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Tipos de tablas periódicas

La disposición de Theodor Benfey es un ejemplo de una tabla continua (en espiral). Publicada por primera vez en 1964, mostraba explícitamente la ubicación de los lantánidos y actínidos . Los elementos forman una espiral bidimensional, comenzando por el hidrógeno y plegándose alrededor de dos penínsulas, los metales de transición y los lantánidos y actínidos. Una península de superactínidos ya está insertada. [1]

Desde que Dimitri Mendeleev formuló la ley periódica en 1871 y publicó una tabla periódica asociada de elementos químicos , los autores han experimentado con distintos tipos de tablas periódicas, incluso con fines didácticos, estéticos o filosóficos.

En 1869, Mendeleev había mencionado diferentes diseños, incluidas formas cortas, medianas e incluso cúbicas. Le parecía que la última forma (tridimensional) sería la más natural, pero que "los intentos de construcción de este tipo no han dado ningún resultado real". [2] [n 1] En cuanto a las tablas periódicas en espiral, "Mendeleev... se negó rotundamente a representar el sistema como [tal]... Su objeción era que no podía expresar esta función matemáticamente". [4]

Tipología

En 1934, George Quam, profesor de química en la Universidad de Long Island, Nueva York, y Mary Quam, bibliotecaria de la Biblioteca Pública de Nueva York, compilaron y publicaron una bibliografía de 133 tablas periódicas utilizando una tipología quíntuple: I. corta; II. larga (incluyendo triangular); III. espiral; IV. helicoidal, y V. miscelánea.

En 1952, Moeller expresó su desdén por los muchos tipos de tabla periódica:

La literatura está repleta de modificaciones sugeridas (y descartadas) de la tabla periódica M. De hecho, han aparecido tantas modificaciones que uno se ve tentado a concluir que prácticamente cada autor tiene su propio concepto de lo que debe ser una disposición funcional. Desafortunadamente, la mayoría de las tabulaciones propuestas son difíciles de manejar o completamente inútiles, y sólo se han hecho unas pocas sugerencias valiosas. La geometría no permite una disposición que sea lo suficientemente ideal para servir igualmente bien a todos los propósitos requeridos. Por lo tanto, los muchos modelos tridimensionales, que abarcan globos, hélices, conos, prismas, castillos, etc., son interesantes pero carecen de utilidad. En menor medida, las disposiciones bidimensionales más complejas hacen poco por resolver la dificultad, y esencialmente las únicas sugerencias en cuanto a modificaciones que son verdaderamente constructivas son aquellas centradas en la reflexión de las configuraciones electrónicas.


Sin duda, la más útil de estas modificaciones, y al mismo tiempo una de las primeras en proponerse, es la llamada tabla larga o de [18 columnas]... [5]

En 1954, Tomkeieff se refirió a los tres tipos principales de tabla periódica: helicoidal, rectilínea y espiral. Añadió que, "por desgracia, también hay una serie de rarezas". [6]

En 1974, Edward Mazurs , profesor de química, publicó un estudio y análisis de alrededor de setecientas tablas periódicas que se habían publicado en los cien años anteriores; reconoció tablas cortas, medias, largas, helicoidales, espirales, de series y tablas no clasificadas.

En 1999, el químico Mark Leach inauguró la base de datos de INTERNET de tablas periódicas. Tiene más de 1200 entradas a mayo de 2023. [n 2] Si bien la base de datos es una compilación cronológica, los tipos específicos de tablas periódicas que se pueden buscar son espirales y helicoidales; tridimensionales; y misceláneas.

Para mayor comodidad, las tablas periódicas pueden clasificarse como: 1. cortas; 2. triangulares; 3. medianas; 4. largas; 5. continuas (circulares, espirales, lemniscatas o helicoidales); 6. plegables; o 7. espaciales. Las tablas que desafían una clasificación fácil se cuentan como tipo 8. no clasificadas.

Corto

Tabla de octavas de Newlands de 1866
Tabla periódica de Mendeleev de 1871
Forma moderna de una tabla periódica corta de ocho grupos

Las tablas cortas tienen alrededor de ocho columnas. Esta forma se hizo popular tras la publicación de la tabla periódica de ocho columnas de Mendeleev en 1871.

También se muestra en esta sección una versión modernizada de la misma tabla.

Mendeleev y otros que descubrieron la periodicidad química en la década de 1860 habían notado que cuando los elementos se ordenaban según sus pesos atómicos había una repetición aproximada de las propiedades fisicoquímicas después de cada ocho elementos. En consecuencia, Mendeleev organizó los elementos conocidos en ese momento en una tabla con ocho columnas. Utilizó la tabla para predecir las propiedades de los elementos entonces desconocidos. Si bien su tasa de aciertos fue inferior al 50%, fueron sus éxitos los que impulsaron la aceptación generalizada de la idea de una tabla periódica de los elementos químicos. [8] El estilo de ocho columnas sigue siendo popular hasta el día de hoy, sobre todo en Rusia, el país de nacimiento de Mendeleev.

Un intento anterior de Newlands , un químico inglés, de presentar el núcleo de la misma idea a la Sociedad Química de Londres , en 1866, no tuvo éxito; [9] los miembros eran poco receptivos a las ideas teóricas, como era la tendencia británica en ese momento. [10] Se refirió a su idea como la Ley de Octavas , y en un momento trazó una analogía con una escala musical de ocho teclas.

John Gladstone , un colega químico, se opuso a la idea de que la tabla de Newland suponía que no quedaban elementos por descubrir. "En los últimos años se habían descubierto el talio, el indio, el cesio y el rubidio, y ahora el descubrimiento de uno más echaría por tierra todo el sistema". [9] Creía que había una analogía tan estrecha entre los metales nombrados en la última columna vertical como entre cualquiera de los elementos que se encontraban en la misma línea horizontal.

Su colega químico inglés Carey Foster le preguntó con humor a Newlands si alguna vez había examinado los elementos según el orden de sus letras iniciales. Foster creía que cualquier orden presentaría coincidencias ocasionales, pero condenó una que colocara tan separados al manganeso y al cromo, o al hierro del níquel y el cobalto.

Las ventajas de la forma corta de la tabla periódica son su tamaño compacto y que muestra las relaciones entre los elementos del grupo principal y los grupos de metales de transición.

Sus desventajas son que parece agrupar elementos diferentes, como el cloro y el manganeso, juntos; la separación de metales y no metales es difícil de discernir; hay "inconsistencias en la agrupación de elementos que dan iones diamagnéticos incoloros con elementos que dan iones paramagnéticos coloreados; y [una] falta de posiciones razonables para el hidrógeno, los elementos lantánidos y los elementos actínidos". [11]

Algunas otras tablas periódicas cortas notables incluyen:

Triangular

Una representación de la tabla periódica de Bayley de 1882 [25]
Versión rediseñada de la tabla periódica triangular o de pirámide escalonada de Kapustinsky (1953). [26] El período 0 incluye el electrón y el neutrón. Cada período se repite una vez. Hay dos tipos de simetría bilateral: forma; y metales y no metales en cada mitad.

Las tablas triangulares tienen anchos de columna de 2-8-18-32 aproximadamente. Un ejemplo temprano, que apareció en 1882, fue proporcionado por Bayley. [27]

Mediante el uso de líneas de conexión, dichas tablas facilitan la indicación de propiedades análogas entre los elementos.

En cierto modo, representan una forma intermedia entre las tablas cortas y medianas, ya que el ancho promedio de la versión completamente madura (con anchos de 2+8+18+32 = 60) es de 15 columnas.

Una desventaja inicial de esta forma era que hacía predicciones sobre la presencia de elementos basándose en consideraciones de simetría. Por ejemplo, Bayely consideraba que los metales de tierras raras eran análogos indirectos de otros elementos como, por ejemplo, el circonio y el niobio, una presunción que resultó ser en gran medida infundada. [28]

Las ventajas de esta forma son su atractivo estético y su tamaño relativamente compacto; las desventajas son su ancho, el hecho de que es más difícil de dibujar y la interpretación de ciertas tendencias o relaciones periódicas puede ser más desafiante en comparación con el formato rectangular tradicional.

Algunas otras tablas periódicas triangulares notables incluyen:

Medio

Tabla periódica de Deming de 1923 [40]
Tabla periódica moderna codificada por colores que muestra algunos nombres comunes o más comúnmente utilizados para conjuntos de elementos. Las categorías y sus límites difieren un poco entre las fuentes. [41] El lutecio y el lawrencio del grupo 3 también son metales de transición. [42]

Las tablas medianas tienen alrededor de 18 columnas. Se cree que la popularidad de esta forma se debe a que tiene un buen equilibrio de características en términos de facilidad de construcción y tamaño, y su representación del orden atómico y las tendencias periódicas. [43]

A la versión de Deming de una tabla mediana, que apareció en la primera edición de su libro de texto de 1923 "Química general: un estudio elemental que enfatiza las aplicaciones industriales de los principios fundamentales", se le atribuye la popularización del formato de 18 columnas. [44] [n 6]

LeRoy [45] se refirió a la tabla de Deming, "más conocida como la forma de 'dieciocho columnas'", como representativa de "una mejora muy marcada respecto del tipo original de Mendeleef en lo que respecta a la presentación a clases iniciales".

En 1928, Merck and Company preparó una versión impresa de la tabla de Deming que circuló ampliamente en las escuelas estadounidenses. En la década de 1930, su tabla aparecía en manuales y enciclopedias de química. También fue distribuida durante muchos años por la Sargent-Welch Scientific Company. [46] [47] [48]

Las ventajas de la forma media son que correlaciona las posiciones de los elementos con sus estructuras electrónicas, acomoda las tendencias verticales, horizontales y diagonales que caracterizan a los elementos, y separa los metales y los no metales; sus desventajas son que oscurece las relaciones entre los elementos del grupo principal y los metales de transición.

Algunas otras mesas medianas notables incluyen:

Largo

Tabla periódica del paso izquierdo con la columna de sombra 33 que muestra que los períodos se envuelven
Los bloques de esta larga tabla siguen el orden convencional: s-, f-, d- y p-

Las tablas largas tienen alrededor de 32 columnas. Los primeros ejemplos los ofrecen Bassett (1892), [58] con 37 columnas dispuestas verticalmente en lugar de horizontalmente; Gooch & Walker (1905), [59] con 25 columnas; y Werner (1905), [60] con 33 columnas.

En la primera imagen de esta sección, de una denominada mesa de paso izquierdo:

Los elementos permanecen posicionados en orden de número atómico ( Z ).

La tabla de pasos de la izquierda fue desarrollada por Charles Janet en 1928, originalmente con fines estéticos. Dicho esto, muestra una correspondencia razonable con la regla de ordenamiento de energía de Madelung, ya que se trata de una secuencia nocional en la que las capas de electrones de los átomos neutros en sus estados fundamentales están llenas.

Se incluye una forma larga más convencional de la tabla periódica para fines de comparación.

La ventaja de la forma larga es que muestra dónde encajan los lantánidos y actínidos en la tabla periódica; su desventaja es su ancho.

Otras tablas largas notables incluyen:

Continuo

Una tabla periódica circular

Abarca tablas circulares, espirales , lemniscatas o helicoidales .

La tabla periódica de las lemniscatas de Crookes, que se muestra en esta sección, tiene los siguientes elementos clasificados unos debajo de otros:

La colocación del manganeso con hierro, níquel y cobalto se ve más tarde en la versión modernizada de la tabla de von Bichowsky de 1918, en la sección no clasificada de este artículo.

El geólogo francés Alexandre-Émile Béguyer de Chancourtois fue la primera persona en utilizar pesos atómicos para producir una clasificación de periodicidad. Dibujó los elementos como una espiral continua alrededor de un cilindro de metal dividido en 16 partes. [73] El peso atómico del oxígeno se tomó como 16 y se utilizó como el estándar con el que se compararon todos los demás elementos. El telurio se situó en el centro, lo que dio lugar al vis tellurique o tornillo telúrico .

La ventaja de esta forma es que enfatiza, en mayor o menor grado, que los elementos forman una secuencia continua; dicho esto, las tablas continuas son más difíciles de construir, leer y memorizar que la forma rectangular tradicional de la tabla periódica.

Algunas otras formas notables de tablas periódicas continuas incluyen:

Plegable

Tabla periódica de McCutchon de 1950, con dos solapas de doble cara adjuntas. La solapa superior muestra la primera mitad del bloque f. La solapa inferior muestra la primera mitad del bloque d. [85]

Este tipo de mesas, que incorporan un mecanismo plegable, son relativamente poco comunes:

Las ventajas de estas tablas son su novedad y el hecho de que pueden representar relaciones que normalmente requieren tablas periódicas espaciales, pero conservan la portabilidad y la comodidad de las tablas bidimensionales. Una desventaja es que requieren un poco más de esfuerzo para construirlas.

Espacial

Tabla periódica que tiene la apariencia de un pastel de varias capas. Hay ocho capas de madera que se colocan una sobre otra y se pueden girar. Las capas están divididas en elementos químicos con el nombre del elemento grabado y el número atómico. [92]

Las tablas espaciales pasan por tres o más dimensiones (las tablas helicoidales se clasifican, en cambio, como tablas continuas). Estas tablas son relativamente específicas y no se utilizan tan comúnmente como las tablas tradicionales. Si bien ofrecen ventajas únicas, su complejidad y los requisitos de personalización las hacen más adecuadas para la investigación especializada, la educación avanzada o áreas de estudio específicas donde se desea una comprensión más profunda de las relaciones multidimensionales.

Las ventajas de las tablas periódicas de tres o más dimensiones incluyen:

Las desventajas son:

Algunas otras tablas periódicas espaciales notables incluyen:

Sin clasificar

Esta tabla, que es una versión modernizada de la tabla de von Bichowsky de 1918, [110] tiene 24 columnas y 9+12 grupos. El grupo 8 forma un vínculo de conexión o zona de transición entre los grupos 7 y 1.

Las tablas periódicas no clasificadas desafían una clasificación fácil:

Galería

Notas

  1. ^ Van den Broek (1911) construyó una tabla "cúbica" de dimensiones de tres elementos de profundidad, ocho de ancho y cinco de profundidad. [3] No tuvo éxito.
  2. ^ Por el contrario, Walden informó en 1908 que [sólo] se habían publicado ya más de cien tablas periódicas diferentes. [7]
  3. ^ Estos elementos generalmente se consideran demasiado diversos como para merecer una clasificación colectiva y, en este contexto, se los ha denominado otros no metales o, más simplemente, no metales , ubicados entre los metaloides y los halógenos .
  4. ^ La tabla de Hackh se muestra en la galería como "Corta (columnas del 11 de septiembre)"
  5. ^ Estos elementos generalmente se consideran demasiado diversos como para merecer una clasificación colectiva y, en este contexto, se los ha denominado otros no metales o, más simplemente, no metales , ubicados entre los metaloides y los halógenos .
  6. ^ Un antecedente de la tabla de 18 columnas de Deming se puede ver en la Tabla Periódica de 16 columnas de Adams de 1911. Adams omite las tierras raras y los "elementos radiactivos" (es decir, los actínidos) del cuerpo principal de su tabla y, en su lugar, los muestra como "intercalados solo para ahorrar espacio" (tierras raras entre Ba y eka-Yt; elementos radiactivos entre eka-Te y eka-I). Véase: Elliot QA (1911). "Una modificación de la tabla periódica". Journal of the American Chemical Society . 33 (5): 684–88 [687].

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