Ciències de la Naturalesa (nivell ESO)/Ordenació dels elements

L'antiga Grècia

Els primers intents d'explicar la composició de la matèria dels que hi ha constància foren d'un pensador grec, Tales de Milet, qui al segle VII a.C. va afirmar que l'origen de tota la matèria era l'aigua, que donava lloc a totes les substàncies conegudes. Amb posterioritat, altres pensadors grecs van suposar que la substància primigènia era una altra. Anaxímenes de Milet al segle VI a. C. creia que era l'aire i Heràclit, el foc.

Demòcrit, un pensador grec, en el segle IV a.C., es va preguntar sobre la divisibilitat de la matèria. A simple vista les substàncies són contínues i es poden dividir. Demòcrit pensava que no és possible dividir una substància indefinidament, que arribava un moment en què s'obtenien unes partícules que no podien dividir-se més; a aquestes partícules les va anomenar àtoms, que en grec vol dir indivisible. Cada element tenia un àtom amb unes propietats i forma específiques, diferents de les dels àtoms dels altres elements. Les idees de Demòcrit van caure en desús durant més de dos mil anys.

Al segle V a.C., Empèdocles va proposar quatre substàncies primordials, els quatre elements: Aire, aigua, terra i foc. La unió d'aquests quatre elements, en distinta proporció, donaria lloc a la vasta varietat de substàncies diferents que es presenten en la natura. Aristòtil va afegir a aquests quatre elements un de cinquè: l'èter, que formava els estels, mentre que els altres quatre formaven les substàncies terrestres.

L'alquímia

Les conquestes dels àrabs al segle VII i VIII van difondre les idees alquimistes per tot el món. L'alquimista àrab més important va ésser Yabir (també conegut com a Geber) Geber va descobrir el mercuri i el sofre. La barreja dels dos, en distintes proporcions, originava tots els metalls.

Malgrat els esforços infructuosos dels alquimistes per trobar la pedra filosofal, el seu treball va portar al descobriment de l'antimoni, el bismut, el zinc, els àcids forts, les bases o àlcalis i centenars de compostos químics.

Els inicis de la química

Robert Boyle, al segle XVII, va trencar amb l'alquímia i va definir els elements químics com aquelles substàncies que no podien ser descompostes en altres de més simples. Va ésser el naixement de la química com a ciència.

Durant els segles següents, els químics, aplicant el mètode científic, van descobrir nous e importants principis químics, les lleis que governen les transformacions químiques i els seus principis fonamentals.

Al mateix temps es descobrien nous elements químics. Per tal d'explicar les lleis ponderals, John Dalton, al 1808 va proposar una nova teoria atòmica. Segons aquesta teoria, els elements estaven formats per àtoms, indivisibles e indestructibles, tots iguales entre si, però distints dels àtoms dels altres elements. la unió dels àtoms donava lloc a la varietat de substàncies conegudes. La ruptura de les unions entre els àtoms per formar noves unions era el origen de les transformacions químiques. Fou el començament de la formulació i nomenclatura química, que ja havia avançat a finals del segle XVIII Lavoisier.

Conèixer les propietats dels àtoms, i en especial el seu pes, se va transformar en la tasca fonamental de la química i, gràcies a les idees d'Amedeo Avogadro i Stanislao Cannizaro, durant la primera meitat del segle XIX, gran part de la labor química va consistir a determinar els pesos dels àtoms i les formules químiques de molts compostos.

Intentant ordenar els elements

El 1829, un químic alemany, Döbereiner, es va adonar que alguns elements devien guardar cert ordre. Així, el calci, estronci i bari formaven compostos de composició similar i amb propietats similars, de forma que les propietats de l'estronci eren intermèdies entre les del calci i les del bari.

El mateix passava amb el sofre, el seleni i el tel·luri (les propietats del seleni eren intermèdies entre les del sofre i el tel·luri) i amb el clor, brom i iode (en aquest cas, l'element intermedi era el brom). El que es coneix com a tríades de Döbereiner.

El 1864, un químic anglès, John Newlands, va descobrir que en ordenar els elements segons el seu pes atòmic, el vuitè element tenia propietats similars al primer, el novè al segon i així successivament, cada vuit elements, les propietats es repetien, ho va anomenar llei de les octaves, recordant els períodes musicals. Però les octaves de Newlands no sempre es complien.

El 1870, el químic alemany Lothar Meyer, va estudiar els elements de forma gràfica, representant el volum de cada àtom en funció del seu pes, obtenint una gràfica en ones cada vegada majors. Fou el descobriment de la llei periòdica, però va arribar un any massa tard.

La taula periòdica

El 1869, Mendeléiev va publicar la seva taula periòdica. Havia ordenat els elements seguint el seu pes atòmic. No va fixar el període de repetició de propietats, sinó que ho va ampliar a mesura que augmentava el pes atòmic. Va invertir l'ordre d'alguns elements perquè encaixessin les seves propietats amb les dels elements adjacents, i va deixar forats, indicant que corresponien a elements encara no trobats.

En tres dels forats, va predir les propietats dels elements que haurien de descobrir-se (donant-li els noms de ekabor, ekaalumini i ekasilici), quan anys més tard es van descobrir l'escandi, el gal·li i el germani, les propietats dels quals es corresponien amb les predites per Mendeléiev, i es va descobrir un nou grup d'elements (els gasos nobles) que encaixava en la taula de Mendeléiev, es va posar de manifest no tan sols la veracitat de la llei periòdica, sinó la importància i la utilitat de la taula periòdica.

El 1800 l'italià Alessandro Volta va aconseguir la pila elèctrica i els químics van tenir una font continua d'electricitat amb la qual cosa es van poder descobrir molts nous elements durant el segle XIX, que encaixaven en els llocs buits que quedaven a la taula de Mendeléiev.

Durant el segle XX, es continuaren descobrint la majoria de la resta d'elements químics, el 1940 Glenn T. Seaborg identificà els elements pesants; lantànids i actínids, i calgué ampliar la taula periòdica de Mendeléiev per a fer-los lloc.

L'any 2003 es descobriren l'ununtri i l'ununpenti, els dos últims elements afegits a la taula periòdica.