El genio que ordenó el universo.

viernes, 9 de agosto de 2013

Esta entrada, con la que estreno el blog, participa en el XXVII Carnaval de Química, hospedado por el blogger Bernardo Herradón García.



Una de las primeras piedras con las que se suele tropezar cualquier estudiante que se inicia en las ciencias (y más particularmente, en el mundo de la química) es la tabla periódica. Es inevitable encontrarla enmarcada en la pared de cualquier aula de ciencias que se precie, y a juzgar por el poco uso que se le da, parece que su valor es más bien otorgado que ganado. Dieciocho columnas repletas de elementos, cada uno con su número atómico, su símbolo, su nombre, y un puñado de datos que parecen no tener demasiado sentido si no se los observa con detenimiento. Su aprendizaje se hace duro y tedioso, pues no suele pasar (en el mejor de los casos) de memorizar los elementos más comunes con sus características: estados de oxidación, símbolo, posición en la tabla...

Sin embargo, a medida que se avanza en el estudio de la Tabla Periódica de los Elementos (que así se llama), se empieza a vislumbrar un cierto orden, la sensación de que, después de todo, sí que hay cierta periodicidad donde en un principio sólo parecía haber caos. Hay propiedades que se repiten, que crecen y decrecen en un sentido determinado. El tamaño de los átomos, el de sus iones, su tendencia a ganar y perder electrones, a atraer hacia sí el par electrónico que los enlaza con otros átomos, sus estados de oxidación, sus propiedades químicas... y un buen puñado más. Sin duda, parece que hay una especie de orden en los ladrillos fundamentales de la materia ordinaria del universo.

Pero, ¿quién fue el responsable de ordenar los elementos de esta forma?

Uno de los objetivos de los químicos desde que esta ciencia empezó a diferenciarse de la alquimia ha sido ordenar los diferentes componentes básicos de la materia que existen en el universo.

Hace no demasiado tiempo, en la década de 1810, los científicos aún no tenían una idea clara de si los elementos podían guardar un orden siquiera. El químico alemán Johann Döbereiner encontró que ciertos elementos se pueden agrupar de tres en tres (es decir, en tríadas, como él las llamó). Por ejemplo, el litio, el sodio y el potasio formarían una tríada. Los tres reaccionan liberando calor si entran en contacto con el agua. Los tres son metales, y los tres tienden a reaccionar con elementos semejantes. Así, nos encontramos con el cloruro de sodio (la sal de mesa), el cloruro de potasio (la “sal sin sodio” que venden algunos supermercados) y el cloruro de litio (una sal de aspecto muy similar a la sal de mesa, no tóxica). La idea parecía tener sentido, pero ¿qué hacer con todas las tríadas que aparecían? La situación era como tener muchas pequeñas islas de orden en un océano caótico.


El siguiente gran intento fue el del químico francés De Chancourtois, unos 50 años después que Döbereiner. Este elaboró un diagrama que mostraba cierta periodicidad en los elementos, aunque no llegó a cobrar demasiada relevancia por su complejidad.

Justo al mismo tiempo, en 1864 el químico inglés que respondía al sonoro nombre de John Alexander Reina Newlands publicaba su “ley de las octavas”. Ordenó los elementos en orden ascendente de peso atómico, sin tener en cuenta el hidrógeno ni un grupo de elementos aún desconocido, los gases nobles. Cada ocho elementos se repetían propiedades periódicas, y el sistema era simple. De ahí el nombre “ley de las octavas” (pues cada ocho notas musicales se vuelve a empezar la escala). Sin embargo, esta ordenación dejaba de funcionar a partir del calcio, pues aún había elementos por descubrir que hacían fallar la ordenación. Cabe mencionar que al principio Newlands fue ridiculizado: algunos miembros de la comunidad científica le pedían que hiciese tocar música a sus elementos. Sin embargo, más tarde su logro fue reconocido.

Ahora es cuando entra en juego nuestro protagonista. Dmitri Mendeleiev nació en una importante ciudad de Siberia, Tobolsk. Nadie sabe con certeza cuántos hermanos tenía, pero normalmente se manejan cifras por encima de quince. Al nacer Dmitri, su padre quedó ciego, y por tanto, incapacitado para ejercer como director del colegio en el que trabajaba. La madre de Dmitri comenzó a trabajar en la fábrica de cristal que había heredado de su abuelo. Poco a poco, sus hijos se fueron independizando, y el ritmo de vida de María Mendeleieva fue haciéndose más pausado. Sin embargo, cuando sólo quedaba por criar al joven Dmitri (y a una hermana suya) la mala suerte golpeó, y la fábrica de cristal quedó totalmente calcinada en un incendio. Esto fue crucial para el transcurso de los acontecimientos. La madre de Mendeleiev, María, decidió invertir todo el dinero que le quedaba en la educación de su hijo. Para ello, tenía que ir hasta Moscú, donde su hijo podría estudiar ciencias, que ya eran de su interés en aquel entonces.

Desde Tobolsk hasta Moscú había en aquella época unos 6000 kilómetros. En coche harían falta unas 60 horas de conducción ininterrumpida para cubrir ese espacio, si fuésemos todo el rato a 100 km/h. Es, sin duda, un buen trecho. Sin embargo, a mediados del siglo XIX los coches no abundaban precisamente, y el único medio de transporte que se podía permitir una rusa de clase media era (¿sorpresa?) sus propias piernas. Así, Dmitri, su madre y su hermana, recorrieron a pie y haciendo autoestop los más de 6000 kilómetros que los separaban de Moscú. Hay que tener en cuenta que a mediados del siglo XIX, los medios de transporte no eran tan comunes ni tan rápidos como los actuales. Probablemente el joven Mendeleiev pasase la mayor parte del tiempo en la trasera de algún coche de caballos. Para colmo, Dmitri no fue aceptado en la Universidad de Moscú, pues las estrictas medidas del momento daban preferencia a los propios moscovitas antes que a los extranjeros.

Dmitri entró en la Universidad de San Petersburgo. Su madre, María, murió de agotamiento una vez su hijo encontró un lugar en el que estudiar. Unos años después, Dmitri terminó su formación básica sin destacar demasiado. En la universidad se lo conocía por su mal genio (solía refunfuñar y quejarse constantemente mientras trabajaba, según él, para ahorrarse una úlcera). Llevaba siempre el pelo enmarañado y estropeado, pues sólo se lo cortaba una vez al año. No tenía dotes de laboratorio demasiado destacables. Sin embargo, cuando contaba con 35 años, unos cinco años después de que se rieran de Newlands por su ley de las octavas, comenzó a interesarse por el tema de la ordenación de los elementos. Su idea fue hacer lo mismo que Newlands (ordenar los elementos por peso atómico creciente), y se dio cuenta de que las propiedades se repetían de forma periódica y que los elementos podían agruparse en grupos de siete. Era una idea muy parecida a la de Newlands, pero permitía agrupar a los elementos en grupos más grandes, y además, el acierto de Mendeleiev fue otro: consiguió dejar huecos que, según él, pertenecían a elementos aún no descubiertos. Fue un movimiento valiente por su parte, que resultó ser correcto.


Este era el aspecto de la Tabla Periódica en 1871.

A los elementos que aún no habían sido descubiertos les ponía un nombre consistente en un prefijo, eka-, dvi- o tri- (uno, dos o tres, en eslavo) que indicaba la distancia vertical con el elemento conocido más cercano. Después, el nombre del elemento. Así, si una posición más abajo del silicio había un hueco, este elemento se llamaría provisionalmente ekasilicio (“una posición más abajo del silicio”). Mendeleiev llegó a predecir con un alto grado de exactitud las propiedades de elementos aún desconocidos. En el caso del ekasilicio, predijo correctamente su masa atómica, densidad, color, naturaleza del óxido, densidad del óxido, acidez o basicidad de éste, densidad del cloruro, y además dio aproximaciones bastante buenas para su punto de fusión y el punto de ebullición del cloruro. Todo ello sin tener la más mínima idea de cómo sería realmente dicho elemento, usando como única guía la razón. En 1886 se descubrió el ekasilicio. Se le dio el nombre de germanio, y fue el tercero de los elementos descubiertos predichos por Mendeleiev. Esto le valió la aprobación de la comunidad científica. Años más tarde, a principios del siglo XX, los avances y descubrimientos en física cuántica corroborarían que la tabla de Mendeleiev funcionaba bastante bien, y además se le aplicarían ciertas correcciones, hasta llegar a ser lo que es hoy en día.


Propiedades predichas por Mendeleiev vs. propiedades observadas


Posteriormente, Mendeleiev llevaría una vida bastante activa, hasta el día de su muerte en febrero de 1907. Viajaría a Estados Unidos y a Europa. Recibiría numerosos elogios y reconocimientos. Conocería al matrimonio Curie. Sería detractor de la radiactividad cuando ésta no era más que un concepto un tanto vago, y de la teoría atómica (la cual no consideraba del todo correcta, además de insatisfactoria). Ironías de la vida, el nombre que ordenó los elementos por masa atómica creciente no estaba muy convencido de la existencia de los átomos. Intentaría desarrollar el concepto de éter. Haría avances en agricultura y ganadería y estudiaría el petróleo en sus viajes a América. Se casaría, tendría tres hijos, se divorciaría, y se volvería a casar (esta vez felizmente) con una muchacha casi tres décadas menor que él. Iintroduciría el sistema métrico en Rusia. Desarrollaría una pólvora sin humo que el ejército ruso nunca llegó a utilizar, e infinidad de sucesos que hicieron de la vida de este genio, sin duda, digna de reconocimiento. 

Nunca llegó a ingresar en la Academia Rusa de las Ciencias por discrepancias ideológicas. Sin embargo, la comunidad científica llegaría a honrarlo nombrando un elemento en su honor (elemento que ocuparía el puesto número 101 en su propia tabla, el mendelevio). Ciertamente, fue un honor apropiado: el mendelevio es un elemento altamente inestable, al igual que la persona que le da nombre. También se nombraría un cráter lunar en reconocimiento a su vida: el cráter Mendeleev. Desde 1998, la Academia Rusa de las ciencias entrega la Medalla Mendeleiev para premiar a los mejores investigadores químicos. En Rusia hay una universidad con su nombre: la Universidad Rusa Mendeleiev de Química y Tecnología. Hay un glaciar nombrado en su honor, el glaciar Mendeleiev. Hay decenas de monumentos en su honor distribuidos a lo largo del mundo.


El protagonista de esta entrada murió de gripe con 72 años, en febrero de 1907. Como cualquier otro genio, cambió el mundo, dejando tras de sí quizás la ordenación más eficaz y bella que el ser humano haya creado hasta ahora: la Tabla Periódica de los Elementos.



Actualización del 13/10/2014. Estaba el jueves pasado dando un paseo por el campus de la universidad, cuando pasé frente a mi facultad. La Facultad de Ciencias Experimentales y de la Salud de la Universidad de Jaén, todo con mayúscula. Me fijé en la tabla periódica que recibe a todo el que cruza una de las entradas. Se trata de un mosaico de azulejos de diversos colores que delimitan los cuatro bloques del sistema periódico, de algo más de tres metros y medio de ancho.


Clic aquí para ampliar.

Nunca había pensado demasiado acerca de por qué cuatro de los azulejos (los correspondientes al escandio, galio, germanio y tecnecio) estaban en blanco. El jueves, por algún motivo, un circuito se activó cuando pasé delante de la tabla y recordé los elementos que Mendeleiev no había predicho que existirían. Y ahí arriba, encabezando la lista de ladrillos (que no se enfade ningún físico) del universo, la imagen del químico ruso. Curioso que haya tenido esto tan cerca y no me haya dado nunca cuenta.

3 comentarios:

  1. Magnifica labor de divulgación. Enhorabuena.

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  2. ¡Gracias a ambos!

    Espero que el resto del blog también sea de vuestro agrado.

    Un saludo.

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