Tabla periódica 1

La tabla periódica no apareció de la noche a la mañana. En 1869, el químico ruso Dmitri Mendeléiev ordenó los elementos conocidos por su masa atómica creciente y agrupó en columnas a los que tenían propiedades semejantes. Sus dos aportes más importantes fueron:

• Agrupar los elementos de forma más acertada que intentos anteriores, priorizando propiedades similares.
• Dejar espacios vacíos y predecir las propiedades de elementos aún no descubiertos: eka-boro (hoy escandio), eka-aluminio (galio) y eka-silicio (germanio).

Sin embargo, el criterio de la masa atómica presentaba algunas contradicciones. En 1913, el físico inglés Henry Moseley estudió los rayos X emitidos por distintos metales bombardeados con electrones y encontró una relación lineal entre la frecuencia de esos rayos X y el número atómico $Z$. A partir de ese trabajo se formuló la ley periódica moderna:

“Las propiedades físicas y químicas de los elementos son función periódica de sus números atómicos.”

Esto significa que, al ordenar los elementos por $Z$ creciente, sus propiedades se repiten de manera periódica porque las configuraciones electrónicas externas también se repiten.

La tabla periódica actual se organiza en periodos (filas horizontales) y grupos (columnas verticales).

2.1 Periodos

Un periodo es una fila horizontal. Todos los elementos de un mismo periodo tienen la misma cantidad de niveles principales de energía ocupados. El número del periodo es igual al mayor número cuántico principal $n$ de la configuración electrónica.

Existen 7 periodos en la tabla periódica reconocida por la IUPAC. Su longitud varía porque en cada periodo se llenan subniveles diferentes:

Por ejemplo, el potasio $_{19}\mathrm{K}$ tiene configuración $[\mathrm{Ar}]4s^{1}$; su mayor $n$ es 4, por lo tanto pertenece al periodo 4. Lo mismo ocurre con el selenio $_{34}\mathrm{Se}$: $[\mathrm{Ar}]4s^{2}3d^{10}4p^{4}$, cuyo mayor nivel ocupado es 4, así que también pertenece al periodo 4.

2.2 Grupos

Un grupo es una columna vertical. Los elementos de un mismo grupo tienen, en general, el mismo número de electrones de valencia y, por ello, propiedades químicas similares.

Existen dos sistemas de numeración muy usados:

• Sistema tradicional: 8 grupos $A$ (elementos representativos) y 8 grupos $B$ (elementos de transición).
• Sistema IUPAC: 18 grupos numerados del 1 al 18.

La equivalencia entre ambos sistemas es indispensable. En los grupos $A$:

En los grupos $B$, la correspondencia es: IIIB (3), IVB (4), VB (5), VIB (6), VIIB (7), VIIIB (8, 9 y 10 en IUPAC), IB (11) y IIB (12).

Sistemas de numeración de los 18 grupos: IUPAC y tradicional

El hidrógeno ocupa el grupo IA por su configuración $1s^{1}$, pero no es un metal alcalino: es un no metal.

📌 Vino en admisión (UNMSM 2018-I): se indicó que un halógeno del periodo $n$ tiene $Z=9$ (flúor) y se pidió hallar el $Z$ de un elemento de la misma familia ubicado en el periodo $n+2$. La respuesta es $Z=35$, bromo, porque los halógenos de los periodos 2, 3 y 4 son $\mathrm{F}(Z=9)$, $\mathrm{Cl}(Z=17)$ y $\mathrm{Br}(Z=35)$.

Según el último subnivel que se llena, la tabla se divide en cuatro bloques: $s$, $p$, $d$ y $f$.

• Bloque $s$: grupos IA y IIA, además del helio (aunque se coloque en el grupo 18). Sus electrones de valencia están en $ns$.
• Bloque $p$: grupos IIIA a VIIIA (IUPAC 13 a 18). Sus electrones de valencia ocupan simultáneamente $ns$ y $np$.
• Bloque $d$: grupos IIIB a IIB (IUPAC 3 a 12). Son los elementos de transición; su último electrón se agrega en $(n-1)d$.
• Bloque $f$: lantánidos y actínidos, llamados también elementos de transición interna. Su último electrón ingresa en $(n-2)f$. En la presentación habitual se consideran dentro del grupo IIIB (3), por lo que este grupo es el que tiene mayor número de elementos.

El bloque no es un dato decorativo: indica qué subnivel da al elemento su identidad química.

Este es el procedimiento central del tema. Sigue estos pasos:

1. Escribe la configuración electrónica del átomo neutro.
2. El periodo es el mayor $n$ de la configuración.
3. Identifica el bloque según el último subnivel ocupado o el tipo de configuración de valencia.
4. Determina el grupo según los casos que veremos a continuación.

4.1 Elementos representativos (bloques $s$ y $p$)

• Si el elemento está en el bloque $s$: $$\text{grupo IUPAC} = \text{número de electrones en } ns \quad (1 \text{ o } 2)$$ En el sistema tradicional: $ns^{1}$ → IA, $ns^{2}$ → IIA.

• Si el elemento está en el bloque $p$: $$\text{grupo tradicional A} = \text{electrones en } ns + \text{electrones en } np$$ Luego, para convertir al sistema IUPAC, se suma 10 al valor tradicional.
  Por ejemplo: $ns^{2}np^{4}$ → grupo tradicional $2+4=6$ → VIA → IUPAC 16.

Ejemplo: azufre $_{16}\mathrm{S}: [\mathrm{Ne}]3s^{2}3p^{4}$.
Periodo: 3. Bloque: $p$. Grupo: $2+4=6$ → VIA (16).

📌 Vino en admisión (UNMSM 2024-I): se pidió determinar el grupo y periodo del yodo $Z=53$. Con $[\mathrm{Kr}]5s^{2}4d^{10}5p^{5}$ se obtiene periodo 5 y grupo VIIA (17). Esta es una de las ubicaciones más repetidas en los exámenes de San Marcos.

4.2 Elementos de transición (bloque $d$)

En los elementos del bloque $d$, la suma de los electrones en $ns$ y en $(n-1)d$ da un número del 3 al 12. Ese número corresponde al grupo IUPAC y puede traducirse al sistema tradicional $B$:

Esta regla funciona incluso con configuraciones irregulares como el cromo $[\mathrm{Ar}]4s^{1}3d^{5}$, cuya suma $1+5=6$ lo ubica en el grupo VIB (6), o el cobre $[\mathrm{Ar}]4s^{1}3d^{10}$, cuya suma $1+10=11$ corresponde al grupo IB (11).

Ejemplo: manganeso $_{25}\mathrm{Mn}: [\mathrm{Ar}]4s^{2}3d^{5}$.
Periodo: 4. Bloque: $d$. Suma: $4s^{2}+3d^{5}=7$ → grupo VIIB (7), IUPAC 7.

📌 Vino en admisión (UNMSM 2025-I): para el manganeso $_{25}\mathrm{Mn}$ se debía saber que no pertenece al grupo VIIIB (10), sino al VIIB (7), porque la suma $4s^{2}+3d^{5}=7$. Además, el ion $\mathrm{Mn}^{2+}$ pierde los dos electrones $4s^{2}$ y queda con $3d^{5}$, con cinco electrones desapareados.

4.3 Elementos de transición interna (bloque $f$)

Los lantánidos (periodo 6) y actínidos (periodo 7) se colocan en el grupo IIIB (3) según la presentación tradicional. Su periodo se determina por el mayor $n$ de su configuración: 6 para lantánidos y 7 para actínidos.

4.4 Caso de iones

Cuando te dan la configuración de un ion, ten presente que la posición en la tabla corresponde al átomo neutro, no al ion. Entonces:

• Si es un anión, quita los electrones ganados.
• Si es un catión, agrega los electrones perdidos (recuerda que los metales de transición pierden primero los electrones $ns$ y luego los $(n-1)d$).

Ejemplo: el ion yoduro $\mathrm{I}^{-}$ se forma cuando el yodo gana un electrón. El yodo neutro tiene $Z=53$ y configuración $[\mathrm{Kr}]5s^{2}4d^{10}5p^{5}$. Por lo tanto, el elemento yodo está en el periodo 5 y grupo VIIA (17), aunque el ion $\mathrm{I}^{-}$ tenga configuración de gas noble $[\mathrm{Kr}]5s^{2}4d^{10}5p^{6}$.

📌 Vino en admisión (UNMSM 2026-I): para el yodo $Z=53$ se pedía reconocer que pertenece al periodo 5 y grupo VIIA (17), y que el último nivel del ion yoduro $\mathrm{I}^{-}$ es $5s^{2}5p^{6}$. La proposición “grupo 5 y periodo 17” era falsa porque invierte los conceptos de grupo y periodo.

Además de grupos y periodos, la tabla permite una clasificación general de los elementos según propiedades físicas y químicas.

5.1 Metales

Son la mayoría de los elementos. Se ubican a la izquierda y al centro de la tabla, incluidos los elementos de transición. Propiedades típicas:

• Alta conductividad eléctrica y térmica.
• Maleabilidad y ductilidad.
• Brillo metálico.
• A temperatura ambiental, casi todos son sólidos; el mercurio (Hg) es líquido.
• Tienden a perder electrones y formar cationes.

Ejemplos: sodio $\mathrm{Na}$, calcio $\mathrm{Ca}$, titanio $\mathrm{Ti}$, hierro $\mathrm{Fe}$.

5.2 No metales

Se ubican en la parte superior derecha de la tabla, más el hidrógeno. Propiedades típicas:

• Malos conductores del calor y la electricidad (el grafito es una excepción).
• Quebradizos en estado sólido.
• Pueden ser gases ($\mathrm{O_2}, \mathrm{Cl_2}$), líquidos (el bromo es el único no metal líquido en condiciones ambientales) o sólidos (carbono, azufre, yodo).
• Tienden a ganar electrones y formar aniones.

Ejemplos: carbono $\mathrm{C}$, oxígeno $\mathrm{O}$, cloro $\mathrm{Cl}$, bromo $\mathrm{Br}$, yodo $\mathrm{I}$.

5.3 Semimetales o metaloides

Se ubican a lo largo de la escalera diagonal que separa metales y no metales. Los más reconocidos son: boro $\mathrm{B}$, silicio $\mathrm{Si}$, germanio $\mathrm{Ge}$, arsénico $\mathrm{As}$, antimonio $\mathrm{Sb}$ y telurio $\mathrm{Te}$. Tienen propiedades intermedias, por lo que se usan en semiconductores.

📌 Vino en admisión (UNMSM 2016-I): al mencionar la perovkita formada por titanio y calcio, la opción correcta era “ambos son metales”. El calcio es un metal alcalinotérreo (grupo IIA) y el titanio un metal de transición (grupo IVB).

A veces el examen da el periodo y el grupo y pide calcular el número atómico o identificar el elemento. Es el proceso inverso a la ubicación.

Pasos generales:

1. Identifica el gas noble que cierra el periodo anterior.
2. Llena los subniveles necesarios siguiendo el orden de Aufbau para ese periodo.
3. Cuenta el total de electrones; ese es $Z$.

Ejemplo: un elemento está en el periodo 4 y grupo VIIA (17).
Gas noble anterior: $\mathrm{Ar}$ ($Z=18$).
Llenado:
$$[\mathrm{Ar}]4s^{2} \quad \to Z=20$$ $$[\mathrm{Ar}]4s^{2}3d^{10} \quad \to Z=30$$ $$[\mathrm{Ar}]4s^{2}3d^{10}4p^{5} \quad \to Z=35$$ Por lo tanto, es el bromo.

Para el periodo 5 y grupo VIIA:
$$[\mathrm{Kr}]5s^{2} \to Z=38$$ $$[\mathrm{Kr}]5s^{2}4d^{10} \to Z=48$$ $$[\mathrm{Kr}]5s^{2}4d^{10}5p^{5} \to Z=53$$ Es el yodo.

Este procedimiento es muy útil porque evita memorizar números atómicos y se apoya en la configuración electrónica, que ya conoces.

Un tipo frecuente de pregunta presenta varias configuraciones electrónicas y pide determinar cuáles pertenecen al mismo periodo o grupo. No se trata de comparar visualmente: hay que ubicar cada una.

Ejemplo con las configuraciones:

• $\mathrm{I}: [\mathrm{Ne}]3s^{2}3p^{4}$
• $\mathrm{II}: [\mathrm{Xe}]6s^{2}$
• $\mathrm{III}: [\mathrm{Ne}]3s^{2}$
• $\mathrm{IV}: [\mathrm{He}]2s^{2}2p^{4}$

Ubicaciones:

• I: periodo 3, grupo VIA (16)
• II: periodo 6, grupo IIA (2)
• III: periodo 3, grupo IIA (2)
• IV: periodo 2, grupo VIA (16)

Por lo tanto, I y IV están en el mismo grupo (VIA), mientras que I y III están en el mismo periodo (3). II y III comparten grupo (IIA).

📌 Vino en admisión (UNMSM 2015-II): se presentaron cuatro configuraciones y se debía identificar que $[\mathrm{Ne}]3s^{2}3p^{4}$ y $[\mathrm{He}]2s^{2}2p^{4}$ pertenecen al mismo grupo VIA, aunque sus periodos son distintos (3 y 2).

Aunque toda la tabla es importante, hay familias que aparecen con mucha frecuencia en el examen:

• Halógenos (VIIA, 17): F ($Z=9$), Cl ($Z=17$), Br ($Z=35$), I ($Z=53$), At ($Z=85$). Configuración de valencia $ns^{2}np^{5}$. Ganan un electrón para formar $\mathrm{X}^{-}$.
• Metales alcalinos (IA, 1): Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Configuración $ns^{1}$. Pierden un electrón y forman $\mathrm{X}^{+}$.
• Metales alcalinotérreos (IIA, 2): Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra. Configuración $ns^{2}$. Pierden dos electrones y forman $\mathrm{X}^{2+}$.
• Gases nobles (VIIIA, 18): He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn. Configuración estable $ns^{2}np^{6}$; el helio tiene $1s^{2}$.

📌 Vino en admisión (UNMSM 2010-II): para el calcio $_{20}\mathrm{Ca}$ se debía reconocer que tiene 20 protones, está en el periodo 4, su configuración termina en $4s^{2}$ (dos electrones en el último subnivel) y, por ser metal, su electronegatividad es baja, no alta. Por ello la secuencia correcta era VVVF.