La tabla periódica que conoces no es la única que existe

Existen diferentes diseños de tabla periódica según en qué nos fijemos. La ultima que han creado tiene tres dimensiones y es un recortable

La tabla periódica probablemente sea la imagen más icónica de la química. Es la referencia base. El resumen de todos los elementos químicos con los que puede trabajar un científico de este planeta o de cualquier otro.

Pero el orden y forma de esta tabla no es ni mucho menos la única distribución posible. Según en qué propiedades químicas queremos centrarnos, es posible diseñar tablas periódicas diferentes. Versiones que parecen obras de un mundo paralelo, y que tienen un objetivo científico en común: detectar algún patrón que puede no ser visto en una simple gráfica.

La última de estas versiones alternativas ha sido creada por químicos de la Universidad de Tokio, y está basada en el comportamiento del núcleo de los átomos. ¿Su mayor peculiaridad? No es posible dibujarla en un folio, ya que tiene tres dimensiones. Pero es posible hacerse una con un poco de paciencia, tijeras y pegamento.

La primera tabla

La tabla periódica que tenemos en mente fue creada inicialmente por Dmitri Mendeleyev, un químico ruso que apareció en el momento histórico correcto.

Cuando los primeros químicos supieron que la materia química estaba compuesta de átomos, empezó una búsqueda de los elementos químicos fundamentales, aquellos que pueden formar cualquier compuesto posible.

Descubrir nuevos elementos suponía describirlos en detalle, y realizar cientos de mediciones para tener sus propiedades, como puntos de fusión y ebullición, o con qué otros elementos pueden reaccionar.

Simplemente, se generaba demasiada información. Cada elemento químico era completamente diferente, y no era fácil de predecir qué propiedades tendría el siguiente elemento en ser descubierto.

Algunos empezaron a darse cuenta de que había elementos parecidos entre sí que podían juntarse, y empezaron a darle vueltas a cómo relacionarlos y explicar la lógica detrás de cada grupo.

Uno de estos primeros científicos fue John Newlands. Unos años antes de la tabla de Mendeleyev, diseñó su propia tabla agrupando los elementos químicos en ocho grupos, basándose en las ocho notas de la escala musical. Las propiedades entre estos elementos eran parecidas, pero había algunas inconsistencias. La comparación con las notas musicales fue motivo de burla de otros químicos de la época, y la tabla no se llegó a popularizar.

Unos años después, en 1869, llegó Dimitri Mendeleiev y su tabla periódica. Distribuyó en una pared decenas de tarjetas con todas las propiedades químicas de cada elemento. Jugando a moverlas e intercambiarlas de sitio, logró agrupar los elementos de una manera que se asemeja a la tabla periódica actual.

El gran logro de Mendeleiev no fue situar cada elemento en la tabla, sino darse cuenta de que si los elementos encajaban bien, debía dejar huecos. Estos huecos fueron interpretados como elementos todavía por descubrir, pero de los que podía interpretar las propiedades que debían tener. Era el equivalente de hacer un puzzle de mil piezas pero solo con ochocientas, intuyendo dónde están los huecos e indicando el dibujo aproximado que tienen.

La tabla de Mendeleyev, aunque tenía su lógica, no fue muy bien acogida. A la comunidad científica no les convencía mucho una tabla con huecos de elementos aún por descubrir. Sin embargo, el tiempo dio la razón a Mendeleiev y los nuevos elementos descubiertos en décadas posteriores encajaban perfectamente en la tabla, con propiedades similares a las que él mismo indicó. Tras incluir elementos como el aluminio, el escandio o el germanio, la tabla acabó siendo popular.

Pero la tabla que creó Mendeleiev no es la actual, tiene sus diferencias. Por ejemplo, Mendeleiev no incluyó los gases nobles, que algunos de ellos aún no habían sido descubiertos y todas formaban una columna por sí misma. Además, los elementos se distribuían en columnas y no en filas como en la tabla actual.

Tras Mendeleiev, la tabla periódica fue evolucionando a partir de las aportaciones de otros científicos, que iban comprendiendo cada vez mejor la lógica de la tabla. La versión actual realmente se llama "paso a la izquierda tabla periódica", y fue creada por el ingeniero Charles Janet en 1927, jugando con diferentes diseños geométricos. Fue después de hacerla cuando el propio Janet se dió cuenta de que la tabla encajaba con la teoría cuántica.

Actualmente sabemos que las propiedades que han organizado la tabla periódica se originan a partir del número de electrones de cada elemento. Los electrones son partículas de carga negativa que pueden moverse libremente alrededor del núcleo y forman enlaces químicos con otros para crear moléculas y compuestos. También el número de electrones total influye en el tamaño que ocupa el átomo y las formas cristalinas que pueden adoptar.

A medida que avanzamos en la tabla periódica de izquierda a derecha, los elementos tienen más electrones libres de la capa externa, y definen con qué otros elementos químicos pueden interaccionar. Al bajar de fila, tenemos elementos con el mismo número número de electrones externos pero con más electrones internos, formando átomos más grandes e inestables.

De este modo, al ver la tabla periódica y las propiedades de los elementos químicos de cada fila y columna, recibimos de manera sutil información sobre el comportamiento de los electrones, algo que fue clave en el desarrollo de la teoría cuántica actual.

Pero aunque la cantidad de electrones de la capa externa sea una propiedad importante, no es la única que tienen los elementos químicos. Nada nos impide ponernos en la piel de Mendeleyev y diseñar otras tablas periódicas basadas en características diferentes.

Por ejemplo, podemos hacer una tabla ordenando los elementos según si son gases, líquidos o sólidos a temperatura ambiente. O usando únicamente el punto de fusión de cada elemento e ignorando el resto de propiedades. Estas tablas alternativas pueden parecer menos útiles pero pueden ayudar en la revelación de patrones no fácilmente visibles en la tabla periódica clásica.

Con este pensamiento en mente, diferentes grupos de investigación han creado sus propias tablas periódicas. Cada una de ellas es única y especial, centrándose en alguna característica concreta de los elementos. Son diferentes versiones alternativas de lo que podría haber sido el mundo sin Mendeleiev.

La última de estas tablas alternativas fue creada recientemente por químicos de la Universidad de Tokio, bautizada como “Nucletouch”. Se puede considerar como el opuesto a la tabla periódica clásica. Si la tabla normal se centra en los electrones externos y sus interacciones, esta tabla se centra en los núcleos de los átomos y su estabilidad.

El reverso oscuro de la tabla

Además de los electrones, los átomos también incluyen un núcleo formado por protones y neutrones. Este núcleo no participa en las reacciones químicas, pero tiene su propia estabilidad que depende de la proporción de protones que contiene.

A medida que aumenta el número de protones y el núcleo se vuelve más grande, estos protones intentan alejarse entre sí. Si la inestabilidad es muy alta, el núcleo acaba dividiéndose para formar dos átomos más pequeños, en un proceso denominado fisión nuclear.

Pero esto no es siempre así. Existen ciertos números mágicos de protones que forman núcleos especialmente estables. Estos núcleos estables son más compactos de lo normal y son resistentes a la fisión nuclear.

La tabla periódica clásica, centrada en los electrones, es invisible a este comportamiento de los núcleos. Por este motivo diseñaron otra tabla periódica que distribuye los elementos según el número de protones y la estabilidad de los núcleos.

La tabla incluye una columna de elementos estables, que contienen el número mágico de protones. Cada fila incluye elementos ordenados según lo cerca o lejos que estén del siguiente número estable. En las primeras filas hay elementos con núcleos más pequeños y más estables, pero a medida que bajamos en la tabla los núcleos son más grandes y los elementos se acumulan en la base de la tabla esperando el siguiente y lejano punto de estabilidad. Esto acaba dando una tabla parecida a una pirámide aplanada.

Para darle un diseño particular a la tabla, los creadores hicieron una versión tridimensional, que conecta las columnas de los extremos de la tabla y que transforma las filas en espirales de estabilidad. Cuando más pequeña es la espiral, más estables son los elementos que se incluyen en ella y menos elementos hay. Cuanto más grande, mayor inestabilidad.

La tabla, junto con un recortable, puede ser encontrada en el artículo indicado en referencias, y puede ser descargada y construida por uno mismo. Puede que su objetivo sea mostrarnos los elementos químicos de una manera nunca vista antes, pero también nos puede aportar una tarde de manualidades curiosa emulando a Mendeleyev.

QUE NO TE LA CUELEN:

  • Los elementos de las últimas filas de la tabla periódica son muy inestables y no aguantan más que unos microsegundos. Se teoriza sobre la posibilidad de que haya islas estables, pequeñas zonas en las que nuevos elementos puedan formarse, pero nadie las ha encontrado todavía.
  • La tabla periódica está ordenada de mayor a menor según el número atómico, que representa el número de protones y neutrones del núcleo. Pero este orden no forma del todo la tabla. Son los electrones de la última capa lo que definen las filas y columnas.

REFERENCIAS: