¿Qué es la tabla periódica?
Un elemento químico es una sustancia que está compuesta por átomos con el mismo número de protones. Este hecho le confiere unas características físicas y químicas que le distingue del resto de elementos químicos. Ejemplos de elementos químicos son el oxígeno, el carbono, el hidrógeno o el uranio. La tabla periódica no es más que una ordenación de los elementos químicos conocidos en el universo, tanto naturales como hechos por el ser humano. Los elementos están ordenados por su número atómico, que es el número de protones que tienen en los átomos, así como su configuración electrónica (cuantos electrones tienen y como se ordenan alrededor del átomo). Al colocarlos de esta forma se puede observar que los elementos que están en la misma columna, llamada grupo, poseen propiedades químicas muy parecidas, lo que hace que sea muy útil para obtener relaciones entre los distintos elementos.
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Hay diferentes formas de dividir en bloques la tabla periódica. La más útil probablemente sea la que la divide atendiendo a cómo se llenan las capas electrónicas de los elementos. En un átomo los electrones se disponen en capas, divididas en subniveles denominados orbitales, que se van llenando en orden creciente de energía. Las propiedades químicas de un determinado elemento dependen en gran medida de como de llenas estén esas capas y en qué tipo de orbitales. De esta forma los elementos de los dos primeros grupos se denominan bloque s, ya que sus electrones están ocupando orbitales tipo s. Si exceptuamos el hidrógeno (que tiene tan solo un electrón y es un gas), el resto de los elementos se comportan de una manera parecida. Son metales con una gran capacidad de ceder electrones. Esto hace que reaccionen de forma violenta con sustancias que tengan facilidad para captar electrones. Por eso el sodio o el magnesio reaccionan de forma explosiva con el agua. Una vez pierden esos electrones, son de los elementos más estables que hay, y los podemos encontrar en compuestos tan comunes como la sal o el bicarbonato.
Del grupo 3 al 12 tenemos el bloque d. Suelen ser átomos grandes con muchos electrones dispuestos en orbitales tipo d. Entre ellos se encuentran elementos tan comunes como el hierro o el cobre. Debido a las características especiales de las capas d y al número tan grande de electrones, estos compuestos suelen ser muy utilizados en química sintética (para preparar una gran variedad de productos químicos) ya que tienen una habilidad especial para forzar la formación y ruptura de enlaces químicos.
A continuación, están los grupos 13 al 18, que forman el bloque p. Como anteriormente, el nexo común entre elementos de este grupo es que los electrones que se encuentran más alejados del núcleo se encuentran en orbitales tipo p. Las propiedades químicas de este grupo no son tan homogéneas como en los casos anteriores. Por ejemplo, el aluminio tiene propiedades de metal mientras que el cloro es un gas en su estado elemental que se comporta de modo completamente diferente (el cloro tiene mucha avidez por captar electrones mientras que el aluminio por recibirlos). De forma general, elementos en este grupo son los que forman parte fundamental de la materia viva, especialmente el carbono, oxígeno y nitrógeno. Elementos en este grupo se caracterizan por ser muy versátiles y formar muchas formas diferentes de enlaces. Por ejemplo, el carbono puede formar enlaces consigo mismo para formar diamantes, o formar enlaces con átomos de oxígeno para formar el dióxido de carbono o CO2. Al final de este grupo se encuentran los gases nobles (grupo 18). Estos elementos tienen la capa p llena de electrones, lo que les confiere una estabilidad muy alta y, por tanto, son compuestos muy poco reactivos.
Finalmente tenemos el bloque f, constituido por elementos que tienen electrones en orbitales tipo f. Está formado por los lantánidos y los actínidos. Los lantánidos se llaman también tierras raras ya que su abundancia en la tierra es escasa. Algunos de ellos tienen propiedades químicas interesantes y se utilizan en dispositivos láser debido a sus propiedades fluorescentes. Los actínidos son un conjunto de elementos cuya característica principal es la inestabilidad derivada del gran tamaño de los átomos, lo que hace que la mayoría sean radiactivos. Algunos de ellos son de origen sintético como el Einstenio o el Nobelio y otros se encuentran en cantidades muy pequeñas en la Tierra, como el Uranio o el Plutonio.
Historia de la tabla periódica.
La tabla periódica va íntimamente ligada al descubrimiento de los diferentes elementos. Algunos como el oxígeno fueron descubiertos a finales del s XVIII (Priestley 1774) y otros como el Prometio no se descubrieron hasta bien entrado el s. XX (Marinsky, Glendenin, Coryell 1944). Sin embargo, ya desde finales del s. XVIII se plantearon diferentes formas para ordenar los elementos químicos conocidos en base a sus propiedades. A mediados del s XIX, el químico inglés John Newlands se dio cuenta que cuando los elementos químicos se ordenaban en base a su número atómico las propiedades de estos se repetían en intervalos de 8. En 1869, inspirado por esta apreciación, el químico ruso Dimitri Mendeléiev colocó de forma ordenada todos los elementos conocidos en ese momento por orden creciente de sus masas atómicas, agrupándolos en filas o periodos y situando en el mismo grupo elementos que tenían propiedades químicas similares. En ese momento eran conocidos 63 de los 92 elementos que existen de forma natural por lo que una de las claves para la aceptación de su tabla periódica fue que Mendeléiev dejó huecos en aquellos lugares donde debería de estar un elemento aún desconocido en la época. De hecho, de esta forma, no sólo se podría inferir el número atómico y configuración electrónica del elemento por descubrir, sino que también se podrían predecir sus propiedades químicas. El descubrimiento a lo largo del s XIX y XX del resto de elementos naturales y su encaje adecuado en la tabla hizo que este sistema, con sus posteriores adaptaciones derivadas de la mecánica cuántica y la síntesis artificial de nuevos elementos, se haya mantenido en el tiempo y sea una de las herramientas más utilizadas por estudiantes de ciencias a todos los niveles en la actualidad.
