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Una obra genial: la Tabla periódica
De cómo surgió hace 150 años y qué representa para entender los elementos de la naturaleza y aquellos creados en laboratorio.
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ilustración Sebastián zapata
Era un desorden, pero ¿sí interesaba ordenar el asunto? ¿Para qué? Los químicos tenían claro que en la naturaleza estaban los elementos que componían todo lo que existía, que reaccionaban de diferentes maneras y tenían propiedades distintas. Y no los conocían todos.
En varios momentos, esfuerzos individuales trataron de organizarlos. Pero fue un ruso, Dimitriv Mendeleyev, quien pudo agruparlos de una manera que tenía sentido y con base, lógico, en el conocimiento que se tenía en esa época, segunda mitad del siglo XVIII.
El inquieto químico reconoció que ciertos elementos exhibían rasgos similares y que estos variaban de modo regular, periódico, con el incremento del peso atómico.
Así, el 17 de febrero de 1869, con base en el calendario juliano que se usaba en Rusia en esos días, publicó una tabla con los casi 60 elementos conocidos, clasificados según sus pesos y propiedades: “Un intento de un sistema de elementos, basados en su peso atómico y afinidad química”.
La Tabla Periódica.
Esa que se usa desde entonces, claro que hoy con otras características y más completa para explicar lo que existe en la naturaleza y más allá, tema de estudio en aulas escolares e instrumento básico para quienes ejercen la química y ramas derivadas.
Es, sin duda, una de las mayores contribuciones científicas de todos los tiempos y por eso las Naciones Unidas y la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada celebran durante 2019 los 150 años de la Tabla.
Un sueño transformado
En el año 1860 hubo seis formulaciones diferentes de organización de los elementos, pero solo Mendeleyev los incluyó a todos. Otros no lo lograron, al desconocer su peso atómico.
La gran diferencia además es que hizo predicciones para ubicarlos en la tabla y también la existencia de más. Michael Gordin, historiador científico de la Universidad Princeton, recuerda que el principal competidor en este intento por organizar los elementos era el alemán Lothar Meyer, quien hizo versiones de una tabla similar, pero no predicciones porque consideraba que no estaba bien que un científico las hiciera al “no saber lo suficiente”.
Al comenzar a alinearlos en columnas según propiedades similares notó que en algunos lugares un elemento parecía estar en el equivocado y se debería mover a otra columna. Al hacerlo, funcionaban, pero quedaba un hueco, un vacío. Y lo remedió promediando el peso de los elementos alrededor.
Le funcionó. Tres de los que predijo fueron encontrados en los 15 años siguientes. Su tabla tenía todos los conocidos en esa década, casi la mitad de los que se conocen a la fecha.
La Real Sociedad de Química relata que tras escribir en tarjetas las propiedades de cada uno comenzó a ordenarlos por el aumento del peso atómico y vio que algunos tipos aparecían regularmente. Luego de trabajar tres días en ese rompecabezas, soñó que todos quedaban en el lugar que se requería. Despertó y lo escribió: solo en un lugar tuvo que hacer una corrección.
Fue tal su logro que predijo las propiedades de cinco que no habían sido encontrados en ese momento y de sus compuestos.
Su sistema periódico fue publicado en el Zeitschrift für Chemie (Journal de Química).
Así es cómo funciona
De los 63 elementos de Mendeleyev, hoy la tabla contiene 118, 94 de ellos ocurriendo naturalmente y los otros creados en laboratorio.
Los químicos los han organizado con base en la teoría cuántica y la posición de los electrones en la capa exterior del átomo.
Están ordenados de izquierda a derecha y de arriba abajo en orden de aumento del número atómico (número de protones del átomo), orden que por lo general coincide con el aumento de la masa atómica también.
Las filas se denominan periodos. El número de este significa el nivel más alto de energía que un electrón en el elemento ocupa (en estado excitado) y el número de electrones en un periodo aumenta cuando uno se mueve hacia abajo de la tabla.
Los que ocupan la misma columna son llamados grupo. Por ejemplo, los del grupo 18 son los gases inertes.
Así, la que conocemos no es la misma tabla de Mendeleyev por los nuevos integrantes hallados y por algunos a los que no les guardó espacio, pero el concepto sigue aún.
Dónde surgieron
Los elementos que conforman todo lo que vemos y somos tenían que ser organizados, pero detrás hay una inquietud más profunda: ¿de dónde provienen?
La historia comienza con el Big Bang o comienzo del universo. A los 15 minutos después de ese estallido se produjeron los primeros elementos químicos: hidrógeno, helio y unas pequeñas cantidades de litio. Luego, durante decenas de millones de años no hubo más química.
Aunque parezca increíble, casi 14.000 millones de años después, edad del universo, 2 % del hidrógeno y helio ha sido transformado en los elementos de la tabla, aquellos que se hallan naturalmente.
Una transformación base de la química compleja y la biología que vemos en el mundo.
El proceso de producir nuevos elementos es la nucleosíntesis y las estrellas son responsables de ella más allá del helio. En distintos tipos de estrellas y explosiones al final de sus vidas. Cuando el universo tenía 100 millones de años se habían creado 36 elementos y otros 100 millones después estaban todos los que aparecen en la naturaleza: 94.
A comienzos de los años 1700 solo se habían descubierto menos de 20. Y desde que Mendeleyev publicó su tabla se han ido agregando a una tasa de uno cada dos o tres años hasta que no se hallaron más lo suficientemente estables para darse naturalmente.
La fábrica
Debía haber más o, mejor, podrían producirse de modo artificial y a eso recurrieron los científicos. Hoy van en el 118, el oganesón, en honor al ruso Yuri Oganessian, el segundo químico vivo en tener uno nombrado en su honor.
En los últimos 50 años se han creado nueve, incluyendo los cinco más pesados.
Se obtienen en aceleradores de partículas, chocándolas a altas velocidades. Son elementos con una vida corta: escasos milisegundos.
Y si bien esperan hallar más, pasar del 120 no será fácil. “Estamos llegando al área de menores retornos en la síntesis de nuevos elementos, al menos con el nivel actual de tecnología”, en palabras de Jacklyn Gates, quien trabaja en la química de elementos pesados en el Laboratorio Lawrence Berkeley en California.
Ante las dificultades, no pocas miradas se enfocan ahora en el entendimiento de los más pesados, con número atómico sobre 100, esos que han sido creados en aceleradores.
Gordin piensa que sin duda alguien más tratará de crear más y se pregunta si se justifica el valor de la inversión para la cantidad de conocimiento que se puede obtener, una inquietud que científicos y políticos deberían responder.
No será el fin de la tabla. Quedan siglos para entender las propiedades de los elementos, trabajo arduo por delante.
Pero más allá de todas las consideraciones el gran mérito es que sigue vigente 150 años después.
Fuentes: LiveScience, Los Angeles Times, Nature, Physicis.org, Science, Unesco.
procesos cósmicos están involucrados en la creación de los elementos que conocemos, una actividad que surgió tras el mismo Big Bang
columnas tiene la Tabla Periódica moderna, e incluye los cuatro últimos elementos aprobados en noviembre de 2016 por la IUPAC.
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