¿cómo descubrió exactamente Mendeleev su tabla periódica de 1869?

acabo de regresar a casa de ser entrevistado para un nuevo programa de televisión pública sobre el misterio de la materia y la búsqueda de los elementos. Fue muy gratificante ver el interés de los cineastas en comprender con precisión cómo Mendeleev llegó a su famosa primera tabla periódica de 1869., Esto a su vez significaba que tenía que revisar a fondo la literatura sobre este episodio histórico en particular, que formará la base de este blog.

la versión habitual de cómo Mendeleev llegó a su descubrimiento es algo así. Mientras que en el proceso de escribir su libro de texto, los principios de la química, Mendeleev completó el libro tratando con solo ocho de los entonces conocidos sesenta y tres elementos. Terminó el libro con los halógenos, incluyendo cloro, bromo y yodo., Al pasar al segundo volumen se dio cuenta de que necesitaba un principio de organización para todos los elementos restantes. Antes de llegar a cualquier nuevo principio de ordenamiento, comenzó el volumen 2 discutiendo otro grupo bien conocido de elementos, los metales alcalinos que incluyen litio, sodio y potasio.

Figura 1. Las notas bosquejadas de Mendeleev en la parte posterior de la invitación a visitar una cooperativa local de quesos., Las cifras más bajas muestran sus cálculos de las diferencias entre los pesos atómicos de sodio y litio (23 – 14* = 9), potasio y magnesio (39 – 24 = 15), rubidio y zinc (85 – 56 = 20), cesio y cadmio (133 – 112 = 21). La línea más baja de números es la comparación de Mendeleev de sus propios cálculos con los pesos equivalentes publicados previamente de Dumas, a saber, litio (7), magnesio (12), zinc (32) y cadmio (56).* De hecho Mendeleev está usando el doble del valor del peso atómico del litio que es siete, de ahí el valor de 14., Esto parece ser una idea tardía ya que los números escritos debajo de 14 y 9 parecen ser 7 y 16 en los que Mendeleev consideró el valor real del litio, a saber, 7.

Mendeleev se preguntó Entonces qué elementos deberían mencionarse a continuación y jugó con la idea de recurrir a los metales alcalinotérreos como el calcio, el bario y el estroncio o tal vez algunos elementos intermedios, incluidos el zinc y el cadmio, que comparten algunas pero no todas las propiedades de las tierras alcalinas., Otra posibilidad que contempló fue un grupo que contiene cobre y plata que muestran valencias variables de +1 o +2 y por lo tanto podría representar un peldaño entre los metales alcalinos y las tierras alcalinas que muestran estados de oxidación de +1 y +2 respectivamente.

entonces, el 17 de febrero de 1869, el mundo de Mendeleev prácticamente se detuvo y continuó haciéndolo durante otros 2 o tres días durante los cuales esencialmente llegó a su versión de la Tabla periódica y la que tuvo el mayor impacto en la comunidad científica., En general se acepta que este fue el descubrimiento de la Tabla periódica, aunque al menos otras cinco versiones habían sido publicadas previamente, aunque de manera provisional.

El 17 de febrero, Mendeleev decidió no ir a una visita de consultoría a una cooperativa local de quesos con el fin de quedarse en casa para trabajar en su libro. Parece que en algún momento de la mañana tomó la invitación a la cooperativa de quesos y la entregó para esbozar algunas ideas sobre qué elementos tratar a continuación en su libro (figura 1). Este documento todavía existe en la Mendeleev Museo en San, Petersburgo y con frecuencia se saca de las arcas para visitar a los cineastas documentales que desean capturar el momento crucial del descubrimiento de Mendeleev.

los símbolos esbozados sugieren que el primer intento de Mendeleev de comparar los metales alcalinos con el grupo intermedio que contiene zinc y cadmio. Calculó las diferencias entre pares de elementos pertenecientes a cada uno de estos grupos con la esperanza de encontrar algún patrón significativo. Pero parece haber sido decepcionado porque las diferencias entre los elementos correspondientes que consideraba no muestran un patrón regular.,

Sin embargo, Mendeleev no descartó la idea de seguir los metales alcalinos por el grupo que contiene zinc y cadmio porque esto es precisamente lo que hizo en un segundo documento clásico en el que ahora incluyó muchos más grupos conocidos de elementos en la primera de las dos tablas de elementos que aparecen en la misma hoja de papel (figuras 2 y 3).,

mientras que la tabla superior muestra el grupo de zinc y cadmio directamente encima de los metales alcalinos, la inferior de las dos tablas muestra un reordenamiento en el que Mendeleev ha decidido colocar los metales alcalinotérreos típicos junto a los metales alcalinos moviendo los metales alcalinos arriba de la tabla como un bloque entero. El resultado neto es que los halógenos son seguidos por los metales alcalinos, que a su vez son seguidos por las tierras alcalinas. La consecuencia de este movimiento es que la secuencia de pesos atómicos ahora aparece más ordenada de lo que lo hizo en la tabla superior anterior en la misma página., Como resultado de este simple cambio, Mendeleev parece haberse dado cuenta de que una tabla periódica exitosa requiere no solo una agrupación correcta de elementos en filas adyacentes, sino también un conjunto de secuencias de pesos atómicos que aumentan suavemente.

Aquí está el ‘aha’ o ‘momento eureka’ de Mendeleev. Aquí es donde primero ve que la Tabla periódica es una exhibición de periodicidad química que es en sí misma una función de la variación del peso atómico. Por ejemplo, observe la secuencia de peso atómico de Cl (35.,5), K (39) y Ca (40) en la tabla inferior en comparación con la secuencia menos agradable, aunque todavía creciente de S (32), Cl (35.5), Ca (40), en la tabla superior a la que había llegado más temprano en el día. Alternativamente, considere la colocación de K (39) que parece fuera de lugar junto a Cu (63) en la tabla superior en comparación con su proximidad con elementos de pesos atómicos similares en la tabla inferior.

Figura 2. Mendeleev dos preliminar tablas periódicas., En la tabla inferior, los metales alcalinos se han elevado desde la parte inferior de la tabla y se han colocado entre los halógenos y las tierras alcalinas.

El punto esencial parece ser que Mendeleev comenzó por grupos considerados de elementos químicamente similares y que la noción de ordenar según el peso atómico llegó a él más tarde. Y este documento parece ser precisamente donde llegó a esta conclusión.

curiosamente, el actual director del Museo Mendeleev, el profesor Igor Dimitriev, no está de acuerdo con este relato del desarrollo., Cree que el documento esbozado en el reverso de la invitación de la cooperativa de quesos (figura 1), no precedió a las dos tablas en un solo documento de hoja (Figuras 2 y 3). Él no cree que el documento mostrado en la figura 1 haya tenido tal influencia del desarrollo en el proceso de pensamiento de Mendeleev como se ha supuesto generalmente.,

Las objeciones de Dimitriev se basan en su propuesta de que los grupos de elementos no eran ampliamente reconocidos en este momento y que fue más bien la secuencia de valores de números atómicos lo que abrió el camino para Mendeleev en el curso de su descubrimiento de la Tabla periódica. Pero esto puede ser un poco miope en mi opinión, porque si uno mira más lejos en la evolución anterior de la Tabla periódica entre otros químicos, trabajando en otros países, uno encuentra que los grupos de elementos habían sido bien reconocidos durante mucho tiempo antes del trabajo de Mendeleev., Esto incluye el trabajo de Döbereiner, Gmelin, Lenssen, Pettenkoffer, de Chancourtois, Newlands, Odling, Hinrichs y Lothar Meyer solo por mencionar algunos nombres relevantes.

Hay pocas dudas en mi propia mente de que la noción de grupos de elementos químicamente similares estaba bien establecida y que habría sido natural para Mendeleev, que siguió a los autores mencionados anteriormente, comenzar con esta noción., Por otro lado, la idea de usar la secuencia de pesos atómicos crecientes para ordenar los elementos no estaba tan bien establecida y solo habían pasado unos pocos años desde la Conferencia de Karlsruhe de 1860 en la que los pesos atómicos se habían unificado y racionalizado para producir una lista más o menos definitiva de valores con los que todos los químicos estaban de acuerdo.

Pero usted el lector ahora puede estar pensando, » pero seguramente Dimitriev sabe todo esto?”. Creo que la respuesta a esta pregunta es sí y no. Sospecho que su custodia de la San, El museo y los archivos de Petersburgo pueden haber llevado a Dimitriev a concentrarse en el trabajo de Mendeleev por encima del de todos los demás. Finalmente, podría ser que Dimitriev, que al igual que Mendeleev es un ruso, pudo haber permitido que el orgullo nacional influyera en su juicio sobre el tema y quizás restara importancia a las contribuciones de los científicos extranjeros.

Figura 3. Aclaración de la figura 2. Los metales alcalinos se han movido de cerca de la parte inferior de la tabla superior a un lugar entre los halógenos y las tierras alcalinas en la tabla inferior., Esto sugiere la decisión de Mendeleev de dejar de colocar los elementos intermedios (Cu, Ag o Zn, Cd) después de los metales alcalinos como se muestra en la tabla superior.

pero volvamos al descubrimiento de Mendeleev. ¿Qué hizo después de haber producido la tabla inferior en la figura 2? La historia popular es que luego se puso a jugar un juego de solitario químico o’ paciencia ‘ usando un conjunto de cartas que había inventado cuidadosamente para incluir los símbolos de todos los elementos conocidos de 63 y sus pesos atómicos., El objetivo de este conocido juego es organizar las cartas en dos sentidos. En primer lugar, las cartas deben estar en Palos separados y en segundo lugar deben estar en orden de valores decrecientes comenzando con rey, reina, Sota, diez y así en la lectura de izquierda a derecha. Desafortunadamente, no se ha encontrado ningún juego de cartas entre las pertenencias de Mendeleev, lo que plantea la cuestión de si la historia puede ser simplemente apócrifa. (La trama se complica aún más cuando uno se entera de que Mendeleev guardó casi todo tan pronto como se dio cuenta de que se haría famoso., Nunca se han encontrado tales cartas, aunque podría ser que Mendeleev no se hubiera dado cuenta de su inminente fama en esta etapa.)

pero no creo que realmente importe si la historia de las cartas es verdad o no. El juego del solitario químico proporciona una analogía tan buena que es más importante centrarse en eso que tratar de determinar si Mendeleev realmente utilizó este enfoque o no., En el caso de la Tabla periódica, hay una hermosa analogía dado que los elementos están dispuestos en grupos en lugar de palos, y en otra dirección están dispuestos en orden de valores crecientes de pesos atómicos, en lugar de valores decrecientes en las cartas.

aunque Mendeleev fue un verdadero genio para descubrir la Tabla periódica, hay un sentido real en el que el sistema periódico es inevitable y proporcionado por la propia naturaleza. Era solo cuestión de descubrir esta profunda verdad., Lo que estoy tratando de conseguir es que Mendeleev no tenía ninguna opción en la forma de organizar los elementos. Al final del día tenían que ser arreglados de la misma manera que una baraja de cartas debe ser arreglada en el juego de la paciencia. No hay dos maneras de hacerlo. Cuando el juego se completa todo el mundo puede verlo.

es lo mismo con la disposición de los elementos. Aunque el patrón solo se podía ver débilmente al principio, esto se debió en parte a los valores inexactos de los pesos atómicos y porque el principio de ordenamiento correcto aún no había sido reconocido., Una vez que fue reconocido, el juego prácticamente había terminado y se convirtió en una cuestión de completar los detalles restantes. Por supuesto, estos detalles no eran tan triviales como puedo estar insinuando. Incluían un grupo entero de elementos faltantes que ni Mendeleev ni nadie había predicho: los gases nobles. Incluyeron el descubrimiento de varios elementos faltantes, muchas de cuyas propiedades Mendeleev tuvo éxito en predecir bastante bien. También incluyeron el hecho molesto de que el peso atómico no proporciona el principio de pedido óptimo.,

si se sigue estrictamente el orden del peso atómico, hasta cuatro pares de elementos se producen en posiciones inversas. Con el fin de aclarar este tema adicional que tuvo que esperar hasta el descubrimiento del número atómico en 1913 y 1914, pero que será el tema de un blog futuro. El esquema general de chemical solitaire fue elaborado por Mendeleev por encima de todos los demás contribuyentes y se vislumbró por primera vez en ese famoso día del 17 de febrero de 1869. (Esta es la fecha según el calendario juliano más antiguo que se usaba en Rusia en este momento., Difiere del calendario gregoriano más recientemente desarrollado que se introdujo en muchos otros países occidentales en 1582. En 1869 la diferencia entre los dos calendarios ascendía a 12 días.)

Créditos de la imagen:

Figura 1: ‘Las dos tablas incompletas de Mendeleev del 17 de febrero de 1869’, de Igor S. Dmitriev, ‘descubrimiento científico en statu nascendi: el caso de la ley periódica de Dmitrii Mendeleev’, Estudios Históricos en las Ciencias Físicas y biológicas, Vol. 34, NO. 2, 2004.

Figura 2: ‘Las dos tablas incompletas de Mendeleev del 17 de febrero de 1869’, de B. M. Kedrov y D. N., Trifonov, ‘Zakon periodichnosti Moscow, Moscow: Izdatel’stvo «Nauka», 1969’ (via Heinz Cassebaum and George B. Kauffman, ‘The Periodic System of the Chemical Elements: The Search for Its Discoverer’, Isis, Vol. 62, No. 3, 1971).

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