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Sebastián Bárcena
El primero en cuestionarse fue un pensador griego,
Tales de Mileto, quien en el siglo VII antes de Cristo,
afirmó que todo estaba constituido a partir de agua,
que enrareciéndose o solidificándose formaba todas
las sustancias conocidas.
Con posterioridad, otros pensadores griegos
supusieron que todo estaba constituido por otra
sustancia.
Así, Anaxímenes, en al siglo VI a. C. creía que era el
aire y Heráclito el fuego.
En el siglo V, Empédocles reunió las teorías de sus
predecesores y propuso cuatro sustancias
primordiales, los cuatro elementos: Aire, agua, tierra y
fuego.
La unión de estos cuatro elementos, en distinta
proporción, daba lugar a la vasta variedad de
sustancias que se presentan en la naturaleza.
Aristóteles, añadió a estos cuatro elementos el quinto elemento, la
quintaesencia, que formaba las estrellas, mientras que los otros cuatro
formaban las sustancias terrestres.
Sebastián Bárcena
Tras la muerte de Aristóteles, gracias a las conquistas de
Alejandro Magno, sus ideas se propagaron por todo el mundo
conocido.
La mezcla de las teorías de Aristóteles con los conocimientos
prácticos de los pueblos conquistados hicieron surgir una nueva
idea: La alquimia.
Los alquimistas suponían que puesto que todas las sutancias
estaban formadas por los cuatro elementos de Empédocles,
entonces se podría, a partir de cualquier sustancia, cambiar su
composición y convertirla en oro.
El más importante alquimista árabe fue
Yabir (también conocido como Geber),
añadó dos nuevos elementos a la lista:
el mercurio y el azufre. La mezcla de
ambos, en distintas proporciones,
originaba todos los metales.
El primer descubrimiento científico de un
elemento ocurrió en el siglo XVII cuando el
alquimista Henning Brand descubrió el
fósforo (P).
Como otros alquimistas , Brandt buscaba una sustancia que supuestamente
transformaba metales comunes en oro.
Como muchos otros antes que él, se interesó en la orina y probó combinarla
con muchos materiales, en cientos de combinaciones. Había visto, una
receta que se podía usar alumbre, nitrato de potasio y orina concentrada
para convertir metales comunes en plata
(una receta que, por supuesto, no funcionó).
Alrededor de 1669 calentó residuos de orina en su horno hasta que
aparecen humos que llenan el recipiente y el líquido se desborda, ardiendo
en llamas.
Recogió el líquido en una jarra y lo cubrió, solidificándolo y emitía un
resplandor verde pálido.
Lo que él recolectaba era fósforo,
que lo llamó así del Griego "relacionado con la luz".
Sebastián Bárcena
En el siglo XVII, Robert Boyle desechó todas las ideas de los
elementos alquímicos y definió los elementos químicos como:
aquellas sustancias que no podían ser descompuestas en otras más
simples.
Fue la primera definición válida de elemento.
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Lógicamente, un requisito previo necesario a la construcción de la tabla periódica
era el descubrimiento de un número suficiente de elementos individuales, que
hiciera posible encontrar alguna pauta en comportamiento químico y sus
propiedades.
A finales del siglo XVIII en 1789, Lavoisier en el
“Tratado elemental de química” aclaró el
concepto de elemento como: una sustancia
simple que no se puede dividir mediante ningún
método de análisis químico conocido.
Todo ello condujo a diferenciar en primer lugar
qué sustancias de las conocidas hasta ese
momento eran elementos químicos, cuáles eran
sus propiedades y cómo aislarlos.
El descubrimiento de un gran número de nuevos elementos, así como el estudio de
sus propiedades, pusieron de manifiesto algunas semejanzas entre ellos, lo que
aumentó el interés de los químicos por buscar algún tipo de clasificación.
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Apenas iniciado el siglo XIX, Dalton, recordando las ideas
de Demócrito, propuso la teoría atómica, en la cual definió:
Átomo: es la partícula más pequeña de un elemento
que conserva sus propiedades.
Compuesto: es una sustancia fija que está formada por
átomos distintos combinados en proporciones fijas.
Elemento: es una sustancia que está formada
por átomos iguales.
Fue el comienzo de la formulación y nomenclatura química, que
ya había avanzado a finales del siglo XVIII con Lavoisier.
Dalton empleó los conocimientos sobre proporciones en las que
reaccionaban las sustancias de su época y realizó algunas
suposiciones sobre el modo cómo se combinaban los átomos de
las mismas.
Sebastián Bárcena
Por ejemplo, en el caso del oxígeno, Dalton partió de la
suposición de que el agua era un compuesto binario,
formado por un átomo de hidrógeno y otro de oxígeno,
haciendo la electrólisis del agua, encontró que se formaban
98 partes en peso de oxígeno y 14 partes de hidrógeno, con
lo cual concluyó que el oxígeno pesaba 98/14=7 veces más
que el hidrógeno.
No tenía ningún modo de comprobar este punto, por lo que
tuvo que aceptar esta posibilidad como una hipótesis.
El resultado fue en 1803 la primera tabla de pesos atómicos
como los llamaba Dalton, que fue posteriormente
modificada en 1808.
Las incertidumbres antes mencionadas dieron lugar a toda una
serie de polémicas respecto a las fórmulas y los pesos atómicos.
Sebastián Bárcena
Primera tabla de elementos y pesos
atómicos propuesta por Dalton en 1808.
Sebastián Bárcena
En 1813 Berzelius empezó a determinar los pesos
atómicos con métodos más avanzados que los que
Dalton había sido capaz de emplear.
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Hasta este momento, nadie parecía haber
advertido la posible periodicidad en las
propiedades de los elementos químicos,
entre otras razones, porque el número de
elementos que quedaban por descubrir
dejaba demasiados huecos como para poder
observar orden alguno en las propiedades
de los mismos.
Además, todavía no existía un criterio claro
para poder ordenar sus propiedades, ya que
el peso atómico de un elemento, que fue el
primer criterio de ordenación de los
elementos, no se distinguía con claridad del
peso molecular o del peso equivalente.
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Uno de los primeros intentos para agrupar los elementos de propiedades
análogas y relacionarlo con los pesos atómicos fue el químico alemán
Johann Wolfgang Döbereiner(1780-1849)
En 1817 colocó los elementos con
comportamiento similar en grupos de
tres y se dio cuenta que el peso
atómico del elemento intermedio era,
aproximadamente, el promedio de
aquellos de los extremos.
Este descubrimiento se conoce como:
LEY DE TRIADAS.
Cloro, Bromo y Yodo
Litio, Sodio y Potasio
Azufre, Selenio y Telurio
Calcio, Estroncio y Bario
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Si los números atómico (Z) se utilizan (desconocido en 1817), las tríadas son
exactas:
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Hacia 1826 Berzelius, había preparado una relación de
pesos atómicos.
Sólo tres de sus pesos atómicos no eran correctos...
Los tres equivocados correspondían a la plata, el sodio y
el potasio; sus valores para los mismos eran dos veces
superiores a los correctos.
En 1828 publicó la primer tabla de pesos atómicos, la cual puede
confrontarse favorablemente con los valores aceptados hoy día,
excepto en dos o tres elementos.
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Por extraño que parezca, la mayoría de los
químicos de su época no creían mucho en
la lista de Berzelius de los pesos atómicos.
Los átomos eran pequeños, invisibles
e intangibles:
¿cómo podía uno estar seguro de lo
que pesaban?
Sebastián Bárcena
En 1858
Cannizzaro a partir de la hipotesis de Avogadro concluyó
que: “el peso molecular de un compuesto gaseoso es
aproximadamente el doble de su densidad relativa respecto
del hidrógeno.”
A partir de su deducción, mediante una simple medición
de la densidad, Cannizzaro podía obtener los pesos
moleculares de varios gases.
Finalmente publicó una lista de pesos atómicos fijos (que
ahora se conocen como masas atómicas relativas) para
los sesenta elementos que entonces se conocían
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2 años después, en 1860
Kekulé, tomo una histórica iniciativa, que consistió en convocar a
los químicos más importantes de toda Europa para llegar a un
acuerdo acerca de los criterios a establecer para diferenciar
entre los pesos atómico, molecular y equivalente.
Esta convocatoria dio lugar a la primera reunión internacional
de científicos de la historia (el congreso de Karlsuruhe) y tuvo
consecuencias muy importantes.
Mayormente gracias a los trabajos de Avogadro, que
brillantemente expuestos en la reunión por Cannizzaro, llevaron al
esperado acuerdo que permitiría distinguir al fin los pesos atómico,
molecular y equivalente.
Así, algunos químicos empezaron a realizar intentos de
ordenar los elementos de la tabla por su peso atómico.
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En 1862 el frances A.E. Béguyer de Chancourtois
colocó los elementos ordenados por sus pesos
atómicos, en una línea enrollada helicoidalmente a
un cilindro e hizo notar que aquellos que tenian
propiedades semejantes quedaban colocados en una
misma línea vertical.
Este trabajo
permaneció ignorado
muchos años.
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Dos años después en 1864
John Alexander Reina Newlands ordenó los 62
elementos conocidos hasta la fecha según sus pesos
atómicos crecientes, y observó que esta ordenación
también colocaba las propiedades de los elementos en
un orden, al menos parcial.
Al ordenar los elementos en orden creciente de sus
pesos atómicos (prescindiendo del hidrógeno), el octavo
elemento a partir de cualquier otro tenía unas
propiedades muy similares al primero.
Así, el potasio quedó cerca del sodio, muy semejante a
él; el calcio próximo al magnesio, y así sucesivamente.
Newlands llamó a esto la LEY DE LAS OCTAVAS.
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El nombre de octavas se basa en la intención de Newlands de relacionar estas
propiedades con la que existe en la escala de las notas musicales, por lo que dio
a su descubrimiento el nombre de ley de las octavas.
Como a partir del calcio dejaba de cumplirse esta regla, esta ordenación no fue
apreciada por la comunidad científica que lo menospreció y ridiculizó, hasta que
23 años más tarde fue reconocido por la Royal Society.
Los demás químicos pensaron que lo que Newlands trataba de demostrar era
más una coincidencia que algo significativo.
No pudo conseguir que su trabajo fuese publicado.
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En 1865 el inglés William Odling (1829-1921)
desarrolló las ideas de Newlands en forma de
tabla, se fijó más en las similitudes de las
propiedades que en la Ley de las Octavas.
Por alguna razón su trabajo, que recuerda a
algunas tablas modernas, pasó prácticamente
desapercibido.
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En 1869, Mendeleïev,
Durante la preparación de su
libro, Principios de Química,
consiguió hacer una
clasificación de los elementos
conocidos hasta aquellos
momentos.
El se dio cuenta de que
clasificando los elementos
según sus pesos atómicos se
veía aparecer una periodicidad
en ciertas propiedades de los
elementos.
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En la primera tabla de Mendeleiev aparecen los 63 elementos conocidos en esa época
en orden creciente de peso atómico.
Algunos de estos pesos figuran en la tabla con interrogaciones pues Mendeleiev
consideraba que los experimentos con que se habían obtenido no eran del todo
confiables.
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Un año después en 1870
Julius Lothar Meyer
(1830-1895)
estudió los elementos de forma
gráfica, representando el
volumen de cada átomo en
función de su peso, obteniendo
una gráfica en ondas cada vez
mayores, los elementos en
posiciones similares de la
onda, tenían propiedades
similares.
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Los volúmenes atómicos máximos se alcanzan para los metales alcalinos, y
entre el Li y Na, así como entre Na y K existen seis elementos, como indica la
ley de las octavas.
Sin embargo, entre K y Rb hay más de seis elementos, al igual que entre Rb y
Cs, lo que explica la falla existente en el trabajo de Newlands.
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Meyer publicó su trabajo en 1870, pero llegó demasiado
tarde.
Un año antes en 1869, Mendeleiev ya había descubierto la
periodicidad.
Mendeleiev publicó su tabla en 1869, un año antes
de que Meyer publicase su trabajo.
Pero la razón de que la mayor parte del mérito en el
descubrimiento de la tabla periódica se le haya
atribuido a Mendeleiev y no a los demás
contribuyentes reside en el uso espectacular que
Mendeleiev hizo de su tabla.
Fueron dos descubrimientos paralelos e independientes.
Las dos tablas eran muy similares y había poca diferencia entre ellas.
Mendeleiev separó los elementos de los grupos principales y subgrupos, Meyer
los colocó intercalados.
Meyer clasificicó 55 elementos y Mendeleiev consiguió colocar todos los
elementos conocidos, hidrógeno incluido.
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Dos año después 1872 y con nuevos datos
Mendeleiev, atacó las cuestiones desde el punto
de vista de la valencia.
Observó que los primeros elementos de la lista
mostraban un cambio progresivo en sus
valencias.
La valencia subía y bajaba estableciendo
períodos: en primer lugar, el hidrógeno solo;
después, dos períodos de siete elementos cada
uno; a continuación, períodos que contenían más
de siete elementos.
Mendeleiev utilizó su información no para
construir un gráfico, como Meyer habían hecho,
sino una tabla como la de Newlands.
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En la tabla aparecen algunos huecos, esto es así porque considera que no puede
haber distancias tan grandes en peso entre dos elementos adyacentes y sugirió
que:
“… los espacios vacantes pertenecen a elementos que se descubrirán quizá
posteriormente.”
En el centro de la tabla
puede notarse la ausencia
de tres elementos,
Mendeleiev se atrevió a predecir las propiedades físicas y
químicas de los mismos y los “bautizo”: EKABORO, EKAALUMINIO Y EKASILICIO.
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No pasó mucho tiempo para que se descubrieran los elementos con las propiedes
predichas.
En 1875 el francés Lecoq de Boisbaudran encontró al eka-Aluminio y lo llamó Galio
En 1879 eka-Boro fue descubierto por el sueco Nilson que lo llamó Escandio
En 1886 el alemán Winkler encontró al eka-silicio y lo llamó Germanio.
Después de tan convincentes demostraciones por parte de Mendeleiev, la tabla
periódica fue aceptada universalmente y se reconoció su valor de
sistematización Química.
Desde entonces ha constituido uno de los pilares fundamentales.
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En 1882, Rayleigh mientras
realizaba un estudio sobre la
densidad de los gases observó
que la densidad del nitrógeno
obtenido a partir del amoníaco
era algo menor que la del
nitrógeno obtenido por
eliminación del oxígeno del
aire.
Con el objeto de descubrir la causa de esta discordancia,
Ramsay se ofreció para ayudarle y trataron el nitrógeno
obtenido del aire con magnesio para formar nitruro de
magnesio.
Encontraron que tras este proceso aún quedaba un gas
residual, más pesado que el nitrógeno, al que sometieron a un
análisis espectral encontrando unas líneas rojas y verdes que
no correspondían a ningún elemento conocido.
En 1894 anunciaron el descubrimiento del nuevo elemento, el argón, que
significa inactivo (del griego argos).
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El peso atómico del argón resultó ser de 40, idéntico al del calcio, por lo
que este factor no era útil para situarlo en la tabla periódica.
Siguiendo las sugerencias de Mendeleiev (la valencia era un factor más
importante que el peso atómico) y en vista que el argón no se combinaba
con ningún otro elemento , se le asignó una valencia de 0.
Al argón se acordó colocarlo en un nuevo grupo y se sugirió que
debería de existir toda una familia de elementos aún no
descubiertos de la cual el argón formaba parte: LOS GASES
NOBLES.
En mayo de 1898 fue anunciado el descubrimiento del
criptón, en junio de 1898 se anunció el descubrimiento
del neón y a fines del mismo año el descubrimiento del
xenón que junto con el helio formarían dicha familia.
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Salvo la ausencia de unos cuantos
elementos, la clasificación
periódica había quedado lista en
el siglo XIX.
Lo que permanecía oscuro era la
razón última de la periodicidad
misma.
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En 1913, Moseley, intentaba hallar la medición exacta de las longitudes de onda
de los rayos X y se servia de cristales, para producir una deflexión de los rayos
dependiente de la longitud de onda.
Probó con más de treinta metales como anticátodos, descubriendo que las ondas
de rayos X variaban regularmente de posición al pasar de un elemento a otro,
pero siempre siguiendo el orden que ocupaban en la tabla periódica.
Este patrón de variación le permitió establecer que el número que marca la
posición de un elemento, en una serie ordenada, es el mismo que da la carga
eléctrica del núcleo, es decir, que la carga nuclear era igual al denominado por el
propio Moseley número atómico.
La veracidad de estas teorías significaba poder determinar la carga nuclear
de cualquier elemento, al igual que el número de electrones de su átomo,
con sólo mirar el lugar que ocupaba en la lista.
La relación existente entre la frecuencia de los rayos X y su número atómico
fue bautizada como Ley de Moseley.
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La tabla periódica pasaba entonces
a ordenarse por número de
protones de cada elemento.
Este número recibió el nombre de
número atómico
y representa el lugar que ocupa un elemento
en la tabla
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Moseley ordenó los elementos de la tabla periódica usando como criterio de
clasificación el número atómico.
Enunció la “ley periódica”:
"Si los elementos se colocan según aumenta su número
atómico, se observa una variación periódica de sus
propiedades físicas y químicas".
A partir de entonces la clasificación periódica de los elementos siguió ese criterio.
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Consecuencia inmediata de este cambio fue que
las parejas de elementos que estaban invertidas
según una ordenación del peso atómico, ahora
estaban correctamente colocadas.
Además el trabajo de Moseley estableció, sin duda,
que entre el H y el He no había ningún elemento,
pues había surgido la hipótesis de que existían dos
elementos más entre ellos.
También permitió asegurar que entre el Ba y el Ta
había 16 elementos, los llamados lantánidos.
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Moseley nació Inglaterra el
23 de noviembre de 1887.
En 1910 con 23 años fue a la Univesidad de
Manchester para trabajar con Rutherford.
En el año 1914 se retiró de Manchester para
volver a Oxford con el objetivo de continuar en
su carrera de investigación, pero la Primera
Guerra Mundial cambió sus intenciones y fue
enviado a Gallípoli (lugar donde se celebró la
Batalla de Gallípoli) y fue asesinado por un
francotirador el 10 de agosto de1915 con 27
años de edad, la causa fue un disparo en la
cabeza cuando estaba telegrafiando una
orden.
Se ha especulado que a causa de la muerte de Moseley es la razón por la que el gobierno inglés
durante la Segunda Guerra Mundial y en la actualidad prohíbe el alistamiento de científicos en
el ejército en época de guerra.
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Moseley murió cuando tenía sólo veintisiete años, Moseley, en opinión de muchos
científicos, pudo haber contribuido al conocimiento de más detalles de la estructura
de la materia si hubiera vivido más tiempo.
Dijo una vez Niels Bohr en el año 1962:
“Puedes ver hoy en día que el trabajo de
Rutherford sobre el núcleo atómico no hubiera
sido tomado en serio.
Tampoco lo hubiéramos entendido hoy en día si no
hubiéramos tenido las investigaciones de
Moseley.”
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En 1923 H. G. Deming
escribió un texto de Química en el que figuraba la versión
larga de la tabla de Mendeleiev y nombró a los grupos desde
el escandio hasta el zinc como grupos “b".
Mientras que los grupos desde el B hasta los gases nobles
eran grupos “a".
Esta tabla fue tomada como modelo por una multinacional de
productos químicos y se popularizó.
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Por otro lado en Europa se utilizaba una tabla
parecida, pero que consideraba como grupos
"a" los contiguos al grupo del Berilio, a la parte
izquierda de la tabla y comenzando los grupos
"b" por el Cobre hasta los gases nobles.
En 1970
la IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry)
adoptó la tabla europea como referencia.
Sebastián Bárcena
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La tabla adoptada por la IUPAC como
referencia, con los grupos A colocados todos
juntos a la izquierda no se extendió entre los
químicos americanos y seguían existiendo las
dos tablas.
Por esta razón la IUPAC, en 1983,
resolvió el problema de una vez
eliminando los grupos A y B y
adoptando una única numeración del
1 al 18.
La tabla quedó como la conocemos
actualmente.
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LIBROS
ESTRUCTURA ATOMICA Un enfoque Químico - Diana Cruz-Garritz, José A.
Chamizo, Andoni Garritz
WEB
www.periodni.com
www.old.iupac.org
www.colegiolosrosales.com
www.nicolasordonez0.tripod.com/id11.html
www.xtec.cat/~bnavarr1/Tabla/castellano/meyer.htm
www.educaplus.org
www.meta-synthesis.com
www.cea.quimicae.unam.mx
www.librosmaravillosos.com/labusquedadeloselementos/index.html
www.librosmaravillosos.com/brevehistoriaquimica/capitulo08.html
www.xtec.cat/~bnavarr1/Tabla/castellano/garzon.htm