Prefacio
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Capítulo V COMO MENDELEÉV DESCUBRIO SU LEYEn el antiguo edificio del laboratorio químico de la Universidad de Petersburgo, sentado a su mesa de trabajo, se encontraba el joven, pero ya renombrado profesor Dmitri Ivánovich Mendeléev. Acababa de obtener la cátedra de Química general de la Universidad y preparaba las conferencias para los alumnos. El objetivo que perseguía era hallar la forma más cómoda y clara para explicar las leyes químicas, para describir la historia de los elementos y meditaba con obstinación sobre el modo de desarrollar mejor su exposición. ¿Cómo relacionar entre sí las narraciones sobre el potasio, sodio y litio, sobre el hierro, manganeso y níquel? Mendeléev ya presentía la existencia de ciertos, pero todavía no claros, enlaces entre los diferentes elementos químicos.Con objeto de hallar el orden más adecuado, tomó varias tarjetas y escribió en ellas con caracteres grandes la denominación de los elementos, su peso atómico y algunas de sus propiedades más importantes. Seguidamente, las fue colocando sobre la mesa, agrupando los elementos según sus propiedades, de la misma forma que nuestras abuelas distribuían las cartas de la baraja cuando hacían solitarios por las noches. Y hete aquí, que el profesor observó una regularidad interesantísima. Al colocar todos los elementos, ordenándolos según su peso atómico creciente, resultó que, a excepción de poquísimos casos, las propiedades semejantes de los elementos se repetían después de períodos determinados. Entonces dispuso las tarjetas siguientes debajo de la primera fila, fue formando una segunda línea y, después de colocar siete elementos más, comenzó con la tercera fila. En esta fila tuvo que incluir diecisiete elementos, para conseguir que los átomos de propiedades análogas quedaran unos debajo de otros. Pero no todos coincidían bien. Hubo necesidad de dejar vacíos algunos lugares. Después, colocó nuevamente diecisiete tarjetas y obtuvo la fila siguiente. Luego la tarea se complicó, pues varios átomos "no estaban conformes" en ningún sitio; sin embargo, la repetición periódica de las propiedades se marcaba claramente. De este modo, todos los elementos conocidos por Mendeléev quedaron distribuidos en forma de tabla especial. Todos ellos, con raras excepciones, se sucedían uno al otro en líneas horizontales, siguiendo el orden creciente de sus pesos atómicos. Los elementos semejantes quedaban encuadrados en varias columnas verticales. 
En marzo de 1869, Mendeléev envió a la Sociedad
Físicoquímica de San Petersburgo el primer informe sobre su ley.
Después, previendo la importancia trascendental de su descubrimiento,
comenzó a trabajar tenazmente sobre este problema, precisando y
corrigiendo su tabla. Rápidamente se convenció de que en la tabla
existían lugares vacíos.
"Para estos lugares vacíos, situados a continuación del silicio, boro y aluminio, serán descubiertas nuevas substancias", dijo. Esta predicción enseguida se confirmó y las casillas vacías de la tabla fueron ocupadas por elementos recién descubiertos, que recibieron las denominaciones de galio, germanio y escandio. De esta forma, el químico ruso D. Mendeléev realizó uno de los más importantes descubrimientos en la historia de la Química. En aquel tiempo se conocían nada más que 62 elementos. Los pesos atómicos eran determinados sin gran precisión, algunas veces con bastante inexactitud. Sus propiedades estaban insuficientemente estudiadas. Fue necesario saber compenetrarse con la naturaleza de cada elemento, profundizar en su estudio, comprender las analogías existentes entre unos y otros elementos, adivinar la ruta de sus "peregrinaciones", su "amistad" o "enemistad" en la propia tierra. Mendeléev consiguió recopilar todos los materiales existentes hasta él sobre la Química de la Tierra y los estudió conjuntamente. El enlace entre los elementos, aunque en forma todavía algo oscura e incompleta, fue señalado antes de él por otros sabios.  Pero la mayoría de los sabios de aquel tiempo consideraba absurda la
hipótesis sobre la afinidad o parentesco entre los elementos.
Así, por ejemplo, cuando el químico inglés J. A. Newlands,
uno de los combatientes por la libertad de Italia en las tropas de Garibaldi,
presentó para su publicación un trabajo relativo a la
repetición de las propiedades de algunos elementos al crecer el peso
atómico, dicho trabajo fue rechazado por la Sociedad Química y
uno de sus miembros dijo en tono de burla que Newlands podría haber
hecho una conclusión, todavía más interesante, si hubiera
distribuido todos los elementos en orden alfabético de sus
denominaciones.
Pero todo esto eran simples detalles. Hacía falta trabajar todavía mucho. Se requería trazar un plan único, establecer una ley fundamental de carácter universal y demostrar con hechos que dicha ley actúa en todos los casos, que las propiedades de cada elemento dependen de esta ley, se subordinan a ella, se deducen de ella. Para ello era necesario poseer una intuición genial y habilidad para poner de relieve lo común en las contradicciones, dedicarse con perseverancia a la investigación de hechos concretos. Esta enorme tarea la realizó D. Mendeléev. Mendeléev presentó de forma tan evidente, precisa y sencilla el enlace mutuo existente entre todos los átomos de la naturaleza, que nadie fue capaz de rebatir su sistema. Se halló la ordenación debida. Verdad es que todavía seguían siendo enigmáticos los enlaces que ligaban los elementos entre sí, pero su ordenación era tan evidente, que permitió a Mendeléev anunciar una nueva ley de la naturaleza, la ley periódica de los elementos químicos. Han transcurrido más de cien años. Mendeléev dedicó casi cuarenta años al estudio de esta ley, indagando en su laboratorio los misterios más profundos de la Química.
En la Cámara de Pesas y Medidas, que él dirigía, investigó y comprobó, utilizando los métodos más precisos, las diferentes propiedades de los metales, encontrando cada vez más y más confirmaciones de su descubrimiento. Viajó por los Urales, estudiando sus riquezas; consagró muchos años a las cuestiones referentes al petróleo y su origen. En todas partes, en el laboratorio y en la naturaleza, vio a cada paso la confirmación de su ley periódica. Tanto en los estudios teóricos e investigaciones, como en la industria, dicha ley se convirtió en 'la brújula dirigente que, lo mismo que guía a los navegantes en el mar, orientaba a los sabios y a los investigadores prácticos en sus búsquedas. Hasta la misma muerte, Mendeléev, sin cesar, perfeccionó, corrigió y profundizó su pequeña tabla del año 1869. Centenares de químicos, siguiendo su ruta genial, descubrieron nuevos elementos, nuevas combinaciones, descifrando paulatinamente el profundo sentido interno de la Tabla de Mendeléev. En la actualidad esta Tabla tiene un aspecto completamente distinto. Resulta que la Tabla de Mendeléev constituye un manual excelente para el estudio de las leyes que rigen la estructura de los espectros atómicos. Al estudiar los espectros de los elementos y distribuirlos en el orden de la Tabla de Mendeléev, el joven físico inglés Enrique Moseley descubrió inesperadamente, en 1913, una nueva ley y estableció la importancia que tiene el número de orden en la Tabla. Demostró que lo más importante en el elemento es la carga del núcleo central, que coincide exactamente con el número de orden del elemento. En el hidrógeno es igual a la unidad, en el helio, dos, y, por ejemplo, en el zinc es igual a 30, en el uranio, a 92. Además, este número expresa la cantidad de electrones ligados al núcleo por la influencia de estas cargas y que giran a su alrededor por distintas órbitas, 
En todos los átomos, el número de electrones que rodean al
núcleo es igual al número de orden del elemento en
cuestión. Los electrones están dispuestos de forma determinada
alrededor del núcleo, formando capas aisladas. La primera, la más
próxima al núcleo, llamada capa K, tiene 1 electrón en el
hidrógeno y 2 electrones en los demás elementos. La segunda,
denominada capa L, tiene en la mayoría de los átomos 8
electrones. La capa M puede contener hasta 18 electrones, la capa N, hasta 32.
Las propiedades químicas de los átomos, las define, principalmente, la constitución de la capa electrónica más externa o cortical. Esta capa adquiere gran estabilidad, cuando la cantidad de electrones que la integra es igual a 8. Los átomos que poseen en la capa cortical uno o dos electrones, pueden cederlos con facilidad, convirtiéndose en iones. Por ejemplo, el sodio, potasio, rubidio tienen en su capa externa un electrón. Estos átomos pueden ceder dicho electrón fácilmente y se transforman en iones monovalentes, cargados positivamente. En este caso, la capa electrónica siguiente se convierte en cortical. Ella contiene precisamente 8 electrones, lo que garantiza la estabilidad del átomo-ion formado. Los átomos de calcio, bario y demás metales alcalino-térreos tienen dos electrones externos y cuando los pierden se convierten en iones bivalentes positivos estables. Los átomos de bromo, cloro y demás elementos halógenos tienen siete electrones en la capa cortical. Estos átomos, por el contrario, aceptan ávidamente los electrones de las capas corticales de otros átomos y al completar su capa externa hasta ocho electrones, se transforman en iones negativos estables. En los átomos que poseen en sus capas externas tres, cuatro y cinco electrones, la tendencia a formar iones, durante las reacciones químicas, se manifiesta con menor intensidad.
El peso del átomo y su grado de dispersión en la naturaleza, dependen de la constitución del núcleo.
Las propiedades químicas del elemento y su espectro dependen del número de electrones y son muy semejantes en aquellos átomos en los que la estructura de la capa electrónica cortical es análoga. Este es el secreto del átomo. Desde el momento en que fue descubierto, los químicos y físicos, los geoquímicos y astrónomos, personal técnico, todos comprendieron que la ley periódica de Mendeléev constituye una de las leyes más importantes de la naturaleza. |
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