Sistema periódico de los elementos

TABLAS PERIÓDICAS DE MENDELEIEV Y MEYER

En la misma época en que Newlands planteó la ley de las octavas, Mendeleiev (1834-1907) y Meyer (1830-1895), cada uno por su lado, y desconociendo ambos el trabajo de Newlands, trabajaron sobre la posibilidad de relacionar las masas atómicas y las propiedades de los elementos. En las publicaciones de Mendeleiev en 1869 y un año después (1870) en las de Meyer, se encuentra la culminación del trabajo de décadas anteriores.

Mendeleiev (1834-1907)

Los siguientes párrafos de Mendeleiev señalan los inconvenientes que habían evidenciado intentos anteriores de clasificación basados en propiedades físicas o químicas de los elementos, y muestran cómo reivindicó una ordenación basada en la masa atómica relativa: "Desde que se sabe que un elemento como el fósforo puede aparecer en forma metálica o no metálica, resulta imposible establecer una clasificación fundada en diferencias físicas, ..., hasta hace poco la mayoría de los químicos se han inclinado en favor de una ordenación de los elementos basada en las valencias. Pero existe mucha incertidumbre en estos intentos,...Sin embargo todos saben que cualquiera que sea el cambio en las propiedades de un elemento, algo permanece inmutable,... En este aspecto el único valor numérico que conocemos es la masa atómica del elemento. El primer intento que hice en esa dirección fue el siguiente: seleccioné los cuerpos de masas atómicas pequeñas y los ordené de acuerdo con sus magnitudes; con esto vi que aparecía una periodicidad en sus propiedades y valencia".

Siguiendo esta línea de trabajo, Mendeleiev publicó su primera tabla periódica en 1869. En 1872, después de introducir varias modificaciones, volvió a publicar una segunda tabla más elaborada, precursora de la actual.

A la derecha se expone el tipo de tabla periódica que planteó Mendeleiev en 1872. Hubiera fracasado de no ser porque intuyó que debían existir elementos todavía no descubiertos y les reservó los huecos adecuados para mantener la periodicidad en las propiedades. Dijo: "Los espacios vacíos corresponden a elementos que quizá sean descubiertos en el transcurso del tiempo". Así se puede observar, por ejemplo, que entre el calcio (Ca) y el titanio (Ti) Mendeleiev dejó un hueco, para que los elementos que siguen quedaran en la columna que les corresponde según sus propiedades.

Otro problema que encontró Mendeleiev al plantear su tabla periódica fue que no todos los elementos, ordenados por su masa atómica, "caían" en el grupo (columna) adecuado en función de sus propiedades. Para que así fuera necesitó invertir el orden entre algunos de ellos. Por ejemplo, la masa atómica relativa del telurio (Te) es superior a la del yodo (I), pero, considerando sus propiedades, el yodo se ha de ubicar en la columna VII, que corresponde a la familia de los halógenos. En la tabla actual existen otras inversiones de masas atómicas, como las que se vieron al descubrir los gases nobles [el argón (Ar), por ejemplo, tiene una masa superior al potasio (K)].

A pesar de estos inconvenientes, era claro que la ordenación periódica respondía a una realidad y ponía en evidencia la existencia de un cierto orden por debajo de la enorme complejidad de los fenómenos químicos: la semejanza de las propiedades de los elementos de una misma columna o grupo y la variación gradual a lo largo de una fila o periodo.

Propiedades	Predichas (1871)	Observadas (1886)
	Ekasilicio	Germanio
Masa atómica	72	73.32
Peso específico	5.5	5.47 (20ºC)
Volumen atómico	13 c.c.	13.22 c.c.
Color	Gris sucio	Gris blanco
Calor específico	0.073	0.076
Calcinación en el aire	EsO₂ blanco	GeO₂ blanco
Acción de los ácidos	Ligera	Ninguna acción del HCl

Mendeleiev profundizó en la idea de que cualquier elemento, por pertenecer a la vez a un grupo (vertical) y a un periodo (horizontal), debía participar de las propiedades de ambos y ser un promedio de los valores correspondientes a los elementos que le rodean en el sistema periódico. Esto le permitió predecir propiedades de elementos aún no descubiertos. Estas predicciones tuvieron una brillantísima confirmación cuando se descubrieron elementos con las propiedades que él había supuesto. Como ejemplo, la tabla adjunta recoge la comparación de propiedades previstas para el elemento que debía ocupar el hueco existente justo debajo del titanio (Ti) (al que Mendeleiev denominó provisionalmente ekasilicio), y las observadas en 1886 por Winkler (1838-1904) cuando descubrió el elemento que finalmente ocupó ese lugar: El germanio (Ge).

Además del germanio, otros elementos, cuyas propiedades predijo acertadamente Mendeleiev, fueron el galio (Ga), al que llamó eka-aluminio; el escandio (Sc); y el tecnecio (Tc), que fue el primer elemento artificial obtenido en el laboratorio, por síntesis química, en 1937.

Meyer (1830-1895)

Nos referimos ahora al trabajo de Meyer, quien en 1970 publicó su propia tabla periódica, muy semejante a la de Mendeleiev. Para fundamentarla estudió una propiedad común a todos los elementos conocidos (el volumen atómico) y analizó globalmente su variación a lo largo del sistema periódico. Meyer aplicó conceptos adquiridos en los estudios sobre la estructura cinético-corpuscular de la materia para determinar volúmenes atómicos relativos de los elementos: Midió cantidades numéricamente iguales a la masa atómica de cada elemento (un gramo de hidrógeno, 16 gramos de oxígeno,..) y, seguidamente, el volumen que ocupaban esas cantidades a una misma temperatura y presión. La diferencia que se apreciaba indicaba la diferencia del volumen de un elemento a otro.

A la derecha se muestra la gráfica que se obtiene al representar volúmenes atómicos relativos (relación entre la masa atómica relativa y la densidad) en función de la masa atómica relativa de los elementos. La curvatura resultante muestra la presencia de grupos por su distribución periódica con máximos perfectamente definidos desde donde se desciende a los mínimos a partir de los cuales crecen nuevamente hasta un nuevo valor máximo. Los máximos están ocupados por la familia de los metales alcalinos, de lo que se desprende que entre ellos debe existir una relación estrecha que confirma su carácter de grupo. Al fijarnos en éste o en cualquier otro grupo también se observa que, dentro de él, el volumen atómico aumenta al aumentar la masa atómica relativa.