Unidad 1. 3 La tabla periódica.

Más de la mitad de los elementos que se conocen en la actualidad se descubrieron entre 1800 y 1900. Durante este periodo, los químicos observaron que muchos elementos mostraban grandes semejanzas entre ellos. El reconocimiento de las regularidades periódicas en las propiedades físicas y en el comportamiento químico, así como la necesidad de organizar la gran cantidad de información disponible sobre la estructura y propiedad de las sustancias elementales condujeron al desarrollo de la tabla periódica (Chang, 2007).

Tabla periódica de los elementos

Se define como una tabla en la que se encuentran agrupados los elementos que tienen propiedades químicas y físicas semejantes.

Los elementos de la tabla periódica se encuentran distribuidos en:

·         7 filas denominadas periodos.

·         18 columnas o familias, las cuales se ordenan en grupos; 8 grupos A y 8 grupos B.

PERIODOS: son las filas horizontales, nos indican el último nivel de energía del elemento. Existen 7 periodos o niveles.

·         Periodo 1, 2 y 3, formados por 2, 8 y 8 elementos respectivamente son denominados periodos cortos.

·         Periodos 4, 5 y 6 son loa periodos largos, el 7º periodo se halla incompleto.

·         Los elementos cuyos números atómicos se halan comprendidos entre el La (Z=57) y el Lu (Z=71) se llaman Lantánidos,

·         Los elementos con número atómico superior al Ac (Z=89) se denominan actínidos.

·         Ellos se encuentran separados en 2 filas de la tabla periódica, con el objeto de no extender demasiado la figura.

·         Los elementos después del Uranio (Z=92) se han obtenido en forma artificial del uranio, dominando a estos transuránicos.

GRUPOS O FAMILIAS: Son agrupaciones verticales con elementos que presentan propiedades químicas semejantes debido a que poseen los mismos electrones de valencia.

En la tabla periódica están ordenados en grupos A y B.

GRUPO A:

·         Están situados en los extremos de la tabla periódica.

·         Nos indican el número de electrones de la última capa y se representan en números romanos.

·         Terminan en el subnivel “s” y “p”.

GRUPO B:

·         Están situados en la zona central de la tabla periódica.

·         El número de electrones de la última capa, no nos indica el grupo; debido a que la valencia es variable.

·         La configuración electrónica termina en el subnivel “d”.

·         Los elementos de transición interna, llamados tierras raras: su configuración electrónica termina en “f”.

Ilustración 1 Distribución de elementos en la tabla periódica.  De forma horizontal se muestran los periodos y de forma vertical los grupos.

De forma individual podemos identificar em cada elemento la siguiente información en la tabla periódica:

Ilustración 2 Información proporcionada por la tabla periódica para el elemento hidrógeno. Nos indica su símbolo (H), el número atómico (¡) y masa atómica (1,00794).

Hay otra variable importante que podemos identificar en la tabla periódica y que se denomina electronegatividad. Linus Pauling elaboro una escala relativa a ala electronegatividad en la que, al elemento más electronegativo, como lo es el flúor, le fue asignado un valor de 4.0, mientras que, al elemento con menor electronegatividad, que es el francio, se le asigno un valor de 0.7.

Los elementos más electronegativos los podemos observar en el extremo superior derecho y los menos electronegativos en el extremo inferior izquierdo, siguiendo un gradiente como se observa en la figura.

Ilustración 3 Electronegatividades.

3.1        Clasificación de los elementos.

Como ya se mencionó, los elementos dentro de una misma columna pertenecen al mismo grupo; presentándose dos grupos el “A” y el “B”, los cuales también son llamados “Familias”. En los periodos, que se encuentran en las filas, observamos que los elementos están ordenados conforme a su número atómico y que este aumenta de izquierda a derecha, al igual que su afinidad electrónica, que es el aumento de número de veces que se pueden combinar. En cambio, el radio de cada elemento aumenta de arriba hacia abajo y de izquierda a derecha.

Los elementos se dividen, además, en tres categorías metales (los cuales son la mayoría) no metales (con 17 elementos) y metaloides (solo 8 elementos). De izquierda a derecha, a lo largo del periodo, las propiedades físicas y químicas de los elementos cambian de metálicas a no metálicas (Chang,2007).

Metales, no metales y metaloides.

Metal. Se define como un elemento buen conductor de calor y electricidad. No metal. Son aquellos elementos malos conductores de calor y electricidad. Metaloide. Son los elementos que presentan propiedades intermedias entre los metales y los no metales.

Ilustración 4 Clasificación de los elementos según su conductividad. Se muestran de gris los metales, de amarillo los no metales y azul los metaloides.

Algunos grupos de elementos tienen nombres especiales. Los elementos del grupo 1ª (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) se llaman metales alcalinos, y los elementos del 2ª (Be, Mg, Ca, S, Ba y Ra) reciben el nombre de metales alcalinotérreos, los elementos del grupo 7ª (F, Cl, Br, l, y At) se conocen como halógenos y los elementos del grupo 8ª (He, Ne, Ar, Xe y Rn) son los gases nobles o gases raros.

Ilustración 5 Grupos especiales de elementos. De azul se muestran los metales alcalinos, de naranja los metales alcalinotérreos, de rojo son los halógenos, de verde los gases nobles, de café los elementos de transición y de morado los lantánidos y actínidos.

3.2        Importancia de la tabla periódica.

A lo largo de la historia se han diseñado distintas tablas periódicas, dependiendo de lo que se vaya conociendo sobre loe elementos, algunas incluían símbolos diferentes o definían su estructura geométrica. Actualmente existen diferentes versiones de esta dependiendo de la cantidad y tipo de información que contienen, aunque la mayoría tiene como base la misma información de describimos a continuación.

La importancia de la tabla periódica radica en que proporciona las características particulares de los elementos. Por ejemplo, al consultar la tabla periódica, sabemos que el Cloro se encuentra en la familia VII A, pertenece a los halógenos, que su número atómico es 17, es un gas toxico de color amarillo-verdoso, es más pesado que el aire, no se encuentra en estado natural; debido a su naturaleza inestable se agrupa con otros elementos formado cloruros, cloritos y cloratos. Toda información la obtuvimos de la tabla periódica y si al mismo tiempo, también investigamos las hojas de seguridad del elemento o compuesto, vamos a saber que hacer y qué no hacer en diversos accidentes. Como derrame o nube toxica. Es primordial que esta información la conozca todo estudiante que tenga contacto con elementos y/o sus combinaciones.

3.3        Identificación de compuestos contaminantes.

Todos los elementos se encuentran en la naturaleza y se utilizan para diferentes aplicaciones desde la preparación de alimentos hasta la industria, los cuales aportan un beneficio a nuestra vida diaria, haciéndola placentera; sin embargo, existen concentraciones de los elementos o sus combinaciones que en un momento dado se salen de lo que puede soportar el cuerpo humano i que la naturaleza puede eliminar y es entonces cuando ocurre un desequilibrio dichas concentraciones se denominan límites permisibles y cuando hay un permisibles y cuando hay un porcentaje mayor a lo permitido ocurre lo que llamamos contaminación.

Existen límites permisibles para estos contaminantes en el ambiente, en nuestro país, están establecidos en una serie de Normas Oficiales Mexicanas, identificadas por sus siglas NOM.

Contaminación y contaminante.

Contaminación. Es la alteración del equilibrio de uno o más ecosistemas debido a la adición de sustancias que bajo condiciones normales no se encontrarían presentes o que, si lo están, han aumentado o disminuido significativamente su concentración normal Contaminante: Toda materia, sustancia, energía, organismo vivo o sus derivados que, al incorporarse a los componentes del ambiente, alteran sus características y obstaculizan el disfrute de la naturaleza, dañando los bienes o perjudicando

El contaminante puede ser producido por eventos naturales o por la actividad del hombre. Se considera como contaminación de origen natural a los efectos de la erupción de los volcanes, a la presencia de polen o esporas en la atmósfera, el polvo de las regiones secas o áridas, la marea roja, etc. La contaminación producida por el hombre comprende la emisión de gases e industrias y automóviles, la eliminación de basuras domesticas e industriales, los derrames de petróleo, etc.

De acuerdo con las características específicas de los contaminantes, podemos clasificarlos en:

a)      Agentes contaminantes físicos. Los contaminantes físicos son aquellos que al adicionarse al ambiente alteran la calidad de sus componentes, es decir son caracterizados por un intercambio de energía entre persona y ambiente en una dimensión o/y velocidad tan alta que el organismo no es capaz de soportarlo.

Algunos ejemplos de contaminantes físicos son:

·         Ruido y vibraciones.

·         Radiaciones ionizantes y no ionizantes.

·         Temperatura, humedad, velocidad del aire presión atmosférica.

·         Calor (estrés térmico).

·         Presiones y depresiones.

·         Campos eléctricos y magnéticos.

Ilustración 6 Contaminantes físicos. Se muestran tanto contaminantes naturales como los producidos por actividades humanas.

b)     Agentes contaminantes químicos. Los contaminantes químicos están constituidos por materia inerte orgánica o inorgánica, natural o sintética. Es decir, se les designa contaminantes químicos a todas las sustancias que alteran la conformación química de los componentes del medio y esta modificación química puede llegar a afectar a los demás seres vivos. Los contaminantes químicos pueden encontrarse en estado sólido, liquido o gas.

Algunos ejemplos de contaminantes químicos son:

·         Gases tóxicos.

·         Metales pesados.

·         Halógenos

·         Ácidos orgánicos e inorgánicos.

·         Insecticidas.

·         Cianuros.

Ilustración 7 Contaminante químico.  Se muestra a los pesticidas como un ejemplo de contaminante químico.

c)      Agentes, contaminantes biológicos. Son agentes vivos que contaminan el medio ambiente, que pueden degradar la calidad del aire, agua, suelo y alimentos dando lugar a enfermedades.

Algunos ejemplos de contaminantes biológicos son:

·         Virus.

·         Hongos.

·         Bacterias.

·         Helmintos

·         Artrópodos.

Ilustración 8 Contaminante biológico.  Se muestran los microorganismos como uno de los principales contaminantes biológicos.

Es importante caracterizar que tipo de contaminantes hay presentes en un proceso industrial, en cada una de las actividades que realizamos tanto de manera personal como profesional, con la finalidad de que hagamos lo pertinente, ya sea para separar los residuos o evitar en lo posible las emisiones al aire y al agua.