Elementos – extraños y maravillosos

Las Naciones Unidas proclamaron 2019 como el Año Internacional de la Tabla Periódica de los Elementos Químicos. Con ello se conmemora el 150 aniversario de los esfuerzos de Dimitri Mendeléyev por crear una tabla periódica de los elementos.

La Tabla Periódica de los Elementos Químicos es uno de los logros más significativos de la ciencia, ya que capta la esencia no solo de la química, sino también de la física y la biología.

Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura

Los seres humanos han conocido y utilizado formas puras de elementos como el azufre durante miles de años, pero la ciencia de aislar e identificar elementos despegó realmente en el siglo XVIII. A medida que los científicos reunían más información, reconocían patrones en las propiedades de los elementos. Al ser científicos, sus siguientes pasos fueron clasificar los elementos y crear un cierto orden, como se detalla en el artículo Desarrollo de la tabla periódica.

Un elemento es un elemento es un elemento

Un elemento es una sustancia que consta de átomos con el mismo número atómico. El elemento hierro está formado sólo por átomos de hierro, y los átomos de hierro son los mismos en todas partes: los átomos de hierro en la Tierra son los mismos que los átomos de hierro en Marte.

Esta información -y el orden de la tabla periódica- puede hacer que los elementos parezcan algo predecibles y aburridos, pero muchos de los elementos tienen algunos aspectos inusuales. A continuación se exponen algunos hechos elementales extraños y maravillosos.

Elementos sólidos

La mayoría de los elementos son sólidos en condiciones estándar (temperatura y presión ambiente):

• El yodo (I) es un sólido, pero cuando se calienta, se sublima fácilmente -pasa directamente al estado gaseoso- y desprende un vapor de color púrpura.
• El galio (Ga) puede pasar de sólido a líquido con sólo ponerlo en la mano. Tiene un punto de fusión de 29,8℃. La temperatura media del cuerpo humano es de 37℃. Sin embargo, su punto de ebullición es bastante alto, 2.229°C, lo que hace que el galio sea útil en los termómetros de alta temperatura.
• Casi todos los metales elementales son de color plateado. El oro (Au) y el cobre (Cu) son las dos únicas excepciones.
• El elemento más raro que se encuentra en la naturaleza es el astato (At). Hay unos 28 g de él en la corteza terrestre. La astatina debe su nombre a la palabra griega astatos, que significa inestable.
• El carbono (C) reacciona con otros elementos para producir 10 millones de compuestos diferentes. El carbono constituye el 20% de la masa de los seres vivos.
• Los elementos fermio (Fm) y einsteinio (Es) fueron descubiertos a raíz de la primera prueba de la bomba de hidrógeno en 1952. Los drones llevaban papel de filtro para recoger muestras de la atmósfera, y los dos elementos se encontraron en los restos del papel. Ambos elementos son sintéticos y radiactivos y sólo se producen en cantidades muy, muy pequeñas. Ambos elementos también llevan el nombre de científicos famosos.
• El potasio (K) es tan reactivo que no se encuentra de forma natural por sí mismo. El potasio puro debe almacenarse en aceite o queroseno para evitar que reaccione en el aire.
• El cesio (Cs) es otro elemento reactivo. Se enciende espontáneamente en el aire y reacciona explosivamente con el agua. Suele almacenarse y transportarse en aceite mineral.
• El magnesio (Mg) es necesario para más de 300 reacciones bioquímicas en nuestro cuerpo. Las ruedas de magnesio -más conocidas como ruedas magnéticas- se utilizaron en la década de 1960. Eran ligeras, lo que las hacía ideales para las carreras. El inconveniente era que eran propensas a la corrosión y se pensaba (erróneamente) que eran inflamables. Las llantas de competición se fabrican ahora con una aleación de magnesio.

Elementos líquidos

Sólo hay dos elementos que existen en forma líquida en condiciones estándar: el mercurio y el bromo:

• El mercurio (Hg) disuelve y/o corroe muchos metales, por lo que no suele estar permitido a bordo de los aviones.
• El bromo (Br) es perjudicial para la atmósfera. Es responsable de hasta la mitad de la pérdida de ozono sobre la Antártida. Los seres humanos son responsables de alrededor del 30% del bromo en la atmósfera.

Elementos gaseosos

Hay 11 elementos gaseosos en condiciones estándar:

• El helio (He) es el segundo elemento más abundante en el universo, pero en realidad es bastante raro en la Tierra. La velocidad del sonido en el helio es aproximadamente tres veces la velocidad del sonido en el aire. Esto hace que las voces de las personas se vuelvan agudas y chirriantes cuando respiran helio.
• El hidrógeno (H) es el elemento más ligero y la sustancia química más abundante del universo. Proporcionó la sustentación de la primera forma fiable de transporte aéreo. También es muy inflamable, por lo que la mayoría de los servicios de vuelo con hidrógeno cesaron a finales de la década de 1930.
• Asociamos el neón (Ne) con los letreros luminosos. El neón es el responsable de la luz rojiza-anaranjada, pero otro gas noble llamado criptón (Kr) puede ser en realidad el responsable de los carteles de «neón» multicolor. Los tubos se pintan con el color deseado, y la descarga blanca del criptón crea el efecto brillante.

Elementos de estado desconocido

Los elementos del séptimo periodo (fila) desde el rutherfordium (Rf) hasta la tennessina (Ts) son tan efímeros que los científicos no pueden clasificarlos de forma fiable como sólidos, líquidos o gases:

• La tennessina (Ts) fue nombrada oficialmente en 2016. Se produce artificialmente, y su isótopo más estable tiene una vida media de unos 80 milisegundos.

Escasez de elementos

En un plano más serio, preocupa que el mundo corra el riesgo de quedarse sin algunos elementos debido a los suministros limitados y a la falta de reciclaje. La Sociedad Europea de Química señala que en la Unión Europea se desechan o sustituyen unos 10 millones de teléfonos inteligentes cada mes. Cada teléfono inteligente requiere 30 elementos, lo que supone una parte importante de los materiales elementales que deberíamos reciclar.