6. LEY PERIÓDICA!

Ley Periódica. Es la base de la tabla periódica y establece que las propiedades físicas y químicas de los elementos químicos tienden a repetirse de forma sistemática conforme aumenta el número atómico.

Como resultado de los descubrimientos que establecieron en firme la teoría atómica de la materia en el primer cuarto del siglo XIX, los científicos pudieron determinar las masas atómicas relativas de los elementos conocidos hasta entonces. El desarrollo de la electroquímica durante ese periodo por parte de los químicos británicos Humphry Davy y Michael Faraday condujo al descubrimiento de nuevos elementos.

Formulación

Ley periódica de Mendeléiev

Mendeléiev estudió el cambio las propiedades químicas de las sustancias en función del crecimiento de las masas atómicas de los elementos químicos, y analizó el comportamiento de la valencia de los elementos químicos, las propiedades y composición de los compuestos que estos forman.

Variación de las propiedades.

Al aumentar el número atómico la composición de los óxidos de los elementos químicos se repite cada cierta cantidad de elementos químicos.Mendeléiev comprobó que esto, no solo se cumplía para los áxidos, sino también para otros compuestos y para las propiedades químicas de las sustancias, lo que le llevó a la conclusión siguiente: “las propiedades de las sustancias simples, así como también de la composición y propiedades de los compuestos de los diferentes elementos químicos, se encuentran en dependencia periódica con la magnitud de sus masas atómicas”, es decir “Las propiedades de los cuerpos simples así como las formas y propiedades de los compuestos de los elementos se encuentran en dependencia periódica de los pesos atómicos de los elementos”.

Esta importantísima generalización se conoce como la ley periódica de Mendeléiev, conformándose plenamente alrededor de 1905, después del descubrimiento de los gases nobles.

La ley periódica surgió de forma totalmente empírica y antes de conocerse sus fundamentos sus descubridores y los que contribuyeron a su primitivo desarrollo nada sabían de electrones, protones o neutrones, ni de número atómico y estructura atómica. Sin embargo esto no fue un inconveniente para su inmediata utilización como norma de búsqueda de elementos desconocidos, y como principio organizado de la creciente multitud de hechos químicos. En este sentido la ley periódica y la |tabla periódica contribuyeron notablemente al desarrollo de laquímica durante medio siglo.

El sistema periódico de los elementos es expresión de la ley periódica, Mendeléiev, ordenó los elementos de acuerdo a su masa atómica y situó en una misma columna a aquellos que tenían algo en común. Su tabla, presentada en 1869, se basó en la variación manual de las propiedades químicas. La aceptación universal del la clasificación de Mendeleiev puede considerarse como un verdadero renacimiento del pensamiento químico. Por primera vez fueron relacionadas en un esquema lógico las variaciones de las propiedades de los elementos y sus compuestos, y dejó de ser necesario tratar un elemento como una individualidad totalmente desligada y sin relación con sus vecinos.

El sistema periódico ha experimentado dos avances principales desde su formulación original por parte de Mendeléiev y Meyer La primera revisión extendió el sistema para incluir toda una nueva familia de elementos cuya existencia era completamente insospechada en el siglo XIX. Este grupo comprendía los tres primeros elementos de los gases nobles o inertes, argón, helio y neón, descubiertos en la atmósfera entre 1894 y 1898 por el físico británico John William Strutt y el químico británico William Ramsay.

El segundo avance fue la interpretación de la causa de la periodicidad de los elementos en términos de la teoría de Bohr (1913) sobre la estructura electrónica del átomo.

Ley periódica moderna

Las bases de todo el desarrollo moderno de la química fueron sentadas en el periodo que siguió a la propuesta de Mendeléiev y al desarrollo sobre la estructura atómica.

El sistema periódico como indicó Mendeléiev, en 1889, no solo esperaba nuevas aplicaciones, sino también perfeccionamientos, un desarrollo minucioso y unas nuevas fuerzas científicas que lo impulsaran y añadió, en 1905, después de haber sido descubiertos los gases nobles “… a la ley periódica el futuro no lo amenaza con la destrucción, sino que solo promete superestructuras y desarrollo”.

Después de realizadas las correciones de masas atómicas y después del descubrimiento de nuevos elementos que fueron ocupando las casillas vacías de la tabla de Mendeliev, persistían, sin embargo, algunas anomalías en la tabla periódica.

Por ejemplo:

a) El níquel (Ni), que se parece más al paladio (Pd) y al platino (Pt), y debe quedar en el mismo grupo, tiene una masa atómica menor que elcobalto (Co), no debiendo situarse antes que esté en la tabla.

b) El argón (Ar), que pertenece por sus propiedades al grupo de los gases nobles, tiene una masa atómica superior a la del potasio (K) que debe seguirle en orden sucesivo en la tabla.

c) El teluro (Tl) que tiene una masa atómica superior al yodo (I) es muy semejante al azufre (S) y al selenio (Se), y debe estar antes que el yodo para encajar en el grupo del oxígeno (O).

De acuerdo con todo esto se hizo evidente que la masa atómica creciente es un criterio de ordenamiento imperfecto para la estructuración de la tabla periódica.

Realmente las causas de estas anomalías están en que las masas atómicas son las masas promedio de las mezclas de isótopos que constituyen cada elemento y están en relación con las cantidades relativas de cada clase de átomo en la mezcla isotópica. Es decir, que la masa atómica no es una propiedad de clase de átomo, sino del elemento o conjunto de átomos de igual carga nuclear. La masa atómica depende de la abundancia de cada isótopo en la mezcla y varía de acuerdo con esto para cada elemento.

La siguiente etapa importante en el desarrollo de la ley periódica, está vinculada con los trabajos de Moseley, quien, en 1912, estudiando los espectros de rayos X, descubrió que las líneas características de los espectros de rayos X de los distintos elementos variaban su frecuencia en una cantidad constante al pasar de un elemento al siguiente en la tabla periódica.

En 1913 Moseley encontró que experimentalmente la carga nuclear (Z) es una constante física de los átomos y que está íntimamente relacionada con su estructura, siendo igual al número atómico.

A partir del descubrimiento de la ley de Moseley, la tabla periódica tiene como fundamento la carga nuclear y no el peso atómico. Este cambio de interpretación de la ley periódica no puede sugerir ninguna objeción de principio, puesto que la precisión de los postulados generales sobre la base de nuevos datos experimentales es una condición indispensable para el desarrollo de la ciencia.

Cuando se analizaron las longitudes de onda y números de onda de las rayas correspondientes a las distintas series del espectro de rayos X se encontró que cumplen la relación

Ecuación de Moseley

Donde σ y C son constantes que dependen del tipo de serie de espectros. A la ecuación anterior se le denomina ley de Moseley.

Estos resultados mostraron que existe una magnitud fundamental que aumenta regularmente al pasar de un elemento a otro (aumenta en unidad). Esta magnitud es evidentemente la carga eléctrica del núcleo o carga nuclear (Z).

Cuando los elementos se disponen en el orden sucesivo de sus cargas nucleares desaparecen las anomalías que se presentaban al ordenarlos según sus masas atómicas crecientes. La carga nuclear se corresponde con el número de orden en la tabla periódica o número atómico, demostrando que la verdadera base de la ley periódica no son las masas atómicas, sino las cargas positivas de los núcleos atómicos, numéricamente expresados (en unidades de carga electrónica) por los números atómicos de los correspondientes elementos químicos.

De acuerdo con esto, la ley periódica actual sólidamente está cimentada en la estructura atómica de los elementos químicos, y se expresa de la siguiente forma:

“Las propiedades físicas y químicas de los elementos son funciones de las configuraciones eslectrónicas de sus átomos, las cuales varían periódicamente al aumentar el número atómico”, postulado conocido como la Ley periódica de Moseley.

Es decir, las propiedades de los elementos varían periódicamente cuando se ordenan según sus cargas nucleares y cada cierto número de elementos las propiedades se repiten.