Hola descubridores de la química,
Hoy traigo una entrada más sobre la tabla periódica. Os
voy a contar la historia de cómo se llegó a la tabla periódica actual. Lo haré
de una manera muy resumida, omitiendo muchos detalles, con el objetivo de
despertar vuestra curiosidad.
En la antigüedad distintas civilizaciones y culturas
se interesaron por el conocimiento acerca del origen y composición del cosmos.
Dentro de ellas, los griegos (Demócrito, S.IV a.C) llegaron a la conclusión de
que el cosmos estaba constituido por cuatro elementos (agua, aire, fuego y
tierra), a los que Aristóteles (S.IV a.C) añadió la quinta esencia o éter. Al
combinar estos la materia se exhibía de distintas maneras.
Por otra parte, los filósofos chinos creían que el
universo estaba constituído por cinco elementos, estos eran; agua, fuego,
madera, metal y tierra; y establecieron relaciones entre ellos.
Además, los alquimistas medievales fueron capaces de
desarrollar equipos de laboratorio y procesos experimentales para obtener
nuevas sustancias que han llegado a nuestros días. Entre otras, sus principales
aportaciones fueron los metales y sus compuestos derivados.
En 1661, el alquimista Robert Boyle publica la obra El químico escéptico, en la cual trata
de definir elemento.
La década de 1860 fue un período fructífero para el desarrollo
de la tabla periódica. En 1862-1863 Chancourtois propuso el tornillo telúrico o
hélice telúrica. En 1863-1866 Newlands publica su ley de octavas.
Posteriormente, Meyer publica su Sistema Periódico, en dos ediciones una en 1862
y otra en 1868, la cual fue extraviada. En 1869-1871 Mendeléiev publica su
tabla periódica, la cual es una predicción muy coherente con la tabla periódica
actual.
El 30 de abril de 1897, el físico inglés y premio Nobel
de Física en 1906, Joseph John Thompson, descubrió e identificó el electrón, la
primera partícula subatómica en ser hallada, cuando estaba estudiando la
naturaleza de los rayos catódicos en el Laboratorio Cavendish de la Universidad
de Cambrige. Lo cual supuso una revolución con respecto a las premisas
establecidas hasta el momento ya que hasta entonces se había considerado que
los átomos eran indivisibles y, por tanto, no estaban constituidas por partículas
más pequeñas.
Tras el descubrimiento del electrón, la aplicación de
los rayos X y la radiactividad en la investigación de la materia y en medicina,
aparecieron los primeros modelos para explicar la estructura del átomo. Estos son
los modelos atómicos. En esta
entrada me gustaría que se viese reflejada la relación existente ente el desarrollo
de la tabla periódica y de los modelos atómicos, ya que cuando estudiamos estos
temas en secundaria parece que no tienen ninguna relación, pero si que están
relacionados e incluso podría decirse que sin una cosa no existiría la otra.
De todos los modelos atómicos propuestos a lo largo
del siglo XX hablaremos de los más remarcables. En 1903 se propuso el modelo atómico
de Dalton, denominado “Modelo del puding de pasas”, el cual introdujo el papel
que jugaba el electrón dentro del átomo. En 1909, Rutherford y colaboradores
llevaron a cabo el “experimento de la lámina de oro”. En 1913 Rutherford y Bohr
publicaron el modelo atómico de Rutherford-Bohr o modelo atómico de Böhr
semejante a la estructura del sistema solar. Pero este modelo permitía
describir únicamente el átomo de hidrógeno, por lo que más adelante Bohr desarrolló
un modelo en capas en que las órbitas circulares solo podían contener un número
determinado de electrones. Esto supuso una revolución, ya que hasta ahora las
tablas periódicas propuestas ordenaban a los átomos por número atómico. Sin
embargo, estas experiencias determinaron que era la carga nuclear la que definía
la posición de cada elemento en la tabla periódica y no su peso atómico.
Por otra parte, la tabla periódica de Mendeléiev experimentó
otra dificultad, relacionada con el descubrimiento de los primeros isótopos en
el tránsito del siglo XIX al XX por el matrimonio Curie. En muy pocos años se
descubrieron más de treinta “nuevos elementos” que resultaron ser isótopos de elementos
ya conocidos que se intentaron colocar en la tabla periódica.
En 1913, Moseley publicó un artículo sobre una
investigación acerca del análisis de los espectros de rayos X, en el que se
comprueba experimentalmente el concepto de número atómico. En 1914 publicó una
continuación de este artículo en el que concluye que la ordenación de los
elementos químicos sigue una relación matemática en función del número atómico creciente.
La aparición de la mecánica cuántica en 1900, por lo
que se llevó el premio Max Plank en 1918; la propuesta del efecto fotoeléctrico
en 1905 por Albert Einstein, por lo que se llevó el premio Nobel de Física en
1921; la teoría de la relatividad de Einstein que permitió modificar en 1923 el
modelo atómico de Böhr a Sommerfeld, llevaron a Stoner y a Pauli a incorporar el
concepto de números cuánticos, lo que conllevó a proponer la regla e Madelung
para seguir el orden de llenado de los orbitales atómicos. Pero, la mecánica cuántica
no es capaz de dar una explicación de donde se cierran los períodos. Es
conocido, que el cierre de los períodos, coincide con los números atómicos de
los gases nobles, es decir: 2, 10, 18, 36, 54,86 y 118. La mecánica cuántica no
podía explicar determinados aspectos generales de la tabla periódica.
Es por ello, por lo que Rutherford entre 1917 y 1920
identifica el protón y el neutrón, que ya había sido observado en 1886 por
Goldstein. Aunque el mérito se lo llevó en 1932 Chadwick, su discípulo.
En 1915 se conocían 87 elementos químicos, del hidrógeno
(1) al uranio (92), faltando por tanto cinco elementos por descubrir. En 1945,
se habían conseguido sintetizar 96 elementos, cuatro de ellos después del
uranio; estos eran el tecnecio (53), el hafnio (72), el astato (85), el francio
(87) y el prometio (61), neptunio (93), plutonio (94), americio (95) y curio
(96). Seaborg en 1951 hizo una publicación en la que estaba recogido un importante
cambio en la tabla periódica, este era la incorporación de los actínidos debajo
de los ya conocidos anteriormente lantánidos, que desplazó hacia abajo, fijándose
así la disposición actual de la tabla periódica de los elementos.
La síntesis de los elementos con número atómico
superior al 102 se logró gracias al desarrollo de potentes aceleradores
lineales de partículas. Inicialmente durante la Guerra Fría (1945-1990) esto
consiguieron hacerlo solamente Estados Unidos de Norteamérica y la Unión Soviética
a los que posteriormente se unieron a esta labor de descubrir nuevos elementos otros
países como Alemania, Japón y Suecia. Consiguiéndose llegar a los 118 elementos
conocidos hoy en día.
Espero que este breve post sobre la tabla periódica os
resulte impactante y que os haga reflexionar sobre como desde el siglo IV a.C
hasta día de hoy, que estamos en el siglo XXI d.C se ha trabajado para construir
este icono de la ciencia. También es increíble como Mendeleiév, en una época en
la que se desconocían muchos conceptos conocidos hoy sobre el átomo, pudo
llegar a tantas predicciones acertadas sobre la tabla periódica.
Descubrirlaquimica. Estudiante de Química en la USC. Exalumna Colégio Sagrado Corazón de Pontevedra.
17 de Noviembre de 2019
Bibliografía:
-¿Qué sabemos de? La tabla periódica de los elementos – Bertolini J. E, Goya Laza P y Román Polo P. CSIC.
-E.Scerri: La tabla periódica una breve introducción- Editorial Alianza
-Cañas A, Puente J, Remacha M, Viguera JA, Física y química editorial SM
-Del Barrio J.I, Puente J, Caamaño A, Agustench M. Física y química. Editorial SM
-Dominguez Real M. Química -Editorial Consorcio
-Petrucci, Henrring, Madura, Bissonette - Química general - Editorial Prentice Hall
