2019: El Año de la Tábla Periódica de los Elementos

El año 2019 podría declararse año de la tabla periódica de los elementos, declaró la presidenta de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC, por sus siglas en inglés), Natalia Tarásova.

“Me agrada comunicar que la IUPAC junto con la Unión Internacional de Física Pura y Aplicada (IUPAP, por sus siglas en inglés) y el Congreso de Química EuCheMS apoyaron la propuesta de la Academia de Ciencias de Rusia de declarar 2019 el año internacional de tabla periódica de elementos”, dijo.

Tarásova confió en que la Unesco también apoye esta iniciativa.

En noviembre de 2016 la IUPAC aprobó los nombres y los símbolos para cuatro nuevos elementos (113, 115, 117 ? 118) de la tabla de Mendeléev: nihonio (Nh), moscovio (Mc), téneso (Ts) y oganesón (Og).

El químico ruso Dmitri Mendeléev formuló la ley periódica de elementos químicos en 1869.

En 2019 se celebrará el 150 aniversario de este descubrimiento.

Dmitri Mendeléiev

Dimitri Ivanovich Mendeléiev. Químico ruso. Clasificó los elementos químicos por el valor creciente de sus masas atómicas y los agrupó en filas y columnas, de tal forma que todos los elementos de una misma columna presentara un comportamiento semejante. La fama mundial la obtuvo en 1869 con el descubrimiento de la Ley Periódica, que abrió el camino hacia el conocimiento de la estructura de los átomos y de sus núcleos, y que, además, colocó los cimientos de una nueva época en el desarrollo de la química y de otras ciencias afines, como la física atómica, la geoquímica o química de la corteza terrestre y la química cósmica. Mendeleiev hizo mucho por el incremento de las fuerzas productivas, el aprovechamiento de las riquezas minerales y el florecimiento de la industria química en Rusia.

Biografía

Nació en Tobolsk, actual Rusia, el 7 de febrero de 1834, siendo el hijo menor de una familia numerosa. Su nombre figura escrito en las traducciones de algunas de sus obras como Mendeleeff, debido a que él lo escribió así en el libro de la Real Soc. de Londres y a que en sus cartas de visita aparecía de igual forma. Fue el menor de los 14 hijos del director del Gimnasio de Tobolsk; su madre era de origen mogol.

Se educó en el Gimnasio que su padre dirigía, distinguiéndose por su memoria y su inclinación a las matemáticas, así como por su desdén hacia las humanidades, que más tarde deploraría. Su padre perdió la vista, quedando con una ínfima pensión y murió cuando Dimitri tenía diez años; pero su madre montó una fábrica de vidrio que dirigió con un gran acierto, lo que le permitió construir una iglesia y una escuela en la que supervisaba la educación de los hijos de los trabajadores.

Su origen siberiano le cerró las puertas de las universidades de Moscú y San Petersburgo, por lo que se formó en el Instituto Pedagógico de esta última ciudad. Más tarde se trasladó a Alemania, para ampliar estudios en Heidelberg, donde conoció a los químicos más destacados de la época. A su regreso a Rusia fue nombrado profesor del Instituto Tecnológico de San Petersburgo (1864) y profesor de la universidad (1867), cargo que se vería forzado a abandonar en 1890 por motivos políticos, si bien se le concedió la dirección de la Oficina de Pesos y Medidas (1893).

Entre sus trabajos destacan los estudios acerca de la expansión térmica de los líquidos, el descubrimiento del punto crítico, el estudio de las desviaciones de los gases reales respecto de lo enunciado en la ley de Boyle-Mariotte y una formulación más exacta de la ecuación de estado. En el campo práctico destacan sus grandes contribuciones a las industrias de la sosa y el petróleo de Rusia.

Con todo, su principal logro investigador fue el establecimiento del llamado sistema periódico de los elementos químicos, o tabla periódica, gracias al cual culminó una clasificación definitiva de los citados elementos (1869) y abrió el paso a los grandes avances experimentados por la química en el siglo XX. Aunque su sistema de clasificación no era el primero que se basaba en propiedades de los elementos químicos, como su valencia, sí incorporaba notables mejoras, como la combinación de los pesos atómicos y las semejanzas entre elementos, o el hecho de reservar espacios en blanco correspondientes a elementos aún no descubiertos como el eka-aluminio o galio (descubierto por Boisbaudran, en 1875), el eka-boro o escandio (Nilson, 1879) y el eka-silicio o germanio (Winkler, 1886). Mendeléiev demostró, en controversia con químicos de la talla de Chandcourtois, Newlands y L. Meyer, que las propiedades de los elementos químicos son funciones periódicas de sus pesos atómicos.

Dio a conocer una primera versión de dicha clasificación en marzo de 1869 y publicó la que sería la definitiva a comienzos de 1871. Mediante la clasificación de los elementos químicos conocidos en su época en función de sus pesos atómicos crecientes, consiguió que aquellos elementos de comportamiento químico similar estuvieran situados en una misma columna vertical, formando un grupo. Además, en este sistema periódico hay menos de diez elementos que ocupan una misma línea horizontal de la tabla. Tal como se evidenciaría más adelante, su tabla se basaba, en efecto, en las propiedades más profundas de la estructura atómica de la materia, ya que las propiedades químicas de los elementos vienen determinadas por los electrones de sus capas externas.

Convencido de la validez de su clasificación, y a fin de lograr que algunos elementos encontrasen acomodo adecuado en la tabla, Mendeléiev «alteró» el valor de su peso atómico considerado correcto hasta entonces, modificaciones que la experimentación confirmó con posterioridad.

A tenor de este mismo patrón, predijo la existencia de una serie de elementos, desconocidos en su época, a los que asignó lugares concretos en la tabla. Pocos años después (1894), con el descubrimiento de ciertos gases nobles (neón, criptón, etc.) en la atmósfera, efectuado por el químico británico William Ramsay (1852-1816), la tabla de Mendeléiev experimentó la última ampliación en una columna, tras lo cual quedó definitivamente establecida.

Estudios

La familia se trasladó luego a Moscú en busca de centros adecuados de enseñanza, pero se le negó el ingreso de Dimitri Ivanovich en la Universidad Estatal de Moscú por ser siberiano, teniendo que emprender la marcha a San Petersburgo, donde un amigo del padre consiguió ingresarle en el Instituto de Pedagogía. Poco después murió la madre, de quien dijo Dimitri en la dedicatoria de un libro: Instruía con el ejemplo, corregía con amor y para dedicar a su hijo a la ciencia dejó Siberia gastando sus últimos recursos y sus últimas fuerzas. Del Instituto salió con el título de maestro, siendo trasladado como tal a Odesa (Crimea).

Su origen siberiano le cerró las puertas de las universidades de Moscú y San Petersburgo por lo que se formó en el Instituto Pedagógico de esta última ciuda. Más tarde se trasladó a Alemania, para ampliar estudios en Heidelberg, donde conoció a los químicos más destacados de la época.
Logros

Su principal logro investigador fue el establecimiento del llamado sistema periódico de los elementos químicos, o tabla periódica, gracias al cual culminó una clasificación definitiva de los citados elementos (1869) y abrió el paso a los grandes avances experimentados por la química en el siglo XX.

Aunque su sistema de clasificación no era el primero que se basaba en propiedades de los elementos químicos, como su valencia, sí incorporaba notables mejoras, como la combinación de los pesos atómicos y las semejanzas entre elementos, o el hecho de reservar espacios en blanco correspondientes a elementos aún no descubiertos como el eka-aluminio o galio (descubierto por Boisbaudran, en 1875), el eka-boro o escandio (Nilson, 1879) y el eka-silicio o germanio (Winkler, 1886).

La tabla periódica

los elementos podían colocarse en filas horizontales en orden ascendente según su peso atómico, y en columnas verticales según sus características químicas… dejando huecos allí donde las pautas parecían requerirlos. Publicó estas ideas en un escrito titulado Relación entre las propiedades de los elementos y su peso atómico. Este contenía su ley periódica, que señalaba que si los elementos conocidos se listaran según un orden de peso atómico ascendente:

–    Mostrarían una pauta repetitiva de valencias ascendentes y descendentes (la proporción en que se combinan con otros elementos).
–    Formarían grupos que muestran una pauta recurrente de otras características.

Una consecuencia del descubrimiento de Mendeleyev fue que pudo recolocar 17 elementos en la tabla basándose en sus propiedades químicas, implicando que sus pesos atómicos aceptados eran incorrectos. También fue capaz, gracias a los huecos de su tabla, de postular la existencia de tres elementos hasta entonces desconocidos e incluso prever sus propiedades.

La reacción inicial al escrito de Mendeleyev fue tan precavida como la que habían recibido los anteriores intentos de ordenar los elementos, pero cuando se descubrió que los pesos atómico s aceptados de algunos elementos eran realmente incorrectos, sus ideas comenzaron a ser tomadas en serio.

Y quince años después, los tres huecos de su tabla se rellenaron gracias al descubrimiento del galio (1875), el escandio (1879) y el germanio (1886), y todos ellos poseían las características que había predicho. Aunque no fue el primero en sugerir que era posible colocar los elementos en un orden que mostrara su periodicidad, Mendeleyev, a diferencia de sus predecesores, demostró que había una lógica subyacente que dictaba su tabla.

También contiene 109 elementos, comparados con los 63 que él conocía. Pero su tabla sigue siendo reconocible porque descubrió la relación fundamental entre los elementos, aunque no tenía la más mínima idea de cómo se unían sus átomos.

Los elementos del 1 (hidrógeno) al 92 (uranio) son naturales, ingredientes básicos de los que está hecho el mundo, el resto es creación del hombre. Todos los elementos están formados por unas partículas elementales sumamente pequeñas llamadas protones, neutrones y electrones.

Todos los átomos de todos los elementos tienen un núcleo compuesto de protones y neutrones, y alrededor de éste giran los electrones como los planetas giran alrededor del Sol. Así como el Sol contiene la mayoría de la masa del sistema solar, el núcleo contiene la mayoría de la masa del átomo. Y así como los planetas están separados del Sol por inmensos espacios vacíos, las órbitas de los electrones están separadas del núcleo central por inmensos espacios vacíos.

Lo que determina el peso atómico de un elemento es el número de neutrones y protones que contiene el núcleo (un protón pesa 1,836 veces más que un electrón), pero son el número y la disposición de los electrones los que determinan las propiedades químicas de un elemento, porque cuando los átomos se combinan, los que se unen son sus electrones.

Los números de la tabla periódica son números atómicos y representan el número de protones del núcleo. También corresponden al número de electrones que giran en torno al núcleo, porque cada átomo contiene el mismo número de protones que de electrones. Los electrones tienen una carga negativa, que es equilibrada por la carga positiva de los protones. El peso atómico de un elemento depende del número total de protones y neutrones en el núcleo, y tiende a aumentar a medida que crece el número atómico, pero algunos elementos tienen versiones múltiples, los llamados isótopos. Por ejemplo, el uranio natural (de número atómico 92) tiene dos versiones: el uranio 235, con 92 protones y 143 neutrones, por tanto con un peso atómico de 235; y el uranio 238, con 92 protones y 146 neutrones, y un peso atómico de 238 (igual a 238 átomos de hidrógeno).

Las columnas verticales son llamadas «grupos»: son familias de elementos con propiedades similares. Así, la columna de la derecha contiene los gases «nobles» o «inertes»: el helio, el neón, etc. También suelen ser llamados gases «perezosos» (argos es «perezoso» en griego), porque son lentos para combinarse con otros elementos. Esto los hace útiles para llenar globos aerostáticos (el helio es más seguro que el hidrógeno) y lámparas fluorescentes (el argón).

Muerte

Murió en San Petersburgo el 2 de febrero de 1907, a los 73 años.

Contribuciones

A su regreso a Rusia fue nombrado profesor del Instituto Tecnológico de San Petersburgo (1864) y profesor de la universidad (1867), cargo que se vería forzado a abandonar en 1890 por motivos políticos, si bien se le concedió la dirección de la Oficina de Pesos y Medidas (1893).

Entre sus trabajos destacan los estudios acerca de la expansión térmica de los líquidos, el descubrimiento del punto crítico, el estudio de las desviaciones de los gases reales respecto de lo enunciado en la ley de Boyle-Mariotte y una formulación más exacta de la ecuación de estado.

En el campo práctico destacan sus grandes contribuciones a las industrias de la sosa y el petróleo de Rusia. Con todo, su principal logro investigador fue el establecimiento del llamado sistema periódico de los elementos químicos, o tabla periódica, gracias al cual culminó una clasificación definitiva de los citados elementos (1869) y abrió el paso a los grandes avances experimentados por la química en el Siglo XX.

Aunque su sistema de clasificación no era el primero que se basaba en propiedades de los elementos químicos, como su valencia, sí incorporaba notables mejoras, como la combinación de los pesos atómicos y las semejanzas entre elementos, o el hecho de reservar espacios en blanco correspondientes a elementos aún no descubiertos como el eka-aluminio o galio (descubierto por Boisbaudran, en 1875), el eka-boro o escandio (Nilson, 1879) y el eka-silicio o germanio (Winkler, 1886).

Fuente: EcuRed