Hace unas semanas (1 de marzo) se cumplieron 150 años de la primera ordenación de la Tabla Periódica de los elementos químicos por parte del ruso Dmitri Ivánovich Mendeléyev y dentro de muy pocas (6 de junio) se celebrará el 75 aniversario del Desembarco de Normandía, principio del fin del terror impuesto por el totalitarismo hitleriano. Estos dos hechos, aparentemente inconexos, están unidos por la publicación de El Sistema Periódico (1975), el libro del químico y escritor turinés de origen judío Primo Levi (Turín, 1919-1987), quien ya había dejado en Si esto es un hombre (1947) uno de los testimonios más estremecedores de la shoah. Esta es la breve historia de 150 años, 118 elementos químicos, 21 capítulos y 2 nombres escritos en mayúsculas.

Además de dedicarse con notable determinación a la química, Dmitri Ivánovich Mendeléyev (Tobolsk, 1834-San Petersbrugo, 1907) fue un espíritu inquieto que se interesó por la mayoría de las ciencias naturales y aplicadas, impulsó el desarrollo tecnológico y se convirtió en un gran viajero, fotógrafo y coleccionista.

Intelectual

Contemporáneo de los escritores realistas de la llamada “edad de oro” de la literatura rusa, desde Iván Turguéniev a Anton Chéjov, pasando por Fiódor Dostoievski y León Tolstoi, a Mendeléyev le hubiera encantado compartir con ellos la insólita capacidad de crear personajes en los que se reconocían no solo muchos de sus compatriotas, sino también un buen número de europeos. En cambio, lo que sí pudo compartir fue la elevada talla intelectual de los mismos y la idea de que el futuro de Rusia estaba en su evolución hacia formas de vida europea y en el desarrollo de una sociedad más libre y justa.

Por otra parte, Mendeléyev bien pudo haber sido uno de esos “globonoicos” o “nuevos argonautas” que aparecen descritos en Niveles de vida, la interesante novela del británico Julian Barnes, pues no iba a la zaga de ninguno de ellos en curiosidad o en audacia, hasta el punto de que, para poder observar un eclipse de sol, no dudó en emprender un vuelo en globo aerostático que supuestamente le llevaría más allá de las nubes (1867). A pesar de no conseguir el resultado esperado (tampoco él había mandado sus “tropas” a luchar contra los elementos atmosféricos), el científico ruso pudo experimentar la misma sensación que tuvo el también inventor francés Jacques Charles: “Cuando sentí que me alejaba de la tierra, mi reacción no fue de placer, sino de felicidad”, o, como el célebre fotógrafo Félix Tournachon -más conocido por Nadar-, quien aspiraba a ser con sus fotografías aéreas el “ojo de Dios”.

A los 33 años, Mendeléyev era ya catedrático de la Universidad de San Petersburgo y poseía una formación enciclopédica. Por tanto conocía que, a partir de Empédocles, los filósofos griegos habían elevado a cuatro el número de elementos primarios de la materia: agua (elemento fundamental para Tales de Mileto), aire (Anaxímenes), fuego (Heráclito) y tierra, los cuales se relacionaron en el pensamiento aristotélico con cuatro combinaciones binarias: fuego >>> caliente-seco; aire >>> caliente-húmedo; tierra >>> frío-seco; agua >>> frío-húmedo.

Mezclados en distinta proporción, estos elementos darían lugar a todas las sustancias existentes sobre la Tierra (Aristóteles agregaría el éter o quintaesencia, formador de las estrellas). Asimismo era conocedor de que, con distintas variantes, esta teoría había continuado vigente hasta el Renacimiento como fundamento de la alquimia, a diferencia de las bases que sostenían el atomismo clásico de Leucipo, Demócrito y Lucrecio, que habían caído en el olvido.

Robert Boyle

No sería hasta la irrupción de los trabajos del irlandés Robert Boyle (1627-1691), precursor de la química moderna (también descubridor de la ley que relaciona el volumen de un gas con la presión), cuando se puso fin a la teoría de los cuatro elementos o a otras alternativas surgidas en el Mundo Moderno, como la de la tría prima (azufre, mercurio y sal), de Paracelso, o la de Johann Baptista von Helmont, cuya propuesta era volver al agua como principio y fin de todas las cosas.

Fue Boyle quien introdujo el concepto de “elemento químico” para denominar a una sustancia que no se puede descomponer en otras más sencillas utilizando métodos químicos ordinarios: “Y para prevenir confusiones debo advertirles que ahora llamo elementos, como lo que los químicos expresan llanamente como principios, a ciertos cuerpos primitivos y simples perfectamente puros y sin mezcla; que no están formados por ningún otro cuerpo, ni unos por otro, que son los ingredientes a partir de los cuales se componen todos los que llamamos mixtos perfectos, y en los que finalmente estos se pueden descomponer: y lo que me pregunto ahora es si existe un cuerpo de este tipo que se encuentre de manera constante en todos, y en cada uno, de los que consideramos constituidos por elementos” (El químico escéptico. Dudas y paradojas físico-químicas).

El químico escéptico es una de las obras fundamentales en la historia de la química, al dejar establecido que la materia está formada por átomos y sus combinaciones, y no únicamente por los cuatro principios clásicos, como afirmaba la alquimia. Además expone la independencia de la química como ciencia y la necesidad de comprobar experimentalmente todas las hipótesis antes de ser consideradas verdaderas.

Antoine Lavoisier

Un siglo más tarde, el francés Antoine Lavoisier ofrecía en su Tratado elemental de Química (1789) una definición operacional de elemento químico: el último término alcanzable mediante el análisis químico. A diferencia de Boyle, Lavoiser publicó una tabla donde se exponían 33 sustancias elementales, como el oxígeno, el hidrógeno, el azoe (nitrógeno), el calórico, etc. A partir de este momento, un buen número de científicos de distintas nacionalidades europeas estudiaron las propiedades de los elementos conocidos, sus características comunes y sus diferencias, y buscaron otros nuevos, tratando de conocer sus propiedades, así como de nombrarlos y ordenarlos.

Hasta el último tercio del siglo XIX diferentes investigadores fueron descubriendo características comunes a grupos de elementos (ley de las tríadas, de Johann Wolfgang Döbereiner; ley de las octavas, de John Alexander Newlands y Alexandre Béguyer de Chancourtois, serialización de las propiedades físicas según el peso atómico, de Julius Lothar Meyer). Paralelamente, a principios del siglo XIX, John Dalton desarrolló su teoría atómica, según la cual los átomos eran pequeñas esferas indivisibles e indestructibles, idénticas en cada elemento, pero diferentes de un elemento a otro, siendo el hidrógeno el más ligero, y Stanislao Cannizzaro resolvió la confusión entre masas moleculares y atómicas.

En 1868, mientras preparaba un curso de química inorgánica, Mendeléyev reunió los datos existentes sobre los diferentes elementos conocidos hasta ese momento y, con la tenacidad que le caracterizaba, trató de encontrar efectos sistemáticos entre ellos. Se dice, sin demasiado fundamento, que la inspiración le vino mientras dormía y que fue durante un sueño cuando ordenó los elementos por orden creciente de masa atómica, aunque el químico ruso salió en más de una ocasión a refutar la leyenda: “Llevo pensando en esto desde hace 20 años, aunque creas que estaba sentado y de repente… ya está”.

Lo que sí es cierto es que Mendeléyev se percató de que podía definir grupos de elementos en los que las propiedades químicas parecían repetirse de manera periódica y un buen día de principios de marzo de 1869 se fue a la Sociedad Química Rusa a presentar su documento La experiencia de un sistema de elementos basados en su peso atómico y similitud química. Mendeléyev incluso llegó a predecir la existencia de varios elementos por entonces desconocidos, dejando algunos huecos en su ordenación para ser rellenados en el futuro, como así sucedió poco tiempo después. La tabla original de Mendeléyev contaba con 63 elementos y 3 huecos. Sus fundamentos serían expuestos poco después en su libro Principios de la Química, con el que Dimitri Mendeliev entraba por la puerta grande a la historia de la ciencia.

Elementos y estrellas

Esta primera versión de la tabla (63+3) siguió ampliándose y corrigiéndose a medida que se descubrían nuevos elementos y se mejoraban las técnicas para determinar las masas atómicas de cada uno de ellos. Así, a principios del siglo XX se añadieron los gases nobles y, a mediados de la centuria pasada, los elementos actínidos. De esta manera hubo que ir modificando la estructura inicial de la tabla, pero manteniendo siempre su carácter periódico original. En la actualidad se conocen 118 elementos químicos componentes de la Tabla Periódica, de los que la mayoría (4/5 partes) se han encontrado en la naturaleza, ya sea formando parte de sustancias simples o de compuestos químicos; el resto han sido desarrollados de manera artificial en el laboratorio, mediante reactores químicos o aceleradores de partículas, y se caracterizan por su inestabilidad, aunque su proceso de descomposición es variable (uno de ellos, el número 101, lleva el nombre de mendelevio, en honor al científico ruso). Pero el sistema de clasificación inventado por Mendeléyev , fundamentado en la ordenación de los elementos de acuerdo a su número atómico (número de protones que contiene el núcleo de sus átomos), es una obra permanentemente inacabada, en constante evolución.

Las estrellas, que han sido las grandes generadoras de elementos químicos, siguen naciendo por millones cada día en el Universo, dando lugar a elementos químicos todavía desconocidos para nosotros y cambiando la composición de todo lo que nos rodea.

Hoy, alrededor de 13.800 millones de años después del big-bang, sabemos que la materia del cosmos está compuesta por un 70% de hidrógeno, un 28% de helio y tan solo un 2% de los demás elementos químicos. Nuestro propio cuerpo está compuesto básicamente (96%) por cuatro elementos: oxígeno, carbono, hidrógeno, nitrógeno, pero también están presentes en el mismo otro medio centenar o más de elementos originados en las estrellas: calcio, fósforo, hierro, etc.

Las estrellas sembraron las semillas de los planetas, primero, y de los seres vivos, después. Según el gran divulgador Carl Sagan, “estamos hechos de materia estelar”, es decir, somos “polvo de estrellas” y, acaso, por la fuerza cósmica del amor, capaz de romper las barreras de la vida humana y del tiempo, quizás habría que apostillar con las las palabras de Francisco de Quevedo en su célebre soneto: “… más polvo enamorado”, aunque el naufragio moral del siglo XX ha sembrado de dudas y paradojas la condición humana y ha hecho de cada uno de nosotros un “químico escéptico”, como el del título del libro de Boyle.

No se pierda la segunda parte de este artículo.