La tabla periódica de los elementos químicos

En 1869, Dmitri Mendeleiév presentó su primera versión de la tabla periódica compuesta por 63 elementos iniciales, convirtiéndose en una de las herramientas más poderosas de la ciencia. Más de 150 años después y tras la incorporación de numerosos elementos nuevos, continúa ocupando un papel crucial en la química, trascendiendo incluso a otras disciplinas científicas.

La tabla periódica nació como método de agrupación de los diferentes elementos que se encontraban en la naturaleza. A lo largo de la historia, desde la antigüedad, se trató de buscar la manera de representar los que iban siendo descubiertos, convirtiéndose en una aventura científica que acaparó horas de estudio de grandes pensadores. Las culturas antiguas relacionaban los fenómenos científicos con fuerzas sobrenaturales e incluso la ciencia era tratada desde el ámbito filosófico, con figuras relevantes como Platón y Aristóteles, y no fue hasta el siglo XVIII cuando Lavoisier, científico francés, denominó por primera vez a la ‘química’ como ‘ciencia’, dando comienzo, desde entonces, a una extensa historia llena de avances que llega hasta nuestros días.

Historia de la tabla periódica

Dmitri Mendeléiev irrumpió en el debate científico que trataba de encontrar la manera de denominar los elementos y cómo organizarlos, sin embargo, la historia de la tabla periódica y sus orígenes se sitúan nueve años antes, en 1860, concretamente en un Congreso Internacional de Químicos que se celebró en Karlsruhe, Alemania. A pesar de que el objetivo del evento era precisamente lograr un acuerdo internacional sobre cómo organizar los elementos químicos, además de definir términos básicos como el de ‘masa atómica’, no fue sencillo llegar a un mismo punto de vista. Entre todas las personas que formaron parte del encuentro, hubo tres figuras a destacar:  William Odling, Julius Lothar y Dmitri Mendeléiev. Estos jóvenes aportaron diferentes versiones de la tabla, siendo la de Mendeléiev la opción más destacada y, por tanto, la elegida.

Por lo tanto, en 1869, Mendeléiev publicó la primera tabla periódica de los elementos, que fue mundialmente reconocida. A partir de la misma, se han introducido numerosos cambios con motivo del descubrimiento de elementos nuevos, siendo el número 118 el último de ellos, añadido a la tabla en el pasado año 2016.

¿Quién fue Dmitri Mendeléiev?

Dmitri Mendeléiev nació en 1834. Era el menor de catorce hermanos. A pesar de que en la actualidad sea recordado por ser uno de los científicos más relevantes de la historia, sus inicios escolares no fueron muy afortunados al ser rechazado de varias universidades en su etapa educativa. 

Sin embargo, uno de los hechos que marcaron su carrera profesional fue conseguir una beca para estudiar en Heidelberg, una universidad conocida por su alto nivel en investigación y por haber sido centro de formación de futuros Premios Nobel como Stefan W. Hell o Bert Sakmann, lo que le permitió entrar en contacto con los nuevos enfoques químicos. A partir de ahí, la suerte acompañó al científico: comenzó a redactar sus propios libros de texto como Química Orgánica, en 1861, además de lograr una plaza como profesor titular y conseguir que su nombre destacara entre la comunidad científica de la época. 

Su reconocimiento histórico en la construcción de la tabla periódica en 1869 fue la respuesta a la búsqueda que se estaba llevando a cabo desde finales del siglo XVII y cuyas primeras manifestaciones sitúan a Antoine Lavoisier como precursor de la primera agrupación en cuatro clases de elementos: gases, metales, no metales y tierras. Mendeléiev estaba muy seguro de su clasificación, tanto fue así, que llegó a enviar cerca de 200 copias de su tabla a científicos de la época. Además de ser valorado como creador, el químico ruso pone nombre a un elemento químico de número atómico 101, el Mendelevio (Md), un reconocimiento que le fue otorgado en 1955, más de cuarenta años después de su muerte. 

Con el paso de los años, nuevos elementos fueron siendo descubiertos cuyas propiedades coincidían con alta exactitud con las predicciones que el científico ya había formulado con años de antelación. La forma actual de la tabla, con sus 18 columnas, se publicó en 1923 de la mano del estadounidense Horace Groves Deming, tras haber sido distribuida como folleto por las escuelas estadounidenses, dando como resultado su incorporación en las enciclopedias químicas y manuales de la época. 

Dmitri Mendeléiev / Dominio público

¿Qué es un elemento químico?

Un elemento químico es una sustancia cuyas propiedades lo hacen ser diferente del resto. El científico irlandés, Robert Boyle (1627-1691), en su libro El químico escéptico, acuñó este término por primera vez, definiéndolo como “sustancias químicas que no se pueden separar en diferentes componentes por ningún medio”. Cada elemento tiene un nombre compuesto por una o dos letras, teniendo en muchas ocasiones relación con la persona que los descubrió.

En definitiva, un elemento químico es un conjunto de átomos con el mismo número de protones en su núcleo. Además, como adelantaba Boyle en el siglo XVII – cuando solo se contaba con cuatro elementos propuestos en el siglo V por Empédocles (agua, aire, fuego y tierra)- son sustancias que no pueden ser descompuestas en otras más simples por medios físicos ni químicos. El papel de la mujer en el desarrollo de la tabla periódica fue muy relevante, entre algunas de las figuras femeninas que ocuparon un papel fundamental se encuentra Marie Curie. La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) reconoció el trabajo de esta científica polaca y su marido en el descubrimiento del Curio, además del Polonio y el Radio. Otra mujer a citar en este sentido fue Lise Meitner, reconocida por hallar y dar nombre al Meitnerio o Idda Noddak, responsable de que el Renio ocupe un lugar en la tabla actual. Como ellas, muchas otras mujeres merecen ser reconocidas en este ámbito. 

Aquí se encuentran algunos ejemplos sobre cómo se nombran los elementos: 

• Hidrógeno (H)
• Carbono (C)
• Oxígeno (O)

¿Cómo se organizan los grupos y periodos en la tabla periódica?

La tabla periódica divide sus elementos en filas y columnas, concretamente siete filas o períodos y dieciocho columnas o grupos. En horizontal, se ordenan de acuerdo a sus números atómicos, que se establecen de manera creciente y, además, tienen longitudes diversas: la primera cuenta con dos elementos, mientras que las dos siguientes ya recogen ocho y la siguiente, dieciocho.

Las dieciocho columnas verticales se denominan grupos y están compuestos por elementos con propiedades químicas parecidas, por ejemplo, el grupo de los halógenos, concretamente el 17, compuesto por elementos como el flúor, cloro o bromo. A todos les une la tendencia a adquirir electrones en sus reacciones y la formación de ácidos cuando se unen al hidrógeno. Estos son los dieciocho grupos:

• Grupo 1: Los metales alcalinos.
• Grupo 2: Los metales alcalinotérreos.
• Grupo 3: La familia del escandio
• Grupo 4: La familia del titanio.
• Grupo 5: La familia del vanadio.
• Grupo 6: La familia del cromo.
• Grupo 7: La familia del manganeso.
• Grupo 8: La familia del hierro.
• Grupo 9: La familia del cobalto.
• Grupo 10: La familia del níquel.
• Grupo 11: La familia del cobre.
• Grupo 12: La familia del zinc.
• Grupo 13: Los térreos
• Grupo 14: Los carbonoideos
• Grupo 15: Los nitrogenoideos
• Grupo 16: Los calcógenos o anfígenos.
• Grupo 17: Los halógenos.
• Grupo 18: Los gases nobles.

¿Qué es el número atómico?

Se trata de la proporción más pequeña en la que podría dividirse un elemento sin necesidad de perder sus propiedades o, dicho de otra manera, el número de protones que se encuentran en el núcleo del átomo. Según su etimología, la palabra ‘atómico’ tiene raíces griegas, cuyo significado es “algo tan pequeño que no se puede dividir». 

Se indica con un pequeño número situado en la esquina superior izquierda en la representación gráfica de los elementos y se representa como ‘Z’, proveniente de zahl, que significa ‘número’ en alemán. 

Es una herramienta relevante en esta clasificación ya que la tabla se ordena según sus números atómicos, por orden creciente. Son números exclusivos, ningún elemento natural lo comparte con otro. No se puede confundir con la masa atómica, puesto que este último término hace referencia a la suma de protones y neutrones presentes en un núcleo mientras que el número atómico es el resultado de los protones del núcleo. 

Imagen de flatart en Freepik

¿Cuántos elementos tiene la tabla periódica?

Actualmente, la tabla periódica está compuesta por 118, a diferencia de los 63 originales que Dmitri Mendeléiev representó en su primera tabla donde, curiosamente, dejó huecos libres a sabiendas de que había numerosos componentes que aún no habían sido descubiertos. 

El número de elementos no siempre ha sido el mismo, los avances científicos han permitido el descubrimiento de nuevas incorporaciones. A pesar del avanzado estado en el que se encuentra la ciencia en la actualidad, no se descarta que, en un futuro, la lista se amplíe con dos nuevas incorporaciones: 119 y 120, tarea de la que ya se están encargando laboratorios de todo el mundo, entre los que destacan países como Estados Unidos y China. Los últimos que se añadieron a esta lista fueron el nihonio, moscovio, teneso y oganesón.

¿Cuáles son los primeros 20 elementos de la tabla periódica?

Éstos son los primeros 20 elementos de la tabla periódica ordenados por su número atómico:

1. Hidrógeno: H
2. Helio: He
3. Litio: Li
4. Berilio: Be
5. Boro: B
6. Carbono: C
7. Nitrógeno: N
8. Oxígeno: O
9. Flúor: F
10. Neón: Ne
11. Sodio: Na
12. Magnesio: Mg
13. Aluminio: Al
14. Silicio: Si
15. Fósforo: P
16. Azufre: S
17. Cloro: Cl
18. Argón: Ar
19. Potasio: K
20. Calcio: Ca

Azufre, elemento químico de número atómico 16 / Imagen de jhenning en Pixabay

La valencia de los elementos

La valencia de los elementos es un término muy habitual en la química y hace referencia al número de electrones que necesita o puede ceder un determinado elemento para completar su último nivel de energía, algo necesario para lograr la formación de enlaces químicos. Los elementos químicos se unen en función de sus valencias y cada elemento puede llegar a tener más de una.

A modo de ejemplo: el primer elemento de la tabla periódica, el hidrógeno (H) posee valencia 1, lo cual quiere decir que solo podría compartir 1 electrón con otro elemento, mientras que el carbono (C), al tener una valencia 4 puede compartir dos o cuatro electrones.

Año internacional de la tabla periódica

2019 fue establecido como el Año Internacional de la Tabla Periódica por la Asamblea General de las Naciones Unidas debido a que se celebró el 150º aniversario de la primera publicación de la tabla periódica por el científico ruso Dmitri Mendeléiev. Gracias a esta iniciativa, se trató de concienciar a la población sobre la relevancia que ocupan los elementos y la química como objeto de estudio, como solución a problemas actuales y como papel fundamental en el mantenimiento del bienestar de la humanidad y su correcto desarrollo.

Durante este aniversario, se llevaron a cabo numerosas actividades que han puesto en valor la relevancia de la misma, curiosidades en su historia, las figuras destacadas que participaron en su progreso, su aplicación en ámbitos diversos como en el desarrollo de vidrios, las historias que rodean el descubrimiento de cada componente o, incluso, elementos cuyos nombres fueron rechazados. 

Asimismo, esta celebración ponía de manifiesto la continuidad que ha experimentado la ciencia desde sus inicios y los avances científicos que se logran en la actualidad. Este dato se ejemplifica en el hecho de que el último elemento de la tabla periódica haya sido descubierto hace apenas siete años.

Una de las frases célebres del autor de la tabla periódica resume a la perfección, aún en la actualidad, que la ciencia está al servicio de la sociedad y a la evolución de la misma: “Lo que la ciencia siembra, la humanidad lo cosecha”.

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