2019, Año Internacional de la Tabla Periódica de los Elementos Químicos

A 150 años de su creación, la tabla periódica de los elementos químicos es una herramienta vital en la química moderna y uno de los logros más importantes en la historia de la ciencia: un documento en el que se reúne gran parte del conocimiento de la química, y que ninguna otra disciplina científica tiene algo siquiera parecido.

La tabla periódica no es una herramienta estática. En su primera versión estaba formada por los 63 elementos conocidos; hoy son 118 elementos ordenados de acuerdo con su número atómico y su configuración electrónica.

Con el objetivo de crear conciencia de la importancia de la química para nuestro planeta, la Asamblea General de las Naciones Unidas y la Organización de la Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (Unesco) declararon 2019 como el Año Internacional de la Tabla Periódica de los Elementos Químicos (IYPT2019, por sus siglas en inglés), lo cual fue apoyado por la Unión Internacional de Física Pura y Aplicada (IUPAC, por sus siglas en inglés), la Asociación Europea para la Ciencia Química y Molecular, el Consejo Internacional para la Ciencia, la Unión Internacional Astronómica y por la Unión Internacional de Historia y Filosofía de la Ciencia y la Tecnología.

Aunque la tabla periódica se dio a conocer el 17 de febrero de 1869, la ONU consideró el 1 de marzo para celebrar el 150 aniversario de la aparición de la Tabla periódica. En el año de la aparición de la tabla periódica, en el mundo regían dos calendarios, el juliano, usado en Rusia y otros países, y el gregoriano, que utilizaban los países de tradición católica, como España, Portugal e Italia. Inglaterra empezó a utilizarlo en 1752.

El calendario gregoriano fue impuesto en 1582 por el papa Gregorio XIII en lugar del juliano, que se usaba desde el año 46 antes de nuestra era, para compensar la diferencia acumulada de los días en que las fiestas religiosas se celebraban, y que en ese año consideraron que eran diez días.

El padre de la tabla

Aunque el descubrimiento del sistema periódico para clasificar los elementos representa la culminación del trabajo de numerosos científicos en lugar de una idea brillante o una repentina inspiración individual, los historiadores consideran un suceso como el nacimiento formal de la moderna tabla periódica: el 17 de febrero de 1869, día en que Mendeleiev, profesor de química de la Universidad de San Petersburgo, en Rusia, completó la que sería la primera de sus numerosas tablas periódicas. Incluyó los 63 elementos conocidos hasta entonces y los ordenó de acuerdo con su masa atómica.

Sin embargo, ha habido algunos desacuerdos sobre quién merece el crédito, el alemán Julius Lothar Meyer, químico de la Universidad de Breslau, en Alemania, o Mendeleiev.

En 1868, mientras su libro de texto sobre química estaba en el proceso de revisión, Meyer produjo una tabla periódica muy semejante a la de Mendeleiev de 1869 (aunque Meyer no clasificó correctamente los elementos). Sin embargo, debido a un retraso de su editor, la tabla apareció impresa hasta el año siguiente de la de Mendeleiev.

Más o menos al mismo tiempo, Mendeleiev diseñaba su propia tabla periódica mientras también escribía su propio libro de texto de química. A diferencia de sus predecesores, tenía la suficiente confianza en su tabla periódica como para predecir nuevos elementos y las propiedades de sus compuestos.

La diferencia clave entre su disposición u ordenamiento de los elementos y la de Meyer y otros es que Mendeleiev no consideró que ya se habían descubierto todos los elementos y dejó en blanco los espacios de los elementos que él esperaba que se descubrieran en el futuro: los elementos con masa atómica 44, 68, 72 y 100, que corresponden al escandio, el galio, el germanio y el tecnecio.

La evidencia más convincente que respaldó la disposición de los elementos de Mendeleiev fue el descubrimiento de dos elementos cuyas propiedades corresponden con sus predicciones. Mendeleiev esperaba que se descubrieran dos elementos desconocidos, el eka-aluminio y el eka-silicón (del sánscrito eka, que significa “uno”, como en “uno detrás del aluminio”).

Las propiedades del galio y del germanio coincidían perfectamente con los del eka-aluminio y con el eka-silicón que una vez que fueron descubiertos, la tabla periódica de Mendeleiev fue aceptada de inmediato.
Un grupo de elementos que no estaban incluidos en la tabla de Mendeleiev era el de los gases nobles, que fueron descubiertos entre 1894 y 1898, por William Ramsay, premio nobel de química en 1904.

Al principio, Ramsay no sabía dónde colocar estos elementos en la tabla periódica porque la masa atómica del primero que descubrió, el argón, era más grande que la del cloro y comparable a la del potasio. Usando el mismo razonamiento que Mendeleiev, Ramsay colocó a los gases nobles entre los halógenos y los metales alcalinos.

El papel del número atómico

En 1913, mientras analizaba las frecuencias de los rayos X emitidos por los elementos, el joven físico británico Henry G.J. Moseley descubrió que el fundamento más importante del orden de los elementos era el número atómico, no la masa atómica. Moseley propuso la hipótesis de que la ubicación de cada elemento en su serie corresponde a su número atómico Z, el cual es el número de cargas positivas o protones en su núcleo. Por ejemplo, el argón, aunque tiene una masa atómica mayor que la del potasio (39.9 a 39.1), estaba colocado antes que el potasio en la tabla periódica.

Mientras analizaba las frecuencias de los rayos X emitidos, Moseley observó que el número atómico del argón es 18, mientras que el del potasio es 19, lo cual indica que estaban ubicados en el lugar correcto.
También observó tres huecos en su tabla de frecuencia de rayos X, de modo que predijo la existencia de tres elementos desconocidos: el tecnecio (TC, 43), descubierto en 1937; el prometio (Pm, 61), descubierto en 1945 y el renio (Re 75), descubierto en 1925.

En la Primera Guerra Mundial Moseley dejó sus investigaciones en la Universidad de Oxford para unirse al ejército británico. El 10 de agosto de 1915, durante la batalla de Gallipoli, Turquía, recibió una bala en la cabeza. Tenía 28 años de edad.
Mendeleiev

Dimitri Ivanovich Mendeleiev (1834-1907) fue el menor de 17 hijos nacidos en el pueblo siberiano de Tobol’sk, en el que su padre era profesor de literatura rusa y de filosofía. Mendeleiev no fue un estudiante sobresaliente en parte porque no le gustaban los idiomas clásicos, requisito muy importante en esos años, aunque mostrara destreza en matemáticas y en ciencias.

Después de la muerte de su padre, junto con su madre se trasladó a San Petersburgo, distante unos 1500 kilómetros, para continuar con su educación universitaria, pero no lo aceptaron ni en la Universidad de Moscú ni en la Universidad de San Petersburgo debido a su origen provinciano y a su más bien pobre aprovechamiento académico. Sin embargo, obtuvo un lugar en el Instituto San Petersburgo, la escuela más importante de la ciudad; después de graduarse el joven Mendeleiev consiguió una plaza de maestro en una preparatoria.

Después de un tiempo en la docencia fue admitido en la Universidad de San Petersburgo para estudiar una maestría, que terminó en 1856. Sus profesores quedaron tan impresionados con él, que lo contrataron para enseñar química. Después de pasar 1859 y 1860 mejorando sus estudios de química en Alemania, aseguró un puesto de profesor de química en la Universidad de San Petersburgo, puesto que retuvo hasta 1890.
Mientras escribía un libro de texto de química inorgánica, Principios de Química, que tuvo trece ediciones, la última de las cuales apareció en 1947, intentaba organizar los elementos. Con el fin de ordenarlos, en tarjetas de cartón anotó las propiedades de los elementos que ordenó y reordenó hasta que se dio cuenta que al colocarlas en orden ascendente de sus pesos atómicos algunos elementos aparecían de manera periódica.
Cada tarjeta contenía el símbolo, el peso atómico, las características químicas y las propiedades físicas de cada uno de los 63 elementos conocidos. De esta manera, pacientemente la tabla periódica fue tomando forma.

A partir de esta tabla, el profesor Mendeleiev desarrolló su declaración de la ley periódica y la publicó en 1869 con el título de On the Relationship of the Properties of the Elements to their Atomic Weights.
La ventaja de la tabla de Mendeleiev sobre intentos anteriores de organizar los elementos fue que demostraba semejanzas no sólo en unidades pequeñas, como las triadas, de Johann Döbereiner, sino que mostraba semejanzas en redes completas de relaciones verticales, horizontales y diagonales.
En 1906, Dimitri Mendeleiev se quedó a un voto de obtener el premio Nobel por su trabajo. Al año siguiente moriría. Entre los principales reconocimientos está Medalla David que Royal Society de Londres le otorgó en 1882; otro fue darle su nombre al elemento 101, el mendelevio, que fue descubierto en febrero de 1956.

Cuatro nuevos elementos

A finales de diciembre de 2015 se agregaron cuatro elementos a la tabla periódica. Durante años, los elementos 113, 115, 117 y 118 esperaban ser aceptados en la tabla, y laboratorios de Rusia, Japón y Estados Unidos declaraban ser sus descubridores.

Un grupo de expertos independientes aceptaron como válidas las pruebas que aportaron estos grupos, y finalmente, el 30 de diciembre de 2015 la IUPAC anunció las conclusiones del grupo. Días después se dieron a conocer los nombres de los nuevos elementos: el nihonio (Nh, número atómico 113), el moscovio (Mc, 115), el teneso (Ts, 117) y el oganeson (Og, 118).