XIV. OTRA VEZ LA TABLA PERIÓDICA

MENDELEIEV había ordenado los elementos químicos de acuerdo con su peso atómico y en una tabla tal que los elementos con propiedades químicas semejantes aparecen en la misma columna. Sigamos el juego de Mendeleiev, pero colocando ahora en la misma columna aquellos elementos que tengan el mismo número de electrones en su capa externa, siempre en consonancia con el principio de Pauli y el de mínima energía. Tendríamos entonces que el berilio, el magnesio, el calcio, el estroncio, el bario y el radio, caen todos en la misma columna, pues todos tienen dos electrones en su capa externa. Pero esto mismo obtuvo Mendeleiev con los átomos cuya valencia es 2. Lo que sucede, claro está, es que la estructura electrónica de la capa externa determina las propiedades químicas del átomo. En otros términos, son los electrones de valencia los que participan en el enlace químico. Empezamos a vislumbrar una explicación, basada en las ideas cuánticas, de la tabla periódica de los átomos.

Los elementos cuyo número atómico Z implica completar una capa también forman una columna. Agregarles un electrón requiere un gasto fuerte de energía, pues el nuevo electrón ha de ocupar una nueva capa. Son, por tanto, poco activos para unirse con otros átomos, es decir, químicamente inertes. Los elementos con esta propiedad son el helio, el neón, el argón, el kriptón, el xenón y el radón, o sea los gases nobles. Con ello empieza la teoría cuántica del átomo a contestar algunas de las preguntas mencionadas al principio.

Luego de la columna de los gases nobles, vendría la columna de elementos con un electrón fuera de la última capa completa o cerrada. Estos elementos (litio, sodio, potasio, rubidio, cesio y francio) son semejantes entre sí. Se les conoce genéricamente como metales alcalinos. Los que tienen dos electrones fuera de capa cerrada, que ya mencionamos, son también metálicos aunque menos reactivos que los alcalinos. Se les conoce como los alcalino térreos. Así continuamos, colocando electrones en la capa más externa, hasta llegar a los elementos que sólo requieren de un electrón para llenar esa capa.

Estos son los halogenuros (flúor, cloro, bromo, iodo, y astatinio) que tienen gran afinidad para combinarse con un átomo metálico alcalino. Intuitivamente esto es claro: cada tipo de átomo tiene el electrón que el otro necesita para cerrar una capa.

De esta forma, hemos clasificado a los elementos en cuatro categorías: los gases nobles, los metales, los halogenuros y una cuarta clase, los metaloides como el germanio y el arsénico. Empezamos a establecer conexiones entre la ecuación de Schrödinger, resuelta en forma aproximada usando el modelo de capas atómico, y la tabla periódica que Mendeleiev obtuvo empíricamente basándose en las propiedades químicas de los elementos. Se ha reducido el entender la Tabla de Mendeleiev a una aplicación de leyes más generales, las leyes cuánticas contenidas en la ecuación de Schrödinger y el principio de Pauli.