Segunda tentativa de
clasificación: Ley de las
octavas de Newlands. En 1864, el químico inglés J. A. R. Newlands observó
que dispuestos los elementos en orden crecientes a sus pesos
atómicos, después de cada siete elementos, en el
octavo se repetían las propiedades del primero y por
analogía con la escala musical
enunciaba su ley de las
octavas. - Tercera tentativa de
clasificación: Sistema
periódico de Mendelejeff. Fue el
químico ruso Dimitri I. Mendelejeff el que
estableció la tabla
periódica de los elementos comprendiendo el alcance
de la ley
periódica.
Los primeros trabajos de Mendelejeff datan de
1860 y sus conclusiones fueron leídas 1869 en la sociedad Química Rusa. El
mismo resumió su trabajo en los siguientes
postulados:
- Si se ordenan los elementos según sus
pesos atómicos, muestran una evidente
periodicidad. - Los elementos semejantes en sus propiedades
químicas poseen pesos atómicos semejantes (K, Rb,
Cs). - La colocación de los elementos en orden
a sus pesos atómicos corresponde a su
valencia. - Los elementos más difundidos en la
Naturaleza
son los de peso atómico pequeño. Estos elementos
poseen propiedades bien definidas. Son elementos
típicos. - El valor del
peso atómico caracteriza un elemento y permite predecir
sus propiedades. - Se puede esperar el descubrimiento de elementos
aún desconocidos. - En determinados elementos puede corregirse el
peso atómico si se conoce el de los elementos
adyacentes.
He aquí una síntesis clara y muy
completa no solo de la construcción de la tabla, sino
también de su importancia química.
La tabla
periódica moderna consta de siete períodos y
ocho grupos.
Períodos: Cada franja
horizontal.
Grupo Cada franja
vertical.
Familia: Grupo de elementos que tienen
propiedades semejantes.
Ventajas del sistema de
Mendelejeff
- Corrigió los pesos atómicos y las
valencias de algunos elementos por no tener sitio en su tabla
de la forma en que eran considerado hasta
entonces. - Señaló las propiedades de algunos
elementos desconocidos, entre ellos, tres a los que
llamó eka-boro, eka-aluminio, y
eka-silicio. - En 1894 Ramsy descubrió un gas el que
denominó argón. Es monoatómico, no
presenta reacciones químicas y carecía de un
lugar en la tabla. Inmediatamente supuso que debían
existir otros gases de
propiedades similares y que todos juntos formarían un
grupo. En
efecto, poco después se descubrieron los otros gases nobles
y se les asignó el grupo
cero. - Todos los huecos que dejó en blanco se
fueron llenando al descubrirse los elementos correspondientes.
Estos presentaban propiedades similares a las asignadas por
Mendelejeff.
Defectos
de la tabla de Mendelejeff
- No tiene un lugar fijo para el
hidrógeno. - Destaca una sola valencia.
- El conjunto de elementos con el nombre de
tierras raras o escasas (lantánidos) no tiene
ubicación en la tabla o es necesario ponerlos todos
juntos en un mismo lugar, como si fueran un solo elemento, lo
cual no es cierto. - No había explicación posible al
hecho de que unos períodos contarán de 8
elementos: otros de 18, otros de 32, etc. - La distribución de los elementos no
está siempre en orden creciente de sus pesos
atómicos.
En el presente siglo se descubrió que las
propiedades de los elementos no son función
periódica de los pesos atómicos, sino que
varían periódicamente con sus números
atómicos o carga nuclear. He aquí la verdadera
Ley
periódica moderna por la cual se rige el nuevo sistema: "Las
propiedades de los elementos son función periódica
de sus números atómicos"
Modernamente, el sistema periódico
se representa alargándolo en sentido horizontal lo
suficiente para que los períodos de 18 elementos formen
una sola serie. Con ello desaparecen las perturbaciones
producidas por los grupos
secundarios. El sistema periódico
largo es el más aceptado; la clasificación de
Werner, permite apreciar con más facilidad la periodicidad
de las propiedades de los elementos.
Propiedades periódicas y no
periódicas de los elementos
químicos
Son propiedades periódicas de los
elementos químicos las que desprenden de los electrones de
cadena de valencia o electrones del piso más exterior
así como la mayor parte de las propiedades físicas
y químicas.
Es la distancia de los electrones más
externos al núcleo. Esta distancia se mide en
Angström (A=10-8), dentro de un grupo Sistema
periódico, a medida que aumenta el
número atómico de los miembros de una familia aumenta
la densidad, ya que
la masa atómica crece mas que el volumen
atómico, el color F (gas amarillo
verdoso), Cl (gas verde), Br
(líquido rojo), I sólido (negro púrpura), el
lumen y el radio
atómico, el carácter metálico, el radio
iónico, aunque el radio
iónico de los elementos metálicos es menor que su
radio
atómico.
La electroafinidad, energía desprendida
por un ion gaseoso que recibe un electrón y pasa a
átomos gaseosos, es igual el valor al
potencial de ionización y disminuye al aumentar el
número atómico de los miembros de una familia. La
electronegatividad es la tendencia de un átomo a
captar electrones. En una familia disminuye
con el número atómico y en un período
aumenta con el número atómico.
Los átomos están constituidos por
el núcleo y la corteza y que el número de cargas
positivas del primero es igual al número de electrones de
la corteza; de ahí su electronegatividad. Si la corteza
electrónica de un átomo
neutro pierde o gana electrones se forman los llamados
iones.
Los iones son átomos o grupos
atómicos que tienen un número de electrones
excesivo o deficiente para compensar la carga positiva del
núcleo.
En el primer caso los iones tienen carga negativa
y reciben el nombre de aniones, y en el segundo están
cargados positivamente y se llaman cationes.
Elementos electropositivos y
electronegativos
Se llaman elementos electropositivos aquellos que
tienen tendencia a perder electrones transformándose en
cationes; a ese grupo
pertenecen los metales.
Elementos electronegativos son los que toman con
facilidad electrones transformándose en aniones; a este
grupo pertenecen los metaloides.
Los elementos más electropositivos
están situados en la parte izquierda del sistema periódico;
son los llamados elementos alcalinos. A medida que se avanza en
cada período hacia la derecha va disminuyendo el
carácter electropositivo, llegándose, finalmente, a
los alógenos de fuerte carácter
electronegativo.
La unión entre los átomos se
realiza mediante los electrones de la última capa
exterior, que reciben el nombre de electrones de
valencia.
La unión consiste en que uno o más
electrones de valencia de algunos de los átomos se
introduce en la esfera electrónica del otro.
Los gases nobles,
poseen ocho electrones en su última capa, salvo el helio
que tiene dos. Esta configuración electrónica les comunica inactividad
química y
una gran estabilidad.
Todos los átomos tienen tendencia a
transformar su sistema electrónico y adquirir el que
poseen los gases nobles,
porque ésta es la estructura
más estable.
Se llama valencia electroquímica al
número de electrones que ha perdido o ganado un átomo para
transformarse en ion. Si dicho número de electrones
perdidos o ganados es 1, 2, 3, etc. Se dice que el ion es
monovalente, bivalente, trivalente, etc.
En la unión o enlace de los átomos
pueden presentarse los siguientes casos:
- Enlace iónico, si hay atracción
electrostática. - Enlace covalente, si comparten los
electrones. - Enlace covalente coordinado, cuando el par de
electrones es aportado solamente por uno de
ellos. - Enlace metálico, so los electrones de
valencia pertenece en común a todos los
átomos.
Enlace iónico o
electrovalente
Fue propuesto por W Kossel en 1916 y se basa en
la transferencia de electrones de un átomo a
otro. La definición es la siguiente: "Electrovalencia es
la capacidad que tienen los átomos para ceder o captar
electrones hasta adquirir una configuración estable,
formándose así combinaciones donde aparecen dos
iones opuestos".
Exceptuando solamente los gases nobles
todos los elementos al combinarse tienden a adquirir la misma
estructura
electrónica que el gas noble
más cercano. El átomo que
cede electrones se transforma en ion positivo (catión), en
tanto que el que los gana origina el ion negativo
(anión).
Propiedades generales de los compuestos
iónicos
En general, los compuestos con enlace
iónico presentan puntos de ebullición y fusión muy
altos, pues para separarlos en moléculas hay que deshacer
todo el edificio cristalino, el cual presenta una elevada
energía reticular.
Se define de la siguiente manera: "Es el
fenómeno químico mediante el cual dos átomos
se unen compartiendo una o varias parejas de electrones; por lo
tanto, no pierden ni ganan electrones, sino que los
comparten".
Un átomo puede completar su capa externa
compartiendo electrones con otro átomo.
Cada par de electrones comunes a dos
átomos se llama doblete electrónico. Esta clase de
enlace químico se llama covalente, y se encuentra en todas
las moléculas constituidas por elementos no
metálicos, combinaciones binarias que estos elementos
forman entre sí, tales como hidruros gaseosos y en la
mayoría de compuestos de carbono.
Cada doblete de electrones (representado por el
signo :) Intercalado entre los símbolos de los
átomos, indica un enlace covalente sencillo y equivale al
guión de las fórmulas de estructura.
En enlace covalente puede ser: sencillo, doble o
triple, según se compartan uno, dos o tres pares de
electrones.
Se define de la siguiente forma: "Es el enlace
que se produce cuando dos átomos comparten una pareja de
electrones, pero dicha pareja procede solamente de uno de los
átomos combinados.
En este caso el enlace se llama covalente dativo
o coordinado. El átomo que aporta la pareja de electrones
recibe el nombre de donante, y el que los recibe, aceptor. Cuando
queremos simplificar la formula electrónica se pone una flecha que va del
donante al aceptor.
La estructura
cristalina de los metales y aleaciones
explica bastante una de sus propiedades
físicas.
La red cristalina de los
metales
está formada por átomos (red atómica) que
ocupan los nudos de la red de forma muy compacta
con otros varios.
En la mayoría de los casos los
átomos se ordenan en red cúbica, retenido
por fuerzas provenientes de los electrones de valencia; pero los
electrones de valencia no están muy sujetos, sino que
forman una nube electrónica que se mueve con facilidad
cuando es impulsada por la acción de un campo
eléctrico.
Autor:
Christian Gerald De Freitas
H.