Valencia y la Tabla Periódica

Habilidades para Desarrollar

• Comprender y describir cómo se organizó por primera vez la tabla periódica

Muchos químicos estaban interesados en conocer los “equivalentes químicos” de diferentes sustancias. Por ejemplo, ¿qué masa de ácido A neutraliza la base B? Estos números eran fáciles de medir y prácticamente útiles. Pero ¿qué pasa con los elementos? Por ejemplo, ¿qué masa del elemento A reacciona con 1 g de elemento B? Conocer estos números podría ser muy útil, pero era difícil relacionar las masas equivalentes con las masas reales de los átomos porque no conocían las fórmulas. Había dos buenas maneras disponibles para resolverlo. Una fue la hipótesis de Avogadro basada en la ley de Gay-Lussac, que permitió a los químicos relacionar las masas equivalentes con volúmenes equivalentes. El otro era la ley de Faraday, que midía masas de elementos producidos por una cantidad fija de corriente. No obstante, Berzelius, que trabajaba más duro en este problema, no le creyó ni a Avogadro ni a Faraday.

Las creencias de Berzelius mantuvieron el progreso de la ciencia durante unos 50 años. Finalmente, Cannizzaro revivió la hipótesis de Avogadro en una gran reunión de químicos en 1860. Su trabajo explicando cómo calcular los pesos moleculares se distribuyó entre todos, incluido Julius Lothar Meyer, quien escribió que cuando lo leyó “las dudas desaparecieron y un sentimiento de certeza tranquila tomó su lugar”. La hipótesis de Avogadro permitió a los químicos averiguar juntos los pesos atómicos y las fórmulas. Una vez que Cannizzaro convenció a la mayoría de los químicos de aceptarlo, los químicos pudieron estudiar los pesos y fórmulas atómicos reales.

Los científicos pronto observaron patrones en la valencia de los diferentes elementos. La valencia es el número de conexiones que tiende a formar un átomo. H se define para tener una valencia de 1. Por ejemplo:

• metano, CH ₄: los átomos de carbono tienen una valencia de 4
• agua, H ₂ O: el oxígeno tiene una valencia de 2
• óxido de litio, Li ₂ O: el litio tiene una valencia de 1
• sulfuro de hidrógeno, H ₂ S: el azufre tiene una valencia de 2
• óxido de aluminio, Al ₂ O ₃: el aluminio tiene una valencia de 3

Para la década de 1860, se conocían ~60 elementos. Utilizando los pesos atómicos de Cannizzaro, Mendeleev y Lothar Meyer hicieron un gran descubrimiento, la ley periódica: Si arreglas los elementos por sus pesos atómicos, hay una repetición periódica en propiedades como la valencia. La versión moderna de este arreglo periódico es la Tabla Periódica.

También, dentro de un grupo (compartiendo una valencia) propiedades como densidad, punto de ebullición, capacidad calorífica, etc siguen una progresión simple. Mendeleev utilizó esto para predecir las propiedades de elementos no descubiertos.

Aquí hay una versión más pequeña de la tabla periódica que deja de lado los elementos que Mendeleev y Meyer encontraron más problemáticos (metales de transición, tierras raras) y el grupo que aún no se había descubierto (gases nobles). Observe cómo las valencias repiten cada 7 elementos cuando están dispuestas de acuerdo a la masa atómica.

Pero hubo algunos problemas con la mesa. Por ejemplo, el telurio (Te) era claramente un calcógeno, en la familia del oxígeno, y el yodo (I) era claramente un halógeno, basado en sus propiedades, pero los pesos estaban equivocados. (¡Revisa la mesa!) Mendeleev dijo que los pesos atómicos no debieron haberse determinado correctamente, sino que eran correctos.

Enlaces externos

• Khan Academy: Grupos de la Tabla Periódica (12 min)
• CrashCourse Química: La Tabla Periódica (11 min)

Colaboradores y Atribuciones

• Emily V Eames (City College of San Francisco)