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En la tabla periódica, una familia de elementos químicos corresponde a una columna. Por un lado, la IUPAC agrupa los elementos que tienen las mismas propiedades químicas y físicas. Por otro lado, los químicos también agrupan los elementos según sus usos. Se reúnen en la misma familia química cuando tienen el mismo número de electrones de valencia. Estos electrones se encuentran en la última capa electrónica de un átomo. Así, los elementos químicos que componen las familias difieren según la fuente.
Algunos grupos en la tabla periódica de elementos son llamados por nombres de uso común. Sin embargo, otros nombres de agrupaciones ya están obsoletos. Por lo tanto, se designan por un número en la tabla periódica. Sus nombres han sido oficializados por la IUPAC. La siguiente tabla presenta, en la primera columna, el nombre de familia o agrupación de elementos y, en la segunda columna, el grupo o número atómico de los elementos químicos correspondientes.
| Nombre de familia de elementos | Grupo o número atómico de los elementos químicos |
| Familia de los alcalinos | Todos los elementos del grupo 1 de la tabla periódica excepto el hidrógeno |
| Familia de los alcalinotérreos | Todos los elementos del grupo 2 de la tabla periódica |
| Familia de los pnictógenos | Todos los elementos del grupo 15 de la tabla periódica |
| Familia de los calcógenos | Todos los elementos del grupo 16 de la tabla periódica |
| Familia de los halógenos | Todos los elementos del grupo 17 de la tabla periódica |
| Familia de los gases nobles | Todos los elementos del grupo 18 de la tabla periódica |
| Familia de los lantanoides o lantánidos | Todos los elementos de número atómico de 57 a 71 en la tabla periódica |
| Familia de los actinoides o actínidos | Todos los elementos de número atómico de 89 a 103 en la tabla periódica |
| Familia de las tierras raras | Escandio, itrio y lantánidos |
| Familia de los metales de transición | Los elementos de la parte central de la tabla en las columnas 3 a 12. Estos elementos contienen átomos que poseen una subcapa electrónica d incompleta. En efecto, son sus iones los que han perdido varios electrones, por consiguiente, portan varias cargas eléctricas positivas. Estos iones son llamados cationes. |
Por un lado, los químicos y físicos agrupan algunos elementos químicos según sus usos como materiales. Aquí está la lista de estas agrupaciones:
Por otro lado, ciertas disciplinas han agrupado elementos químicos según sus tipologías. Por ejemplo, los litófilos, siderófilos, calcófilos y atmófilos se agrupan en la clasificación geoquímica de los elementos. Esta muestra la relación entre la distribución de las grandes familias de estos elementos químicos y la estructura interna de la tierra.
Las recomendaciones de la IUPAC sobre los nombres de las agrupaciones de elementos químicos no son obligatoriamente adoptadas por el uso de los químicos. En particular, los términos lantanoide y actinoide no son reconocidos en francés. Son más conocidos bajo el nombre de lantánidos y actínidos. En efecto, podría haber confusión con el uso del sufijo –ido entre el nombre de las familias y los aniones en inglés.
Según la IUPAC, el grupo 12 en la tabla periódica no forma parte de los elementos de transición. Sin embargo, en los manuales y obras universitarias, los elementos de este grupo se cuentan entre los metales de transición.
Existe una divergencia entre la IUPAC y el uso de los químicos sobre las definiciones de los nombres de familias de elementos químicos. Sin embargo, en general, diez de estas familias han sido identificadas. La siguiente tabla detalla, en la primera columna, los nombres de familias de elementos químicos y, en la segunda columna, los elementos químicos correspondientes.
| Nombres de familias de elementos químicos | Elementos químicos |
| Familia de los metales alcalinos | Litio, sodio, potasio, rubidio, cesio y francio |
| Familia de los metales alcalinotérreos | Berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario y radio |
| Familia de los lantánidos | Lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio |
| Familia de los actínidos | Actinio, torio, protactinio, uranio, neptunio, plutonio, americio, curio, berkelio, californio, einstenio, fermio, mendelevio, nobelio y lawrencio |
| Familia de los metales de transición | Escandio, titanio, vanadio, cromo, manganeso, hierro, cobalto, níquel, cobre, itrio, zirconio, niobio, molibdeno, tecnecio, rutenio, rodio, paladio, plata, hafnio, tántalo, tungsteno, renio, osmio, iridio, platino, oro, rutherfordio, dubnio, seaborgio, bohrio, hassio y copernicio |
| Familia de los metales pobres | Aluminio, zinc, galio, cadmio, indio, estaño, mercurio, talio, plomo, bismuto y polonio |
| Familia de los metaloides | Boro, silicio, germanio, arsénico, antimonio, telurio y astato |
| Familia de los no metales | Hidrógeno, carbono, nitrógeno, oxígeno, fósforo, azufre y selenio |
| Familia de los halógenos | Flúor, cloro, bromo y yodo |
| Familia de los gases nobles | Helio, neón, argón, kriptón, xenón y radón |
Los siguientes elementos químicos no forman parte de las familias, ya que su naturaleza química no está definida:
No hay que confundir las familias de elementos químicos con los grupos de la tabla periódica. Las familias son los elementos que tienen las mismas propiedades químicas, mientras que los grupos son las columnas de la tabla periódica. Los grupos pueden incluir elementos químicos hipotéticos. Estos últimos se clasifican en los grupos, pero pueden no pertenecer a la misma familia. Por ejemplo, el hidrógeno forma parte del grupo de los metales alcalinos, pero no forma parte de la familia de los metales alcalinos y se clasifica entre los no metales. Este es también el caso del oganesón. Está situado en la columna 18 de la tabla periódica con el grupo de los gases nobles, pero no pertenece a esta familia. En efecto, la familia del oganesón es indeterminada, ya que su naturaleza química no puede ser definida.
Una familia de elementos químicos puede tener definiciones diferentes según los autores. Esto se ilustra por el caso de los metales pobres y los metaloides. Su identificación depende de sus propiedades macroscópicas, que son ambiguas y dependen de sus alótropos.
En el caso del estaño, por ejemplo, la fase α se caracteriza por una estructura cúbica gris en forma de diamante. Esta etapa es estable a baja temperatura y las propiedades metaloides del estaño son idénticas a las de un no metal. Durante la fase β, el estaño toma una estructura tetragonal blanca. En este caso, posee las propiedades de un metal pobre. La fase β es estable a temperatura ambiente, razón por la cual el estaño se clasifica entre los metales pobres.
Esto también vale para el selenio. De manera general, pertenece a la familia de los no metales. Pero también puede ser colocado en la familia de los metaloides por sus propiedades semiconductoras.
Con respecto a los otros elementos, el astato es el más inestable. Primero, es imposible probar sus reacciones químicas. Segundo, sus propiedades físicas son interpoladas y extrapoladas con otros elementos químicos. Por consiguiente, el astato no es visible a simple vista. Por lo tanto, se clasifica en la familia de los halógenos en relación con los elementos del grupo de los halógenos. En cambio, se clasifica en la familia de los metaloides por sus propiedades físicas metálicas. De este modo, puede pertenecer a la vez a los halógenos y a los metaloides.
Los elementos cuyos átomos o cationes están formados por subcapas d incompletas se clasifican en la familia de los metales de transición. Los elementos del grupo 12: el zinc, el cadmio, el mercurio y el copernicio se clasifican entre los metales de transición. Sin embargo, tienen subcapas d completas. La IUPAC no los considera por este hecho como metales de transición.
En cuanto al copernicio, a veces puede tener una subcapa d incompleta cuando los efectos relativistas estabilizan la subcapa electrónica s a expensas de la capa d. Así, el ion Cn2+ produce una configuración electrónica [Rn] 5f14 6d8 7s2 formando una subcapa 6d incompleta. El copernicio puede por lo tanto ser considerado como un elemento de transición.
Los no metales agrupan los elementos químicos que no poseen ninguna de las propiedades de los metales o de los metaloides. Tampoco pertenecen a la familia de los halógenos y de los gases nobles. Sus propiedades físicas son diferentes de las de los metales, ya que son malos conductores de la electricidad. Pero se distinguen por su ductilidad en estado sólido, su alta electronegatividad, su rigidez y sus óxidos ácidos. Sin embargo, agrupan los principales elementos químicos que constituyen los seres vivos: el carbono, el hidrógeno, el nitrógeno, el oxígeno, el fósforo y el azufre. Estos seis elementos químicos son designados por el acrónimo CHNOPS. El selenio también ha sido añadido a la familia de los no metales.
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