Clasificaciones periódicas La primera clasificación basada en las
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Clasificaciones periódicas La primera clasificación basada en las masas atómicas fue elaborada por Johan Wolfang Döbereiner (1780 – 1849), quien en 1817 propuso que existía una sencilla relación numérica entre las masas atómicas de los elementos con propiedades semejantes. Otra clasificación basada en las masas atómicas fue la elaborada por John Newlands (1837-1898). Él encontró que si se ordenaban las masas atómicas en orden creciente, la masa de cada octavo elemento estaba relacionada al primer elemento del grupo. A partir de esta clasificación se obtuvieron valores casi exactos de las masas atómicas, lo cual para la época era bastante relevante. Con todas estas clasificaciones empezó a ser evidente que los elementos podían acomodarse, de manera sencilla, con base en su masa atómica relativa; y también se encontró que estos acomodos tenían mucho que ver con las propiedades de las sustancias. Es decir, empezó a ser claro que la estructura de los átomos de cada elemento determinaba, de alguna forma, las propiedades de la sustancia que en conjunto formaban esos átomos. Lo anterior se muestra con la clasificación propuesta por William Odling, la cual estaba basada en algunas propiedades, denominadas naturales, de los elementos. Estas propiedades son volúmenes atómicos (el cual se determinaba dividiendo la masa atómica entre la densidad del elemento), acidez o basicidad de sus óxidos, etc. De esta forma Odling obtuvo los siguientes grupos naturales: Grupo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Elemento Fluor (F), Cloro (Cl), Bromo (Br), Iodo (I) Oxígeno (O), Azufre (S), Selenio (Se), Telurio (Te) Nitrógeno (N), Fósforo (P), Arsénico (As), Antimonio (Sb), Bismuto (Bi) Boro (B), Silicio (Si), Titanio (Ti), Estaño (Sn) Litio (Li), Sodio (Na), Potasio (K) Calcio (Ca), Estroncio (Sr), Bario (Ba) Magnesio (Mg), Zinc (Zn), Cadmio (Cd) Berilio (Be), Itrio (Y), Torio (Th) Aluminio (Al), Circonio (Zr), Cerio (Ce), Uranio (U) Cromo (Cr), Manganeso (Mn), Cobalto (Co), Hierro (Fe), Niquel (Ni), Cobre (Cu) Molibdeno (Mo), Vanadio (V), Tungsteno (W), Tantalio (Ta) Mercurio (Hg), Plomo (Pb), Plata (Ag) Paladio (Pd), Platino (Pt), Oro (Au) Berzelius planteó una hipótesis que ahora sabemos que estaba equivocada: en dónde postuló que no podían existir moléculas formadas por átomos iguales. Sin embargo, gracias a la insistencia del químico Italiano Stanislao Cannizaro (1826 – 1910), durante el primer congreso de Química celebrado en Karlsruhe, Alemania, en 1860, que se llegó a un acuerdo sobre la existencia de moléculas formadas por átomos iguales, como el oxígeno (O2) o el nitrógeno (N2). Las contribuciones de Cannizaro fueron tomadas en cuenta por químicos muy importantes, entre ellos el químico ruso Dimitri Mendeleiev (1834 – 1907) y el químico alemán Julios Lothar Meyer (1830 – 1895). Estos dos químicos son famosos por haber propuesto un sistema de periodos para ordenar los elementos (algo que resulta curioso es que sus propuestas son muy parecidas y las hicieron casi en las mismas fechas, sin haber estado en contacto entre ellos). Utilizando las masas atómicas relativas, y unificándolas con base en el hidrógeno y también en las propiedades físicas (como el volumen atómico, el color y la gravedad específica) y químicas, Mendeleiev ordenó a los elementos en ocho grupos, según se observa en la siguiente tabla: Tabla periódica de Mendeleiev. 1860 Periodo Grupo Grupo I II R2O RO Grupo III R2O3 1 2 H=1 Li = 7 B = 11 C = 12 N = 14 O = 16 F = 19 3 Na = 23 K= 39 Be = 9.4 Mg = 24 Ca = 40 Al = 27.3 - = 44 Si = 28 Ti = 48 P = 31 (Cu = 63) Rb = 85 Zn = 65 Sr = 87 - = 68 - = 72 Zr = 90 Se = 78 Mo = 96 Br = 80 ¿Yt = 88 As = 75 Nb = 94 (Ag) = 108 Cs = 133 (-) - Cd = 112 Ba = 137 - In = 113 ¿Di = 138 ¿Er = 178 Sn = 118 ¿Ce = 140 ¿La = 180 Sb = 122 - Te = 125 - J = 127 Ta = 182 (Au) = 199 - Hg = 200 - Tl = 204 - Pb = 207 Th= 231 Bi = 208 - 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Grupo IV RH4, RO2 Grupo V RH3, R2O5 Grupo VI RH2, RO3 S = 32 V = 51 Cr = 52 Grupo VII RH, R2O7 Cl = 35.5 Mn = 55 - = 100 Grupo VIII RO4 Fe = 56, Co = 59 Ni = 59, Cu = 63 Ru = 104, Rh = 104 Pd = 106, Ag = 108 - ----- W= 184 -- -Os = 195, Ir =197 Pt =198, Au = 199 - - U= 240 - ----- Si te fijas bien, en la parte superior de cada columna se indica el tipo de óxido que conforma cada elemento y, en algunos casos, también se indica el tipo de especie que forma cuando reacciona con hidrógeno. Algo muy importante que hizo Mendeleiev, y de ahí lo valioso de su tabla, fue la predicción de la existencia de elementos no conocidos hasta entonces. Es decir, no sólo predijo el lugar que les correspondería en la tabla sino que les dio valores para la gravedad específica, el volumen atómico y su masa atómica. Aunque no todas las predicciones de Mendeleiev fueron acertadas, hay tres que son de gran trascendencia y que se muestran a continuación. Peso atómico Gravedad específica Volumen atómico Peso atómico Óxido Sulfato Peso atómico Gravedad específica Óxido Cloruro Predicho Ekaluminio (1871) 68 6.0 11.5 Ekaboro (1871) 44 Eb2O3, gr, esp. 3.5 Eb2(SO4)3 Ekasilicón (1871) 72 5.5 EsO2 EsCl4; T.eb.< 100°C densidad 1.9 Hallado experimentalmente Galio (1875) 69.9 5.96 11.7 Escandio (1879) 43.79 Sc2O3; gr.esp. 3.86 Sc2(SO4)3 Germanio (1886) 72.3 5.47 GeO2 GeCl4; T. eb. 86°C densidad 1.89 Como veras, las predicciones realizadas por Mendeleiev fueron fundamentales para el avance científico porque se demostró que en Química también es posible hacer predicciones a partir de una base teórica, y esto abrió el camino para una nueva tabla periódica. Pero sobre este tema estudiaremos más adelante. Hemos hablado bastante de Mendeleiev, pero poco hemos dicho sobre cómo se le ocurrió que los elementos podían ser ordenados de una forma específica. Mendeleiev pensó que tanto las propiedades de los elementos como sus masas relativas, su densidad y su volumen podían estar relacionadas con la reactividad química de cada una de ellas. Así pues, hizo pequeñas tarjetitas en donde indicaba el nombre del elemento, sus propiedades físicas y una descripción general de su reactividad. Después empezó a jugar con ellas como si fuera un solitario, pero siempre buscando cierto orden que tuviera que ver con las propiedades descritas en cada tarjeta. De esta forma encontró que, efectivamente, los elementos podían ser acomodados según sus propiedades físicas y su reactividad. Por ello, el litio, sodio, potasio, rubidio y cesio están en un mismo grupo, dado que su reactividad es muy similar y sus masas relativas pueden obtenerse con las masas relativas de los otros. Además, con el tiempo, se descubrió que el acomodo propuesto con Mendeleiev estaba relacionado con el número de protones y de electrones que tenía cada átomo, es decir, con el número atómico.
