Home Ciencia Ununpentium: la nueva casilla en la tabla periódica.

Guillermo Guevara Pardo. Licenciado en Ciencias de la Educación, especialidad Biología, Universidad Distrital. Francisco José de Caldas. Odontólogo Universidad Nacional de Colombia

El avance de la ciencia en el conocimiento de los fenómenos de la naturaleza es avasallante. Tal es el caso que en el campo de la química, un grupo de científicos acaba de confirmar la existencia de un nuevo elemento químico, llamado provisionalmente “ununpentium”, con lo cual han logrado extender el número de elementos en la muy conocida tabla periódica. En ese logro científico participó un físico colombiano.

En la famosa tabla periódica de los elementos, se acaba de llenar una de sus casillas en donde se ubicará un nuevo elemento químico que en días pasados, un multidisciplinario y numeroso grupo de científicos confirmó su existencia, avance científico en el que participó un joven físico colombiano. Si la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) y la correspondiente de la Física (IUPAP) avalan este hallazgo, se pasará a asignarle el nombre oficial por el cual el nuevo elemento será mundialmente conocido.

Fue en la Antigua Grecia, donde filósofos como Demócrito y Leucipo plantearon que toda la materia era de naturaleza atómica y que los átomos eran partículas indivisibles. La hipótesis atómica es uno de los aportes científicos y filosóficos más importantes de la Antigüedad: la atrevida idea surgió tras la observación de algunos fenómenos naturales, por ejemplo, cuando el agua se congela y se convierte en hielo, y luego este se funde y vuelve a transformarse en algo que no parece diferenciarse del agua. Había algo esencial en el agua que era inmutable, que no se afectaba por el cambio de estado; ese algo eran los indivisibles átomos. Inicialmente el atomismo fue una proposición filosófica, un intento de los griegos en la búsqueda de lo esencial, permaneciendo así hasta bien entrado el siglo XIX. A partir de allí se convirtió en una propuesta científica, cuando Joseph John Thomson y su grupo de físicos ingleses, experimentando con tubos de rayos catódicos, descubrió en 1897 la primera partícula subatómica: el electrón. Este hallazgo demostró que el átomo no era indivisible como se creyó durante más de diecinueve siglos, sino que estaba compuesto por otras partículas aún más pequeñas. Hoy en día se sigue empleando la palabra átomo con un significado completamente distinto de lo que realmente significa. Entrado el siglo XX, se descubren el protón y el neutrón, sitos en el núcleo del átomo. En la década de los años de 1960, se estableció que, a su vez, protones y neutrones estaban conformados por unas estructuras a las cuales se les dio el nombre de quarks, palabra que el físico Murray Gell-Mann sacó de la frase “Three quarks for Muster Mark!” escrita en la obra de James Joyce, Finnegans Wake. Los quarks de la materia ordinaria, la que hace parte de las rocas, del aire, los dromedarios, las rosas, el cerebro, las galaxias, etcétera, se han bautizado u (up) y d (down), de tal forma que el protón tiene la combinación uud y el neutrón, ddu. Es de aclarar, que las designaciones ‘arriba’ (up) y ‘abajo’ (down) son solamente nombres que no tienen ninguna relación con una supuesta posición espacial del quark dentro del protón o del neutrón. De la genial generalización de los antiguos atomistas griegos persiste aún esta verdad: la materia es de naturaleza atómica. ¿Se mantendrá su validez cuando se descubra de qué está hecha la llamada materia oscura, el componente mayoritario del universo?

En 1869, el ruso Dmitri Ivánovich Mendeléyev y un año después el alemán Lothar Meyer, logran el primer gran esquema de organización de los 63 elementos químicos que hasta ese momento se conocían. Históricamente el reconocimiento a este importante avance se le ha concedido al ruso, quien organizó una tabla con base en el valor de la masa atómica. Mendeléyev sabía que ciertas propiedades químicas y físicas de los elementos se repetían periódicamente, criterio que le permitió clasificar los hasta ese momento conocidos. Su tabla tenía casillas vacías para ubicar allí los elementos químicos que fueron descubiertos posteriormente: galio, germanio, escandio y de los cuales pronosticó las propiedades de algunos de ellos, que resultaron ser muy cercanas a las ya predichas, un ejemplo de la capacidad de predicción de la ciencia.

Hoy en día, se llama elemento químico a un conjunto de átomos que se caracterizan por tener en el núcleo el mismo número de protones, valor conocido como número atómico (Z), de tal forma que, por ejemplo, todos los átomos que en el universo tienen en el núcleo 20 protones (sin importar si están en una roca caliza, una concha de caracol o en el centro de una estrella) pertenecen al elemento llamado calcio (Z= 20). En la tabla periódica moderna, los elementos químicos están organizados, según el número atómico, en una serie de hileras (los periodos) y de columnas (los grupos). Los elementos de un mismo grupo tienden a presentar propiedades químicas semejantes: el litio (Z= 3), el sodio (Z= 11) y el potasio (Z= 19) están en el primer grupo y todos ellos son metales blandos que reaccionan violentamente con el agua. En la tabla periódica, estos tres elementos están separados por un espacio de ocho casillas: cuando los elementos se hallan ordenados de forma secuencial, según su número atómico, las propiedades químicas tienden a repetirse periódicamente. Esta es la llamada ley periódica que se explica aplicando los principios de la mecánica cuántica. Pero parece ser que los nuevos elementos químicos que se han sintetizado últimamente y que tienen elevados números atómicos no cumplen de manera estricta esta ley, pues ellos no presentan las propiedades esperadas según su posición en la tabla periódica. La pérdida de poder de predicción de la ley periódica en el reino de los elementos superpesados, no significa que ella deje de tener validez en el resto de la tabla. En el avance de la ciencia esto no es raro. Algo semejante sucedió cuando Einstein desarrolló su teoría de la relatividad: ello no significó que la mecánica de Newton dejara de ser válida.

Desde Mendeléyev, la tabla periódica ha tenido vacíos que se han llenado progresivamente, gracias a que nuevos elementos químicos han sido  sintetizados; tal como en 1937 se logró la síntesis del tecnecio (Z= 43) el cual queda posicionado debajo del manganeso (Z= 25). Los nuevos elementos químicos superpesados se encuentran en la hilera número 7 de la tabla periódica, que va desde el elemento 104 hasta el 118: por ejemplo, allí están el flevorium (Z= 114) y el livermorium (Z= 116) y otros a los cuales no se les ha asignado aún un nombre oficial, como el elemento 117, del cual se sintetizaron seis átomos en 2010 en el Instituto Conjunto  de Investigación Nuclear, en Dubna (Rusia). Todos estos elementos superpesados son inestables y se descomponen (decaen) una vez producidos en milésimas de segundo en otros átomos más livianos, es decir, con menos protones en el núcleo.

Algunos de los electrones que orbitan los pesados núcleos de estos nuevos elementos logran alcanzar velocidades cercanas a la de la luz y entonces la teoría especial de la relatividad entra a jugar un importante papel en la explicación de su comportamiento. Para los electrones más lejanos estos núcleos parecen ejercer menos influencia, menos atracción electrostática.  Los efectos relativistas también se pueden observar en otros elementos, como es el caso del color dorado del oro (Z= 79) que lo distingue del incoloro de la plata (Z= 47) cuya casilla está ubicada justo arriba de la del áureo elemento. Además el comportamiento relativista de los electrones del oro permitieron predecir su unión con otros elementos químicos para formar moléculas novedosas: con el gas noble xenón (Z= 54), con el carbono (Z= 6) mediante triples enlaces, formando una molécula esférica con un átomo de wolframio (Z= 74) rodeado de doce átomos de oro. Algunos de estos novedosos compuestos del oro pueden tener aplicaciones prácticas, como por ejemplo, para descomponer sustancias tóxicas que salen por el tubo de escape de un vehículo.

En días pasados se anunció la confirmación de la existencia del elemento 115 cuando logró ser sintetizado por segunda vez; dicho elemento es llamado provisionalmente ununpentium. La hazaña científica, en la que participó el joven físico colombiano Luis Gerardo Sarmiento egresado de la Universidad Nacional de Colombia, se llevó a cabo tras los experimentos realizados en noviembre de 2012 por científicos del Laboratorio GSI, en Alemania, y la Universidad de Lund, en Suecia, donde actualmente el doctor Sarmiento hace una pasantía. Grosso modo el experimento consistía en hacer fusionar núcleos de calcio (Z= 20) con núcleos del elemento americio (Z= 95) para obtener átomos de ununpentium, el cual está localizado debajo del bismuto (Z= 83) en la tabla periódica. El elemento 115 se sintetizó por primera vez en 2004 y tras nueve años se confirmó su existencia. Para otros hallazgos ha trascurrido más tiempo: el elemento 106 se descubre en 1974 y su confirmación se logra 23 años después, en 1997, y se le asignó el nombre de seaborgium (Sg). Falta por confirmar la existencia de los elementos 113, 117 y 118. Entonces aquí surge una pregunta: ¿dónde podría finalizar la tabla periódica? Algunos creen que en el 137, otros opinan que la tabla podrá extenderse hasta los elementos 172 o 173. El veredicto final lo dará la práctica experimental.

El físico Luis Gerardo Sarmiento piensa que el elemento 115 podría encontrarse en el universo, en escenarios astrofísicos extremos, como es el caso de las estrellas novas y supernovas a punto de sufrir el catastrófico final que las caracteriza. Además, ha comentado que “crear elementos químicos no es un ejercicio inútil”, frase que respalda la importancia de la investigación en ciencia básica que es el paso inicial para llegar al desarrollo de productos patentables. Concepción que choca con la que de ciencia para el país tiene la actual directora de Colciencias, Paula Marcela Arias (la cuota burocrática con que Juan Manuel Santos premió al Partido Verde por ingresar a la Unidad Nacional para apoyar sus retardatarias políticas), quien ha manifestado que los investigadores nacionales deben dedicarse a hacer investigaciones que generen patentes, con lo cual queda en orfandad la poca ciencia básica que se lleva a cabo en el país. Frente a tan desafortunado planteamiento por parte de la directora de Colciencias, un grupo de investigadores colombianos radicados en el extranjero le han respondido, en carta enviada el pasado mes de agosto, con sobrada razón: “Desde nuestra experiencia en algunos de los centros de investigación con más producción de patentes y desarrollos tecnológicos de alto impacto en el mundo, hemos aprendido que es justamente a partir del fortalecimiento de la investigación en ciencia básica que se han alcanzado niveles de aplicación y desarrollo tecnológico patentables”.   

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