geoquímica recreativa
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CONTENIDOIntroduccin
Prefacio
I. El tomo
01. De qu se ocupa la Geoqumica?
02. El tomo y el elemento qumico
03. Los tomos que nos circundan
04. Nacimiento y comportamiento del tomo en el universo
05. Cmo Mendelev descubri su ley
06. El sistema peridico de los elementos de D. I. Mendelev en nuestros
. das
07. Importancia del sistema peridico de los elementos de Mendelev en
.la Geoqumica
08. El tomo se desintegra. Uranio y radio
09. El tomo y el tiempo
II. Los Elementos Geoqumicos en la Naturaleza
10. El silicio, fundamento de la corteza terrestre
11. El carbono, base de todo lo vivo12. El fsforo, elemento de la vida y del pensamiento
13. El azufre, propulsor de la industria qumica
14. El calcio, smbolo de firmeza
15. El potasio, fundamento de la vida de las plantas
16. El hierro y la edad de hierro
17. El estroncio, metal de las luces rojas
18. El estao, metal de los botes de conserva
19. El yodo, elemento que se halla en todas partes
20. El flor, elemento que todo lo corroe
21. El aluminio, metal del siglo XX
22. El berilio, metal del futuro
23. El vanadio, fundamento del automvil
24. El oro, rey de los metales
25. Elementos raros dispersos
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III. Historia del tomo en la Naturaleza
26. Los meteoritos, emisarios del universo
27. Los tomos en la profundidad de la Tierra
28. Historia de los tomos en la historia de la Tierra
29. Los tomos en el elemento areo
30. Los tomos en el agua
31. Los tomos en la superficie terrestre
32. Los tomos en la clula viva
33. Los tomos en la historia de la humanidad
IV. Pasado y Futuro de la Geoqumica
34. De la historia de las ideas geoqumicas
35. Cmo fue dada su denominacin a los elementos qumicos y a los
.minerales?
36. La Qumica y la Geoqumica en nuestros das
37. Viaje fantstico por la Tabla de Mendelev
38. Las conquistas del futuro
39. Final del libro
V. Apndices
40. El geoqumico en el campo
41. Notas breves sobre los elementos qumicos
42. Aclaraciones a algunos trminos y nombres que aparecen en el texto
http://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo26.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo26.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo27.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo27.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo28.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo28.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo29.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo29.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo30.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo30.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo31.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo31.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo32.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo32.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo33.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo33.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo34.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo34.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo35.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo35.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo35.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo35.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo36.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo36.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo37.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo37.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo38.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo38.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo39.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo39.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo40.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo40.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo41.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo41.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo42.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo42.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo42.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo41.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo40.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo39.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo38.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo37.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo36.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo35.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo35.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo34.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo33.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo32.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo31.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo30.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo29.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo28.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo27.htmlhttp://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo26.html -
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Geoqumica Recreativa Alexander Fersman
Preparado por Patricio Barros1
I NTRODUCCI N
Hace varios aos escrib el libro Mineraloga recreativa. Con ese motivo recib
decenas, centenares de cartas procedentes de estudiantes, obreros y especialistas
diversos. Cunta pasin viva y sincera por las piedras, su estudio e historia de su
utilizacin vi en esas cartas! En algunas, escritas por nios, se notaba tanto ardor
juvenil, audacia, bro, energa...! Me entusiasmaron dichas cartas y decid escribir
un segundo libro para la juventud, para nuestra futura generacin.
En estos ltimos aos mi pensamiento ha ido a otra rama de la ciencia, mucho ms
difcil, mucho ms abstracta, a un mundo maravilloso, al mundo de los corpsculos
pequesimos, de magnitud nfima, que constituyen toda la naturaleza y el propio
hombre.
Durante los ltimos veinte aos tom parte en la creacin de una nueva ciencia,
que llamamos Geoqumica. La creamos no sobre el papel, sentados en un cmodo
gabinete; esta ciencia naci a base de numerosas investigaciones precisas,
experimentos, mediciones; naci en la lucha por la comprensin nueva de la vida y
de la naturaleza. Qu admirables eran aquellos minutos, cuando terminbamos
nuevos captulos de esta ciencia del futuro!
Qu puede haber de recreativo en lo que voy a contarles sobre la Geoqumica? De
qu trata esta ciencia? Por qu la llamamos Geoqumica y no simplemente
Qumica?, Por qu escribe sobre ella, no un qumico, sino un gelogo,
mineralogista, cristalgrafo?
En realidad, la respuesta a esta pregunta la recibir el lector no en el primer
captulo, no; en l se hablar de muchas cosas, pero de forma concisa. Slo
despus de leer hasta el final este libro, comprender la profundidad y lo
interesante de la Geoqumica.
Entonces dir: "He aqu en qu consiste la Geoqumica, qu interesante, pero qu
difcil es esta ciencia! Qu poco conozco la Qumica, la Geologa y la Mineraloga
para llegar a comprenderla por completo!"
Sin embargo, merece la pena comprenderla, puesto que el futuro de la Geoqumica
es mucho ms importante de lo que se piensa; es la que, junto con la Fsica y la
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Qumica, subordinar a la voluntad del hombre las grandiosas reservas de energa y
de materia existentes.
Antes de terminar esta introduccin, quisiera dirigirme a los lectores con ciertos
consejos sobre cmo debe leerse este libro. No basta simplemente con decir qu es
necesario leer; con frecuencia es mucho ms importante decir cmo hay que leer,
de qu modo hay que estudiar los libros y saber, al mismo tiempo, sacar de ellos el
mximo provecho. Unos libros se leen de un tirn, cuando se trata de un relato
interesante que le apasiona y que no puede usted abandonar hasta haber ledo las
ltimas pginas. As se leen las novelas recreativas de aventuras. Otros libros hay
que estudiarlos, cundo en ellos se describe una ciencia completa o cuestiones
cientficas aisladas; cuando se exponen sucesivamente datos cientficos, se
describen los fenmenos de la naturaleza, se hacen conclusiones cientficas.
Semejantes libros hay que leerlos profundizando en cada palabra, sin omitir ningn
detalle.
Nuestro libro no es una novela seductora, ni tampoco un tratado cientfico. Est
escrito segn un plan especial. En las cuatro partes de que consta se pasa
paulatinamente desde las nociones fundamentales de Fsica y Qumica a las
cuestiones de la Geoqumica y su futuro. El lector poco experimentado en estas
ciencias, deber leer el libro con mucha atencin, sin apresuramiento. Es posible
que lea por segunda vez aquellas pginas que considere ms interesantes o que su
comprensin le haya sido difcil. Pero si el lector posee conocimientos de Fsica y
Qumica, puede pasar por alto aquellos apartados que ya conozca. El autor ha
procurado hacer de cada apartado un todo nico, independiente en lo posible de las
partes restantes. El libro es apto tambin para profundizar en los conocimientos de
Qumica o Geologa.
A los estudiantes les ser muy til leer algunos captulos sueltos de este libro,
simultneamente con sus estudios del curso general de Qumica, puesto que cadauno de estos captulos puede servirle de suplemento, ilustrando en muchos casos
aquellas pginas ridas del texto de Qumica.
Al estudiar los metaloides, paralelamente puede leer los captulos que hablan del
fsforo y del azufre. Al estudiar los metales ferrosos conviene ver los captulos que
se ocupan del hierro y el vanadio.
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Al estudiar la Geologa, deben emplearse asimismo los captulos correspondientes
de esta obra que tratan de importantes cuestiones qumicas acerca de la
distribucin y difusin de los elementos en la corteza terrestre. Inters especial a
este respecto presentan los captulos que describen la corteza terrestre y
principalmente la tercera parte: Historia del tomo en la naturaleza.
Los que estudian Qumica observarn que en la exposicin que hago me ocupo
nicamente de unos cuantos elementos qumicos, slo describo con algn detalle
quince elementos. No he tratado de dar la caracterstica qumica completa y la
historia de todos los elementos del universo, de los existentes en las profundidades
de la corteza terrestre, en la superficie de la Tierra y de los que ordinariamente
utiliza el hombre.
He querido slo aclarar ciertos rasgos aislados, los ms significativos, sobre el
comportamiento de los elementos ms corrientes y tiles cuyas complicadas
transformaciones qumicas se desarrollan en el seno de los procesos qumicos
imperceptibles y continuos que se verifican en la Tierra. Sobre cada elemento
pueden escribirse muchas y largas pginas. Es posible que al lector le surja el deseo
de probar a escribir la historia de algn otro elemento que no menciono. Si alguien,
al ver un trozo de cromo, se interesara por conocer su origen, posibles
transformaciones y el papel que desempea en la industria, y pudiera escribir varias
pginas interesantes sobre la historia de este elemento y aclarar el comportamiento
de este tomo perteneciente a la familia del hierro, esto sera a mi parecer una
tarea prctica utilsima.
Puedo aconsejar al lector, que al estudiar este libro, se interese por las cuestiones
relacionadas con el anlisis amplio de la naturaleza, que pruebe a cumplir esta tarea
y contine estas pginas que he escrito sobre los elementos ms importantes que
constituyen la Tierra.
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Geoqumica Recreativa Alexander Fersman
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PREFACI O
En el libro "Geoqumica Recreativa", el acadmico Alexander Fersman expone en
forma literaria los resultados de sus trabajos durante muchos aos, dedicados a la
creacin de una nueva rama de la ciencia geolgica, la Geoqumica, con objeto de
mostrar, a base de su riqusima imaginacin y experiencia cientfica, la vida qumica
de nuestro planeta.
Con su admirable arte de popularizador explica de forma sencilla y atrayente las
ideas ms complicadas. El lector se convence de que la comprensin de la
estructura del tomo es absolutamente necesaria para el estudio de los elementos
qumicos que forman la corteza terrestre.
A. E. Fersman, con la fuerza expresiva
propia de un literato y la erudicin de un
cientfico consumado, describe en la
segunda parte de su libro cmo fueron
hallados en la naturaleza los distintos
elementos qumicos y da a conocer sus
cualidades. Al estudiar la migracin de
estos elementos en la corteza terrestre
y describir las condiciones de su
acumulacin, el autor las relaciona con
la prctica, es decir, con lo necesarias
que son las distintas clases de materias
primas naturales para la construccin
socialista. Muestra brillantemente los
campos de aplicacin de os elementos
qumicos e incluso habla de su futuro. El mismo dice que "... la idea creadora del
hombre busca nuevas vas de aprovechamiento de las materias primas naturales".
Pero solamente con el socialismo es posible que esta idea dirija las riquezas
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Geoqumica Recreativa Alexander Fersman
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naturales en beneficio de toda la humanidad y para el bien de todo el mundo". Esta
es la tesis que como un hilo rojo transcurre por toda la narracin.
En la tercera parte del libro se da a conocer al lector el papel que juegan los tomos
en elementos como el agua y el aire, en las clulas vivas y en la historia de nuestro
planeta. En esta parte se presta una gran atencin al papel transformador del
hombre, que cada vez va introduciendo ms elementos qumicos nuevos en los usos
industriales.
En los captulos finales del libro, bajo el ttulo general de "Pasado y futuro de la
Geoqumica", revela el autor los problemas actuales de la Geoqumica. Al mismo
tiempo, A. E. Fersman nos pinta el cuadro seductor de la tcnica del futuro: la
conquista de las capas profundas de la tierra, el aprovechamiento del calor interno
de la misma, la gasificacin subterrnea, la creacin de las albminas artificiales y
la aplicacin de la energa atmica.
Desde su primera a su ltima pgina, este libro hace que el lector recapacite sobre
los admirables fenmenos que se desarrollan en la corteza terrestre, en la cual todo
vive, todo cambia en el espacio y en el tiempo subordinndose a las leyes que rigen
los procesos naturales.
De forma viva, comprensible y cautivadora esta obra ofrece al lector un material
que abarca conocimientos extraordinariamente amplios, al mismo tiempo que lo
infunde verdadera pasin por la investigacin cientfica y fe en la fuerza creadora de
la ciencia.
La "Geoqumica recreativa" es uno de esos libros que ayudan a cualquier lector, sea
joven o adulto, a conocer los secretos de la naturaleza y a comprender la profunda
relacin que existe entre la ciencia y la prctica.
El acadmico Fersman es conocidsimo como eminente mineralogista, geoqumico y
gegrafo, como investigador perseverante de las riquezas minerales de la URSS,
viajero infatigable, brillante escritor y divulgador de las ciencias geolgicas.
Alexander Fersman naci el 27 de octubre (S de noviembre segn el nuevo
calendario) de 1883 en San Petersburgo. La juventud del futuro sabio transcurri en
Crimea, donde aprendi a amar la ciencia que se ocupa del estudio de las piedras.
"Crimea fue mi primera Universidad", deca Fersman.
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El joven, cautivado al principio por la belleza exterior de las piedras, poco a poco,
comenz a interesarse por las cuestiones relacionadas con su composicin y origen.
Terminada la segunda enseanza, continu sus estudios en la Universidad de
Mosc, donde asisti a numerosas conferencias sobre Mineraloga y tom parte en
varios trabajos dirigidos por Vladimir Vernadski.
Hasta la poca de V. Vernadski, la Mineraloga se enseaba en la Universidad de
forma pobre, rida. Los mineralogistas de finos del siglo XIX se ocupaban
preferentemente de la descripcin de los minerales, del estudio de sus formas
cristalogrficas y de su sistematizacin.
V. Vernadski aport a esta Mineraloga descriptiva un aliento de vida. Comenz a
estudiar los minerales como productos de reacciones qumicas naturales (terrestres)
y a interesarse por las condiciones en que se forman: su origen, vida y
transformacin en otros minerales.
Esta ya no era la Mineraloga antigua que describa con indiferencia las curiosidades
de las entraas de la Tierra. Los investigadores jvenes vivan nuevas pasiones,
nuevas ideas. No eran simples mineralogistas, sino qumicos-mineralogistas. "Eso
nos ense nuestro maestro, recordaba despus A. Fersman, a relacionar la
Qumica con la naturaleza, las hiptesis qumicas con los mtodos del naturalista.
Era una escuela de Ciencias Naturales de nuevo tipo, basadas en datos cientficos
precisos sobre la vida qumica de la Tierra". El trabajo cientfico se realizaba en la
Universidad, no slo en los gabinetes y laboratorios, sino principalmente en el seno
de la propia naturaleza. Cada paso en el estudio iba acompaado de excursiones y
expediciones. Ms de una vez las recordaba despus A. Fersman. Los aos pasaban.
Los conocimientos iban adquirindose basndose en trabajo tenaz. Los jvenes
investigadores se pasaban da y noche estudiando los resultados obtenidos. A
veces, durante varios das no salan del edificio universitario.
En 1907 Alexander Fersman termin sus estudios en la Universidad de Mosc.
Siendo todava estudiante realiz y public 5 trabajos cientficos sobre cuestiones de
Cristalografa, Qumica y Mineraloga, bajo la direccin de V. Vernadski.
Por estos trabajos recibi la medalla de oro A. Antipov con la cual la Sociedad
Mineralgica condecoraba a los jvenes hombres de ciencia.
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A los 27 aos Alexander Fersman fue nombrado profesor de Mineraloga y en 1912,
por primera vez en la historia de las ciencias, comenz a dar conferencias sobre una
nueva asignatura: la Geoqumica.
En sus conferencias Fersman remarcaba: "Debemos ser los qumicos de la corteza
terrestre. Debemos estudiar no slo la distribucin y formacin de los minerales,
esas combinaciones temporalmente estables de los elementos, debemos estudiar
tambin los propios elementos, su dislocacin, sus transformaciones, su vida".
A partir de aquel ao comenz la actividad de Fersman en la Academia de Ciencias
de la URSS, primero en Petersburgo, despus en Mosc, sin interrumpirla hasta el
final de su vida.
La Gran Revolucin Socialista de Octubre cre condiciones propicias, completamente
nuevas, para los trabajos de investigacin cientfica, hasta entonces inexistentes.Ante Fersman surgieron posibilidades ilimitadas para poner de relieve todo su
talento y se entreg totalmente a la resolucin de cuestiones relacionadas con las
tareas propuestas por el Partido Comunista y el gobierno, siguiendo las indicaciones
histricas expuestas por V. I. Lenin en los artculos Las tareas inmediatas del Poder
sovitico1 y Borrador del plan de trabajos tcnico-cientficos2, dedicados al estudio o
investigaciones sistemticas de las fuerzas productivas naturales del pas.
Como investigador profundo, dotado de gran penetracin, A. Fersman fue en aquel
tiempo uno de los ms vehementes y persuadidos partidarios de la actividad
aplicada, llamando incansablemente a los hombres de ciencia a ocuparse de los
problemas de inters prctico y econmico del pas.
En 1919, a los 35 aos de edad, A. Fersman fue elegido miembro de nmero de la
Academia de Ciencias de la URSS y simultneamente ocup el cargo de director del
Museo Mineralgico anexo a la Academia de Ciencias.
Al apreciar la labor creadora de Fersman, asombra la enorme variedad de sus
aficiones cientficas y prcticas, as como su capacidad extraordinaria de trabajo.Desarrollando los fundamentos cientficos de la Geoqumica y de la Mineraloga,
Fersman colocaba siempre en primer plano las investigaciones efectuadas
directamente sobre el terreno. Particip en numerosas expediciones y visit las
1 V. I. Lenin. Obras escogidas. t. V, pg. 147, Editorial Cartago, Buenos, Aires, 19652 V. I. Lenin. Obras escogidas, t. V. pg. 191, dem
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En 1924 comenzaron sus trabajos en el Asia Central, y su inters por esta empresa
no se aminor hasta el fin de su vida. En 1925 emprendi un viaje audaz a la zona
central de Kara-Kumi, entonces casi desconocida, e investig los ricos yacimientos
de azufre nativo all existentes, que se convirtieron en una fortuna para la industria
sovitica. Con su colaboracin, fue construida en esa regin una fbrica, que
funciona hasta la actualidad, para extraer y purificar el azufre utilizando el material
nativo.
A. E. Fersman trabaj mucho y fructuosamente en la investigacin del proceso
pegmattico. Desde los primeros pasos de su actividad cientfica independiente se
dedic a estudiar los filones de pegmatita, es decir, los focos derivados de las rocas
fundidas y especialmente de las granticas. A este estudio consagr toda su vida.
Fersman consider los filones de pegmatita como producto de la cristalizacin
producida al enfriarse las ltimas porciones de granito fundido, el cual, impulsado
por las fuerzas que sobre l presionaban, se introduca en los intersticios producidos
en el propio granito o en la corteza que lo rodeaba y solidificaba formando
conglomerados de granulacin gruesa, cuya composicin es muy parecida a la de
los granitos.
Entre los cuerpos pegmatticos se encuentran grandes cristales de diferentes
minerales. En la naturaleza se conocen diversos filones de pegmatita, los cuales se
diferencian entre s tanto por su composicin como por el carcter de los minerales
que los forman.
En su monografa capital "Las Pegmatitas", que se public por primera vez en el ao
1931, A. E. Fersman no slo se ocupa del proceso de formacin de las pegmatitas,
sino que describe los diferentes tipos de filones pegmatticos o indica la gran
importancia que tienen los mismos como fuente de materia prima de gran valor
para el desarrollo de la industria.
Desde 1934 a 1939 Fersman escribi su Geoqumica, obra fundamental en cuatro
tomos, dedicada a la qumica de los elementos de la corteza terrestre, libro
excelente por su fuerza y provisin creadora, en el que presenta, basndose en las
leyes fisicoqumicas, un amplio anlisis de las leyes que rigen los movimientos que
experimentan los tomos en la corteza del globo terrqueo. Esta obra concedi a
Fersman y, en su persona, a la Geoqumica rusa, renombre mundial.
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En 1940 termina la obra Las riquezas minerales de la pennsula de Kola. En este
trabajo muestra un ejemplo brillante del modo de abordar, desde el punto de vista
geoqumico, los problemas referentes a la investigacin de las riquezas naturales
seala el descubrimiento de varios nuevos yacimientos minerales.
El legado escrito de Fersman es enorme. Public cerca de 1.500 artculos, libros,
extensas monografas. Adems de sus trabajos sobre Cristalografa, Mineraloga,
Geologa, Qumica, Geoqumica, Geografa, Fotografa area, dej tambin otros
sobre Astronoma, Filosofa, Arte, Arqueologa, Agrologa, Biologa, etc.
Alexander Fersman fue no slo un sabio, era tambin hombre pblico.
Hay que remarcar especialmente la actividad de Fersman como escritor de talento,
popularizador de las ciencias geolgicas. El "poeta de las piedras", as le llamaba A.
Tolstoi.
En 1928 apareci la primera edicin de la Mineraloga recreativa, ms tarde
traducida a muchos idiomas extranjeros, que alcanz 25 ediciones. En 1940 se
publicaron SUS Memorias sobre las piedras. Despus de la muerte de A. Fersman
fueron impresos Mis viajes, Relatos sobre las gemas preciosas y Geoqumica
recreativa.
Todos estos libros dieron a Alexander Fersman gran popularidad entre los lectores
de todas las edades.
Semejantes libros no nacen repentinamente. Son resultado de largos aos de
trabajo literario y experimental, en ellos se refleja toda la vida d 1 sabio y sus
aficiones cientficas. A su vez son libros escritos por un pedagogo experimentado de
talento, que tiene en alta estima la educacin de la juventud cientfica, de nuestra
futura generacin. Con su palabra ardiente y apasionada de escritor y orador, A.
Fersman despert, en toda una legin de jvenes, el cario hacia la Mineraloga y
Geologa y arrastr consigo a gran nmero de colaboradores cientficos,
orientndolos hacia nuevas investigaciones y bsquedas.
Quiero particularmente remarcar su amor inmenso a la Patria, perceptible en cada
uno de sus artculos y en todas sus manifestaciones. Sus publicaciones son un
himno a la hazaa laboriosa, que llama a dominar, a transformar la naturaleza del
pas, a base de conocimientos cientficos precisos.
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"No queremos, deca Fersman, ser fotgrafos de la naturaleza, de la tierra y
de sus riquezas. Queremos ser investigadores, forjadores de nuevas ideas,
queremos ser conquistadores de la naturaleza, luchadores por su
subordinacin al hombre, a su cultura, a su economa.
No queremos ser simples observadores, turistas imparciales que registran sus
impresiones en el libro de notas. Queremos vivir profundamente los procesos
de la naturaleza. Queremos que del estudio reflexivo de la naturaleza nazca,
no slo la idea, sino tambin la accin. No debemos simplemente pasearnos
por los grandes espacios de nuestra Patria, debemos participar en su
reorganizacin y crear una nueva vida".
El 20 de mayo de 1945 falleci despus de una grave enfermedad.
"Infinitos o inmortales, dijo el acadmico D. Beliankin, son los mritos de Alexander
Fersman ante la ciencia y la Patria. Por la magnitud de sus intereses cientficos,
conjugados con su preocupacin constante en provecho y en gloria de nuestra
Patria, nos recuerda a nuestros inmortales Lomonsov y Mendelev. No en vano
estos nombres eran tan sagrados para l".
Acadmico D. Scherbakov.
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I
El tomo
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Cap tu lo 1
DE QUE SE OCUPA LA GEOQU MI CA?
De qu se ocupa la Geoqumica? Esta es la primera pregunta a la que hay que
contestar para llegar a comprender todo lo que vamos a exponer en nuestro libro.
Sabemos de qu trata la Geologa; esta ciencia estudia la Tierra, la corteza
terrestre, su historia, sus transformaciones, cmo se forman las montaas, ros y
mares, cmo surgen los volcanes y lavas y cmo crecen lentamente los sedimentos
de limo y arena en el fondo de los ocanos.
Para todos est claro que la Mineraloga estudia los diferentes minerales.
En mi libro Mineraloga recreativa escriba: "El mineral es una combinacin de
elementos qumicos que se origina por va natural, sin
la intervencin del hombre. Es una especie de edificio
construido de ladrillitos determinados en cantidades
variables, pero no se trata de un montn
desordenado de esos ladrillitos, sino que constituye
precisamente una obra edificada segn leyes
definidas de la naturaleza. Se comprende
perfectamente que con ladrillitos idnticos, tomados
en igual cantidad, pueden construirse distintos edificios. Exactamente igual, un
mismo mineral puede existir en la naturaleza en las formas ms diversas, a pesar
de que su composicin qumica sea la misma.
Contamos con cerca de cien especies de estos ladrillitos, de los cuales est
constituida toda la naturaleza que nos rodea.
Estos elementos qumicos pueden ser gases: oxgeno, nitrgeno, hidrgeno;
metales: sodio, magnesio, hierro, mercurio, oro y otras substancias, como silicio,
cloro, bromo, etc.
Las combinaciones de los elementos, en proporciones diferentes, constituyen lo que
llamamos minerales. Por ejemplo, el cloro y el sodio forman la sal comn; la unin
del oxgeno, en doble cantidad, con el silicio origina la slice o cuarzo, y as
sucesivamente.
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... As, de las diversas combinaciones de elementos qumicos estn formados tres
mil minerales distintos existentes en la tierra (cuarzo, sal, feldespato, etc.). La
agregacin de partculas minerales forma lo que llamamos rocas (por ejemplo:
granito, caliza, basalto, arena, etc.).
La ciencia que estudia los minerales se denomina Mineraloga; la que describe las
rocas, Petrografa, y la que estudia los propios ladrillitos y sus "peregrinaciones" por
la naturaleza, Geoqumica..."
La Geoqumica es una ciencia todava joven, que se ha
destacado durante los ltimos decenios.
Su misin consiste en seguir y aclarar el destino y el
comportamiento en la Tierra de los elementos qumicos
constituyentes de la naturaleza que nos rodea. Si se
distribuyen estos elementos en un orden determinado
forman la admirable tabla de Mendelev.
En Geoqumica, la unidad fundamental de investigacin es el elemento qumico y su
tomo.
En cada casilla del sistema de Mendelev, por lo general, se halla un elemento
qumico, un tomo, y cada casilla tiene su nmero de orden correspondiente. El
nmero primero corresponde al elemento ms ligero, el hidrgeno. El elemento
qumico de mayor peso, con nmero de orden 92, se denomina uranio y es 238
veces ms pesado que el hidrgeno. (Aqu no se mencionan aquellos elementos
transurnicos que fueron obtenidos por va artificial y ms tarde hallados en la
naturaleza, si bien es verdad, en cantidades nfimas (Red.).
Las dimensiones de los tomos son extraordinariamente pequeas Si los
imaginamos en forma de bolitas, el dimetro del tomo ser una diezmillonsima de
milmetro. Pero los tomos no se parecen en absoluto a bolitas macizas, sino que
constituyen sistemas complejos, compuestos de un ncleo a cuyo alrededor gira un
nmero determinado, distinto para los diferentes tipos de tomos, de partculas
elctricas, llamadas electrones.
En los diversos tipos de tomos, de elementos qumicos, el nmero de electrones es
distinto. Debido a esto, los tomos se diferencian por sus propiedades qumicas.
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Pero, en qu consiste la Geoqumica? Qu representa esta nueva ciencia que
durante los ltimos aos ha apasionado a tan gran nmero de jvenes
investigadores?
Como su denominacin indica, la Geoqumica estudia los procesos qumicos que se
desarrollan en la Tierra.
Los elementos qumicos, a modo de unidades
naturales independientes, se trasladan,
"viajan", se combinan; en una palabra, migran
por la corteza terrestre. El estudio de las leyes
que rigen las combinaciones de los elementos
y de los minerales, verificadas a diferentes
presiones y temperaturas en las diversas
zonas de la corteza terrestre, constituye los
problemas de que se ocupa de investigar la
Geoqumica moderna.
Algunos elementos qumicos (por ejemplo: el escandio, el hafnio) no son capaces de
formar acumulaciones y, a veces, se hallan tan dispersos en la naturaleza, que su
porcentaje en la composicin de las rocas no pasa de una cienmillonsima.
Tales elementos podramos denominarlos ultradispersos y procedemos a su
extraccin de los minerales que los contienen nicamente en el caso de que posean
un valor especial para los trabajos prcticos.
Actualmente, suponemos que en cada metro cbico de cualquier roca podramos
encontrar todos los elementos de la tabla de Mendelev, si los mtodos analticos de
que disponemos fueran lo suficiente precisos para descubrir su presencia. No hay
que olvidar que, en la historia de la ciencia, los mtodos nuevos tienen todava ms
importancia que las nuevas teoras.
Otros elementos (por ejemplo: el plomo, el hierro), por el contrario, durante su
proceso constante de desplazamiento, experimentan una especie de paros y forman
combinaciones capaces de acumularse con facilidad, de conservarse largo tiempo y
originan, independientemente de los cambios complejos que se verifican en la
corteza terrestre en el transcurso de su transformacin geolgica, grandes
concentraciones y son perfectamente accesibles para su utilizacin industrial.
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Figura 1. 2 Estr uctur as cristalinas de los elementos qumicos dispuestos en las
casillas correspondientes de la tabla de Mendelev. La colocacin de las bolitas,
muestra cmo se distribuyen los tomos en el cuerpo slido simple. En primer
plano, a la izquierda, se ve el esquema de la distribucin de los tom os de silicio y
da oxgeno en el cuarzo. (Exposicin en el Museo del I nstit ut o de Minas de
Leningrado.)
La Geoqumica estudia las leyes de la distribucin y migracin de los elementos
qumicos no slo en el conjunto de la Tierra y del Universo; los estudia en
condiciones geolgicas definidas en regiones determinadas del pas, como, por
ejemplo, en el Cucaso, en los Urales, marcando al mismo tiempo el camino a
seguir para la bsqueda y exploracin de yacimientos minerales.
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antimonio en las formaciones rocosas recientes y en las cordilleras montaosas y
predice el fracaso, si se intenta buscar estos metales en aquellos lugares donde no
existen condiciones propicias para su concentracin.
Figura 1.4 Un joven geoqumico investiga
los afloramient os de la cuenca de Kar-
Shor, RSS de Turkm enia
Pero todo esto es posible cuando se ha estudiado a fondo el "comportamiento" del
elemento en cuestin, de la misma forma que, cuando se conoce detalladamente el
comportamiento de una persona determinada en la vida, pueden considerarse todas
sus acciones, as como tambin puede predecirse su conducta en diferentes
circunstancias.
He aqu en qu consiste la significacin prctica importantsima que posee esta
nueva ciencia!
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Por consiguiente, la Geoqumica marcha ntimamente ligada a las ciencias
geolgicas y qumicas.
* * * *
No quiero sobrecargarles a Uds. con multitud de hechos, clculos, ejemplos... ni
tampoco trato de ensearles toda la sabidura de la Geoqumica. No, deseo
nicamente que se interesen, se apasionen por esta nueva ciencia, nacida hace
relativamente pocos aos, con objeto de que Uds. mismos se convenzan al leer
estos captulos y conozcan las peregrinaciones" que efectan los elementos por el
mundo, y vean que ante la Geoqumica, a pesar de ser una ciencia nueva, se abren
amplsimas perspectivas en el futuro y que este futuro debe ser conquistado.
En el mundo de las ideas cientficas, como siempre en la
vida, el progreso y la verdad no triunfan de repente;
hay que luchar para conseguirlos, movilizar todas las
fuerzas, se requiere poseer aspiraciones concretas
claramente orientadas, energa, gran confianza en la
justeza de su causa y firme conviccin en la victoria.
Triunfa no la idea abstracta, infructuosa, inactiva, sino
la idea combativa, ardiente por nuevas bsquedas, la
idea que vaya ntimamente ligada a la propia vida y a
sus problemas.
Los qumicos que se ocupan del estudio de la corteza terrestre disponen en nuestro
pas de un campo de accin inmenso para la investigacin.
Necesitamos todava una cantidad enorme de hechos; los necesitamos, segn
palabras del sabio ruso Ivn Pavlov, lo mismo que el aire hace falta para sostener
las alas de los pjaros.
Pero el pjaro, como el aeroplano, se sostiene en el aire, no slo debido a las masas
areas, sino, y principalmente, gracias a su movimiento de avance y de ascensin.
Precisamente estos movimientos de avance y de ascensin son los que mantienen a
toda ciencia: sta se apoya en el trabajo tenaz y creador, en el ardor de las
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bsquedas audaces, ligados simultneamente con un anlisis fro y sensato de los
xitos obtenidos.
En la industria an no se utilizan todos los elementos qumicos, hay que trabajar
todava mucho y con perseverancia para conseguir que todos los elementos de la
tabla de Mendelev lleguen a emplearse eficazmente en provecho de la humanidad
laboriosa.
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Cap tu lo 2
EL MUNDO DE LO I NVI SI BLE. EL TOMO Y EL ELEMENTO QU MI CO
Deme la mano, lector. Voy a conducirle al mundo de las magnitudes pequesimas
que en la vida ordinaria no percibimos. He aqu un laboratorio para efectuar
aumentos y disminuciones. Entremos en l. Nos estn ya esperando. Esta persona,
vestida con traje de trabajo, aunque todava no es anciana y su aspecto es de lo
ms corriente, es, sin embargo, un inventor eminente. Escuchmosle.
"Entren en la cabina, el material de que est construida es transparente para
los rayos de cualquier longitud de onda, incluso para los rayos csmicos de
mnima longitud de onda. Si se gira la palanca a la derecha, nuestro tamao
comienza a disminuir. El proceso de empequeecimiento no es muy
agradable, se verifica proporcionalmente siguiendo las indicaciones del
cronmetro, cada cuatro minutos nuestro tamao disminuye mil veces. Al
cabo de cuatro minutos nos detenemos, salimos de la Cabina y vemos el
mundo que nos circunda como si lo observramos a travs del mejor
microscopio. Despus volvemos a la cabina y probamos a disminuir nuestras
dimensiones en mil veces ms".
Giramos la palanca y nuestra estatura decrece, adquiriendo el tamao de una
hormiga... Ahora percibimos los sonidos de modo distinto, debido a que nuestro
rgano del odo ya no reacciona ante las ondas areas... Slo ciertos ruidos,
zumbidos, chasquidos y el murmullo suave llegan hasta nuestro sentido. Pero
nuestra capacidad de visin se conserva, puesto que en la naturaleza existen los
rayos X con longitud de onda mil veces menores que los luminosos. El aspecto
externo de los objetos ha cambiado de forma inesperada: la mayora de los cuerpos
son ahora transparentes e incluso los metales se han convertido en cuerpos con
colores vivos, semejantes a cristales coloreados... Por el contrario, el cristal, la
resina, el mbar han oscurecido y se parecen a los metales.
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Vemos las clulas de las plantas, repletas de jugo pulsatorio y de granitos de
almidn. Si deseamos podemos introducir la mano en los estomas de las hojas. En
la sangre observamos cmo nadan los glbulos sanguneos del tamao de un kopek,
las bacterias de la tuberculosis tienen la forma de clavos doblados sin cabeza... Las
bacterias del clera son como habas diminutas con un rabito que se agita
rpidamente... Las molculas no se ven todava, solamente una vibracin continua
de las paredes y ligeras punzadas en el rostro debidas al aire, como si soplara
viento polvoriento de frente, nos anuncian que estamos ya prximos al lmite de
divisibilidad de la materia...
Figura 2.1
Regresamos de nuevo a la cabina y desplazamos la palanca una divisin ms. Todo
se oscurece, nuestra cabina comienza a trepidar como si ocurriera un terremoto.
Cuando volvimos en s, la cabina segua trepidando, daba la sensacin como si a
nuestro alrededor se hubiera desencadenado una tormenta de granizo. Notbamos
que algo as como guisantes nos golpeaba constantemente. Podra pensarse que
disparaban contra nosotros mil ametralladoras...Inesperadamente nuestro gua comenz a decir:
"De la cabina no se puede salir. Nuestras dimensiones han disminuido un
milln de veces y nuestra estatura se mide ahora en milsimas de milmetro,
m ide nada ms que un m icrn y m edio.
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El hombre, en contacto continuo con los cuerpos circundantes de la naturaleza,
vivos y muertos, lquidos, slidos y gaseosos, lleg a una de sus generalizaciones
ms importantes: a la concepcin de la sustancia, de la materia. Qu propiedades
posee esta materia? Cul es su estructura? He aqu la cuestin que debe
plantearse todo el que se dedica al estudio de la naturaleza.
Figura 2.2 Microscopio electrnico, que amplifica hasta 500.000 veces. El objeto que
se observa es ilum inado por un chorro de electr ones. Las lentes consisten en
potentes electroimanes.
La primera impresin que recibimos, como resultado de la observacin directa, es la
continuidad aparente de la substancia. Pero esta impresin es simplemente la
ilusin de nuestros sentidos. Con ayuda del microscopio, con frecuencia
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toda la diversidad de cuerpos existentes en la naturaleza. El nmero de tomos y
molculas debe ser muy grande. Por ejemplo, si tomamos 18 gramos de agua, lo
que se llama molcula-gramo, el nmero de molculas que la integran es de 6,06 x
1023.
Este nmero es enorme, miles de veces mayor que el nmero de granos de centeno
y de trigo cosechados en el globo terrqueo durante todo el perodo de existencia
de la vida vegetal.
Para hacerse una idea aproximada de las
dimensiones de las molculas, comparmoslas con
los organismos vivos ms pequeos, las bacterias,
visibles slo a travs de un microscopio que
amplifique alrededor de mil veces. La dimensin de
las bacterias ms pequeas es de dos
diezmilsimas de milmetro. Son mil veces mayores
que las molculas de agua, lo que significa que en
la bacteria ms minscula hay ms de dos mil
millones de tomos.
La cadena formada por las molculas de agua, contenidas en tres gotas de este
lquido, puede extenderse desde la Tierra hasta el Sol y en sentido contrario, casi
seis veces, puesto que esta distancia tiene una longitud total de 9.400.000.000 de
kilmetros!
Al principio se consideraba al tomo como partcula pequesima e indivisible. Sin
embargo, al estudiarlo con ms atencin, y a medida que se perfeccionaban y
precisaban nuestros mtodos de investigacin, el tomo result poseer una
estructura muy compleja. La naturaleza del tomo se manifest, por primera vez,
de forma evidente, cuando el hombre conoci los fenmenos de la radiactividad y
comenz a investigarlos.
En el centro de cada tomo se halla el ncleo, cuyo dimetro es unas cien mil veces
ms pequeo que el dimetro del tomo. El ncleo del tomo contiene
prcticamente toda la masa del mismo. El ncleo posee carga elctrica positiva,
cuya magnitud va creciendo al pasar de los elementos qumicos ligeros a los
pesados. Alrededor de este ncleo cargado positivamente, giran los electrones, en
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nmero igual al de cargas positivas del ncleo, debido a lo cual, en conjunto, el
tomo es neutro desde el punto de vista elctrico.
Figura 2.6 Estructura de los tomos de sodio y de criptn
Los ncleos de los tomos de todos los elementos qumicos estn constituidos por la
agregacin de dos clases de partculas elementales: el protn, o ncleo del tomo
de hidrgeno, y el neutrn, partcula de masa casi exactamente igual a la del
protn, pero privada de carga elctrica. Los
protones y neutrones estn fuertemente
ligados entre s, en virtud de lo cual los
ncleos atmicos resisten cualquier reaccin
qumica y accin fsica, mantenindose
invariables y estables.
Estabilidad extraordinaria presenta la
combinacin formada por dos protones y dos
neutrones, lo que constituye el tomo de
helio. Los ncleos de este elemento son tan
estables que se conservan invariables en los tomos de los elementos pesados y
son despedidos, en forma de partculas alfa, durante la desintegracin radiactiva de
los ncleos de dichos elementos.
Las propiedades qumicas de los elementos dependen de la estructura y
propiedades de la capa electrnica externa de los tomos, de su capacidad de ceder
o aceptar electrones. La estructura del ncleo atmico casi no influye en las
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mil metros; qu fuerzas poderosas fueron capaces de elevar y aplastar los estratos
rocosos?"
Qu calizas maravillosas forman las rocas y las montaas! exclamara el
mineralogista. Qu cantidad de decenas y cientos de miles de aos deben haber
transcurrido para llegar a acumularse en el fondo de los ocanos sedimentos tan
grandes de fango, conchas, cscaras, caparazones y para que se comprimieran
convirtindose en rocas calizas compactas, casi en mrmol! Tome usted una lupa
corriente, que ampla 10 veces, y, an as, distinguir con dificultad los cristales
aislados y brillantes del espato calizo constituyentes de la roca".
Figura 3.1 Lago en las montaas de Tadzhikistn
Qu blancura y pureza la de esta caliza! dira el qumico tcnico. Esta es una
materia prima esplndida para la industria del cemento y para su conversin en cal,
esto es carbonato clcico casi puro, o sea, la combinacin de tomos de calcio,
oxgeno y molculas de anhdrido carbnico. Observe usted cmo lo disuelvo en un
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cido dbil; el calcio se disuelve y el anhdrido carbnico se desprende con
efervescencia".
"Pero se pueden hacer experimentos ms precisos todava, dira el geoqumico.
Utilizando un espectroscopio, puede demostrarse que en esta caliza hay, adems,
otros tomos: estroncio y bario, aluminio y silicio. Si efectuamos un anlisis
ultrapreciso y probamos a determinar los elementos ms escasos, cuyo porcentaje
en la roca es menor de una millonsima, podremos descubrir la presencia de zinc y
plomo.
Pero no crea que se trata de una propiedad especial de nuestra caliza: incluso en el
mrmol ms puro que puede haber en el mundo, los qumicos experimentados
calculan la existencia de 35 tomos diferentes.
Actualmente nos inclinamos incluso a pensar que en
cada metro cbico de piedra - granito o basalto, caliza
o arcilla - pueden hallarse todos los elementos de la
tabla de Mendelev, nicamente que algunos de ellos
se encuentran en cantidad pequesima: un billn de
veces menor que la de calcio y oxgeno".
El gelogo, mineralogista, qumico y geoqumico nos
seducirn de tal forma con sus palabras que, en lugar
de la simple caliza griscea, llegaremos a creer que
nos encontramos ante una piedra misteriosa. Quisiera
ahondar ms profundamente en su naturaleza y
descifrar el enigma de su existencia, de su origen.
* * * *
Ocupmonos ahora de la fbrica. Qu edificios tan raros, extraordinarios por su
tamao y forma! Torres-columnas gigantes, llenas de mineral, de carbn y de
piedra. A estas torres llegan tubos de enormes dimensiones, que suministran aire
comprimido y caliente. Con qu objeto? Para qu se funde el metal en el interior,
arde el carbn y se inflaman las nubes densas de gases incandescentes al salir a la
atmsfera?
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Miles de piezas, de 65 tipos diferentes de tomos, y no menos de 100 clases de
metal: he aqu, lo que es el automvil moderno! En l hay mucho hierro, pero
hierro, cuyas propiedades han sido modificadas de numerosos modos distintos:
aleacin de hierro con 4% de carbono, fundicin de hierro, de la cual est hecho el
bloque del motor. Si se reduce el contenido de carbono obtenemos acero duro y
elstico.
Figura 3 .4 Porcentaje, en peso, de los elementos constituy entes de la corteza
terrestre (h asta 16 kilmetros de profundidad)
Si se adicionan otros tomos, parecidos a los de hierro, por ejemplo, manganeso,
nquel, cobalto, molibdeno, el acero adquiere mayor elasticidad, resistencia al
desgaste, tenacidad. Si aadimos vanadio, el acero se hace flexible como una vara
y se emplea para fabricar los dispositivos de suspensin.
El segundo lugar en el coche lo ocupa, no el cobre como antes, sino el aluminio. De
este elemento se construyen los mbolos y manivelas, distintas piezas con formas
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del terreno, en cambio, la fbrica y el automvil, son la sinfona industrial acerca del
podero del genio humano, acerca de sus trabajos y conocimiento.
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Cap tu lo 4
NACI MI ENTO Y COMPORTAMI ENTO DEL TOMO EN EL UNI VERSO
Me acude a la memoria una tarde serena, admirable de Crimea. Parece como si toda
la naturaleza se hubiera dormido y nada turbase la superficie del mar en calma.
Incluso las estrellas no parpadeaban en el negro cielo
meridional y brillaban con rayos resplandecientes. Se
apag la vida a nuestro alrededor y semejaba que el
mundo hubiese cesado en su movimiento y se
encerrase en el eterno silencio de las noches del sur.
Pero cun lejos est todo esto de la realidad y qu
engaosos son el silencio y la quietud de la
naturaleza que nos circunda!
Basta con aproximarse al radiorreceptor y comenzar a
girar lentamente la manecilla para ver que todo el
mundo est penetrado de miradas de ondas
electromagnticas portadoras de sonidos. Mensurables bien en algunos metros, bien
en miles de kilmetros, las ondas impetuosas del mundo etreo se alzan hasta la
altura de las capas oznicas y s precipitan nuevamente hacia la tierra.Superponindose unas a otras, estas ondas llenan el mundo entero con vibraciones
imperceptibles par nuestro odo.
Y las estrellas, que parecen tan inmutables en la bveda celeste se mueven en el
espacio sideral con velocidades vertiginosas de ciento y miles de kilmetros por
segundo. Una estrella-sol se precipita a un lado de la galaxia, arrastrando consigo
torrentes enteros de cuerpo que no alcanza nuestra vista; otras dan vueltas a un
ritmo todava ms rpido, originando enormes nebulosas; otras se alejan a las
zonas desconocidas del Universo.
A velocidades de miles de kilmetros por segundo se mueven los vapores de
sustancias incandescentes en la atmsfera de las estrellas y en unos cuantos
minutos crecen inmensas columnas de gases de miles de kilmetros de altura,
formando en el disco solar flgidas protuberancias.
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Hierve la sustancia fundida en las desmesuradas profundidades de las estrellas
lejanas. La temperatura alcanza en ellas decenas de millones de grados; partculas
sueltas se desprenden unas de otras, se fisionan los ncleos atmicos, torbellinos
de electrones se precipitan hacia las capas superiores de las atmsferas estelares y
potentes tempestades electromagnticas, atravesando millares y miles de millones
de kilmetros, llegan hasta la Tierra, turbando la tranquilidad de la atmsfera. Todo
el Cosmos est saturado de vibraciones.
Figura 4. 1 Una tarde en Crimea. La costa de Alupka
Este concepto lo expuso de manera admirable un gran sabio de su tiempo Lucrecio:
Caro cerca de cien aos antes de nuestra era:
A los cuerpos prim arios, desde luego,
Ninguna quietud se otorga en el vaco inabarcable.
Por el contrario: atosigados por movimientos sin descanso
En part e saltan a lo lejos, chocando unos con otr os,
En parte se dispersan slo a pequea distancia.
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La Tierra vive tambin su vida. Su superficie tranquila, silenciosa al parecer, est en
realidad llena de actividad. Millones de diminutas bacterias pueblan cada centmetro
cbico de terreno. El microscopio, ampliando los lmites
de la investigacin, descubre nuevos mundos con ms
diminutos seres vivos, los virus en movimiento
constante, y se discute si considerarlos como seres
vivos o como molculas raras de la naturaleza muerta.
Eternamente se desplazan las molculas en los
movimientos trmicos del mar, y el anlisis cientfico
demuestra que en el agua del mar cada oscilacin
efecta largos y complejos recorridos a velocidades que
se miden en kilmetros por minuto.
Eternamente se verifica el intercambio de tomos entre
el aire y la tierra. Desde lo profundo de la Tierra se evaporan al aire los tomos de
helio, la velocidad de su movimiento es tan grande que contrarrestan la fuerza de la
gravedad y marchan al espacio interplanetario.
Los tomos activos del oxgeno del aire penetran en el organismo. Las molculas de
anhdrido carbnico son captadas por las plantas, creando el cielo permanente delcarbono, y en las entraas de la Tierra, tratando de escapar a la superficie, hierven
an masas fundidas en ignicin de rocas pesadas.
Ante nosotros tenemos un cristal duro, tranquilo, transparente y puro. Podra
pensarse que los tomos sueltos de la sustancia se distribuyen en los nudos de una
retcula estable de forma invariable. Pero esto slo parece: en realidad los tomos
se hallan en constante movimiento, girando alrededor de sus puntos de equilibrio,
intercambiando constantemente sus electrones, bien los libres, como en los tomos
de metal, bien los que estn unidos, y se mueven repetidamente por rbitas de
configuracin compleja.
Todo vive alrededor de nosotros. El cuadro de la tarde serena de Crimea es falso.
Cuanto ms la ciencia va dominando la naturaleza, tanto ms amplio se 'descubre
ante ella el panorama real de todos los movimientos de la substancia del mundo
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que nos rodea. Y cuando a la ciencia le fue posible medir los movimientos en
millonsimas de segundo, cuando con sus "manos" roentgenolgicas ella mide
millonsimas de centmetro con tal precisin como no puede medir nuestra vista,
cuando aprendi a ampliar las imgenes de la naturaleza en 200 y 300 mil veces e
hizo asequibles al ojo humano, no slo los virus microscpicos, sino tambin las
molculas aisladas de substancia, se comprendi que en el mundo no hay nada en
reposo, hay solamente un caos de movimientos constantes que buscan su equilibrio
temporal.
Figura 4. 2 Prot uberancias en el Sol durant e el eclipse del 28 de m ayo de 1900. El
crculo blanco muestra las dimensiones de la Tierra en la misma escala. Su dimetroes de 12.750 kilmetr os.
En tiempos remotos, antes del florecimiento de la antigua Grecia, en las islas del
Asia Menor vivi el admirable filsofo Herclito. l supo penetrar en las
profundidades del Universo con su inteligencia perspicaz y fueron dichas por l unas
palabras que Herzen calific como las palabras ms geniales en la historia de la
humanidad.
Herclito dijo: "Panta rey", "Todo fluye", y coloc en la base de su sistema universalla idea del movimiento perpetuo. Con esta idea pas el hombre todas las pocas de
su historia. Basndose en ella, Lucrecio Caro cre su filosofa en el famoso poema
sobre la naturaleza de las cosas y la historia del mundo. Basndose en ella, con
extraordinaria clarividencia edific su fsica el genial sabio ruso M. Lomonsov,
diciendo que cada punto en la naturaleza tiene tres movimientos: de avance, de
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estrellas, donde miles de millones de atmsferas se conjugan con temperaturas de
decenas o cientos de millones de grados. Precisamente all se encuentra el
laboratorio natural, donde surgen a partir del hidrgeno tomos nuevos, ms
pesados, y en primer lugar de helio.
En las estrellas que iluminan con deslumbradora luz blanca como, por ejemplo, el
clebre satlite de Sirius, la substancia es tan compacta que su peso es mil veces
mayor que el del oro y platino. Para nosotros es difcil hasta imaginar qu clase de
sustancia es sta y cules son sus propiedades.
Por una parte, tenemos espacios interplanetarios infinitos surcados por tomos
aislados que se desplazan libremente. Aqu, dialcticamente se conjuga el reposo
universal con el movimiento impetuoso, aqu reinan temperaturas prximas al cero
absoluto.
Por otra parte, tenemos las zonas nucleares de las estrellas en las que millones de
grados se acompaan por presiones de miles de millones de atmsferas, donde los
tomos, venciendo la repulsin de los electrones, se congregan en una masa
compacta de substancias nunca vistas en la Tierra. En estas condiciones se verifica
la evolucin de los elementos qumicos, tanto ms pesados y compactos, cuanto
mayor sea la masa de la estrella y ms elevadas la presin y temperatura de sus
regiones internas.
El elemento qumico originado, es el primer eslabn de la lucha contra el caos. Apartir de protones y electrones libres, sometidos a presiones y temperaturas
fantsticas, pueden formarse ncleos ms pesados.
De esta forma van apareciendo por distintos lugares edificios diversos, a los que
llamamos elementos qumicos. Unos de ellos ms pesados, ms saturados de
energa, otros ligeros, que constan slo de varios protones y neutrones. Estos
elementos ms ligeros son arrastrados en corrientes a la periferia de las estrellas, a
su atmsfera, o se unen formando enormes nebulosas. Otros, dotados de menor
movilidad, quedan en la superficie de los cuerpos incandescentes o fundidos.
Radiaciones intenssimas destruyen ciertos edificios y erigen otros. Unos elementos
se desintegran, otros se crean de nuevo hasta que los tomos ya formados caigan
all, donde no existan fuerzas potentes, capaces de destruir sus tomos estables. Y
entonces comienza la historia de la "peregrinacin" de tomos aislados en el
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universo. Unos llenan los espacios interplanetarios, como, por ejemplo, los tomos
de calcio y de sodio, que volando libremente surcan todo el espacio universal.
Otros, ms pesados, ms estables, se acumulan en
ciertas partes de las nebulosas. Las temperaturas
descienden, los campos elctricos de los tomos se
conjugan unos con otros, se forman molculas de
combinaciones qumicas simples: carburos,
hidrocarburos, partculas de acetileno, ciertas formas
de cuerpos desconocidos en la Tierra que descubren
los astrofsicos durante sus observaciones de las
superficies incandescentes de las estrellas lejanas
como producto primario de las combinaciones de
tomos. De ellas, de estas molculas simples libres,
se van originando paulatinamente sistemas ms y ms
complicados. En condiciones de bajas temperaturas, fuera
de los campos de destruccin y las profundidades csmicas,
se origina el segundo eslabn de la estructuracin mundial,
el cristal. El cristal es un edificio admirable, donde los
tomos se distribuyen en un orden determinado como los
cubitos en una caja. El nacimiento del cristal es la etapasiguiente en la salida de la materia del caos. Para la
formacin de un centmetro cbico de sustancia cristalina
se unen entre s un nmero de tomos expresado por la
unidad seguida de 22 ceros. Aparecen nuevas propiedades,
las propiedades del cristal. Reinan ya no las leyes que seguan aquellos ovilles
electromagnticos de los cuales se formaron, no las leyes enigmticas an de la
energa de los ncleos, sino las nuevas leyes de la substancia, las leyes qumicas.
No llevar ms adelante la descripcin de este cuadro. He querido nicamente
mostrar que conocemos poco el mundo que nos rodea y que ste es
extraordinariamente complejo, que su quietud es slo aparente, que todo l se
encuentra lleno de movimiento; en el torbellino de los movimientos nace en el
mundo la sustancia, tal como nosotros la conocemos aqu, en la tierra, tal como la
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Y en la imaginacin humana tenemos el reflejo de ese mismo eterno movimiento y
desarrollo: al principio incomprensin, caos, desorden. Empero comienzan a
aclararse los tipos de enlace de todas las partes del mundo, los movimientos
resultan verificarse de acuerdo a leyes definidas; aparece el cuadro constructivo del
universo nico... As es el mundo, as nos lo descubre la ciencia actual.
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En esta fila tuvo que incluir diecisiete elementos, para conseguir que los tomos de
propiedades anlogas quedaran unos debajo de otros. Pero no todos coincidan
bien. Hubo necesidad de dejar vacos algunos lugares. Despus, coloc nuevamente
diecisiete tarjetas y obtuvo la fila siguiente. Luego la tarea se complic, pues varios
tomos "no estaban conformes" en ningn sitio; sin embargo, la repeticin peridica
de las propiedades se marcaba claramente.
De este modo, todos los elementos conocidos por Mendelev quedaron distribuidos
en forma de tabla especial. Todos ellos, con raras excepciones, se sucedan uno al
otro en lneas horizontales, siguiendo el orden creciente de sus pesos atmicos. Los
elementos semejantes quedaban encuadrados en varias columnas verticales.
En marzo de 1869, Mendelev envi a la
Sociedad Fisicoqumica de San Petersburgo el
primer informe sobre su ley. Despus,
previendo la importancia trascendental de su
descubrimiento, comenz a trabajar
tenazmente sobre este problema, precisando
y corrigiendo su tabla. Rpidamente se
convenci de que en la tabla existan lugares
vacos.
"Para estos lugares vacos, situados a
continuacin del silicio, boro y aluminio, sern
descubiertas nuevas substancias", dijo. Esta
prediccin enseguida se confirm y las casillas
vacas de la tabla fueron ocupadas por elementos recin descubiertos, que
recibieron las denominaciones de galio, germanio y escandio.
De esta forma, el qumico ruso D. Mendelev realiz uno de los ms importantes
descubrimientos en la historia de la Qumica. En aquel tiempo se conocan nada ms
que 62 elementos. Los pesos atmicos eran determinados sin gran precisin,
algunas veces con bastante inexactitud. Sus propiedades estaban insuficientemente
estudiadas. Fue necesario saber compenetrarse con la naturaleza de cada elemento,
profundizar en su estudio, comprender las analogas existentes entre unos y otros
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elementos, adivinar la ruta de sus "peregrinaciones", su "amistad" o "enemistad" en
la propia tierra.
Mendelev consigui recopilar todos los materiales existentes hasta l sobre la
Qumica de la Tierra y los estudi conjuntamente.
El enlace entre los elementos, aunque en forma todava algo oscura e incompleta,
fue sealado antes de l por otros sabios.
Pero la mayora de los sabios de aquel tiempo consideraba absurda la hiptesis
sobre la afinidad o parentesco entre los elementos. As, por ejemplo, cuando el
qumico ingls J. A. Newlands, uno de los combatientes por la libertad de Italia en
las tropas de Garibaldi, present para su publicacin un trabajo relativo a la
repeticin de las propiedades de algunos elementos al crecer el peso atmico, dicho
trabajo fue rechazado por la Sociedad Qumica y uno de sus miembros dijo en tono
de burla que Newlands podra haber hecho una conclusin, todava ms interesante,
si hubiera distribuido todos los elementos en orden alfabtico de sus
denominaciones.
Pero todo esto eran simples detalles. Haca falta trabajar todava mucho. Se
requera trazar un plan nico, establecer una ley fundamental de carcter universal
y demostrar con hechos que dicha ley acta en todos los casos, que las propiedades
de cada elemento dependen de esta ley, se subordinan a ella, se deducen de ella.
Para ello era necesario poseer una intuicin genial y habilidad para poner de relieve
lo comn en las contradicciones, dedicarse con perseverancia a la investigacin de
hechos concretos. Esta enorme tarea la realiz D. Mendelev.
Mendelev present de forma tan evidente, precisa y sencilla el enlace mutuo
existente entre todos los tomos de la naturaleza, que nadie fue capaz de rebatir su
sistema. Se hall la ordenacin debida. Verdad es que todava seguan siendo
enigmticos los enlaces que ligaban los elementos entre s, pero su ordenacin era
tan evidente, que permiti a Mendelev anunciar una nueva ley de la naturaleza, la
ley peridica de los elementos qumicos.
Han transcurrido ms de cien aos. Mendelev dedic casi cuarenta aos al estudio
de esta ley, indagando en su laboratorio los misterios ms profundos de la Qumica.
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En la Cmara de Pesas y Medidas, que l diriga, investig y comprob, utilizando
los mtodos ms precisos, las diferentes propiedades de los metales, encontrando
cada vez ms y ms confirmaciones de su descubrimiento.
Figura 5. 1. D. I . Mendelev en el ao 1869
Viaj por los Urales, estudiando sus riquezas; consagr muchos aos a las
cuestiones referentes al petrleo y su origen. En todas partes, en el laboratorio y en
la naturaleza, vio a cada paso la confirmacin de su ley peridica. Tanto en los
estudios tericos e investigaciones, como en la industria, dicha ley se convirti en
'la brjula dirigente que, lo mismo que gua a los navegantes en el mar, orientaba a
los sabios y a los investigadores prcticos en sus bsquedas.
Hasta la misma muerte, Mendelev, sin cesar, perfeccion, corrigi y profundiz su
pequea tabla del ao 1869. Centenares de qumicos, siguiendo su ruta genial,
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descubrieron nuevos elementos, nuevas combinaciones, descifrando paulatinamente
el profundo sentido interno de la Tabla de Mendelev.
En la actualidad esta Tabla tiene un aspecto completamente distinto.
Resulta que la Tabla de Mendelev constituye un manual excelente para el estudio
de las leyes que rigen la estructura de los espectros atmicos. Al estudiar los
espectros de los elementos y distribuirlos en el orden de la Tabla de Mendelev, el
joven fsico ingls Enrique Moseley descubri inesperadamente, en 1913, una nueva
ley y estableci la importancia que tiene el nmero de orden en la Tabla.
Demostr que lo ms importante en el elemento es la carga del ncleo central, que
coincide exactamente con el nmero de orden del elemento. En el hidrgeno es
igual a la unidad, en el helio, dos, y, por ejemplo, en el zinc es igual a 30, en el
uranio, a 92. Adems, este nmero expresa
la cantidad de electrones ligados al ncleo
por la influencia de estas cargas y que giran
a su alrededor por distintas rbitas,
En todos los tomos, el nmero de
electrones que rodean al ncleo es igual al
nmero de orden del elemento en cuestin.
Los electrones estn dispuestos de forma
determinada alrededor del ncleo,
formando capas aisladas. La primera, la
ms prxima al ncleo, llamada capa K,
tiene 1 electrn en el hidrgeno y 2 electrones en los dems elementos. La
segunda, denominada capa L, tiene en la mayora de los tomos 8 electrones. La
capa M puede contener hasta 18 electrones, la capa N, hasta 32.
Las propiedades qumicas de los tomos, las define, principalmente, la constitucin
de la capa electrnica ms externa o cortical. Esta capa adquiere gran estabilidad,
cuando la cantidad de electrones que la integra es igual a 8. Los tomos que poseen
en la capa cortical uno o dos electrones, pueden cederlos con facilidad,
convirtindose en iones. Por ejemplo, el sodio, potasio, rubidio tienen en su capa
externa un electrn. Estos tomos pueden ceder dicho electrn fcilmente y se
transforman en iones monovalentes, cargados positivamente. En este caso, la capa
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electrnica siguiente se convierte en cortical. Ella contiene precisamente 8
electrones, lo que garantiza la estabilidad del tomo-ion formado.
Figura 5. 2 Sistem a peridico de los element os. Prim era tabla, presentada por D. I .Mendelev en 1869
Los tomos de calcio, bario y dems metales alcalino-trreos tienen dos electrones
externos y cuando los pierden se convierten en iones bivalentes positivos estables.
Los tomos de bromo, cloro y dems elementos halgenos tienen siete electrones
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en la capa cortical. Estos tomos, por el contrario, aceptan vidamente los
electrones de las capas corticales de otros tomos y al completar su capa externa
hasta ocho electrones, se transforman en iones negativos estables.
En los tomos que poseen en sus capas externas tres, cuatro y cinco electrones, la
tendencia a formar iones, durante las
reacciones qumicas, se manifiesta con
menor intensidad.
El peso del tomo y su grado de
dispersin en la naturaleza, dependen de
la constitucin del ncleo. Las
propiedades qumicas del elemento y su
espectro dependen del nmero de
electrones y son muy semejantes en
aquellos tomos en los que la estructura de la capa electrnica cortical es anloga.
Este es el secreto del tomo. Desde el momento en que fue descubierto, los
qumicos y fsicos, los geoqumicos y astrnomos, personal tcnico, todos
comprendieron que la ley peridica de Mendelev constituye una de las leyes ms
importantes de la naturaleza.
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Cap tu lo 6
EL SI STEMA PERI DI CO DE LOS ELEMENTOS DE MENDELEV EN N UESTROS
D A S
Los investigadores propusieron muchos y diversos procedimientos para explicar con
la mayor claridad y exactitud posibles los rasgos caractersticos de la Tabla de
Mendelev. Observe en los dibujos adjuntos, cmo fue representada
esquemticamente la gran ley de Mendelev en distintos tiempos: bien en forma de
filas y columnas, bien a modo de espiral enrollada en el plano, bien como un
conjunto de arcos y lneas entrelazados.
Ms adelante volveremos a ocuparnos de la tentativa
de representar la Tabla en forma de espiral grandiosa,
pero ahora vamos a examinarla tal como la presenta la
ciencia actual.
Intentemos estudiar esta Tabla y tratemos de
comprender su significado profundo.
Primeramente, observamos numerosas casillas,
dispuestas en siete filas horizontales y divididas por
lneas verticales, formando diez y ocho columnas ogrupos, como les llaman los qumicos. Hay que hacer
notar, que en la mayora de los libros de texto, la
Tabla se representa en forma algo distinta (las filas como si fueran dobles), sin
embargo, a nosotros nos es ms cmodo examinarla como acabamos de decir.
En la primera fila hay slo 2 elementos, hidrgeno (H) y helio (He); la segunda y
tercera tienen 8 elementos cada una; la cuarta, quinta y sexta tienen 18 elementos
cada una. Las casillas correspondientes a estas seis filas deberan estar ocupadas
por 72 elementos, sin embargo, resulta que entre las casillas N 57 y N 72 estn
incluidos 14 elemento semejantes al lantano, denominados lantnidos. Finalmente,
la ltima fila tiene, por lo visto, 32 casillas, como la anterior, pero estn ocupa das
slo cierto nmero de ellas.
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Es difcil imaginarse que pueda existir cualquier elemento, dispuesto delante de la
primera casilla, ocupada por el hidrgeno, puesto que el ncleo de este elemento,
protn y neutrn, son los ladrillitos funda mentales de que estn constituidos los
ncleos de todos los dems tomos.
Figura 6 .1. Representacin esquem tica del sistem a peridico de D. I . Mendelev,
propuesta por Soddy, en 1914. Las lneas horizontales constituyen las filas de
element os con propiedades qum icas anlogas. Los grandes perodos en form a de
ochos. En los crculos blancos se hallan los metales, en los negros, los metaloides.
Los crculos grises estn ocupados por los element os neutr os (gases nobles y los
elementos que forman xidos anfteros)
No hay duda de que el hidrgeno debe ocupar el primer puesto en la Tabla de
Mendelev. Mucho ms complicada es esta cuestin a final de la tabla. El ltimopuesto, lo ocup, durante largo tiempo, e metal uranio.
Sin embargo, despus de varios experimentos fueron obtenidos lo elementos
transurnicos. Por consiguiente, con el uranio no termina la Tabla de Mendelev.
Despus de l, fueron ocupadas, por los nuevo elementos descubiertos, doce
casillas ms: neptunio (N 93), plutonio (N 94) americio (N 95), curio (N 96),
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Finalmente, el cuarto elemento que no fue hallado ni en la Tierra ni en las estrellas,
es el N 61. Es uno de los metales de las tierras raras. Ha sido sintetizado y se
denomina prometio.
Ahora, la Tabla de los elementos est mucho ms completa que en los tiempos en
que Mendelev estudi el cuadro complejo de la naturaleza y escribi el primer
proyecto de su Tabla.
Como ya dijimos, cada casilla numerada la ocupa un elemento. No obstante, los
fsicos han demostrado que en realidad esta cuestin es ms complicada de lo que
parece. Por ejemplo, a la casilla N 17, de acuerdo con las propiedades qumicas, le
corresponde un solo tomo, el gas cloro, con un ncleo pequeo y diez y siete
electrones que lo rodean por todos los lados. Sin embargo, los fsicos opinan que
hay dos cloros: uno ms ligero, otro ms pesado. Pero debido a que la proporcin
de ambos es siempre la misma, el peso medio
es invariablemente igual a 35,46.
He aqu otro ejemplo. Ya sabemos que la
casilla N 30 est ocupada por el zinc. En ese
caso, los fsicos tambin demuestran que
existen seis tipos diferentes de zinc, unos ms
pesados, otros ms ligeros. De esta forma
resulta, que a pesar de que cada casillacontiene un solo elemento qumico con propiedades naturales definidas, existen
varias clases de un mismo elemento o "istopos". En ciertos casos uno solo, en
otros incluso diez.
Naturalmente, este fenmeno interes de forma extraordinaria a los geoqumicos.
Por qu estos istopos se hallan siempre en la naturaleza en cantidades
perfectamente determinadas, por qu en unos casos no abunda ms el istopo
pesado y en otros el ms ligero? Los qumicos se dedicaron con toda energa a la
comprobacin de este hecho. Tomaron para el anlisis muestras de sales de
procedencia diversa: sal comn del mar, de lagos diferentes, sal gema, sal del
frica Central. Extrajeron de cada muestra el gas cloro e inesperadamente
obtuvieron para el peso atmico resultados idnticos. Investigaron incluso el cloro
contenido en las piedras que caen del cielo y en ellas la composicin del gas cloro
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result ser completamente anloga. En todos los ensayos, lo que nosotros llamamos
peso atmico no vari en ningn caso, cualquiera que fuera la procedencia del
elemento dado.
Figura 6.2. Sistema peridico de los elementos de D. I. Mendelev en forma de
crculos-espirales. El dim etro de los crculos representa las dim ensiones de los
tomos y los iones. (Propuesto por Y. Bilibin en el ao 1945)
Pero el triunfo de los qumicos no dur mucho. Otros investigadores probaron en el
laboratorio a separar estos istopos pesados y ligeros. Despus de someter al gas
cloro a largas y complicadas destilaciones se lleg a obtener un gas compuesto de
tomos de cloro ms ligero y otro con los ms pesados. Desde el punto de vista
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