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Un blog para conectar con la Química

Mi nombre es Fernando Carrillo Hermosilla y trabajo como Catedrático de Química Inorgánica en el Departamento que, además, incluye a Química Orgánica y Bioquímica, dentro de la Facultad de Ciencias y Tecnologías Químicas de Ciudad Real.
Soy Licenciado en Ciencias Químicas por la Universidad de Alcalá (UAH).
Tras finalizar mis estudios en esta universidad, conseguí el título de Doctor en Química por la Universidad de Castilla-La Mancha.
Tras realizar una estancia post-doctoral en el Institut de Recherches sur la Catalyse del CNRS en Lyon (en la actualidad IRCELYON), volví a la UCLM, donde realizo mi actividad docente e investigadora.
En este blog, me propongo mostrar esa docencia y esa investigación, orientada en principio hacia la Química Inorgánica, pero dando cabida a otras expresiones de la Química que puedan ser de interés para lectoras y lectores.

Además, soy el responsable del grupo de investigación COMCat, de la UCLM.

QUÍMICA DE LA COORDINACIÓN Y ORGANOMETÁLICA ORIENTADA A LA CATÁLISIS

Contacto

Dpto. de Química Inorgánica, Orgánica y Bioquímica
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e-mail: Fernando.Carrillo@uclm.es

EL AÑO INTERNACIONAL DE LA TABLA PERIÓDICA

Dimitri Mendeleiev (Museo de la Ciencia de Valladolid)

La ONU, a través de la UNESCO, ha declarado 2019 como Año Internacional de la Tabla Periódica. Esta declaración hace homenaje a la publicación, un 17 de febrero de 1869, de la ordenación de los elementos propuesta por Dimitri Mendeleiev a la Sociedad Química Rusa, y recogida de forma resumida en Zeitschrift für Chemie.

La necesidad de ordenar los constituyentes básicos de todo lo que nos rodea empieza muy pronto en nuestra Historia. Los cuatro elementos aristotélicos (tierra, agua, fuego y aire) son un primer intento de establecer esos componentes básicos, que caló tan fuerte como idea que perduró hasta llegado el Renacimiento.

Existen precedentes de ordenaciones más científicas de los elementos conocidos anteriores a la tabla de Dimitri Mendeleiev. Con anterioridad, en 1817, J. W. Döbereiner, cuando aún se conocían muy pocos elementos químicos, intuyo la existencia de las tríadas o grupos de elementos con propiedades parecidas, con la característica de que el peso atómico del elemento central era la media aritmética aproximada de los pesos atómicos de los elementos extremos; éste era el caso por ejemplo, del litio, sodio y potasio, o del cloro, bromo y yodo, o del azufre, selenio y telurio. También, A. E. de Chancourtois, en 1862, estableció una hélice telúrica o tornillo telúrico, situando los elementos químicos en orden de pesos atómicos crecientes sobre una hélice, con 16 elementos por vuelta. De esta manera observó que muchos de los elementos de propiedades análogas quedaban ubicados en la generatriz del cilindro, unos encima de otros; enunció de esta manera una ley que decía que las propiedades de los elementos son las propiedades de los números. En 1868, J. A. Newlands había ordenado los elementos en agrupaciones lineales, enunciando su ley de las octavas, en la que afirmaba que si se situaban todos los elementos en un orden creciente de pesos atómicos después de cada siete elementos, aparecía un octavo cuyas propiedades son similares a las del primero, pero Dimitri desconocía este trabajo y por otra parte el suyo lo superó con creces.

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Primera Tabla Periódica de Mendeleiev. En ruso, la titula: “Proyecto de sistema de elementos: basado en sus masas atómicas y características químicas”.

En 1869, hace 150 años, este químico ruso publicó la primera versión de la Tabla Periódica con una orientación similar a la actual: que sirviera de guía para entender las propiedades de los elementos y sus compuestos conocidos, y predecir las de futuros compuestos y elementos. La aportación de este químico ruso fue ordenar los elementos en función de su peso atómico, pero, al mismo tiempo, en función de sus valencias, o modos de combinación más habituales. De tal manera que esa ordenación llevaba a una serie de columnas y de filas donde se veían variaciones periódicas de las propiedades. Al mismo tiempo ofrecía la posibilidad de dejar huecos para elementos todavía no encontrados en función de esa variación periódica, prediciendo incluso las propiedades de algunos de ellos. Hay que recordar que en su época solo se conocían 63 elementos. Esos huecos se llenaron posteriormente, confirmando las hipótesis de Mendeleiev (galio, escandio y germanio). Eso sí, no predijo el grupo de los gases nobles, ni de los elementos lantánidos o actínidos. Hay que tener en cuenta la falta de seguridad y precisión sobre los pesos atómicos en aquella época. Simultáneamente a Mendeléiev, pero de forma independiente, J. L. Meyer llegó a una clasificación prácticamente igual, pero este último se basó en las propiedades físicas de los elementos y no en las químicas como Dmitri Mendeléiev.

La tabla periódica actual no se ordena en función de los pesos atómicos puesto que no existe esa periodicidad regular, sino que se establece en función del número atómico. El número atómico es el número de protones que cada elemento tiene en su núcleo y, a partir de ahí, es también el número de electrones que tiene en su corteza rodeando a dicho núcleo. Son esos electrones, sobre todo los más externos, los que determinan en gran parte la química de cada elemento. Así pues una ordenación más adecuada es en función de ese número atómico. Esta distribución de la tabla tal y como la conocemos ahora, con columnas y filas ordenadas de izquierda a derecha, grupos y periodos, todavía está en discusión para que nos permita tener una ordenación más correcta en cuanto a propiedades atómicas y macroscópicas.

Tabla Periódica de la Facultad de CC. y TT. Químicas de Ciudad Real.

Recientemente, la IUPAC ha confirmado el nombre de los últimos elementos obtenidos, nihonio, moscovio, teneso y oganesón. Estos elementos, artificiales y obtenidos mediante aceleradores de partículas y reactores nucleares, terminan el período 7 de la Tabla Periódica. Ya ha comenzado la búsqueda de los elementos ultrapesados.

En estas semanas, se han publicado las dos mitades de una entrevista en la más que recomendable página de divulgación científica Cienciaes.com, dirigida por el físico y divulgador científico Ángel Rodríguez Lozano para llegar a todo aquel que sienta inquietud por el estudio de la Naturaleza y las leyes que la gobiernan. En esa entrevista, intentamos hacer nuestro pequeño homenaje a esta efemérides y hablar de los elementos a lo largo de la Historia.

http://cienciaes.com/entrevistas/2019/03/25/tabla-periodica-1/

http://cienciaes.com/entrevistas/2019/04/01/tabla-periodica-2/

http s/podcast/hablando-con-cientificos-cienciaes.com/id304214854?mt=2

http://www.ivoox.com/podcast-hablando-cientificos_sq_f11448_1.html

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El premio Nobel y las mujeres

Niklas Elmehed. © Nobel Media

El día 3 de octubre se ha anunciado el premio Nobel de Química 2018. El galardón ha recaído en los bioquímicos Frances Arnold, George Smith y Gregory Winter. Una mitad del premio para Arnold “por la evolución dirigida de enzimas”, y compartiendo el otro medio entre Smith y Winter “por colocar péptidos y anticuerpos en la superficie de virus bacteriófagos”.

Como no soy bioquímico, no me quiero meter en charcos de los que no voy a saber salir. En mi página de infografías favoritas de todos los tiempos, Compound Interest, puedes encontrar una explicación sencilla del trabajo por el que estos científicos han sido destacados de entre toda la comunidad mundial por haber “tomado el control de la evolución y haber usado sus mismos principios para desarrollar proteínas que resuelven muchos problemas de la humanidad”, en palabras de la Real Academia de sueca de Ciencias que es la responsable de esta herencia de Alfred Nobel. Resumiendo, y ya me meto un poco en el agua, han usado los principios evolutivos de selección para la mejora en el funcionamiento de enzimas, catalizadores biológicos, y modificando virus para que poder ser reconocidos más fácilmente por anticuerpos.

2018 Nobel Prize in Chemistry

Pero sí quiero señalar que Frances Arnold, profesora en el famoso Caltech de Pasadena, es la quinta mujer que recibe el premio desde sus comienzos en 1901. Antes que ella, las mujeres que lo habían recibido fueron Marie Curie y su hija Irène Joliot-Curie, en 1911 y 1935, respectivamente, por sus trabajos en el descubrimiento y la obtención de nuevos elementos; Dorothy Crowfoot Hodgkin, en 1964, por sus trabajos en difracción de rayos X de proteínas; y Ada E. Yonath, en 2009, también por sus estudios de determinación estructural mediante difracción, de estructuras tan complejas como los ribosomas.

En este mismo año 2018, el premio Nobel de Física también ha recaído, en parte, en una mujer: la canadiense Donna Strickland, por su trabajo el campo de los láser y sus aplicaciones. Si el escaso número de antes ya era llamativo, Strickland es solo la tercera mujer en la historia ganadora del Premio Nobel de Física, tras Marie Curie en 1903 y Maria Goeppert-Mayer en 1963.

Se puede entender la situación en gran parte del s. XX, pero terminando ya el 2018, la diferencia entre hombres y mujeres en Ciencia que consiguen esta distinción es llamativa, cuando la proporción de científicos vs. científicas está casi seguro vencida hacia estas últimas.

Una lectura para la piscina

De vez en cuando, mis alumnos me preguntan sobre algún libro de divulgación sobre la Química que pudieran leer cuando llegan las vacaciones. Y siempre les recomiendo el mismo, para empezar. El mismo con el que yo empecé a amar la Química, cuando andaba por aquellos años 80 tan añorados ahora: EL ELECTRÓN ES ZURDO (Y OTROS ENSAYOS CIENTÍFICOS). Es un libro pequeño, manejable y lleno de Ciencia y de científicos, contado todo por uno de los mejores divulgadores (quizá el mejor) de todos los tiempos: Isaac Asimov. Asimov dedicó gran parte de su vida a la divulgación de la Ciencia, en general, y de la Química en particular, ya que él mismo era bioquímico de formación. Grandes obras suyas son Guía de la Ciencia para el hombre inteligente y su ampliación Nueva guía de la Ciencia, donde relata descubrimientos y hechos de una gran variedad de campos, siempre centrándolos en su contexto histórico. Otro libro para recomendar a un estudiante que quiere bucear en la divulgación de la Química es Breve Historia de la Química. En este libro se expone cronológicamente el desarrollo de la Ciencia Central, desde la Prehistoria, hasta llegar a las reacciones nucleares. Igualmente, es mundialmente famoso su libro El Universo, que permite una iniciación a la Astronomía, desde un lenguaje muy asequible. Su gusto por la Historia se refleja no solo en sus escritos de divulgación científica, sino también por su obra en este campo, sobre todo dirigida al estudio de la antigua Grecia o de Roma.

Y es por todos conocida su amplia obra sobre Ciencia-Ficción que se recoge en la emocionante y, en ocasiones, inquietante Saga de la Fundación, una historia del futuro de la Humanidad, en la que están incluidas sus novelas sobre robótica, término inventado por él, donde se establecen las famosas tres leyes:

Primera ley: Un robot no puede hacer daño a un ser humano ni, por inacción, permitir que un ser humano sufra daño.
Segunda ley: Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humanos, excepto cuando estas entren en conflicto con la primera ley.
Tercera ley: Un robot debe proteger su propia integridad, siempre y cuando esto no impida el cumplimiento de la primera y segunda ley.

Pero volviendo al libro del comienzo, en El electrón es zurdo se recoge una serie de artículos de Asimov que van desde las Matemáticas a la Física, y que se centran en la paridad y la asimetría (y la quiralidad) tanto a nivel atómico y molecular, como en los seres vivos. Para acabar, el artículo que más me impresionó es el titulado Morir en el laboratorio. En este apartado, se habla de los comienzos en la química del flúor y el efecto, letal, sobre las vidas que de los que se dedicaron a ello. Es verdad que cuando uno tiene ilusión por hacer de la Química su carrera profesional, que le hablen de morir en el laboratorio no entra dentro de sus objetivos a corto plazo. Pero hasta hablando de eso, Asimov, consigue hacerlo interesante. Si de algo hay que morir, por la Ciencia parece un buen motivo ¿o no?

El zirconio (o circonio) y sus usos

Hay tres palabras relacionadas con este elemento del grupo 4 que pueden causar confusión (y en inglés, más). Está el propio elemento, zirconio o circonio, un metal. El zircón, silicato de zirconio, ZrSiO₄, y la zirconita, el óxido, ZrO₂, estas últimas utilizadas como piedras semipreciosas. En concreto, las zirconitas simulan a los diamantes. Una manera de diferenciarlos fácilmente es poner la joya en cuestión en el labio inferior. Si no se siente nada, es zirconita. Si se siente frío, es diamante, que es mejor conductor.

Una de las aplicaciones principales del elemento es su uso en vainas de uranio para reactores nucleares. Este zirconio debe ser muy puro, sin apenas hafnio, su hermano de grupo y de gran parecido químico, ya que el zirconio es bastante “permeable” a los neutrones generados en la reacción de fisión, mientras que el isótopo hafnio-178 es muy eficaz como captador de neutrones, para transformarse en hafnio-179. Es por eso que las barras de control intermedias de los reactores, que permiten controlar la reacción de fisión, contienen hafnio.

Un grave problema que ocurre en los grandes accidentes en plantas nucleares es que, en frío, el zirconio reacciona muy despacio con el oxígeno pero, en caliente, la reacción con el agua es muy vigorosa, formándose el óxido y liberando hidrógeno que, a su vez, puede arder muy fácilmente en esas condiciones, liberando aún más energía.

Zr + H₂O –> ZrO₂ + H₂ H₂ + O₂ –> H₂O + ENERGÍA

Vaina de aleación de zirconio y pastillas de combustible nuclear UO₂. Foto bajo Creative Commons

Un accidente con entrada de agua hacia las vainas la pondría en contacto con el zirconio. Al parecer, algo así ocurrió en el accidente nuclear de Fukushima (Japón) en 2011. El tsunami producido por un movimiento sísmico en el interior del mar dio lugar a graves fallos en los sistemas de refrigeración de varias unidades, lo que provocó un aumento de la temperatura del agua de refrigeración de algún núcleo. Cuando el agua se evaporó, la temperatura en el núcleo subió lo suficiente como para hacer efectiva la oxidación del zirconio. Cuando el hidrógeno producido alcanzó la concentración suficiente y fue expulsado a una zona con aire, se produjo su explosión, dañando gravemente la estructura del edificio de contención. Esto provocó una fácil emisión de gases radiactivos, fundamentalmente yodo-131, altamente tóxicos para las personas (efecto sobre la tiroides).

Máquinas moleculares

Viaje alucinante es una película de los años 60, cuyo guion fue novelizado por Isaac Asimov (y no al revés, como suele ser habitual en el cine). La película, y la novela, tratan de un grupo de técnicos y médicos, miniaturizados junto con un pequeño submarino, para ser introducidos en el torrente sanguíneo de un tránsfuga de la antigua URSS que tiene una importante información y que está en coma. Sin avanzar mucho, el final tiene una interesante y morbosa paradoja.

A principio de los 2000, otro gran novelista de ciencia ficción, Michael Crichton (autor, entre otras cosas, de Parque Jurásico) escribió otra novela, Presa, en la que una empresa de nanotecnología había diseñado nanobots supuestamente también para un uso médico, aunque su uso final era militar. Estos nanobots son capaces de tomar energía de la luz solar e, incluso, replicarse. Sin avanzar mucho, la cosa no parece que vaya a acabar muy bien.

Y hay más ejemplos de que lo de miniaturizar máquinas puede llegar a ser útil (sin meternos mucho si para bien, o para mal) en nuestro futuro. Pero para llegar a ese futuro, tiene que haber un presente en el que comience esa tecnología. ¡Seguro que los hermanos Wright no pensaban en vuelos transcontinentales cuando hicieron su primer vuelo en su “avión” de papel y madera!

En octubre de 2016, se otorgó el Premio Nobel de Química a los pioneros en el diseño de entidades moleculares de tamaño nanoscópico que son el embrión de esas futuras máquinas nanobot. Los Profesores Jean-Pierre Sauvage, Sir J. Fraser Stodart y Bernard L. Feringa recibieron el premio “for the design and synthesis of molecular machines”. Es decir, por dar esos primeros pasos en el diseño y síntesis de máquinas moleculares.

http://www.compoundchem.com/2016/10/05/nobel16chem/

El grupo de Sauvage ha diseñado sistemas basados en moléculas circulares, enganchadas entre ellas como eslabones de cadenas, con la posibilidad de que una gire con respecto a la otra. Por su lado, el escocés, afincado en los EEUU, Stodart ha diseñado moléculas alargadas que alojan otra circular que puede moverse de un lado a otro, o girar con respecto al eje que forma la primera. Por último, el grupo de Feringa, ha diseñado el primer motor molecular, moléculas que giran por efecto de la luz o del calor.

El siguiente paso es el diseño de sistemas móviles eficaces, que puedan transportar fármacos o proteínas hacia las células. Para empezar, de nuevo, algunos grupos, como el de Feringa, se han volcado en el diseño y síntesis de nanocars, pequeños coches moleculares, que pueden moverse sobre una superficie, ayudados por impulsos eléctricos o luminosos.

Nanocar

En su disertación del Premio Nobel, Feringa explica con detalle la situación de esta tecnología.

https://youtu.be/4V6Vp2uVQxM

Tanto es el interés que, en abril de 2017, tendrá lugar en Toulouse la NANOCAR RACE, una carrera de nanocars que se podrá seguir en directo en el canal de Youtube del CNRS francés.

Como ya pronosticaba hace años otro visionario, esta vez uno de los científicos más brillantes de todos los tiempos (y protagonista de pizarras y comentarios de Sheldon Cooper en The Big Bang Theory), el Premio Nobel de Física Richard Feynman: “There’s Plenty of Room at the Bottom”

https://youtu.be/4eRCygdW–c

La Piedra Filosofal

La Piedra Filosofal era el objetivo principal de la Alquimia, la pseudociencia anterior al desarrollo de la Química como Ciencia. Esta sustancia sería capaz de rejuvenecer e incluso conceder la inmortalidad al que la poseyera, pero su aplicación principal sería transformar cualquier metal de poco valor, como el plomo, en plata u oro. Durante años, los alquimistas engañaron a ricos y poderosos para que financiaran sus estudios con el pretexto de encontrar la Piedra Filosofal que, evidentemente, no se encontró nunca. En la actualidad, y gracias a aceleradores de partículas es posible transmutar átomos de plomo en átomos de oro, pero a un precio desorbitado.

Hay una experiencia de laboratorio en la que se realiza otro engaño para pequeños muggles incautos y que está basada en reacciones químicas sencillas, en la que se transforma una moneda de cinco céntimos de euro, que están hechas de acero recubierto de una fina capa de cobre, en monedas que parecen de plata u oro.

En primer lugar, se disponen las monedas en una cápsula de porcelana y se añaden unos mililitros de disolución de ácido clorhídrico 1 M para eliminar la capa de óxido de cobre que recubre a las monedas usadas. Una vez limpias, se lavan con agua y se reservan. Por otro lado, se pesan 8 g de NaOH en lentejas y se disuelven en unos 100 ml de agua. Cuando se haya disuelto el hidróxido de sodio, se añaden unos 5 g de cinc metálico, en forma de granalla, pequeños trocitos, unos 5 g de sulfato de cinc y se calienta. Se están producido las siguientes reacciones:

Zn(s) + 2 NaOH(ac) –>Na₂ZnO₂(ac) + H₂(g)

ZnSO₄(ac) + 4 NaOH(ac) –> Na₂ZnO₂(ac) + Na₂SO₄(ac) +2H₂O

En la primera reacción, parte del Zn metálico, en estado de oxidación 0, se ha oxidado a cincato, en estado de oxidación 2, mientras que el hidrógeno del hidróxido, en estado de oxidación 1, se ha reducido a hidrógeno elemental, en estado de oxidación 0. En la segunda reacción, el Zn²⁺ proveniente del sulfato también es transformado en cincato mediante una reacción ácido-base.

Se sumergen las monedas en esta disolución y se calientan durante unos minutos. Se observa como las monedas adquieren un color plateado. Esto se debe a la reducción del cincato sobre el cobre, que actúa de cátodo, transfiriendo los electrones que provienen de la oxidación del cinc restante, que actúa como ánodo:

Reducción (cátodo de Cu (moneda)):

ZnO₂^2- + 2 H₂O + 2e^– –> Zn + 4 OH^–

Oxidación (ánodo de Zn (granalla)):

Zn + 4 OH^– – 2e^– –> ZnO₂^2- + 2H₂O

El resultado es el depósito de átomos de cinc sobre la superficie de la moneda, dando el aspecto plateado.

Se lavan las monedas con agua y se calientan hasta ver la aparición de una tonalidad dorada. En este caso, se produce un movimiento de átomos de cinc hacia la capa de átomos de cobre para formar una aleación dorada: el latón. Y así tendremos nuestras falsas monedas de oro.

«Sabes, solo alguien que quisiera encontrar la Piedra, encontrarla, pero no utilizarla, sería capaz de conseguirla. De otra forma, se verían haciendo oro o bebiendo el Elixir de la Vida»—Albus Dumbledore

La simetría

Estudiar la simetría que presenta una molécula puede ayudarnos a comprender algunas de sus propiedades.

Por ejemplo, a la hora de construir el diagrama de Orbitales Moleculares, partimos de estudiar los posibles solapamientos entre los diferentes orbitales atómicos de los átomos constituyentes. Existen varias “reglas” que deben cumplir esos orbitales atómicos para dar un solapamiento adecuado entre ellos, que dé lugar a Orbitales Moleculares que expliquen adecuadamente el enlace en esa molécula. Una de esas reglas es que los orbitales deben tener la misma simetría. Un estudio previo del Grupo Puntual de simetría de la molécula permite, a través del uso de la correspondiente Tabla de Caracteres, que es una representación matemática simplificada de las operaciones de simetría, establecer la simetría de esos orbitales atómicos.

Con un estudio similar, se pueden justificar las vibraciones de los enlaces en moléculas sencillas, que se pueden medir mediante el uso de la espectroscopia infrarroja.

Para todo esto y más, es necesario pues establecer fácilmente el Grupo Puntual de la molécula. Para ello es necesario encontrar unos pocos elementos de simetría. Y aquí es donde comienza la dificultad, porque implica tener una cierta visión espacial, una facilidad para manejar en nuestra mente figuras geométricas en movimiento. Afortunadamente, la Naturaleza nos da una cierta ventaja para este trabajo. Está claro que la facilidad para reconocer cierta simetría en las cosas no tiene que ver con el uso que comentamos ahora, pero ayuda. ¿Y para qué sirve esa capacidad instintiva de reconocer la simetría? Pues según diversos estudios, nos permite elegir bien a nuestra pareja. Al parecer, presentamos una tendencia a la búsqueda de compañeros con rostros muy simétricos, como una forma externa de indicarnos unos buenos genes con los que combinar los nuestros para conseguir una descendencia sana.

Para buscar esa simetría, dividimos la cara (y supongo que el cuerpo), en dos mitades iguales. En Química, diríamos que estamos usando un plano de reflexión para hacer esa operación.

Pero claro, luego nuestra parte de inteligencia emocional puede hacer que nuestra pareja no sea tan simétrica. El gen egoísta no triunfa siempre.

El día nacional de la Tabla Periódica

Sí, existe un día nacional para la celebración de la Tabla Periódica… en Estados Unidos (¿impensable en esta España nuestra tan volcada con la Ciencia?). Es el día 7 de febrero, y la fecha fue elegida en conmemoración del día de publicación de la primera Tabla Periódica, presentada por John Newlands en 1863.

De John Alexander Reina Newlands - John Alexander Reina Newlands (1838–1898), Public Domain,

Para celebrar el de este año 2017, la fantástica web de infografías sobre Química, CompoundInterest, ha preparado varias tablas que nos sorprenderán y nos darán información muy interesante sobre los elementos. Por ejemplo, comenzando con la tabla más actualizada incluyendo los últimos elementos conocidos y nombrados, pasando por una con el origen de los nombres y los que fueron rechazados, hasta otras con la disponibilidad futura de muchos elementos que nos son muy necesarios, o la más práctica para las clases conteniendo los estados de oxidación, actualizada con el estado de oxidación 9 para el Iridio.

¿Por qué el oro es amarillo y el cobre rojo?

Cuando se definen las propiedades generales de un metal, se dice que tienen brillo y color “metálico”. Esta redundancia se basa en que cualquiera puede reconocer un material metálico por un brillo característico y un color propio. Ese color a veces se define como “plateado”, entendiendo que todo el mundo conoce cómo es la plata. Y, siendo más precisos, podemos decir que los metales tienen “brillo metálico al corte”, para indicar que muchos pueden estar oxidados en su superficie, lo que cambiaría su color, pero si los cortamos, veremos el color real. Este brillo y color especiales, plateados, se deben a la gran facilidad para absorber y luego reemitir la luz que les llega, es decir, a su gran capacidad para reflejar la luz incidente. Esto se puede explicar en base a la forma en la que sus átomos se unen, utilizando el enlace “metálico”. En este enlace, los electrones más exteriores, los de valencia, son compartidos en una especie de nube deslocalizada, por todos los núcleos (más el resto de electrones internos), que forman la red del metal. En los metales de transición, la capa de valencia es (n-1)dns. En el caso del Cobre, la luz que llega permite el salto electrónico entre el subnivel 3d y el 4s, absorbiendo las frecuencias complementarias a la luz roja, y por ello se ve rojo (en este enlace hay una descripción más detallada).

¿Y el Oro? Si uno ve el grupo 11, empieza en el Cobre, que es rojo; le sigue la Plata, donde la mayor separación entre subniveles no permite esa absorción anterior en el visible y, por último, el Oro. En este caso, la separación debería ser aún mayor. Pero el Oro es un átomo enorme, con muchos protones en su núcleo. Los suficientes como para que cuando un electrón orbite cerca de ese núcleo, se acelere mucho, llegando a velocidades cercanas a la de luz. En el caso del oro, el electrón 6s, que se encuentra en un orbital muy penetrante, es decir, con uno de sus máximos de probabilidad muy cercano al núcleo, es acelerado a velocidades altísimas. Siguendo la teoría de la Relatividad especial, esto hace que el electrón aumente su masa, lo que se traduce en un orbital más pequeño de lo que debería ser. Este orbital, al ser bastante apantallante, hace que los electrones 5d se puedan alejar más del núcleo. El resultado es una aproximación entre el nivel de energía del subnivel 5d y el del 6s (que tiene un máximo de probabilidad por encima del último del 5d). Lo justo para que la absorción de energía de la luz blanca sea la de la frecuencia del azul. Como resultado, vemos la no absorbida, la de su complementario, el amarillo. Esta explicación también sirve para entender por qué el oro es más difícil de oxidar que la plata, ya que su electrón 6s está menos disponible. También es la explicación a la tendencia de los elementos más pesados de los grupos principales siguientes a tener estados de oxidación más bajos que sus compañeros de grupo más ligero (Tl (I), Pb (II)). También explica por qué la red metálica del mercurio es tan débil, que es líquido a temperatura ambiente.

Cobre. Foto bajo Creative Commons

Oro. Foto bajo Creative Commons

Plata. Foto bajo Creative Commons

Los elementos más pesados ya tienen nombre

Illustration of element 117. by Kwei-Yu Chu/LLNL

La IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) ha propuesto los nombres para los últimos elementos descubiertos. Estos nombres están en “período de prueba” antes de ser aceptados definitivamente por la comunidad internacional. En concreto se trata de los elementos 113, propuesto como Nihonium (Nh), en honor a Nihon, o Japón, país donde fue descubierto; 115, propuesto como Moscovium (Mc), en honor a Moscú, donde está la sede del Joint Institute for Nuclear Research (JNR), donde fue preparado; 117, propuesto como Tennessine (Ts), en honor a Tennessee, el estado de USA donde se encuentran la Universidad Vanderbilt y la de Tennessee que participaron en su obtención; y 118, Ogannesson (Og), en homenaje a Yuri Oganessian, director del JNR.

Ni que decir tiene que estas son las denominaciones en inglés, que suelen tener terminaciones latinas en ium, en ine para los elementos del grupo 17, donde se encuentra Ts, y en on, para los del grupo 18, donde está Og. En castellano, nihonio, moscovio, tennesso y oganessón.

Estos elementos, artificiales y obtenidos mediante aceleradores de partículas y reactores nucleares, terminan el período 7 de la Tabla Periódica, que queda de esta manera que nos presenta webelements.

INFORMACIÓN ACTUALIZADA: El 30 de noviembre de 2016, la IUPAC acepta oficialmente los nombres propuestos para estos nuevos elementos. En este enlace, está toda la información.