Ciencia y Tecnología

Los elementos ordenados de Dmitri Mendeleev

Los elementos ordenados de Dmitri Mendeleev
MIKEL CASAL

Se conmemoran 150 años desde que el químico ruso presentó la primera tabla periódica

MAURICIO-JOSÉ SCHWARZ

Cuando Dmitri Ivanovich Mendeleev nació en el poblado siberiano de Verkhnie Aremzyani, cerca de Tobolsk, histórica capital de Siberia, habían pasado 45 años desde que Antoine Lavoisier consagrara una nueva teoría con su libro 'Elementos de química', desechando la idea de los cuatro elementos de Aristóteles, de los cinco elementos chinos y otras muchas que habían dominado el imaginario de la humanidad durante miles de años, tratando de explicar la composición de la realidad física que nos rodeaba.

También habían pasado sólo seis años desde que Friedrich Wöhler sintetizara la urea, hazaña que demostraba que se podía crear un compuesto orgánico a partir de materiales inorgánicos, demoliendo otra creencia del pasado: la del vitalismo, es decir, la de que los seres vivos eran radicalmente diferentes del mundo no vivo debido a una misteriosa fuerza vital llamada en distintos lugares vis vitalis, chi, prana, etc. Comenzaba una nueva época de la comprensión de nuestra realidad.

Era el 8 de febrero de 1834 y la pareja de Iván Pavlovich Mendeleev, profesor del gymnasium o bachillerato local, y Mariya Dmitriyevna Kornileva recibía al último de sus al menos 14 hijos. Mariya pronto dejaría de ser un ama de casa y madre en serie cuando Iván perdió la vista ese mismo año, y pasó a administrar la fábrica de objetos de vidrio de su familia. Iván murió en 1847 y la fábrica se incendió en 1848. Pero Mariya, decidida a impulsar el futuro de su hijo pese a su enorme pobreza, lo llevó a San Petersburgo, donde lo inscribió en el Instituto Pedagógico. Su madre murió antes de que Dmitri se graduara en 1855 con medalla de oro para luego hacer postgrados tanto en Rusia como en Alemania.

Avances asombrosos

La química, disciplina creada debido al libro 'El químico escéptico' de Robert Boyle en 1661, estaba experimentando cambios y avances asombrosos que atrajeron al joven Mendeleev. En 1847, Hermann Kolbe había sintetizado ácido acético de fuentes totalmente inorgánicas, confirmando la refutación del vitalismo que había hecho Wöhler, un año después, Lord Kelvin había establecido el concepto de cero absoluto y en ese 1855, Benjamin Silliman Jr. había puesto las bases de toda la industria petroquímica al crear métodos para el craqueo o división del petróleo. Mientras tanto, el sueco Carl Gustav Mosander había descubierto cinco nuevos elementos, y el ruso Ernst Claus uno más, el rutenio.

La misión que tenía Mendeleev era llevar estos nuevos conocimientos a sus alumnos, primero en el Instituto Tecnológico de San Petersburgo y después, en 1867, en la Universidad de San Petersburgo. Pero se encontró con un grave problema: quería darles a sus alumnos un libro de texto de buena calidad sobre química inorgánica… y no existía ninguno. Como ya había escrito un libro sobre química orgánica que había sido premiado, decidió entonces escribir él mismo un libro que se llamaría 'Los principios de la química'.

Fue entonces, mediante la observación sistemática y la acumulación de datos analizados con ojos cuestionadores, cuando Mendeleev realizó su gran descubrimiento. Al empezar a preparar el capítulo sobre los elementos halógenos (como el cloro) y comparar sus propiedades con las del grupo de metales alcalinos (como el sodio), notó patrones recurrentes. Había similaridades en la progresión de sus números atómicos que parecían apuntar a un orden no detectado hasta entonces.

El genial profesor recibió numerosos galardones por su trabajo salvo el Nobel

El número atómico de un elemento es el número de protones, partículas de carga positiva, que hay en su núcleo, y que son su característica esencial. Un mismo elemento puede tener un número variable de neutrones en el núcleo, los llamados isótopos, pero los protones son los que lo definen como ese elemento, precisamente.

El carbono, que tiene un número atómico de 6, puede tener diversos números de neutrones, formando otros tantos isótopos. Los isótopos naturales del carbono son el 12 y el 13, que son estables, con 6 protones y 6 o 7 neutrones, más el 14, que es radiactivo, con 6 protones y 8 neutrones.

Pero los 6 protones del carbono son los que lo definen químicamente. Si se le quita un protón al carbono, se transmuta en otro elemento, el boro, de número atómico 5, mientras que si se le añade uno se convierte en nitrógeno, de número atómico 7.

El llamado peso atómico es básicamente igual al número de protones y neutrones de un núcleo, aunque para determinarlo se tiene en cuenta la presencia relativa de isótopos naturales del elemento.

Estudiando elementos como las tierras alcalinas y sus números atómicos, Mendeleev estableció que el orden de los pesos atómicos podía usarse no sólo para ordenar los elementos dentro de cada grupo, sino también para organizar los grupos mismos. Este orden obedece a la ley periódica, que en palabras de Mendeleev establece que «los elementos ordenados de acuerdo a la magnitud de sus pesos atómicos muestran un cambio periódico de propiedades».

Resultó ser una de las leyes fundamentales de la naturaleza. Lo que hizo Mendeleev a continuación fue organizar los 63 elementos conocidos en ese momento según su peso atómico en un diagrama de matriz que destacaba las propiedades similares de los elementos. Una tabla según la ley periódica, o tabla periódica, que el profesor presentó en 1869 a la Sociedad Química Rusa. Un año antes había publicado el primer volumen de sus 'Principios de química' y en 1871 publicó el segundo. Para entonces, el trabajo del genial profesor había convertido a San Petersburgo en un centro internacional de investigación química. El diagrama que presentó en Londres en 1889 es esencialmente la tabla periódica que usamos hoy.

Predicciones correctas

Si la prueba de una afirmación científica es su capacidad predictiva, la ley periódica de Mendeleev se confirmó pronto. Notando cuatro espacios vacíos en su tabla, Mendeleev predijo en 1871 que serían llenados por cuatro elementos que deberían tener, por su posición, determinadas características. Las predicciones empezaron a cumplirse en 1875, cuando Paul Emile Lecoq descubrió el primero de ellos, el galio. Todas las predicciones hechas con base en la ley de Mendeleev son correctas.

Mendeleev murió en San Petersburgo el 2 de febrero de 1907 habiendo recibido numerosos galardones por su trabajo salvo el Nobel, que se le escatimó por influencia de Svante Arrhenius, molesto por las críticas que le había dirigido el ruso. Un cráter en la luna, el elemento 101, el mendelevio y el mineral mendelevita han sido denominados en su honor.

Otros logros

Mendeleev fue además un pionero en globos aerostáticos, inventó el densímetro, determinó la temperatura crítica de ebullición para los líquidos y generó la idea de la ecuación de los gases ideales, que indica la relación entre la temperatura, presión y volumen molar de un gas ideal. Fue además promotor del sistema métrico decimal en el imperio ruso.