Por qué la tabla periódica es más importante que nunca 150 años después

(Un texto de Carlos Manuel Sánchez en el XLSemanal del 22 de septiembre de 2019)

Desde que el ruso Dmitri Mendeléyev inventara en 1869 la tabla periódica. Este icono omnipresente en las aulas escolares, que empezó teniendo 63 elementos y ya va por 118, está hoy más de actualidad que nunca. ¿Por qué? Porque el mundo está hambriento de materiales.

Mezclas en un horno estelar hidrógeno, helio y oxígeno hasta completar una lista de 92 componentes, dejas que se enfríe y obtienes el planeta Tierra. Echas en la cazuela abundante agua y con los 59 ingredientes de ese caldo aderezado con carbono, nitrógeno, calcio y fósforo cocinas un ser humano.

Ese catálogo de materiales ideado por el químico ruso Dmitri Mendeléyev es la fórmula magistral de todo lo que existe en el universo. Lo que ya estaba en la naturaleza desde siempre y lo que ha sido creado en el laboratorio. Pero lo más extraordinario es que también deja huecos, perfectamente ordenados, para los elementos que todavía no se han descubierto y que solo esperan para manifestarse a que el ser humano se ponga manos a la obra.

Pasados 150 años de la invención de la tabla periódica, el mundo está más hambriento de materiales que nunca. La industria, la tecnología, la medicina, la agricultura, las comunicaciones dependen de esos recursos. Algunos son escasos. Y otros, que creíamos inagotables, se están acabando, como la arena para la construcción, compuesta de partículas de silicio y oxígeno. Lo que no falta es hidrógeno. Si alguna vez se logra su fusión, sería una fuente de energía limpia que solucionaría para siempre nuestros problemas de combustible. La paradoja es que, hoy por hoy, la economía verde depende de muchos elementos cuya obtención es cualquier cosa menos ecológica. Otro elemento que está por todas partes es el carbono. De los 154 millones de sustancias registradas, 152 millones contienen carbono.

La tabla fue aceptada universalmente. No solo para los 63 elementos que se conocían entonces, sino para los que vinieron después. A partir del uranio (elemento 92), los elementos se llaman ‘superpesados’, tanto que no se encuentran en la naturaleza y el hombre los fabrica haciendo chocar átomos en ciclotrones (aceleradores de partículas). Los últimos cuatro elementos superpesados se añadieron en 2016.

Hace unas semanas, un laboratorio norteamericano confirmó la existencia de un nuevo mineral extraterrestre, el edscottie, que llegó a la Tierra en uno de los meteoritos que chocaron contra la Tierra hallado en 1951 en Australia. Pero ese mineral en realidad no es un elemento nuevo, sino un compuesto de carburo de hierro. Para ser más precisos, cinco átomos de carbono y dos de hierro (C5Fe2). Lo interesante es que no se encuentra de manera natural en la Tierra.

Según la American Chemical Society, hay 44 elementos cuyas existencias se han ido reduciendo de manera drástica en los últimos años, como el fósforo, la plata o el zinc… El helio, por ejemplo, es un gas que se formó en los primeros momentos del Big Bang y que se extrae del subsuelo, pero es tan ligero que escapa de la atmósfera con facilidad. La automoción, la electrónica o la industria naval dependen de él. «Se ha estado malgastando en inflar globos y poner vocecitas», se lamenta el ingeniero de minas Roberto Martínez Orio.

LA CONQUISTA DE LOS ELEMENTOS

Controlar la extracción de estos materiales es esencial para la supervivencia de las civilizaciones. El colonialismo en el siglo XIX, las guerras del XX y la globalización del XXI se nutren de ellos. Los teléfonos móviles son un ejemplo de esta sofisticación cada vez mayor. Los primeros aparatos de los años ochenta contenían unos 25 elementos. Hoy, el triple. Entre ellos, tántalo, potasio, plata, aluminio, carbón y un cóctel de tierras raras, como el germanio. Hacerse con el control de estos óxidos metálicos con los que funcionan las nuevas tecnologías, y cuyas principales minas están en China, solo es el penúltimo episodio del pulso mundial por liderar el progreso.

La pretensión de Donald Trump de comprar Groenlandia nos parece ridícula, pero según se agrava el cambio climático y las rutas marinas se abren, las potencias se postulan para hacerse con un trozo de esa inmensa tarta helada (aunque ya no tanto) donde se ubica el 13 por ciento de las reservas petroleras por descubrir (el petróleo no es más que carbono e hidrógeno que han ‘fermentado’ unos cuantos millones de años), además de zinc, uranio y unas cuantas tierras raras, como el disprosio y el terbio. En 2013, y previendo el negocio, el Gobierno groenlandés levantó una prohibición para las actividades de minería que llevaba en vigor un cuarto de siglo.

LA APORTACIÓN ESPAÑOLA

El wolframio es uno de los tres elementos descubiertos por científicos españoles. El honor corresponde a los hermanos guipuzcoanos Fausto y Juan José Elhuyar, en 1783. El sevillano Antonio de Ulloa descubrió el platino en un viaje por América, pero a su regreso en 1745 fue apresado por corsarios ingleses y, aunque salió bien parado (acabó siendo miembro de la Royal Society), sus espabilados colegas londinenses se apropiaron del descubrimiento. Por fin, en 1801, el hispanomexicano Andrés Manuel del Río descubrió lo que él llamó ‘eritronio’, aunque no se le hizo mucho caso, y fue redescubierto por los suecos tres décadas más tarde, que lo denominaron ‘vanadio’.

LOS ELEMENTOS DE NUESTRO CUERPO

Nuestro cuerpo ha evolucionado durante millones de años para aprovechar los elementos y obtener energía, sustentación, reacciones eléctricas y químicas en las células: el calcio de los huesos, el oxígeno que transporta la sangre, el cobalto de la vitamina B12… Sin embargo, los biólogos todavía intentan averiguar para qué sirven unos veinte elementos presentes en nuestros organismos en dosis ínfimas. La medicina nuclear comenzó en los años treinta del pasado siglo, cuando los médicos se atrevieron a utilizar los isótopos de sodio y fósforo para tratar la leucemia. Hoy, el yodo radiactivo sirve para tratar el tiroides; y el xenón, que ‘envenenó’ el reactor nuclear de Chernóbil, ayuda a la ventilación pulmonar.

Rusos y americanos compitieron desde la Segunda Guerra Mundial en ir engordando la tabla, en una competición similar a la de la carrera espacial. Los últimos cuatro elementos incorporados a la tabla han sido el nihonio, moscovio, téneso y oganesón. Demasiado inestables para durar, no estaban en el mundo hasta que aparecieron en los aceleradores de partículas. ¿Pero se puede considerar un elemento a un material que no existía y que solo dura en el laboratorio una fracción de segundo? Si la química iba de la mano de la alquimia, hoy la física se transmuta en filosofía.

TRES ELEMENTOS  DESTACADOS

EL MÁS ESCASO: GALIO
El elemento más amenazado es el galio, presente en móviles, ordenadores y televisores y que también se usa en medicina nuclear. Es muy difícil de extraer. Sus trazas se encuentran en minerales como la bauxita, el diásporo o la germanita. Otro en peligro de extinción es el hafnio, que sirve para fabricar las barras que ‘domestican’ el salvaje núcleo de los reactores nucleares.

EL MÁS CARO: EL ORO
El oro no es el elemento más caro que existe. Hoy ronda los 43 euros el gramo, pero desde marzo el paladio ha superado el precio del oro. Se utiliza en los catalizadores de los coches de gasolina y diésel, en los condensadores y otros equipos electrónicos. Y tiene una propiedad muy especial: puede absorber hasta 900 veces su propio volumen en hidrógeno. Ronda los 44 euros el gramo.

EL MÁS RECIENTE: EL OGANESÓN
El oganesón es el elemento más pesado sintetizado hasta ahora y el último en incorporarse a la lista. Fue polémico. Un equipo de Estados Unidos anunció que lo había logrado en 1999 y tuvo que retractarse en 2002; había amañado los datos. Fue un equipo ruso el que finalmente lo logró en 2006. Como solo se han sintetizado tres o cuatro átomos de oganesón hasta la fecha, no se conocen sus aplicaciones.

El sueño genial de Mendelèyev

Durante siglos, los científicos habían querido catalogar los elementos conocidos, pero no hallaban la manera hasta que un químico siberiano, Dmitri Mendeléyev (1834-1907), tuvo un sueño…

Mendeléyev era profesor de la Universidad de San Petersburgo y llevaba veinte años intentando diseñar su propio sistema. Durante un viaje en tren, en 1869, se quedó dormido. «En un sueño vi una tabla en la que todos los elementos encajaban en su lugar. Al despertar, tomé nota de todo», dijo.
Básicamente, lo que hizo fue agrupar los elementos en filas horizontales según su número atómico creciente (el número de protones en el núcleo), empezando por el hidrógeno, que con su solitario protón ocupa el ‘ático’ de la izquierda.

En el ‘sótano’ están las tierras raras (actínidos y lantánidos). Mendeléyev, además, los fue emparentando por familias en las columnas verticales atendiendo al número de electrones en su órbita más externa y a su comportamiento similar. En 1955, el elemento 101 fue descubierto en un laboratorio norteamericano. Y lo bautizaron ‘mendelevio’ en honor del inventor de la tabla.

Esta tabla, que empezó teniendo 65 elementos y ya va por 118 elementos, fue aceptada inmediatamente por toda la comunidad científica.