por el José M. López Alemán (Doctor en Química)
Mira a tu alrededor: tu teléfono, una mesa, una botella de agua, tus zapatos, el aire, tu propia mano.
Parecen cosas completamente distintas, ¿verdad?. A simple vista lo son. Pero si pudiéramos desmontarlas hasta llegar a sus ingredientes más básicos, terminaríamos encontrando los mismos nombres una y otra vez: carbono, oxígeno, hidrógeno, hierro, calcio, silicio, aluminio…
Esos nombres aparecen en una tabla que probablemente has visto tantas veces que ya casi no la ves: sí, la famosa tabla periódica.
Tiene colores. Letras. Números. Casillas. Y, de un vitazo, el encanto visual de una colorida hoja de cálculo.
Pero esa tabla esconde algo extraordinario.
Hasta ahora, la ciencia ha reconocido 118 elementos químicos. Con ellos se construye toda la materia ordinaria que conocemos: tu cuerpo, un diamante, una bacteria, una montaña, la pantalla de tu teléfono y las estrellas que ves por la noche.
¿Cómo puede caber tanta cosa en solo 118 casillas?
Tu teléfono es prácticamente una tabla periódica de bolsillo
Empecemos por algo que probablemente tienes cerca.
Un teléfono inteligente parece un solo objeto. En realidad, es una pequeña reunión de elementos llegados de distintos lugares del planeta.
La American Chemical Society señala que un smartphone puede contener hasta 62 tipos diferentes de metales. En los teléfonos pueden encontrarse elementos que hacen posible el funcionamiento de la pantalla, los circuitos, los altavoces y hasta la vibración que sientes cuando llega un mensaje. El neodimio y el disprosio, por ejemplo, intervienen en componentes relacionados con esa vibración.
Eso cambia un poco la manera de mirar el teléfono. No estás sosteniendo simplemente vidrio, plástico y metal. Estás sosteniendo química organizada con una precisión increíble. Y ahí está la primera clave para entender la tabla periódica: los elementos son ingredientes, no objetos terminados. Con pocos ingredientes pueden hacerse muchísimas cosas.
Piensa en las letras del alfabeto. El español tiene un número limitado de letras, pero con ellas podemos escribir amor, murciélago, examen, reguetón y electroencefalografista. No necesitamos inventar una letra nueva para cada palabra.
Con los elementos sucede algo parecido, aunque la química es mucho más compleja. Los átomos pueden combinarse en distintas cantidades y estructuras para formar una variedad inmensa de sustancias.
Por eso 118 no es un número tan pequeño como parece.
Una casilla no es simplemente una casilla
Tomemos el carbono.
En la tabla periódica aparece como C y tiene número atómico 6. Ese 6 no está ahí porque alguien necesitaba llenar otro espacio. Significa que cada átomo de carbono tiene seis protones en su núcleo.
El número de protones determina qué elemento es un átomo. Si tiene uno, es hidrógeno. Si tiene seis, es carbono. Si tiene ocho, es oxígeno. Si tiene 79, ¡es oro!
Cambia el número de protones y ya no tienes una versión diferente del mismo elemento. Tienes otro elemento.
La tabla periódica moderna ordena precisamente los elementos según su número atómico creciente.
Esto nos lleva a una pregunta interesante: si el carbono siempre es carbono, ¿cómo puede participar en materiales tan diferentes? Porque conocer los ingredientes no basta. También importa cómo están organizados.
El diamante y el grafito están formados por carbono. Sin embargo, nadie confundiría la punta de un lápiz con un diamante. Sus átomos están enlazados y organizados de maneras diferentes, y esa estructura cambia radicalmente las propiedades del material.
Mismos átomos. Distinta organización. Resultado completamente diferente.
Entonces, ¿por qué la tabla tiene esa forma tan rara?
Aquí es donde la tabla deja de ser una lista y empieza a ponerse interesante. Los elementos no fueron colocados al azar.
Las filas se llaman períodos y las columnas, grupos. La IUPAC numera actualmente los grupos del 1 al 18. Los elementos que ocupan determinadas posiciones presentan patrones en sus propiedades químicas.
Eso significa que la ubicación de un elemento nos da pistas sobre su comportamiento. Y esa capacidad de revelar patrones fue precisamente lo que convirtió la tabla periódica en algo mucho más importante que un catálogo.
Para entenderlo hay que viajar al siglo XIX.
El hombre que dejó huecos a propósito
En 1869, el químico ruso Dmitri Mendeleev buscaba una manera lógica de organizar los elementos conocidos.
No era el único. Otros científicos también habían detectado patrones y propuesto sistemas de clasificación. El químico alemán Lothar Meyer, por ejemplo, realizó aportes importantes al desarrollo de la idea de periodicidad.
Pero Mendeleev hizo algo particularmente atrevido.
Cuando los elementos conocidos no encajaban perfectamente en el patrón que había identificado, dejó espacios vacíos.
Piénsalo. Estás construyendo una tabla con la información disponible y decides incluir lugares para cosas que nadie ha encontrado todavía. No escribió simplemente: “Aquí falta algo”. Predijo propiedades de varios de esos elementos desconocidos.
Uno de ellos fue el elemento que más tarde conoceríamos como galio. Mendeleev lo llamó provisionalmente eka-aluminio y estimó varias de sus características antes de que fuera descubierto. Cuando el galio apareció en 1875, muchas de sus propiedades coincidían notablemente con lo que había anticipado. El escandio y el germanio proporcionarían después otras confirmaciones importantes.
Eso es lo sorprendente de una buena teoría científica. No se limita a explicar lo que ya sabemos. Puede ayudarnos a buscar lo que todavía no conocemos.
¿Y por qué algunos elementos parecen tener personalidades extremas?
Porque no todos los elementos reaccionan de la misma manera.
Algunos apenas quieren relacionarse químicamente con sus vecinos. Otros parecen estar esperando cualquier oportunidad.
Los gases nobles, situados en el grupo 18, son conocidos por su baja reactividad en muchas condiciones. En el otro extremo encontramos elementos capaces de participar con facilidad en reacciones químicas.
Y aquí ocurre algo que parece una contradicción. El sodio es un metal muy reactivo. El cloro, en su forma elemental común, es un gas tóxico.
Sin embargo, cuando sodio y cloro forman un compuesto iónico en una proporción determinada, obtenemos cloruro de sodio. Sal de mesa.
Esto no significa que podamos juzgar las propiedades de un compuesto mirando por separado las de sus elementos. Precisamente sucede lo contrario: al combinarse químicamente, los átomos pueden producir sustancias con propiedades muy diferentes de las de los elementos que las forman.
La química no es una licuadora. No mezclas dos características y obtienes el promedio. Aparece algo nuevo.
Tú también estás en la tabla
Ahora olvida el teléfono. Mírate. Una parte enorme de la masa de tu cuerpo está formada por unos pocos elementos, entre ellos oxígeno, carbono, hidrógeno y nitrógeno. Otros aparecen en cantidades menores, pero eso no significa que sean poco importantes.
El calcio participa en la estructura de huesos y dientes, pero también interviene en procesos celulares. El hierro forma parte de la hemoglobina, una proteína fundamental para transportar oxígeno en la sangre. El fósforo aparece en moléculas esenciales para la vida, incluido el ADN.
La tabla periódica, por tanto, no es una colección de sustancias extrañas encerradas en laboratorios.
Tú estás hecho de elementos de esa tabla.
La diferencia entre estar vivo y mirar una piedra no consiste en que la vida posea una colección secreta de elementos que la materia no viva desconoce.
Importan los elementos, pero también las moléculas que forman, su estructura, sus proporciones, sus interacciones y una organización extraordinariamente compleja.
¿Ya terminamos de llenar la tabla?
Por ahora, el elemento con mayor número atómico reconocido oficialmente es el oganessón, 118. Los elementos 113, 115, 117 y 118 recibieron sus nombres oficiales en 2016 después del proceso de evaluación y aprobación de la IUPAC.
Pero “118 elementos reconocidos” no significa necesariamente que 118 sea el último número posible para siempre.
Los científicos pueden intentar producir núcleos con más protones. El problema es que, a medida que entramos en estos números atómicos enormes, fabricar y detectar nuevos elementos se vuelve extraordinariamente difícil. Algunos elementos pesados producidos artificialmente existen durante períodos brevísimos antes de transformarse mediante procesos radiactivos.
Y conseguir unos pocos átomos puede ser suficiente para iniciar el proceso de demostrar que se ha producido algo nuevo.
La IUPAC y la International Union of Pure and Applied Physics participan en la evaluación de las afirmaciones sobre el descubrimiento de nuevos elementos antes de que estos puedan incorporarse oficialmente a la tabla.
Así que la tabla que parece tan definitiva sigue siendo, en cierto sentido, un documento abierto.
Vuelve a mirar esas 118 casillas
Ahora regresa al principio.
Tu teléfono. La mesa. El agua. El aire. Tu mano. Una estrella. Un diamante. Nada de eso aparece dibujado en la tabla periódica. No existe una casilla para “persona”, otra para “océano” y otra para “iPhone”. Y justamente ahí está la respuesta a nuestra pregunta.
Todo lo que existe no “cabe” literalmente en 118 casillas. Lo que cabe en ellas son los elementos químicos reconocidos con los que se construye la materia ordinaria que conocemos.
La diversidad aparece cuando esos átomos se combinan, se enlazan y se organizan de incontables maneras.
Por eso la tabla periódica no es realmente una tabla para memorizar. Es un sistema para entender. Y quizá ese sea su detalle más fascinante: un rectángulo lleno de símbolos que parece aburridísimo hasta que alguien te explica lo que estás mirando.
Entonces descubres que no estás mirando 118 casillas. Estás mirando los ingredientes de un universo.
Fuentes: International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), Royal Society of Chemistry y American Chemical Society. La información histórica sobre Mendeleev y el desarrollo de la tabla procede de la Royal Society of Chemistry; la información sobre la tabla actual y el reconocimiento de elementos, de IUPAC; y los ejemplos relacionados con teléfonos inteligentes, de la American Chemical Society.
