Fundamentos de Química: Evolución del Concepto de Elemento y Estructura del Sistema Periódico

Elementos y Compuestos Químicos

1. Evolución del Concepto de Elemento Químico

El primer intento de clasificación lo realizaron los griegos y no tenía carácter científico. Aristóteles estableció cuatro elementos fundamentales: tierra, agua, aire y fuego.

Hitos en la Definición del Elemento

• Lavoisier (Siglo XVIII): Propuso que «elemento es toda sustancia en la cual, por cualquier medio, podamos descomponer los cuerpos». Con él aparecía la experimentación, aunque se equivocó al incluir como sustancias simples a la luz y al calórico.

• Dalton (Principios del s. XIX): Vio la necesidad de asociar cada elemento a un tipo de átomos. Los átomos de un elemento químico son las partículas más pequeñas que pueden participar en la identificación de una sustancia.

• Mendeleiev (1869): Propuso su ley de periodicidad: «Las propiedades de los elementos son función periódica de sus pesos atómicos».

• Siglo XX: Se consiguió conocer la estructura interna del átomo, que queda descrito por una corteza de electrones y un núcleo estable e inamovible, el cual determina la identidad de la sustancia simple.

Actualmente, un elemento químico es aquella sustancia que está formada por átomos cuyo núcleo contiene el mismo número de protones; es decir, átomos que tienen el mismo número atómico (Z).

2. El Sistema Periódico

• En 1789, Lavoisier tabuló 31 elementos químicos. El desarrollo de técnicas como la electrólisis y la espectroscopía permitió el descubrimiento de nuevos elementos.

• Mendeleiev (1834-1907) y J.L. Meyer (1830-1895) propusieron ordenar los elementos en una tabla según valores crecientes de sus masas atómicas, agrupando aquellos que tenían propiedades químicas parecidas.

• H. Moseley (1887-1915) propuso ordenar los elementos según valores crecientes de su número atómico (Z). De este modo, su posición en la tabla queda relacionada con la estructura atómica y, por ende, con las propiedades de los elementos.

• El sistema periódico actual consta de siete filas o periodos y dieciocho columnas o grupos. Se ordenan según el orden creciente de los números atómicos (Z). Los elementos de un mismo grupo tienen propiedades químicas similares, las cuales están relacionadas con el número de electrones de valencia, es decir, con los situados en la última capa.

La Regla del Octeto

Los gases nobles poseen átomos muy estables que no se combinan con otros átomos y no modifican su estructura electrónica.

• Todos tienen 8 electrones ($n s^2 p^6$) excepto el Helio (He), que tiene 2 ($1 s^2$).
• La disposición electrónica de un gas noble es particularmente estable y se denomina octeto.
• En la formación de compuestos, los átomos ganan, pierden o comparten electrones hasta adquirir 8 electrones en su última capa, buscando la estabilidad del gas noble más cercano.

3. Los Elementos y su Abundancia en la Naturaleza

De los 116 elementos que aparecen en la tabla periódica, la Tierra alberga aproximadamente 90. Los elementos posteriores al uranio (elementos transuránicos) no se encuentran en la naturaleza y han sido obtenidos artificialmente en laboratorios.