¿Cómo creó Mendeléiev la tabla periódica?

Ordenar por peso, dejar huecos a propósito

A mediados del siglo XIX ya se conocían unos 63 elementos químicos, pero nadie se ponía de acuerdo en cómo ordenarlos. Mendeléiev, profesor de química en San Petersburgo, los escribió en tarjetas —una por elemento, con su símbolo, su peso atómico y sus propiedades— y empezó a acomodarlas como quien arma un solitario: por peso atómico creciente, en filas que agrupaban elementos de comportamiento químico parecido.

El 6 de marzo de 1869 su colega Nikolai Menshutkin leyó ante la Sociedad Rusa de Química un informe con el título “Relación de las propiedades con los pesos atómicos de los elementos”. Mendeléiev no estaba presente. Ese mismo año, un resumen en alemán apareció en la revista Zeitschrift für Chemie, que fue la vía por la que la idea llegó a los químicos de Europa occidental.^[1]

Lo que distinguió esa tabla de otros intentos de la época —el más parecido, el del alemán Lothar Meyer, salió casi al mismo tiempo— fue una decisión arriesgada: cuando un elemento no encajaba bien en la fila que le tocaba por peso, Mendeléiev prefería dejar un casillero vacío antes que forzarlo donde no correspondía. Y no se quedó en el hueco: en la sexta de las ocho conclusiones de su artículo de 1869 escribió que se podía “predecir el descubrimiento de muchos elementos nuevos, por ejemplo análogos del silicio y el aluminio, con pesos atómicos de 65 a 75”.^[1]

Dos años más tarde, en un artículo más extenso, les puso nombre a esos huecos usando el prefijo sánscrito eka (“uno”, en el sentido de “uno más abajo”): eka-boro (debajo del boro, peso atómico estimado 44), eka-aluminio (debajo del aluminio, 68) y eka-silicio (debajo del silicio, 72).^[5] Para el eka-aluminio llegó a calcular, además del peso, una densidad de alrededor de 5,9 gramos por centímetro cúbico.^[3]

El galio, la primera prueba

La confirmación llegó seis años después, y de una manera que ni Mendeléiev pudo haber planeado. El químico francés Paul Émile Lecoq de Boisbaudran estudiaba una muestra de blenda de zinc de los Pirineos con un espectroscopio —un instrumento que descompone la luz que emite una sustancia calentada en líneas de colores, cada una una huella digital de un elemento— cuando, la madrugada del 27 de agosto de 1875, vio dos líneas violetas que no correspondían a ningún elemento conocido.^[2] Lo llamó galio, en honor a Francia, y en noviembre de ese año logró aislar una pequeña cantidad del metal puro por electrólisis.

Cuando Boisbaudran publicó sus mediciones completas del nuevo metal, la densidad que había determinado —dos lecturas de 5,90 y 5,97 gramos por centímetro cúbico, con una media de 5,935— coincidía casi exactamente con el valor que Mendeléiev había calculado seis años antes sin haber visto jamás el elemento. El propio Boisbaudran lo reconoció en su artículo: “la previsión de Mendeléiev queda así exactamente verificada”.^[2] Hoy el valor aceptado para la densidad del galio sólido es 5,91 g/cm³, prácticamente el mismo número.^[3]

Cuatro años después del galio llegó la segunda confirmación, y por una vía igual de inesperada: el sueco Lars Fredrik Nilson, que ni siquiera conocía la tabla de Mendeléiev, aisló en 1879 un óxido nuevo al que llamó escandia, en honor a Escandinavia. El elemento que contenía, el escandio, tenía un peso atómico de 44: el número exacto del eka-boro. Fue otro químico sueco, Per Teodor Cleve, quien se dio cuenta de la coincidencia y avisó a Mendeléiev.^[4]

La tercera llegó en 1886, cuando el alemán Clemens Winkler encontró un elemento nuevo en un mineral de plata llamado argirodita, en una mina cerca de Freiberg. Lo llamó germanio. Su peso atómico y sus propiedades coincidían con los del eka-silicio que Mendeléiev había descrito diecisiete años antes.

Cómo lo sabemos

La prueba de que Mendeléiev no acertó por casualidad no está en lo que escribió en 1869, sino en lo que escribieron después los químicos que encontraron los elementos sin estar buscando confirmar a nadie. Lecoq de Boisbaudran llegó al galio por espectroscopia pura: calentó una muestra de blenda de zinc, miró su espectro de líneas y encontró dos rayas violetas que no pertenecían a ningún elemento del catálogo. Esa técnica, inventada apenas quince años antes por Robert Bunsen y Gustav Kirchhoff, permitía identificar elementos por trazas minúsculas, mucho antes de poder aislarlos en cantidad. Nilson llegó al escandio por química analítica clásica, separando óxidos de tierras raras de un mineral escandinavo, y ni siquiera relacionó su hallazgo con Mendeléiev: fue un colega el que hizo la conexión después. Winkler llegó al germanio analizando un mineral de plata que tenía un 7 % de un elemento que no cuadraba con ningún elemento conocido.

En los tres casos el procedimiento fue el mismo: aislar el elemento, medir su peso atómico y su densidad con la balanza y los métodos de química analítica de la época —precisos, pero manuales, sin el respaldo de la física atómica que llegaría recién en el siglo XX— y comparar esos números con los que Mendeléiev había publicado antes de que el elemento existiera para la ciencia. La coincidencia en el caso del galio fue tan ajustada (5,935 contra una predicción de 5,9) que el propio descubridor la señaló como prueba a favor de la tabla, no solo del elemento nuevo. Eso es lo que distingue una predicción científica de una descripción: se puede verificar con un número que todavía nadie midió. No hubo manera de “hacer trampa” ajustando la predicción después del hallazgo, porque el papel de 1869 ya estaba publicado y circulando por Europa antes de que cualquiera de los tres metales pasara por un laboratorio.

El sueño que no fue el origen

Es común leer que a Mendeléiev se le apareció la tabla completa en un sueño, después de tres días sin dormir tratando de ordenar los elementos. La anécdota existe —la contó el propio Mendeléiev años más tarde— pero no explica el descubrimiento: para 1869 llevaba casi una década trabajando el problema, desde el Congreso de Karlsruhe de 1860, donde los químicos europeos se pusieron de acuerdo por primera vez sobre cómo calcular los pesos atómicos. Sin esa base común no habría habido tabla, soñada o no. Los historiadores de la ciencia tratan el sueño como una historia que Mendeléiev puede haber embellecido con el tiempo —era un buen narrador de su propia leyenda— y no como el método real por el que llegó a su ordenamiento.

Tampoco es cierto que Mendeléiev haya sido el único en proponer algo así. El químico alemán Lothar Meyer publicó, casi en simultáneo, una tabla basada en el volumen atómico que agrupaba los elementos de forma muy parecida. La diferencia que inclinó la balanza a favor de Mendeléiev no fue la tabla en sí, sino la apuesta de dejar huecos con números concretos donde la evidencia todavía no alcanzaba, y estar dispuesto a que esos números se pudieran comprobar o refutar. De las casi veinte predicciones que hizo a lo largo de su carrera, no todas acertaron: pero las tres que sí —galio, escandio y germanio— alcanzaron para convencer a la comunidad científica de que el orden que había encontrado no era casualidad.