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Los investigadores que quieren cambiar la tabla periódica de los elementos

El año pasado, la tabla creada por el ruso Dmitri Mendeléyev cumplió 150 años. Dos investigadores en Rusia quieren ahora agrupar a los elementos según otro criterio. ¿Por qué?

tabla periodica de los elementos
La tabla periódica de los elementos es una de las primeras cosas que aprenden los estudiantes de química. Foto: Getty Images
Ciencia y Salud 30/11/2020 15:11 BBC News Actualizada 15:24

La tabla periódica de los elementos, creada principalmente por el químico ruso Dmitri Mendeléyev (1834-19079), celebró su 150 aniversario el año pasado.

Sería difícil exagerar su importancia como principio organizador de la química: todos los químicos en ciernes se familiarizan con ella desde las primeras etapas de su educación.

Dada la importancia de la tabla, es entendible que uno piense que el orden de los elementos ya no sea tema de debate.

Sin embargo, dos científicos de Moscú, Rusia, han publicado recientemente una propuesta para un nuevo orden.

Consideremos primero, cómo se desarrolló la tabla periódica.

Origen

Hacia finales del siglo XVIII, los químicos tenían clara la diferencia entre un elemento y un compuesto: los elementos eran químicamente indivisibles (ejemplos de ellos son el hidrógeno y el oxígeno), mientras que los compuestos constaban de dos o más elementos en combinación, con propiedades bastante distintas de las de sus componentes.

Para principios del siglo XIX, había evidencia circunstancial buena de la existencia de átomos.

Y para la década de 1860, era posible enumerar los elementos conocidos en una lista, ordenados según su masa atómica relativa (por ejemplo, el hidrógeno era 1 y el oxígeno 16).

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Las listas simples, por supuesto, son unidimensionales por naturaleza.

Pero los químicos sabían que ciertos elementos tenían propiedades químicas similares: por ejemplo el litio, el sodio y el potasio, o el cloro, el bromo y el yodo.


Microscopio

Getty Images


Muchas tablas se organizan según qué características de los elementos se quiere destacar.

Algo parecía repetirse, y al poner elementos químicamente similares uno cerca del otro, se podía construir una tabla bidimensional. Así fue como nació la tabla periódica.

Es importante señalar que la tabla periódica de Mendeléyev se obtuvo empíricamente sobre la base de las similitudes químicas observadas de ciertos elementos.

No fue sino hasta principios del siglo XX, después de que se hubiera establecido la estructura del átomo, y siguiendo el desarrollo de la teoría cuántica, que surgiría una comprensión teórica de su estructura.

Los elementos ahora estaban ordenados por número atómico (el número de partículas cargadas positivamente llamadas protones en el núcleo atómico), en lugar de por masa atómica, pero también por similitudes químicas.

Pero esta última se deriva ahora de la disposición de los electrones que se repiten en las llamadas "capas" a intervalos regulares.

En la década de 1940, la mayoría de los libros de texto presentaban una tabla periódica similar a las que vemos hoy, como se muestra en la siguiente figura.


Tabla periódica

Wikipedia

Uno pensaría que con esto el problema quedaría resuelto. Sin embargo, no es así.

Una simple búsqueda en internet revela que hay todo tipo de versiones de la tabla periódica.

Hay versiones cortas, largas, circulares, en espiral, e incluso versiones en tres dimensiones.

Muchas de ellas, son sencillamente manera diferentes de volcar la misma información, pero siguen existiendo desacuerdos sobre dónde deben colocarse algunos elementos.

El lugar preciso de ciertos elementos depende qué propiedades en particular queremos destacar.

Así, una tabla periódica que le da prioridad a la estructura electrónica de los átomos, será diferente de las tablas cuyo criterio principal son ciertas propiedades físicas o químicas.

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Estas versiones no difieren en mucho, pero hay ciertos elementos -el hidrógeno, por ejemplo- que uno pondría en un lugar bastante diferente según la propiedad que quiera destacar.

Algunas tablas lo ponen en el grupo 1, mientras que se encuentra arriba de todo del grupo 17 en otras, y algunas lo ponen incluso en un grupo solo.

Sin embargo, de manera más radical, también podemos considerar ordenar los elementos de una manera muy diferente, una que no implique un número atómico o refleje una estructura electrónica, volviendo a una lista unidimensional.

Nueva propuesta

El último intento de ordenar los elementos de esta manera fue publicado recientemente en la revista Journal of Physical Chemistry por los científicos Zahed Allahyari y Artem Oganov.


Dmitri Mendeléyev

Getty Images


En 1869, Mendeléyev publicó su primera versión de la tabla, con el objetivo de ordenar los elementos químicos. En ese entonces eran poco más de 60.

Su propuesta, basándose en trabajos previos de otros investigadores, es asignarle a cada elemento el llamado Número de Mendeléyev (MN).

Hay varias formas de obtener este número, pero el último estudio utiliza una combinación de dos cantidades fundamentales que pueden medirse directamente: el radio atómico de un elemento y una propiedad llamada electronegatividad, que describe la fuerza con la que un átomo atrae electrones hacia sí mismo.

Si uno ordena los elementos por su MN, los vecinos más cercanos tienen, como era de esperar, MN bastante similares.

Pero es más útil dar un paso más y construir una cuadrícula bidimensional basada en el MN de los elementos constituyentes en los llamados "compuestos binarios".

Estos son compuestos formados por dos elementos, como cloruro de sodio, NaCl.

Ventajas

¿Cuál es el beneficio de este enfoque? Puede ayudar a predecir las propiedades de compuestos binarios que aún no se han creado.

Esto es útil en la búsqueda de nuevos materiales que probablemente sean necesarios tanto para tecnologías futuras como existentes.

Con el tiempo, sin duda, esto se extenderá a compuestos con más de dos componentes elementales.

Un buen ejemplo de la importancia de la búsqueda de nuevos materiales se puede apreciar al considerar la tabla periódica que se muestra en la figura siguiente.


Tabla periódica

NASA

Esta tabla no solo ilustra la abundancia relativa de los elementos (cuanto más grande es la caja para cada elemento, más hay), sino que también destaca los posibles problemas de suministro relevantes para las tecnologías que se han vuelto omnipresentes y esenciales en nuestra vida cotidiana.

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Tomemos los teléfonos móviles, por ejemplo. Todos los elementos utilizados en su fabricación se identifican con el icono del teléfono y se puede ver que varios elementos necesarios se están volviendo escasos, su suministro futuro es incierto.

Si vamos a desarrollar materiales de reemplazo que eviten el uso de ciertos elementos, los conocimientos adquiridos al ordenar los elementos por su MN pueden resultar valiosos en esa búsqueda.

Después de 150 años, podemos ver que las tablas periódicas no son solo una herramienta educativa vital, siguen siendo útiles para los investigadores en su búsqueda de nuevos materiales esenciales.

Pero no debemos pensar en las nuevas versiones como reemplazos de representaciones anteriores.

Tener muchas tablas y listas diferentes solo sirve para profundizar nuestra comprensión de cómo se comportan los elementos.

*Este artículo fue publicado en The Conversation y reproducido aquí bajo la licencia Creative Commons. Haz clic aquí para leer la versión original (en inglés)

Nick Norman es profesor de química en la Universidad de Bristol, Reino Unido.


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