LOS PRIMEROS ELEMENTOS
Desde los tiempos más antiguos, los seres humanos han estado intrigados
por la composición del mundo. Durante la
prehistoria se realizaron los primeros grandes progresos de la humanidad: el
lenguaje, el fuego, la domesticación de animales, el cultivo de la tierra, etc.
Pero de esa época, solo se tienen nociones generales y vagas, debido a que son
muy escasas las evidencias remanentes, dado que los implementos que utilizaba
el hombre prehistórico fueron aquellos que se encontraban en su estado natural:
piedras, madera, huesos.... De allí que en la actualidad, se distingan los
diferentes períodos según el material más duradero empleado en ellos para fabricar
útiles de caza e implementos domésticos. Así en la “Edad de Piedra”, la cual
abarca los períodos Paleolítico y Neolítico este fue el material predominante
el cual, primero tallado y luego pulido, permitió el desarrollo de la
civilización. El hombre prehistórico debe de haberse sentido fascinado por
otros materiales más brillantes, más coloridos y más difíciles de conseguir que
las piedras comunes. Las pepitas de oro y de plata que algunas veces resaltaban
en el terreno, probablemente les parecieron tan diferentes a todo lo conocido
que las llamaban “sudor del sol” y “lágrimas de la luna”, por lo que
seguramente el primer uso que se les dio fue como ornamentos, en los rituales dedicados a estos
astros celestes.
2 Elementos Químicos y sus Propiedades
Periódicas
Así, es muy posible que la palabra “metal”, utilizada para nombrarlos,
derive del vocablo griego metallas que significa “buscar”. Pero a la plata y el
oro no se les dio otra utilidad que la decorativa, ya que lo poco abundante de
estos materiales “preciosos” y su escasa dureza no los hacían adecuados para
fabricar herramientas o implementos de uso cotidiano. Por ello el cobre, un
material más resistente y el cual era posible encontrarlo en mayores cantidades
en forma libre en la naturaleza separado de otros minerales, llegó a ser el
primer metal empleado por el hombre con fines utilitarios. En la Edad de Cobre se
fabricaron herramientas y armas de este metal, las cuales a diferencia de las
de piedra, podían volver a afilarse. El cobre se hizo más abundante cuando se
descubrió que podía obtenerse en crisoles primitivos, en los que se alcanzaban
temperaturas suficientemente altas para extraerlo de las rocas donde se le
encontraba mezclado con otros minerales.
La maleabilidad del cobre impedía emplearlo en la manufactura de implementos
verdaderamente resistentes. Este inconveniente se resolvió cuando redescubrió
que al calentar juntos minerales de cobre y de estaño, se obtenía un nuevo
metal, el bronce, mucho más apto por su dureza para forjar con él toda clase de
instrumentos. Durante la “Edad de Bronce” los pueblos que conocían el arte de
producirlo adquirieron una gran superioridad bélica, pues este metal sirvió
para mejorar las espadas, puntas de flecha, corazas y cascos de sus guerreros, permitiéndoles
vencer a cualquier ejército que no tuviese armas de este metal. Tal era el
prestigio del cual gozaban los forjadores en aquella época, que casi siempre formaban
parte de las cortes reales, y en la mitología eran honrados a través de la figura
de Hefestos, dios griego del fuego y del metal.
La “Edad de Hierro” se inició con el descubrimiento del secreto para
fundir este metal, el cual requiere de un calor más intenso que para fundir el bronce,
lo cual se lograba utilizando hornos alimentados con carbón vegetal y suministrando
aire mediante un fuelle. Los hititas, que habían levantado un poderoso 3Universidad
de Los Andes Facultad de Ciencias Departamento de Química imperio en el Asia
Menor, fueron los primeros en utilizar comúnmente el hierro en la confección de herramientas. El hierro en sí no
es demasiado duro, pero podía mejorarse su dureza dejando que permaneciera en
contacto con el carbón, formando la aleación que ahora conocemos como “acero”.
Los dorios, antigua tribu griega, equipados con armas de hierro, invadieron el
Peloponeso desde el norte, aproximadamente en el año 1.100 a.C. y fueron
sometiendo gradualmente a los pueblos micénicos que, a pesar de su civilización
más avanzada, solo disponían de armamentos de bronce. El primer ejército
totalmente equipado con hierro de buena calidad fue el asirio, lo que le
permitió 900 años a.C., formar un extenso imperio.
En Grecia, hacia el año 600 a.C., los filósofos observaron con
detenimiento todos los diferentes cambios que se producían a su alrededor, bien
por causa de los fenómenos naturales, o
por causas inducidas por el hombre. Esto les llevó a cuestionarse acerca de la
naturaleza del Universo y de los materiales que en él existían. Aunque más interesados
en el “por que” de las cosas, que en sus aplicaciones prácticas, trataron de comprender
y explicar de manera racional, cuales eran los componentes básicos de los objetos
que los rodeaban. Tales de Mileto se planteó, que si algunas sustancias podían
transformarse en otras, probablemente todos los materiales conocidos no serían
sino variaciones diferentes de una materia básica, o “elemento”. Ya que para Tales, lo más abundante en la
naturaleza era el agua, él consideró que esta era el “elemento” a partir del
cual estaban constituidas todas las cosas.
Esta tesis sobre un elemento primigenio fue muy aceptada entre los
filósofos griegos, aunque Anaxímenes de Mileto consideraba que era el aire, y
no el agua, el elemento constituyente
del universo. El aire podía comprimirse formando las sustancias más densas como
el agua o la tierra. Heráclito de Efeso, por su parte, creía que lo más
característico del Universo era el cambio, por lo que el fuego en su constante
mutación, representaba con más certeza al elemento original. También Empédocles
de Agrigento, compartía la idea de sus
predecesores, pero consideraba que en lugar de uno, eran cuatro los elementos 4Elementos
Químicos y sus Propiedades Periódicas precursores: el agua de Tales, el aire de
Anaxímedes, el fuego de Heráclito y la tierra, añadida por el mismo Empédocles.
Aristóteles adoptó y complementó esta teoría de los cuatro “elementos”,
aunque planteaba que estos elementos no eran en sí, las mismas sustancias que conocemos
como tales, sino que eran entidades representadas por las sustancias físicas
más parecidas o relacionadas con dichos elementos. También estableció la existencia
de cuatro “propiedades” elementales: calor y frío; sequedad y humedad, de cuyas
combinaciones se originaban los elementos. Así, calor + sequedad = Fuego; calor
+ humedad = Aire; frío + sequedad = Tierra; frío + humedad = Agua. Estos “elementos”
eran por naturaleza imperfectos, así que además postuló la existencia en los
cielos, de un quinto elemento inmutable: el éter.
La gran influencia de Aristóteles en el pensamiento occidental, permitió
que haya perdurado hasta nuestros días la expresión “elementos aristotélicos”,
y que se utilice de manera figurada dentro del lenguaje corriente. A los signos
del zodíaco, por ejemplo, se les divide en signos de agua, tierra, aire y
fuego, según sean las características supuestamente asignables a la personalidad
de quienes nacen bajo algún signo en particular. También se habla de la “furia
de los elementos”, para denotar la violencia de los fenómenos naturales (tormentas,
terremotos, avalanchas, etc.). Y cuando se quiere señalar que ciertos
materiales, objetos o ideas, son muy puros, concentrados o resumen claramente
un concepto, se utiliza la palabra “quintaesencia”, que es la transformación al
latín de “quinto elemento”, la entidad perfecta e inmutable de la antigüedad.
Un discípulo de Aristóteles, Alejandro Magno, llegó a conquistar todo el mundo
conocido para la época, a través de sus épicas campañas. Los imperios persa y egipcio
pasaron a estar regidos por descendientes de los griegos, y en consecuencia adoptaron
mucha de su cultura, entremezclándola con la propia. Ptolomeo uno de los
generales de Alejandro Magno, estableció un reino en Egipto, cuya capital fue
la ciudad de Alejandría (fundada por el mismo Alejandro Esta 5Universidad de Los Andes Facultad de
Ciencias Departamento de Química ciudad fue el centro artístico y literario del
imperio, heredera de la civilización helénica.
ya antes de esta dominación griega, los egipcios eran expertos
metalúrgicos, conocían los métodos de embalsamamiento de cuerpos y preparaban
pigmentos minerales y extractos vegetales. De allí, que los griegos admirados
por estos conocimientos llegaran a llamarlos khemeia o “el arte egipcio”. En
este “Período Helenístico” (300 a.C.-600 d.C.) ya se conocían además de los metales
nativos oro, plata y cobre, el azufre, que podía encontrarse en forma natural cerca de los volcanes o aguas termales, y el
carbón, extraído naturalmente de la tierra o producido por la combustión de la
materia vegetal. Asimismo, se conocían otros metales como hierro, plomo, estaño
y mercurio que eran obtenidos de los minerales que los contienen por descomposición térmica o por
reducción con fuego de leña y suministro de aire con un fuelle.
LOS ALQUIMISTAS
A partir del siglo VII comenzó la expansión del Islamismo, doctrina
religiosa estructurada por Mahoma la cual llevó a los árabes a conquistar
grandes territorios en Siria, Palestina y Persia. También conquistaron Egipto y
todo el norte de África, y luego la península española, donde se mantuvieron
hasta el siglo XV, cuando fueron expulsados por los Reyes Católicos. Durante
este período, mientras que en el resto de Europa no se produjeron avances
significativos, los árabes llegaron a dominar en muchas áreas del conocimiento
humano. De hecho en árabe, la palabra khemeia llegó a convertirse en al-kimiya,
la cual se generalizó en Europa como “alquimia”. En la actualidad se denomina con este término, al
desarrollo de todos los conocimientos y aplicaciones de la química. Durante los
siglos posteriores, la alquimia estuvo envuelta en un halo de misterio, ya que
a los pocos que la practicaban se les consideraba dotados de poderes sobrenaturales.
Esto fue incentivado además por los mismos alquimistas, a quienes les interesaba
mantener ocultos sus estudios relacionados con la transmutación de los metales,
destinados a convertir el plomo o el hierro en oro. No fue sino hasta el siglo
X.
Propiedades Periódicas que el alquimista persa Al Razi conocido en Europa
como Rhazes, describe detalladamente el antimonio, no obstante que este ya era
usado anteriormente con fines medicinales. Al Razi se interesó más por la
medicina que por la obtención de oro, dando origen a los aspectos médicos de la
alquimia, que continuaron con el persa Ibn Sina cuyo nombre latinizado llegó a
ser Avicena. Alberto de Bollstadt fue un filósofo cristiano, poseedor de unos amplios
conocimientos y sabiduría, que le ganaron el título de San Alberto Magno, patrono
de los científicos. Se erigió como el primer alquimista europeo importante, y
en los escritos que describen sus experimentos, detalla con precisión el
arsénico, por lo que se le considera su descubridor, aunque probablemente este
ya era conocido por los antiguos alquimistas.
El alemán Georg Bauer conocido como “Agrícola”, recopiló en su libro De Re
Metállica, el uso practico que se le daba a los minerales en esa época, y en el
que se describe el bismuto, por lo que algunos le atribuyen su descubrimiento,
pese a que este era producido en Alemania antes del siglo XV.
El suizo Teophrastus Bombastus von Hohenheim mejor conocido por el
seudónimo de “Paracelso”, en su búsqueda de la “piedra filosofal”obtuvo el cinc
y con frecuencia se le considera su descubridor, aunque este, puro o en forma
de aleación con el cobre (latón), ya se empleaba en la India y en China desde antes
del siglo XVI.
Alquimista alemán Henning Brandt consiguió aislar el fósforo, obteniéndolo
a partir de la orina, en la cual creía podía conseguir la “piedra filosofal”.
Brandt ha ser llegado a ser conocido como “el último alquimista” y fue el
primer hombre en reportar el descubrimiento de un elemento desconocido hasta la
época, previamente al desarrollo de la ciencia moderna.
El irlandes Robert Boyle publicó su libro “El Químico Escéptico”, en el
cual se utiliza por primera vez el término “químico”, en lugar de “alquimista”
(este 7Universidad de Los Andes Facultad de Ciencias Departamento de Química
paralelismo es más notorio en el idioma ingles, ya que estas palabras se
traducen respectivamente como “chemist” y “alchemist”). Aun cuando él
consideraba a los elementos como las sustancias más simples primarias de las
cuales se formaban todos los demás materiales, no estaba de acuerdo en
identificarlos con sus homólogos aristotélicos, aire, agua, tierra y fuego.
Boyle fue el primero en dar una definición de elemento químico: “Entiendo por
elementos, con la misma convicción con que aquellos químicos hablan categóricamente
de sus Principios, a ciertos cuerpos primitivos y simples, o perfectamente no mezclados
qué, no estando constituidos por otros cuerpos –o uno por otro-, son los
ingredientes de los cuales todos los cuerpos perfectamente mixtos se encuentran
compuestos, y en los cuales estos últimos se resuelven cuando son divididos
hasta las últimas consecuencias”. Según esto, una sustancia simple podía
considerarse un elemento, solo hasta que se pudiera convertirla en dos ó mas
sustancias aún más simples todavía.
DESARROLLO HISTÓRICO DE LA IDEA DE LA PERIODICIDAD QUÍMICA
El descubrimiento de nuevos elementos, aparte de los nueve conocidos desde
la antigüedad y de los cinco estudiados por los alquimistas medievales, se
incrementó de manera impresionante a partir de mediados del siglo XVIII, a tal
punto que en la primera década de 1800 se conocían unos cincuenta elementos
diferentes. Sus propiedades variaban extensamente entre sí, y no parecía
existir alguna relación entre ellos. Para esa época, algunos químicos se preguntaban
cual sería el número de elementos existentes en la naturaleza, y por ende
cuantos elementos quedaban aún por descubrir.
También algunos de ellos buscaban una manera de poner en orden los
elementos ya conocidos, esperanzados en hallar alguna razón que explicase su
número, y de alguna manera justificar la gran diversidad de propiedades que
presentaban.
El químico francés Louis Bernard Guyton de Morveau desarrolló en 1772, la
primera tabla de sustancias “químicamente simples”, la cual incluía todos los elementos
conocidos, ordenándolos según sus nombres antiguos y relacionándolos con 8Elementos
Químicos y sus Propiedades Periódicas los
nombres que tenían para esa fecha. En 1787, junto con sus colegas Antoine Laurent
de Lavoisier Claude Louis Berthollet y Antoine François de Fourcroy publicaron
el “Método de Nomenclatura Química”, en el cual se incluía su tabla anterior, y
en la que los nuevos nombres dados a algunos de los elementos, tenían por
objeto recordar sus propiedades más notables, independientemente de cualquier
teoría. Así, oxígeno significaba “generador de ácidos”; hidrógeno significaba
“generador de agua”; ázoe (más tarde llamado nitrógeno) significaba “sin vida”.
En 1815, el químico y médico inglés William Prout estableció una teoría en
la que consideró que todos los elementos químicos estaban formados por
agregados sucesivos de hidrógeno. Así, según él, sería posible dar un orden a
los elementos conocidos, ya que el peso atómico de cada elemento de esta
clasificación, correspondería al peso atómico del hidrógeno multiplicado por un
número entero, en orden ascendente. Por fundamental que fuera la teoría de
Prout, quedó desacreditada por las desviaciones observadas experimentalmente
entre los pesos atómicos y los números enteros, y ya para 1860 las
determinaciones más exactas de los pesos atómicos, condujeron a un abandono
total de la misma.
Las primeras observaciones publicadas en relación con la periodicidad
química, parecen haber sido las de un profesor de química alemán, en la
Universidad de Jena, llamado Johann Wolfgang Dóbereiner. En 1817, reportó que había
algunas “triadas” de elementos, que al ser ordenados en orden creciente de
pesos atómicos, el elemento del medio parecía tener propiedades intermedias
entre los dos de los extremos. Así, el cloro, bromo y yodo no solo mostraban
una progresiva gradación en propiedades como color y reactividad, sino que el
peso atómico del bromo parecía estar justo a medio camino entre los del cloro y
el yodo. Dóbereiner llegó a encontrar otros dos grupos de tres elementos que
exhibían claras gradaciones de propiedades: calcio, estroncio y bario; y
azufre, selenio y teluro. En ambos grupos, el peso atómico del segundo
elemento, era aproximadamente el promedio de los otros dos elementos.Pero el
hecho de que la mayoría de los elementos conocidos hasta la fecha no pudieran.
TRIADAS DE DOBEREINER
Estas ideas no cayeron en el total olvido, ya que en 1827, el afamado químico
alemán Leopold Gmelin en la Universidad de Heilderberg, al investigar sobre los
nuevos elementos descubiertos hasta la fecha, logró encontrar otros grupos de
tres elementos que cumplían con el concepto de Dobereiner.
Volvió a presentar nuevos grupos de elementos que podían considerarse como
“triadas”. Gmelin fue el único químico bien conocido para la época, que estudió
antes de 1850, el problema de la periodicidad de los elementos.
Max von Pettenkofer químico y bacteriólogo alemán, en la Universidad de
Munich, revivió de alguna manera la hipótesis de Prout acerca de la materia
primaria, al sugerir que entre los elementos químicamente semejantes, las diferencias
sucesivas de pesos atómicos eran constantes o eran múltiplos de una constante.
Esto en realidad equivale a afirmar que entre dichos elementos, los pesos atómicos
pueden derivarse mediante una progresión aritmética modificada, que depende del
peso atómico más bajo y de múltiplos de un entero. Así, en la serie oxígeno
(16), azufre (32), selenio (86) y teluro (128), la diferencia entre los dos
primeros es 16, lo cual equivale a 2 x 8, y entre los otros dos es 48, o sea 6
x 8.
el también químico inglés William Odling ordenó los cincuenta y siete elementos
entonces conocidos en trece grupos, basándose en las semejanzas entre las
propiedades químicas y físicas, colocando a los miembros de cada grupo en 10Elementos
Químicos y sus Propiedades Periódicas orden
de sus pesos atómicos. Aún cuando este esquema situaba junto a los elementos más
parecidos, no ponía de relieve las relaciones entre los pesos atómicos y las características
químicas. La ordenación de Odling, semeja más a los grupos que hoy se utilizan en Química Analítica, ya que
colocó juntos a los elementos que
formaban compuestos de solubilidades semejantes.
Jean-Baptiste Dumas químico
francés, en la Universidad de la Sorbona, comparó en 1851, las familias de los
elementos con las familias de los compuestos orgánicos. El retomó la idea de Pettenkofer y
luego refinó su sistema incluyendo algunas
complicadas progresiones aritméticas. Extendió las triadas de Dobereiner en familias
de cuatro elementos: F,Cl, Br, I; Mg, Ca, Sr, Ba.
Aunque en los próximos años se descubrieron nuevos elementos, y se
incrementó el conocimiento químico en forma notable, no fue sino hasta 1862, en
que el geólogo francés Alexander Emile Beguyer de Chancourtois desarrolló un
sistema en el que los elementos estaban ordenados en forma creciente según su
peso atómico, distribuidos en forma de espiral a lo largo de la superficie de
un cilindro. Cada vuelta Contenía 16 elementos (ya que se tomó como referencia
al oxígeno cuyo peso atómico Era 16 unidades atómicas de masa) y el observó que
existía una gran similar dad entre Los elementos que se encontraban uno bajo
otro en la misma línea vertical (los cuales Tenían entre sí, una diferencia de
16 unidades atómicas de masa). El llamó a esta Representación cilíndrica un
“tornillo telúrico” y presentó un modelo ante la Academia Francesa, pero su
trabajo también pasó inadvertido.
http://webdelprofesor.ula.ve/ciencias/ricardo/PDF/Los%20Elementos%20Quimicos%20y%20su%20Periodicidad.pdf
