La química del Siglo XIX (19)

A principios del siglo 19, al químico Inglés John Dalton contempló los elementos desde un punto de vista totalmente nuevo. Por extraño que parezca, esta perspectiva se remonta, en cierto modo a la época de los griegos quienes, después de todo, contribuyeron con lo que talvés sea el concepto simple más importante para la comprensión de la materia.

Los griegos se planteaban la cuestión de si la materia era continua o discontinua, es decir si podía ser dividida y subdividida indefinidamente en un polvo cada vez más fino, o si, al término de este proceso se llegaría a un punto en el que las partículas fuesen indivisibles. Los griegos llamaron a éstas partículas átomos (no divisible).

La noción de átomos no fue nunca descartada de las escuelas occidentales. Dalton demostró que las diversas normas que regían el comportamiento de los gases podían explicarse tomando como base la naturaleza atómica de la materia. Según Dalton, cada elemento representaba un tipo particular de átomos, y cualquier cantidad de éste elemento estaba formado por átomos idénticos de ésta clase. Lo que distinguía a un elemento de otro era la naturaleza de sus átomos. Y la diferencia básica entre los átomos radicaba en su peso. Así, los átomos de azufre eran más pesados que los de azufre y éstos más pesados que los de oxígeno, etc.

El químico italiano Amedeo Avogrado aplicó a los gases la teoría atómica y demostró que volúmenes iguales de un gas, fuese cual fuese su naturaleza, estaban formados por el mismo número de partículas. Es la llamada hipótesis de Avogrado. Al principio se creyó que estas partículas eran átomos; pero luego se demostró que estaban compuestas, en la mayor parte de los casos por grupos de átomos, llamados moléculas. Si una molécula contiene átomos de distintas clases es una molécula de un compuesto químico. Naturalmente era importante medir los pesos relativos de los distintos átomos, para hallar los pesos atómicos de las sustancias. Pero los pequeños átomos se hallaban muy lejos de las posibilidades ponderables del Siglo 19. Mas, pesando la cantidad de cada elemento separado de un compuesto químico y haciendo deducciones a partir del comportamiento químico de los elementos, se pudieron establecer los pesos relativos de los átomos. El primero en realizar este trabajo fue el químico sueco Jons Jacob Berzelius. En 1828 publicó una lista de pesos atómicos basados en dos patrones de referencia: uno, el obtenido al dar el peso atómico del oxígeno el valor 100, y el otro cuando el peso atómico del hidrógeno se hacía igual a 1.

El sistema de Berzelius no alcanzó inmediata aceptación; pero en 1860, en el 1er congreso internacional de química, celebrado en Karlsruhe (Alemania), el químico italiano Stanislao Canizzaro presentó nuevos métodos para determinar los pesos atómicos con ayuda de la hipótesis de Avogrado, menospreciada hasta entonces. describió sus teorías en forma tan convincente, que el mundo de la química quedó conquistado inmediatamente. Se adoptó como unidad de medida el peso el peso del oxígeno y no del hidrógeno puesto que el oxígeno podía ser combinado más fácilmente con los diversos elementos. El peso atómico del oxígeno fue medido convencionalmente, en 1850, por el químico belga Jean Servais Stas, quien lo fijó en 16, de modo que el peso del hidrógeno, el elemento más liviano, sería aproximadamente de 1.

A lo largo del Siglo 19 y pese a realizar múltiples investigaciones que implicaban la aceptación de las nociones de átomos y moléculas y a que, por lo general, los científicos estaban convencidos de su existencia, no se pudo aportar ninguna prueba directa de que fuesen algo más que simples abstracciones convenientes. Algunos destacados científicos, como el químico alemán Wilhelm Ostwald, se negaron a aceptarlos. Para él eran solamente conceptos útiles y no reales.

La existencia real de las moléculas la puso de manifiesto el movimiento browniano, que observó por primera vez, en 1827, el botánico escocés Robert Brown, quien comprobó que los granos de polen suspendidos en el agua aparecían animados de movimientos erráticos. Al principio se creyó a que los granos de polen tenían vida; pero también se manifiesta este fenómeno en pequeñas partículas de sustancias colorantes totalmente inanimadas.

En 1863 se sugirió por primera vez que tal movimiento sería debido a un bombardeo desigual de las partículas por las moléculas de agua circundantes. En los objetos macroscópicos no tendría importancia una pequeña desigualdad en el número de moléculas que incidieran de un lado u otro. Pero en los objetos microscópicos, bombardeados quizá por sólo unos pocos centenares de moléculas por segundo, un pequeño exceso, por uno u otro lado, podría determinar una agitación perceptible. El movimiento al azar de las pequeñas partículas constituye una prueba casi visible de que el agua y la materia en general tienen partículas.

A medida que, durante el Siglo 19, fue aumentando la lista de elementos, los químicos empezaron a verse envueltos en una intrincada maleza. Cada elemento tenía propiedades distintas, y no daban con ninguna formula que permitiera ordenar aquella serie de elementos. Puesto que la ciencia tiene como finalidad el tratar de hallas un orden en un aparente desorden, los científicos buscaron la posible existencia de caracteres semejantes en las propiedades de los elementos.

En 1862, después de haber establecido Canizzaro el peso atómico como una de las más importantes herramientas de trabajo de la química, un geólogo francés, Aléxandre Émile Beguyer de Chancourtois, comprobó que los elementos se podían disponer en forma de tabla por orden creciente, según su peso atómico, de modo que los de propiedades similares se hallaran en la misma columna vertical. Dos años más tarde un químico británico, John Alexander Reina Newlands, llegó a disponerlos del mismo modo, independientemente de Beguyer. Pero ambos científicos fueron ignorados o ridiculizados. Ninguno de los dos logró ver impresas sus hipótesis. Muchos años más tarde, una vez reconocida universalmente la importancia de la tabla periódica, sus investigaciones fueron publicadas al fin A. Newlands se le concedió inclusive una medalla.

El químico rudo Dimitri Ivanovich Mendeléiev fue reconocido, finalmente, como el investigador que puso orden en la selva de los elementos. En 1869, él, y el químico alemán Julius Lothar Meyer, propusieron tablas de los elementos que, esencialmente, se regían por las ideas de Chancourtois y Newlands. Pero Mendeléiev fue reconocido por la ciencia , porque tuvo el valor y la confianza de llevar sus ideas más allá que los otros.

En primer lugar, la tabla periódica de Mendeléiev ( llamada periódica porque demostraba la repetición periódica de propiedades químicas similares) era más complicada que la de Newlands y más parecida a la que hoy estimamos como correcta. En segundo lugar, cuando las propiedades de un elemento eran la causa de que no conservara el orden establecido en función de su peso atómico, cambiaba resueltamente el orden, basándose en que las propiedades eran más importantes que el peso atómico.

Finalmente, y esto es lo más importante, cuando Mendeléiev no conseguía que los elementos encajaran bien en el sistema no vacilaba en dejar espacios vacíos en la tabla y anunciar, con lo que parecía un gran descaro, que faltaban por descubrir elementos los cuáles rellenarían los vacíos. Pero fue aún más lejos. Describió el elemento que correspondía a cada uno de los tres vacíos, utilizando como guía las propiedades de los elementos situados por encima y por debajo del vacío de la tabla. Aquí Mendeléiev mostrose genialmente intuitivo. Los tres elementos predichos fueron encontrados, ya en vida de éste por lo que pudo vivir el triunfo de su sistema. En 1875, el químico francés Lecoq de Boisbaudran descubrió el primero de dichos elementos al que llamó Galio. En 1879 el químico sueco Lars Fredrik Nilson encontró el segundo y lo llamó escandinio. Y en 1886, el químico alemán Clemens Alexander Winkler aisló el tercero y lo llamó Germanio. Los tres elementos mostraban casi las mismas propiedades que predijera Mendeléiev.