Historia de la tabla
periódica
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Los
seres humanos siempre hemos estado tentados a encontrar una explicación a la
complejidad de la materia que nos rodea. Al principio se pensaba que los
elementos de toda materia se resumían al agua, tierra, fuego y aire. Sin
embargo al cabo del tiempo y gracias a la mejora de las técnicas de
experimentación física y química, nos dimos cuenta de que la materia es en
realidad más compleja de lo que parece. Los químicos del siglo XIX
encontraron entonces la necesidad de ordenar los nuevos elementos descubiertos.
La primera manera, la más natural, fue la de clasificarlos por masas
atómicas, pero
esta clasificación no reflejaba las diferencias y similitudes entre los
elementos. Muchas más clasificaciones fueron adoptadas antes de llegar a la tabla periódica que es utilizada en nuestros
días.
Cronología de las
diferentes clasificaciones de los elementos químicos
Döbereiner
Este
químico alcanzó a elaborar un informe que mostraba una relación entre la masa
atómica de ciertos elementos y sus propiedades en 1817. Él destaca la
existencia de similitudes entre elementos agrupados en tríos que él denomina
“tríadas”. La tríada del cloro, del bromo y del yodo es un ejemplo. Pone en
evidencia que la masa de uno de los tres elementos de la triada es intermedia
entre la de los otros dos. En 1850 pudimos contar con unas 20 tríadas para
llegar a una primera clasificación coherente.
Chancourtois y Newlands
En 1862
Chancourtois, geólogo francés, pone en evidencia una cierta periodicidad
entre los elementos de la tabla. En 1864 Chancourtois y Newlands, químico
inglés, anuncian la Ley de las octavas: las propiedades se repiten cada ocho
elementos. Pero esta ley no puede aplicarse a los elementos más allá del Calcio. Esta clasificación es por lo
tanto insuficiente, pero la tabla periódica comienza a ser diseñada.
Meyer
En
1869, Meyer, químico alemán, pone en evidencia una cierta periodicidad en el
volumen atómico. Los elementos similares tienen un volumen atómico similar en
relación con los otros elementos. Los metales alcalinos tienen por ejemplo un
volumen atómico importante.
Mendeleïev
En
1869, Mendeleïev, químico ruso, presenta una primera versión de su tabla
periódica en 1869. Esta tabla fue la primera presentación coherente de las
semejanzas de los elementos. El se dio cuenta de que clasificando los
elementos según sus masas atómicas se veía aparecer una periodicidad en lo
que concierne a ciertas propiedades de los elementos. La primera tabla contenía 63
elementos.
Esta
tabla fue diseñada de manera que hiciera aparecer la periodicidad de los
elementos. De esta manera los elementos son clasificados verticalmente. Las
agrupaciones horizontales se suceden representando los elementos de la misma
“familia”.
Para
poder aplicar la ley que él creía cierta, tuvo que dejar ciertos huecos
vacíos. Él estaba convencido de que un día esos lugares vacíos que
correspondían a las masas atómicas 45, 68, 70 y 180, no lo estarían más, y
los descubrimientos futuros confirmaron esta convinción. El consiguió además
prever las propiedades químicas de tres de los elementos que faltaban a
partir de las propiedades de los cuatro elementos vecinos. Entre 1875 y 1886,
estos tres elementos: galio, escandio y germanio, fueron descubiertos y ellos
poseían las propiedades predecidas.
Sin
embargo aunque la la clasificación de Mendeleïev marca un claro progreso,
contiene ciertas anomalías debidas a errores de determinación de masa atómica
de la época.
Un
grupo de la tabla periódica es una columna vertical de la tabla. Hay 18
grupos en la tabla estándar. El hecho de que la mayoría de estos grupops correspondan
directamente a una serie química no es fruto del azar. La tabla ha sido
inventada para organizar las series químicas conocidas dentro de un esquema
coherente. La distribución de los elementos en la tabla periódica proviene
del hecho de que los elementos de un mismo grupo poseen la misma
configuración electrónica en su capa más externa. Como el comportamiento
químico está principalmente dictado por las interacciones de estos electrones
de la última capa, de aquí el hecho de que los elementos de un mismo grupo
tengan similares propiedades físicas y químicas.
 El primer intento de clasificación sistemática lo constituyó el estudio realizado por Döbereiner, quien de acuerdo con su gran semejanza en características químicas seleccionó algunos elementos químicos en grupos de tres, observando que las masas atómicas de dichos elementos son aproximadamente las mismas, como el caso de hierro, cobalto y níquel (55.847, 58.933 y 58.71 respectivamente), o en su caso, la media aritmética de las masas atómicas de dos elementos era aproximadamente el mismo valor que tiene la masa atómica del tercer elemento que conformaba el grupo en cuestión, como el caso del cloro y del yodo, cuya media aritmética de sus masas atómicas, resulta ser aproximadamente el mismo valor de la masa atómica del bromo; esto es: CLORO 35.5 YODO 126.90 BROMO 80 Cuando la media aritmética de las masa atómicas entre el cloro y el yodo es de 81. http://www.te.ipn.mx/polilibros/Quimica/cap3/triada.html Triadas de Döbereiner Uno de los primeros intentos para agrupar los elementos de propiedades análogas se debe a J. W.Döbereiner quien en 1817 puso de manifiesto el notable parecido que existía entre las propiedades de ciertos grupos de tres elementos, con una variación gradual del primero al último. Posteriormente (1827) señaló la existencia de otros grupos de tres elementos en los que se daba la misma relación (cloro, bromo y yodo; azufre, selenio y teluro; litio, sodio y potasio). 1- Litio LiCl-LiOH; Calcio CaCl2- CaSO4 ; Azufre H2S- SO2. 2- Sodio NaCl- NaOH; Estroncio SrCl2- SrSO4; Selenio H2Se - SeO2 . 3- Potasio KCl - KOH; Bario BaCl2 - BaSO4; Teluro H2Te - TeO2. A estos grupos de tres elementos se les denominó triadas y hacia 1850 ya se habían encontrado unas 20, lo que indicaba una cierta regularidad entre los elementos químicos. Döbereiner intentó relacionar las propiedades químicas de estos elementos (y de sus compuestos) con los pesos atómicos, observando una gran analogía entre ellos, y una variación gradual del primero al último. La tabla periódica de los elementos es una disposición de los elementos químicos en forma de tabla, ordenados por su número atómico (número de protones), por su configuración de electrones y sus propiedades químicas. Este ordenamiento muestra tendencias periódicas, como elementos con comportamiento similar en la misma columna. En palabras de Theodor Benfey, la tabla y la ley periódica «son el corazón de la química —comparables a lo que la teoría de la evolución en biología (que sucedió al concepto de la Gran Cadena del Ser) y las leyes de la termodinámica en la física clásica».1 Las filas de la tabla se denominan períodos y las columnas grupos. Algunos grupos tienen nombres. Así por ejemplo el grupo 17 es el de los halógenos y el grupo 18 el de los gases nobles. La tabla también se divide en cuatro bloques con algunas propiedades químicas similares. Debido a que las posiciones están ordenadas, se puede utilizar la tabla para obtener relaciones entre las propiedades de los elementos, o pronosticar propiedades de elementos nuevos todavía no descubiertos o sintetizados. La tabla periódica proporciona un marco útil para analizar el comportamiento químico y es ampliamente utilizada en química y otras ciencias. Dmitri Mendeléyev publicó en 1869 la primera versión de tabla periódica que fue ampliamente reconocida. La desarrolló para ilustrar tendencias periódicas en las propiedades de los elementos entonces conocidos, al ordenar los elementos basándose en sus propiedades químicas,2 si bien Julius Lothar Meyer, trabajando por separado, llevó a cabo un ordenamiento a partir de las propiedades físicas de los átomos.3 Mendeléyev también pronosticó algunas propiedades de elementos entonces desconocidos que anticipó que ocuparían los lugares vacíos en su tabla. Posteriormente se demostró que la mayoría de sus predicciones eran correctas cuando se descubrieron los elementos en cuestión. La tabla periódica de Mendeléyev ha sido desde entonces ampliada y mejorada con el descubrimiento o síntesis de elementos nuevos y el desarrollo de modelos teóricos nuevos para explicar el comportamiento químico. La estructura actual fue diseñada por Alfred Werner a partir de la versión de Mendeléyev. Existen además otros arreglos periódicos de acuerdo a diferentes propiedades y según el uso que se le quiera dar (en didáctica, geología, etc.).4 Se han descubierto o sintetizado todos los elementos de número atómico del 1 (hidrógeno) al 118 (ununoctium); la IUPAC confirmó los elementos 113, 115, 117 y 118 el 30 de diciembre de 2015.5 Los primeros 94 existen naturalmente, aunque algunos solo se han encontrado en cantidades pequeñas y fueron sintetizados en laboratorio antes de ser encontrados en la naturaleza.n. 1 Los elementos con números atómicos del 95 al 118 solo han sido sintetizados en laboratorios. Allí también se produjeron numerosos radioisótopos sintéticos de elementos presentes en la naturaleza. Los elementos del 95 a 100 existieron en la naturaleza en tiempos pasados pero actualmente no.6 La investigación para encontrar por síntesis nuevos elementos de números atómicos más altos continúa.
De acuerdo con la Tabla
del Sistema
Periódico
los elementos químicos se clasifican de la siguiente forma según sus
propiedades físicas:
§
Metales
§
Metaloides
§
No metales
§
Lactínidos y Actínidos
Metales:
Son elementos químicos que generalmente contienen
entre uno y tres electrones en la última órbita, que pueden ceder con
facilidad, lo que los convierte en conductores del calor
y la electricidad.
Los metales, en líneas generales, son maleables y
dúctiles, con un brillo característico, cuya mayor o menor intensidad depende
del movimiento
de los electrones que componen sus moléculas.
El oro y la plata, por
ejemplo, poseen mucho brillo y debido a sus características físicas constituyen
magníficos conductores de la electricidad, aunque por su alto precio
en el mercado
se prefiere emplear, como sustitutos, el cobre
y el aluminio,
metales más baratos e igualmente buenos conductores.
Un 75% de los elementos químicos existentes en la naturaleza
son metales y el resto no metales gases nobles, de transición interna y
metaloides.
Metaloides: Son elementos que
poseen, generalmente, cuatro electrones en su última órbita, por lo que poseen
propiedades intermedias entre los metales y los no metales. Esos elementos
conducen la electricidad solamente en un sentido, no permitiendo hacerlo en
sentido contrario como ocurre en los metales. El silicio (Si), por ejemplo, es
un metaloide ampliamente utilizado en la fabricación de elementos semiconductores
para la industria
electrónica,
como rectificadores diodos,
transistores,
circuitos
integrados, microprocesadores,
etc.
No metales: Poseen,
generalmente, entre cinco y siete electrones en su última órbita. Debido a esa propiedad,
en lugar de ceder electrones su tendencia es ganarlos para poder
completar ocho en su última órbita. Los no metales son malos conductores del
calor y la electricidad, no poseen brillo, no son maleables ni dúctiles y, en estado
sólido, son frágiles.
Gases nobles: Son elementos
químicos inertes, es decir, no reaccionan frente a otros elementos, pues en su
última órbita contienen el máximo de electrones posibles para ese nivel de
energía (ocho en total). El argón (Ar), por ejemplo, es un gas noble ampliamente
utilizado en el interior de las lámparas incandescentes y fluorescentes. El
neón es también otro gas noble o inerte, muy utilizado en textos y ornamentos
lumínicos de anuncios y vallas publicitarias extremadamente oxidante y forma
cloruros con la mayoría de los elementos.
En los siguientes resúmenes hablaremos de la
reactivada de algunos elementos al mezclarse con otro o solo su gran impacto.
Cuando se combina con el hidrógeno
para dar cloruro de hidrógeno en presencia de luz difusa se produce
una reacción lenta pero si se combinan bajo luz solar directa se produce una
explosión y se desprende una gran cantidad de calor.
El cloro también se combina con los compuestos
hidrogenados como amoníaco y ácido sulfhídrico formando ácido clorhídrico con
el hidrógeno de éstos.
Descompone muchos hidrocarburos
pero si se controlan las condiciones de la reacción se consigue la sustitución
parcial del hidrógeno por el cloro.
Al rojo reacciona reversiblemente con el vapor de agua
formando ácido clorhídrico y liberando oxígeno:
Cl2 + H2 O = 2HCl
+ ½O2
En frío y en presencia de la luz, reacciona
lentamente con el agua
dando ácido clorhídrico y ácido hipocloroso HClO, que se descompone a su vez
para formar oxígeno. A ello se debe el poder oxidante del agua de cloro.
Puede formar cloruros con la mayor parte de los
metales aunque en diferentes condiciones y con distinta intensidad. Por
ejemplo, con el sodio en frio reacciona lentamente, pero si se calienta arde
con llama muy brillante formándose cloruro de sodio.
Reacciona también con el hierro
y con el cobre,
pero si se encuentra completamente seco ya no tiene lugar la reacción. Por ello
puede guardarse en cilindros de acero
o de hierro.
El agua
de cloro puede disolver al oro y al platino que
son metales
muy resistentes a los agentes químicos.
Si se disuelve en sustancias que proporcionen una
gran concentración de iones hidroxilo se forma una mezcla de cloruro e
hipoclorito. Por ejemplo con hidróxido de sodio (sosa) da una mezcla de cloruro
e hipoclorito sódicos llamada agua de Javel.
El cloro se combina directamente con la mayoría de
los elementos no metálicos, a excepción del carbono,
nitrógeno y oxígeno
(de los que si se conocen cloruros, aunque obtenidos indirectamente). Por
ejemplo con el fósforo se combina formando tricloruro de fósforo, y
pentacloruro de fósforo si hay cloro en exceso.
A continuación explicaremos un poco de cuales
elementos son más utilizados
Los iones de calcio actúan de cofactor en muchas
reacciones enzimáticas, interviene en el metabolismo
del glucógeno, junto al potasio y el sodio regula la contracción muscular. El
porcentaje de calcio en los organismos es variable y depende de las especies,
pero por término medio representa el 2,45% en el conjunto de los seres vivos;
en los vegetales, solo representa el 0,007%.
En el habla vulgar se utiliza la voz calcio para
referirse a sus sales aluminio Este metal posee una combinación de
propiedades que lo hacen muy útil en ingeniería
mecánica,
tales como su baja densidad
(2.700 kg/m3) y su alta resistencia
a la corrosión. Mediante aleaciones
adecuadas se puede aumentar sensiblemente su resistencia mecánica
(hasta los 690 MPa). Es buen conductor de la electricidad,
se mecaniza con facilidad y es relativamente barato. Por todo ello es el metal
que más se utiliza después del acero. En condiciones normales de presión y temperatura,
el oxígeno se encuentra en estado
gaseoso formando moléculas diatómicas (O2) que a pesar de ser inestables se
generan durante la fotosíntesis
de las plantas
y son posteriormente utilizadas por los animales,
en la respiración
(ver ciclo del oxígeno). También se puede encontrar de forma líquida en
laboratorios. Si llega a una temperatura menor que -219°C, se convierte en un
sólido cristalino azul. Su valencia es 2.
El cobre forma parte de una cantidad muy elevada de
aleaciones que generalmente presentan mejores propiedades mecánicas, aunque
tienen una conductividad eléctrica menor. Las más importantes son conocidas con
el nombre de bronces y latones. Por otra parte, el cobre es un metal duradero
porque se puede reciclar un número casi ilimitado de veces sin que pierda sus
propiedades mecánicas.
Fue uno de los primeros metales en ser utilizado
por el ser humano en la prehistoria.
El cobre y su aleación con el estaño,
el bronce, adquirieron tanta importancia que los historiadores han llamado Edad
del Cobre y Edad del Bronce a dos periodos de la Antigüedad. Aunque su uso
perdió importancia relativa con el desarrollo
de la siderurgia, el cobre y sus aleaciones siguieron siendo empleados para
hacer objetos tan diversos como monedas, campanas y cañones. A partir del siglo
XIX, concretamente de la invención del generador eléctrico en 1831 por Faraday,
el cobre se convirtió de nuevo en un metal estratégico, al ser la materia prima
principal de cables e instalaciones eléctricas.
El cobre posee un importante papel biológico en el proceso
de fotosíntesis
de las plantas, aunque no forma parte de la composición de la clorofila. El
cobre contribuye a la formación de glóbulos rojos y al mantenimiento
de los vasos sanguíneos, nervios, sistema
inmunológico y huesos
y por tanto es un oligoelemento esencial para la vida humana.[9]
El cobre se encuentra en una gran cantidad de alimentos
habituales de la dieta tales como ostras, mariscos, legumbres, vísceras y
nueces entre otros, además del agua potable
y por lo tanto es muy raro que se produzca una deficiencia de cobre en el
organismo. El desequilibrio de cobre ocasiona en el organismo una enfermedad
hepática conocida como enfermedad de Wilson.[10]
El cobre es el tercer metal más utilizado en el
mundo, por detrás del acero y el aluminio. La producción
mundial de cobre refinado se estimó en 15,8 Mt en el 2006, con un déficit
de 10,7% frente a la demanda
mundial proyectada de 17,7 Mt.[11] Los combustibles son cuerpos
capaces de combinarse con él oxigeno
con desprendimiento de calor. Los productos
de la combustión son generalmente gaseosos. Por razones prácticas, la
combustión no debe ser ni muy rápida ni demasiado lenta.
Puede hacerse una distinción entre los combustibles
quemados en los hogares y los carburantes utilizados en los motores
de explosión; aunque todos los carburantes pueden ser empleados como
combustibles, no ocurre lo mismo a la viceversa.
Clasificación y utilización de los combustibles:
Los distintos combustibles y carburantes utilizados
pueden ser: sólidos, líquidos o gaseosos.
Leer más: http://www.monografias.com/trabajos63/elementos-de-quimica/elementos-de-quimica2.shtml#ixzz4PXtH0ohF
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