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Recursos de un profesor de física y química de la enseñanza pública

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¿Cómo se descubrieron los elementos químicos?

Los primeros elementos de los que se tiene noticia, ya que no cabe hablar de descubrimiento, son los siete metales de la Antigüedad: oro, plata, cobre, hierro, plomo, estaño y mercurio, los cuales desempeñaron un importantísimo papel en el desarrollo de las primeras civilizaciones. El azufre y el carbono también fueron ampliamente utilizados en aquella época.

Durante la Edad Media, debido principalmente al perfeccionamiento de las técnicas de los alquimistas, fueron descubiertos cinco elementos más: fósforo, arsénico (logro atribuído a San Alberto Magno), antimonio, bismuto y zinc.

El descubrimiento de los elementos relacionados con el agua y el aire: hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, fue el acontecimiento más significativo en la química de la segunda mitad del siglo XVIII. La comprensión de la naturaleza de estos elementos contribuyó poderosamente al establecimiento de algunas de las nociones químicas modernas. Entre estos logros podemos citar: desarrollo de la teoría de la oxidación (A. Lavoisier), aparición de la teoría atómica (J. Dalton), aparición de la teoría de ácidos y bases, empleo de las escalas del hidrógeno y del oxígeno para la determinación de masas atómicas relativas.

A partir de la primera mitad del siglo XVIII, la química tomaba más y más la forma de una ciencia. Como resultado del análisis químico de los objetos naturales -principalmente minerales-, en el periodo que va desde 1735 hasta 1830 se descubrieron más de una treintena de elementos químicos. Los más conocidos son: cobalto, níquel, manganeso, bario, molibdeno, wolframio (descubierto por los químicos españoles F. y J. D'Elhuyar en 1783), estroncio, circonio, uranio, titanio, cromo, platino (cuya primera descripción es debida al matemático y explorador español Antonio de Ulloa en 1748), flúor, cloro, yodo, bromo, cadmio, litio, silicio, aluminio, ... Los químicos de este siglo fueron capaces, utilizando la definición operativa de elemento, de seleccionar de la lista de sustancias puras que conocían un conjunto de sustancias que podían ser consideradas como elementos. Tal conjunto, propuesto por el químico francés Lavoisier (1743-1794), está reseñado en la siguiente tabla:

TABLA DE ELEMENTOS SEGÚN LAVOISIER
luz(**) hierro
calor (**) manganeso
oxígeno mercurio
ázoe -nitrógeno- molibdeno
hidrógeno níquel
azufre oro
fósforo platino
carbono plomo
antimonio wolframio
plata cinc
arsénico cal (*)
bismuto magnesita (*)
cobalto barita (*)
cobre alúmina (*)
estaño sílice (*)

(**) La luz y el calor dejaron de considerarse más tarde como materia.

(*) Se conocen hoy como compuestos.

El mismo Lavoisier explicó el carácter provisional de su tabla cuando dijo: 'Como hasta ahora no se han descubierto los medios para descomponerlas, actúan para nuestros efectos como sustancias simples y no podemos suponer que sean compuestas hasta que la experimentación y la observación lo hayan demostrado'.

En la época de Lavoisier no se había descubierto el modo de producir corriente eléctrica y, por tanto, no se pudo utilizar ésta como método de análisis. En la primera década del siglo XIX se descubrieron algunos elementos (sodio, potasio, magnesio y calcio) mediante el llamado método electroquímico, esto es, mediante la aplicación de la corriente eléctrica a los compuestos fundidos.

A mediados del siglo XIX se conocían ya cerca de 60 elementos, aunque los métodos químico-analítico y electroquímico no daban más de sí. El método del análisis espectral, desarrollado por los químicos alemanes R. Bunsen y G. Kirchhoff, permitió iniciar una serie de nuevos descubrimientos: cesio, rubidio, talio e indio.

Mención aparte requiere el descubrimiento de los elementos de las tierras raras. Forman la quinta parte de todos los elementos existentes en la naturaleza y su descubrimiento duró 113 años: desde 1794 hasta 1907. Estos elementos presentan una semejanza química sorprendente. Por eso se encuentran todos juntos en los minerales y en las menas y la separación de los distintos componentes resulta extraordinariamente difícil. Esta circunstancia explica la abundancia de descubrimientos falsos (entre 1878 y 1910 sólo el 10% de los anunciados resultaron fidedignos) entre los elementos de las tierras raras: los "nuevos elementos" eran, en realidad, mezcla de los ya descubiertos. Entre los nombres de estos elementos se encuentra el trabalenguas de terbio, erbio, iterbio e itrio, ya que estos cuatro elementos se obtuvieron de minerales descubiertos en Ytterby, una pequeña localidad próxima a Estocolmo.

Entre 1894 y 1900, gracias principalmente a los trabajos del físico-químico W. Ramsey, se descubrieron los llamados gases nobles o inertes: helio, neón, argón, criptón, xenón y radón.

Otros tres elementos (galio, escandio y germanio) fueron descubiertos gracias a las predicciones del Sistema Periódico, clasificación realizada por el químico ruso D.I. Mendeléyev a partir de la observación de algunas regularidades en las propiedades de los elementos. Al proponer su clasificación, Mendeléev dejó algunos huecos para que se cumpliese la ley de la periodicidad. Incluso llegó a predecir, con admirable precisión como se demos tró posteriormente, las propiedades de esos elementos.

La historia del descubrimiento de los elementos se completa gracias a un nuevo fenómeno físico: la radiactividad. Con el estudio de la misma se aislaron los elementos radiactivos menos frecuentes en la Tierra: polonio, radón, radio, actinio, ..., ya que los más abundantes -uranio y torio- habían sido detectados sin dificultad por el método químico-analítico. A partir de 1940, con el nacimiento del primer elemento transuránido (el neptunio), se inicia la búsqueda de elementos, también radiactivos, de masa superior a la del uranio. ¡Y en eso estamos!

En la actualidad se conocen 106 elementos.

[Extractado de: D.N. TRIFONOV y V.D. TRIFONOV, 1984, Cómo fueron descubiertos los elementos químicos (Editorial Mir: Moscú)].

Escribe un resumen del texto anterior, indicando cuál es el fundamento del descubrimiento de los elementos en cada época.