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Empédocles propuso que el Universo estaba formado por solamente cuatro elementos. Estos eran aire, tierra, agua y fuego. Tiempo después Aristóteles agregó uno más a la lista, el éter.
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Demócrito de Abdera propuso la existencia de las unidades fundamentales de la materia, a los cuales llamó átomos. Esta era la partícula más pequeña y a partir de esta no podía dividirse más
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Durante esta etapa se describieron por primera vez elementos como el zinc, mercurio y arsénico. también se crearon muchas herramientas y procedimientos que usamos hoy en día
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Jabir ibn Hayyan, más conocido como Geber propuso que los elementos de Aristóteles debían de ser clasificados como sustancias más que como elementos, y que estos estaban compuestos por mercurio y azufre. Tiempo después Paracelso propuso que la sal también era una sustancia fundamental en la estructura de la materia
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El científico inglés Robert Boyle publicó su libro "the sceptical chemist", donde estableció que los elementos son sustancias que no pueden descomponerse en otras sustancias más simples. Para esta fecha el oro, plata, cobre, hierro, estaño, plomo, mercurio, carbono, azufre, arsénico, antimonio, bismuto y el zinc ya eran reconocidos como sustancias.
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La metalurgia impulsó las investigaciones químicas durante esta época. Un ejemplo es el descubrimiento de Andrés Manuel del Río Fernández, quien descubrió el Vanadio (1801) en una mina en la Ciudad de México en la cual Fausto de Elhúyar también descubriría el wolframio (1783).
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El científico Johann Wofgang Döbereiner descubrió en 1817 que algunos elementos poseen una relación entre sus pesos atómicos y propiedades, como lo son en el caso del Calcio, Estroncio y Bario.
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El francés Alexandre Émile-Béguyer de Chancourtois acomodó los elementos en espiral, así quedaban acomodados de manera que las tríadas de Döbereiner quedaban alineadas. Años después Johgn Alexander Reina Newlands propuso la ley de las octavas, y acomodó a los elementos en columnas de 8, pero cometió errores en s método.
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Dmitri Mendeleyev creó una tabla donde acomodó los elementos, no solo basándose en su peso atómico, sino también en su valencia. Formó periodos para las valencias más comunes. Mendeleyev dejó huecos en su tabla para elementos que aún no habían sido descubiertos.
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Henry Gwyn-Jeffreys Moseley descubrió que la longitud de onda es más pequeña para los átomos más pesados. Con esto podía asignar un número correspondiente a las cargas positivas y negativas en el núcleo.
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El científico danés Niels Bohr dictó que los electrones se acomodan en orbitales alrededor del núcleo y de los niveles de energía. Así cada bloque tiene un tipo de orbital y cada periodo un nivel de energía.
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Se publicó la tabla periódica actualizada con 118 elementos químicos por parte de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada.