Cómo leer la tabla periódica: de una sola casilla a la estructura en bloques

La tabla periódica no es una lista de 118 nombres para memorizar. Se parece más a un mapa plegado que muestra en qué se parecen y en qué se diferencian los elementos. Como cualquier mapa, se vuelve útil en cuanto conoces la leyenda: qué va impreso dentro de una casilla, qué significan las filas y las columnas y qué representan las regiones coloreadas. Con esa leyenda en la mano puedes hacer conjeturas sorprendentemente acertadas sobre un elemento que nunca habías visto.

Lo que te dice una casilla

Casi todas las tablas periódicas ponen al menos tres datos en cada casilla.

• Número atómico: el número de protones del núcleo. El hidrógeno es el 1, el carbono el 6 y el hierro el 26. El número atómico define el elemento. Cualquier átomo con 26 protones es hierro, tenga los neutrones o electrones que tenga.
• Símbolo químico: un código de una o dos letras que se usa en todo el mundo. La primera letra siempre es mayúscula y la segunda siempre minúscula. Co (cobalto) y CO (monóxido de carbono) significan cosas completamente distintas, así que las mayúsculas importan. Muchos símbolos proceden de nombres latinos; por eso el sodio es Na (natrium), el potasio K (kalium) y el hierro Fe (ferrum).
• Masa atómica: la masa media de los átomos del elemento en relación con la doceava parte de un átomo de carbono-12. Como se pondera según la mezcla natural de isótopos, rara vez es un número entero. El cloro, por ejemplo, es una mezcla de isótopos de números másicos 35 y 37, lo que da una masa atómica de 35,45.

Algunas casillas muestran un valor entre corchetes, como el tecnecio [97] o el plutonio [244]. Estos elementos no tienen isótopos estables, de modo que no hay una mezcla natural de isótopos que promediar. El número entre corchetes es el número másico del isótopo de vida más larga. Las masas atómicas de este sitio siguen los valores abreviados de las masas atómicas estándar publicados en 2024 por la Comisión de Abundancias Isotópicas y Pesos Atómicos de la IUPAC (CIAAW).

Las tablas más completas añaden la configuración electrónica, la electronegatividad, el punto de fusión o el estado del elemento a temperatura ambiente. Por muy cargada que parezca una casilla, el número clave es el número atómico, porque toda la tabla se rellena estrictamente por número atómico, casilla a casilla.

Las filas son periodos, las columnas son grupos

Una fila horizontal es un periodo. La tabla moderna tiene siete, numerados del 1 al 7. El número del periodo coincide con la capa electrónica más externa ocupada en un átomo de ese elemento en su estado fundamental. El periodo 1 solo contiene el hidrógeno y el helio; los periodos 2 y 3 contienen ocho elementos cada uno; los periodos 4 y 5, dieciocho; los periodos 6 y 7, treinta y dos. La razón de que las filas tengan longitudes distintas está en la estructura de orbitales que se describe más abajo.

Una columna vertical es un grupo. La IUPAC recomienda numerarlos del 1 al 18 de izquierda a derecha. Los libros de texto antiguos usaban etiquetas como IA o IIB, pero las letras se aplicaban de forma distinta en Europa y en Norteamérica, lo que causaba confusión, así que hoy el estándar es el sistema del 1 al 18.

Los elementos del mismo grupo tienen disposiciones parecidas de sus electrones externos y, por tanto, una química parecida. El litio, el sodio y el potasio del grupo 1 reaccionan todos vigorosamente con el agua y forman con facilidad iones +1. El flúor, el cloro, el bromo y el yodo del grupo 17 tienden todos a ganar un electrón y formar iones −1. El helio, el neón y el argón del grupo 18 apenas reaccionan. Así que la forma más rápida de hacerse una idea de un elemento es preguntarse en qué grupo está.

Los bloques s, p, d y f: por qué la tabla no es un rectángulo

La tabla tiene dos columnas altas a la izquierda, una sección central más baja, un bloque ancho a la derecha y dos filas flotando debajo. Esa forma surge de agrupar los elementos según el tipo de orbital en el que entra su último electrón. Hay cuatro bloques.

Una subcapa s admite hasta 2 electrones, una p 6, una d 10 y una f 14. En el periodo 2 solo se llenan s y p, así que hay 2 + 6 = 8 elementos. A partir del periodo 4 se incorpora una subcapa d, lo que da 2 + 10 + 6 = 18. A partir del periodo 6 la subcapa f añade otros 14, para un total de 2 + 14 + 10 + 6 = 32. La secuencia de longitudes de los periodos, 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32, se deduce directamente de esas capacidades.

El helio es una pequeña excepción a este cuadro tan ordenado. Su configuración es 1s², lo que lo convierte en un elemento del bloque s; sin embargo, su química es la de un gas noble, y por eso casi todas las tablas lo colocan en lo alto del grupo 18. Los bloques y los grupos no siempre encajan a la perfección.

Por qué los lantánidos y los actínidos están debajo de la tabla

Bajo la tabla principal cuelgan dos filas separadas. La superior es la de los lantánidos (números atómicos 57 a 71) y la inferior la de los actínidos (89 a 103). En realidad pertenecen a los periodos 6 y 7, junto al grupo 3.

Se sacan fuera únicamente por maquetación. Insertar las catorce columnas del bloque f en el cuerpo de la tabla la haría de 32 columnas de ancho, algo incómodo en una página o una pantalla. Así que el bloque f se recorta y se coloca debajo, y en el hueco se deja una marca como un asterisco o «57–71». También se usa la «forma larga» completa de 32 columnas, que tiene la ventaja de que los números atómicos se suceden sin interrupción. Ambas disposiciones contienen exactamente la misma información.

Existe además un debate de larga data sobre qué elementos deben ir bajo el escandio y el itrio en el grupo 3: el lantano y el actinio, o el lutecio y el lawrencio. La IUPAC ha llevado a cabo un proyecto sobre la cuestión, y distintos libros de texto siguen mostrando versiones diferentes. Basta con saber que existe esa variación.

Metales, no metales y metaloides

Si coloreas la tabla por tipos, la región más grande con diferencia es la de los metales. Aproximadamente tres cuartas partes o más de todos los elementos son metales, que ocupan el lado izquierdo y el centro. Los metales suelen ser brillantes, conducen bien el calor y la electricidad, pueden martillarse o estirarse y pierden electrones para formar iones positivos.

Los no metales se agrupan en la parte superior derecha: hidrógeno, carbono, nitrógeno, oxígeno, fósforo, azufre, los halógenos y los gases nobles. Muchos son gases a temperatura ambiente, y los sólidos suelen ser quebradizos y malos conductores, aunque el grafito es una excepción notable.

Entre ambas regiones discurre una frontera escalonada que empieza en el boro y desciende por el silicio, el germanio, el arsénico, el antimonio y el telurio. Los elementos situados a lo largo de esta línea se llaman metaloides. Pueden tener aspecto metálico y, sin embargo, comportarse químicamente como no metales, y su conductividad eléctrica está entre la de los metales y la de los aislantes. Ese comportamiento intermedio es precisamente lo que convirtió al silicio y al germanio en la base de la industria de los semiconductores. Que el polonio y el ástato cuenten como metaloides depende del criterio que se use, así que las distintas tablas los colorean de forma diferente.

Una rutina de lectura

Cuando te encuentres con un elemento desconocido, sigue estos pasos.

1. Lee el número atómico para saber cuántos protones tiene y su posición en la tabla.
2. Fíjate en el periodo para estimar cuántas capas electrónicas están ocupadas.
3. Fíjate en el grupo y piensa en sus vecinos más conocidos.
4. Identifica el bloque para ver qué tipo de orbital recibe el último electrón.
5. Comprueba si está en la región de los metales, de los metaloides o de los no metales.

Cuando estos cinco hábitos se vuelven automáticos, la tabla deja de ser algo que memorizar y se convierte en una herramienta para razonar. Supón que nunca hubieras oído hablar del rubidio. Sabiendo solo que está en el grupo 1 y en el periodo 5, podrías predecir que es un metal blando que reacciona con el agua con más violencia aún que el sodio o el potasio, y acertarías. Prueba a recorrer los elementos de la tabla y comprobar por tu cuenta su grupo, su periodo, su bloque y su categoría.