HISTORIA DE LA TABLA PERIÓDICA Y LOS ELEMENTOS

1. HISTORIA DE LA TABLA PERIÓDICA Y LOS ELEMENTOS

2. HISTORIA DE LA TABLA PERIÓDICA • Desde la antigüedad, los hombres se han preguntado de qué están hechas las cosas. • El primero del que tenemos noticias fue un pensador griego, Tales de Mileto, quien en el siglo VII antes de Cristo, afirmó que todo estaba constituido a partir de agua, que enrareciéndose o solidificándose formaba todas las sustancias conocidas. • Con posterioridad, otros pensadores griegos supusieron que la sustancia primigenia era otra. Así, Anaxímenes, en al siglo VI a. C. creía que era el aire y Heráclito el fuego.

3. HISTORIA DE LA TABLA PERIÓDICA • En el siglo V, Empédocles reunió las teorías de sus predecesores y propuso no una, sino cuatro sustancias primordiales, los cuatro elementos: aire, agua, tierra y fuego. • La unión de estos cuatro elementos, en distinta proporción, daba lugar a la vasta variedad de sustancias distintas que se presentan en la naturaleza. • Aristóteles añadió a estos cuatro elementos un quinto: el quinto elemento, el éter o quintaesencia, que formaba las estrellas, mientras que los otros cuatro formaban las sustancias terrestres.

4. HISTORIA DE LA TABLA PERIÓDICA • Tras la muerte de Aristóteles, gracias a las conquistas de Alejandro Magno, sus ideas se propagaron por todo el mundo conocido. • La mezcla de las teorías de Aristóteles con los conocimientos prácticos de los pueblos conquistados hicieron surgir una nueva idea: LA ALQUIMIA

5. HISTORIA DE LA TABLA PERIÓDICA Cuando se fundían ciertas piedras con carbón, las piedras se convertían en metales, al calentar arena y caliza se formaba vidrio y similarmente muchas sustancias se transformaban en otras. Los alquimistas suponían que puesto que todas las sustancias estaban formadas por los cuatro elementos de Empédocles, se podría, a partir de cualquier sustancia, cambiar su composición y convertirla en oro, el más valioso de los metales de la antigüedad. Durante siglos, los alquimistas intentaron encontrar, evidentemente en vano, una sustancia, la piedra filosofal, que transformaba las sustancias que tocaba en oro, y a la que atribuían propiedades maravillosas y mágicas.

6. HISTORIA DE LA TABLA PERIÓDICA • Las conquistas árabes del siglo VII y VIII pusieron en contacto a este pueblo con las ideas alquimistas, que adoptaron y expandieron por el mundo, y cuando Europa, tras la caída del imperio romano cayó en la incultura, fueron los árabes, gracias a sus conquistas en España e Italia, los que difundieron en ella la cultura clásica. • El más importante alquimista árabe fue Yabir (también conocido como Geber) funcionario de Harún al-Raschid (el califa de Las mil y una noches) y de su visir Jafar (el conocido malvado de la película de Disney). Geber añadió dos nuevos elementos a la lista: el mercurio y el azufre. La mezcla de ambos, en distintas proporciones, originaba todos los metales. • Fueron los árabes los que llamaron a la piedra filosofal al-iksiry de ahí deriva la palabra elixir.

7. HISTORIA DE LA TABLA PERIÓDICA • Aunque los esfuerzos de los alquimistas eran vanos, su trabajo no lo fue. Descubrieron el antimonio, el bismuto, el zinc, los ácidos fuertes, las bases o álcalis (palabra que también deriva del árabe), y cientos de compuestos químicos. El último gran alquimista, en el siglo XVI, Theophrastus BombastusvonHohenheim, más conocido como Paracelso, natural de Suiza, introdujo un nuevo elemento, la sal. • Robert Boyle, en el siglo XVII, desechó todas las ideas de los elementos alquímicos y definió los elementos químicos como aquellas sustancias que no podían ser descompuestas en otras más simples. Fue la primera definición moderna y válida de elemento y el nacimiento de una nueva ciencia: LA QUÍMICA

8. HISTORIA DE LA TABLA PERIÓDICA • Durante los siglos siguientes, los químicos, olvidados ya de las ideas alquimistas y aplicando el método científico, descubrieron nuevos e importantes principios químicos, las leyes que gobiernan las transformaciones químicas y sus principios fundamentales. Al mismo tiempo, se descubrían nuevos elementos químicos. • Apenas iniciado el siglo XIX, Dalton, recordando las ideas de un filósofo griego, Demócrito, propuso la teoría atómica, según la cual, cada elemento estaba formado por un tipo especial de átomo, de forma que todos los átomos de un elemento eran iguales entre sí, en tamaño, forma y peso, y distinto de los átomos de los distintos elementos. • Fue el comienzo de la formulación y nomenclatura química, que ya había avanzado a finales del siglo XVIII Lavoisier.

9. HISTORIA DE LA TABLA PERIÓDICA • Conocer las propiedades de los átomos, y en especial su peso, se transformó en la tarea fundamental de la química y, gracias a las ideas de Avogadro y Cannizaro, durante la primera mitad del siglo XIX, gran parte de la labor química consistió en determinar los pesos de los átomos y las formulas químicas de muchos compuestos. • Al mismo tiempo, se iban descubriendo más y más elementos. En la década de 1860 se conocían más de 60 elementos, y saber las propiedades de todos ellos, era imposible para cualquier químico, pero muy importante para poder realizar su trabajo.

10. HISTORIA DE LA TABLA PERIÓDICA • Ya en 1829, un químico alemán, Döbereiner, se percató que algunos elementos debían guardar cierto orden. Así, el calcio, estroncio y bario formaban compuestos de composición similar y con propiedades similares, de forma que las propiedades del estroncio eran intermedias entre las del calcio y las del bario. Otro tanto ocurría con el azufre, selenio y teluro (las propiedades del selenio eran intermedias entre las del azufre y el teluro) y con el cloro, bromo y iodo (en este caso, el elemento intermedio era el bromo). Es lo que se conoce como tríadas de Döbereiner.

11. HISTORIA DE LA TABLA PERIÓDICA • Las ideas de Döbereiner cayeron en el olvido, aunque muchos químicos intentaron buscar una relación entre las propiedades de los elementos. • En 1864, un químico ingles, Newlands, descubrió que al ordenar los elementos según su peso atómico, el octavo elemento tenía propiedades similares al primero, el noveno al segundo y así sucesivamente, cada ocho elementos, las propiedades se repetían, lo denominó ley de las octavas, recordando los periodos musicales. Pero las octavas de Newlands no se cumplían siempre, tras las primeras octavas la ley dejaba de cumplirse.

12. HISTORIA DE LA TABLA PERIÓDICA En 1870, el químico alemán Meyer estudió los elementos de forma gráfica, representando el volumen de cada átomo en función de su peso, obteniendo una gráfica en ondas cada vez mayores, los elementos en posiciones similares de la onda, tenían propiedades similares, pero las ondas cada vez eran mayores e integraban a más elementos. Fue el descubrimiento de la ley periódica, pero llegó un año demasiado tarde.

13. HISTORIA DE LA TABLA PERIÓDICA • En 1869, Mendeleiev publicó su tabla periódica. Había ordenado los elementos siguiendo su peso atómico, como lo hizo Newlands antes que él, pero tuvo tres ideas geniales: no mantuvo fijo el periodo de repetición de propiedades, sino que lo amplió conforme aumentaba el peso atómico (igual que se ampliaba la anchura de la gráfica de Meyer) . Invirtió el orden de algunos elementos para que cuadraran sus propiedades con las de los elementos adyacentes, y dejó huecos, indicando que correspondían a elementos aún no descubiertos.

14. HISTORIA DE LA TABLA PERIÓDICA • En tres de los huecos, predijo las propiedades de los elementos que habrían de descubrirse (denominándolos ekaboro, ekaaluminio y ekasilicio), cuando años más tarde se descubrieron el escandio, el galio y el germanio, cuyas propiedades se correspondían con las predichas por Mendeleiev,  y se descubrió un nuevo grupo de elementos (los gases nobles) que encontró acomodo en la tabla de Mendeleiev, se puso de manifiesto no sólo la veracidad de la ley periódica, sino la importancia y utilidad de la tabla periódica.

15. HISTORIA DE LA TABLA PERIÓDICA • La tabla periódica era útil y permitía predecir las propiedades de los elementos, pero no seguía el orden de los pesos atómicos. Hasta los comienzos de este siglo, cuando físicos como Rutherford, Bohr y Heisembergpusieron de manifiesto la estructura interna del átomo, no se comprendió la naturaleza del orden periódico. Pero eso, eso es otra historia....

16. ¿Cuándo se descubrieron los elementos?

17. ¿Cuándo se descubrieron los elementos?

18. ¿Cuándo se descubrieron los elementos?

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20. ORO Au Nº Atómico: 79 Masa Atómica: 196,967 Configuración electrónica: [Xe]4f145d106s1 Descubridor: 3000 a.C. Es un metal muy denso, blando y de color amarillo intenso. El oro se clasifica como metal pesado y noble; en el comercio es el más común de los metales preciosos. El cobre, la plata y el oro están en el mismo grupo en la tabla periódica. La fuente del símbolo químico, Au, es su nombre en latín aurum (amanecer radiante). Hay sólo un isótopo estable del oro, con número de masa 197.

21. PLATA Ag Nº Atómico: 47 Masa Atómica: 107.8682 Configuración electrónica: [Kr]5s14d10 Descubridor: los antiguos Es un metal lustroso de color blanco-grisáceo. Desde el punto de vista químico, es uno de los metales pesados y nobles; desde el punto de vista comercial, es un metal precioso. Hay 25 isótopos de la plata. Sus masas atómicas fluctúan entre 102 y 117.

22. COBRE Cu Nº Atómico: 29 Masa Atómica: 63.546 Configuración electrónica: [Ar]4s13d10 Descubridor: los antiguos Uno de los metales de transición e importante metal no ferroso. Su utilidad se debe a la combinación de sus propiedades químicas, físicas y mecánicas, así como a sus propiedades eléctricas y su abundancia. El cobre fue uno de los primeros metales usados por los humanos.

23. HIERRO Fe Nº Atómico: 26 Masa Atómica: 55.847 Configuración electrónica: [Ar]4s23d6 Descubridor: los antiguos El hierro es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre (5%). Es un metal maleable, tenaz, de color gres plateado y magnético. Los cuatro isótopos estables, que se encuentran en la naturaleza, tienen las masas 54, 56, 57 y 58. El hierro se encuentra en muchos minerales y está presente en las aguas freáticas y en la hemoglobina roja de la sangre.

24. PLOMO Pb Nº Atómico: 82 Masa Atómica: 207.2 Configuración electrónica: [Xe]4f145d106s26p2 Descubridor: los antiguos El plomo es un metal pesado, de color azuloso, que se empaña para adquirir un color gris mate. Es flexible, inelástico, se funde con facilidad, se funde a 327.4ºC (621.3ºF) y hierve a 1725ºC (3164ºF). Las valencias químicas normales son 2 y 4. El plomo forma muchas sales, óxidos y compuestos organometálicos.

25. ESTAÑO Sn Nº Atómico: 50 Masa Atómica: 118,69 Configuración electrónica: [Kr]4d105s25p2 Descubridor: los antiguos Se funde a baja temperatura; tiene gran fluidez cuando se funde y posee un punto de ebullición alto. es suave, flexible y resistente a la corrosión en muchos medios.

26. MERCURIO Hg Nº Atómico: 80 Masa Atómica: 200,59 Configuración electrónica: [Xe]4f145d106s2 Descubridor: los antiguos Es un líquido blanco plateado a temperatura ambiente (punto de fusión -38.4ºC; ebulle a 357ºC) a presión atmosférica. Es un metal noble, soluble únicamente en soluciones oxidantes. El mercurio sólido es tan suave como el plomo. El metal y sus compuestos son muy tóxicos. El mercurio forma soluciones llamadas amalgamas con algunos metales (por ejemplo, oro, plata, platino, uranio, cobre, plomo, sodio y potasio).

27. AZUFRE S Nº Atómico: 16 Masa Atómica: 32,064 Configuración electrónica: [Ne]3s23p4 Descubridor: los antiguos Los isótopos estables conocidos y sus porcentajes aproximados de abundancia en el azufre natural son éstos: 32S (95.1%); 33S (0.74%); 34S (4.2%) y 36S (0.016%). La proporción del azufre en la corteza terrestre es de 0.03-0.1%. Con frecuencia se encuentra como elemento libre cerca de las regiones volcánicas (depósitos impuros).

28. CARBONO C Nº Atómico: 6 Masa Atómica: 12,01115 Configuración electrónica: 1s22s22p2 Descubridor: los antiguos El carbono es único en la química porque forma un número de compuestos mayor que la suma total de todos los otros elementos combinados. Con mucho, el grupo más grande de estos compuestos es el constituido por carbono e hidrógeno. Se estima que se conoce un mínimo de 1.000.000 de compuestos orgánicos y este número crece rápidamente cada año.

29. ARSÉNICO As Nº Atómico: 33 Masa Atómica: 74,922 Configuración electrónica: [Ar]3d104s24p3 Descubridor: los antiguos El arsénico se encuentra distribuido ampliamente en la naturaleza (cerca de 5 x 10-4% de la corteza terrestre). Es uno de los 22 elementos conocidos que se componen de un solo nucleido estable, 7533As.

30. ANTIMONIO Sb Nº Atómico: 51 Masa Atómica: 121,75 Configuración electrónica: [Kr]4d105s25p3 Descubridor: los antiguos El antimonio no es un elemento abundante en la naturaleza; raras veces se encuentra en forma natural, a menudo como una mezcla isomorfa con arsénico: la allemonita. Su símbolo Sb se deriva de la palabra latina stibium.

31. FÓSFORO P Nº Atómico: 15 Masa Atómica: 30,9738 Configuración electrónica: [Ne]3s23p3 Descubridor: Hennig Brandt en 1669 El fósforo forma la base de gran número de compuestos, de los cuales los más importantes son los fosfatos. En todas las formas de vida, los fosfatos desempeñan un papel esencial en los procesos de transferencia de energía, como el metabolismo, la fotosíntesis, la función nerviosa y la acción muscular. Los ácidos nucleicos, que entre otras cosas forman el material hereditario (los cromosomas), son fosfatos, así como cierto número de coenzimas. Los esqueletos de los animales están formados por fosfato de calcio.

32. ZINC Zn Nº Atómico: 30 Masa Atómica: 65,37 Configuración electrónica: [Ar]3d104s2 Descubridor: Andreas Marggraf en 1746 Es un metal maleable, dúctil y de color gris. Se conocen 15 isótopos, cinco de los cuales son estables y tienen masas atómicas de 64, 66, 67, 68 y 70. Cerca de la mitad del zinc común se encuentra como isótopo de masa atómica 64.

33. COBALTO Sn Nº Atómico: 27 Masa Atómica: 58,93 Configuración electrónica: [Ar]3d74s2 Descubridor: George Brandt en 1737 El cobalto se parece al hierro y al níquel, tanto en estado libre como combinado. Se encuentra distribuido con amplitud en la naturaleza y forma, aproximadamente, el 0.001% del total de las rocas ígneas de la corteza terrestre, en comparación con el 0.02% del níquel. Se halla en meteoritos, estrellas, en el mar, en aguas dulces, suelos, plantas, animales y en los nódulos de manganeso encontrados en el fondo del océano.

34. PLATINO Pt Nº Atómico: 78 Masa Atómica: 195,09 Configuración electrónica: [Xe]4f145d96s1 Descubridor: Julius Scaliger en 1735 Es un metal noble blanco, blando y dúctil. Los metales del grupo del platino se encuentran ampliamente distribuidos sobre la tierra, pero su dilución extrema imposibilita su recuperación, excepto en circunstancias especiales. Los metales del grupo del platino se utilizan mucho en el campo de la química a causa de su actividad catalítica y de su baja reactividad.

35. NÍQUEL Ni Nº Atómico: 28 Masa Atómica: 58,71 Configuración electrónica: [Ar]3d84s2 Descubridor: Alex Constedt 1751 Metal duro, blanco plateado, dúctil y maleable. La masa atómica del níquel presente en la naturaleza es 58.71.El níquel tiene cinco isótopos naturales con masas atómicas de 58, 60, 61, 62, 64. También se han identificado siete isótopos radiactivos, con números de masa de 56, 57, 59, 63, 65, 66 y 67.

36. BISMUTO Bi Nº Atómico: 83 Masa Atómica: 208,980 Configuración electrónica: [Xe]4f145d106s26p3 Descubridor: los antiguos Elemento metálico, pertenece al grupo Va de la tabla periódica. Es el elemento más metálico en este grupo, tanto en propiedades físicas como químicas. El único isótopo estable es el de masa 209. Se estima que la corteza terrestre contiene cerca de 0.00002% de bismuto. Existe en la naturaleza como metal libre y en minerales.

37. HIDRÓGENO H Nº Atómico: 1 Masa Atómica: 1, Configuración electrónica: 1s1 Descubridor: Boyle en 1671 Primer elemento de la tabla periódica. En condiciones normales es un gas incoloro, inodoro e insípido, compuesto de moléculas diatómicas, H2. El átomo de hidrógeno, símbolo H, consta de un núcleo de unidad de carga positiva y un solo electrón. Es uno de los constituyentes principales del agua y de toda la materia orgánica, y está distribuido de manera amplia no sólo en la Tierra sino en todo el universo.

38. NITRÓGENO N Nº Atómico: 7 Masa Atómica: 14,0067 Configuración electrónica: 1s22s22p3 Descubridor: Rutherford en 1772 Es un gas en condiciones normales. El nitrógeno molecular es el principal constituyente de la atmósfera ( 78% por volumen de aire seco). Esta concentración es resultado del balance entre la fijación del nitrógeno atmosférico por acción bacteriana, eléctrica (relámpagos) y química (industrial) y su liberación a través de la descomposición de materias orgánicas por bacterias o por combustión.

39. OXÍGENO O Nº Atómico: 8 Masa Atómica: 15,9994 Configuración electrónica: 1s22s22p4 Descubridor: Joseph Priestly 1774 Elemento químico gaseoso. Es de gran interés por ser el elemento esencial en los procesos de respiración de la mayor parte de las células vivas y en los procesos de combustión. Es el elemento más abundante en la corteza terrestre. Cerca de una quinta parte (en volumen) del aire es oxígeno.

40. CLORO Cl Nº Atómico: 17 Masa Atómica: 35,453 Configuración electrónica: [Ne]3s23p5 Descubridor: Carl Wilhelm Scheele en 1774 El cloro existe como un gas amarillo-verdoso a temperaturas y presiones ordinarias. Es el segundo en reactividad entre los halógenos, sólo después del flúor, y de aquí que se encuentre libre en la naturaleza sólo a las temperaturas elevadas de los gases volcánicos. Se estima que 0.045% de la corteza terrestre es cloro.

41. MANGANESO Mn Nº Atómico: 25 Masa Atómica: 54,938 Configuración electrónica: [Ar]3d54s2 Descubridor: Johann Gahn en 1774 Es uno de los metales de transición del primer periodo largo de la tabla periódica; se encuentra entre el cromo y el hierro. Tiene propiedades en común con ambos metales. Aunque poco conocido o usado en su forma pura, reviste gran importancia práctica en la fabricación de acero.

42. MOLIBDENO Mo Nº Atómico: 42 Masa Atómica: 95,94 Configuración electrónica: [Kr]4d55s1 Descubridor: Carl Wilhelm Scheele en 1778 Es uno de los elementos de transición. Metal gris plateado con una densidad de 10.2 g/cm3, se funde a 2610ºC.El molibdeno se encuentra en muchas partes del mundo, pero pocos depósitos son lo suficientemente ricos para garantizar la recuperación de los costos.

43. WOLFRAMIO W Nº Atómico: 74 Masa Atómica: 183,85 Configuración electrónica: [Xe]4f145d46s2 Descubridores: Fausto y Juan José de Elhuyar en 1783 Este metal tiene una estructura cúbica centrada en el cuerpo y brillo metálico gris plateado. Su punto de fusión de 3410ºC (6170ºF) es el más alto de los metales. El metal exhibe una baja presión de vapor, alta densidad y gran fuerza a temperaturas elevadas en ausencia de aire, y es extremadamente duro.

44. TELURO Te Nº Atómico: 52 Masa Atómica: 127,60 Configuración electrónica: [Kr]4d105s25p4 Descubridor: Franz Muller vonReichenstein en 1782 Existen ocho isótopos estables del telurio. El telurio constituye aproximadamente el 10-9 % de la roca ígnea que hay en la Tierra. Se encuentra como elemento libre, asociado algunas veces con selenio, y también existe como telururo de silvanita (teluro gráfico), nagiagita (telurio negro), hessita, tetradimita, altaita, coloradoita y otros telururos de plata y oro, así como el óxido, telurio ocre.

45. URANIO U Nº Atómico: 92 Masa Atómica: 238,03 Configuración electrónica: [Rn]5f36d17s2 Descubridor: MartinKlaproth 1789 El punto de fusión es 1132ºC, y el punto de ebullición, 3818ºC). El uranio es uno de los actínidos. El uranio es una mezcla de tres isótopos: 234U,235U y 238U. Se cree que está localizado principalmente en la corteza terrestre, donde la concentración promedio es 4 partes por millón (ppm).

46. ESTRONCIO Sr Nº Atómico: 38 Masa Atómica: 87,62 Configuración electrónica: [Kr]5s2 Descubridor: A. Crawford en 1790 El estroncio es el menos abundante de los metales alcalinotérreos. La corteza de la Tierra contiene el 0.042% de estroncio, y este elemento es tan abundante como el cloro y el azufre. Los principales minerales son la celestita, SrSO4, y la estroncianita, SrCO3.

47. TITANIO Ti Nº Atómico: 22 Masa Atómica: 47,90 Configuración electrónica: [Ar]3d24s2 Descubridor: William Gregor en 1791 Mientras que su comportamiento químico muestra muchas semejanzas con el del silicio y el zirconio, como un elemento del primer grupo de transición, la química de la solución acuosa, especialmente de los estados de oxidación más bajos, tiene algunas semejanzas con la del cromo y el vanadio.

48. ITRIO Y Nº Atómico: 39 Masa Atómica: Configuración electrónica: [Kr]4d15s2 Descubridor: JohannGadolin en 1794 Se asemeja mucho a los elementos de tierras raras. El isótopo estable 89Y constituye el 100% del elemento natural, que casi siempre se encuentra asociado a las tierras raras y con frecuencia se clasifica como una de ellas.

49. VANADIO V Nº Atómico: 23 Masa Atómica: 50,942 Configuración electrónica: [Ar]3d34s2 Descubridor: Nils Sefstrom en 1830 Es un metal que se utilizó inicialmente en aleaciones con hierro y acero. Varios de los compuestos de vanadio se emplean en la industria química, sobre todo en la fabricación de catalizadores de oxidación, y en la industria cerámica como agentes colorantes.

50. CROMO Cr Nº Atómico: 24 Masa Atómica: 51,996 Configuración electrónica: [Ar]3d54s1 Descubridor: Vaughlin en 1797 Metal que es de color blanco plateado, duro y quebradizo. Sin embargo, es relativamente suave y dúctil cuando no está tensionado o cuando está muy puro. Sus principales usos son la producción de aleaciones anticorrosivas de gran dureza y resistentes al calor y como recubrimiento para galvanizados. El cromo elemental no se encuentra en la naturaleza. Su mineral más importante por abundancia es la cromita.