La gran nueva Estructura de la tabla periódica

Estructura de la tabla periódica

El científico danés Niels Bohr retoma las ideas de la teoría cuántica propuesta por Max Planck en 1900 y elabora un nuevo modelo atómico que corregía al modelo planetario de Rutherford. Este modelo predecía la distribución correcta de los electrones en el átomo y explicaba, el orden periódico de los elementos químicos en la tabla periódica. El análisis de la configuración electrónica de los elementos, condujo a Bohr a la misma ordenación periódica que Moseley dedujo a partir de observaciones puramente empíricas. Por eso es importante destacar la relación que existe entre el comportamiento químico de los elementos (originado por su configuración electrónica) y su ubicación en la tabla periódica.

En la tabla periódica actual (figura 1) los elementos se organizan en grupos y períodos. Los períodos son siete filas horizontales señaladas con números arábigos (del 1 al 7). Los tres primeros son períodos cortos y los siguientes son largos. Los grupos o familias de elementos son las columnas verticales.

Existen dos clases de grupos:

• Los elementos representativos. Antes se los designaba con números romanos (del IA al VIHA), pero ahora se les asigna los números 1 (metales alcalinos), 2 (metales alcalinotérreos), 13 (familia del boro), 14 (familia del carbono), 15 (familia del nitrógeno), 16 (calcógenos), 17 (halógenos) y 18 (gases nobles).
• Los elementos de transición o metales de transición. Antes se numeraban del IB al VIIIB, pero ahora constituyen los grupos 3 al 12.

Dentro del grupo 3 (antes grupo IIIB) se encuentran los elementos de transición interna.

En el período 6, la serie de los metales lantánidos o "tierras raras" y en el período 7, la serie de los metales actínidos.

Fig 1 Tabla periódica actual. [pic 1]

Configuraciones electrónicas y tabla periódica

Las propiedades de los elementos químicos son consecuencia de la estructura electrónica de los átomos, y más específicamente, del ordenamiento de los electrones en los niveles de energía más externos. Si tomamos en cuenta sólo los elementos representativos, podremos observar que...

1. Todos los elementos de un mismo grupo tienen, por regla general, igual configuración electrónica en su nivel más externo. El número del grupo indica la cantidad de electrones  que hay en este nivel.

¿Cuál es el elemento representativo que no cumple con esta regla? (Pista: es un gas noble).

La importancia de los electrones exteriores es que participan en las reacciones químicas, lo que explica por qué los elementos de un mismo grupo tienen propiedades similares. A estos electrones se los llama “electrones químicos”

2. El número de electrones aumenta de uno en uno, mientras que el número de niveles de energía es el mismo para todos los elementos de un mismo período. Además, como podes observar, el número de período, indica el número de niveles de energía que tienen los átomos de los elementos que lo integran.

Los electrones externos

Para facilitar la visualización de los electrones del último nivel de energía en los elementos representativos, el químico y físico estadounidense  Lewis, ideó una notación en la cual representaba estos electrones mediante puntos alrededor del símbolo del elemento. Estas representaciones se conocen como símbolos de Lewis. Veamos un ejemplo: La configuración electrónica del nitrógeno (Z = 7) es 1s2 2s2 2p3. La distribución de los cinco electrones del último nivel de energía será:

                        2s2 2px1  2py1 2pz1

Es decir, habrá un orbital con dos electrones apareados y tres orbitales con tres electrones desapareados. El símbolo de Lewis para el nitrógeno será entonces:

[pic 2]

[pic 3]

[pic 4][pic 5]

Propiedades periódicas

Los elementos químicos tienen diversas propiedades que, siguiendo la ley periódica, se repiten con intervalos más o menos regulares. Si conoces estas propiedades periódicas podes determinar el comportamiento de los elementos, el cual se relaciona en forma estrecha con la posición que ocupan en la tabla periódica y con sus configuraciones electrónicas. Estudiemos las siguientes propiedades periódicas de lo elementos.

Radio atómico

De acuerdo con el modelo mecánico cuántico actual del átomo, la distribución de los electrones de un átomo no tiene un límite definido. Sin embargo, es posible determinar en forma experimental la mitad de la distancia entre los centros de dos átomos en una molécula (como el cloro) o de dos átomos adyacentes en un metal. Esta distancia se denomina radio atómico (Á) y puede considerarse una medida del "tamaño" del átomo (figura2).

Dentro de un mismo período de la tabla el radio atómico disminuye de izquierda a derecha.

...