Elementos que rompen la tabla periódica

Qué es la tabla periódica. Bueno, el nombre lo deja bastante claro, no, es una tabla que es periódica que sigue un patrón que se repite, pero aunque está claro que esto es una tabla lo de periódica, es relativo. A medida que avanzamos por la tabla el patrón que siguen los elementos se desmorona poco a poco y empiezan a aparecer propiedades inesperadas. De hecho, si no fuese así, el mundo sería muy distinto. El oro sería gris en lugar de amarillo, el mercurio sería sólido a temperatura ambiente y la batería de tu coche no podría arrancar el motor. ¿Por qué los elementos siguen un patrón que se repite? ¿Y qué es lo que rompe ese patrón?  Y más importante aún, ¿qué demonios tiene todo esto que ver con la batería de tu coche? La respuesta a todas estas preguntas la tieneesta figura, Albert Einstein. Pero antes de averiguar como Einstein rompió la tabla periódica, primero tenemos que entender de dónde sale esta magnífica cuadrículaen los albores de la humanidad la tabla periódica era así no existía porque aún no conocíamos ningún elemento y rellenar la tabla nos llevaría literalmente mileniosprimero identificamos los pocos metales que aparecen en estado puro en la naturaleza como el oro la plata y el cobre luego aprendimos a extraer elementos de las rocas como el estaño el plomo o el hierro y cuando se nos acabaron los elementos que descubrir en nuestro entorno aprendimos a fabricar sus átomos nosotros mismos pero no nos adelantemosa mediados del siglo XIX ya se conocían unos 65 elementos y los químicos habían notado algo interesantepropiedades parecidasdemasiado parecidas para ser casualidad el litio el sodio y el potasio son metales blandos que no se llevan bien con el agua el flúor el cloro y el bromo reaccionan con casi todo y los gases nobles apenas reaccionan con nada y entonces alguien se fijó en un detalle que nadie había notado fuera Einstein que tuvo aún no entras hablo de dimitrimen de leyends porque en el de leier descubrió algo fascinante cuando ordenaba los elementos según el peso de sus átomos sus propiedades empezaban a repetirse siguiendo un patrónno sabía ni podía saber en esa época porque existía este patrónestá en los átomos y más concretamentecomo hemos visto muchas veces lo que diferencia un elemento químico de otro es el número de protones que tienen sus átomos en el núcleo el hidrógeno tiene uno el aluminio 13 el cobre 29 y el plomo 82 pero ahí no acaba la historia los átomos también tienden a la neutralidad eléctrica o lo que es lo mismo a tener el mismo número de protones positivos en el núcleo que de electrones negativos a su alrededor por tanto cada elemento también tiene un número distinto de electrones y ahí está la clave los electrones no rodean el núcleo atómico desparramados de cualquier manera ocupan diferentes niveles de energía y orbitales y suborbitalesya estamos con la dichosa mecánica cuánvamos a simplificar un pocolos electrones solo pueden ocupar unos estados muy concretos alrededor del núcleo atómico y además a medida que el número de electrones de los átomos aumentase van llenando siguiendo un orden determinado quien dicta ese orden es la caprichosa mecánica cuántica para variar pero el resultado prácticolas mismas configuraciones electrónicas exteriores se repiten una y otra vez y como los átomos se unen y reaccionan entre ellos precisamente a través de sus electrones exteriores los elementos con estructuras electrónicas exteriores parecidas se comportan de manera similar por eso las propiedades de los elementos se repiten de forma periódica y los elementos con estructuras y propiedades parecidas son muy fáciles de encontrar en la tabla periódica moderna porque comparten las mismas columnas.

como comentaba mendeleiev no sabía nada de esto él simplemente había reconocido un patrón químico y en 1869 utilizó ese patrón para ordenar los elementos que conocía en este día grama que luego convirtió en una tabla una tabla tan bien pensada que incluso predecía elementos que nadie había visto jamásse dio cuenta de que el patrón elemental que había observado tenía algunos agujeros lejos de asumir que esos espacios vacíos eran un error mendeleyev no solo teorizó que se correspondían con elementos que aún no se habían descubierto se atrevió a predecir sus propiedades comparándolos con sus vecinos en la tabla por ejemplo en 1871 concluyó que faltaba un elemento entre el silicio y el estaño con propiedades a caballo entre los dos sin haberlo visto jamás dedujo que sería un metal gris estimó su masa y su densidad e incluso anticipó cómo serían algunos de sus compuestos15 años después se descubrió un elemento nuevo con unas propiedades casi idénticas a las que había predicho mendeleiev el germaniodespués de milenios buscando los bloques básicos de la materia a ciegas la tabla periódica de mendeleyev había reducido el problema a un puñado de huecos en una cuadrícula y un patrón que se repite habíamos desentrañado por fin los secretos de los elementospues no aquí viene el giro de guión el propio mendeleiev se dio cuenta de que el patrón periódico que había descubierto no era realmente periódico algunos elementos se empeñaban en desafiarlopor ejemplo el mercurio debería ser sólido a temperatura ambiente igual que sus compañeros de columna el cadmio y el zinc sin embargo se funde a menos 39 grados así que siempre lo ves en su fascinante forma líquida que nos ha cautivado desde la antigüedad y luego está el oro este metal debería ser tan plateado como su vecino de arriba La Plata pero en su lugar tiene su característico color dorado que también nos ha cautivado desde la antigüedadqué diablos estaba pasando por qué algunos elementos se empeñan en saltarse las leyes periódicas el culpable esla teoría de la relatividad de Einstein describe las cosas rarísimas que experimentas a medida que te acercas a la velocidad de la luz como que el tiempo pasa más despacio para tia los demás o que las distancias parecen comprimirse desde tu perspectiva y estos efectos extraños también afectan a los electrones en los elementos con muchísimos protones la carga positiva del núcleo atrae con tanta fuerzaelectrones más cercanos que alcanzan velocidades comparables a la de la luz a estas velocidades los efectos relativistas cambian la energía de los electrones y la forma en la que se pueden distribuir alrededor del núcleo atómicoy esto qué significa en la práctica que algunos orbitales se expanden otros se contraen y la estructura electrónica exterior del átomo cambia modificando así su química por eso muchos elementos con núcleos pesados parecen saltarse las tendencias de la tabla periódica los efectos relativistas debilitan las uniones entre los átomos de mercurio impidiendo que formen un sólido a temperatura ambiente y provocan que los átomos de oro absorban los tonos azulados y violetas de la luz visible dando a este metal su característico color amarillo pero la relatividad de Einstein no solo afecta a la estética de los elementoslas baterías de los coches generan electricidad mediante una reacción químicas en las que participa el plomoy se estima que el 80% del voltaje que producen esas reacciones surge de efecto relativistas en otras palabras si la relatividad la batería de tu coche no podría arrancar el motorlo que resulta irónico teniendo en cuenta que Einstein jamás aprendió ay eso es solo el principio porque a medida que el número de protones de los elementos aumenta los efectos relativistas se intensifican y empiezan a debilitar el poder predictivo de la tabla periódica y un buen ejemplo lo tienes aquíen esta columna viven los metales alcalinos unos elementos famosos por su violenta reacción con el aguala actividad de estos metales aumenta a medida que bajas por la columna así que cabría esperar que el más reactivo de todos fuese el último el francio pero eso no es lo que ocurre porque los efectos relativistas reducen la reactividad del francio y la hacen más parecida a la del rubidio que está dos casillas por encima pero la relatividad no solo revierte tendencias químicasdebajo de la tabla periódica están las filas de los lantáneos y los antímidostienen una química súper monótona así que por pura especulación a ojo los actínidos deberían ser igual de sosos pero no porque los efectos relativistas contribuyen a que los actínidos del toreo al plutonio tengan una química muchísimo más variada de lo que cabría esperarahora bien cuando llegamos al final de la tabla periódica a los elementos con más protones conocidos los efectos relativistas se vuelven tan fuertes que ya no solo crean ligeras discrepancias en el patrón periódico hacen que muchos elementos se comporten de forma radicalmente distinta de lo esperable por su posición en la tabla

por ejemplo el copernicio el elemento 112 está debajo del mercurio en la tabla periódica sin embargo los efectos relativistas alteran tanto su estructura electrónica que seguramente se comporta más como un gas noble así que desde el punto de vista periódico encajaría mejor seis columnas a la derecha el siguiente elemento el nidonio con 113 protones está debajo del talio un metal altamente tóxico y bastante reactivo pero los cálculos relativistas predicen que a diferencia del talio el ionio podría ser un metal noble como el oro o el platino pero el caso más extremo es el de los ganeshol con 118 protones aunque este elemento está en la columna de los gases nobles los cálculos indican que probablemente no sería un gas ni tampoco demasiado noble de hecho se espera que sea sólido a temperatura ambiente y podría comportarse como un semiconductor un momento un momento aquí viene tanto probablemente y los cálculos indicanes que nadie se ha molestado en comprobar si los elementos del final de la tabla periódica realmente tienen esas propiedadesbuena pregunta estudiar de manera experimental los elementos con más protones conocidos es casi imposible porque por un lado solo somos capaces de fabricar unos pocos átomos a la vez y por otro algunos son tan endiabladamente inestables que desaparecen en una fracción de segundo como resultado muchas de sus propiedades solo se pueden predecir con cálculos y simulaciones como en este artículo en el que se predicen las propiedades de loganesol pero esas predicciones no salen de la nada se hacen con complejos modelos atómicos que incluyen efectos cuánticos y relativistas y sabemos que esos modelos son muy fiables porque cuando se aplican a elementos que conocemos bien como el plomo sus predicciones encajan con la realidadpero bueno puestos a calcular por qué parar en el elemento 118 podemos predecir cómo serían los elementos que aún no hemos descubierto los que están más allá de la tabla periódica conocidapor supuesto que sícon un asterisco los elementos 119 y 120 deberían invertir aún más las tendencias químicas de sus respectivas columnas y los cálculos también predicen que el elemento 121 seguramente conservará cierto parecido con el ano y el actinio pero aquí viene lo interesante a partir del elemento 122 los efectos relativistas son tan fuertes que para cada elemento aparecen muchas configuraciones electrónicas posibles con energías casi idénticas y en estos casos los modelos no son capaces de ponerse de acuerdo en cuál es la más probable como resultado predecir las propiedades de los elementos mediante cálculos se vuelve cada vez más difícil y ahí no acaba la historia los átomos con más de 120 protones tienen estructuras electrónicas tan distorsionadas que muchos seguramente se comportan de forma muy distinta a los demás elementos de su columna en otras palabras más allá de los elementos conocidos el patrón periódico de la tabla se desmorona y el viejo Trua partir de sus vecinos deja de ser fiableo sea que nuestra búsqueda elemental se ha detrada en un terreno mucho más inciertomás allá de donde se rompe la tabla periódica elementos con propiedades y aplicaciones inesperadas que ahora mismo no podemos ni soñar o simplemente una ristra de átomos fugaces que jamás podremos usar para nadasi tienes curiosidad te dejo un vídeo al final sobre si podría existir elementos estables más allá de la tabla periódica conociday hablando de curiosidadde pequeño yo era muy curioso y a veces sentía que el temario del Instituto se quedaba corto pero en aquella época era complicado profundizar en los temas que me gustaban como la química o la geología porque no tenía Internet

La tabla periódica moderna organiza 118 elementos. Sus descubridores abarcan desde la antigüedad anónima hasta científicos modernos y equipos internacionales de física y química.

Elementos de la Antigüedad y Edad Media

• Carbono, C, Azufre, S, Hierro, Fe, Cobre, Cu, Plata, Ag, Estaño, Sn, Antimonio, Sb, Oro, Au, Mercurio, Hg, Plomo, Pb: Conocidos desde la antigüedad (descubridores desconocidos).

• Zinc, Zn: Descubierto en la India y aislado por Andreas Marggraf en 1746.

• Arsénico, As: Conocido desde la antigüedad, atribuido a Alberto Magno (c. 1250). 

Elementos del Siglo XVIII

• Fósforo, P: Hennig Brand (1669).

• Cobalto, Co: Georg Brandt (1735).

• Platino, Pt: Antonio de Ulloa (1735).

• Níquel, Ni: Axel Fredrik Cronstedt (1751).

• Hidrógeno, H: Henry Cavendish (1766).

• Flúor, F: Carl Wilhelm Scheele (1771) / aislado por Henri Moissan (1886).

• Nitrógeno, N: Daniel Rutherford (1772).

• Oxígeno, O: Carl Wilhelm Scheele y Joseph Priestley (1774).

• Cloro, Cl: Carl Wilhelm Scheele (1774).

• Manganeso, Mn: Johan Gottlieb Gahn (1774).

• Molibdeno, Mo: Carl Wilhelm Scheele (1778).

• Teluro, Te: Franz-Josef Müller von Reichenstein (1782).

• Wolframio, W: Juan José y Fausto Delhuyar (1783).

• Uranio, U: Martin Heinrich Klaproth (1789).

• Zirconio, Zr: Martin Heinrich Klaproth (1789).

• Titanio, Ti: William Gregor (1791).

• Itrio, Y: Johan Gadolin (1794).

• Cromo, Cr: Louis Nicolas Vauquelin (1797).

• Berilio, Be: Louis Nicolas Vauquelin (1798).
  
  

Elementos del Siglo XIX

• Vanadio, V: Andrés Manuel del Río (1801).

• Niobio, Nb: Charles Hatchett (1801).

• Tantalio, Ta: Anders Gustaf Ekeberg (1802).

• Paladio, Pd / Rodio, Rh: William Hyde Wollaston (1803 / 1804).

• Cerio, Ce / Potasio, K / Sodio, Na: Jöns Jacob Berzelius y Wilhelm Hisinger / Humphry Davy (1803-1807).

• Boro, B: Joseph Louis Gay-Lussac y Louis Jacques Thénard (1808).

• Yodo, I: Bernard Courtois (1811).

• Litio, Li: Johan August Arfwedson (1817).

• Cadmio, Cd: Friedrich Stromeyer y Karl Samuel Leberecht Hermann (1817).

• Silicio, Si: Jöns Jacob Berzelius (1824).

• Aluminio, Al: Hans Christian Ørsted (1825).

• Bromo, Br: Antoine Jérôme Balard (1826).

• Torio, Th: Jöns Jacob Berzelius (1829).

• Lantano, La: Carl Gustaf Mosander (1839).

• Erbio, Er / Terbio, Tb: Carl Gustaf Mosander (1842-1843).

• Rutenio, Ru: Karl Ernst Claus (1844).

• Cesio, Cs / Rubidio, Rb: Robert Bunsen y Gustav Kirchhoff (1860-1861).

• Talio, Tl: William Crookes (1861).

• Indio, In: Ferdinand Reich y Hieronymus Theodor Richter (1863).

• Helio, He: Pierre Janssen y Joseph Norman Lockyer (1868).

• Galio, Ga: Paul Émile Lecoq de Boisbaudran (1875).

• Iterbio, Yb: Jean Charles Galissard de Marignac (1878).

• Escandio, Sc: Lars Fredrik Nilson (1879).

• Tulio, Tm: Per Teodor Cleve (1879).

• Holmio, Ho / Disprosio, Dy: Marc Delafontaine / Paul Émile Lecoq de Boisbaudran (1878-1886).

• Germanio, Ge: Clemens Winkler (1886).

• Argón, Ar: Lord Rayleigh y William Ramsay (1894).

• Kriptón, Kr / Neón, Ne / Xenón, Xe: William Ramsay y Morris Travers (1898).

• Polonio, Po / Radio, Ra: Marie y Pierre Curie (1898).

• Actinio, Ac: André-Louis Debierne (1899).
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Elementos del Siglo XX y XXI

• Radon, Rn: Friedrich Ernst Dorn (1900).

• Europio, Eu: Eugène-Anatole Demarçay (1901).

• Lutecio, Lu: Georges Urbain y Carl Auer von Welsbach (1907).

• Protactinio, Pa: Otto Hahn y Lise Meitner / Kasimir Fajans (1913).

• Hafnio, Hf: Dirk Coster y George de Hevesy (1923).

• Renio, Re: Ida Noddack, Walter Noddack y Otto Berg (1925).

• Tecnecio, Tc: Carlo Perrier y Emilio Segrè (1937).

• Francio, Fr: Marguerite Perey (1939).

• Transuránicos (Np, Pu, Am, Cm, etc.): Descubiertos por equipos en laboratorios de Berkeley, GSI (Alemania) y Dubna (Rusia) a lo largo de los años 40 hasta la actualidad (elementos sintéticos superpesados hasta el oganesón, 𝑍=118).