El ordenamiento de los elementos: el diseño cambiante de la tabla periódica Inspire article

Traducido por Gabriel Pinto (Universidad Politécnica de Madrid). La tabla periódica cuelga en la pared de casi todas las aulas de química. Pero su diseño icónico actual podría haber sido muy diferente.

John Dalton's list of elements
Figura 1: Lista de elementos
de John Dalton que muestra
los símbolos que creó para
cada uno (haga clic en la
imagen para ampliar)

Wellcome Collection, CC BY 4.0
 

El mérito de la creación de la tabla periódica generalmente se otorga al químico Dmitri Mendeleev. En 1869, escribió los elementos conocidos (de los cuales había 63 en ese momento) en tarjetas y los organizó en columnas y filas según sus propiedades químicas y físicas.

Pero la tabla periódica no comenzó realmente con Mendeleev. Muchos autores habían tratado de ordenar los elementos. Décadas antes, el químico John Dalton intentó crear una tabla, así como algunos símbolos bastante interesantes para los elementos (figura 1), pero no se difundió mucho. Y solo unos años antes de que Mendeleev dispusiera su “baraja de cartas” personal, John Newlands creó una tabla clasificando los elementos por sus propiedades.

El genio de Mendeleev, sin embargo, residía en lo que dejó fuera de su tabla. Reconoció que faltaban ciertos elementos, aún por descubrir. Entonces, donde Dalton, Newlands y otros habían expuesto lo conocido, Mendeleev dejó espacio para lo desconocido. Aún de forma más asombrosa, predijo con precisión las propiedades de los elementos que faltaban.

Dmitri Mendeleev's arrangement of the elements
Figura 2: Disposición de los
elementos por parte de
Dmitri Mendeleev, donde se
muestran huecos para
elementos que faltaban
(entonces) (haga clic en la
imagen para ampliar)

Wikimedia Commons, dominio
público
 

Observe los signos de interrogación en su tabla, que se muestran en la figura 2. Por ejemplo, al lado del aluminio (Al), hay espacio para un metal desconocido. Mendeleev predijo que tendría una masa atómica de 68, una densidad de 6 g / cm3 y un punto de fusión muy bajo. Seis años más tarde, Paul Émile Lecoq de Boisbaudran aisló el galio y, efectivamente, ocupó el hueco con una masa atómica de 69,7, una densidad de 5,9 g / cm³ y un punto de fusión tan bajo que se hace líquido en la mano. Mendeleev hizo lo mismo con el escandio, el germanio y el tecnecio (que no se descubriría hasta 1937, 30 años después de su muerte).

A primera vista, la tabla de Mendeleev no se parece mucho a la que conocemos. Por un lado, la tabla moderna tiene varios elementos que ignoró (y no dejó espacio para ellos), especialmente los gases nobles (como el helio, el neón y el argón). Y está orientada de forma diferente a nuestra versión moderna, con los elementos que ahora colocamos juntos en columnas en lugar de en filas.

Pero una vez que giramos 90º la tabla de Mendeleev, la similitud con la versión moderna (figura 3) es evidente. Por ejemplo, todos los halógenos – flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br) y yodo (I) (el símbolo J en la tabla de Mendeleev en la figura 2) – aparecen uno al lado del otro. Hoy en día, están dispuestos en la columna 17 de la tabla.

Modern arrangement of the periodic table
Figura 3: Disposición moderna de la tabla periódica
Armtuk/Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

Período de experimentación

Baumhauer's Spiral
Figura 4: Disposición de los
elementos en espiral
realizada por Heinrich
Baumhauer, con el hidrógeno
en el centro. Reproducido con
permiso de Quam & Quam
(1934)
(haga clic en la
imagen para ampliar)

Copyright Division of Chemical
Education, Inc. of the American
Chemical Society
 

Puede parecer solo un pequeño salto al ordenamiento familiar pero, años después de las publicaciones de Mendeleev, hubo mucha experimentación con diseños alternativos para los elementos. Incluso antes de que la tabla girará 90º de forma definitiva, se habían sugerido algunos giros extraños y maravillosos.

Un ejemplo particularmente sorprendente es la espiral de Heinrich Baumhauer (figura 4), publicada en 1870, con el hidrógeno en su centro y los elementos con masa atómica creciente extendiéndose en espiral hacia el exterior. Los elementos que caen en cada uno de los radios de la rueda comparten propiedades comunes, al igual que los de un grupo en la tabla de hoy. También estaba la extraña fórmula de «pesas» de Henry Basset de 1892.

Sin embargo, a principios del siglo XX, la tabla se estableció en un formato horizontal familiar, con la versión de Alfred Werner de 1905, similar a la actual. Por primera vez, los gases nobles aparecieron en su posición (ahora familiar) en el extremo derecho de la tabla. Werner también trató de emular a Mendeleev dejando huecos, aunque exageró las conjeturas, sugiriendo elementos más ligeros que el hidrógeno y otros entre el hidrógeno y el helio, que no existen.

A pesar del progreso de Werner, todavía quedaba reorganizar un poco. Particularmente influyente fue la versión de Charles Janet en 1929 (figura 5). Tomó un enfoque físico para la tabla y usó la teoría cuántica recién descubierta para crear un diseño basado en configuraciones electrónicas. La tabla resultante de “pasos a la  izquierda” todavía es la preferida por muchos físicos. Curiosamente, Janet también proporcionó hueco para los elementos hasta el número 120, a pesar de que en ese momento solo se conocían 92 (ahora estamos en 118).

Charles Janet's 'left step' table
Figura 5: Tabla de “pasos a la izquierda” de Charles Janet, basada en las configuraciones electrónicas de los  elementos (haga clic en la imagen para ampliar)
Wikipedia, CC BY-SA

Estableciendo un diseño

A 3D 'Mendeleev flower'
Figura 6: La “flor de
Mendeleev”, una versión 3D
de la tabla periódica (haga
clic en la imagen para
ampliar)

Тимохова Ольга/Wikimedia
Commons, CC BY-SA 3.0
 

La tabla moderna es en realidad una evolución directa de la versión de Janet. Los metales alcalinos (grupo encabezado por el litio) y los metales alcalinotérreos (encabezados por berilio) se desplazaron desde el extremo derecho hasta el izquierdo para crear una tabla periódica de aspecto muy amplio (forma larga). El problema con este formato es que no encaja bien en una página o en una lámina, por lo que, en gran parte por razones estéticas, los elementos del bloque f generalmente se separan y se disponen debajo de la tabla principal. Así es como llegamos a la tabla que reconocemos hoy.

Eso no quiere decir que no se haya seguido jugando con su diseño, a menudo como un intento de resaltar las correlaciones entre elementos que no son fácilmente evidentes en la tabla convencional. Hay literalmente cientos de variaciones w1, con espirales y versiones en 3D (figura 6) que son particularmente populares, sin mencionar las variantes más divertidas.

¿Qué tal mi propia fusión de dos gráficos: la tabla de Mendeleev y el mapa del metro de Londres de Henry Beck (figura 7)? O la vertiginosa variedad de “tablas periódicas” ordenando todo, desde la cerveza hasta los personajes de Disney, lo que muestra cómo la tabla periódica de elementos se ha convertido en el símbolo icónico de la ciencia.

Mark Lorch's map of the elements
Figura 7: Mapa de elementos de Mark Lorch, basado en el mapa del metro de Londres de Henry Beck (haga clic en la imagen para ampliar)
Mark Lorch, CC BY NC-SA 3.0

Agradecimiento

Esta es una versión editada de un artículo publicado originalmente en The Conversation UK. Lea el artículo original en la web de The Conversation UKw2.The Conversation

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References

  • Quam GN, Quam MB (1934) Types of graphic classifications of the elements. III. Spiral, helical, and miscellaneous charts. Journal of Chemical Education 11: 288-297. doi: 10.1021/ed011p288

Web References

  • w1 – Explore cientos de iteraciones de la tabla periódica en Mark Leach’s database.
  • w2 – The Conversation es una fuente independiente de noticias y opiniones escritas por académicos e investigadores para el público. Para ver la versión original de este artículo, visite The Conversation UK website.

Resources

  • Escuche la canción de Tom Lehrer ‘The Elements’ sobre la tabla periódica.
  • Vea el vídeo del experimento “el corazón que late” con galio de la University of Nottingham’s Periodic Table of Videos series.
  • Descubra algunos de los científicos y las científicas menos célebres, muchas mujeres, que contribuyeron al desarrollo de la tabla periódica. Ver:

Author(s)

Mark Lorch es profesor de comunicación de la ciencia en la University of Hull, Reino Unido. Se formó como químico de proteínas, estudiando el plegamiento y función de proteínas. Su investigación actual se centra en la química de una amplia gama de sistemas biológicos que incluyen lípidos, proteínas e incluso esporas de plantas.




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CC BY-ND