Cuadro Tabla Periodica
Darci Ziler
Los elementos qumicos de la tabla peridica son los componentes bsicos de todo en la naturaleza. Estos elementos tambin integran los productos y las tecnologas que han dado forma a las sociedades modernas de innumerables maneras: el agua potable, los medicamentos efectivos y las tecnologas que abarcan desde paneles solares hasta componentes electrnicos.
En 1869, el qumico ruso Dimitri Mendelyev quiso ver si haba un patrn para las propiedades qumicas de los elementos que conoca. Encontr un patrn ordenando los elementos por su nmero atmico ascendente y organizndolos en un cuadro: as cre la primera tabla peridica. Esta estructura ayud a Mendelyev, as como a otros cientficos, a identificar similitudes y diferencias entre los elementos a fin de poder predecir reacciones qumicas futuras.
La tabla peridica de Mendelyev inclua 63 elementos. Anticip que algn da se descubriran otros, por lo que dej espacios en blanco en su tabla para realizar adiciones. Hoy, los 118 elementos qumicos identificados en la tabla peridica incluyen los materiales que componen todos los objetos conocidos en el universo.
Los elementos se organizan en filas horizontales incrementando el nmero atmico4. El nmero atmico, ubicado en la parte superior izquierda del smbolo del elemento, representa la cantidad de protones que hay en el ncleo de un tomo.
Debajo del smbolo del elemento se indica el peso atmico, que es el peso promedio de los protones y neutrones en un tomo. Debido a que los tomos naturalmente se presentan con diferentes cantidades de neutrones, conocidos como istopos, la masa atmica es un promedio de los pesos de todos los istopos de un tomo determinado.
Las filas horizontales a lo largo de la tabla peridica se denominan perodos. La tabla peridica contiene siete perodos5 (nueve si se cuentan las series lantanoides y actnidos). En cada perodo, los nmeros atmicos de los elementos aumentan de izquierda a derecha. Todos los elementos del mismo perodo tienen la misma cantidad de capas electrnicas, pero cantidades diferentes de electrones y protones.
Una vez que se conoce la cantidad de electrones de un elemento qumico, se puede calcular su valencia6. Esta es la capacidad de un tomo o de un grupo de tomos de formar enlaces qumicos con otros tomos. La valencia es un aspecto importante del clculo de frmulas qumicas para estudiantes y qumicos.
La Unin Internacional de Qumica Pura y Aplicada (IUPAC) mantiene la tabla peridica y tambin establece los criterios para las nuevas adiciones9. La IUPAC actualiz la tabla peridica por ltima vez en 2016, cuando agreg cuatro elementos nuevos: nihonio (Nh), moscovio (Mc), teneso (Ts) y oganesn (Og)10.
La tabla peridica ayuda a los qumicos a clasificar los elementos por propiedades y similitudes. Una forma de clasificar los elementos es dividirlos en tres categoras: metales, no metales y metaloides.
La tabla peridica de los elementos nos ayuda a comprender mejor los elementos qumicos y las relaciones entre ellos. Los productos, materiales y tecnologas que dan forma a nuestras vidas estn conformados por los elementos y por las reacciones entre ellos.
Desde que los humanos empezaron a pensar sobre la tierra en la que vivimos, algunos nos hemos preguntado de qu esta hecho nuestro mundo y los objetos que en l se encuentran. Los antiguos filsofos griegos del periodo clsico (400 a. C.) decidieron que existan cuatro materiales que formaban la base de todo, los elementos tierra, aire, fuego y agua. Estos filsofos no eran como los cientficos prcticos de hoy en da, los que investigan todas las cosas naturales, y sus ideas persistieron durante muchos siglos. Por ejemplo, durante muchos aos, los alquimistas trataron de reorganizar estos elementos con el fin de producir oro a partir de metales menos valiosos. Hicieron muchos descubrimientos interesantes, pero nunca lograron producir oro. Solo cuando en el siglo XIX se empez a desarrollar la ciencia de la qumica result evidente que efectivamente la materia est formada por elementos, y que cada elemento es fundamentalmente diferente de cualquier otro. El cientfico francs Antoine Lavoisier empez a determinar los pesos de los reactivos y productos en reacciones qumicas, aunque trgicamente fue ejecutado en 1794 durante la revolucin francesa, por ser (adems de cientfico) recaudador de impuestos. En 1805, John Dalton propuso la teora atmica, que sugiere que la unidad bsica de cada elemento es el tomo, aunque era entonces imposible determinar en qu consistan dichos tomos.
Sin embargo, los cientficos empezaron a investigar lo que podan ser los tomos y cmo difieren entre s. Se hicieron muchas sugerencias y en 1869, el cientfico ruso Dmitri Mendeleev, demostr que si los elementos conocidos se ponan en el orden creciente con respecto a sus pesos atmicos relativos, entonces los elementos con propiedades semejantes tienden a ocurrir en intervalos regulares. Estos intervalos llegaron a conocerse con el nombre de perodos, y Mendeleev estableci la lista para enfatizar las repeticiones regulares en la forma que conocemos como una Tabla Peridica. Su anlisis fue tan detallado que pudo sugerir en qu partes de su tabla deberan haber elementos que no se haban descubierto todava y en donde cientficos previos podran haber cometido errores.
Esta primera Tabla Peridica fue publicada en Rusia en 1869, y gradualmente fue adoptada por los cientficos en todo el mundo con el fin de sistematizar su ciencia e intercambiar informacin. Ha crecido y cambiado hasta llegar a la forma en que mucha gente la conoce hoy en da. Han transcurrido 150 aos desde la publicacin inicial de Mendeleef, y 2019 ha sido designado el Ao Internacional de la Tabla Peridica. Hoy sabemos que esta Tabla est completa en cuanto a que no existen espacios a llenar, y que no hay otros elementos posibles que puedan caber en la Tabla, excepto quizs despus del elemento 118, llamado Oganesn (anteriormente llamado ununoctio), Adems sabemos mucho sobre la constitucin de los tomos en funcin de partculas ms pequeas llamadas electrones, protones y neutrones.
La ltima Tabla Peridica est formada por 118 elementos, algunos de los que, como el carbono, el nitrgeno y el oxgeno, son estables y bien reconocidos; mientras que otros son inestables y no ocurren naturalmente. Dichos elementos pueden tener vidas medias de fracciones de segundos antes de descomponerse. Cada cuadro en la Tabla Peridica representa un elemento, el que contiene informacin sobre ese elemento nico, incluyendo su nombre, el smbolo que los qumicos usan para representarlo en frmulas, el peso relativo de sus tomos en comparacin con el peso de un tomo de hidrgeno, que es el ms ligero. Adems de estar organizada en perodos horizontales, la Tabla est dividida en grupos verticales, y los elementos en estos grupos tienen propiedades qumicas parecidas.
Muchos de los nombres y smbolos de los elementos son conocidos por todos, incluyendo a las personas sin conocimiento qumico. Por ejemplo, los elementos carbono, nitrgeno y oxgeno recibieron los smbolos C, N, y O respectivamente. La mayora de las personas conocen unos cuantos de estos smbolos, por ejemplo, algunas veces nos referimos al agua como H2O, lo que significa que dos tomos de hidrgeno estn enlazados a uno de oxgeno para formar una molcula de ese lquido. En conversaciones internacionales, los qumicos emplean estos smbolos sin importar su idioma materno, aunque los nombres de algunos elementos varan dependiendo del idioma.
La preparacin de nuevos elementos requiere emplear equipo muy sofisticado, tal como aceleradores lineales. Muchos de los elementos en el cuarto periodo largo de la Tabla (que empieza con francio, Fr) no existen naturalmente, y se prepararon artificialmente. Muchos de ellos son radiactivos y decaen rpidamente. Los primeros de estos nuevos elementos fueron preparados en EE. UU., pero posteriormente Rusia, Alemania y Japn se unieron a la bsqueda de nuevos elementos. Cuando alguien declara haber preparado un nuevo elemento, las autoridades internacionales deciden si la declaracin est justificada, y los declarantes tienen el derecho de proponer un nombre y un smbolo para el nuevo elemento. Con frecuencia adaptan el nombre de su pas o universidad para ello.
En la tabla tambin se muestra que el elemento 118 completa el perodo en el que se encuentra. Una pregunta interesante planteada por la bsqueda de nuevos elementos, y una de las ms interesantes que los fsicos modernos debern considerar, es si ser posible sintetizar el elemento 119 y los siguientes, o sern tan inestables que no puedan existir. Suponiendo que podemos sintetizar el elemento 119, dnde deberamos colocarlo en la Tabla? Ser el primer elemento de un nuevo periodo, llenando un recuadro debajo de francio? Es la forma actual de la Tabla adecuada para resolver todas las posibilidades que podran ser reveladas con descubrimientos futuros?
En general, la Tabla Peridica, representa el trabajo conjunto hecho durante dos siglos por muchos cientficos de varias nacionalidades. En la actualidad entendemos cmo y por qu la Tabla tiene la forma que tiene en funcin de las estructuras de los tomos de los elementos. Ahora sabemos cmo est constituida toda la materia cotidiana y entendemos cmo se comporta. Este es un logro maravilloso del intelecto humano y merece ser celebrado.
Su principal inters ha sido la forma en la que las plantas, como los guisantes y frijoles (leguminosas), pueden de manera natural atrapar el nitrgeno inactivo del aire con el fin de ayudar a sintetizar molculas biolgicas bsicas como las protenas; mientras que, para hacer cosas similares industrialmente, se requiere un enorme aparato que funciona a temperaturas y presiones muy elevadas.
El Dr. Leigh ha publicado varios libros, tanto tcnicos como populares, y ms de 300 artculos sobre qumica, historia, tanto local como cientfica, y arqueologa. Durante muchos aos fue miembro del comit de la Unin Internacional de Qumica Pura y Aplicada (IUPAC), responsable de evaluar las declaraciones de preparacin de nuevos elementos y, una vez aceptada dicha declaracin, proponer a la comunidad qumica un nombre y smbolo adecuados para el nuevo elemento. En la actualidad, est popularizando informacin sobre la Tabla Peridica de los Elementos.
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