diapositiva488La Ley Periódica
  • La Tabla Periódica y la estructura del átomo
  • Estructura y propiedades ácido-base de los óxidos e hidróxidos de los elementos químicos
  • Historia del descubrimiento de la Ley Periódica


Autora : MSc. NIurka Ramos Herrera

Al abordar este tema, se introduce el estudio de la ley periódica y con ello de la tabla periódica, así como su relación con la estructura del átomo, la estructura y propiedades ácido-base de los óxidos e hidróxidos y se destaca la labor del científico D. I. Mendeleiev al abordar la historia del descubrimiento de la ley periódica: Una hazaña científica. Los objetivos funadmentales responden a esos aspectos específicamente.

La tabla periódica es una representación gráfica de la ley más importante de la Química y una de las más importantes de la naturaleza: La Ley Periódica.

La Ley Periódica fue descubierta en 1869 por Dimitri Ivanovich Mendeleiev y fue algo extraordinario en el campo de la Química y en las Ciencias Naturales.

Sistema periódico o Tabla periódica, es un esquema de todos los elementos químicos dispuestos por orden de número atómico creciente y en una forma que refleja la estructura de los elementos. Los elementos están ordenados en siete hileras horizontales, llamadas periodos, y en 18 columnas verticales, llamadas grupos. El primer periodo, que contiene dos elementos, el hidrógeno y el helio, y los dos periodos siguientes, cada uno con ocho elementos, se llaman periodos cortos. Los periodos restantes, llamados periodos largos, contienen 18 elementos en el caso de los periodos 4 y 5; y 32 elementos, en el del periodo 6. El periodo largo 7, incluye el grupo de los actínidos, que ha sido completado sintetizando núcleos radiactivos más allá del elemento 92, el uranio.

La tabla periódica de los elementos agrupa a éstos en filas y columnas según sus propiedades químicas. Los elementos aparecen ordenados en orden creciente de sus números atómicos.

Esta ley es la base de la tabla periódica y establece que las propiedades físicas y químicas de los elementos tienden a repetirse de forma sistemática conforme aumenta el número atómico. Al analizar la variación de las estructuras electrónicas de los átomos de los elementos al disponerlos en orden creciente de sus números atómicos se observa la siguiente regularidad: Después de cierto número de elementos químicos ocurre una repetición periódica de estructuras electrónicas semejantes, fundamentalmente de las capas o los niveles más externos.

Por esta razón, los elementos químicos se ubican en distintos grupos y períodos, en dependencia de las estructuras electrónicas de sus átomos; donde en cada período se encuentran los elementos cuyos átomos tienen igual número de niveles de energía y en cada grupo los de estructuras electrónicas semejantes.

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Al aumentar el número atómico, Z , muchas de las propiedades fisicoquímicas de los elementos varían de forma periódica. Una de ellas es el radio atómico, que se obtiene a partir de las longitudes de los enlaces entre los átomos.

En un mismo grupo (columna), el radio atómico aumenta al aumentar Z , y en un mismo periodo (fila), disminuye a medida que aumenta el número atómico. La causa de esta variación periódica en el tamaño de los átomos se encuentra en su estructura.

En un mismo grupo de la tabla periódica, el número de niveles de energía de los átomos aumenta de un elemento a otro, lo que determina un aumento del volumen de los átomos y en un mismo período, aunque el número de niveles de energía de los átomos es el mismo, el aumento de la carga nuclear provoca que se atraigan los electrones con mayor fuerza, se acercan más al núcleo y se reduce el tamaño de los átomos.

Al analizar las propiedades ácido-base de los óxidos e hidróxidos de los elementos químicos, se puede observar que en la composición de los óxidos en los que el elemento unido al oxígeno presenta su mayor número de oxidación, y la de los hidróxidos correspondientes a estos varían periódicamente con el aumento del número atómico. diapositiva699

Los óxidos e hidróxidos de los elementos metálicos de menor electronegatividad son sustancias iónicas, formadas por cationes y aniones óxido o hidróxido, que se mantienen unidos mediante un enlace iónico; en la medida que aumenta la electronegatividad del elemento metálico que se une al oxígeno, el carácter iónico del enlace disminuye. Los óxidos e hidróxidos (oxácidos) de los elementos no metálicos más electronegativos son generalmente sustancias moleculares.


Las propiedades ácido-base de los óxidos e hidróxidos se pueden verificar de forma experimental al ponerlos en contacto con otras sustancias y observar dichas reacciones. Por ejemplo: El óxido de sodio reacciona con el agua con gran desprendimiento de energía formando una disolución de hidróxido de sodio fuertemente básica.

El óxido e hidróxido de magnesio son prácticamente insolubles en agua pero al utilizar un indicador pueden comprobarse las propiedades básicas de las disoluciones resultantes. El dióxido de silicio no reacciona con el agua, pero sí lo hace con las disoluciones básicas formándose silicatos solubles, por lo que este óxido tiene propiedades ácidas porque reacciona con una base.

Los óxidos de fósforo, de azufre y de cloro, donde estos elementos químicos presentan su mayor número de oxidación, reaccionan energéticamente con el agua produciendo los oxácidos de fósforo, azufre y de cloro. En un mismo período de la tabla periódica disminuyen las propiedades básicas y aumentan las propiedades ácidas. diapositiva799

De aquí podemos generalizar que las propiedades ácido-base de los óxidos e hidróxidos de los elementos químicos varían periódicamente con el aumento del número atómico.


diapositiva899Sabías que a lo largo de sus trabajos para organizar los elementos según sus propiedades químicas y masas atómicas, Dimitri I. Mendeleiev desarrolló la tabla periódica y formuló la ley periódica. Mendeleiev dejó huecos en su tabla para los elementos que, según predijo certeramente, aún no se habían descubierto. Su actitud avanzada también se extendió a la política, y fue una figura polémica. La ley periódica tuvo sus antecedentes históricos ya que desde la antigüedad y durante mucho tiempo se acumularon referencias acerca de los elementos químicos y sus sustancias. Al aumentar el número de elementos químicos se hacía necesario clasificarlos y organizar los conocimientos acumulados. Se conoce que la primera clasificación de los elementos químicos se basó en las propiedades de sus sustancias simples y consistió en agruparlos en elementos metálicos y no metálicos y posteriormente en familias naturales de elementos con propiedades semejantes. En 1869 se conocían 63 elementos químicos y ninguna de las clasificaciones era satisfactoria. Como resultado de los descubrimientos que establecieron en firme la teoría atómica de la materia en el primer cuarto del siglo XIX, los científicos pudieron determinar las masas atómicas relativas de los elementos conocidos hasta entonces. El desarrollo de la electroquímica durante ese periodo por parte de los químicos británicos Humphry Davy y Michael Faraday condujo al descubrimiento de nuevos elementos. En 1829 se habían descubierto los elementos suficientes para que el químico alemán Johann Wolfgang Döbereiner pudiera observar que había ciertos elementos que tenían propiedades muy similares y que se presentaban en triadas: cloro, bromo y yodo; calcio, estroncio y bario; azufre, selenio y teluro, y cobalto, manganeso y hierro. Sin embargo, debido al número limitado de elementos conocidos y a la confusión existente en cuanto a la distinción entre masas atómicas y masas moleculares, los químicos no captaron el significado de las triadas de Döbereiner. El desarrollo del espectroscopio en 1859 por los físicos alemanes Robert Wilhelm Bunsen y Gustav Robert Kirchhoff, hizo posible el descubrimiento de nuevos elementos. En 1860, en el primer congreso químico internacional celebrado en el mundo, el químico italiano Stanislao Cannizzaro puso de manifiesto el hecho de que algunos elementos (por ejemplo el oxígeno) poseen moléculas que contienen dos átomos. Esta aclaración permitió que los químicos consiguieran una "lista" consistente de los elementos. Estos avances dieron un nuevo ímpetu al intento de descubrir las interrelaciones entre las propiedades de los elementos. En 1864, el químico británico John A. R. Newlands clasificó los elementos por orden de masas atómicas crecientes y observó que después de cada siete elementos, en el octavo, se repetían las propiedades del primero. Por analogía con la escala musical, a esta repetición periódica la llamó ley de las octavas. El descubrimiento de Newlands no impresionó a sus contemporáneos, probablemente porque la periodicidad observada sólo se limitaba a un pequeño número de los elementos conocidos. En 1869 el ruso Dimitri I. Mendeléiev, profesor y científico, estaba convencido de que debía existir una relación lógica entre todos los elementos químicos, tanto entre los que presentaban propiedades semejantes (familias naturales) como entre los restantes. Tenía como propósito encontrar una regularidad que vinculara a todos los elementos en un sistema único. La clave del éxito de sus esfuerzos fue comprender que los intentos anteriores habían fallado porque todavía quedaba un cierto número de elementos por descubrir, y había que dejar los huecos para esos elementos en la tabla. Por ejemplo, aunque no existía ningún elemento conocido hasta entonces con una masa atómica entre la del calcio y la del titanio, Mendeléiev le dejó un sitio vacante en su sistema periódico. Este lugar fue asignado más tarde al elemento escandio, descubierto en 1879, que tiene unas propiedades que justifican su posición en esa secuencia. El descubrimiento del escandio sólo fue parte de una serie de verificaciones de las predicciones basadas en la ley periódica, además de que es muy asombrosa la estrecha concordancia entre las propiedades predichas por él para el eka-silicio (eka significa uno después, es decir uno después del silicio) y las del germanio que fueron encontradas 15 años después por Winkler. La validación del sistema periódico aceleró el desarrollo de la química inorgánica. Esta hazaña científica de Mendeleiev tuvo como base la masa atómica, que era considerada entonces como la característica fundamental de los elementos químicos, hasta que pudo obtener una tabla que incluía todos los elementos químicos conocidos en aquel momento y se basaba en la regularidad siguiente: Las propiedades de los elementos químicos, de sus sustancias simples y compuestas, así como la composición y las propiedades de sus compuestos, se encuentran en dependencia periódica de sus pesos atómicos. El sistema periódico ha experimentado dos avances principales desde su formulación original por parte de Mendeléiev. La primera revisión extendió el sistema para incluir toda una nueva familia de elementos. Este grupo comprendía los tres primeros elementos de los gases nobles o inertes, argón, helio y neón, descubiertos en la atmósfera entre 1894 y 1898 por el matemático y físico británico John William Strutt Rayleigh y el químico británico William Ramsay. El segundo avance fue la interpretación de la causa de la periodicidad de los elementos en términos de la teoría de Bohr (1913) sobre la estructura electrónica del átomo.

Al publicar Mendeleiev su tabla periódica se conocían 63 elementos. diapositiva999
En 1907 se conocían ya 86 elementos químicos.
La rapidez de los descubrimientos fue posible gracias a la generalización más importante de la química: la Ley Periódica, que es una de las leyes más importantes de la naturaleza.


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