la necesidad de descubrir patrones en nuestro entorno parece ser un rasgo humano fundamental. Hace miles de años, nuestros antepasados remotos construyeron enormes monumentos de piedra que estaban alineados con precisión a puntos significativos en el ciclo solar anual. Y en el siglo 19, los químicos reflexivos notaron semejanzas familiares entre los elementos y trataron de integrarlos en un paradigma explicativo.,
hace un siglo y medio, Dmitri Mendeleev dio un paso crucial en esta búsqueda del orden entre los elementos, publicando el primer borrador de su tabla periódica. En 2019, la comunidad mundial de químicos está celebrando este aniversario, y con razón. Al igual que Stonehenge, la mesa refleja regularidades en la naturaleza que se debieron a causas que permanecieron misteriosas cuando se construyó originalmente. Pero, ¿cómo llegó Mendeleev a construir su monumento?,
primeros años
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Dmitri Mendeleev enseñó en San Petersburgo y escribió sus propios libros de texto – fue este proceso el que llevó a su descubrimiento periódico
Dmitri creció en Siberia, en el borde exterior de la civilización. Su casa, Tobolsk, está a 1000 km más cerca de Pekín que de París, y su camino desde allí a la eminencia científica fue difícil., Era el menor de más de una docena de hermanos Mendeleev, y poco después de su nacimiento en 1834 la mala salud obligó a su padre Iván, un maestro de escuela secundaria, a retirarse. La insuficiencia de la pensión de Iván llevó a su esposa María a asumir la gestión de una fábrica de vidrio semi-abandonada, anteriormente dirigida por su hermano.
esta empresa mantuvo a la familia hasta 1848, cuando se incendió. Luego Iván murió, y en 1849 María llevó a sus dos hijos más pequeños a Moscú, con la esperanza de que su hermano ayudaría a Dmitri entrar en la universidad allí., Cuando este plan fracasó, se trasladaron a San Petersburgo y en 1850 Dmitri fue aceptado (algo a regañadientes) por el colegio donde su padre se había formado como profesor. Un profesor allí – Alexander Voskresensky, que había estudiado en Alemania con Justus Liebig-animó el interés de Dmitri en la química.
se graduó en 1855, y su disertación – sobre el isomorfismo y otras relaciones entre la forma física y la composición química – fue publicado en una revista de minería. Más artículos para revistas científicas y técnicas siguieron, pero carecía de un ingreso seguro., Para entonces, tanto su madre como su hermana habían muerto, y él mismo sufría de lo que parecía ser tuberculosis. Sin embargo, un año de enseñanza en el clima más benigno de Crimea mejoró su salud significativamente, y un nuevo médico descartó con confianza el diagnóstico anterior.
en el otoño de 1856 Mendeleev defendió con éxito una tesis de maestría sobre las relaciones entre los volúmenes específicos de sustancias y sus propiedades cristalográficas y químicas. Poco después, la Universidad de San Petersburgo lo licenció como tutor de química, lo que le permitió acceder a su laboratorio., En 1859 recibió fondos estatales para dos años de Estudios Avanzados en el extranjero.
estableciendo una carrera
en la Universidad de Heidelberg en Gemany, Mendeleev hizo investigaciones sobre varios temas, incluyendo la tensión superficial, la capilaridad y la evaporación, y mantuvo un interés en las fuerzas intermoleculares a lo largo de su carrera. En 1860 asistió a la Conferencia de Karlsruhe, donde el químico Italiano Stanislau Cannizzaro entregó un documento innovador sobre los pesos atómicos (ahora llamados masas atómicas relativas)., Este fue un paso crucial hacia el sistema periódico, ya que anteriormente había habido una considerable disputa sobre la asignación de pesos atómicos a los elementos.
algunos químicos afirmaron que estos pesos eran irrelevantes, o negaron la existencia física de los átomos por completo. Otros preferían un sistema basado en un peso atómico de ocho para el oxígeno, suponiendo que la fórmula del agua era HO, en lugar de H2O. pero en Karlsruhe Cannizzarro revivió las ideas de su compatriota Amadeo Avogadro para apoyar la fórmula del agua H2O, y un peso atómico de 16 para el oxígeno., Durante la década de 1860 la opinión cambió a su favor, afortunadamente para Mendeleev, ya que las regularidades que lo apuntaban hacia la Tabla periódica habrían sido menos visibles en el sistema más antiguo.
después de regresar a San Petersburgo en 1861 Mendeleev reanudó la enseñanza en la universidad, mientras que también dar conferencias en el Instituto Tecnológico de la ciudad. Además, publicó un libro de texto de química orgánica y varios artículos para una enciclopedia técnica, además de viajar ampliamente en busca de oportunidades para aplicar los descubrimientos científicos al desarrollo económico de Rusia., Una visita a los yacimientos petrolíferos de Bakú en 1863 comenzó su compromiso a largo plazo con la emergente industria petroquímica, por ejemplo.
La tesis doctoral de Mendeleev (sobre la teoría de la solución) fue aceptada en 1865, y en 1867 la universidad lo nombró profesor de Química general. Se le requirió dar conferencias sobre Química Inorgánica, y como no había un libro de texto ruso satisfactorio, comenzó a escribir uno. Esto enfocó su mente en el desafío de organizar los elementos químicos en un patrón ordenado., Varios otros – incluyendo a Leopold Gmelin en Alemania, Jean Baptiste Dumas en Francia y John Newlands en Inglaterra-habían intentado esto, con éxito limitado. Mendeleev era consciente de algunos de estos esfuerzos, pero su propio enfoque era distintivo en aspectos importantes.
poniendo sus cartas sobre la mesa
El avance se produjo a principios de 1869, cuando Mendeleev se estaba preparando para otra gira industrial, esta vez para investigar y mejorar las técnicas de fabricación de queso. Mientras tanto, habiendo completado el primer volumen de su libro de texto, estaba luchando por establecer un marco para el segundo.,Pesos tomic y propiedades típicas, elementos análogos, y pesos atómicos similares En tarjetas separadas, y esto pronto me convenció de que las propiedades de los elementos dependen periódicamente de sus pesos atómicos
D Mendeleev, Principles of Chemistry, 1905 (énfasis añadido)
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Tabla periódica manuscrita de Mendeleev de 1869 – con huecos
Mendeleev expuso sus cartas en columnas y filas, como en un juego de solitario o Paciencia, un pasatiempo favorito de él durante los viajes en tren., Las columnas verticales enumeraban los elementos conocidos en orden de aumentar el peso atómico, con una nueva columna que se inició cada vez que esto le permitió encajar elementos con características similares en la misma fila horizontal.
como otros químicos habían señalado, unos pocos grupos de elementos – en particular los metales alcalinos y los halógenos – claramente pertenecían juntos. Pero muchos otros, especialmente los elementos de tierras raras (lantánidos), presentaron problemas sin importar cómo se organizaran. En este punto Mendeleev, a diferencia de la mayoría de sus predecesores, se negó a renunciar a la lucha.,
si la posición de un elemento en su mesa parecía anómala, estaba dispuesto a ajustar su peso atómico para darle compañeros más compatibles. Por ejemplo, propuso que la fórmula para el óxido de berilio era BeO, en lugar de la aceptada Be2O3. Esto redujo el peso atómico del berilio, lo que le permitió localizarlo con magnesio en lugar de aluminio.
el 6 de marzo de 1869 el primer esbozo de su tabla fue presentado a la Sociedad Química rusa (una organización que había ayudado a fundar unos meses antes)., Más tarde ese año la revista de la sociedad publicó una versión más considerada, un breve resumen del cual apareció en Traducción alemana. Atrajo poca atención fuera de Rusia, pero Mendeleev perseveró, continuando poniendo más cartas sobre su mesa.
Mind the gaps
El diagrama Revisado de Mendeleev publicado en 1871 parece más familiar para los ojos modernos. Para compilarlo hizo más suposiciones. Por ejemplo, redujo el peso atómico del telurio, haciendo que su vecino yodo fuera el más pesado de los dos., Esto le permitió colocar yodo con los halógenos, y telurio con azufre y selenio. Tales ajustes estaban posiblemente dentro del rango de error experimental en ese momento. Pero Mendeleev no podría haber previsto que el número atómico en lugar del peso atómico más tarde se convertiría en el principio de ordenación de la tabla, o que la identificación de isótopos por espectrometría de masas finalmente explicaría estas y otras anomalías.,
fuente: © Royal Society of Chemistry
La primera tabla periódica publicada de Mendeleev apareció hace 150 años, y es el camino equivocado para los ojos modernos
con igual audacia, Mendeleev mejoró la coherencia de su tabla al dejar vacíos para elementos para completar el patrón que preveía. Además de predecir su carácter químico, también les asignó valores teóricos para propiedades físicas como la gravedad específica y el punto de fusión.,
el primero – galio – fue identificado espectroscópicamente por un químico francés, Paul Lecoq de Boisbaudran en 1875. Cuando se dispuso de suficiente cantidad para probar, todas las propiedades del galio coincidieron con las predicciones de Mendeleev, excepto su gravedad específica, que parecía ser 4.7. Sin embargo, después de que Mendeleev recomendó nuevas mediciones, se encontró que era 5.9, prácticamente idéntica a su cifra predicha.,
el descubrimiento del escandio en 1879 y del germanio en 1885 – ambos exhibiendo las propiedades que Mendeleev había predicho para ellos – persuadió a más químicos de que su tabla, a pesar de sus anomalías restantes, era demasiado útil para ignorar. Mientras tanto, otros investigadores (notablemente Lothar Meyer en Alemania) también destacaron variaciones periódicas en las propiedades físicas de los elementos. Mendeleev comentó más tarde: «aunque he tenido mis dudas sobre algunos puntos oscuros, sin embargo, nunca he dudado de la universalidad de esta ley, porque no podría ser el resultado de la casualidad.,’
mientras que él era correcto sobre el principio over-arching de periodicity, Mendeleev no era infalible como profeta. Predijo varios otros elementos que nunca fueron encontrados. Y argumentó hasta el final de su vida que el éter – un componente esencial pero indetectable en las teorías entonces aceptadas de la luz y el electromagnetismo – era realmente un elemento químico, a pesar de que no había logrado aislarlo en el laboratorio. Sugirió que podría ser el más ligero de los gases nobles, con un peso atómico de 0,17.,
años más tarde
en su vida privada, Mendeleev era desafiantemente poco convencional. Se cortaba el pelo y la barba solo una vez al año, declinando variar esta costumbre incluso para una audiencia con el Zar. Also, his domestic arrangements were somewhat irregular. En 1862 se casó con Feosva Lescheva, después de haber sido dirigido en su dirección por una hermana mayor bien intencionada que pensó que era hora de establecerse. La pareja tuvo dos hijos, pero después de un período de creciente infelicidad mutua acordaron separarse, ocupando alternativamente la casa de Dmitri y su retiro en el campo.,
varios años más tarde Dmitri se enamoró de Anna Popov, una estudiante de arte de 17 años. Cuando los padres de Ana la enviaron a continuar sus estudios en Roma, Dmitri la siguió, y en 1881 la joven de 47 años le propuso matrimonio. Ana aceptó, pero incluso después de que Dmitri y Feosva se divorciaran, se mantuvo un obstáculo adicional. La Iglesia Ortodoxa Rusa reconoció los divorcios civiles, pero exigió un intervalo de siete años antes de un matrimonio posterior., Sin embargo, en 1882 Dmitri encontró un sacerdote dispuesto (por una cantidad considerable) a realizar la ceremonia prematuramente, y a pesar de su ambigua – y técnicamente bígamo – situación, la pareja vivió felizmente y crió a cuatro hijos.
en Política Mendeleev también fue un rebelde-un liberal abierto que renunció a su cátedra en 1890 para disociarse de la dura represión gubernamental de las protestas estudiantiles. Este gesto fue aplaudido por sus estudiantes, pero provocó hostilidad en los círculos oficiales., Sin embargo, Sergius Witte, ministro de Finanzas de Rusia desde 1892, apreció el valor de las contribuciones de Mendeleev y en 1893 lo nombró jefe de la oficina de pesos y medidas del Gobierno. Desde esta base continuó aplicando el conocimiento científico para ayudar al desarrollo económico de Rusia.
la fama y la influencia de Mendeleev no han disminuido en los 150 años intermedios
en 1905 la Royal Society de Londres honró a Mendeleev con su medalla Copley, habiendo recibido ya su medalla Davy en 1882., En 1906 fue nominado para el Premio Nobel, pero aunque el panel de química apoyó su candidatura, el Comité de premios dictaminó que su descubrimiento no era lo suficientemente reciente como para calificarlo para su consideración. La decisión fue probablemente influenciada por el físico químico sueco Svante Arrhenius, que se había enfrentado con Mendeleev en el pasado.
casi medio siglo después de su muerte en 1907, Mendeleev se unió a un club aún más exclusivo. En 1955, físicos de la Universidad de California en Berkeley bombardearon el elemento 99 (einsteinium) con partículas alfa para producir trazas del elemento 101., Oficialmente confirmado como ‘mendelevium’, este nuevo elemento incrustó su nombre en el icono que había creado. Para entonces, el diseño de la tabla se estaba volviendo explicable en términos de estructuras subatómicas e intercambios de energía cuántica, a un nivel de detalle que Mendeleev nunca podría haber previsto. Sin embargo, esto de ninguna manera disminuye la estatura de su logro.
otros antes que él habían sugerido que la lista de elementos conocidos podría organizarse en un patrón significativo. Observaron correspondencias significativas, pero no encontraron una imagen definitiva., Mendeleev, sin embargo, estaba convencido de que los elementos químicos deben ser vistos como una entidad colectiva. Armado con esta convicción, dio coherencia a su mesa revisando audazmente las posiciones de algunos elementos conocidos y dejando vacíos para otros aún por descubrir. Aunque algunas de sus predicciones eran incorrectas, obtuvo suficientes aciertos para establecer su tabla como la base para nuestra comprensión de los elementos, y para confirmar su estatus como uno de los fundadores de la química moderna.,
Mike Sutton es un historiador de la ciencia con sede en Newcastle, Reino Unido
lectura adicional
W H Brock, the Fontana History of Chemistry, Fontana Press, 1993
M Fontani, M Costa and M V Orna, The Lost Elements: The Periodic Table’s Shadow Side, Oxford University Press, 2015
E R Scerri, The Periodic Table: its Story and its Significance, Oxford University Press, 2006
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