Tabla periódica: la morada de las sustancias puras

La imagen que representa el universo

Se llama Tabla Periódica de los Elementos Químicos. Y, tal como su nombre lo indica, presenta en un solo cuadro todas las sustancias puras que la humanidad ha identificado hasta ahora. En un largo proceso de descubrimientos (que, debido a la evolución de la tecnología, es posible que todavía no haya terminado) se han identificado, descrito y bautizado 118 elementos que están en la base de todo lo que existe.

En 2019, al celebrar el Año Internacional de la Tabla Periódica, la UNESCO señaló que "es algo más que una simple guía o catálogo de todos los átomos conocidos." Se trata de una herramienta que se puede usar prever las propiedades de los elementos, incluso de los que todavía no se han descubierto, por comparación con los que ya existen. Sus columnas y filas indican elementos que comparten características similares, lo que facilita la comprensión de las tendencias en el comportamiento de los materiales, incluso para los estudiantes en las aulas.

Para los científicos, establece normas que ayudan a controlar los experimentos sobre la forma en que los elementos reaccionan y se asocian, lo que permite crear nuevos compuestos. Por eso, es esencial en áreas industriales como el sector farmacéutico, en la química y en las nuevas energías, pero también para estudiar el medioambiente, ya sea en términos de contaminación, composición del suelo o calidad del agua.

Sin embargo, por sencillo que pueda parecer hoy el formato de la Tabla Periódica, que puede imprimirse en una hoja A4, es el resultado de más de un siglo de trabajo de diversos científicos y de la constante curiosidad del hombre por saber de qué está compuesto el mundo visible e invisible.

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Nacimiento y construcción de la biblia de la química

El Año Internacional de la Tabla Periódica marcó el paso de 150 años desde que Dmitri Mendeléiev publicó su clasificación en columnas de los elementos con propiedades similares.  Al principio, este químico ruso utilizó la masa atómica como criterio de organización. No obstante, en 1913, el físico británico Henry Moseley usó rayos X para descubrir el número atómico (la cantidad de protones en el núcleo de un átomo), y la tabla adoptó su configuración actual: los números de los elementos, del 1 (hidrógeno) al 118 (oganesón), corresponden a su carga de protones.

Sin embargo, muchos otros nombres contribuyeron a la historia detrás del descubrimiento de los elementos químicos. En el siglo V a. C., el filósofo griego Empédocles desarrolló una teoría inicial según la cual todo lo que existía en la naturaleza se basaba en cuatro elementos principales: tierra, agua, fuego y aire. Posteriormente, hacia el año 800 d. C., el alquimista árabe Jabir ibn Hayyan aisló el arsénico y el antimonio, aunque hubo que esperar hasta 1669 para que el alemán Henning Brand realizara el primer descubrimiento químico de un elemento, el fósforo.

En 1789, Antoine Lavoisier intentó agrupar los elementos en metales y no metales. Más tarde, 40 años después, el físico alemán Johann Wolfgang Döbereiner observó similitudes en las propiedades químicas y físicas de ciertos elementos, que reunió en grupos de tres. En 1860, la primera conferencia internacional de química, que tuvo lugar en Alemania, publicó una lista de elementos y sus masas atómicas, con el consenso de que al hidrógeno se le daría un peso atómico de 1 y que el de los otros elementos se decidiría en comparación con el hidrógeno.

Hacia finales del siglo XIX, Sir William Ramsay añadió a la tabla de Mendeléiev los gases nobles, denominados así porque se encuentran en la naturaleza en forma aislada y es muy raro verlos combinados con otros elementos. En 1945, en el marco del Proyecto Manhattan, se descubrieron nuevos elementos radiactivos. Y por último (o tal vez no), en 2016, se añadieron cuatro nuevos nombres: teneso (Ts), nihonio (Nh), moscovio (Mc) y oganesón (Og).

Un viaje que todavía no ha terminado

La versión más reciente de la Tabla Periódica es de 2022, por recomendación de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC), la autoridad mundialmente reconocida en el desarrollo de normas para la denominación de elementos y compuestos químicos. Sin embargo, puede que no sea la última, teniendo en cuenta la creación de elementos artificiales, que comenzó en 1940 con el neptunio y el plutonio, y que actualmente asciende a 28.

Los descubrimientos más recientes se sintetizaron en laboratorios, estos elementos se denominan superpesados, porque contienen en su núcleo un número de protones muy superior al de los elementos químicos que se encuentran en la naturaleza, al menos en la Tierra. El nihonio tiene el número atómico 113 y fue descubierto en 2003, el mismo año que el moscovio, que tiene el número 115. El teneso, creada en 2010, tiene el número 117, y el oganesón, sintetizado en 2002, tiene el número 118, el último de la tabla, lo que significa que es la sustancia conocida con más protones en su núcleo. Todos estos son elementos altamente radiactivos que se desintegran tan rápidamente que los investigadores solo disponen de segundos para estudiarlos. El más estable de los átomos del moscovio, por ejemplo, dura 0,65 segundos.

La búsqueda de nuevos elementos continúa, pero resulta cada vez más difícil sintetizarlos porque, aunque es posible añadir más protones a los elementos existentes, cuando esto ocurre tienden a volverse cada vez más inestables. En los intentos de sintetizar nuevos elementos, realizados hasta el 127, llamado ununseptio, todo quedó en meras hipótesis. Pero los estudios con modelos computarizados sugieren que es posible que exista el elemento 173. Después de este número, el núcleo se colapsaría, lo que crearía un caos cuántico.

Mientras no surjan nuevas sustancias que obliguen a realizar una revisión de la Tabla Periódica, seguirá siendo importante celebrar el legado de la actual. Después de todo, como dice la UNESCO, se trata de "una ventana esencial para el universo, que ayuda a ampliar nuestro conocimiento del mundo que nos rodea."