REGULARIDADES EN EL COMPORTAMIENTO DE LAS SUSTANCIAS: LA TABLA PERIÓDICA

La clasificación periódica de Mendeleiev

Los elementos descubiertos mediante el uso de la pila de Volta hacen que el número de éstos crezca espectacularmente pasando de los 33 que Lavoisier incluía en 1789 a los 70 que clasificará Mendeleiev en 1869. Esta proliferación, provoca cierto desasosiego porque choca con uno de los principios subyacentes en cualquier ciencia que se precie : la simplicidad.

Esta necesidad compulsiva de unificación puede explicar la "descabellada" idea de W. Prout (1785 - 1850) que imagina la diversidad de cuerpos simples derivada supuestamente de un único elemento originario, el hidrógeno.

En el químico ruso Mendeleiev hay, en cambio, una aceptación de la existencia de la diversidad de elementos y por ello no busca, como Prout, una materia primera con la que explicar esa diversidad; está convencido, y lo estará siempre, de la pluralidad irreductible de los elementos y de la imposibilidad de trasmutarlos. Mendeleiev tratará, por ello, de encontrar una cierta unidad en el campo de los elementos químicos en la existencia de regularidades de comportamiento dentro de lo que conceptuará como familias. La intuición de la existencia de cierta periodicidad había surgido en él después del Congreso de Karlsruhe en 1860, donde se trató de resolver las discrepancias existentes tanto sobre la idea de átomo, molécula y equivalente como sobre nomenclatura.

Una de las comunicaciones del Congreso fue la de Stanislao Cannizaro, quien utilizó la hipótesis de Avogadro como recurso para determinar los pesos atómicos y moleculares. De acuerdo con esta hipótesis, la comparación de las densidades (d) de dos gases nos permitiría – al admitir que en el mismo volumen (V) hay el mismo número de partículas (n) – obtener la razón entre sus pesos atómicos (m):

d_oxíg : d_hidróg = M/V : M’/V = nm_oxíg : nm_hidróg = m_oxíg/m_hidróg

 

Sustancia	densidad	% en peso
Hidrógeno	0.0659	100	6.59	2
Cloruro de Hidrógeno	1.19	2.76	3.29	1
Agua	0.589	11.2	6.59	2
Amoníaco	0.557	17.7	9.86	3
Metano	0.524	25.1	13.3	4

La densidad nos da la masa del compuesto en 1 litro (medido en idénticas condiciones de P y T - 1 atmósfera y 100ºC -)

d = m / V = m/ 1 (para el HCl, d = M_H + M_Cl / 1 = 1.19 )

La segunda columna representa el porcentaje en peso del elemento que nos interesa en cada compuesto (por ejemplo el Hidrógeno en el HCl)

(M_H / M_H + M_Cl ) x 100 = 2.76

El producto de ambas columnas nos da la masa del elemento en el compuesto:

[(M_H + M_Cl ) M_H / 1 (M_H + M_Cl)] x 100 = M_H x 100 = 0.0329 x 100

Si ahora se dividen todos los números que aparecen en la tercera columna –es decir los pesos, en cada compuesto, del elemento que nos interesa– por el menor de ellos, aparecen los números enteros de la cuarta columna. Al ser el volumen del gas el mismo en todos los casos, hemos usado el mismo número de moléculas en cada compuesto, en este caso compuestos de hidrógeno; supondremos, pues, que el compuesto que contiene la mínima cantidad de hidrógeno, el Cloruro de hidrógeno, es aquél en el que el hidrógeno aparece como monoatómico en la molécula. Apoyados en ello asignaremos al hidrógeno elemental la fórmula H₂, en tanto que en el amoníaco aparecerán 3 átomos de hidrógeno, en el metano 4, etc.

Mendeleiev, en su tratado titulado Principios de Química, asumiendo muchas de las ideas expuestas en las discusiones del mencionado Congreso y, más en particular, las sugerencias de Cannizaro, escribirá: Con la aplicación de la ley de Avogadro, la concepción de molécula queda perfectamente definida y, por ende, la noción de peso atómico. Más adelante proseguirá: (...) Las propiedades de los cuerpos simples y compuestos dependen de una función periódica de los pesos atómicos de los elementos, por la única razón de que estas propiedades son en sí mismas las propiedades de los elementos de los que derivan dichos cuerpos.

En su estudio de las propiedades de los elementos conocidos, Mendeleiev utilizó un conjunto de tarjetas en cada una de las cuales anotaba las propiedades de un elemento.

La ordenación y reordenación, a modo de un solitario químico, de estas tarjetas le permitiría observar que las propiedades parecían repetirse de modo periódico si los elementos se ordenaban de acuerdo con sus pesos atómicos crecientes.

Con este criterio confeccionaría diversas tablas mediante las cuales, incluso, readjudicaría valores distintos a algunos de los pesos atómicos –por ejemplo el Berilio– y predeciría la existencia y propiedades de elementos aún no conocidos pero que tenían "hueco" en su tabla –el ekasilicio o actual Germanio.

Los "toscos" átomos de Dalton parcían esconder complejidades internas que eran sugeridas, también, por los análisis de la luz emitida y absorbida por las diferentes sustancias y cuya razón de ser sólo iba a ser desvelada en las primeras décadas del siglo XX. ¡Los átomos tenían estructura!