Teoria y Estructura AtómicaLa Tabla Periódica de Elementos

por Anthony Carpi, Ph.D.

¿Sabía usted que?

Did you know that although electrons are minuscule compared to other parts of an atom, the way they are arranged around the nucleus is the biggest factor in determining the chemical properties of an element? The periodic chart is ordered by atomic number, but drastic shifts in chemical properties can occur from one element to the next. These shifts are explained by how the elements are displayed on the periodic table.

Resumen

The modern periodic table is based on Dmitri Mendeleev’s 1896 observations that chemical elements can be grouped according to chemical properties they exhibit. This module explains the arrangement of elements in the period table. It defines periods and groups and describes how various electron configurations affect the properties of the atom.

Términos que usted debe saber
  • configuration = the way parts are arranged; referring to how electrons are distributed in orbitals, or electron shells, around the nucleus of an atom
  • element = a pure chemical substance that is made on only one kind of atom
  • group = a column of elements in the periodic table
  • period = a row of elements in the periodic table
Módulos de información de fondo
Tabla de Contenido

La tabla moderna de los elementos se basa en las observaciones de Mendeleyev. Sin embargo, en vez de estar organizada por el peso átomico, la tabla moderna está organizada por el número átomico (z). A medida que se va de izquierda a derecha en una hilera de la tabla periódica, las propiedades de los elementos cambian gradualmente. Al final de cada hilera, ocurre un cambio drástico en las propiedades químicas y el próximo elemento de acuerdo al número átomico es más similar (químicamente hablando) al primer elemento en la hilera. De esta manera empieza una nueva hilera en la tabla.

Por ejemplo, el oxígeno(O), el flúor (F) y el neón (Ne) (z = 8, 9 y 10, respectivamente) son todos gases estables, no-metales a temperatura ambiente. Sin embargo el sodio (Na, z = 11), es un metal plateado sólido a temperatura ambiente, tal como el litio (z = 3). Por consiguiente, el sodio empieza una nueva hilera en la tabla periódica y se ubica justo debajo del litio, resaltando de esta manera sus similitudes químicas.

Las hileras en la tabla periódica se denominan períodos. A medida que se va de izquierda a derecha en cierto período, las propiedades químicas de los elementos cambian pausadamente. Las columnas en la tabla periódica se denominan grupos. Los elementos en cierto grupo de la tabla periódica comparten muchas propiedades químicas y físicas similares. El siguiente enlace lleva una copia interactiva de la tabla periódica de elementos.

Control de Comprensión

Why does sodium appear directly below lithium in the periodic table?

La Configuración de los Electrones y la Tabla

La naturaleza 'periódica' de los elementos se debe a su configuración de los electrones. Dicho en otras palabras, la manera en la cual los átomos de los electrones se organizan alrededor de su núcleo, afecta las propiedades del átomo.

La teoría del átomo de Bohr postula que los electrones no están localizados arbitrariamente alrededor del núcleo del átomo, sino que ellos se organizan en envolturas de electrones específicas. Cada envoltura tiene una capacidad limitada de electrones. A medida que las envolturas más internas se llenan, electrones adicionales residen en envolturas más distantes.

La capacidad de la primera envoltura del electrón es de dos electrones y la de la segunda envoltura es de ocho. Por consiguiente, en el ejemplo discutido con anterioridad, el oxígeno, con ocho protones y ocho electrones, contiene dos electrones en su primera envoltura y seis en su segunda envoltura. El flúor, con nueve electrones, contiene dos en su primera envoltura y siete en la segunda. El neón, con diez electrones, contiene dos en la primera envoltura y ocho en la segunda. Ya que el número de electrones en la segunda envoltura aumenta, podemos deducir por qué las propiedades químicas cambian gradualmente a medida que se va del oxígeno hacia el flúor y hacia el neón.

El sodio tiene once electrones. Dos están en la primera envoltura, pero recordemos que la segunda envoltura sólo puede contener ocho electrones. El undécimo electrón del sodio no cabe ni en su primera envoltura ni en la segunda. Este electrón reside en una tercera envoltura del sodio. La razón por la cual hay un cambio drástico en las propiedades químicas cuando se va del neón al sodio, se debe a que hay un cambio dramático en la configuración de los electrones entre estos dos elementos.

Grupo IA

VIA

VIIA

VIIIA

lithium-configuration oxygen-configuration fluorine-configuration neon-configuration

Litio

Oxígeno

Flúor

Neón

sodium-configuration

Sodio

Configuraciones de Electrones para Algunos Elementos

Tal como se puede apreciar en esta tabla, mientras que el sodio tiene tres envolturas de electrones y el litio dos, lo que tienen en común es que ambos tienen un electrón en su envoltura más externa. Estas envolturas externas de electrones (denominadas valencia de electrones) son importantes al determinar las propiedades químicas de los elementos.

Las propiedades químicas de un elemento están determinadas por la manera en la cual sus átomos interactúan con otros átomos. Si imaginamos la envoltura externa (valencia) de un átomo como una esfera abarcando todo lo que está adentro, entonces es sólo la envoltura de valencia que puede interactuar con otros átomos - tal como sólo la pintura del exterior de una casa puede 'interactuar' con el agua de la lluvia y mojarse.

lithium-configuration with e sodium-configuration with e

Litio

Sodio

La envoltura de valencia de un átomo
'cubre' las envolturas internas del electrón
Por consiguiente la valencia de la envoltura de los electrones de un átomo determina su interacción con los átomos cercanos y, por consiguiente de sus propiedades químicas. Ya que ambos el sodio y el litio tienen un electrón de valencia, ellos comparten propiedades químicas similares.

Control de Comprensión

The chemical properties of an element are determined by the number of electrons in

La Configuración Taquigráfica de los Electrones

Para los elementos del grupo A de la tabla periódica, el número de la valencia de electrones corresponde al número de grupo. Por consiguiente, Li, Na y otros elementos del grupo IA tienen un electrón de valencia Be, Mg y otros elementos el grupo IIA tienen dos electrones de. B, Al y otros elementos del grupo IIIA tienen tres electrones de valencia, y así sucesivamente. El número del período, que ocupa un elemento en la tabla es igual al número total de la envolturas que contienen los electrones dentro del átomo. Normalmente H y He en el primer período, tienen electrones sólo en la primera envoltura; Li, Be, B y otros elementos del período dos ocupan dos envolturas. Los científicos usualmente usan taquigrafía para escribir la configuración de los electrones de los elementos. En esta taquigrafía el símbolo del elemento está seguido por la envoltura del electrón del elemento como un signo de paréntesis - ). El número de electrones en cada envoltura se escribe después del signo ). Estos son algunos ejemplos.

Elemento

Taquigrafía de la Configuración

Hidrógeno

H )1e-

Litio

Li )2e- )1e-

Flúor

F )2e- )7e-

Sodio

Na )2e- )8e- )1e-

For further details, the table linked below shows the electron configurations of the first 11 elements.

Todavía debemos esperar el descubrimiento de muchos elementos desconocidos. Por ejemplo, elementos análogos al aluminium y a la silicona, cuyo peso atómico sería entre 65 y 75.
- Dmitri Mendeleyev 1834-1907