La taula periòdica dels elements fa 150 anys

150è-aniversari-de-la-taula-periodica
Compartir

Walter White de Breaking Bad, afirmava “Chemistry must be respected”. I a YCOM ens interessa la Química des que vam devorar la magnífica sèrie de culte, impossible d’esborrar de la ment ni amb una lobotomia.

La taula periòdica està present a les parets de gairebé tots els laboratoris de químicaEl mèrit de la seva creació se li atorga habitualment a Dmitri Mendeléiev, un químic rus que el 1869 va escriure en targetes tots els elements coneguts (63 fins a aquest moment) i després els va organitzar en columnes i files d’acord a les seves propietats químiques i físiques. Per a celebrar el 150 aniversari d’aquest moment clau per a la ciència, l’Organització de les Nacions Unides ha proclamat 2019 com l’Any Internacional de la Taula Periòdica.

La seriosa però divertida història de la taula periòdica

Però la taula periòdica no va començar amb Mendeléiev. Abans que ell, molts havien assajat les seves pròpies taules d’elements. Dècades abans, el químic John Dalton va intentar crear una taula i alguns símbols interessants per a identificar els elements, però no van semblar ser del seu grat. Tan sols uns anys abans que Mendeléiev s’assegués amb la seva baralla de cartes casolanes, John Newlands va crear també una taula en la qual va classificar els elements segons les seves propietats.

La genialitat de Mendeléiev resideix en el que va deixar fora de la seva taula. Va saber reconèixer que certs elements no hi eren presents, ja que encara havien de ser descoberts, així que on Dalton, Newlands i d’altres havien exposat el que se sabia, ell va deixar espai per al desconegut. A més, va tenir la capacitat de predir, de manera encara més sorprenent, les propietats dels elements que faltaven.

la-taula-de-dmitri-mendeleiev

La taula de Dmitri Mendeléiev completa (sense els elements encara per a descobrir)

Fixa’t en els signes d’interrogació de la taula situada just damunt d’aquestes línies. Per exemple, al costat de l’element “Al” (alumini) hi ha espai per a un metall desconegut. Mendeléiev va predir que el potencial descobriment tindria una massa atòmica de 68, una densitat de sis grams per centímetre cúbic i un punt de fusió molt baix. Sis anys després, Paul Émile Lecoq de Boisbaudran va aïllar el gal·li, que encaixava a la perfecció en l’espai disposat amb una massa atòmica de 69,7, una densitat de 5.9 g/cm³ i un punt de fusió tan baix que es converteix en líquid a la mà. Mendeléiev va fer el mateix amb l’escandi, el germani i el tecneci (que no va ser descobert fins a 1937, 30 anys després de la mort del científic rus).

A primera vista, la taula de Mendeléiev no s’assembla massa a la taula amb la qual estem familiaritzats. Un dels motius és que la taula periòdica moderna conté diversos elements que Mendeléiev va passar per alt i per als quals no va deixar espai, especialment els gasos nobles (com l’heli, el neó i l’argó). D’altra banda, la taula elaborada pel químic rus té una organització diferent de la que coneixem, en la qual ara situem elements junts en columnes disposades en files.

taula-periòdica-actual

La taula periòdica actual

Però si es gira la taula de Mendeléiev 90 graus, la similitud amb la versió moderna és evident. Per exemple, els halògens fluor (F), clor (Cl), brom (Br) i iode (I, representat en la taula de Mendeléiev amb la lletra J) apareixen junts. En l’actualitat estan situats en la 17a columna de la taula o, com prefereixen anomenar-lo els químics, el grup 17.

El període d’experimentació

Pot semblar un pas molt petit, però anys després de les publicacions de Mendeléiev es va experimentar àmpliament amb dissenys alternatius per a situar els diferents elements. Fins i tot abans que la taula s’establís en la seva disposició actual, hi havia gent suggerint alguns girs estrambòtics i meravellosos.

Un exemple particularment cridaner és l’espiral de Heinrich Baumhauer, publicada en 1870, en el centre de la qual se situa l’hidrogen. Els elements van recorrent l’espiral conforme la seva massa atòmica augmenta, i aquells que cauen en cada radi de la roda comparteixen propietats de la mateixa manera que ho fan els elements que es troben en la mateixa columna (o grup) de la taula periòdica moderna. No hem d’oblidar l’estranya aportació d’Henry Basset: una taula amb forma d’estranya campana.

No obstant això, a principis del segle XX la taula va adoptar el format horitzontal que tots coneixem amb la sorprenentment i moderna versió que Heinrich Werner va dissenyar el 1905. Per primera vegada, els gasos nobles van aparèixer en la seva actual posició, en l’extrem dret de la taula. Werner va tractar d’imitar les conjectures de Mendeléiev deixant espais en blanc, però es va extralimitar en els seus pronòstics: va suggerir que apareixerien elements més lleugers que l’hidrogen i emergiria un que tindria el seu lloc entre l’hidrogen i l’heli. Per descomptat, cap dels elements que va aventurar Werner existeixen.

Malgrat el modern aspecte que lluïa la taula, encara es van dur a terme algunes modificacions necessàries. És de justícia considerar la versió de Charles Janet com la més influent. Adoptant un enfocament físic, va emprar una teoria quàntica recentment descoberta en aquells dies per a crear un disseny basat en configuracions d’electrons. El resultat va ser una taula escalonada per l’esquerra que encara avui és la preferida per molts físics. Curiosament, Janet també va deixar espai per a fins a 120 elements, a pesar que en aquells dies només se’n coneixien 92. En l’actualitat tenim constància de l’existència de 118 elements.

El disseny definitiu

La taula moderna és una evolució directa de la versió de Janet. Els metalls alcalins (el grup rematat pel liti) i els metalls alcalinoterris (rematats pel beril·li) van ser desplaçats des de l’extrem dret fins a l’esquerre, creant una taula periòdica amb una forma molt allargada. El problema d’aquest format és que no encaixa en una pàgina o un pòster, per la qual cosa a causa de raons estètiques els elements del bloc f són habitualment retallats i dipositats sota la taula principal. Així és com arribem a la taula tal com la coneixem en l’actualitat.

taula-periodica-de-mark-lorch

Taula creada per Mark Lorch, inspirada en el metro de Londres

Això no significa que la gent no hagi experimentat amb altres possibles dissenys, sovint com un intent per a remarcar les correlacions entre elements que no resulten evidents en la taula convencional. Existeixen, literalment, centenars de variacions (pots consultar la base de dades de Mark Leach per a comprovar-ho), sent les més populars aquelles en forma d’espiral o en 3D, sense oblidar les variants més iròniques.

Mark Lorch, Professor of Science Communication and Chemistry, University of Hull, diu: “Què us sembla la meva fusió de dos dissenys icònics? La taula de Mendeléiev i el mapa del metro de Londres de Henry Beck!” I pontifica:

Hi ha una vertiginosa varietat d’imitacions que busquen donar una sensació científica a la categorització de qualsevol cosa, des de la cervesa fins als personatges de Disney, passant per la meva favorita: la que descriu i organitza el “contrasentit irracional”. Aquests divertits exemples serveixen per a demostrar que la taula periòdica dels elements s’ha convertit en un dels símbols icònics de la ciència.

Aquest article ha estat publicat originalment a The Conversation. Llegeix l’original.

La taula periòdica dels elements fa 150 anys
Valoreu aquesta publicació

Gemma
Redactora d'YCOM. T'acosta el contingut que genera més conversa a la xarxa.
Etiquetes: