Clasificación Periódica de los Elementos

La tabla periódica organiza los átomos basándose en el número atómico creciente de forma que los elementos con las mismas propiedades químicas se repitan periódicamente. Cuando sus configuraciones electrónicas son añadidas a la tabla, se observa una recurrencia periódica de configuraciones electrónicas similares en las capas externas de estos elementos. Debido a que se encuentran en las capas externas de un átomo, los electrones de valencia juegan el papel más importante en las reacciones químicas. Los electrones externos son los electrones de mayor energía en un átomo y se pierden o comparten con más facilidad que los electrones centrales. Los electrones de valencia son también el factor determinante en algunas propiedades físicas de los elementos.

Las filas horizontales se conocen como períodos. A lo largo de un período, cada elemento consecutivo tiene un protón adicional en el núcleo y un electrón adicional en la capa de valencia. Las columnas verticales son grupos. Los elementos de un grupo (o columna) tienen el mismo número de electrones de valencia (Figura 1); los metales alcalinos litio y sodio tienen cada uno un solo electrón de valencia, los metales alcalinos berilio y magnesio tienen cada uno dos, y los halógenos flúor y cloro tienen siete electrones de valencia.  Es la pérdida, ganancia o compartición de electrones de valencia lo que define cómo reaccionan los elementos. La similitud en las propiedades químicas entre elementos del mismo grupo ocurre porque tienen el mismo número de electrones de valencia. 

Es importante recordar que la tabla periódica fue desarrollada sobre la base del comportamiento químico de los elementos, mucho antes de que cualquier idea de su estructura atómica estuviera disponible. Ahora se entiende la disposición de la tabla periódica; los elementos cuyos átomos tienen el mismo número de electrones de valencia están en el mismo grupo. Las secciones coloreadas de la Figura 1 muestran las tres categorías de elementos clasificados por los orbitales que se están llenando.

Figura 1: Esta versión de la tabla periódica muestra la configuración de cada elemento. Tenga en cuenta que, en cada grupo, la configuración suele ser similar.

Los elementos del grupo principal se denominan a veces elementos representativos. Estos son los elementos en los que el último electrón agregado entra en un orbital s o p en la capa más externa, que se muestra en azul y rojo en la Figura 1. Esta categoría incluye todos los elementos no metálicos, así como los metaloides y muchos metales. Los electrones de valencia para los elementos del grupo principal son aquellos con el nivel n más alto. Por ejemplo, el galio (GA, número atómico 31) tiene la configuración de electrones [Ar]4s²3d¹⁰4p¹, que contiene tres electrones de valencia (subrayados). Los orbitales d completamente llenos cuentan como electrones centrales, no como de valencia.

Las dos columnas del extremo izquierdo comprenden el bloque s y las seis columnas del extremo derecho constituyen el bloque p. Los gases nobles, que forman parte del bloque p, tienen ocho electrones de valencia, excepto el helio que tiene dos. Estos elementos son muy estables y no reactivos.

Elementos de transición o metales de transición: Son elementos metálicos en los que el último electrón agregado entra en un orbital d. Los electrones de valencia en estos elementos (aquellos agregados después de la última configuración de gas noble) incluyen los electrones ns y (n – 1) d. La definición oficial de la IUPAC de los elementos de transición especifica aquellos con orbitales d parcialmente llenos. Así, los elementos con orbitales completamente llenos (Zn, Cd, Hg, así como Cu, Ag, y Au en la Figura 1) técnicamente no son elementos de transición. Sin embargo, el término se utiliza con frecuencia para referirse a todo el bloque d (de color amarillo en la Figura 1).

El bloque d consta de 10 columnas. El número cuántico principal de los orbitales d que se llenan a lo largo de cada fila es igual al número de fila menos uno. En la cuarta fila, se llenan los orbitales 3d</em, en la quinta fila, se llenan los orbitales 4dy así sucesivamente.