Tabla periódica: metales, no metales, grupos, periodos y estructuras de Lewis
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La tabla periódica ordena los 118 elementos conocidos por su número atómico creciente. Su gran ventaja es que los elementos con propiedades parecidas quedan en la misma columna, así que con solo ver la posición de un elemento puedes predecir cómo se comporta.
Dmitri Mendeléiev publicó la primera versión en 1869, ordenada por masa atómica, y dejó huecos para elementos que aún no se conocían. En 1913, Henry Moseley demostró que el orden correcto es por número atómico.
Grupos y periodos
- Periodos: son las 7 filas horizontales. El número del periodo indica el último nivel de energía ocupado por los electrones.
- Grupos o familias: son las 18 columnas verticales. En los grupos A (elementos representativos), el número del grupo indica cuántos electrones de valencia tiene el elemento.
Hay dos formas de numerar los grupos: la tradicional (I A a VIII A y I B a VIII B), que se usa en este curso, y la de la IUPAC, del 1 al 18.
Grupos A: elementos representativos
| Grupo | Nombre | Electrones de valencia | Valencia más común | Ejemplos |
|---|---|---|---|---|
| I A (1) | Metales alcalinos | 1 | +1 | Li, Na, K |
| II A (2) | Metales alcalinotérreos | 2 | +2 | Be, Mg, Ca |
| III A (13) | Familia del boro (térreos) | 3 | +3 | B, Al |
| IV A (14) | Familia del carbono (carbonoides) | 4 | +4, −4 | C, Si |
| V A (15) | Familia del nitrógeno (nitrogenoides) | 5 | −3 | N, P |
| VI A (16) | Calcógenos (anfígenos) | 6 | −2 | O, S |
| VII A (17) | Halógenos | 7 | −1 | F, Cl, Br, I |
| VIII A (18) | Gases nobles | 8 (el He, 2) | 0 | He, Ne, Ar |
El hidrógeno se coloca en el grupo I A por tener un electrón de valencia, pero no es un metal.
Grupos B y tierras raras
- Metales de transición (grupos B): están en el centro de la tabla y llenan orbitales d. Ejemplos: Fe, Cu, Zn, Ag, Au.
- Lantánidos ( = 57 a 71) y actínidos ( = 89 a 103): se escriben aparte, abajo de la tabla, y llenan orbitales f.
Bloques de la tabla
| Bloque | Último subnivel que se llena | Grupos |
|---|---|---|
| s | s | I A y II A |
| p | p | III A a VIII A |
| d | d | Metales de transición (B) |
| f | f | Lantánidos y actínidos |
Metales, no metales y metaloides
Una línea en «escalera» que va del boro al astato separa los metales (a la izquierda, la gran mayoría) de los no metales (a la derecha). Los elementos junto a la escalera son metaloides.
| Metales | No metales | Metaloides | |
|---|---|---|---|
| Aspecto | Brillo metálico | Sin brillo | Brillo metálico |
| Estado a 25 °C | Sólidos, excepto el mercurio (líquido) | Sólidos, líquidos (bromo) o gases | Sólidos |
| Propiedades mecánicas | Maleables (láminas) y dúctiles (hilos) | Quebradizos | Quebradizos |
| Conductividad | Buenos conductores de calor y electricidad | Malos conductores (aislantes) | Semiconductores |
| Comportamiento químico | Pierden electrones: forman cationes | Ganan electrones: forman aniones | Intermedio |
| Con oxígeno forman | Óxidos básicos | Óxidos ácidos (anhídridos) | — |
| Ejemplos | Fe, Cu, Na, Al, Au | O, N, Cl, S, C | B, Si, Ge, As, Sb, Te |
Los metales se combinan entre sí para formar aleaciones, como el bronce (cobre y estaño) o el acero (hierro y carbono). El silicio y el germanio, metaloides, son la base de los chips electrónicos.
Valencia, electrones de valencia y regla del octeto
- Electrones de valencia: los electrones del último nivel de energía. Son los que participan en los enlaces.
- Valencia: la capacidad de un átomo para combinarse, es decir, cuántos electrones puede perder (+), ganar (−) o compartir.
- Regla del octeto: los átomos tienden a ganar, perder o compartir electrones hasta tener 8 electrones en su último nivel, como los gases nobles, que son muy estables. El hidrógeno y el helio se completan con 2 electrones.
Ejemplo: el carbono () tiene 4 electrones en el nivel 2: está en el periodo 2, grupo IV A, y puede trabajar con valencia +4 o −4.
Ejemplo: el sodio tiene 1 electrón de valencia; le es más fácil perderlo que ganar 7, así que forma el ion . El cloro tiene 7; le es más fácil ganar 1 y forma .
Estructuras de Lewis
En la estructura de Lewis se escribe el símbolo del elemento rodeado de puntos que representan sus electrones de valencia. Primero se coloca un punto en cada lado y después se forman pares.
Las estructuras de Lewis también muestran cómo se unen los átomos. En la molécula de agua, el oxígeno comparte un par de electrones con cada hidrógeno y conserva dos pares sin compartir:
Así, el oxígeno queda con 8 electrones a su alrededor y cada hidrógeno con 2. Verás más ejemplos en la clase de enlaces químicos.
Comprueba lo aprendido
1. ¿Cuántos electrones de valencia tiene el fósforo, del grupo V A?
5 electrones de valencia.
2. ¿Qué elementos pertenecen a la misma familia: K, Rb y Cs, o Ca, Mn y Cu?
K, Rb y Cs: los tres son metales alcalinos (grupo I A). Ca, Mn y Cu están en grupos distintos.
3. ¿Por qué el silicio se usa en la electrónica?
Porque es un metaloide semiconductor: su conductividad eléctrica es intermedia y se puede controlar.
Practica con los ejercicios resueltos de esta unidad:
Ejercicios resueltos de temas básicos
Referencias
- Chang, R. y Goldsby, K. A. (2017). Química (12.ª ed.). McGraw-Hill.
- Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., Murphy, C. J. y Woodward, P. M. (2014). Química, la ciencia central (12.ª ed.). Pearson Educación.
- Colegio Nacional de Matemáticas. Guía práctica para el examen de ingreso a la universidad. Pearson Educación (temario de referencia).
