Los pasos de la revolución

La tabla periódica 

Y como llegamos a ella 

Aristóteles

Los seres humanos siempre hemos estado tentados a encontrar una explicación a la complejidad de la materia que nos rodea. Al principio se pensaba que los elementos de toda materia se resumían al agua, tierra, fuego y aire (aristóteles). Sin embargo al cabo del tiempo y gracias a la mejora de las técnicas de experimentación física y química, nos dimos cuenta de que la materia es en realidad más compleja de lo que parece. Los químicos del siglo XIX encontraron entonces la necesidad de ordenar los nuevos elementos descubiertos. 

Desde el principio se supo de la existencia de familias de elementos que compartían propiedades y semejanzas entre sí, intuyéndose que debía de existir una ley natural que tendiese a agrupar y relacionar con lógica a los elementos. La búsqueda de esta ley está llena de intentos, como las Triadas de Döbereiner , las octavas de Newlands, el tornillo telúrico de Charcourtois, etc, todos ellos basados generalmente en dos criterios fundamentales:

1. La similitud de las propiedades fisicoquímicas de los elementos
2. La relación entre las propiedades y alguna característica atómica como la masa atómica.

Cronología de las diferentes clasificaciones de los elementos químicos

Antoine Lavoisier

Jöns Berzelius

 Antoine L. Lavoisier y Jöns J. Berzelius 

    Muchos científicos intentaron un sistema de ordenamiento de los 114 elementos; en 1787 el químico francés Antoine Lavoisier elaboró una lista de 33 elementos conocidos hasta ese momento. Incluyendo los elementos conocidos desde la prehistoria hasta ese tiempo.

Los símbolos modernos de representación de los átomos se debe a Berzelius, el cual propuso utilizar, en vez de signos arbitrarios, la primera letra del nombre latino del elemento o, en todo caso, la primera letra seguida de otra representativa del sonido característico del nombre al ser dos o más los elementos cuyos nombres empezasen por la misma letra. El tomar como base el nombre latino, pues el latín era entonces la lengua internacional utilizada en la terminología científica, hizo que la proposición de Berzelius fuese universalmente aceptada. Además, los elementos conocidos desde antiguo tenían en general muy distinto nombre en los diversos países, tal como el hierro, que en francés se denomina fer, en inglés iron y en alemán eisen, y por ello, los símbolos basados en un idioma particular no hubiesen sido aceptados por doquier.

Antigua nomenclatura Química

William Prout

Prout

Fue un químico, físico y teólogo natural inglés. Su principal aportación científica fue la conocida como Hipótesis de Proust.  Estableció la hipótesis que “en todos los elementos se hallan compuestos de hidrógeno como materia original”, en tal sentido propuso el ordenamiento de los elementos en base al hidrógeno, según la cual las masas atómicas eran números enteros y múltiplos de aquel.

La consecuencia de estos hechos fue el descubrimiento de un gran número de elementos. A medida que el número de elementos conocidos aumentaba se observaron semejanzas físicas y químicas entre ellos y fue necesario encontrar un sistema que pudiera ordenarlos y agrupar aquellos que tuvieran comportamiento similar .

Johann W.Döbereiner

Döbereiner en su laboratorio 

 A principios del siglo XIX, se conocían la suficiente cantidad de elementos y compuestos como para que fuese necesario hacer una clasificación con el fin de facilitar su comprensión y estudio.

Este químico alcanzó a elaborar un informe que mostraba una relación entre la masa atómica de ciertos elementos y sus propiedades en 1817. Él destaca la existencia de similitudes entre elementos agrupados en tríos que él denomina “tríadas”. La tríada del cloro, del bromo y del yodo es un ejemplo. Pone en evidencia que la masa de uno de los tres elementos de la triada es intermedia entre la de los otros dos. En 1850 pudimos contar con unas 20 tríadas para llegar a una primera clasificación coherente.

Ejemplo de Tríada 

Chancourtois y Newlands

Chancourtois 

Newlands 

Chancourtois fue un químico francés quien ordenó los elementos químicos en función creciente a su peso atómico sobre una curva helicoidal que envolvía a un cilindro, cuya base circular fue dividida en 16 partes iguales. Esta curva helicoidal tenia la particularidad de que si por una parte trazábamos una línea vertical, intersectaba a los elementos con propiedades similares.

En 1864 Chancourtois y Newlands, químico inglés, anuncian la Ley de las octavas: las propiedades se repiten cada ocho elementos. Pero esta ley no puede aplicarse a los elementos más allá del Calcio. Esta clasificación es por lo tanto insuficiente, pero la tabla periódica comienza a ser diseñada.

Tornillo telúrico de Chancourtois

Octavas de Newlands 

Lothar Meyer

Lothar Meyer

En 1869, Meyer, químico alemán, pone en evidencia una cierta periodicidad en el volumen atómico. Los elementos similares tienen un volumen atómico similar en relación con los otros elementos. Los metales alcalinos tienen por ejemplo un volumen atómico importante. Además, Meyer no pudo dar lugar a mas de 55 elementos en su trabajo contra los 63 elementos conocidos en ese tiempo que pudo ubicar el ruso en su trabajo. Su publicación de la tabla periodica fue posterior a la del ruso, pero es estudio es anterior, aun así, el reconocimiento fue para mendeléyev 

Dmitri Mendeléyev

En 1869, Mendeleyev, químico ruso, presenta una primera versión de su tabla periódica. Esta tabla fue la primera presentación coherente de las semejanzas de los elementos. El se dio cuenta de que clasificando los elementos según sus masas atómicas se veía aparecer una periodicidad en lo que concierne a ciertas propiedades de los elementos. La primera tabla contenía 63 elementos.

Esta tabla fue diseñada de manera que hiciera aparecer la periodicidad de los elementos. De esta manera los elementos son clasificados verticalmente. Las agrupaciones horizontales se suceden representando los elementos de la misma “familia”.

Para poder aplicar la ley que él creía cierta, tuvo que dejar ciertos huecos vacíos. Él estaba convencido de que un día esos lugares vacíos que correspondían a las masas atómicas 45, 68, 70 y 180, no lo estarían más, y los descubrimientos futuros confirmaron esta convicción  El consiguió además prever las propiedades químicas de tres de los elementos que faltaban a partir de las propiedades de los cuatro elementos vecinos. Entre 1875 y 1886, estos tres elementos: galio, escandio y germanio, fueron descubiertos y ellos poseían las propiedades predecidas.


En su infinita preparación, este fue el paso vanguardista en la formulación de la tabla periódica,  el dejar espacios vacíos, luego, la tabla de mendeléyev tuvo otro desafío:
El descubrimiento del Helio, ya que este no respondía a ningún grupo y no tenia propiedades parecidas a los conocidos, mendeléyev supo leer esta situación y apartó al helio de los demás grupos.
Años mas tarde Sir William Ramsay descubre ciertosgases, con características similares entre sí y con el helio, formando en ese tiempo el grupo 0, y lo que hoy conocemos como Gases Nobles 

Henry Moseley 

Moseley como soldado en 1915

fue un físico y químico inglés. Su principal contribución a la ciencia, fue la justificación cuantitativa del concepto de número atómico en la Ley de Moseley, en química avanzada proporcionó un apoyo fundamental al modelo de Bohr definido con detalle por Rutherford/Antonius Van den Broek mencionando que los núcleos atómicos contienen cargas positivas iguales a su número atómico. Por indicación de éste estudió los espectros de rayos X o Roentgen de cincuenta elementos y en 1912 descubrió su ley de los números atómicos, según la cual la raíz cuadrada de la frecuencia de los rayos X producidos cuando un elemento se bombardea con rayos catódicos es proporcional al número atómico del elemento. Como los experimentos de Moseley demostraron que los elementos producían rayos X de longitud de onda tanto más corta cuanto mayor era su peso atómico, pudo construirse una nueva tabla periódica de los noventa y dos elementos, ordenados de acuerdo con la longitud de onda de los rayos X correspondiente a cada uno de ellos. Moseley en su investigacion pudo comprobar (ya en otra época y contingencia histórica) lo dicho por mendeléyev, y pudo comprobar de forma fehaciente lo que mendeléyev no pudo hacer por las limitaciones instrumentales de la época.
Moseley dio con la muerte mientras prestaba sus servicios como oficial de transmisiones en el ejército inglés, durante la campaña de los Dardanelos de la I Guerra Mundial. Murió cuando tenía sólo veintiocho años. 
En opinión de muchos científicos, si hubiera vivido más tiempo, podría haber contribuido al conocimiento más detallado de la estructura de la materia. Como dijo una vez Niels Bohr en el año 1962, Puedes ver hoy en día que el trabajo de Rutherford sobre el núcleo atómico no hubiera sido tomado en serio. Tampoco lo hubiéramos entendido hoy en día si no hubiéramos tenido las investigaciones de Moseley.

Estudio de Moseley con rayos X respecto a los elementos 

Tabla periódica moderna

Un grupo de la tabla periódica es una columna vertical de la tabla. Hay 18 grupos en la tabla estándar. El hecho de que la mayoría de estos grupos correspondan directamente a una serie química no es fruto del azar. La tabla ha sido inventada para organizar las series químicas conocidas dentro de un esquema coherente. La distribución de los elementos en la tabla periódica proviene del hecho de que los elementos de un mismo grupo poseen la misma configuración electrónica en su capa más externa. Como el comportamiento químico está principalmente dictado por las interacciones de estos electrones de la última capa, de aquí el hecho de que los elementos de un mismo grupo tengan similares propiedades físicas y químicas.

De la clasificación de Aristóteles, pasando por la genialidad de Mendeléyev  a la confirmación de Moseley