General

Cómo se unió la tabla periódica: el gran mapa de la historia de la ciencia


La tabla periódica es, en pocas palabras, un método para organizar todos los elementos conocidos actualmente por la ciencia en función de sus tamaños, configuraciones electrónicas y propiedades químicas.

Contrariamente a la creencia popular, Dmitri Mendeleev, a menudo citado como el "padre" de la tabla periódica, no fue el primero en producir una tabla. Su forma actual es, de hecho, la culminación del trabajo de muchos científicos a lo largo de los siglos.

En el siguiente artículo, haremos un recorrido por los principales eventos de la historia que han contribuido a la tabla periódica moderna.

Como este artículo trata más sobre la historia de la tabla que sobre la ciencia de la misma, puede ver este video para obtener una introducción a la periodicidad de los elementos.

No habría tabla periódica sin elementos.

Antes de que se hiciera cualquier intento real de organizar los elementos, los "organizadores" en ciernes necesitaban averiguar qué estaban organizando y cuántos había.

Los metales como el oro, el estaño, el cobre, el plomo, el mercurio y la plata se conocen desde la antigüedad, pero se necesitaría el Renacimiento para hacer el primer descubrimiento científico verdadero de las sustancias que ahora llamamos elementos.

Es ampliamente reconocido que el primer elemento científicamente identificado y técnicamente aislado fue el fósforo. Este descubrimiento se hizo duranteel siglo 17por Henning Brand, pronto seguirían muchos más.

Henning era un comerciante alemán en bancarrota que logró aislar el elemento mientras intentaba crear la legendaria Piedra Filosofal. En ese momento, muchas personas estaban experimentando con la alquimia con el objetivo final de convertir los metales básicos en oro.

Se guardaría su descubrimiento para sí mismo hasta 1680 hasta que Robert Boyle 'redescubrió' el elemento y lo reveló al mundo científico.

Boyle había ofrecido previamente una definición para estos nuevos 'elementos' como: -

"esos Cuerpos primitivos y simples de los que se dice que están compuestos los mixtos, y en los que finalmente se resuelven".

Durante los siguientes cientos de años, los primeros químicos reunirían un gran cuerpo de conocimientos sobre las propiedades de los elementos y sus compuestos.

Por el año 1869, un gran total de 63 elementos había sido encontrado. Los científicos estaban comenzando a notar que surgen algunos patrones sobre las propiedades de estos elementos.

Y así comenzaron en serio los métodos de clasificación de estos elementos.

El Tratado elemental de química de Lavoisier sentó las bases

En 1789, Antoine-Laurent de Lavoisier escribió y publicó su innovadorTraité Élémentaire de Chimie (Tratado elemental de química). Más tarde, Robert Kerr lo tradujo al inglés.

Tanto el original como la traducción se consideran en general el primer libro de texto de Química verdadero. Dentro de su obra fundamental, Lavoisier definió un elemento como una sustancia que no se puede descomponer en una sustancia más simple mediante una reacción química.

Sería una definición que se utilizaría durante más de un siglo hasta el descubrimiento de las partículas subatómicas.

El libro de Lavoisier contenía una lista completa de estas "sustancias simples" que formarían la base de nuestra lista moderna de elementos.

Su lista clasificó los elementos en metal y no metal. Su sistema fue resistido por sus compañeros, pero fue rápidamente adoptado por la siguiente generación de científicos. El sistema de Lavoisier, con el tiempo, resultaría inadecuado, ya que solo utilizaba estas dos clasificaciones.

La ley de las tríadas nos acerca un paso más

Cuando los primeros químicos comenzaron a experimentar y tomar notas de las propiedades de los elementos, pronto se realizarían algunas observaciones interesantes.

William Prout, un médico y químico inglés hizo la importante observación de que los pesos atómicos parecían ser múltiplos de los del hidrógeno en 1815. Esto se conocería más tarde como la hipótesis de Prout y allanaría el camino para investigaciones posteriores sobre el peso atómico y la teoría atómica.

Unos años más tarde se produjo un gran avance hacia la tabla periódica.

Johann Dobereiner, en 1817, pronto notó que el peso atómico del estroncio estaba entre el del calcio y el bario.

Estos elementos también tenían algunas propiedades químicas similares, como se vio después.

Un poco más tarde, en 1829, idearía su 'Ley de las Tríadas'. Observó que grupos de elementos como cloro, bromo y yodo (la llamada tríada halógena "formadora de sal") y litio, sodio y potasio (la llamada tríada alcalina [formadora de metales]) compartían propiedades químicas similares.

Johann notó que el elemento del medio en estas 'Tríadas' tenía propiedades que eran el promedio de los otros dos cuando se ordenaban por peso atómico. Creía que esto podría ser simplemente una ley universal de la naturaleza.

Los definió como "Los elementos químicamente análogos dispuestos en orden creciente de sus pesos atómicos formaron grupos bien marcados de tres llamados Tríadas en los que el peso atómico del elemento medio resultó ser generalmente la media aritmética del peso atómico de los otros dos. elementos de la tríada ".

Esta ley se hizo muy popular entre sus pares en ese momento. Entre 1829 y 1858 Muchos científicos notables pronto descubrieron que las relaciones químicas de estas tríadas se extendían más allá de ellas.

Durante este período:-

-Se añadió flúor al grupo halógeno,

-El oxígeno, el azufre, el selenio y el telurio se agruparon,

-Nitrógeno, Fósforo, Arsénico, Antimonio y Bismuto se agruparon igualmente.

Aparentemente se estaban logrando grandes avances, pero había un problema. La investigación en este campo se vio seriamente obstaculizada por valores precisos y algunos no estaban disponibles con frecuencia.

El primer intento de Chancourtois en una tabla periódica

Un geólogo francés, Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois, es ampliamente reconocido como la primera persona en notar verdaderamente la periodicidad de los elementos. Por esta razón, su tabla compilada construida alrededor de esta observación probablemente debería reconocerse como la primera tabla periódica de elementos.

Señaló que los elementos mostraban propiedades similares cuando se ordenaban por pesos atómicos. Su Vis Tellunque (Teluric Helix) se publicó así en 1862. El nombre proviene del elemento Telurio que cayó cerca del centro de su diagrama.

Su "mesa" dispuso los elementos en espiral dentro de un cilindro en orden de peso atómico. Este cilindro se construyó de modo que se pudieran escribir 16 unidades de masa por turno. De esta manera, elementos estrechamente relacionados se alinearon verticalmente.

Esto le llevó a proponer que "las propiedades de los elementos son las propiedades de los números". Él sería la primera persona en reconocer que las propiedades elementales parecen reaparecer cada siete elementos.

Usando su gráfico, incluso predijo la estequiometría de varios óxidos metálicos. Desafortunadamente para Chancourtois, incluyó iones y compuestos en su carta, así como terminología geológica, más que química.

Por esta razón, su idea nunca despegó realmente en ese momento. Su trabajo también se realizó solo después de que Mendeleev publicitó su mesa unos años más tarde.

De tríadas a octavas con John Newlands

El siguiente gran desarrollo hacia la tabla periódica moderna se produjo en 1863 con John Newlands 'Ley de Octavas.

John, un químico inglés, publicó su artículo clasificando 62 elementos establecidos en 11 grupos. Esta agrupación, al igual que sus predecesores, se basó en que tuvieran propiedades físicas similares. También señaló que muchos pares de pesos atómicos de elementos similares parecían cambiar en múltiplos de 8.

En 1864-5 llevó esto más allá y publicó su propia versión de la tabla periódica al mismo tiempo que proponía su Ley de Octavas. La ley de John estableció que cualquier elemento dado exhibe comportamientos similares a los ocho elementos que lo siguen en la tabla.

Su tabla organizó así los elementos existentes en 8 grupos. La tabla de John también fue la primera en mostrar el número atómico de cada elemento.

La Ley de octavas de Newland fue recibida con cierto ridículo por sus compañeros, en parte debido a la referencia de escala musical de la ley. Su situación no ayudó cuando la Sociedad de Química tampoco imprimió su conferencia de la 1 de marzo de 1866 sobre el tema.

Lamentablemente, su percepción se apreció solo cinco años después de que la misma Sociedad de Química imprimiera la tabla de Mendeleev. También haría falta otro 50 años más o menos por el significado de la periodicidad de ocho se redescubrió cuando la teoría del enlace de Valencia(1916) y la teoría del octeto de los enlaces químicos(1919) fueron ideados.

Más tarde sería honrado con una placa azul en 2008 en su antiguo lugar de residencia por la Royal Chemistry Society. Quizás sea un pequeño consuelo que, durante su vida, haya introducido oficialmente el término "periódico" en el léxico de la química.

¿Quién fue el 'padre' de la tabla periódica?

En lo que respecta a la tabla periódica, no fue hasta el químico ruso Dmitri Mendeleev que se formuló la que conocemos hoy. O eso dice la historia comúnmente contada.

De hecho, existe cierto desacuerdo sobre quién realmente merece el título honorífico de 'el Padre de la Tabla Periódica'. Para algunos, fue claramente Mendeleev, pero hay quienes sostienen que al menos el mismo reconocimiento debería ir al alemán Lothar Meyer. Ambos hombres crearon tablas muy similares en, más o menos, al mismo tiempo.

Meyer publicó su 1864 libro de texto, Teorías modernas de la química,con una versión abreviada de la tabla periódica dentro de ella. Consistía en solo alrededor de la mitad de los elementos conocidos en ese momento que se enumeraron en orden de valencia.

También, en virtud de este orden, demostró cambios periódicos de cenefa a medida que aumentaba el peso. Nunca pudo predecir nuevos elementos usando su tabla, críticamente Mendeleev sí lo fue.

Él amplió esto en 1868 que le dio a un colega para que lo revisara antes de su publicación. Lamentablemente para Meyer, Mendeleev publicó su tabla más completa en 1869 un año completo antes de que finalmente apareciera impreso en 1870.

La mesa de Mendeleev finalmente ganaría a la de Meyer. Pero, lo más importante, el sistema de Mendeleev fue capaz de predecir satisfactoriamente las cualidades de elementos desconocidos. Solo por esta razón, se le da más crédito como el "padre" de la tabla periódica en comparación con Meyer.

Mendeleev: el indiscutible 'padre' de la tabla periódica

Dmitri Mendeleev, un químico ruso, fue el primero en producir una tabla periódica similar a la que la mayoría de nosotros conocemos hoy. Como otros antes que él, organizó los elementos por masa atómica.

Él, se dice, ideó su mesa jugando una forma de "solitario químico" durante largos viajes en tren. Cada tarjeta era un solo elemento con varios hechos y cifras como el símbolo químico, el peso atómico y otras propiedades químicas y físicas compiladas en él.

Cuando Mendeleev dispuso las cartas sobre una mesa, en orden ascendente de peso atómico, se hizo muy clara una agrupación clara de elementos de propiedades similares. Así nació su ahora famosa mesa.

Usando esto como su inspiración, Mendeleev publicó su obra fundamental Sobre la relación de las propiedades de los elementos con sus pesos atómicos en 1869.

En esta publicación, hizo las siguientes observaciones:

-Los elementos exhiben una periodicidad de propiedades cuando se ordenan por masa atómica,

-Los elementos con propiedades químicas similares tienen pesos atómicos de valor similar o aumentan regularmente,

-La ordenación por peso también se corresponde con su denominada valencia,

-Los elementos que están ampliamente difundidos tienden a ser átomos más pequeños,

-La magnitud del peso atómico determina el carácter del elemento, así como la magnitud de la molécula determina el carácter de un cuerpo compuesto,

-Hay algunos elementos, hasta ahora, por descubrir,

-El peso atómico de un elemento de algunos elementos parece ser incorrecto y debe modificarse, p. Tellerium debería estar entre 123 y 126 (no 128 como era entonces),

-A partir de sus masas atómicas, se pueden hacer algunas predicciones sobre las propiedades químicas de los elementos.

La gran ventaja de su mesa sobre sus predecesoras era el hecho de que revelaba patrones en elementos en unidades pequeñas, como Tríadas, pero también en relaciones verticales, horizontales y diagonales más grandes entre ellas. Lamentablemente, perdió por un solo voto para ganar el premio Nobel por su contribución a la química.

Sin embargo, su mesa no estuvo exenta de problemas. Aunque dejó huecos para encontrar elementos, falló por completo en predecir la existencia de los gases nobles. Sin embargo, William Ramsey tuvo pocos problemas para encajarlos más adelante, debe tenerse en cuenta.

El hidrógeno también resultó ser problemático. Se puede colocar en los grupos de Metales Alcalinos, Halógenos o completamente por separado en la parte superior de la mesa.

Otros grupos como los lantánidos fueron muy difíciles de colocar en el formato de tabla existente. Polonio y radio, encontrados por Marie Curie en 1898, también eran difíciles de encajar en la mesa.

La tabla de Mendeleev incluso predijo nuevos elementos

Otro gran descubrimiento que hizo Mendeleev fue su observación de que los pesos atómicos previamente determinados no siempre eran precisos. Su mesa, a veces, necesitaba que reordenase elementos que aparentemente infringían la premisa de un aumento consecuente en los pesos atómicos.

Un buen ejemplo fue el berilio. Se aceptó que su peso atómico era 14 en ese momento, pero algo no parecía estar bien, sus propiedades químicas no se ajustaban al patrón general.

Determinó que debe tener un peso atómico más parecido a 9. También lo colocó en el Grupo 2 por encima del Magnesio, cuyas propiedades químicas eran más similares que su posición anterior sobre el Nitrógeno.

De esta manera, encontraría que se necesitaban mover 17 elementos a nuevas posiciones desde los originales cuando simplemente se ordenaban por peso atómico. Incluso después de que se demostró que tenía razón sobre muchos de estos elementos, una vez que se reevaluó su peso, algunos debían colocarse fuera de orden de peso en la mesa, como Argon, por ejemplo.

Una vez que todos los elementos conocidos se ensamblaron de esta manera, aparecieron algunos huecos claros. Mendeleev se dio cuenta de que estos eran lugares para elementos aún por descubrir.

Algunos de estos, a los que llamó eka-Aluminio, eka-Boro y eka-Silicio, se llamarían más tarde Galio, Escandio y Germanio. Se ajustaban a sus predicciones con bastante comodidad.

Incluso hoy en día se encuentran y se agregan nuevos elementos a la tabla periódica.

En total, Mendeleev pudo predecir el futuro descubrimiento de 10 nuevos elementos. Siete de ellos se encontraron finalmente, pero tres pesos atómicos, 45, 146 y 175, no existen o aún no se han descubierto.

Curiosamente, otro hombre, William Odling, dibujó una tabla similar en 1864 al de Mendeleev. Se las arregló para superar el problema del telurio-yodo y colocó con éxito el talio, el plomo, el mercurio y el platino en los grupos correctos, algo que Mendeleev no pudo hacer en su primer intento.

Odling nunca recibió ningún reconocimiento por su trabajo porque era Secretario de la Sociedad Química de Londres, lo que provocó acusaciones de plagio. Además, fue fundamental para desacreditar la tabla periódica anterior de Newlands.

Los molestos gases nobles agitan las cosas y Moseley ordena por número atómico

Lord Rayleigh, en 1895, descubrió e informó que había encontrado un nuevo elemento gaseoso que parecía ser químicamente inerte. Se llamaba Argon y lógicamente no encajaba en la tabla existente de Mendeleev.

Tres años después, William Ramsey sugirió que quizás el argón debería colocarse entre el cloro y el potasio en una familia con helio. Esto a pesar de que el argón tiene un peso atómico mayor que el potasio.

Ramsey denominó al grupo el grupo "Cero", ya que tenían una valencia cero, de ahí su inercia. También predijo con precisión el descubrimiento futuro de un elemento que ahora llamamos Neon.

Hoy los llamamos los Gases Nobles. El trabajo de Ramsey fue apoyado además por el innovador trabajo de Henry Moseley.

Su trabajo utilizando rayos X para estudiar la estructura atómica conduciría a un posicionamiento más preciso de los elementos en la mesa. Trágicamente, Henry moriría más tarde luchando en las lejanas playas de la península de Gallipoli (Gelibolu en turco) en 1915.

Hasta el día de hoy, los elementos ahora están ordenados por número atómico (número de protones en el núcleo) en lugar de peso atómico gracias al trabajo de Moseley. Esto también resolvió muchos 'problemas' percibidos con elementos ordenados por peso atómico, para alivio de los químicos.

Los actínidos y lantánidos se agregan a la tabla periódica

Los últimos cambios significativos en la tabla periódica de elementos fueron realizados por Glenn T. Seaborg. Esto ocurrió durante su investigación en el Proyecto Manhattan en 1943.

Tuvo algunas dificultades para aislar los elementos Americium y Curium y se preguntó si podrían pertenecer a una serie diferente a la colocada actualmente. Él, en contra del consejo de sus colegas, decidió proponer un cambio a la tabla de Mendeleev agregando la serie Actinide.

También, a través de su investigación, descubrió todos los elementos transuránicos del 94 al 102.

Estos nuevos elementos debían encajar en la mesa existente, por lo que la reconfiguró colocando la serie Actinide debajo de la serie de elementos Lanthanide. Una práctica ampliamente aceptada en la actualidad y representada en tablas periódicas modernas.

Él (y sus colegas) también pudieron identificar más de 100 isótopos de otros elementos en la mesa. También pudieron teorizar una serie de elementos superpesados ​​de 104 a 121 (ahora ampliamente identificados) y una serie de elementos de superactínidos de 122 a 153.

Por ello, fue galardonado con el Premio Nobel de Física. El elemento 106, Seaborgio (Sg) también fue nombrado en su honor.

Como podemos ver, la tabla periódica, aunque generalmente se le atribuye a Dmitri Mendeleev, es en realidad la culminación de siglos de experimentación y descubrimiento incrementales. A pesar de esto, sería impropio despojarlo del honorífico de 'padre' de la mesa.

Aunque técnicamente no fue el primero, la tabla de Mendeleev fue el primer mejor intento de organizar los elementos conocidos. También pudo hacer algunas predicciones que resultarían correctas con el tiempo.

Y así, la tabla periódica moderna es, por tanto, el conocimiento combinado de grandes mentes científicas cuyo origen es casi tan antiguo como la química misma.


Ver el vídeo: Conociendo la Historia y Evolución de la Tabla Periódica en 12 minutos!!!! Química 2020 SUPER FACIL (Enero 2022).