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.