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AntigüedadEn la antigüedad el surgimiento y desarrollo de lasprimeras culturas fue posible, en parte, gracias anuevos métodos ideados para la conservación dealimentos, lo que permitió la acumulación deexcedentes que podían ser utilizados como mercancíaso bien permitían a ciertos grupos de la poblacióndedicarse a otras tareas no relacionadas con laobtención de alimentos. De esta manera, algunaspersonas pudieron dedicar más tiempo a responderpreguntas que se habían planteado desde siempre,

como: “¿De qué está hecho el universo?”. En el siglo IVa.C., el filósofo griego Demócrito de Abdera (460-370a.C.) fue uno de los primeros en proponer la existenciade unidades fundamentales de la materia a las quellamó “átomos” (que significa: aquello que no se puededividir). Éste y otros filósofos griegos propusieron unmodelo de la naturaleza donde no se consideraba laintervención de una divinidad, establecieron que laestructura del universo y los acontecimientos que en élocurren obedecen a leyes posibles de conocer por mediodel estudio y análisis de los fenómenos naturales. En

José Adrián Peña Hueso Estudiante de doctorado del Departamento deQuímica del Cinvestav, egresado de la Universidad de Colima. Su área deinvestigación es la Química del grupo principal, particularmente meta-les alcalinos y alcalinotérreos, interacciones débiles y puentes de hidró-geno, síntesis de heterociclos conteniendo nitrógeno y su caracteriza-ción mediante diversas técnicas, principalmente resonancia magnéticanuclear y difracción de rayos X de monocristal. Ha presentado su traba-jo en diversos congresos nacionales e internacionales.japena@cinvestav.mxRaúl Ramírez Trejo Doctor en Ciencias Químicas egresado delDepartamento de Química del Cinvestav, obtuvo su título de QuímicoFarmacéutico Biólogo en la Universidad Autónomo Metropolitana. Sutema de tesis de doctorado fue la Química de coordinación de sustan-

cias óptimamente activas conteniendo azufre y selenio y las interac-ciones débiles entre oxígeno, azufre y selenio.rramirez@cinvestav.mx Adriana Esparza Ruiz Estudiante de doctorado del Departamento deQuímica del Cinvestav, egresada de la Facultad de Ciencias Químicasde la Universidad Veracruzana. Su área de investigación es la quími-ca de coordinación del bloque p, principalmente boro, aluminio,estaño y plomo, con derivados de bencimidazol y benzotriazol. Parala caracterización de sus compuestos hace uso de diversas técnicas,como resonancia magnética nuclear y difracción de rayos x de mono-cristal. Ha presentado su trabajo en diversos congresos nacionales einternacionales.aesparza@cinvestav.mx

La tabla periódicanos cuenta su historia

LA DISCUSIÓN ACERCA DE CUÁL ERA LA SUSTANCIA FUNDAMENTAL DELUNIVERSO SIGUIÓ DURANTE MUCHO TIEMPO, HASTA QUE APARECIÓ UNAIDEA QUE CAMBIÓ LA FORMA DE PENSAR DE LOS FILÓSOFOS: ¿POR QUÉPENSAR QUE EL MUNDO ESTABA HECHO DE UN SOLO ELEMENTO?

José Adrián Peña Hueso, Raúl Ramírez Trejo y Adriana Esparza Ruiz

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El primer alquimista árabe de gran importancia fue Jabir ibn-Hayya (760-815),conocido en Europa siglos después como “Geber”. Jabir, quien desarrollónuevas ideas y escribió las fórmulas para la síntesis de nuevos materiales, noestaba satisfecho con la idea de los cuatro elementos de Aristóteles.

este periodo se propone por primera vez la existencia decomponentes básicos (elementos) que forman todo loque existe y que confieren a las cosas las propiedadesque las caracterizan.

Tales de Mileto (624-546 a.C.) propuso la idea deque el agua era el elemento básico para laconstrucción de todo el universo, ya que la Tierra seencontraba cubierta en una gran proporción porocéanos, que el agua que contenían se evaporaba y seconvertía en aire, que posteriormente se condensaba ycaía nuevamente en forma líquida y al llegar a latierra podía solidificarse y de esta manera generar

todas las formas de la materia. Tales de Mileto pensabaque todos los seres vivos contenían agua y lanecesitaban para vivir. El mar, que esfundamentalmente agua, era la fuente de muchosmateriales, incluidos los seres vivos; por lo tanto, elagua se encontraba en todas las cosas. Con talrazonamiento, Tales llegó a la conclusión de que elagua era el componente básico de toda la materia.

Anaximandro de Mileto (610-545 a.C.) no compartíacompletamente la idea de Tales, puesto que el agua nopodía engendrar el fuego, sino por el contrario, loapagaba. Él decía que, efectivamente, debía de haber

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una sustancia elemental a partir de la cual se pudieraconstruir el universo, pero que debería ser algo muydiferente a la materia que se conocía comúnmente, yllamó a esta sustancia con el nombre de “ápeiron”. Delápeiron podían surgir todas las sustancias conocidas,aunque fueran cosas tan diferentes como el agua y elfuego. Sin embargo, su idea no fue aceptada por lamayoría de los filósofos.

Posteriormente, otro filósofo griego, Anaxímenes deMileto (590-526 a.C.) propuso que la sustanciafundamental del universo era el aire: “¿No está toda laTierra rodeada de aire? ¿No es cierto que del aire cae elagua que llena los ríos y los océanos? ¿No es necesarioel aire para que el fuego pueda existir? Entonces el airees la fuente de toda sustancia presente en el universo.”

Heráclito de Éfeso (500-460 a.C.) razonó de formadiferente, él propuso que todos estos cambios de lassustancias eran la prueba clara de que la materiafundamental de todas las cosas debería ser cambiante, ode otra forma no podría haber transformaciones de lassustancias, por lo tanto la sustancia elemental queformaba el universo era el fuego.

La discusión acerca de cuál era la sustanciafundamental del universo siguió durante mucho tiempo,hasta que apareció una idea que cambió la forma depensar de los filósofos: ¿por qué pensar que el mundoestaba hecho de un solo elemento? Es más lógico pensarque las diversas sustancias del mundo están constituidaspor varios elementos y que de su combinación se puedeobtener la gran diversidad de materiales que conocemos.Fue Empédocles (495-435 a.C.) quien propuso esta idea ydijo que los elementos formadores del universo erancuatro: la tierra, el agua, el aire y el fuego.

Esta idea fue aceptada inmediatamente y gozó demucha popularidad. Fue discutida y ampliada porAristóteles (384-322 a.C.), quien además agregó unelemento extra al que denominó “éter”. De acuerdo conAristóteles el cielo no podría estar formado por los mismoselementos de los cuales están hechas las sustanciasterrenales, los cielos son perfectos y deberían estar hechos

de un elemento diferente, este elemento perfecto formabalas estrellas. Además propuso una idea novedosa, deacuerdo con Aristóteles las propiedades de las sustanciaspodrían ser cambiadas y de esta manera se podríatransformar un elemento en otro. (fig. 1) Esta idea sería lamotivación principal para el desarrollo de la química, peroprovocó que esta ciencia comenzara con el pie izquierdo.

Hasta ese momento los elementos para construiruna tabla con ellos eran cinco: agua, aire, fuego, tierra yéter. Pero aún faltaba mucho por descubrir.

La era de los alquimistasLos egipcios eran muy prácticos, era un pueblo quesabía mucho acerca de las transformaciones de lassustancias para producir metales, vidrio, tintes,medicinas y muchas otras sustancias. Cuando losgriegos conquistaron Egipto entraron en contacto coneste arte y lo llamaron “chemia”. Posteriormente, Egiptofue conquistado por los árabes, quienes recogieron laherencia intelectual de la transformación de lassustancias. La cultura árabe compendió losconocimientos prácticos para la elaboración dealimentos, medicinas, pigmentos y objetos metálicos,acumulados durante siglos por ellos y por los egipcios,griegos y caldeos y les dio el nombre de “al-chemia”, quesignifica “el arte de la transformación”.

Fig. 1. Los cuatro elementos y sus propiedades según Aristóteles.

En 1661 Boyle publicó sus descubrimientos y teorías en el libro The ScepticalChemist (El químico escéptico). Boyle se llamó a sí mismo “químico” porque lapalabra alquimista había adquirido mala reputación, debido a los constantesfraudes en la producción de oro.

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El primer alquimista griego que se conoce fue untrabajador de metales llamado “Bolos de Mendes “ (200a.C.), quien en 34 de sus escritos utilizó el nombre de Demócrito, por lo que se le conoce como "Bolos-Demócrito", o a veces como "seudo-Demócrito".

Bolos se dedicó a lo que se había convertido en unode los grandes problemas de la chemia: el cambio de unmetal en otro y particularmente, de plomo o hierro enoro (transmutación). Él observó que al fundir el cobre(un metal rojo) con estaño (un metal gris) se obtenía unaaleación amarillenta (bronce) y razonó que si llegara aformar el color del oro obtendría el oro mismo, puestoque, de acuerdo con Aristóteles, todas las sustanciasestaban formadas por los mismos cuatro elementos y siconociéramos las proporciones de ellos presentes en eloro se podría producir fácilmente. A partir de aquícomenzó la infructuosa carrera de los alquimistas paraencontrar la fórmula que permitiera producir oro apartir de metales baratos y más comunes.

Para muchos alquimistas el oro era el metal perfecto,incorruptible, producto del perfeccionamiento de losmetales comunes en las entrañas de la Tierra y su laborera acelerar el proceso de esta perfección para lograr latransmutación de los metales menos nobles en el másnoble de todos. Además sería posible encontrar unasustancia que pudiera inducir esta transformación de losmetales en oro y que pudiera llevar a las personas a laperfección curando todas las enfermedades y dando lavida eterna. Los árabes llamaban a esta sustancia “al-iksir”, derivado de una palabra griega que significa“seco” (de donde deriva la palabra elixir). Posteriormente,los europeos al pensar en esta sustancia como unmaterial sólido y duro la llamaron “piedra filosofal”

El primer alquimista árabe de gran importancia fueJabir ibn-Hayya (760-815), conocido en Europa siglosdespués como “Geber”. Jabir, quien desarrolló nuevasideas y escribió las fórmulas para la síntesis de nuevosmateriales, no estaba satisfecho con la idea de los cuatroelementos de Aristóteles. Él sabía que los metales y losno-metales tenían propiedades muy diferentes y no creíaque todos estuvieran compuestos del elemento tierra.Decidió que los metales deberían contener algúnprincipio especial que los hiciera tan diferentes y ésteseguramente estaba en grandes proporciones en elmercurio puesto que es un metal líquido y debe contenermuy poca tierra. De la misma manera, al observar que losno-metales arden y los metales no arden, pensó quedebía existir otro principio de la materia que estabacontenido en grandes cantidades en el azufre. De estaforma propuso que las sustancias sólidas deberían deestar constituidas de mercurio y azufre en diferentesproporciones y alterando estas proporciones se podríafabricar oro a partir de otros metales.

Posteriormente, el excéntrico alquimista suecoFilippus Theofrastus Bombastus von Hohenheim (1493-1541), conocido también como “Paracelso”, añadió unprincipio más. Había sustancias que sin ser metalestampoco eran combustibles, estas sustancias deberíancontener otro principio que estaría concentrado en lasal, por lo tanto la sal era un principio fundamental enla estructura de la materia.

Durante este periodo de la alquimia, en Europa serealizaron importantes descubrimientos (aunque nosiempre de manera consciente y frecuentemente porchiripada) que serían fundamentales para el desarrollode la química. Por ejemplo, se describió por primera vezla preparación de los ácidos sulfúrico, nítrico yclorhídrico y la obtención de algunos elementosquímicos, como arsénico, mercurio y cinc.

La revolución científica y los antecedentesde la Química modernaDespués de la Edad Media la forma de ver el mundocambió drásticamente, se adoptaron nuevos métodospara estudiar la naturaleza y se comenzó a recurrir demanera sistemática a la observación y la realización deexperimentos sencillos, los cuales, poco a poco, fueronteniendo mayor importancia que las meras opiniones delas “autoridades” en determinado tema. El científicoinglés Robert Boyle (1627-1691) estudió las propiedadesde los gases, en particular el cambio de volumen quesufren al variar la presión sobre ellos, y en 1645, juntocon otros colegas, fundó el “Philosophical College”, unclub en el que los científicos podían exponer sus ideas.Este club se convertiría más tarde en la Royal Society.

En 1661 Boyle publicó sus descubrimientos y teoríasen el libro The Sceptical Chemist (El químico escéptico). (fig. 2)Boyle se llamó a sí mismo “químico” porque la palabraalquimista había adquirido mala reputación, debido alos constantes fraudes en la producción de oro, yescéptico, porque había llegado el momento de colocaren tela de juicio los conceptos antiguos de la química yponerlos a prueba para confirmar las teorías. Estecambio también provocó que la alquimia se convirtieraen química. En su libro, Boyle establece que unelemento es una sustancia que no puede serdescompuesta en sustancias más simples, que soncuerpos primitivos que no están hechos unos de otros yque son los ingredientes que componen todos los otroscuerpos denominados “mixtos”. Así, propone que ni loscuatro elementos aristotélicos ni los tres principiosalquímicos eran elementos, pero aún no tenía la certezade qué sustancias conocidas eran en verdad elementos.Por ejemplo, sin saberlo obtuvo hidrógeno al tratarhierro con ácido clorhídrico, pero pensó que lo quehabía obtenido era aire corriente. En estas fechas ya

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estaban bien identificadas trece sustancias queactualmente sabemos que son elementos químicos, peroque no habían sido reconocidas como tales: oro, plata,cobre, hierro, estaño, plomo, mercurio, carbono, azufre,arsénico, antimonio, bismuto y cinc.

Sin embargo, aun después de la propuesta de Boyle, elinterés de los alquimistas por producir oro no decayó. Elalemán Hennig Brand (1630-1710) llevó a cabo en 1669 laprimera descripción detallada y reproducible del métodode obtención de un elemento químico (fósforo), el cualaisló de la orina humana en un intento de obtener unprincipio que le permitiera transformar metales de pocovalor en oro, por lo que se le conoce también como “elúltimo alquimista”. Él, como la mayoría de losalquimistas, pensaba que las cosas amarillas estaban a unpaso de la conversión en oro, por lo tanto se le ocurrióuna idea novedosa: buscar la piedra filosofal en la orinahumana, que tiene un ligero color amarillo. Recogiócierta cantidad de orina y la dejó reposar durante dossemanas. Luego calentó a ebullición para retirar el agua ydejar un residuo sólido. Mezcló el sólido con arena ycalentó fuertemente la mezcla. Al final recogió losvapores desprendidos que se condensaron en un sólido deaspecto ceroso y para su sorpresa, ese sólido brillaba en laoscuridad. Este descubrimiento fue espectacular y causósensación en toda Europa (fig. 3).

La persistente fe en la alquimia fue la fuente de otrasideas. Una teoría novedosa de la combustión fue

propuesta por el médico alemán George Ernst Stahl(1660-1734). Él le dio el nombre de “flogisto” al principiode la combustión, y propuso que cuando una sustanciaarde el flogisto la abandona y escapa al aire. Tambiénafirmó, con mucha razón, que el proceso de oxidaciónde un metal era el mismo que el de la combustión deuna sustancia. Esta teoría explicaba muy bien loshechos de la combustión y fue rápidamente aceptada. Laúnica objeción era que si en la oxidación de un metal seperdía flogisto el residuo pesaba más que el metal. Enrealidad a los químicos del siglo XVIII esto no lesimportaba demasiado, pues no daban muchaimportancia a las mediciones, y decían que el flogistopodía tener un peso negativo.

El ingenio de los primeros químicosEn los primeros tiempos en los que se desarrolló laquímica, como una ciencia, los investigadores de estadisciplina usaban principalmente sus sentidos paraobtener información, se basaban en cambios de color,olor o sabor para estudiar las reacciones químicas y losproductos. Un ejemplo de cómo podía usarse el colorpara identificar los compuestos de un cierto elemento esla reacción de nitrato de plomo o acetato de mercuriocon yoduro de potasio. Las soluciones acuosas de estostres compuestos son incoloras, pero al mezclar lasolución de yoduro de potasio con la de nitrato deplomo se produce un sólido amarillo (yoduro de plomo)

Fig. 2. Portada del libro de Boyle, donde expone sus ideas y descubrimientos.

Fig. 3. Descubrimiento del fósforo por Hennig Brand en 1669 (pintado por Joseph Wright).

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mientras que, si se hace con la solución de acetato demercurio se produce yoduro de mercurio, que es unsólido anaranjado (fig. 4). De esta manera se podíanidentificar los compuestos en los que participa ciertoelemento que, como ya se había observado, por logeneral les impartían un color característico.

Siglos XVIII y XIXEn esta época empezó a circular la idea de que el aireno era una sustancia sino una mezcla. El químico inglésHenry Cavendish (1731-1810) aisló el hidrógeno ydescubrió que no era aire común como había pensadoBoyle, sino que ardía con una llama azul produciendoun líquido incoloro que resultó ser agua. Cavendishpublicó su resultado pero no supo cómo interpretarlo.El químico escocés Joseph Black (1729-1799) fue uno delos primeros en probar que una parte del aire favorecíala combustión y otra no, demostrando que al menos erauna mezcla de dos sustancias. Su discípulo DanielRutherford (1749-1815) separó la parte que no favorecíala combustión y la llamó “aire flogistizado”. El clérigoinglés Joseph Priestley (1733-1804) identificó el gasproducido por la fermentación como el mismo que esproducto de una combustión. Priestley también preparóoxígeno calentando óxido de mercurio, que él mismoobtuvo al calentar mercurio con una gran lupa.Descubrió que este nuevo gas promovía la combustión yhacía que los animales se volvieran muy activos. Élllamó a este gas “aire desflogistizado”.

Antes que la teoría del flogisto muriera los químicos yahabían descrito la preparación de doce nuevos elementos:fósforo, cobalto, platino, níquel, hidrógeno, nitrógeno,oxígeno, cloro, manganeso, molibdeno, telurio y tungsteno.

En los siglos XVIII y XIX se descubrió la mayoría delos elementos químicos y nació la química como unaciencia moderna, con un lenguaje y método propios. Eneste periodo destacan las aportaciones del llamadopadre de la química, el francés Antoine LaurentLavoisier (1743-1794), a quien se considera el autor delprimer texto de química moderno, por la nomenclaturaque desarrolla para los compuestos y elementosquímicos, la cual, salvo algunos cambios, es la mismaque emplean los químicos actualmente. Lavoisierestableció la importancia de realizar mediciones

precisas y exactas, pues según él éstas constituyen labase de los experimentos químicos. Lo anterior nosparece obvio ahora, pero en el siglo XVIII fue la únicamanera posible de obtener una evidencia definitivacontra la teoría de la “transmutación de los elementos”.

En aquella época se observaba que si en un recipientede vidrio se hervía agua por periodos prolongados al finalaparecía un sedimento en el fondo del recipiente, como siuna pequeñísima cantidad de agua se hubiese convertidoen “tierra”. Lavoisier tenía serias dudas acerca de estateoría y lo que hizo para ponerla a prueba fue pesar, conla mejor balanza de que pudo echar mano, una ciertacantidad de agua de lluvia en un recipiente de vidrio conuna forma que permitiera la evaporación y condensacióncontinua del agua. Después puso a hervir el agua de lluviaen dicho recipiente durante 101 días, y al final de estetiempo notó el típico sedimento observado en otrasexperiencias semejantes y con la misma exactitud volvió apesar el recipiente de vidrio con el agua y el sedimentocuidadosamente raspado del fondo. Comparando lospesos lo que encontró fue que el peso del agua no cambiódespués del proceso y que el peso del recipientedisminuyó en una magnitud igual al peso del sedimentoraspado del fondo del recipiente. De esta manera Lavoisierdio un golpe fatal a la teoría de la “transmutación de loselementos”, al probar que el sedimento observado no eraagua transformada en “tierra”, sino que simplemente setrataba de pequeñas cantidades de vidrio disueltas por elagua durante el proceso y que al enfriarse ésta sedepositaban en el fondo del recipiente.

Lavoisier fue también el verdugo de la teoría delflogisto, al demostrar con experimentos y medicionesprecisas que el aire era una mezcla del airedesflogistizado de Priestley, al que llamó “oxígeno”(formador de ácidos), y el aire flogistizado deRutherford, al que llamó “azoe” (sin vida) (en españoleste nombre fue cambiado a nitrógeno, que significa“formador de nitro”). Gracias a sus investigaciones pudoformular una teoría de la combustión en la queestablecía que el oxígeno del aire se combinaba conotras sustancias para producir nuevos compuestos. Conesta teoría pudo explicar fácilmente lo que sucedía alquemar el aire inflamable de Cavendish, al que llamó“hidrógeno” (formador de agua), concluyendo que elagua era un compuesto de hidrógeno y oxígeno. Graciasa Lavoisier se eliminaron las ideas de los antiguosgriegos respecto a los cinco elementos.

Los problemas planteados por la metalurgia, como eldesarrollo de métodos para la extracción de metales ysu identificación, impulsaron las investigacionesquímicas durante los siglos XVIII y XIX, periodoconocido también como “Revolución industrial”. Unejemplo de esto es el descubrimiento del elementovanadio hecho en México en 1801 por Andrés Manueldel Río Fernández (1765-1849) (fig. 5). Este investigadortrabajaba para el Real Colegio de Minas en la Ciudad deMéxico, que a la sazón era encabezado por Fausto de

Fig. 4 Suspensiones de yoduro de plomo (izquierda) y de yoduro de mercurio (derecha).

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Elhúyar (1755-1833), quien a su vez descubrió elelemento wolframio en 1783.

Andrés Manuel del Río Fernández encontró el vanadioen una muestra de “plomo pardo de Zimapán”, (mineralque ahora se conoce como “vanadita”), proveniente deuna mina de Hidalgo. Debido a la gran variedad decolores de sus sales lo llamó “pancromio” (que significa“todos los colores”), pero después, al descubrir que todaslas sales se volvían rojas al calentarlas o tratarlas conácido, lo llamó “eritronio” (que significa “rojo”). Del Ríole dio parte de su material a Alexander von Humboldt(1769-1859), quien a su vez lo envió a un instituto enParís, junto con una breve nota explicando lo mucho quese parecía al cromo. (Una carta más detallada explicandosu química nunca llegó porque el barco se hundió en unatormenta). El químico francés H. V. Collet-Descotils (1773-1815) analizó la muestra y llegó a la conclusión de queera un mineral de cromo y publicó su reporte. Del Río fueconvencido de que había redescubierto el cromo.

El vanadio fue redescubierto en 1831, en una muestrade hierro, por el químico sueco Nils Gabriel Sefström(1787-1845) y lo llamó así en honor de Vanadis, la diosaescandinava de la belleza. Sin embargo, el químicoFriedrich Whöler (1800-1882), que había seguidotrabajando en muestras de plomo pardo de Zimapán,confirmó el descubrimiento de Andrés Manuel del Río(30 años antes) y a pesar de eso el nombre aceptado delelemento fue el que le asignó Sefström.

Con un conjunto de ideas novedosas en la química ycon resultados mejor explicados se preparaba el terrenopara una nueva concepción de los elementos químicos.

El francés Joseph Louis Proust (1754-1826) hizo undescubrimiento muy importante acerca de los pesos enlos cuales se combinaban las sustancias para producirnuevos compuestos. Descubrió que los elementossiempre se combinaban en proporciones definidas depeso y estas proporciones siempre eran númerosenteros. Proust concluyó que la única forma en la quesiempre se cumpliera esto era que la materia estuvieraconstituida por bloques indivisibles de construcción.

Pero quien realmente desarrolló esta teoría fue el inglésJohn Dalton (1766-1844). Dalton reconoció queefectivamente los compuestos siempre conteníanproporciones de peso de cada elemento que eran númerosenteros, inclusive cuando dos elementos se combinaban deformas diferentes, de esto dedujo que los átomos deberíande tener pesos definidos que serían diferentes para cadaelemento y elaboró una tabla con los pesos atómicos de loselementos conocidos en su época (fig. 6). Aquí por primeravez se dio una razón contundente por la que un elementono se puede transmutar en otro, es decir que por mediosquímicos no se puede cambiar un tipo de átomo en otro.Dalton trabajó mucho tiempo desarrollando su teoríaatómica y publicó sus resultados en su libro A New Systemof Chemical Philosophy (Un nuevo sistema de filosofíaquímica), en el cual representa a los compuestos como lacombinación de los átomos de los diversos elementos.

En 1817 el químico alemán Johann WolfgangDöbereiner (1780-1849) hizo el primer intento porestablecer una clasificación de los elementos químicos.Observó que para algunos grupos de tres elementos suspesos atómicos parecían tener relación con suspropiedades. Por ejemplo, calcio, estroncio y bario. Elcalcio funde a 839 °C y el bario a 729 °C, mientras que elestroncio queda en medio: funde a 769 °C. Un trozo decalcio agregado al agua reacciona y libera hidrógeno, elbario tiene la misma reacción pero es menos vigorosa y lareactividad del estroncio es intermedia. Los tres elementosforman compuestos parecidos, por ejemplo sus sulfatosCaSO4, BaSO4 y SrSO4. El sulfato de calcio es ligeramentesoluble en agua, el de estroncio es prácticamente insolubley el de bario tiene una solubilidad intermedia. Estecomportamiento se manifiesta en otras propiedades. Lomás interesante es cómo se ajustan estas propiedades consus pesos atómicos, los pesos medidos en esa época eran 40para el calcio, 137 para el bario y 88 para el estroncio, osea casi la mitad de los otros dos. En 1829 Döbereinervolvió a estudiar las triadas de los elementos, una formadapor azufre, selenio y telurio y la otra de cloro, bromo yyodo. Informó acerca de su teoría y sus estudios a lacomunidad científica, pero no la tomaron en cuenta, losquímicos de su época no vieron ninguna utilidad en todoFig. 5. Andrés Manuel del Río.

Andrés Manuel del Río Fernández encontró el vanadio en unamuestra de “plomo pardo de Zimapán”, (mineral que ahora seconoce como “vanadita”), proveniente de una mina de Hidalgo.

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eso. Döbereiner estaba muy adelantado a su tiempo. A lapregunta de los antiguos griegos: “¿De qué está hecho eluniverso?”, en 1830 ya se tenía una respuesta muydiferente a la esperada. En lugar de unos cuantos bloquesbásicos de construcción se tenía una lista de 54 y laQuímica empezaba a convertirse en una selva. Larepresentación de los elementos en los textos de Químicaera compleja, carente de sentido, difícil de comprender yde recordar. Los alquimistas habían desarrollado una seriede símbolos para sus elementos: oro , plata , por poneralgunos ejemplos. Dalton trató de simplificar el sistemasimbolizando a cada elemento mediante un círculo conuna marca distintiva. Pero fue el químico sueco Jöns JacobBerzelius (1779-1848) quien edificó el sistema más lógico yracional. A cada elemento lo representó con la primeraletra de su nombre latino, y cuando había más de unelemento que comenzara con la misma letra usaba lasegunda o la tercera para evitar la confusión. De esta formasimplificó grandemente la nomenclatura y la escritura dela química e implantó el sistema de símbolos químicos que

se usa en la actualidad. Berzelius también era un químicomuy hábil y perfeccionó la lista de los pesos atómicos quehabía desarrollado Dalton.

En 1859 dos físicos alemanes, Robert WilhelmBunsen (1811-1899) y Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) inventaron el espectroscopio. Con este aparato sepudo estudiar la luz emitida por cada elemento al sercalentado y examinar los espectros consistentes enlíneas luminosas características de cada elemento.Mediante este aparato se simplificó mucho el análisis delas muestras y se pudieron descubrir nuevos elementosa partir de la observación de líneas de luz desconocidas.Y como sólo es necesario observar la luz para conocerlos elementos que la emiten, por primera vez se hizoposible estudiar la composición química de las estrellas.

En 1860 se convocó al Primer Congreso Internacionalde Química y se discutieron los temas del estudio de loselementos, llegando a la conclusión de que erafundamental conocer los pesos atómicos de los elementospara entender la forma en la que se combinaban. En estafecha ya se conocían 58 elementos. Había que poner unorden en esta maraña de elementos que ya se tenían y losque se descubrían de vez en cuando.

En 1862 un geólogo francés llamado AlexandreÉmile Béguyer de Chancourtois (1820-1886) encontróque si disponía los elementos en orden de sus pesosatómicos en una columna en espiral, las triadas deDöbereiner quedaban alineadas y llamó a su arreglo“tornillo telúrico”, pero nadie se fijó en él. La idearevivió en el químico inglés John Alexander ReinaNewlands (1837-1898), quien decidió acomodar a loselementos en columnas de ocho miembros, perocometió algunos errores en su acomodo y suclasificación no tuvo mucha utilidad. En 1870 elquímico alemán Julius Lothar Meyer (1830-1895)acomodó a los elementos de acuerdo con sus volúmenesatómicos, este arreglo definitivamente indicaba unorden fundamental en los elementos (fig. 7). Pero lamayor contribución a una verdadera clasificación de los

Fig. 6. Tabla de los elementos publicada por Dalton, con los símbolosque él asignó y sus correspondientes pesos atómicos.

Fig. 7. Gráfica de los volúmenes atómicos de Lothar Meyer.

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elementos se había publicado en Rusia un año antes.El químico ruso Dmitri Ivanovich Mendeleiev (1834-

1907) (fig. 8) también propuso un orden para elacomodo de los elementos, pero no sólo tomando encuenta los pesos atómicos, sino también una propiedadquímica muy importante: la valencia.

Desde hacía tiempo era conocido que cada elementotenía cierto poder de combinación, por ejemplo, elhidrógeno y el oxígeno se pueden combinar para hacerH2O pero nunca para formar HO2. Mendeleiev hizo unalista con las valencias más comunes y con base en ellaobservó la formación de periodos. Arregló los elementosen una tabla y los que tenían propiedades similaresquedaron cercanos, particularmente las triadas deDöbereiner quedaron juntas (fig. 9).

Este nuevo arreglo de los elementos eraparticularmente bueno, pero iba más allá. Mendeleievtenía mucha confianza en su tabla periódica y se atrevióa disponer algunos elementos en un orden que eracontrario al que correspondía por sus pesos atómicos yretó a los químicos a ponerla a prueba. En aquellasfechas se le asignaba al berilio un peso atómico de 14,pero en la tabla de Mendeleiev no había espacio para unelemento con ese peso y lo colocó junto al magnesio,entre el litio y el boro, o sea que le debería decorresponder un peso atómico de aproximadamente 9 yde manera similar afirmó que los químicos estabanequivocados en los pesos del uranio y del indio. Pero lomás arriesgado en su propuesta fue la predicción denuevos elementos. Para que su tabla funcionara tuvo quedejar algunos huecos en ella y dijo que correspondían aelementos que no habían sido descubiertos y los llamó“ekaboro”, “ekasilicio” y “ekaaluminio”. Además, se

atrevió a predecir con lujo de detalles las propiedadesfísicas y químicas que tendrían. Nunca antes nadie habíahecho una propuesta tan desafiante ni se había atrevidoa predecir la existencia de un elemento sin tener unabase experimental y la mayoría de los químicos noprestaron atención a sus propuestas; sin embargo, si suspredicciones se cumplían se convertiría en un héroe parala química y su tabla periódica quedaría probada másallá de toda duda. La primera tabla periódica deMendeleiev lucía más o menos así:

Mendeleiev no tuvo que esperar mucho. En 1874 ycon ayuda del espectroscopio, el químico francés Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran (1838-1912) descubrió unnuevo elemento, lo aisló y lo llamó “galio”. Al describirsus propiedades observó que correspondían de manerasorprendente con las predichas para el ekaaluminio deMendeleiev. El descubrimiento causó sensación.Finalmente alguien sabía lo suficiente de los elementoscomo para entenderlos y predecir sus propiedades.Ahora los químicos de todo el mundo prestaronatención a la tabla de Mendeleiev y se dispusieron adescubrir los elementos que faltaban.

Cuatro años después el químico sueco Lars FredrikNilson (1840-1899) descubrió el óxido de un nuevoelemento y lo llamó “escandio”, pero fue su compatriotaPer Theodor Cleve (1840-1905) quien observó que esteelemento era el ekaboro que había predicho Mendeleiev yque sus predicciones eran correctas casi al más mínimodetalle. Finalmente, en 1886 se cumplió la última de laspredicciones de Mendeleiev. Un nuevo elemento, elgermanio, descubierto por el alemán Clemens AlexanderWinkler (1838-1904) correspondía fielmente a laspropiedades predichas para el ekasilicio.

A la pregunta de los antiguos griegos: “¿De qué está hecho eluniverso?”, en 1830 ya se tenía una respuesta muy diferente a laesperada. En lugar de unos cuantos bloques básicos deconstrucción se tenía una lista de 54 y la Química empezaba aconvertirse en una selva.

Fig. 8. Dmitri Ivanovich Mendeleiev. Fig. 9. La primera tabla periódica de Mendeleiev.

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Fig. 10. Tabla periódica publicada en 1898 (nótese la ausencia del grupo de los gases nobles).

Fig. 11. Tabla periódica publicada en 1907.

Mendeleiev había triunfado y en ese momento sutabla periódica fue reconocida como undescubrimiento monumental.

Con la novedosa tabla periódica como guía, losquímicos tenían ahora una valiosa herramienta para labúsqueda de los elementos. Estaba demostrado quehabía un orden interno en su estructura, aunque nofuera completamente entendido por los científicos deaquella época, se podía suponer que existía un númerolimitado de elementos y sólo tenían que colocarse en elorden correcto en la tabla. Aún quedaban tres huecos enella, pero ya nadie dudó de que se llenarían.

Sin embargo, había un pequeño detalle que niMendeleiev ni ningún otro químico podían explicar.Para que la tabla funcionara tuvo que colocar treselementos en un mismo espacio: cerio, erbio y terbio.Pero se estaba descubriendo un nuevo grupo de metales,muy parecidos entre sí, a partir de un grupo deminerales que eran llamados “tierras” y no encajabanen la tabla. El único lugar donde parecían encajar era enla hilera “IIIa”. Para que la tabla siguiera teniendo

sentido 12 elementos tenían que amontonarse en lamisma casilla y la flamante tabla periódica se empezabaa convertir en algo no tan claro.

Poco tiempo después, al analizar el aire con mayordetenimiento, el físico Robert John Strutt (1875-1947),mejor conocido como Lord Rayleigh, descubrió que elnitrógeno aislado del aire no era exactamente igual alobtenido por medios químicos y encargó al químicoescocés William Ramsay (1852-1916) que estudiara elasunto. El resultado de la investigación fue un nuevoconjunto de gases notablemente inertes que no cabíanen ningún lugar de la tabla. Sin embargo en estaocasión el problema fue más fácil de resolver.Mendeleiev había colocado a los elementos en orden deacuerdo con sus valencias y como estos nuevos gaseseran completamente inertes se podían considerar comode valencia 0 (cero), por lo tanto no había más quecolocarlos en una nueva hilera (véanse las figuras 10 y11). La tabla continuaba pasando todas la pruebas,excepto por el asunto de los metales de las llamadas“tierras raras”.

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Siglo XXPosteriormente, gracias a los trabajos de Joseph JohnThomson (1856-1940) que descubrió el electrón, deWilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) que descubrió losrayos X, de Antoine Henri Becquerel (1852-1908) quedescubrió la radiactividad, de Ernest Rutherford (1871-1937) que descubrió el núcleo atómico y los protones, yde los esposos Marie Curie (1867-1934) y Pierre Curie(1859-1906), que estudiaron más a fondo la radiactividady descubrieron el radio y el polonio, se tuvo una ideaacerca de lo que existía en el interior de los átomos.Pero la radiactividad parecía empeorar la situación enlugar de mejorarla. Los elementos radiactivos setransmutaban, cambiaban espontáneamente unos enotros a una velocidad fija. El tiempo en el que la mitaddel peso del elemento se transformaba en otro fuellamado “vida media”. Los químicos se encontrabancontinuamente aislando nuevos elementos producto deestas transformaciones. Se sabía que el uranio, el torio yel actinio tenían cada uno una serie detransformaciones diferentes con una serie de productosdiferentes en cada caso, pero todas las transmutacionestenían como producto final al plomo. Esto hubieradecepcionado grandemente a los alquimistas,finalmente se había demostrado que era posibletransmutar elementos, pero solamente obtenían plomo

a partir de otras cosas y no al revés. El problema fuemayor cuando notaron que tenían aislados más de 40elementos de pesos diferentes y que sólo quedaban tresespacios en la tabla. La solución al problema la dioFrederick Soddy (1877-1956), quien afirmó que todosestos elementos eran variedades de unos cuantoselementos químicamente iguales y les correspondía elmismo lugar en la tabla periódica y los llamó “isótopos”,que significa “en el mismo lugar”. Pero la situaciónestaba lejos de ser comprendida en su totalidad y no setenía una idea clara acerca de cómo podían existirátomos del mismo elemento que tuvieran diferente pesoatómico.

A pesar de que ya se tenía una tabla periódicafuncional y se empezaba a comprender la estructura delos átomos, todavía no se tenía ninguna prueba de cuálera el orden que seguían los elementos para acomodarsede la forma en la que estaban (fig. 12). Ciertamente no erasu peso atómico lo que imponía el orden. La respuestaprovino del estudio de la emisión de rayos X de cadaelemento. El físico inglés Henry Gwyn-Jeffreys Moseley(1887-1915) realizó un estudio sistemático con todos loselementos y descubrió que la longitud de onda se hacíamás pequeña para los átomos más pesados. Con estosresultados Moseley descubrió que a cada elemento se lepodía asignar un número entero correspondiente al

Fig. 12. Tabla periódica publicada en 1916.

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número de cargas positivas en el núcleo y, por lo tanto,al número de electrones a su alrededor. Gracias a esto sedemostró que efectivamente Mendeleiev tenía razón alacomodar los elementos en el orden en que los dispuso,puesto que estaban en el orden correcto de númeroatómico (fig. 13).

La respuesta al problema de cómo podían existir losisótopos llegó finalmente en 1932, cuando el físicoinglés James Chadwick (1891-1974) descubrió el neutrón,una partícula que no tiene carga eléctrica y que pesacasi lo mismo que el protón. Y se entendió que en losisótopos lo que varía es el número de neutrones, quecontribuyen sólo a la masa, sin alterarsignificativamente sus propiedades químicas.

El entendimiento final de la tabla periódica llegó conel físico danés Niels Henrik David Bohr (1885-1962), quienconstruyó una teoría que acomodaba los electrones enorbitales y niveles de energía. En cada orbital se podían

colocar sólo dos electrones y cada nivel tenía diferentenúmero de orbitales. De esta manera se pudo entender elarreglo periódico de los átomos y se comprendió por quélos elementos se colocan en periodos de diferentelongitud. Puesto que el comportamiento químico de unátomo está dominado por sus electrones más externos,explicar su acomodo explica sus propiedades. Así, a cadaperiodo le corresponde un nivel de energía y a cadabloque de elementos le corresponde un tipo de orbitales.La tabla periódica finalmente estaba siendo comprendida.Los elementos de las tierras raras finalmente ocuparonun lugar lógico como un grupo con un tipo particular deorbitales y tendrían la misma categoría que los elementosactino, torio, protactinio y uranio. Con esta idea sedecidió cambiar el nombre a este grupo de elementos,llamando “lantánidos” a los que corresponden a la serieque comienza con el lantano, y “actínidos” a la quecomienza con actino.

Fig. 13. Tabla periódica publicada en 1926 (en ésta ya se indica el número atómico, no solamente la masa, y tiene espacios específicos para los lantánidos).

La respuesta al problema de cómo podían existir los isótopos llegófinalmente en 1932, cuando el físico inglés James Chadwick (1891-1974) descubrió el neutrón, una partícula que no tiene cargaeléctrica y que pesa casi lo mismo que el protón.

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Fig. 14. Tabla Periódica de los Elementos publicada en el 2003 por la Fundación Roberto Medellín en el Centro Nacional de Educación Química, 2003.

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Pero aún quedaban huecos por llenar en la tablaperiódica. Afortunadamente ya se sabía lo suficiente delos elementos como para poder fabricar los que nosfaltaban. El elemento con número atómico 43 fuefabricado en un acelerador de partículas en laUniversidad de California por Ernest Orlando Lawrence(1901-1958) e identificado por el químico italiano EmilioGino Segrè (1905-1989). Todos los isótopos de este nuevoelemento eran radiactivos y el más estable tenía unavida media de 200000 años, por lo que cualquiercantidad que hubiera al inicio de la formación denuestro planeta ya ha desaparecido. El nombre asignadoa este elemento es “tecnecio”, que significa “artificial”,puesto que fue el primero fabricado por el ser humano.

El último metal alcalino, el francio, fue descubiertoen la naturaleza entre los productos de desintegracióndel actinio, pero se encuentra en tan poca cantidad quepara estudiarlo es preferible prepararlo en un aceleradorde partículas, que aislarlo de una fuente natural. Dehecho nunca se ha obtenido suficiente francio comopara poder verlo. Posteriormente se prepararon el astato(que significa “inestable”) y el prometio (por Prometeo, elhombre que robó el fuego a los dioses del Olimpo).

Con esto se llenaron finalmente los huecos en latabla periódica y el uranio era el elemento número 92.Pero éste no era el límite, se debería poder fabricar laserie completa de los actínidos. Y así se hizo. El últimoelemento de esta serie, el lawrencio, fue sintetizado en

1961 en la Universidad de California. Los nuevoselementos, más que representar algún interés para losquímicos, son de gran interés para probar las teoríasatómicas que proponen los físicos. El último elementosintetizado en el año 2000, con número atómico 116 ypeso atómico 292 decayó al elemento 114 en 47milisegundos.

La tabla periódica de Mendeleiev ha sufrido pocoscambios desde su creación. La modificación mássignificativa, después de la adición del grupo de losgases nobles y los grupos correspondientes a loslantánidos y actínidos, ha sido la forma en la que serepresenta. La presentación actual, conocida como“forma larga”, se comenzó a utilizar desde finales delos años de la década de 1930. La forma actual tienemuchas ventajas e ilustra mejor las relaciones entre loselementos y sus propiedades, como la tabla presentadaen la figura 14.

Indudablemente, la tabla periódica es laherramienta fundamental para el estudio de loselementos químicos. Su historia es la historia de laquímica. Lo más sorprendente es que Mendeleiev fueracapaz de hacerla mucho antes que los químicostuvieran una idea de cuáles eran las entidadesfundamentales que le daban sentido. No forzó a loselementos a acomodarse en una tabla, dejó que loselementos formaran la tabla. Esta diferencia fue laclave de su éxito.

I. Asimov, La búsqueda de los elementos, RBA Editores, Barcelona,1993.J. Emsley, Nature’s Building Blocks, Oxford University Press, Nueva York, 2003.Horacio García Fernández, Las huellas del átomo, ADN Editores, Conaculta,Página 23, México, D. F., México, 2000. Web Elements, http//:www.webelements.comRemsen, An Introduction to the Study of Chemistry, Henry Holt andCompany, p. 23, Nueva York, 1898.G. S. Newth, “A Text-Book of Inorganic Chemistry, Longmans”, Green andCo., p. 23, Londres, 1907 y reeditado en 1926. V. V. Xarvin, J. Mercadal Medina (trads.), “Química elemental moderna”,Librería Internacional Romo, Madrid, 1916. S. Escalante Tovar, A. Flores Parra, M. A. Paz Sandoval, M. J. Rosales Hoz, LaTabla Periódica: Abecedario de la química. Centro de Educación Química,México, 2005.

http://pubs.acs.org/cen/80th/elements.httml.

En el siglo XIX, a pesar de que ya se tenía una tabla periódica funcionaly se empezaba a comprender la estructura de los átomos, todavía no setenía ninguna prueba de cuál era el orden que seguían los elementospara acomodarse de la forma en la que estaban.

[Referencias]