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La noción de elemento y las propiedades
periódicas:
Lógicamente, un requisito previo necesario a la construcción de
la tabla periódica era el descubrimiento de un número suficiente de elementos
individuales, que hiciera posible encontrar alguna pauta en comportamiento químico
y sus propiedades. Durante los siguientes dos siglos se fue adquiriendo un
mayor conocimiento sobre estas propiedades, así como descubriendo
muchos elementos nuevos.
La palabra "elemento" procede de la
ciencia griega, pero su noción moderna apareció a lo largo del siglo XVII,
aunque no existe un consenso claro respecto al proceso que condujo a
su consolidación y uso generalizado. Algunos autores citan como precedente la
frase de Robert Boyle en su famosa obra El químico escéptico,
donde denomina elementos "ciertos cuerpos primitivos y simples que no
están formados por otros cuerpos, ni unos de otros, y que son los ingredientes
de que se componen inmediatamente y en que se resuelven en último término todos
los cuerpos perfectamente mixtos". En realidad, esa frase aparece en
el contexto de la crítica de Robert Boyle a los
cuatro elementos aristotélicos.
A lo largo del siglo XVIII, las tablas de
afinidad recogieron un nuevo modo de entender la composición química, que
aparece claramente expuesto por Lavoisier en su obra Tratado
elemental de química. Todo ello condujo a diferenciar en primer lugar
qué sustancias de las conocidas hasta ese momento eran elementos
químicos, cuáles eran sus propiedades y cómo aislarlas.
El descubrimiento de gran cantidad de elementos
nuevos, así como el estudio de sus propiedades, pusieron de manifiesto algunas
semejanzas entre ellos, lo que aumentó el inte
rés de los químicos por
buscar algún tipo de clasificación.
El peso atómico (También
llamado Masa Atómica Relativa) (símbolo: Ar) es una cantidad física dimensional definida
como la suma de la cantidad de las masas promedio de
los átomos de un elemento (de un origen dado) expresados
en Unidad de masa atómica o U.M.A. (es decir, a 1/12 de la masa de
un átomo de carbono 12). El concepto se
utiliza generalmente sin mayor calificación para referirse al peso
atómico estándar.
Los valores de estos pesos atómicos
estándar están reimpresos en una amplia variedad de libros de texto,
catálogos comerciales, póster, etcétera. Para describir esta cantidad física se
puede usar también la expresión masa atómica relativa. En
consecuencia, desde por lo menos 1860 y hasta el decenio de
1960, el uso continuado de la locución ha atraído una controversia considerable.
A diferencia de las masas atómicas (las masas de
los átomos individuales), los pesos atómicos no son constantes físicas.
Varían de una muestra a otra. Sin embargo, en muestras normales son
suficientemente constantes para ser de importancia fundamental en química.
Se ha de no confundir al peso atómico con la masa atómica.
El peso atómico fue desarrollado
por John Dalton en el siglo XIX, su aporte consistió en la
formulación de un atomismo químico que integraba el elemento y las leyes ponderales.
Este científico, tomo sustancias de su época y supuso como se combinaban los
átomos de estas, tomo como referencia la masa de una átomo de hidrogeno y
a partir de experiencias y suposiciones construyó la primera tabla de masas
atómicas relativas. Esta tabla se perfecciono con el congreso de karlsruhe en
1860. Dalton empleó los conocimientos sobre proporciones en
las que reaccionaban las sustancias de su época y realizó algunas suposiciones
sobre el modo como se combinaban los átomos de las mismas.
Por ejemplo, en el caso del oxígeno, Dalton partió
de la suposición de que el agua era un compuesto binario,
formado por un átomo de hidrógeno y otro de oxígeno. No tenía ningún modo de
comprobar este punto, por lo que tuvo que aceptar esta posibilidad como una hipótesis a
priori.
Dalton sabía que 1 parte de hidrógeno se combinaba
con 7 partes (8 afirmaríamos en la actualidad) de oxígeno para producir agua.
Por lo tanto, si la combinación se producía átomo a átomo, es decir, un átomo
de hidrógeno se combinaba con un átomo de oxígeno, la relación entre las masas
de estos átomos debía ser 1:7 (o 1:8 se calcularía en la actualidad). El
resultado fue la primera tabla de masas atómicas relativas (o pesos atómicos,
como los llamaba Dalton) que fue posteriormente modificada y desarrollada en
los años posteriores. Las inexactitudes antes mencionadas dieron lugar a toda
una serie de polémicas y disparidades respecto a las fórmulas y
los pesos atómicos, que solo comenzarían a superarse, aunque no
totalmente, en el congreso de Karlsruhe en 1860.
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Metales, no metales y metaloides o metales de
transición:
La primera clasificación de elementos conocida, fue
propuesta por Antoine Lavoisier, quien propuso que los elementos se
clasificaran en metales, no
metales y metaloides o metales de transición. Aunque muy práctico
y todavía funcional en la tabla periódica moderna, fue rechazada debido a que
había muchas diferencias tanto en las propiedades físicas como en
las químicas.
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Antoine-Laurent de Lavoisier químico,
biólogo y economista francés, considerado el creador de la química moderna,
junto a su esposa, la científica Marie-Anne Pierrette Paulze, por sus
estudios sobre la oxidación de los cuerpos, el fenómeno de la respiración animal,
el análisis del aire,
la ley de conservación de la masa o ley Lomonósov-Lavoisier,
la teoría calórica y la combustión.
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Se llama metales a
los elementos químicos caracterizados por ser buenos conductores
del calor y la electricidad. Poseen alta densidad y
son sólidos en temperaturas normales (excepto el mercurio); sus sales
forman iones electropositivos (cationes) en disolución.
Los metales los solemos clasificar de la siguiente
forma:
· Metales reactivos. Se denomina así a los elementos
de las dos primeras columnas (alcalinos y alcalinotérreos) al ser los metales
más reactivos por regla general.
· Metales de transición. Son los elementos que se
encuentran entre las columnas largas, tenemos los de transición interna (grupos
cortos) y transición externa o tierras raras (lantánidos y actínidos).
· Otros metales. Son los que se encuentran en el
resto de grupos largos. Algunos de ellos tienen propiedades de no metal en
determinadas circunstancias (semimetales o metaloides).
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Propiedades de los metales.
Por regla general los metales tienen las siguientes
propiedades:
- Son buenos conductores de la electricidad.
- Son buenos conductores del calor.
- Son brillantes cuando se frotan o al corte.
- Son maleables, se convierten con facilidad en
láminas muy finas.
- Son dúctiles, se transforman con facilidad en hilos
finos.
- Se producen sonidos característicos (sonido metálico)
cuando son golpeados.
- Tienen altos puntos de fusión y de
ebullición.
- Poseen elevadas densidades; es decir, tienen mucha
masa para su tamaño: tienen muchos átomos juntos en un pequeño volumen.
- Algunos metales tienen propiedades magnéticas: son
atraídos por los imanes.
- Pueden formar aleaciones cuando se
mezclan diferentes metales. Las aleaciones suman las propiedades de los metales
que se combinan. Así, si un metal es ligero y frágil, mientras que el otro es
pesado y resistente, la combinación de ambos podrías darnos una aleación ligera
y resistente.
- Tienen tendencia a formar iones positivos.
- El mercurio es un metal pero es líquido a temperatura ambiente.
- El sodio es metal pero es blando (se raya con
facilidad) y flota (baja densidad).
- Se denomina no metales, a
los elementos químicos opuestos a los metales pues sus
características son totalmente diferentes. Los no metales, excepto el
hidrógeno, están situados en la tabla periódica de los elementos en
el bloque p. Los elementos de este bloque son no-metales,
excepto los metaloides (B, Si, Ge, As, Sb, Te), todos los gases
nobles (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn), y algunos metales (Al, Ga, In, Tl, Sn,
Pb).
- Son malos conductores de la electricidad.
- Son malos conductores del calor.
- Son poco resistentes y se desgastan con facilidad.
- No reflejan la luz como los metales, no
tienen el denominado brillo metálico. Su superficie no es tan lisa como en los
metales.
- Son frágiles, se rompen con facilidad.
- No son atraídos por los imanes.
- Tienen tendencia a formar iones negativos.
- El diamante es un no metal pero presenta una gran
dureza.
- El grafito es un no metal pero conduce la
electricidad.
Hay algunas excepciones a las propiedades generales
enunciadas anteriormente:
Tienden a formar aniones u oxianiones en solución
acuosa. Su superficie es opaca, y son malos conductores de calor y
electricidad. En comparación con los metales, son de baja densidad, y se
derriten a bajas temperaturas. La forma de los no metales puede ser alterada
fácilmente, ya que tienden a ser frágiles y quebradizos.
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Propiedades de los no metales:
Hay algunas excepciones a las propiedades generales
enunciadas anteriormente:
Los elementos de transición son
aquellos elementos químicos que están situados en la parte central
del sistema periódico, en el bloque d, cuya principal
característica es la inclusión en su configuración electrónica del orbital d,
parcialmente lleno de electrones. Esta definición se puede ampliar
considerando como elementos de transición a aquellos que poseen electrones
alojados en el orbital d, esto incluiría a zinc, cadmio,
y mercurio. La IUPAC define un metal de transición como "un
elemento cuyo átomo tiene una subcapa d incompleta o que puede dar lugar a
cationes".
· Los elementos que no se pueden clasificar como
metales o como no metales; tienen propiedades de los dos grupos y se les llaman metaloides
o semimetales. Estos son el boro (B) del grupo IIA, silicio (Si) del grupo IVA,
germanio (Ge) del grupo IVA, arsénico (As) del grupo IVA, antimonio (Sb) del
grupo VA y telurio (Te) del grupo VIA.
Semimetales o metaloides.
Se encuentran entre lo metales y los no metales (B,
Si, Ge, As, Sb, Te, Po). Son sólidos a temperatura ambiente y forman iones
positivos con dificultad. Según las circunstancias tienen uno u otro
comportamiento.
