El nacimiento de la tabla periódica

Atenea nace de la cabeza de su padre.

Atenea brota de la cabeza de Zeus. Imagen tomada de una vasija griega antigua. Wikimedia Commons.

En la mitología griega, la diosa Atenea nació enterita y guerrera de la cabeza de su padre, Zeus. Éste sufría una jaqueca horrible y le pidió a otro dios que lo curara dándole un hachazo en plena coronilla. Zeus recibió el golpe y ahí brotó Atenea.

La imagen me viene a la mente siempre que leo historias de grandes hallazgos teóricos en la ciencia, cuando el descubridor, después de mucho cavilar en un problema —su dolor de cabeza—, termina un día por dar a luz una teoría novedosa y revolucionaria.

La primera tabla periódica de los elementos nació más o menos de ese modo. El 17 de febrero de 1869, el hoy famoso químico ruso Dimitri Mendeléiev (1834-1907) canceló una visita que iba a hacer a una fábrica de quesos a la que estaba invitado y se puso a elaborar una tabla de los 63 elementos entonces conocidos, ordenándolos según su peso atómico y sus propiedades químicas. Mendeléiev, que llevaba unos diez años pensando en el asunto, confirmó entonces definitivamente su idea de que, si todos los elementos químicos se disponen en orden creciente de su peso atómico, se manifiesta una “repetición periódica” de propiedades:

Surge así la ley periódica o de la periodicidad: las propiedades de los elementos, al igual que las formas y propiedades de los compuestos que originan, se hallan en dependencia periódica o son una función periódica de la magnitud de sus pesos atómicos [Principios de química].

Unos días después saldrían de la imprenta 200 ejemplares de esta primera tabla, los cuales el científico ruso envió a químicos de toda Europa. El 6 de marzo, un colega dio a conocer la tabla en una asamblea de la Sociedad Rusa de Química, que recibió el descubrimiento con fuertes aplausos. La tabla periódica de Mendeléiev no tardó en aparecer en las revistas científicas europeas.

Mendeléiev y la tabla periódica. Monumento en Bratislava.

Monumento a Mendeléiev en Bratislava, Eslovaquia. Foto: Guillaume Speurt (Flickr Creative Commons).

Tabla profética

Mendeléiev no era el único que había observado cierta correlación entre los pesos atómicos y las propiedades de los elementos.

El químico inglés John Alexander Reina Newlands, casi al mismo tiempo que Mendeléiev, se dio cuenta de que, si los elementos se ordenan según su peso atómico, cada siete elementos surgía uno de propiedades químicas semejantes a las del primero, de lo que concluyó que los elementos químicos, como las notas musicales, siguen una ley de las octavas. Por su parte, el químico alemán Julius Lothar Meyer descubrió también una ley periódica, con la que pudo elaborar una especie de gráfica de los elementos, la cual publicó en 1870.

Exposición sobre la tabla periódica

Grupo de doce elementos de una exposición permanente de la Universidad de Oregon sobre la tabla periódica. Foto de Wolfram Burner (Flickr Creative Commons).

Pero hay diferencias muy importantes entre el hallazgo de Mendeléiev y los de sus colegas. Meyer, por ejemplo, se concentró en las propiedades físicas, mientras que Mendeléiev estaba bien familiarizado con las propiedades químicas y fueron éstas las que tuvo más en cuenta. Y, por encima de eso, lo más significativo es que la primera tabla periódica, la de Mendeléiev, incluía varios huecos para elementos todavía no descubiertos y hasta predecía cuáles serían los pesos atómicos de algunos de ellos, así como sus principales propiedades físicas y químicas.

Mendeléiev, como él mismo lo puso de relieve más tarde, había encontrado, en efecto,

la posibilidad de pronosticar las propiedades de elementos aún desconocidos, cuando están rodeados de conocidos. Esto nos permite ver que la ley periódica no sólo es útil para describir lo conocido, sino también para penetrar en lo desconocido. En la década de 1870 se desconocía la existencia de algunos elementos, pero sus huecos, casillas vacías, quedaron ubicados en la tabla periódica [Principios de química].

De ahí que se haya llamado muchas veces a Mendeléiev el profeta de la química moderna.

Nuestra actual tabla periódica de los elementos ya no es la misma que elaboró Mendeléiev. No sólo se han descubierto los elementos que entonces faltaban, sino que otros descubrimientos —los elementos transuránicos, muy especialmente— han obligado a reorganizar parcialmente la tabla, en especial para acomodar la serie de los actínidos. Entre los elementos transuránicos figura el mendelevio, bautizado así por sus descubridores.

La posibilidad de hacer predicciones basadas en el principio de periodicidad no paró con Mendeléiev. Glen T. Seaborg, uno de los descubridores de los elementos transuránicos, modificó la tabla periódica para colocar los elementos actínidos debajo del cuerpo principal de la misma. Su modificación hizo posible predecir con exactitud las propiedades de elementos transuránicos aún no descubiertos. Seaborg, por cierto, estuvo entre los galardonados con el Premio Nobel de Química de 1951.

El congreso de Karlsruhe

Estoy convencida de que el intercambio de ideas y el debate civilizado son poderosos catalizadores del progreso científico. El camino al hallazgo de 1868 pasó por un notable acontecimiento en la historia de la ciencia: el primer congreso internacional de química, celebrado ocho años antes.

A mediados de 1860, docenas de químicos de Europa recibieron una invitación a reunirse ese mismo año en la ciudad alemana de Karlsruhe. La convocatoria fue idea del gran químico orgánico Friedrich August Kekulé (1829-1896), preocupado por las discordias que había entre los químicos profesionales europeos sobre nomenclatura, notación, pesos atómicos y el propio concepto de átomo.

Se carecía, entre otras cosas, de un sistema uniforme para la formulación de las sustancias químicas, al grado de que, a veces, una misma fórmula representaba diferentes compuestos o un mismo compuesto se representaba con distintas fórmulas. Kekulé atestiguaba, por ejemplo, haber encontrado hasta 19 fórmulas diferentes para el ácido acético. A ello se añadía la confusión entre pesos atómicos y pesos moleculares, derivada de que tampoco se tenía del todo clara la diferencia entre átomos y moléculas.

Cannizzaro

Stanislao Cannizzaro, uno de los protagonistas del congreso de Karlsruhe, reunido del 3 al 5 de septiembre de 1860. Las ideas de Cannizzaro tuvieron poderosa influencia en Mendeléiev y Meyer, descubridores del principio de periodicidad de las propiedades de los elementos químicos. Imagen de Wikimedia Commons.

Convencido de que una gran reunión en que los químicos más importantes del mundo intercambiaran opiniones podría ayudar a superar las “diferencias de opinión teórica que han surgido”, Kekulé se puso al habla con sus colegas Adolphe Wurtz y Carl Weltzien, con los que acordó la organización de lo que sería el primer congreso internacional de química. Pronto, los tres despacharon las invitaciones, en francés, inglés y alemán. El 3 de septiembre 140 personas se presentaron en Karlsruhe para la apertura de la reunión, que duró hasta el día 5. Entre los asistentes estuvieron Mendeléiev y Meyer.

El congreso terminó sin un acuerdo definitivo sobre el problema de los pesos atómicos y moleculares. Pero el químico italiano Stanislao Cannizzaro hizo un insistente esfuerzo por convencer a sus colegas de que las moléculas son entidades en verdad diferentes de los átomos y en la última jornada repartió copias de un escrito suyo sobre pesos atómicos, en el que utilizó explícitamente el trabajo previo de su compatriota Amedeo Avogadro (1776-1856). El escrito, titulado Sunto di un corso di filosofia chimica, hacía la distinción entre peso atómico y peso molecular. De su importancia en toda esta historia me dio cierta idea lo que después escribiera Julius Lothar Meyer: que el trabajo de Cannizzaro le abrió los ojos.

Sospecho que tuvo un efecto parecido en Mendeléiev, quien, en sus Principios de química, anota: “Con la aplicación de la ley de Avogadro, el concepto de molécula queda perfectamente definido y, por ende, la noción de peso atómico”. Lo demás ya se los conté y lo pueden completar con los libros que menciono abajo.

Lecturas recomendadas

Esteban Santos, Soledad (2009). La historia del sistema periódico. Madrid: Universidad Nacional de Educación a Distancia.

García, Horacio (1990). El químico de las profecías, Dimitri I. Mendeléiev. México: Pangea Editores.

Mendeléiev, D. (1905). The Principles of Chemistry. Tercera edición en inglés; traducción de George Kamensky. Nueva York: Longsman, Green, and Co. [Las citas de Mendeléiev que he puesto en el artículo vienen de este texto del químico ruso.]

Scerri, Eric R. (2011). The Periodic Table: A Very Short Introduction. Oxford University Press.

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