LA HISTORIA DE LA TABLA PERIÓDICA

De qué manera pudo el hombre llegar a comprender cómo las sustancias más simples del Universo podían ordenarse, agruparse e incluso, llegar a predecir cuáles faltaban por descubrir, trata este capítulo. La actividad científica no es fruto de la casualidad, menos del quehacer de un solo científico por bueno que sea; si bien los hay que han dado un gran impulso al conocimiento, nunca podrán presumir de qué no partieron de lo que otros habían hecho anteriormente.

Empecemos hablando de los griegos, los árabes y la Alquimia

En el siglo V antes de Cristo, Empédocles añadió la tierra como cuarto elemento. De esta manera agua, aire, tierra y fuego combinándose entre sí, formaban todas las sustancias de la naturaleza. Aristóteles, probablemente el filósofo griego que más ha influido en el pensamiento hasta bien entrada la edad moderna, propuso un quinto elemento: el éter, que formaba la materia del Universo fuera de la Tierra: estrellas, planetas etc..

El pensamiento de Aristóteles se difundió en la antigüedad primero a través de Alejandro Magno y sus conquistas que abarcaron desde Grecia hasta la India, luego el Imperio Romano difundió la cultura griega por todo el occidente de Europa (España, Francia, Inglaterra etc.). Al dividirse en dos el Imperio, fueron los bizantinos los mantenedores del pensamiento griego, mientras que la Europa occidental, se sumía en una época donde precisamente no era el pensamiento científico lo que más preocupaba a sus habitantes. Curiosamente fueron los árabes, quienes a través de la conquista de España (siglo VIII d de Cristo), los que volvieron a introducir y propagar el pensamiento de Aristóteles en la Europa occidental.

Durante los siglos VII y VIII, el pensamiento en el mundo musulman absorbe la cultura clásica griega y romana, haciéndola suya. El racionalismo de los griegos y la visión práctica de los romanos son asumidos por el mundo árabe y en lo que concierne a la tecnología, la ciencia y la filosofía, se produce un gran avance, mientras que en el occidente cristiano, se produce un oscurecimiento y olvido de los saberes heredados del mundo romano. Baste como ejemplo, el citado anteriormente: el redescubrimiento de Aristóteles y otros pensadores a través de los árabes.

En este ambiente de florecimiento del saber se cultivan entre otras, la Alquimia, antecesora de la Química que, aunque no se trataba de una ciencia, si estimuló el avance del conocimiento de las sustancias, algunos procesos (reacciones químicas) y técnicas de purificación de sustancias son debidas a esta época. Palabras tales como alcohol, aldehído, azogue, álcali... son de uso normal hoy en día y tienen su origen en palabras árabes. La misma palabra ″química″ viene también de su predecesora alquimia (Al-jimia en árabe).

Debemos a los alquimistas el hecho de que las sustancias se pueden transformar reaccionando entre sí. Pero ellos lo llevaron mucho más lejos: pensaban que cualquier sustancia, usando el procedimiento adecuado, se podía transformar en otra. Esto lo aplicaron al mercurio y se empeñaron en convertirlo en oro. Muchos alquimistas persiguiendo este fin, murieron, pues el mercurio es extremadamente venenoso. Hay estudiosos de la alquimia que distinguen a los verdaderos alquimistas, que buscarían mediante el trabajo y la vida piadosa, llegar a su purificación y otros, que a sabiendas de que practicaban la superchería, lo hacían para engañar a poderosos (algún monarca cayó en el engaño) con el trato de cambiar dinero por conseguir todo el oro que quisieran. Sea como fuere, El hecho es, que la alquimia se practicó hasta más allá del siglo XVII, por ejemplo, el alquimista Henning Brand descubrió el fósforo a mediados del siglo XVII y, el sistema de símbolos que inventaron para representar las sustancias (tal como vimos en el capítulo anterior) se siguió usando hasta finales del siglo XVIII.

Los alquimistas siguieron con el pensamiento de Empédocles y Aristóteles, no contribuyendo en nada a mejorar o innovar el concepto de elemento químico como tal, aunque sin saberlo, como hemos apuntado anteriormente, descubrieron alguno de ellos.

El Siglo XVII y el Siglo de las Luces

Quizá la contribución más importante de el siglo XVII se debe a Robert Boyle (químico irlandés, 1621-1691) quien en su obra ″El químico escéptico″, define de  manera clara el concepto de elemento químico como "ciertos cuerpos primitivos y simples que no están formados por otros cuerpos, ni unos de otros, y que son los ingredientes de que se componen inmediatamente y en que se resuelven en último término todos los cuerpos perfectamente mixtos". En realidad, Boyle lo que intentaba hacer era una crítica racional a los cuatro elementos de la tradición griega. En la cita podemos ya entrever un espíritu racional y moderno: hay sustancias simples que se unen entre sí para formar sustancias más complejas.

Se denomina "Siglo de las Luces" al siglo XVIII porque, durante este corto periodo, ciencias tales como la Física o las Matemáticas avanzaron mucho más que lo que lo habían hecho antes. Pero no solo por ello ya que, se puede decir, que en este siglo nacieron ciencias como la Geología, la Biología, la Paleontología y la misma Química . Racionalismo y empirismo: dos corrientes del pensamiento se aliaron para impulsar el conocimiento, su sistematización y permitieron la aparición de hombres con el afán de descubrir y explicar la naturaleza.

Aunque muchos elementos se conocían de antiguo: oro, plata, cobre, estaño, plomo, mercurio...etc, durante este siglo, se amplía la lista a elementos gasesosos como el oxígeno, el nitrógeno y el hidrógeno. También en este siglo, el químico francés Antoine Lavoisier (1743-1794), contribuye al desarrollo de la química con su famosa ″Ley de conservación de la masa″, técnicas de análisis y con una lista de ″sustancias simples″ que abarcaba un total de 33 sustancias elementales.

A lo largo del siglo XVIII, las denominadas listas de afinidad química recogieron un nuevo modo de entender la composición química, que aparece claramente expuesto por el ya citado Lavoisier en su obra "Tratado elemental de Química". 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.

La primera clasificación de elementos conocida fue también propuesta por Lavoisier, quien propuso que los elementos se clasificaran en metales, metaloides y metales de transición. Aunque simple era muy práctica y todavía funciona en la tabla periódica moderna, pero fue rechazada debido a que había muchas diferencias en las propiedades físicas y químicas de cada elemento. Es decir, los elementos estaban clasificados, pero no ordenados.

A finales de siglo el uso de la electricidad posibilitó una nueva técnica para descomponer sustancias: la electrolisis. Mediante ella, se pudieron ir descubriendo paulatinamente los metales alcalinos y alcalinotérreos. Para 1830 la lista de ″sustancias sencillas″ ascendía a 55. Posteriormente, a mediados del siglo XIX, con la invención del espectroscopio, se descubrieron gran cantidad de nuevos elementos: cesio, rubidio, talio... , los gases nobles, las tierras raras. A finales del siglo XIX se descubren los primeros elementos radiactivos: uranio, radio, polonio, por lo que a comienzos del siglo XX se podría decir que prácticamente todos los elementos químicos presentes en la naturaleza (90) se conocía ya.

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 que ordenara este mundo de sustancias elementales.

John Dalton, químico inglés que vivió entre 1766 y 1844, para poder explicar las leyes de Lavoisier, así como su idea de lo que era un elemento, propone que cada elemento químico está formado por unidades indivisibles denominadas átomos (palabra que en griego significa ″sin partes″). Cada átomo de un elemento era idéntico al otro y tenía las mismas características, entre ellas el peso, que el átomo de al lado. Aunque cometiendo muchos errores, fue capaz de obtener una relación de los pesos atómicos de cada elemento respecto del que el creía el átomo más ligero (y era verdad) el de hidrógeno. Ya para 1860, la teoría de Dalton era aceptada y en un congreso de químicos en la ciudad de Karlsruhe, se aprobó la primera tabla de pesos atómicos, que permitió ordenar los elementos de una manera sencilla: por el peso de sus átomos..

Las Triadas de Döbereiner,  la hélice de Charcourtois y las octavaas de Newlands

El primer intento de ordenar y asimismo, agrupar los elementos por criterios químicos y relacionarlo con los pesos atómicos, se debe al químico alemán Johann Wolfgang Döbereiner(1780-1849) quien en 1817 puso de manifiesto el notable parecido que existía entre las propiedades de ciertos grupos de tres elementos, con una variación gradual del primero al último. Posteriormente (1827) señaló la existencia de otros grupos de tres elementos en los que se daba la misma relación (cloro, bromo y yodo; azufre, selenio y teluro; litio, sodio y potasio).

En 1864, el químico inglés John Alexander Reina Newlands observó  que si se ponían  los elementos en orden creciente de sus pesos atómicos,  sin tomar en cuenta al hidrógeno, el octavo elemento a partir de cualquier otro tenía unas propiedades muy similares al primero. En realidad el octavo elemento era un gas noble, pero en aquella época los llamados gases nobles no habían sido aún descubiertos.

Esta ley mostraba una cierta ordenación de los elementos en familias (grupos), con propiedades muy parecidas entre sí, y en periodos, formados por ocho elementos cuyas propiedades iban variando progresivamente.

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.

Realmente, a partir del calcio dejaban de existir las octavas. La razón es que los elementos de transición vienen a continuación y empiezan los periodos "largos" de la Tabla Periódica.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, que concedió a Newlands su más alta condecoración, la medalla Davy.

La primera clasificación periódica de Mendeleyev no tuvo buena acogida al principio. Después de varias modificaciones publicó en el año 1872 una nueva Tabla Periódica  constituida por ocho columnas desdobladas en dos grupos cada una, que al cabo de los años se llamaron familia A y B.

En su nueva tabla consigna las fórmulas generales de los hidruros y óxidos de cada grupo y por tanto, implícitamente, las valencias de esos elementos. Esta tabla fue completada a finales del siglo XIX con un grupo más, el grupo cero, constituido por los gases nobles descubiertos durante esos años en el aire. El químico ruso no aceptó en principio tal descubrimiento, ya que esos elementos no tenían cabida en su tabla. Pero cuando, debido a su inactividad química (valencia cero), se les asignó el grupo cero, la Tabla Periódica quedó más completa.

El gran mérito de Mendeleyev consistió en pronosticar la existencia de elementos que aún no habían sido descubiertos. Dejó casillas vacías para situar en ellas los elementos cuyo descubrimiento se realizaría años después. Incluso pronosticó las propiedades de algunos de ellos: el galio (Ga), al que llamó eka-aluminio por estar situado debajo del aluminio; el germanio (Ge), al que llamó eka-sicilio; el escandio (Sc); y el tecnecio (Tc), que sería el primer elemento artificial obtenido en el laboratorio, por síntesis química, en 1937.

(Continuar)