Químico genial, físico de primera clase, investigador productivo, en las ramas de la hidrodinámica, meteorología, geología, en distintas áreas de la tecnología química, así como otras disciplinas relacionadas con la química y la física, sabio profundo de la industria química….Liev Alexandrovich Chugaev

Ricardo Labrada

En 1963 por primera vez choqué con la química, asignatura que no había dado en mis años de estudio de bachillerato en Cuba. Ocurrió en la facultad preparatoria de la Universidad Estatal de Bielorrusia en Minsk. Tenía un profesor que, sin ser muy bueno, pedagógicamente hablando, pudo darnos algunas ideas de cómo era el asunto de los elementos químicos y la famosa tabla periódica. Posteriormente la química en todas sus formas pasó a ser parte de mi carrera y realmente me maravillaba el trabajo altamente científico del químico ruso Dimitri Ivanovich Mendeléyev, sobre el cual versará el presente artículo.

El ilustre científico nació el 27 de enero de 1834 (según calendario juliano, realmente fue el 8 de febrero del nuevo calendario, el gregoriani) en Tobolsk, capital histórica de la Siberia, actualmente pertenenciente a la provincia Tiumen en Rusia. Dimitri Ivanovich fue el décimo séptimo hijo de la familia que crearon Ivan Pavlovich Mendeléyev, director de un liceo en Tobolsk, y su esposa María Dimitrievna, mujer de inteligencia y energía. Cuando el joven Dimitri Ivanovich tenía 13 años, su padre perdió la visión y luego murió. Fue entonces que María tuvo que arreglárselas sola con toda la familia. Para suerte de todos ellos, María poseía una pequeña fábrica de cristales, cuyos dividendos más la pensión del fallecido Ivan Pavlovich alcanzaba para mantener la economía familiar. María tampoco descuidó la educación de sus hijos y pudo descubrir algo de la inteligencia poco común de su pequeño Dima.

Sin embargo, se sabe que Dima no estudiaba lo suficiente en el liceo. No es el primer caso de genios que no han sido muy aficionados a los estudios. Dimitri Mendeléyev nunca escondió su rechazo a la escuela clásica. El liceo lo logró terminar en 1849.

La fábrica de cristales se incendió un buen día y eso obligó a toda la familia emigrar a Moscú. Tres años después de la muerte de Ivan Pavlovich, María falleció también, luego una de sus hermanas. Dimitri Ivanovich quiso matricularse en la Universidad de Moscú, pero debido a ciertas regulaciones no lo pudo hacer. Al final logró matricularse en el Instituto Principal de Peterburgo, siempre con el apoyo brindado por las familias Skerletov y Protopopov, parientes de los Mendeleyev. En esa institución docente el joven estudiante se halló a sus anchas, donde tuvo magníficos profesores que le inculcaron el amor por la ciencia. El centro en cuestión era interno y tenía una matrícula muy limitada, lo cual creaba un vínculo muy estrecho entre los profesores y los estudiantes.

Desde su inclusión en el Instituto, Mendeléyev estudiaba la química analítica como medio de su estudio de algunos minerales máficos, como son ortita y piroxeno. A la edad de tan solo 20 años, Mendeleyev presentó un estudio sobre la composición de estos minerales, y en 1855 concluyó sus estudios universitarios con diploma de oro.

Dimitri Ivanovich Mendeléyev

Debido la debilidad de su salud y el clima tan adverso de Peterburgo, los medícos le aconsejaron a Mendeléyev trasladarse a vivir a un ambiente más cálido. Inicialmente se estableció en Simferópol y más tarde se trasladó a Odessa, donde trabajó en un centro docente de esta ciudad portuaria. En 1859 defendió satisfactoriamente su tesis para maestría, cuyo tema fue “Sobre Volumenes Específicos”.

Después de la defensa de esta tesis, Mendeléyev viajó a Heidelberg, Alemania, para ampliar estudios y entrar en contacto con destacados especialistas de la química. En esta estancia de 2 años, Mendeleyev estableció la existencia de la temperatura absoluta de ebullición (temperatura crítica), mediante la cual, en condiciones concretas, los líquidos lentamente se convierten en vapor. Igualmente trabajó más como investigador de física y no de química. Así estableció la medida real para la adhesión de los líquidos y encontrar su dependencia en función del peso de las partículas.

A su regreso a Rusia, en 1964, logró un puesto de profesor en el Instituto Tecnológico de San Petersburgo. En 1865 defendió su tesis de doctorado, “Sobre los compuestos del alcohol con el agua”, cuya tesis estableció el grado óptimo de alcohol en el vodka ruso.

En 1866 compartió sus obligaciones docentes en la Universidad de Peterburgo, donde daba las asignaturas de química inorgánica, química orgánica y química técnica.

Entre sus trabajos destacan los estudios acerca de la expansión térmica de los líquidos, el descubrimiento del punto crítico, el estudio de las desviaciones de los gases reales respecto a lo enunciado en la ley de Boyle-Mariotte y una formulación más exacta de la ecuación de estado. En el campo práctico destacan sus grandes contribuciones a las industrias de la sosa y el petróleo de Rusia. Pero su principal logro de investigación fue el establecimiento del llamado sistema periódico de los elementos químicos, o tabla periódica, gracias al cual culminó una clasificación definitiva de los citados elementos (1869) y abrió el paso a los grandes avances experimentados por la Química en el siglo XX.

La tabla periódica de Mendeléyev no surgió de la nada, previamente el alemán Johann Dobereiner (1780-1849) ordenó los elementos químicos en una tabla periódica en 1817. Para ello creó las triadas basado en la proximidad de los pesos atómicos, p. ejemplo: la del litio, potasio y sodio, o la del calcio, estroncio y bario, o la del azufre, selenio, y teluro, o también la del cloro, bromo y yodo.

En 1864, el geólogo francés Alexandre-Émile Béguyer de Chancourtois y el químico inglés John Alexander Reina Newlands anunciaron la ley de las octavas, que se fundamentaba en que las propiedades de los elementos se repiten cada ocho de ellos, pero la misma fallaba al solo poderse aplicar hasta el calcio.

En 1869, el químico alemán Julius Lothar Meyer afirmó que los elementos similares tienen un volumen atómico similar en relación con otros elementos. El peso atómico asciende en correspondencia con un incremento en sus propiedades físicas.

En el mismo año 1869, Mendeléyev presentó una primera versión de su tabla periódica. La misma era la primera versión coherente de las semejanzas de los elementos. Mendeleyev observó que la clasificación de los elementos según sus masas atómicas  daba una periodicidad relativa de determinadas propiedades de los elementos. Esta primera tabla contenía 63 elementos. Para poder aplicar su ley, agrupó los elementos de igual familia horizontalmente y dejó algunos espacios descubiertos, p. ejemplo entre el calcio y el titanio, pues estaba seguro que en algún momento los mismos serían ocupados por elementos aún por descubrir, aquellos que correspondían a masas atómicas de 45, 68, 70 y 180.

La segunda versión de la tabla fue presentada por Mendeléyev en 1871, la que coincidió con la elaborada independientemente por Meyer en el mismo año. El sistema propuesto era de ocho columnas que se obtenían dividiendo los períodos largos en un periodo de siete elementos, con un octavo grupo conteniendo los tres elementos centrales (Fe, Co y Ni) y un segundo período de siete elementos. Pauling afirmó que la segunda variante del sistema periódico de Mendeleyev fue muy popular y se mantuvo por largo tiempo hasta que se descubrió el grupo cero que abarca a los gases inertes desconocidos hasta 1894.

Tabla periódica de Mendeléyev

La base científica de la ley de Mendeléyev quedó demostrada cuando entre 1875 y 1886, se descubrieron el galio (69), el escandio (45) y el germanio (72,6), los que poseían propiedades predichas por el científico ruso.

Para llegar a la primera versión de la tabla, Mendeléyev tuvo que escribir en distintas tarjetas los elementos con sus masas atómicas y propiedades, luego se dedicó a conformar las más variadas combinaciones y lugares en la tabla. El trabajo se complicaba por el hecho que muchos elementos aún estaban por descubrirse y los pesos atómicos de algunos ya descubiertos eran inexactos. No obstante, para el científico ruso lo importante era descubrir la regularidad de la ley. En ese momento Mendeleyev escribió sobre su trabajo y sus pensamientos: “Sospechaba sobre la existencia de relación entre los elementos desde mis años de estudiante, no me cansaba de pensar en este problema desde todos los ángulos posibles, recogí material, comparé y luego cotejé las cifras. Al final el asunto maduró y entonces apareció una decisión en mi cabeza. Como siempre me ha ocurrido, el saber que me hallaba cerca de de una solución al problema, me creó un estado de excitación. Durante varias semanas dormí soñando encontrar un principio mágico, el cual me llevaría de un golpe al orden de los datos acumulados en los últimos 15 años Y así en una maravillosa semana, después de una noche sin dormir y desesperado por encontrar una solución, me quedé dormido en mi buró, y durante ese sueño se me apareció la tabla claramente. Me desperté y lancé sobre una hoja la tabla que había visto”.

Es cierto que la tabla de Mendeléyev contenía errores. Al hidrógeno no le fijó lugar, y consideró una sola valencia para cada elemento, lo cual se ha demostrado erróneo. No obstante, la tabla de Mendeléyev fue la base para la actual tabla periódica, la que en el presente contiene 18 grupos, que se corresponden directamente a una serie química y arroja un esquema coherente, ya que los elementos de un mismo grupo poseen la misma configuración electrónica en su capa más externa. Como el comportamiento químico está principalmente dictado por las interacciones de estos electrones de la última capa, de aquí el hecho de que los elementos de un mismo grupo tengan similares propiedades físicas y químicas.

Tabla moderna

Cuando Mendeléyev hizo su gran hallazgo no existía aún la espectroscopia de rayos X, de la cual se valió el gran físico y químico inglés Henry Moseley para determinar la estructura electrónica de los materiales que estudió. Por lo tanto, el mérito del científico ruso queda ahí como base del conocimiento actual que se posee en la química.

Bibliografía consultada

Anon. Dimitri Mendeleyev. http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esofisicaquimica/biografias4/mendeleiev.htm

Chugaev L. A. 2009. Dimitri Ivanovich Mendeleyev. Ecología y vida (en ruso) No. 1. http://elementy.ru/lib/430731

Lenntech BV. Historia de la tabla periódica. http://www.lenntech.es/periodica/historia/historia-de-la-tabla-periodica.htm

Pauling L. 1969. Química general, Instituto del libro, la Habana. Pp 101-102.