Cómo agrupa la tabla periódica los elementos

La tabla periódica de los elementos no es tan confusa como parece.

Los científicos tenían una comprensión rudimentaria de la tabla periódica de los elementos hace siglos. Pero a finales del siglo XIX, el químico ruso Dmitri Mendeleev publicó su primer intento de agrupar elementos químicos según sus pesos atómicos. En ese momento sólo se conocían unos 60 elementos, pero Mendeleev se dio cuenta de que cuando los elementos se organizaban por peso, ciertos tipos de elementos aparecían en intervalos o períodos regulares.

Hoy, 150 años después, los químicos reconocen oficialmente 118 elementos (tras la incorporación de cuatro recién llegados en 2016) y todavía utilizan la tabla periódica de elementos de Mendeleev para organizarlos. La tabla comienza con el átomo más simple, el hidrógeno, y luego organiza el resto de elementos por número atómico, que es el número de protones que contiene cada uno. Con un puñado de excepciones, el orden de los elementos se corresponde con la masa creciente de cada átomo.

La tabla tiene siete filas y 18 columnas. Cada fila representa un período; El número de período de un elemento indica cuántos de sus niveles de energía albergan electrones. El sodio, por ejemplo, se encuentra en el tercer período, lo que significa que un átomo de sodio normalmente tiene electrones en los primeros tres niveles de energía. Bajando en la tabla, los períodos son más largos porque se necesitan más electrones para llenar los niveles externos más grandes y complejos.

Las columnas de la tabla representan grupos o familias de elementos. Los elementos de un grupo a menudo se ven y se comportan de manera similar, porque tienen la misma cantidad de electrones en su capa más externa: la cara que muestran al mundo. Los elementos del grupo 18, en el extremo derecho de la tabla, por ejemplo, tienen capas exteriores completamente llenas y rara vez participan en reacciones químicas.

Los elementos normalmente se clasifican como metálicos o no metálicos, pero la línea divisoria entre los dos es confusa. Los elementos metálicos suelen ser buenos conductores de electricidad y calor. Los subgrupos dentro de los metales se basan en las características y propiedades químicas similares de estas colecciones. Nuestra descripción de la tabla periódica utiliza agrupaciones de elementos comúnmente aceptadas, según el Laboratorio Nacional de Los Álamos.

Metales alcalinos: Los metales alcalinos constituyen la mayor parte del Grupo 1, la primera columna de la tabla. Estos metales, brillantes y lo suficientemente suaves como para cortarlos con un cuchillo, comienzan con litio (Li) y terminan con francio (Fr). También son extremadamente reactivos y estallan en llamas o incluso explotan al contacto con el agua, por lo que los químicos los almacenan en aceites o gases inertes. El hidrógeno, con su único electrón, también vive en el Grupo 1, pero el gas se considera un no metal.

Metales alcalinotérreos: Los metales alcalinotérreos forman el grupo 2 de la tabla periódica, desde el berilio (Be) hasta el radio (Ra). Cada uno de estos elementos tiene dos electrones en su nivel de energía más externo, lo que hace que las tierras alcalinas sean lo suficientemente reactivas como para que rara vez se encuentren solas en la naturaleza. Pero no son tan reactivos como los metales alcalinos. Sus reacciones químicas suelen ocurrir más lentamente y producen menos calor en comparación con los metales alcalinos.

Lantánidos: El tercer grupo es demasiado largo para caber en la tercera columna, por lo que se divide y se voltea hacia un lado para convertirse en la fila superior de la isla que flota en la parte inferior de la tabla. Estos son los lantánidos, elementos 57 a 71: lantano (La) a lutecio (Lu). Los elementos de este grupo tienen un color blanco plateado y se empañan al contacto con el aire.

Actínidos: Los actínidos se alinean en la fila inferior de la isla y comprenden los elementos 89, actinio (Ac), a 103, lawrencio (Lr). De estos elementos, sólo el torio (Th) y el uranio (U) se encuentran naturalmente en la Tierra en cantidades sustanciales. Todos son radiactivos. Los actínidos y los lantánidos juntos forman un grupo llamado metales de transición internos.

Metales de transición: Volviendo al cuerpo principal de la tabla, el resto de los Grupos 3 al 12 representan el resto de los metales de transición. Duros pero maleables, brillantes y con buena conductividad, estos elementos son en lo que normalmente piensas cuando escuchas la palabra metal. Muchos de los mayores éxitos del mundo del metal, incluidos el oro, la plata, el hierro y el platino, se encuentran aquí.

Metales post-transición: Antes del salto al mundo no metálico, las características compartidas no están claramente divididas a lo largo de líneas de grupo verticales. Los metales de post-transición son aluminio (Al), galio (Ga), indio (In), talio (Tl), estaño (Sn), plomo (Pb) y bismuto (Bi), y abarcan del Grupo 13 al Grupo 17. Estos elementos tienen algunas de las características clásicas de los metales de transición, pero tienden a ser más blandos y conducir peor que otros metales de transición. Muchas tablas periódicas incluirán una línea de "escalera" en negrita debajo de la diagonal que conecta el boro con el astato. Los metales posteriores a la transición se agrupan en la parte inferior izquierda de esta línea.

Metaloides: Los metaloides son boro (B), silicio (Si), germanio (Ge), arsénico (As), antimonio (Sb), telurio (Te) y polonio (Po). Forman la escalera que representa la transición gradual de los metales a los no metales. Estos elementos a veces se comportan como semiconductores (B, Si, Ge) en lugar de como conductores. Los metaloides también se denominan "semimetales" o "metales pobres".

No metales: Todo lo demás que se encuentra en la parte superior derecha de la escalera, más el hidrógeno (H), abandonado en el Grupo 1, es un no metal. Estos incluyen carbono (C), nitrógeno (N), fósforo (P), oxígeno (O), azufre (S) y selenio (Se).

Halógenos: Los cuatro elementos principales del Grupo 17, desde el flúor (F) hasta el astato (At), representan uno de los dos subconjuntos de no metales. Los halógenos son bastante reactivos químicamente y tienden a combinarse con metales alcalinos para producir varios tipos de sales. La sal de mesa de su cocina, por ejemplo, es una combinación entre el sodio, un metal alcalino, y el cloro halógeno.

Gases nobles: Incoloros, inodoros y casi completamente no reactivos, los gases inertes o nobles completan la tabla del Grupo 18. Muchos químicos esperan que el oganesson (anteriormente denominado "ununoctium"), uno de los cuatro elementos recién nombrados, comparta estas características; sin embargo, debido a que este elemento tiene una vida media que mide milisegundos, nadie ha podido probarlo directamente. Oganesson completa el séptimo período de la tabla periódica, por lo que si alguien logra sintetizar el elemento 119 (y la carrera para hacerlo ya está en marcha), dará vueltas para comenzar la fila ocho en la columna de metales alcalinos.

Debido a la naturaleza cíclica creada por la periodicidad que da nombre a la tabla, algunos químicos prefieren visualizar la tabla de Mendeleev como un círculo.

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Ben Biggs es un entusiasta y experimentado escritor de ciencia y tecnología, autor de libros publicados y editor de la galardonada revista How It Works. También ha pasado muchos años escribiendo y editando para medios de tecnología y videojuegos, y luego se convirtió en editor de All About Space y luego de la revista Real Crime.

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