Familias de elementos

abril 24, 2021admin

CONCEPTO

El término «familia» se utiliza para describir elementos que comparten ciertas características, no sólo en términos de comportamiento observable, sino también en lo que respecta a la estructura atómica. Todos los gases nobles, por ejemplo, tienden a ser muy poco reactivos: sólo unos pocos de ellos se combinan con otros elementos, y sólo con el flúor, la más reactiva de todas las sustancias. El flúor es un miembro de otra familia, los halógenos, que tienen tantas características comunes que se agrupan juntos, a pesar de que dos son gases, dos son sólidos y uno -el bromo- es uno de los dos únicos elementos que aparece a temperatura ambiente como sólido. A pesar de estas aparentes diferencias, las configuraciones electrónicas comunes identifican a los halógenos como una familia. Las familias de la tabla periódica incluyen, además de los gases nobles y los halógenos, los metales alcalinos, los metales alcalinotérreos, los metales de transición, los lantánidos y los actínidos. Los no metales forman una agrupación de familias cruzadas poco definidas, al igual que los metaloides.

Cómo funciona

Los fundamentos de la tabla periódica

Creada en 1869, y modificada varias veces desde entonces, la tabla periódica de los elementos desarrollada por el químico ruso Dmitri Ivanovitch Mendeleev (1834-1907) proporciona un medio muy útil para organizar los elementos. Aunque existen otros sistemas de organización, la tabla de Mendeléyev es la más utilizada, y con razón. Por un lado, permite ver de un vistazo familias de elementos, muchos de los cuales pertenecen al mismo grupo (columna) o al mismo periodo (fila) de la tabla.

La tabla periódica se examina en profundidad en el ensayo dedicado a ese tema, y entre los aspectos específicos que se analizan en ese ensayo están los diferentes sistemas utilizados para las tablas periódicas en Norteamérica y en el resto del mundo. En concreto, el sistema norteamericano sólo numera ocho grupos, dejando 10 columnas sin numerar, mientras que el otro sistema -aprobado por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC)- numera las 18 columnas. Ambas versiones de la tabla periódica muestran siete periodos.

Los grupos numerados en el sistema norteamericano son las dos columnas «altas» del lado izquierdo de la «bajada» de la tabla, así como las seis columnas «altas» de la derecha. El grupo 1 de este sistema está formado por el hidrógeno y los metales alcalinos; el grupo 2, por los metales alcalinotérreos; los grupos 3 a 6, por una serie de metales, no metales y metaloides; el grupo 7, por los halógenos; y el grupo 8, por los gases nobles. La «depresión», que abarca 10 columnas en los periodos 4 a 7, es la región en la que se enumeran los metales de transición. El sistema norteamericano no asigna ningún número de grupo a estas columnas, ni a las dos filas situadas en la parte inferior, que representan las series de lantánidos y actínidos de los metales de transición.

El sistema de la IUPAC, en cambio, ofrece la evidente comodidad de proporcionar un número para cada columna. (Nótese que, al igual que su homólogo norteamericano, el gráfico de la IUPAC no proporciona números de columna para los lantánidos o los actínidos). Además, la IUPAC tiene detrás la autoridad de un organismo internacional, fundado en 1919, que supervisa una serie de asuntos relacionados con la tabla periódica: la denominación de los elementos, la asignación de símbolos químicos a los nuevos elementos y la certificación de un individuo o equipo de investigación concreto como descubridor de ese elemento. Por estas razones, el sistema de la IUPAC se está imponiendo también entre los químicos norteamericanos.

A pesar de la aceptación internacional del sistema de la IUPAC, así como de sus méritos en términos de conveniencia, el sistema norteamericano es el que se utiliza generalmente en este libro. La razón, en parte, es que la mayoría de las escuelas norteamericanas todavía utilizan este sistema; además, hay un razonamiento detrás de la asignación de números a sólo ocho grupos, como se discutirá. Sin embargo, cuando sea necesario o apropiado, se proporcionarán también los números de grupo en el sistema de la IUPAC.

Niveles de energía principales

Los números de grupo en el sistema norteamericano indican el número de electrones de valencia, o los electrones que participan en el enlace químico.Los electrones de valencia también ocupan el nivel de energía más alto del átomo, que podría considerarse como la órbita más alejada del núcleo, aunque en realidad el término «órbita» es engañoso cuando se aplica a las formas en que se mueve un electrón.

Los electrones no se mueven alrededor del núcleo de un átomo en órbitas regulares, como los planetas alrededor del Sol; más bien, sus trayectorias sólo pueden definirse vagamente en términos de orbitales, un patrón de probabilidades con respecto a las áreas por las que es probable que se mueva un electrón. El patrón de orbitales está determinado por el nivel de energía principal del átomo, que indica la distancia a la que un electrón puede alejarse del núcleo.

El nivel de energía principal se designa con un número entero, empezando por el 1 y subiendo hasta el 7: cuanto más alto sea el número, más lejos estará el electrón del núcleo y, por tanto, mayor será la energía del átomo. La relación entre el nivel de energía principal y el período es relativamente fácil de demostrar. El número n de un período de la tabla periódica es el mismo que el número del nivel de energía principal más alto de los átomos de esa fila, es decir, el nivel de energía principal ocupado por sus electrones de valencia. Así, los elementos del periodo 1 tienen un nivel de energía principal más alto de 1, y así sucesivamente.

Configuraciones de los electrones de valencia

Sin embargo, al hablar de familias de elementos, los periodos o filas de la tabla periódica no son tan importantes como los grupos o columnas. Estos se definen por las configuraciones de electrones de valencia, un tema más complicado que los niveles de energía principales -aunque este último requiere un poco más de explicación para poder explicar las configuraciones de electrones.

Cada nivel de energía principal se divide en subniveles correspondientes al número n del nivel de energía principal: así, el nivel de energía principal 1 tiene un subnivel, el nivel de energía principal 2 tiene dos, y así sucesivamente. Como es de esperar, al aumentar los niveles y subniveles de energía principales, aumenta la complejidad de los orbitales.

PATRONES ORBITALES.

Los cuatro tipos básicos de patrones orbitales se designan como s, p, d y f. La forma s podría describirse como esférica, aunque cuando se habla de electrones, nada es tan claro: los patrones orbitales, recuerde, sólo identifican regiones de probabilidad para el electrón. En otras palabras, en un orbital s, la nube total de electrones probablemente acabará siendo más o menos como una esfera.

La forma p es como un ocho alrededor del núcleo, y la d como dos ochos que se encuentran en el núcleo. De nuevo, estos y otros patrones orbitales no indican que el electrón vaya a seguir necesariamente esa trayectoria. Lo que significa es que, si se pudieran tomar millones de fotografías del electrón durante un período de unos pocos segundos, el desenfoque resultante de las imágenes de un orbital p describiría en cierto modo la forma de un ocho.

El patrón orbital f es tan complejo que la mayoría de los libros de texto de química básica ni siquiera intentan explicarlo, y más allá de f hay otros patrones, aún más complicados, designados en orden alfabético: g, h, etc. En la discusión que sigue, no nos ocuparemos de estos, ya que incluso para los lantánidos y los actínidos, un átomo en el estado básico no llena patrones orbitales más allá de una f.

SUBLEVELAS Y LLENADO ORBITAL.

El nivel energético principal 1 sólo tiene un subnivel s; el 2 tiene un s y un p, este último con tres posibles orientaciones en el espacio; el 3 tiene un s, un p y un d (cinco posibles orientaciones espaciales); y el 4 tiene un s, un p, un d y un f (siete posibles orientaciones espaciales.)

De acuerdo con el principio de exclusión de Pauli, sólo dos electrones pueden ocupar un único patrón orbital -es decir, el subnivel s o cualquiera de las orientaciones espaciales en p, d y f- y esos dos electrones deben estar girando en direcciones opuestas. Así, dos electrones pueden moverse en un patrón orbital s o cáscara, seis en un p, 10 en un d y 14 en un patrón orbital f o cáscara. Por lo tanto, las configuraciones de la cáscara de valencia se presentan con cifras en superíndice que indican el número de electrones en ese patrón orbital-por ejemplo, s 1 para un electrón en el orbital s, o d 10, que indica un orbital d que se ha llenado completamente.

Aplicaciones en la vida real

Elementos representativos

El hidrógeno (número atómico 1), con la estructura atómica más simple, tiene un solo electrón en el nivel de energía principal 1, por lo que, en efecto, su electrón de valencia es también un electrón central. La configuración de valencia del hidrógeno se escribe, por tanto, como 1s 1. Hay que tener en cuenta, como se describe en el ensayo sobre los electrones, que si un átomo de hidrógeno (o cualquier otro átomo) se encuentra en un estado excitado, puede alcanzar niveles de energía más allá de su estado normal o básico.

Descendiendo en la tabla periódica hasta el francio (número atómico 87), que se encuentra en la misma columna que el hidrógeno, se encuentra que tiene una configuración de electrones de valencia de 7s 1. Por lo tanto, aunque el francio es mucho más complejo y lleno de energía que el hidrógeno, los dos elementos tienen la misma configuración de la capa de valencia; sólo el número del nivel de energía principal es diferente. Por lo tanto, todos los elementos que aparecen por debajo del hidrógeno en el Grupo 1 se clasifican juntos como metales alcalinos. Obviamente, el hidrógeno -un gas- no forma parte de la familia de los metales alcalinos, ni pertenece claramente a ninguna otra familia: es el «lobo solitario» de la tabla periódica.

Ahora miremos dos elementos del Grupo 2, con el berilio (número atómico 4) y el radio (88) en la parte superior e inferior respectivamente. El berilio tiene una configuración de valencia de 2s 2. Esto significa que su capa de valencia está en el nivel de energía principal 2, donde hay dos electrones en un patrón orbital s. El radio, aunque está en el período 7, tiene sin embargo la misma configuración de la capa de valencia: 7s 2. Esto define la familia de los metales alcalinotérreos en términos de configuración de la capa de valencia.

Por ahora, ignoremos los grupos 3 a 6 -sin mencionar las columnas entre los grupos 2 y 3, no numeradas en el sistema norteamericano- y pasemos al grupo 7. Todos los elementos de esta columna, conocidos como halógenos, tienen configuraciones de la capa de valencia de ns 2np 5. Más allá del Grupo 7 se encuentra el Grupo 8, los gases nobles, de los que todos menos uno tienen configuraciones de valencia de ns 2np 6. La excepción es el helio, que tiene una capa de valencia s 2. Esto parece situarlo con los metales alcalinotérreos, pero por supuesto el helio no es un metal. En términos de su comportamiento real, pertenece claramente a la familia de los gases nobles.

Las configuraciones de estas cáscaras de valencia tienen implicaciones con respecto a las formas en que los elementos se enlazan, un tema desarrollado con cierta extensión en el ensayo de Enlace Químico. Aquí lo consideraremos sólo de pasada, para aclarar el hecho de que la configuración de los electrones produce resultados observables. Esto es más obvio con los gases nobles, que tienden a resistirse a la unión con la mayoría de los otros elementos porque ya tienen ocho electrones en su capa de valencia, el mismo número de electrones de valencia que la mayoría de los otros átomos consiguen sólo después de haberse unido.

De los elementos representativos a los elementos de transición

Los grupos 3 a 6, junto con el hidrógeno y las cuatro familias identificadas hasta ahora, constituyen los 44 elementos representativos o del grupo principal. En 43 de estos 44, el número de electrones de la capa de valencia es el mismo que el número de grupo en el sistema norteamericano. (El helio, que está en el grupo 8 pero tiene dos electrones de valencia, es la única excepción). Por el contrario, los 40 elementos que aparecen en la parte central del gráfico -los metales de transición- siguen un patrón menos definido. Este es en parte el motivo por el que el sistema norteamericano no los enumera por número de grupo, y también por el que ninguno de los dos sistemas enumera las otras dos familias dentro de los elementos de transición: los lantánidos y los actínidos.

Pero antes de abordar los metales de transición, consideremos los patrones de llenado de orbitales, que también diferencian a los elementos representativos de los elementos de transición. Cada elemento representativo sucesivo llena todos los orbitales de los elementos que le preceden (con algunas excepciones que se explicarán), y luego pasa a añadir una configuración electrónica más posible. The total number of electrons—not just valence shell electrons—is the same as the atomic number. Thus fluorine, with an atomic number of 9, has a complete configuration of 1s 22s 22p 5. Neon, directly following it with an atomic number of 10, has a total configuration of 1s 22s 22p 6. (Again, this is not the same as the valence shell configuration, which is contained in the last two sub-levels represented: for example, 2s 22p 6 for neon.)

The chart that follows shows the pattern by which orbitals are filled. Note that in several places, the pattern of filling becomes «out of order,» something that will be explained below.

Orbital Filling by Principal Energy Level

1s (2)
2s (2)
2p (6)
3s (2)
3p (6)
4s (2)
3d (10)
4p (6)
5s (2)
4d (10)
5p (6)
6s (2)
4f (14)
5d (10)
6p (6)
7s (2)
5f (14)
6d (10)

Patrones de relleno orbital.

En general, los 44 elementos representativos siguen un patrón regular de llenado orbital, y esto es particularmente así para los primeros 18 elementos. Imagina un pequeño anfiteatro, con forma de cono, con filas de asientos más pequeñas en la parte delantera. Estas filas también están designadas por secciones, siendo el número de la sección el mismo que el número de filas de esa sección.

Los dos asientos de la primera fila comprenden una sección etiquetada como 1 o 1s, y ésta se llena completamente después de que el helio (número atómico 2) entre en el auditorio. Ahora los elementos comienzan a llenar la sección 2, que contiene dos filas. La primera fila de la sección 2, etiquetada como 2s, también tiene dos asientos, y después del berilio (4), también se llena. La fila 2p tiene 6 asientos, y finalmente se llena con la entrada del neón (10). Ahora, toda la sección 2 se ha llenado; por lo tanto, el undécimo elemento, el sodio, comienza a llenar la sección 3 en la primera de sus tres filas. Esta fila es la 3s -que, como todas las filas s, sólo tiene dos asientos. Así, cuando el elemento 13, el aluminio, entra en el teatro, toma un asiento en la fila 3p, y eventualmente el argón (18), completa esa fila de seis asientos.

Por el patrón hasta ahora establecido, el elemento 19 (potasio) debería comenzar a llenar la fila 3d tomando el primero de sus 10 asientos. En cambio, pasa a la sección 4, que tiene cuatro filas, y ocupa el primer asiento de la primera de esas filas, la 4s. El calcio (20) le sigue, ocupando la fila 4s. Pero cuando el siguiente elemento, el escandio (21), entra en el teatro, va a la fila 3d, donde el potasio «debería» haber ido, si hubiera seguido llenando las secciones en orden. Al escandio le siguen nueve compañeros (la primera fila de elementos de transición) antes de que otro elemento representativo, el galio (31), entre en escena. (Por razones que no se discutirán aquí, el cromo y el cobre, elementos 24 y 29, respectivamente, tienen electrones de valencia en 4s -lo que los sitúa ligeramente fuera del patrón de los metales de transición.)

De acuerdo con el orden «correcto» de llenado de asientos, ahora que 3d (y por tanto toda la sección 3) está llena, el galio debería ocupar un asiento en 4s. Pero esos asientos ya han sido ocupados por los dos elementos representativos anteriores, por lo que el galio ocupa el primero de los seis asientos en 4p. Después de que esa fila se llene de criptón (36), es de nuevo «apropiado» que el siguiente elemento representativo, el rubidio (37), tome un asiento en 4d. En su lugar, al igual que el potasio se saltó la 3d, el rubidio se salta la 4d y abre la sección 5 ocupando el primero de los dos asientos de la 5s.

Al igual que antes, el siguiente elemento de transición -el itrio (39)- comienza a llenar la sección 4d, y le siguen otros nueve elementos de transición hasta que el cadmio (48) llena esa sección. A continuación, los elementos representativos se reanudan con el indio (49), que, al igual que el galio, salta a la sección 5p. Y así sigue el resto de la tabla periódica, que termina con dos elementos representativos seguidos de los últimos 10 metales de transición.

Metales de transición

Dado el hecho de que en realidad son los elementos representativos los que se saltan los subniveles d, y los metales de transición los que vuelven a llenarlos, uno podría preguntarse si los nombres «representativo» y «de transición» (que implican una interrupción) deberían invertirse. Sin embargo, recuerde la correlación entre el número de electrones de la capa de valencia y el número de grupo de los elementos representativos. Además, los metales de transición son los únicos elementos que llenan los orbitales d.

Esto nos lleva a la razón por la que los lantánidos y los actínidos están apartados incluso de los metales de transición. En la mayoría de las versiones de la tabla periódica, el lantano (57) va seguido del hafnio (72) en la sección de metales de transición de la tabla. Del mismo modo, al actinio (89) le sigue el rutfordio (104). Los metales «ausentes» -antánidos y actínidos, respectivamente- aparecen en la parte inferior de la tabla. Hay razones para ello, así como para los nombres de estos grupos.

Después de que el orbital 6s se llene con el elemento representativo bario (56), el lantano hace lo que hace un metal de transición: comienza a llenar el orbital 5d. Pero después del lantano, ocurre algo extraño: el cerio (58) deja de llenar el 5d, y pasa a llenar el orbital 4f. El llenado de ese orbital continúa a lo largo de toda la serie de los lantánidos, hasta el lutecio (71). Así, los lantánidos pueden definirse como aquellos metales que llenan el orbital 4f; sin embargo, como el lantano presenta propiedades similares, suele incluirse con los lantánidos. A veces se utiliza el término «serie de los lantánidos» para distinguir los otros 14 lantánidos del propio lantano.

Un patrón similar ocurre para los actínidos. El orbital 7s se llena con el radio (88), tras lo cual el actinio (89) comienza a llenar el orbital 6d. A continuación viene el torio, el primero de los actínidos, que comienza a llenar el orbital 5f. Esto se completa con el elemento 103, el lawrencio. Los actínidos pueden definirse como aquellos metales que llenan el orbital 5f; pero, de nuevo, como el actinio presenta propiedades similares, se suele incluir con los actínidos.

Metales, no metales y metaloides

El lector observará que, en el caso de las siete familias identificadas hasta ahora, en general no las hemos analizado en términos de propiedades que pueden discernirse más fácilmente, como el color, la fase de la materia, las características de los enlaces, etcétera. En su lugar, se han examinado principalmente desde el punto de vista del llenado de los orbitales, que proporciona una base química sólida para identificar las familias. Las características macroscópicas, así como las formas en que los distintos elementos encuentran aplicación en la vida cotidiana, se analizan en los ensayos dedicados a los distintos grupos.

Tenga en cuenta, además, que las familias identificadas hasta ahora representan sólo 92 elementos de un total de 112 que figuran en la tabla periódica: hidrógeno; seis metales alcalinos; seis metales alcalinotérreos; cinco halógenos; seis gases nobles; 40 metales de transición; 14 lantánidos; y 14 actínidos. ¿Y los otros 20? Algunas discusiones sobre las familias de elementos asignan estos elementos, todos los cuales están en los grupos 3 a 6, a familias propias, que se mencionarán brevemente. Sin embargo, debido a que estas «familias» no son reconocidas por todos los químicos, en este libro los 20 elementos de los grupos 3 a 6 se describen de forma general como metales, no metales y metaloides.

METALES Y NO METALES.

Los metales son lustrosos o brillantes en apariencia, y maleables, lo que significa que pueden ser moldeados en diferentes formas sin romperse. Son excelentes conductores del calor y la electricidad, y tienden a formar iones positivos al perder electrones. En la tabla periódica, los metales ocupan la izquierda, el centro y parte de la derecha del gráfico. Por tanto, no debería sorprender que la mayoría de los elementos (87, de hecho) sean metales. Esta lista incluye los metales alcalinos, los metales alcalinotérreos, los metales de transición, los lantánidos y los actínidos, así como siete elementos de los grupos 3 a 6: aluminio, galio, indio, talio, estaño, plomo y bismuto.

Los no metales tienen un aspecto opaco; no son maleables; son malos conductores del calor y la electricidad; y tienden a ganar electrones para formar iones negativos. Por tanto, son lo contrario de los metales en la mayoría de los aspectos, como corresponde a su nombre. Los no metales, que ocupan la parte superior derecha de la tabla periódica, incluyen los gases nobles, los halógenos y siete elementos de los grupos 3 a 5. Estos «huérfanos» no metálicos son el boro, el carbono, el nitrógeno, el oxígeno, el fósforo, el azufre y el selenio. A estos siete huérfanos podría añadirse un octavo, del grupo 1: el hidrógeno. Como en el caso de los metales, se dedica un ensayo aparte -con especial atención a los «huérfanos»- a los no metales.

METALOIDES Y OTRAS DESIGNACIONES «FAMILIARES».

Ocupando una región diagonal entre los metales y los no metales están los metaloides, elementos que presentan características tanto de los metales como de los no metales. Todos son sólidos, pero no son brillantes, y conducen el calor y la electricidad moderadamente bien. Los seis metaloides son el silicio, el germanio, el arsénico, el antimonio, el telurio y el polonio. La astatina se identifica a veces como un séptimo metaloide; sin embargo, en este libro, se trata como un miembro de la familia de los halógenos.

Algunas fuentes enumeran «familias» en lugar de colecciones de metales, metaloides y no metales «huérfanos», en los grupos 3 a 6. Estas designaciones no se utilizan en este libro; sin embargo, deben mencionarse brevemente. El grupo 3 se denomina a veces familia del boro; el grupo 4, familia del carbono; el grupo 5, familia del nitrógeno; y el grupo 6, familia del oxígeno. A veces el Grupo 5 se designa como los pnicógenos, y el Grupo 6 como los calcógenos.

DÓNDE SABER MÁS

Bankston, Sandy. «Explore the Periodic Table and Families of Elements» (Explora la tabla periódica y las familias de los elementos) The Rice School Science Department (Sitio web). <http://www.ruf.rice.edu/~sandyb/Lessons/chem.html> (23 de mayo de 2001).

Challoner, Jack. El diccionario visual de química. New York: DK Publishing, 1996.

«Elementistory» (sitio web). <http://smallfry.dmu.ac.uk/chem/periodic/elementi.html> (22 de mayo de 2001).

«Familias de elementos» (sitio web). <http://homepages.stuy.edu/~bucherd/ch23/families.html> (May 23, 2001).

Knapp, Brian J. and David Woodroffe. The Periodic Table. Danbury, CT: Grolier Educational, 1998.

Maton, Anthea. Exploring Physical Science. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, 1997.

Oxlade, Chris. Elements and Compounds. Chicago: Heinemann Library, 2001.

«The Pictorial Periodic Table» (Web site). <http://chemlab.pc.maricopa.edu/periodic/periodic.html> (May 22, 2001).

Stwertka, Albert. A Guide to the Elements. New York: Oxford University Press, 1998.

«Visual Elements» (Web site). <http://www.chemsoc.org/viselements/> (May 22, 2001).

KEY TERMS

ACTINIDES:

Those transition metalsthat fill the 5f orbital. Debido a que el actinio -que no llena el orbital 5f- presenta características similares a las de los actínidos, se le suele considerar parte de la familia de los actínidos.

METALES DE ALCALIA:

Todos los miembros, excepto el hidrógeno, del grupo 1 de la tabla periódica de los elementos, con configuraciones electrónicas de valencia de ns 1.

METALES TIERRA ALCALINA:

Grupo 2 de la tabla periódica de los elementos, con configuraciones de electrones de valencia de ns 2.

Nube de electrones:

Término utilizado para describir el patrón formado por los orbitales.

FAMILIAS DE ELEMENTOS:

Elementos relacionados, incluyendo los gases nobles, halógenos, metales alcalinos, metales alcalinotérreos, metales de transición, lantánidos y actínidos. Además, los metales, los no metales y los metaloides forman familias poco definidas. A veces se utilizan otras designaciones de familias, como la familia del carbono.

Estado básico:

Término que describe el estado de un átomo en su nivel de energía ordinario.

Grupos:

Columnas de la tabla periódica de elementos. Están ordenadas según los números de electrones de valencia en las capas exteriores de los átomos para los elementos representados.

HALÓGENOS:

Grupo 7 de la tabla periódica de los elementos, con configuraciones de electrones de valencia de ns 2np 5.

ION:

Un átomo o átomos que ha perdido o ganado uno o más electrones, y por lo tanto tiene una carga eléctrica neta.

LANTÁNIDOS:

Los metales de transiciónque llenan el orbital 4f. Debido a que el lantano -que no llena el orbital 4f- presenta características similares a las de los lantánidos, suele considerarse parte de la familia de los lantánidos.

ELEMENTOS DEL GRUPO PRINCIPAL:

Los 44 elementos de los grupos 1 a 8 de la tabla periódica de los elementos, cuyo número de electrones de valencia es igual al número de grupo. (La única excepción es el helio.) Los elementos del grupo principal, también llamados elementos representativos, incluyen las familias de los metales alcalinos, los metales alcalinotérreos, los halógenos y los gases nobles, así como otros metales, no metales y metaloides.

METALOIDES:

Elementos que presentan características tanto de metales como de no metales. Los metaloides son todos sólidos, pero no son lustrosos ni brillantes, y conducen el calor y la electricidad moderadamente bien. Los seis metaloides ocupan una región diagonal entre los metales y los no metales en el lado derecho de la tabla periódica. A veces el astato se incluye con los metaloides, pero en este libro se trata dentro del contexto de la familia de los halógenos.

METALES:

Una colección de 87 elementos que incluye numerosas familias: los metales alcalinos, los metales alcalinotérreos, los metales de transición, los lantánidos y los actínidos, así como siete elementos de los grupos 3 a 5. Los metales, que ocupan la izquierda, el centro y parte de la derecha de la tabla periódica, tienen un aspecto lustroso o brillante y son maleables, lo que significa que pueden moldearse en diferentes formas sin romperse. Son excelentes conductores del calor y la electricidad, y tienden a formar iones positivos al perder electrones.

Gases nobles:

Grupo 8 de la tabla periódica de los elementos, todos los cuales (a excepción del helio) tienen configuraciones electrónicas de valencia de ns 2np 6.

NO METALES:

Elementos que tienen una apariencia opaca; no son maleables; son malos conductores del calor y la electricidad; y tienden a ganar electrones para formar iones negativos. Por tanto, son lo contrario de los metales en la mayoría de los aspectos, como corresponde a su nombre. Aparte del hidrógeno, los otros 18 no metales ocupan la parte superior derecha de la tabla periódica, e incluyen los gases nobles, los halógenos y siete elementos de los grupos 3 a 6.

ORBITALES:

Un patrón de probabilidades con respecto a la posición de un electrón para un anátomo en un estado energético particular. Cuanto más alto es el nivel de energía principal, más complejo es el patrón de orbitales. Los cuatro tipos de patrones orbitales se designan como s, p, d y f -cada uno de los cuales es más complejo que el anterior.

Tabla periódica de los elementos:

Una tabla que muestra los elementos ordenados por número atómico, junto con el símbolo químico y la masa atómica media (en unidades de masa atómica) para ese elemento en particular.

Periódicos:

Filas de la tabla periódica de los elementos. Representan niveles de energía sucesivos en los átomos de los elementos implicados.

Nivel de energía principal:

Valor que indica la distancia a la que un electrón puede alejarse del núcleo de un átomo. Se designa con un número entero, empezando por 1 y subiendo. Cuanto más alto sea el nivel de energía principal, mayor será la energía del átomo y más complejo será el patrón de orbitales.

ELEMENTOS REPRESENTATIVOS:

Véase elementos del grupo principal.

METALES DE TRANSICIÓN:

Un grupo de 40 elementos, a los que no se les asigna un número de grupo en la versión norteamericana de la tabla periódica. Son los únicos elementos que llenan los orbitales d.

ELECTONES DE VALENCIA:

Electrones que ocupan los niveles de energía más altos del anatómico. Son los electrones que intervienen en el enlace químico.