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Las fronteras de la Tabla Periódica
 

El día 8 de febrero de 2015 se cumplen 181 años del nacimiento en Tobolsk (Siberia, Imperio Ruso), en 1834, del químico ruso Dmitri Ivánovich Mendeléiev (1834-1907), el padre de la Tabla Periódica de los Elementos.

Desde el ACDC de la ULL queremos conmemorar el aniversario del nacimiento de Mendeléiev reproduciendo a continuación el artículo titulado “Las fronteras de la Tabla Periódica”, escrito por el Dr. Luis Vega Martín, Profesor Titular de Física Aplicada en la Universidad de La Laguna y miembro del Aula Cultural de Divulgación Científica. El artículo se publicó en el periódico “El Día”, de Santa Cruz de Tenerife, y está disponible en su formato original en la sección “Biblioteca” de esta página web.

Las fronteras de la Tabla Periódica.


La tabla de los elementos que usamos modernamente deriva de la diseñada por Mendeléiev en 1870. Uno de los grandes éxitos de esta clasificación residió en que el químico ruso agrupaba los elementos por propiedades químicas similares y los ordenaba por sus pesos atómicos y haciendo las cosas de esta manera se observaba cierta periodicidad. Cuando quedaba un hueco en su tabla, lo dejaba, y pronosticó que esos elementos serían descubiertos más adelante. Predijo así lo que él llamó el eka-boro, eka-aluminio y eka-silicio, tres elementos que fueron efectivamente descubiertos en los 15 años subsiguientes a la publicación de su tabla y que tenían las propiedades previstas (corresponden al escandio, el galio y el germanio respectivamente). Posteriormente fueron apareciendo nuevos elementos que se situarían digamos al final de la tabla de Mendeleiev, o formando grupos añadidos.



A partir del descubrimiento de la radiactividad y de la lenta comprensión de las propiedades nucleares no sólo quedó establecida con claridad el cómo y el porqué de las propiedades químicas de los elementos, sino también la razón de su abundancia en la Tierra. Esta reside más en las propiedades físicas del átomo (que dependen del núcleo).

Cuando, con el descubrimiento del neutrón, se propone definitivamente que el núcleo atómico está formado por protones y neutrones se acabó de completar el puzzle. Quedó claro entonces que las propiedades químicas de los elementos dependen de su número atómico (número de protones en el núcleo) y no de su peso atómico (número de protones más neutrones) que, sin embargo, es la clave para entender la estabilidad nuclear. Esta estabilidad es una medida del tiempo que tarda un núcleo en romperse espontáneamente. Si éste es muy pequeño, habrá pocos átomos de ese elemento en la Tierra y hay dificultades para encontrarlo. Si su tiempo de vida es grande, el elemento será abundante.

Los elementos con igual número de protones y distinto número de neutrones se llaman isótopos. En general unos isótopos difieren de otros en cuanto a su estabilidad. Sin entrar en profundidades, en los elementos que existen en la Tierra se observa que los más ligeros tienden a tener el mismo número de protones que de neutrones. A medida que se va aumentando el número atómico sin embargo se observa que sólo son estables los isótopos que tienen más neutrones que protones. La razón es que los protones se repelen entre sí, y los neutrones actúan a modo de pegamento. Cuantos más protones se tienen, más pegamento hace falta para que los núcleos no se rompan por sí solos. El elemento natural más pesado estable (su vida media es 4.500 millones de años, la misma que la Tierra) es el isótopo de uranio formado por 92 protones y 146 neutrones, que tiene por tanto 238 de número atómico. Ese era, aparentemente, el límite de la tabla periódica.

En los años treinta del siglo pasado se observó que los neutrones eran inestables y que se podían desintegrar dando un protón, un electrón y un neutrino. Este hecho hizo pensar a Enrico Fermi que si se conseguía (lanzando neutrones contra un núcleo de uranio) que uno de esos neutrones fuera capturado por su núcleo, y se descompusiera como hemos dicho, se podría obtener un elemento con 93 protones que no existe en la naturaleza de forma natural.

Siguiendo esa intuición se consiguió en 1940 crear el neptunio (elemento 93) y poco después Glenn Seaborg en Berkeley creó el plutonio (94), especialmente importante porque, según los modelos teóricos, era un elemento con excelentes propiedades para la fabricación de bombas nucleares, como poco después se comprobó.

A partir de ahí se inició una carrera para la creación de elementos transuránidos. Durante los años cuarenta se consiguió fabricar hasta el elemento 98 siguiendo diferentes métodos. Para conseguir el americio (elemento 95), Glenn Seaborg, utilizó átomos de plutonio en los que provocó la desintegración beta. Después se obtuvo curio (el 96), el berkelio (97) y el californio (98). Los elementos 99 (einstenio) y 100 (fermio) se encontraron entre las cenizas del ensayo nuclear de la primera bomba de hidrógeno, en 1952 en las islas Bikini.

El átomo más pesado que haya existido en la Tierra, y probablemente en el Universo, tiene una masa atómica de 289 (114 protones y 175 neutrones en su núcleo), superando ampliamente la del elemento 112 (277), el más pesado hasta ahora. Fue creado en diciembre de 2004 en el Instituto de Investigación Nuclear de Dubna (Rusia), por un equipo de investigadores rusos y estadounidenses, liderado por Yuri Oganessian, tras cuatro meses de experimentos. Los 30 segundos de vida que tuvo el nuevo átomo parecen confirmar la existencia de una “isla de estabilidad” en las inmediaciones de los elementos 114 o 115. Aunque 30 segundos puedan parecer un periodo demasiado corto de tiempo, hay que tener en cuenta que los elementos inmediatamente anteriores apenas sobreviven unas milésimas de segundo, siendo el 111 el más fugaz, ya que su vida media es de sólo 1,5 milisegundos. De hecho, todos los elementos transuránidos, que son los que ocupan los puestos 93 en adelante, son inestables y se desintegran en periodos de tiempo cada vez más cortos, y a partir del 107 ninguno supera el segundo. Pero hay razones teóricas para pensar que la configuración de esos elementos, el 114 por confirmar y el 115 por crear, deben ser mucho más estables que sus predecesores.

Nota del ACDC:
este artículo se publicó en el periódico “El Día”, de Santa Cruz de Tenerife (España), el 19 de noviembre de 2005, algo que se debe tener en cuenta al leer el último párrafo del texto anterior.
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En relación con Dmitri Ivánovich Mendeléiev véanse, entre otras, las siguientes noticias publicadas en nuestro sitio web:

Mendeléiev. El profeta del orden químico. 07Feb2014.
http://www.divulgacioncientifica.org/modules.php?name=News&file=article&sid=613&mode=&order=0&thold=0

La tabla periódica. 21Mar2013.
http://www.divulgacioncientifica.org/modules.php?name=News&file=article&sid=233&mode=&order=0&thold=0

Dimitri Mendeléiev: el orden llega a la Química. 08Feb2013.

http://www.divulgacioncientifica.org/modules.php?name=News&file=article&sid=179&mode=&order=0&thold=0
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Figura: Imagen de Dmitri Ivánovich Mendeléiev (1834-1907) en un sello de correos de Rusia de 2009. La imagen de este sello de correos se ha utilizado exclusivamente con fines docentes y divulgativos, sin ánimo de lucro.

Categoría: Publicaciones recomendadas.

LVM.
06Feb2015.


Enviado el Viernes, 06 febrero a las 09:23:42 por divulgacioncientifica (1523 lecturas)
 
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