La tabla que nunca se acaba (2): Nuevos elementos químicos

Regiones magnéticas del Sol. Foto: NASAJosé Manuel Sánchez Ron realiza un recorrido por los elementos químicos de más reciente incorporación. Partiendo de la tabla de Mendeleiev, el académico realiza paradas en el tecnecio, el einstenio o el fermio. La última incorporación la ha realizado el centro RIKEN con el 'uruntrio'.Terminé mi último artículo preguntándome cuántos elementos químicos existen, una cuestión que en principio parecería fácil contestar, pero no es así. Si miramos al pasado, lo que encontramos es un largo proceso durante el cual se fueron identificando paulatinamente nuevos elementos. Con anterioridad a 1700 se conocían el antimonio, arsénico, azufre, carbono, cobre, estaño, fósforo, hierro, mercurio, oro, plata y plomo, mientras que entre 1700 y 1799 se identificaron 21 más, entre ellos el cloro, hidrógeno, níquel, nitrógeno, oxígeno, platino y uranio. Y la lista continuó aumentando, ayudada por descubrimientos como la electrolisis y la radiactividad. Cuando terminó el siglo XIX se conocían un total de 81 elementos. Precisamente por esa abundancia creciente, surgió la idea de si sería posible agrupar los elementos en función de sus propiedades, idea que dio lugar a la invención de la tabla periódica de los elementos. Pioneros en este sentido fueron Johann Döbereiner (1817), William Odling (1857), Alexandre Béguyer de Chancourtois (1862) y Alexander Newlands (1869). Pero la estructura actualmente aceptada la propuso Dmitri Ivanovitch Mendeleiev (1834-1907), de la Universidad de San Petersburgo, quien en 1869 presentó un sistema de clasificación basado en la idea de que las propiedades de los elementos químicos se encuentran relacionadas de manera periódica con sus pesos atómicos. El anuncio de este sistema tuvo lugar en una sesión de la Sociedad Rusa de Química, así como en un libro titulado Osnov khimii (Principios de Química). La tabla de Mendeleiev contenía, ordenados en siete columnas, 63 elementos pero que, además, permitía prever la existencia de otros aún por encontrar. "En la tabla en la que se muestran las relaciones periódicas podemos ver que faltan muchos elementos, cuyo descubrimiento podemos confiadamente esperar", escribía en 1871. De hecho no sólo predecía su existencia sino también sus propiedades, que deducía de la posición en la tabla en que debían estar situados. Tres de esas predicciones se vieron confirmadas pronto: en 1875, el francés Paul Lecoq de Boisbaudran anunciaba el descubrimiento del galio (ekaboro para Mendeleiev), en 1879, el sueco Lars Nilson hacía lo propio con el escandio (ekaluminio) y en 1886 el alemán Clemens Winkler descubría el germanio (ekasilicio). Nótese la querencia nacionalista en la denominación de los elementos descubiertos: la ciencia no tiene patria, pero los científicos sí. Sin embargo y pese a su éxito, también surgieron algunos problemas: en 1888, William Hillebrand obtuvo un gas que no se combinaba con otros, y que supuso era nitrógeno; resultó, no obstante, que se trataba de un nuevo elemento, uno que Norman Lockyer y Edward Frankland habían encontrado anteriormente (1868), mediante análisis espectrográfico, en la radiación emitida por el Sol durante un eclipse: se trataba del helio (según el término griego para el Sol: helium). Más tarde, en 1894, William Ramsay y lord Rayleigh anunciaban que habían descubierto otro nuevo elemento en la atmósfera, al que llamaron argón (de la palabra griega que significa 'pereza', para representar su resistencia a combinarse). Ahora bien, Mendeleiev no había previsto lugar alguno en su tabla para elementos de este tipo, que no se combinan con otros. El problema se resolvió creando un nuevo grupo (columna) en la tabla periódica, el de los gases nobles, o inertes, grupo que pronto se completó con el descubrimiento, en 1898, del neón, kriptón y xenón. Aquel mismo año, una vez que, en 1896, Henri Becquerel descubriese en el uranio la radiactividad (la propiedad de algunos elementos de emitir de manera continua radiaciones), Marie y Pierre Curie hallaron el polonio y el radio. La vida media (el tiempo que tarda en desintegrarse la mitad de los átomos de una muestra) del polonio y del radio es, respectivamente, 138 días y 1.600 años, valores muy inferiores a la edad de la Tierra, que se estima en unos 4.500 millones de años (duración parecida a la vida media del uranio), un factor que hacía sospechar que podrían haber existido anteriormente otros elementos ahora desaparecidos. Pero una de las virtudes de la investigación científica es poder recrear lo que una vez existió. Ayudados por el descubrimiento de que la posición que ocupa un elemento en la tabla periódica indica el número de protones presentes en su núcleo (su número atómico), se hallaron nuevos elementos. Así, el número 43 de la tabla periódica, cuya posición en la tabla de Mendeleiev, entre el molibdeno y el rutenio (elementos números 42 y 44), aparecía vacía, fue descubierto, o mejor "fabricado", en los aceleradores de partículas de Berkeley entre 1936-1939 por Carlo Perrier y Emilio Segrè. Fue denominado "tecnecio", como testimonio de que se trataba del primer elemento, con anterioridad desconocido en la Tierra, preparado artificialmente. También en los aceleradores de Berkeley se produjeron, en 1940, dos elementos químicos con una propiedad singular: eran más pesados que el elemento más pesado conocido hasta entonces, el uranio. Se trataba del neptunio y del plutonio, los dos primeros "transuránicos". De la realidad de éstos, dio buena cuenta el plutonio: la bomba atómica que explotó sobre Nagasaki el 9 de agosto de 1945 era de plutonio (la de Hiroshima utilizaba uranio). Luego vinieron otros elementos. Los más pesados, el americio (1945), curio (1944), berkelio y californio (1950), einstenio y fermio (1952), que ocupan los lugares que van del 95 al 100 de la tabla periódica (el uranio ocupa el 92 y el plutonio el 94). Todos los elementos más pesados que el uranio han sido sintetizados en laboratorios, bombardeando otros elementos menos pesados con neutrones, aunque también se han encontrado algunos de esos elementos en restos de explosiones nucleares. Y son muy inestables; se transforman rápidamente en otros elementos más ligeros. Ante la producción de nuevos elementos, surgió la pregunta de si existe un final en la tabla periódica, si existe "el elemento más pesado", cuestión asociada a la variación de las propiedades en conjuntos constituidos por números muy grandes de protones, neutrones y electrones. ¿Aparecerán propiedades nucleares y químicas insospechadas? En la década de 1960, algunos científicos predijeron la existencia de "islas de estabilidad", ocupadas por elementos superpesados -lugares del 114 al 126 de la tabla periódica- pero con vidas medias mucho más largas que las de elementos más ligeros (de hecho, algunos modelos predicen vidas de hasta millones de años, aunque las correspondientes búsquedas en lugares como aguas geotermales o tierras raras no han dado ningún resultado). Desde el descubrimiento de la fisión del uranio (1938), se han fabricado 26 elementos nuevos. La última adición acaba de suceder: investigadores del centro japonés RIKEN anunciaron a finales de diciembre (la búsqueda había comenzado en 2003) que han encontrado pruebas definitivas de la existencia del elemento número 113, al que han bautizado con el nombre provisional de "uruntrio" (rusos y estadounidenses ya habían hallado años antes indicios del mismo). La vida media de su isótopo más estable es de 20 segundos. "Algún día", han manifestado los científicos japoneses, "esperamos llegar a la isla de los elementos estables". Un último comentario. Se sabe desde hace tiempo que, en realidad, únicamente conocemos una pequeña parte de la composición del Universo -el 68 % está formado por lo que se denomina "energía oscura" y el 27 % por materia oscura - de manera que ¿no habrá también que repensar en algún momento la tabla periódica? ¿Qué sorpresas nos aguardan en el futuro?