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Estudia Y aprende presenta historia de la tabla periódica de los elementos.
La tabla periódica es una obra colectiva y en continuo crecimiento que permite explicar, conocer y anticipar las propiedades de la materia. Su historia es la historia de la química.
Comenzamos con Lavoisier, un químico francés a quien se considera el autor del primer texto de química moderno, el método de nomenclatura química. En él, desarrolló la nomenclatura para compuestos y elementos, con lo que consiguió prescindir de la terminología química que se utilizaba en ese tiempo. Lavoisier, al final del siglo XVIII, en su libro "Tabla de los compuestos elementales", clasificó los 33 elementos conocidos en su tiempo en no metales que formaban ácidos y en metales que formaban sales. La obra de Lavoisier supuso una revolución para la química, ya que permitió desarrollar el conocimiento de las leyes de las combinaciones químicas.
Después llegó Jacob Berzelius, un químico sueco que implantó el sistema de símbolos químicos que existe en la actualidad y mantuvo la clasificación de Lavoisier basándose en el aspecto y en las propiedades físicas de los elementos. Descubrió el cerio, selenio, hitorio y consiguió aislar el silicio, el circonio y el titanio.
En 1829, Döbereiner, un químico alemán, observó que ciertas agrupaciones de tres elementos presentaban propiedades muy parecidas y les denominó tríadas. En tales tríadas, el peso atómico del elemento central era aproximadamente la media aritmética del peso atómico de los elementos extremos. A mediados del siglo XIX, se había descubierto hasta 20 tríadas, aunque seguían viéndose como curiosas coincidencias sin interés práctico. Sin embargo, este descubrimiento representa el primer paso hacia una clasificación consistente de los elementos químicos.
Alexander Emil Béhier de Chancourtois fue un geólogo francés que en 1862 propuso una clasificación de los elementos químicos colocándolo sobre la superficie de un cilindro. Los elementos se disponían sobre una línea diagonal formando un ángulo de 45 grados con la horizontal, dibujando una espiral, y estaban ordenados según su peso atómico creciente, de manera que los que tenían propiedades parecidas se situaban en una misma línea vertical denominada generatriz del cilindro. Fue el primer investigador en darse cuenta que las propiedades de los elementos eran en función de su peso atómico.
Después tenemos a John Alexander Reina Newlands, un químico británico, precursor en la elaboración del sistema periódico de los elementos. Él estableció la ley de recurrencia en 1864, que condujo a establecer la llamada ley de las octavas, ordenando los elementos en orden creciente con respecto a su peso atómico. El octavo elemento tiene propiedades muy parecidas al primero, el noveno al segundo, etc., igual que en las notas de la escala musical. Esta ley no pudo aplicarse a elementos de peso atómico superior al calcio en su momento. Su idea fue incomprendida por la comunidad científica, que le llegó a decir irónicamente que mejor ordenara los elementos alfabéticamente.
Julius Lothar Meyer fue un químico y médico alemán. Él puso de relevancia que existía una cierta periodicidad en el volumen atómico. En septiembre de 1860, participó en el primer congreso internacional de química, que contó con la participación de 127 científicos de 11 países europeos y de México, incluyendo a los jóvenes químicos. Y Stanislao Cannizzaro fue Cannizzaro quien expuso con toda claridad sus ideas sobre la teoría atómica y aclaró los conceptos de peso atómico y peso molecular. Las ideas de Cannizzaro tuvieron una gran influencia en Lothar Meyer y en Mendeleiev a la hora de desarrollar su tabla periódica. Lothar Meyer construyó una tabla periódica en la que aparecen ordenados los elementos según el peso atómico creciente, semejante a la de Mendeleiev. En la tabla de Lothar Meyer, en horizontales tenemos a los elementos ordenados de forma similar a los actuales grupos, y en posiciones verticales aparecen los elementos correspondientes a los actuales periodos.
Y llegamos con Dimitri Mendeleiev, el químico ruso, a quien se debe la primera formulación de la ley periódica, que dice que las propiedades de los elementos se repiten periódicamente en función de su peso atómico. En septiembre de 1860, participó en el primer congreso internacional de química, en el que Cannizzaro expuso sus ideas sobre la teoría atómica y aclaró los conceptos de peso atómico y peso molecular. Mendeleiev reconoció el gran influjo que tuvieron en el desarrollo de su ley periódica las ideas expuestas por Cannizzaro.
Entre 1868 y 1871, escribió "Principios de Química", el libro que fue la principal razón del nacimiento de la tabla periódica. Su primera tabla, en 1869, contenía 63 elementos y se basaba en el orden creciente de los pesos atómicos. La ley periódica de Mendeleiev indicaba que era preciso introducir cambios en los pesos atómicos de ciertos elementos, que señalaba con signos de interrogación. Mendeleiev tuvo la genial idea de dejar huecos libres que debían de corresponder a elementos que todavía no se habían descubierto, para los que propuso sus pesos atómicos y sus propiedades, basados en las propiedades de los elementos vecinos. Nombró a estos elementos como eka-aluminio (que significa el primero debajo del aluminio), eka-boro y eka-silicio.
Todos los años, Mendeleiev revisaba su tabla periódica. En 1871, modificó los pesos atómicos de algunos elementos y también su tabla periódica, de manera que las filas horizontales de 1869 pasaron a ser columnas verticales. Es decir, las columnas verticales o grupos tienen propiedades periódicas, y las filas horizontales o periodos van en función del peso atómico. En esta tabla, Mendeleiev no solo tiene en cuenta el peso atómico a la hora de ordenar, sino también la valencia.
Esta tabla, obviamente, contiene ciertos errores porque no hay lugar definido para el hidrógeno, no hay separación clara entre metales y no metales, y no se había previsto un lugar para los lantánidos ni para los actínidos. Tampoco figuran en la tabla los gases nobles porque no se conocían en ese momento. A pesar de esto, Mendeleiev tuvo grandes aciertos: cambió el orden de colocación del cobalto y del níquel, del teluro y del yodo, y del argón y el potasio, en función de sus propiedades químicas; revisó los pesos atómicos del berilio, indio y uranio. Además, tuvo la satisfacción de que varios químicos descubrieran los tres elementos que él denominó con el prefijo "eka".
Paul Émile Lecoq de Boisbaudran descubrió el eka-aluminio, al que se le denominó galio. Lars Fredrik Nilson descubrió el eka-boro, al que se le llamó escandio. Y finalmente, en 1886, el eka-silicio fue descubierto por Clemens Alexander Winkler, un químico alemán, y se le llamó a este elemento germanio.
Mendeleiev siguió revisando su tabla periódica hasta su muerte en 1907. Para que la tabla funcionara, tuvo que colocar tres elementos en un mismo espacio: el cerio, el neodimio y el terbio. Se estaban descubriendo un nuevo grupo de metales muy parecidos entre sí a partir de un grupo de minerales que eran las denominadas tierras raras, es decir, los lantánidos y actínidos. Y fue Bohuslav Brauner, un químico checo, quien le ayudó en 1902 a ubicar las tierras raras al pie de la tabla periódica en la serie octava.
Después, William Ramsay, un químico británico, descubrió la mayoría de los gases nobles y propuso introducir el grupo cero para alojarlos, ya que Mendeleiev había colocado los elementos químicos en función a su peso atómico y a su valencia, y estos gases nobles se les asignó valencia cero. Mendeleiev no forzó a los elementos a acomodarse en una tabla; dejó que los elementos formaran la tabla, y esta diferencia fue la clave de su éxito.
A finales del siglo XIX, empezaron a aparecer problemas en la tabla periódica como consecuencia del descubrimiento de la estructura interna del átomo. Entre esos descubrimientos destacan el de los rayos X por Wilhelm Röntgen, el hallazgo de la radiactividad natural por Henri Becquerel, los primeros elementos radiactivos por Marie Curie, y la identificación del electrón. Este descubrimiento de esta pequeña partícula causó una gran decepción en Mendeleiev, ya que los átomos podían dividirse en partículas más pequeñas, contra el criterio del químico ruso. Aparecen también los primeros modelos de la estructura atómica, y de esto tengo otro vídeo. Aquí te dejo el enlace para que puedas checar ese tema.
Con esto, aparecieron nuevos conceptos asociados a la teoría atómica y a la mecánica cuántica, que dio lugar a una interpretación más sofisticada de la tabla periódica. Antonius Usbek van den Broek, un abogado y matemático, y aficionado a la física, fue quien definió el concepto de número atómico. Se dio cuenta de que el número de un elemento de la tabla periódica, que ahora se llama número atómico, corresponde a la carga de su núcleo atómico. Propuso que cada elemento de la tabla periódica tiene una carga nuclear igual a una unidad más que el elemento anterior, pero no pudo demostrarlo. Esta hipótesis se publicó en 1911.
Henry Moseley, un científico inglés, comenzó a estudiar los espectros de rayos X de una serie de elementos contiguos de la tabla periódica. Los espectros presentaban unas rayas características que se desplazaban hacia menores longitudes de onda al tiempo que avanzaban de un elemento al siguiente de la clasificación periódica. Esto se conoce como ley de Moseley, que se publicó en 1914. De acuerdo con esta ley, la tabla periódica pasaba a ordenarse por el número de protones o electrones de cada elemento, es decir, por el número atómico.
Los científicos siguieron aislando nuevos elementos producto de transformaciones radioactivas. Se sabe que el uranio, el torio y el actinio tenían cada uno una serie de transformaciones diferentes. Frederick Soddy, un físico y químico británico, afirmó que todos los elementos sintéticos eran variedades de unos elementos químicamente iguales que le correspondían al mismo lugar en la tabla periódica. La ley de Soddy o de los desplazamientos radiactivos proponía que los átomos pesados son inestables y que un elemento pesado puede comenzar un proceso espontáneo de desintegración atómica, desprendiéndose de una cierta cantidad de masa y carga de sus átomos hasta llegar a constituir un nuevo elemento. Soddy acuñó el término isótopo para designar a los átomos dotados del mismo número atómico pero de masa diferente.
La tabla de Mendeleiev condujo a la tabla periódica actual. Se utilizó el número atómico como número ordenador de la tabla y se estructuró en 18 grupos o columnas y periodos o filas. Esta estructura fue propuesta por el químico suizo Alfred Werner y por el químico austriaco Friedrich Adolf Paneth. Cada grupo de la tabla periódica es una columna vertical que corresponde a una serie química. Los elementos del mismo grupo tienen la misma configuración electrónica en su capa más externa y, como consecuencia de ello, presentan similares propiedades físicas y químicas. Los periodos agrupan a los elementos químicos en función de la capa a la que pertenezcan los electrones más externos.
Glenn T. Seaborg fue un científico estadounidense, codescubridor de numerosos elementos transuránicos desde el plutonio al fermio, que están incluidos en el grupo de los actínidos. Al elemento de número atómico 106 se le asignó su nombre, el seborgio. Yuri Oganesián, un físico nuclear ruso implicado en el descubrimiento de los últimos seis elementos pesados, también tiene un elemento con su nombre, el oganesón, último gas noble descubierto en 2006 por su grupo de investigación. Hasta la actualidad, se han seguido descubriendo elementos radiactivos sintéticos, transactínidos. Todos ellos, elementos pesados, son 15 elementos que van desde el 104 hasta el 118, y se colocan en la tabla periódica a continuación del laurenio en la serie de los actínidos para mantener las propiedades de los elementos del grupo.
También las mujeres tuvieron una participación importante en la construcción de la tabla periódica. Por ejemplo, tenemos a Marie Curie, la científica polaca nacionalizada francesa, que tiene dos premios Nobel, uno de física y otro de química, por el descubrimiento del polonio y el radio. Lise Meitner, científica austriaca, ella descubrió el protactinio en 1918. Esto contribuyó decisivamente a la comprensión de la fisión nuclear. Berta Karlik, una física austriaca, quien descubrió los isótopos del astato y logró probar la existencia del elemento 85 en la naturaleza. Y Ida Noddack, una química alemana, que en 1924, en colaboración con Walter Noddack y Otto Berg, aisló del mineral columbita el renio. Marguerite Perey, técnico de laboratorio francesa, trabajó con Marie Curie y se doctoró por la Sorbona en 1946. Ella descubrió el elemento 87.
La tabla de Mendeleiev ha sufrido pocos cambios desde su creación. La modificación más significativa, después de la incorporación del grupo de los gases nobles y de los grupos correspondientes a los lantánidos y actínidos, ha sido la forma en que se representa, conocida como forma larga, que comenzó a utilizarse a finales de la década de 1930.
Mendeleiev es reconocido como el padre de la tabla periódica, simplemente porque no forzó a los elementos a acomodarse en la tabla, sino que dejó que los elementos la formaran, y además dejó espacios libres porque suponía que había elementos que todavía no habían sido descubiertos, y predijo con todo montón de detalles las propiedades físicas y químicas que tendrían.
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