Tomás Unger: La tabla periódica cumple 150 años

Probablemente el instrumento de enseñanza de ciencias universalmente más conocido es la tabla periódica de elementos. Presente en las paredes de los salones de clase y en los libros de química, todos la estudiamos en algún momento. Hoy es una parte de la enseñanza de la química, pero en su momento marcó un hito, comparable a la termodinámica para la física o la teoría de la evolución en la biología.

—MENDELEIEV—
La tabla periódica de los elementos se debe a una observación genial del químico ruso Dimitri Ivanovich Mendeleiev. Publicada en 1869, cuando él ya era profesor de la Universidad de San Petersburgo (Rusia), la tabla nació en un congreso de química en Alemania al que asistió Mendeleiev como estudiante posdoctoral en la Universidad de Heidelberg. En ella el químico italiano Stanislao Cannizzaro expuso una manera de determinar los pesos atómicos de los elementos. 

Con ese sistema, Mendeleiev comenzó a construir una tabla de elementos ordenados por su peso. Se sabía muy poco sobre el átomo, aún no se había descubierto el electrón y los químicos tenían dudas sobre los modelos de los físicos. Existía una lista de elementos con sus símbolos, hecha por el químico sueco Jöns Jacob von Berzelius en el siglo XVIII y vigente hasta hoy pero con solo dos cambios: I por J para el yodo y U por Ur para el uranio.

—TABLA PERIÓDICA—
La observación crucial de Mendeleiev fue la relación entre el orden por el peso y las características químicas de los elementos. Se prestó el término ‘periódica’ de las matemáticas para indicar la recurrencia de las características. Hizo una tabla dejando vacíos donde –según él– debía existir un elemento de determinadas características físicas y químicas, deducidas de los elementos vecinos. 

Al lado de tres elementos puso el ‘eka-calcio’ (‘eka’ significa ‘uno’ en sánscrito), el ‘eka-aluminio’ y el ‘eka-sílice’, con sus características químicas. Para sorpresa general, los tres nuevos elementos –escandio, galio y germanio– fueron pronto descubiertos, lo cual le dio instantáneo reconocimiento a Mendeleiev.

—LA EVOLUCIÓN DE LA TABLA—
En el 2016 la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (Iupac) hizo oficial la tabla con 118 elementos. Los primeros 94 están presentes en la naturaleza, comenzando con el hidrógeno y terminando con el plutonio. Los restantes 24, desde el americio hasta el oganesón, son sintetizados en laboratorios. 

Los números de los elementos corresponden al número de protones en su núcleo. El peso puede variar debido al número de neutrones, a esos casos se les conoce como isótopos. Por ejemplo el átomo de carbono: tiene tres isótopos. La mayoría de átomos tiene 6 protones y 6 neutrones, por lo que es el número 6 de la tabla y su peso es 12. Existe también el carbono con siete neutrones y una pequeña cantidad con 8 neutrones; el carbono 14, conocido por ser usado en el fechado de materia orgánica. 

—CATEGORÍAS, GRUPOS Y PERÍODOS—
Hay varias maneras de agrupar los elementos, la más amplia son las categorías: metales, metaloides y los no metales. Los metales tienen seis subgrupos: los alcalinos, como el sodio y el potasio; los alcalinotérreos, como el magnesio y el calcio; los lantánidos, actínidos y los 29 metales de transición, que incluyen al titanio, al oro y todos los metales nobles. Finalmente, están los metales postransición, teniendo al mercurio, el único líquido a 0 °C, como uno de sus representantes.

Entre los metaloides –que tienen algunas características comunes a los metales y a los no metales– podemos encontrar al silicio, el arsénico y el antimonio. Al referirnos a los no metales, tenemos que mencionar a los halógenos: flúor, cloro, yodo, bromo, astato y teneso. Otros miembros de los no metales son el carbono, el nitrógeno, el hidrógeno, el oxígeno, el fósforo y el azufre; bases de la bioquímica. 

No podemos olvidarnos también de los seis gases nobles, inodoros, incoloros y de muy poca o ninguna reactividad. Son el helio (el elemento más abundante en el universo después del hidrógeno), el neón, el argón, el kriptón, el xenón y el radón.

Hemos recorrido la tabla de izquierda a derecha, desde los metales alcalinos hasta los gases nobles. Nos ha faltado la parte de abajo, un recuadro de dos filas horizontales de 28 metales, llamado ‘tierras raras’. La fila de arriba va desde del elemento 58, el cerio, hasta el lutecio, el 71. Comprende los metales entre el lantano (57) y el hafnio (72). La fila de abajo son los actínidos, que comienza en el actinio (89) hasta el rutherfordio (104). Las ‘tierras raras’ están aparte por razones prácticas. Si ocuparan el sitio que les corresponde, todos los demás quedarían separados con 14 lugares libres entre los metales de transición.

En los 150 años que han pasado desde la publicación de la primera tabla de Mendeleiev, nuestros conocimientos han crecido en forma exponencial. Cuando se publicó la primera tabla no se conocía el electrón y había solo suposiciones sobre la estructura del átomo. Hoy conocemos el número de capas de electrones que rodean al núcleo, las fuerzas que lo mantienen y cómo se llevan a cabo las reacciones químicas. Lo sorprendente es que sin ninguno de esos conocimientos, Mendeleiev le dio a la tabla una estructura y un orden que corresponden a conocimientos adquiridos un siglo más tarde.

En otra ocasión hemos tratado sobre los elementos (ver la página del 25/8/1987). Para esto siempre hemos usado la tabla sin mencionar sus características y la admirable intuición de su creador que, con los escasos conocimientos de su época, puso las bases de la química moderna sin saberlo. En otra ocasión trataremos la información que contiene cada cuadro, solo por su posición y número.