La Tabla Periódica

(Los Elementos y la Estructura Atómica)

 

Jorge Rafael Martínez Peniche

 

 

Propiedades Químicas

En las secciones anteriores se habló del comportamiento químico, ya que hablamos de tipos de enlace; pero se hizo basándose en propiedades que son físicas, como el tamaño de un átomo o su capacidad para aceptar o ceder electrones. En esta sección, recopilaremos aquellas propiedades periódicas que permiten entender cómo un elemento se puede unir a otro para formar compuestos y qué tipo de compuestos forman.

 

Tenemos ya las bases para hacer un análisis preliminar. Así como los elementos se pueden clasificar de acuerdo con sus propiedades físicas en dos tipos: metales y no metales (aunque ya sabemos que existen los metaloides que no caben en ninguno de los dos grupos), también los compuestos pueden clasificarse de manera análoga fijándose en sus propiedades físicas.

 

Desde hace mucho tiempo, los científicos se percataron de que por lo menos existían dos tipos de compuestos: 1) los que tenían altos puntos de fusión y ebullición y por lo tanto en general eran sólidos a temperatura ambiente y 2) los que tenían puntos de fusión y ebullición bajos y por lo tanto a temperatura ambiente son gases, o líquidos volátiles, o sólidos que se funden fácilmente.

 

Estas propiedades no aparecían aisladas para los compuestos, casi siempre estaban asociadas a otras características, por ejemplo, los elementos que presentan altos puntos de fusión y ebullición son buenos conductores de la corriente eléctrica cuando se encuentran fundidos o disueltos en un disolvente. Por el contrario, los compuestos con bajos puntos de fusión y ebullición no conducen la corriente eléctrica ni aun fundidos o en disolución.

 

A mediados del siglo pasado, el científico inglés Michael Faraday (1791-1867), descubrió que los compuestos que conducen la corriente cuando se encuentran en disolución lo hacen por medio de la formación de iones, es decir, a través de especies cargadas eléctricamente. Por ejemplo, la sal común o Cloruro de Sodio (NaCl) es un compuesto de este tipo, en su forma natural es un cristal duro y con alto punto de fusión incapaz de conducir la corriente eléctrica; pero si se disuelve en agua o si se funde adquiere la capacidad de conducción, esto se debe a que al disolverse o fundirse el cristal se forman los iones Na+ y Cl- que son los directamente responsables del transporte eléctrico. De manera natural, a este tipo de compuestos se les llamó iónicos.

 

Los compuestos con las características contrarias se llamaron no iónicos y actualmente, covalentes debido a la caracterización, que hemos delineado anteriormente, del enlace químico a nivel electrónico. La mayoría de los compuestos llamados orgánicos (basados en el átomo de Carbono que tiene la propiedad de formar largas cadenas) son covalentes.

 

Con el criterio establecido anteriormente de que el carácter iónico de un enlace tiene que ver con la diferencia de electronegatividades entre los elementos que participan en dicho enlace, trataremos de analizar un poco de la química asociada a los compuestos binarios es decir, aquellos formados por solamente dos elementos.

 

Para empezar, diremos que los halógenos, o sea los elementos del grupo VII representativo son muy reactivos; es decir, reaccionan con un gran número de elementos para formar compuestos binarios. En particular, el Flúor (F) es el más reactivo de todos (incluso ataca al vidrio, por lo que es muy peligroso su manejo).

 

Trataremos de estudiar los compuestos binarios de Flúor (llamados Fluoruros) con los elementos representativos y analizar sus propiedades más generales. En la tabla 18 se muestran los compuestos citados.

 

Grupo Ia

Grupo IIa

 

Grupo IIIa

Grupo IVa

Grupo Va

Grupo VIa

Grupo VIIa

 

 

 

 

 

 

 

 

LiF

BeF2

 

BF3

CF4

 

 

 

NaF

MgF2

 

AlF3

SiF4

PF5

SF6

 

KF

CaF2

 

GaF3

GeF4

AsF5

SeF6

 

RbF

SrF2

 

InF3

SnF4

SbF5

TeF6

IF7

CsF

BaF2

 

TlF3

PbF4

BiF5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iónicos

 

 

 

Poliméricos

 

Covalentes

 

TABLA 18. Fluoruros de los Elementos Representativos.

 

Como se puede apreciar, las fórmulas de estos fluoruros tienen que ver con la valencia de los elementos de los grupos respectivos. Así, los elementos del grupo I forman fluoruros de la forma RF (donde R representa al metal alcalino), los del segundo grupo forman compuestos RF2 , los del tres RF3 , los del cuatro RF4.

 

A partir del grupo cinco nos encontramos con una situación novedosa, según nuestra discusión previa, los elementos de este grupo deberían presentar valencia 3, sin embargo, en la tabla se aprecia que los fluoruros que forman son del tipo RF5. Esto se debe a que algunos elementos pueden presentar diferentes valencias. En el texto nos hemos referido exclusivamente a la valencia principal de los elementos; pero en este caso tenemos la situación de otro tipo de valencia. Lo mismo sucede en los ejemplos de los grupos VI y VII.

 

De cualquier manera, lo anterior no afecta la diferencia de electronegatividades entre los elementos que forman los enlaces y esto hace como se ve en la tabla 18, que los compuestos de Flúor tengan propiedades diferentes. Observamos que los compuestos formados por el Flúor con los metales alcalinos y alcalino térreos son iónicos (excepto BeF2), por lo que esperamos que estos compuestos tengan altos puntos de fusión y sean buenos conductores de la corriente eléctrica cuando se encuentran disueltos en agua o fundidos.

 

Por otra parte, los compuestos que forma el Flúor con los elementos que se encuentran arriba y a la derecha de la tabla periódica son covalentes y tendrán propiedades muy diferentes a los arriba mencionados.

 

Desde luego, habrá compuestos de Flúor con características intermedias, los cuales se observan en una formación diagonal en la figura.

 

Pensamos que el ejemplo anterior nos provee de una imagen clara en cuanto a la periodicidad de las propiedades de los compuestos. Es decir, no solo las propiedades de los elementos son periódicas, sino también muchas de las propiedades de los compuestos que forman.

 

Desde luego al analizar estas propiedades debemos referirnos a compuestos análogos para los diferentes elementos, como en el caso anterior donde todos los compuestos son fluoruros.

 

Otros dos elementos muy reactivos son el Hidrógeno (H), que forma hidruros con un gran número de elementos y el Oxígeno (O), que forma una gran cantidad de óxidos. En las tablas 19 y 20 se presentan estos compuestos y sus propiedades.

 

Grupo Ia

Grupo IIa

 

Grupo IIIa

Grupo IVa

Grupo Va

Grupo VIa

Grupo VIIa

 

 

 

 

 

 

 

 

LiH

BeH2

 

BH3

CH4

NH3

H2O

HF

NaH

MgH2

 

AlH3

SiH4

PH3

H2S

HCl

KH

CaH2

 

GaH3

GeH4

AsH3

H2Se

HBr

RbH

SrH2

 

InH3

SnH4

SbH3

H2Te

HI

CsH

BaH2

 

 

PbH4

BiH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iónicos

 

 

Intermedios

 

Covalentes

 

 

TABLA 19. Hidruros de los Elementos Representativos.

Grupo Ia

Grupo IIa

Grupo IIIa

 

Grupo IVa

Grupo Va

Grupo VIa

Grupo VIIa

Grupo VIIIa

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Li

Be

B

 

C

N

O

F

 

Na

Mg

Al

 

Si

P

S

Cl

 

K

Ca

Ga

 

Ge

As

Se

Br

Kr

Rb

Sr

In

 

Sn

Sb

Te

I

Xe

Cs

Ba

Tl

 

Pb

Bi

Po

At

Rn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iónicos

 

 

 

 

 

Covalentes Poliméricos

 

Covalentes Moleculares

TABLA 20. Propiedades de los Óxidos de los Elementos Representativos.

 

Cabe mencionar que otras propiedades químicas de los elementos y algunos de sus compuestos más simples presentan cierta periodicidad, como son el llamado comportamiento ácido-base y los potenciales normales de óxido-reducción, auxiliares para la comprensión de los cambios químicos.

 

Mencionemos a manera de ejemplo las propiedades ácido-base de los óxidos de los elementos representativos. En términos llanos, cualquier compuesto que se disuelve en agua o reacciona con ella produciendo un exceso de iones Hidrógeno (H+) es un ácido; por el contrario, si produce una deficiencia de iones Hidrógeno, es una base.

 

El Oxígeno forma algunos óxidos que son ácidos, principalmente con los no metales; y otro tipo de óxidos, que son básicos, con los metales. Dada la ubicación de los metales y los no metales en la tabla periódica, se colige que las propiedades ácido-base de los óxidos son periódicas (ver tabla 21). Existen también óxidos que tienen propiedades tanto ácidas como básicas y que reciben el nombre de anfóteros.

 

Grupo IIa

Grupo IIa

 

Grupo IIIa

Grupo IVa

Grupo Va

Grupo VIa

Grupo VIIa

 

 

 

 

 

 

 

 

Li

Be

 

B

C

N

 

F

Na

Mg

 

Al

Si

P

S

Cl

K

Ca

 

Ga

Ge

As

Se

Br

Rb

Sr

 

In

Sn

Sb

Te

I

Cs

Ba

 

Tl

Pb

Bi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Óxidos Básicos

 

 

 

Óxidos Anfóteros

 

Óxidos Ácidos

 

TABLA 21. Propiedades ácido-base de algunos óxidos.