Química · Unidad 2 — Estructura atómica
La tabla periódica: períodos, grupos y clasificación de los elementos
La tabla no es una lista para buscar datos: es un mapa donde la posición de un elemento ya cuenta cómo se va a comportar. Aprender a leer fila y columna ahorra memorizar cien propiedades sueltas.
La explicación
Qué ordena la tabla
Los elementos están acomodados por número atómico creciente, de izquierda a derecha y de arriba abajo. No por masa, ni por orden de descubrimiento: por Z, que es la cantidad de protones.
Lo notable —y lo que le da el nombre— es que al recorrerla así, las propiedades se repiten cada tanto. Cada vez que se completa una vuelta aparece un elemento que se parece muchísimo al que estaba justo arriba. Esa periodicidad es lo que la tabla hace visible.
Períodos: las filas
Hay 7 períodos, y son las filas horizontales. El número de período coincide con el nivel de energía más alto que tiene electrones: los elementos del período 3 tienen ocupado hasta el nivel 3.
Por eso un elemento cuya configuración externa es 4s² está en el período 4, aunque tenga sólo dos electrones ahí.
Grupos: las columnas
Hay 18 grupos, y son las columnas verticales. Los de una misma columna tienen la misma cantidad de electrones en el nivel externo, y como la química la hacen esos electrones, se comportan parecido. El grupo, en el fondo, es una familia.
Para los elementos representativos —los de los bloques s y p, que son los de las columnas de los extremos— el grupo se lee así:
bloque p: grupo = 10 + (electrones externos)
ns²np¹ → 13 · ns²np² → 14 · … · ns²np⁶ → 18
Vas a ver también la numeración vieja, con romanos y una letra: el grupo 17 es el VIIA y el 2 es el IIA. En esa notación el romano es directamente la cantidad de electrones externos. Las dos conviven en los enunciados.
Las familias que tienen nombre
- Grupo 1, alcalinos: un electrón externo, lo sueltan con facilidad, forman cationes +1. Reaccionan violentamente con agua.
- Grupo 2, alcalinotérreos: dos electrones externos, forman cationes +2.
- Grupo 17, halógenos: siete electrones externos, les falta uno, forman aniones −1.
- Grupo 18, gases nobles: el nivel externo completo. Casi no reaccionan, y esa estabilidad es la referencia contra la que se explican las cargas de todos los demás.
Metales, no metales y metaloides
Una línea quebrada en forma de escalera, del boro al polonio, parte la tabla en dos:
- Metales, a la izquierda y abajo: son la enorme mayoría. Brillantes, conducen la electricidad y el calor, son maleables y tienden a perder electrones, o sea a formar cationes.
- No metales, arriba a la derecha: malos conductores, quebradizos cuando son sólidos, y tienden a ganar electrones, o sea a formar aniones.
- Metaloides, justo sobre la escalera (B, Si, Ge, As, Sb, Te): tienen algo de cada uno. El silicio conduce sólo bajo ciertas condiciones, y de ahí sale toda la electrónica.
Los metales de transición son el bloque ancho del medio, el de los subniveles d, y son los metales de todos los días: hierro, cobre, cinc, plata.
El procedimiento para ubicar un elemento
2. Buscá el n más grande que aparezca: ése es el período.
3. Contá los electrones que están en ese nivel: son los externos.
4. Traducí a grupo: bloque s, el número tal cual; bloque p, 10 más los externos.
5. Con fila y columna, clasificá: metal o no metal, y la familia si tiene nombre.
El paso 2 y el paso 3 usan cosas distintas: uno mira qué nivel y el otro cuántos electrones. Confundirlos es el error clásico de este tema.
Los símbolos son el alfabeto de las fórmulas
Cada casillero trae un símbolo de una o dos letras, con la primera siempre mayúscula: C, Ca, Cl, Co. Esa distinción no es cosmética: CO es monóxido de carbono y Co es cobalto. Toda fórmula química se arma con estos símbolos y subíndices que dicen cuántos átomos de cada uno hay.
Un elemento tiene la configuración electrónica 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴. a) ¿Cuál es su número atómico? b) ¿En qué período y en qué grupo está? c) ¿Es metal o no metal, y qué tipo de ion esperarías que forme?
a) El número atómico. La configuración corresponde a un átomo neutro, así que los electrones son tantos como los protones. Se suman los superíndices:
Con Z = 16 el elemento es el azufre.
b) Fila y columna. Son dos lecturas distintas de la misma configuración:
Grupo. En el nivel 3 hay 2 + 4 = 6 electrones. Como termina en p, es del bloque p: grupo = 10 + 6 = 16.
En la notación vieja sería el grupo VIA, donde el romano VI es justamente la cantidad de electrones externos.
c) La clasificación. Está arriba a la derecha de la escalera, así que es un no metal. Tiene 6 electrones externos y le faltan 2 para completar los 8 del gas noble más cercano, el argón. Lo más barato energéticamente es ganar esos dos:
Y eso encaja con la regla general: los no metales forman aniones, y la carga suele ser el grupo menos 18 — acá, 16 − 18 = −2. Fijate que no hubo que memorizar nada del azufre: todo salió de su posición.
Dónde se cae la mayoría
- Sumar los electrones externos y contestar eso como período. Esa suma sirve para el grupo; el período es el número del nivel.
- Usar el número de grupo como si fuera la cantidad de electrones externos en el bloque p. Ahí hay que restarle 10 primero.
- Buscar los metales a la derecha de la tabla. Están a la izquierda y abajo: los no metales ocupan el rincón de arriba a la derecha.
- Tomar el número de la tabla con decimales como número atómico. Z es el entero, y el que tiene decimales es la masa atómica promedio.
Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento.
Practicar La tabla periódica: períodos, grupos y clasificación de los elementos →Los otros temas de la unidad 2
Estructura atómica