Grupos y periodos

El litio, el sodio y el potasio están en una misma columna, y los tres tienen exactamente un electrón en su capa externa.

Echa un trocito de litio al agua y burbujea suavemente. El sodio patina sobre la superficie y puede prenderse fuego. El potasio estalla casi de inmediato en una llama lila. Tres metales distintos, tres versiones de la misma reacción, cada vez más violenta. Los tres están en el grupo 1 de la tabla, uno encima del otro. La columna reúne elementos que se comportan de forma parecida, y el orden dentro de la columna te dice cuál reacciona con más fuerza.

Un grupo comparte sus electrones externos

La química ocurre en la parte de afuera de los átomos. Cuando dos átomos se encuentran, los electrones de la capa más externa, llamados electrones de valencia, son los que se ceden, se toman o se comparten. Los elementos del mismo grupo principal tienen la misma cantidad de electrones de valencia. Los átomos del grupo 1 tienen 1, los del grupo 2 tienen 2, y en el bloque p la cantidad es el número de grupo menos 10: el grupo 13 tiene 3, el grupo 17 tiene 7 y el grupo 18 tiene 8. El helio es la excepción, con una primera capa completa de 2.

Como los electrones externos coinciden, la química también coincide. Todos los metales del grupo 1 forman un compuesto con el cloro en proporción uno a uno: LiCl, NaCl, KCl. Todos los metales del grupo 2 necesitan dos átomos de cloro: MgCl₂, CaCl₂. Si conoces bien a un miembro de un grupo, puedes hacer buenas suposiciones sobre los demás. La leyenda del modelo te deja iluminar una familia a la vez para ver dónde vive cada una.

Un periodo agrega una capa

El número de periodo indica cuántas capas de electrones están en uso. El sodio está en el periodo 3, y sus 11 electrones se distribuyen 2, 8, 1: tres capas. El potasio, una fila más abajo en el periodo 4, tiene 19 electrones distribuidos 2, 8, 8, 1: cuatro capas. Al avanzar por un periodo, cada elemento tiene un protón y un electrón más que el anterior, y el electrón nuevo suele ir a la misma capa externa hasta que esa capa se llena. Entonces el periodo siguiente empieza con una capa nueva.

Esto también explica por qué el potasio reacciona con más violencia que el sodio. Su único electrón externo está una capa más lejos del núcleo y lo apantallan más electrones internos, así que está sujeto con menos fuerza y es más fácil de perder. Al bajar por el grupo 1, cada paso agrega una capa y cada paso hace al metal más reactivo. El cesio, cerca del fondo, explota en el agua.

Varios grupos tienen nombres de familia que verás una y otra vez. El grupo 1 (sin el hidrógeno) son los metales alcalinos, el grupo 2 los metales alcalinotérreos, el grupo 17 los halógenos y el grupo 18 los gases nobles. Los grupos 3 a 12 juntos son los metales de transición. Ahí contar electrones externos es menos ordenado, porque los electrones se agregan a una capa d interna mientras la capa externa se queda en uno o dos. Por eso el hierro, el cobalto y el níquel, uno al lado del otro en un mismo periodo, se parecen más entre sí que los miembros de un grupo principal con sus vecinos horizontales.

La configuración electrónica en la tarjeta

La tarjeta del modelo muestra la configuración electrónica de cada elemento en forma abreviada. El sodio dice [Ne]3s¹. La parte entre corchetes significa «los mismos electrones internos que el neón», y 3s¹ significa un electrón en el orbital s de la tercera capa. El cloro es [Ne]3s² 3p⁵, que suma 7 electrones en la tercera capa. Todos los elementos del grupo 17 terminan en s² p⁵, y por eso se comportan de forma tan parecida. No necesitas memorizar estas cadenas, pero conviene ver que la última parte se repite a lo largo de una columna.