Grupos
A las columnas verticales de la tabla
periódica se las conoce como grupos o familias. Hay 18 grupos en la tabla
periódica estándar. En virtud de un convenio internacional de denominación, los
grupos están numerados de 1 a 18 desde la columna más a la izquierda —los
metales alcalinos— hasta la columna más a la derecha —los gases nobles—.53 Anteriormente se utilizaban números
romanos según la última cifra del convenio de denominación de hoy en día
—por ejemplo, los elementos del grupo 4 estaban en el IVB y los del grupo 14 en
el IVA—. En estados
unidos, los números romanos fueron seguidos por una
letra «A» si el grupo estaba en el bloque s o p, o una «B» si pertenecía al d.
En Europa, se utilizaban letras en forma similar, excepto que «A» se usaba si
era un grupo precedente al 10, y «B» para el 10 o posteriores. Además, solía
tratarse a los grupos 8, 9 y 10 como un único grupo triple, conocido
colectivamente en ambas notaciones como grupo VIII. En 1988 se puso en uso el
nuevo sistema de nomenclatura de IUPAC se pone en uso, y se desecharon los
nombres de grupo previos.54
Algunos de estos grupos tienen nombres triviales —no sistemáticos—, como
se ve en la tabla de abajo, aunque no siempre se utilizan. Los grupos del 3 al
10 no tienen nombres comunes y se denominan simplemente mediante sus números de
grupo o por el nombre de su primer miembro —por ejemplo, «el grupo de escandio»
para el 3—, ya que presentan un menor número de similitudes y/o tendencias
verticales.53
|
·
Grupo 1 (I
A): metales alcalinos
·
Grupo 2 (II
A): metales alcalinotérreos
·
Grupo 3 (III
B): familia del Escandio (tierras raras y actinidos)
|
·
Grupo 14 (IV
A): carbonoideos
·
Grupo 15 (V
A): nitrogenoideos
·
Grupo 18 (VIII
A): gases nobles
|
La explicación moderna del
ordenamiento en la tabla periódica es que los elementos de un grupo poseen configuraciones
electrónicas similares y la misma valencia,
entendida como el número de electrones en la última capa. Dado que las propiedades químicas dependen
profundamente de las interacciones de los electrones que están ubicados en los
niveles más externos, los elementos de un mismo grupo tienen propiedades
químicas similares y muestran una tendencia clara en sus propiedades al
aumentar el número atómico.55
Por ejemplo, los elementos en el
grupo 1 tienen una configuración electrónica ns1 y
una valencia de 1 —un electrón externo— y todos tienden a perder ese electrón
al enlazarse como iones positivos de +1. Los elementos en
el último grupo de la derecha son los gases nobles, los cuales tienen lleno su
último nivel de energía —regla del octeto— y, por ello, son
excepcionalmente no reactivos y son también llamados «gases inertes».
Los elementos de un mismo grupo
tienden a mostrar patrones en el radio atómico, energía de ionización y electronegatividad.
De arriba a abajo en un grupo, aumentan los radios atómicos de los elementos.
Puesto que hay niveles de energía más llenos, los electrones de valencia se
encuentran más alejados del núcleo. Desde la parte superior, cada elemento
sucesivo tiene una energía de ionización más baja, ya que es más fácil quitar
un electrón en los átomos que están menos fuertemente unidos. Del mismo modo,
un grupo tiene una disminución de electronegatividad desde la parte superior a
la inferior debido a una distancia cada vez mayor entre los electrones de
valencia y el núcleo.56
Hay excepciones a estas tendencias,
como por ejemplo lo que ocurre en el grupo 11, donde la electronegatividad
aumenta más abajo en el grupo.57 Además, en algunas partes de la
tabla periódica como los bloques d y f, las similitudes horizontales pueden ser
tan o más pronunciadas que las verticales.58 59 60
Períodos
Las filas horizontales de la tabla
periódica son llamadas períodos.61 El número de niveles energéticos
de un átomo determina el periodo al que
pertenece. Cada nivel está dividido en distintos subniveles, que conforme
aumenta su número atómico se
van llenando en este orden:
|
1s
|
|||||
|
2s
|
2p
|
||||
|
3s
|
3p
|
||||
|
4s
|
3d
|
4p
|
|||
|
5s
|
4d
|
5p
|
|||
|
6s
|
4f
|
5d
|
6p
|
||
|
7s
|
5f
|
6d
|
7p
|
Siguiendo esa norma, cada elemento se
coloca según su configuración
electrónica y da forma a la tabla periódica.
Los elementos en el mismo período
muestran tendencias similares en radio atómico, energía de ionización, afinidad electrónica y electronegatividad.
En un período el radio atómico normalmente decrece si nos desplazamos hacia la
derecha debido a que cada elemento sucesivo añadió protones y electrones, lo
que provoca que este último sea arrastrado más cerca del núcleo.62 Esta disminución del radio
atómico también causa que la energía de ionización y la electronegatividad
aumenten de izquierda a derecha en un período, debido a la atracción que ejerce
el núcleo sobre los electrones.56 La afinidad electrónica también
muestra una leve tendencia a lo largo de un período. Los metales —a la
izquierda— generalmente tienen una afinidad menor que los no metales —a la derecha
del período—, excepto para los gases nobles.63
La tabla periódica consta de 7
períodos:
Bloques
La tabla periódica se puede también
dividir en bloques de acuerdo a la secuencia en la que se llenan las capas de
electrones de los elementos. Cada bloque se denomina según el orbital en el que
el en teoría reside el último electrón: s, p, d y f.64 n. 4 El bloque s comprende
los dos primeros grupos (metales alcalinos y alcalinotérreos), así como el
hidrógeno y el helio. El bloque p comprende
los últimos seis grupos —que son grupos del 13 al 18 en la IUPAC (3A a 8A en
América)— y contiene, entre otros elementos, todos los metaloides. El bloque d comprende
los grupos 3 a 12 —o 3B a 2B en la numeración americana de grupo— y contiene
todos los metales de transición. El bloque f,
a menudo colocado por debajo del resto de la tabla periódica, no tiene números
de grupo y se compone de lantánidos y actínidos.65 Podría haber más elementos que
llenarían otros orbitales, pero no se han sintetizado o descubierto; en este
caso se continúa con el orden alfabético para nombrarlos. Así surge el bloque g,
que es un bloque hipotético.
De acuerdo con las propiedades
físicas y químicas que comparten, los elementos se pueden clasificar en tres
grandes categorías: metales, metaloides y no metales. Los metales son sólidos
generalmente brillantes, altamente conductores que forman aleaciones de unos
con otros y compuestos iónicos similares a sales con compuestos no metálicos
—siempre que no sean los gases nobles—. La mayoría de los no metales son gases
incoloros o de colores; pueden formar enlaces covalentes con otros elementos no
metálicos. Entre metales y no metales están los metaloides, que tienen
propiedades intermedias o mixtas.66
Metales y no metales pueden
clasificarse en subcategorías que muestran una gradación desde lo metálico a
las propiedades no metálicas, de izquierda a derecha, en las filas: metales alcalinos —altamente reactivos—, metales
alcalinotérreos —menos reactivos—, lantánidos y actínidos, metales de transición y
metales post-transición. Los no metales se subdividen simplemente en no metales
poliatómicos —que, por estar más cercanos a los metaloides, muestran cierto
carácter metálico incipiente—, no metales diatómicos —que son esencialmente no
metálicos— y los gases nobles, que
son monoatómicos no metálicos y casi completamente inertes. Ocasionalmente
también se señalan subgrupos dentro de los metales de transición, tales como
metales refractarios y metales nobles.67 and occasionally denoted.68
La colocación de los elementos en
categorías y subcategorías en función de las propiedades compartidas es
imperfecta. Hay un espectro de propiedades dentro de cada categoría y no es
difícil encontrar coincidencias en los límites, como es el caso con la mayoría
de los sistemas de clasificación.69 El berilio, por ejemplo, se clasifica como un metal
alcalinotérreo, aunque su composición química anfótera y su tendencia a formar
compuestos covalentes son dos atributos de un metal de transición químicamente
débil o posterior. El radón se clasifica como
un no metal y un gas noble aunque tiene algunas características químicas
catiónicas más características de un metal. También es posible clasificar con
base en la división de los elementos en categorías de sucesos, mineralógicos o
estructuras cristalinas. La categorización de los elementos de esta forma se
remonta a por lo menos 1869, cuando Hinrichs escribió que se pueden extraer
líneas sencillas de límites para mostrar los elementos que tienen propiedades
similares, tales como metales y no metales, o los elementos gaseosos.
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