La Tabla Periódica

(Los Elementos y la Estructura Atómica)

 

Jorge Rafael Martínez Peniche

 

 

CAPÍTULO 4. El Presente y el Futuro

OTRAS FORMAS DE EXPRESIÓN DEL SISTEMA PERIÓDICO

En los capítulos anteriores hemos querido destacar la importancia de la existencia de un sistema conciso y práctico para comprender la Química. Sin embargo, casi ninguna generalización puede ser absoluta; existen algunas situaciones dentro de la tabla periódica que han puesto en jaque a un gran número de científicos desde hace mucho tiempo.

 

Una de estas situaciones es la ubicación del Hidrógeno. De acuerdo con su número atómico y con su configuración electrónica, el Hidrógeno pertenece al grupo de los metales alcalinos; pero todos sabemos que el Hidrógeno no es un metal cuando menos en condiciones ambiente, el Hidrógeno es un gas. Cierto es que en la periodicidad de las propiedades muestra ciertas similitudes con los metales alcalinos; pero en general sus propiedades químicas y físicas difieren mucho de las de éstos. Por ejemplo, mientras que los metales alcalinos tienen por mucho las primeras energías de ionización mas bajas, la energía de ionización del Hidrógeno (aunque mantiene la periodicidad) está entre las diez más altas de los elementos de la tabla periódica.

 

Como el anterior, existen otros problemas conceptuales relacionados con los metales de transición y de transición interna. Todo esto ha hecho que los físicos y los químicos busquen nuevas formas de expresión del sistema periódico que eviten estos problemas y enriquezcan una herramienta de fundamental utilidad en el desarrollo de la ciencia.

 

Los intentos de mejora han ido desde cambiar de colocación al Hidrógeno (o de plano ponerlo por fuera de la tabla), hasta generar sistemas que por su complejidad destruyen la belleza y la claridad de la tabla periódica larga es decir, al tratar de resolver un problema menor nos enfrentan a esquemas complicados; tal es el caso de algunas "tablas" tridimensionales.

 

En este capítulo presentaremos tres formas de la tabla periódica que ha nuestro juicio tienen relevancia: 1) la llamada Clasificación Cuántica de los Elementos o Tabla Periódica Cuántica, 2) la de Phillips y Williams de 1965, y 3) la de Semishin.

 

La clasificación cuántica de los elementos se presenta en la figura 23. Esta tabla se encuentra en el caso extremo de ser elaborada exclusivamente con base en la teoría, o sea, no se fija en las propiedades experimentales afines, sino en que los elementos que se encuentran en la misma columna tengan la misma configuración electrónica externa. Su construcción se basa en asignar al electrón mas externo de cada átomo los cuatro números cuánticos correspondientes a la configuración de mínima energía. Esto lleva a situaciones un tanto disparatadas como la siguiente: el Helio, que evidentemente es un gas noble, aparece en la columna de los metales alcalino térreos. Por otra parte, elementos que en la tabla larga aparecen en el bloque d, como el Lantano (La) y el Actinio (Ac), aparecen en esta tabla en el bloque f y elementos como el Lutecio (Lu) y Lawrencio (Lr), aparecen en el bloque d, cuando en la tabla larga aparecen en el bloque f.

 

 

FIGURA 23. Clasificación Cuántica de los Elementos.

 

Los renglones de la clasificación cuántica no coinciden con los períodos de la tabla larga, lo que desde el punto de vista de las propiedades es indeseable, pues recordemos que los renglones de la tabla larga representan cual es la frecuencia de repetición de los valores de las propiedades. Lo anterior conduce a que en la tabla cuántica los períodos reales no sean los renglones, sino una especie de escaleras marcadas de distinto color para su identificación rápida.

 

La tabla de Phillips y Williams también considera como un elemento importante la configuración electrónica y tal vez está planteada de un modo mas racional, aunque tiene la desventaja de no establecer claramente las columnas de elementos con propiedades similares, ya que señala con líneas que elemento debe aparecer arriba de los otros al cambiar de longitud el período. Por otra parte, al igual que la tabla larga, deja fuera de la tabla a los metales de transición interna.

 

La tabla de Phillips y Williams se presenta en la figura 24.

 

FIGURA 24. Tabla Periódica de Phillips y Williams.

 

En la figura 25 se presenta la tabla de Semishin que en principio trata de resolver problemas más fundamentales de concepto, como tomar en cuenta que ciertos elementos como el Cromo (Cr) y el Cobre (Cu) presentan en la realidad configuraciones electrónicas diferentes a las predichas por el Principio de Construcción[1]. Además, incorpora ciertas consideraciones acerca de la naturaleza química de los lantánidos.

 

 

FIGURA 25. Tabla Periódica de Semishin.

 

Como ya hemos dicho, recientemente se ha extendido el uso de las tablas extralargas. En nuestra opinión, este tipo de tablas, al presentar una forma familiar e incorporar a los metales de transición interna al cuerpo de la tabla, tienen el atractivo para que se generalice su uso.

 



[1] Esto se puede saber experimentalmente con ayuda de técnicas llamadas espectroscópicas.