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El galio: Descubierto demasiado tarde para la primera tabla periódica de Mendeleiev

Amigos, ha pasado tiempo. Echemos un vistazo a Patty....

Patty miró su nuevo Apple® Watch y se alegró. Lo más agradable es que no esperaba estar contenta. Había oído muchas críticas tibias y estaba preparada para no quedar impresionada. Pero, hasta ahora, le estaba encantando. Es cierto que necesitaba su iPhone 5 cerca. Pero, con un vistazo, podía ver los mensajes de texto, su progreso físico del día, la temperatura exterior, sus reuniones del día, utilizar la calculadora del reloj, etc., etc. Lo utilizaba todo el tiempo. Era más cómodo que sacar el iPhone del bolsillo. Además, la duración de la batería era mucho mejor de lo esperado. Al final del día aún le quedaban dos tercios de la carga.

Se rió para sus adentros mientras miraba la correa del reloj. Las correas de reloj existían desde hacía décadas y tenían ese molesto pasador que las sujetaba al reloj. Apple ha diseñado la correa perfecta. Hay una pequeña hendidura en la parte trasera del reloj. Si la presionas, la correa se desliza hacia fuera. Al volver a introducirla, la correa se sujeta con mucha fuerza. Pero lo mejor del reloj es que era gratis. El profesor de la clase le pidió que hiciera una presentación de 30 minutos sobre el Apple Watch en una clase llamada Tecnología cotidiana. Como honorarios, el reloj fue pagado por la escuela. Y ella se lo quedó.

La correa del Apple Watch es fácil de cambiar y es resistente. Fuente de la imagen.

Patty tenía el trimestre libre, así que también aceptó dar una conferencia en otra clase, Materiales: La sustancia de la civilización, ya que el profesor del curso estaba en una conferencia durante unos días. Patty se sintió muy bien al ver que estaba tan bien integrada en la cultura de la escuela de ingeniería como para que estos dos profesores le pidieran que participara en sus clases.

Parte de su conferencia versó sobre el desarrollo de la Tabla Periódica por Mendeléyev. El profesor de la clase le sugirió que utilizara una viñeta de vídeo de 10 minutos del DVD Universe de Stephen Hawking. En el vídeo se explicaba cómo Mendeléyev escribió el peso atómico y el nombre del elemento en un trozo de papel del tamaño de una tarjeta. Después organizó los elementos según su peso atómico y sus propiedades físicas y el resultado fue la Tabla Periódica.

Mientras Patty veía el vídeo, vio al actor colocando la tarjeta del elemento indio.

"Un momento", pensó, "¿se había descubierto el indio para entonces?".

Empezó a interesarse por el indio porque su marido, Rob, estaba haciendo su tesis doctoral sobre el óxido de indio y estaño (ITO). Buscó un poco y descubrió que el indio se descubrió en 1863, seis años antes de que Mendeléyev realizara su innovador trabajo sobre la tabla periódica. Así que, después de todo, el vídeo era correcto.

Mendeleev en la época de su descubrimiento de la Tabla Periódica.

A medida que avanzaba el vídeo, el narrador señalaba que la primera Tabla Periódica de Mendeléyev tenía lagunas y que Mendeléyev predijo que, con el tiempo, se descubrirían elementos que llenarían esas lagunas.

Patty encontró un vídeo TedEd que, en su opinión, explicaba el trabajo de Mendeléiev incluso mejor que el vídeo de Stephen Hawking. Una de las cosas que a Patty le pareció realmente profunda fue que Mendeléyev predijo las propiedades de los elementos desconocidos por su lugar en la Tabla Periódica. En el vídeo se señala que predijo que se encontraría un elemento con una masa atómica de 68 aproximadamente. Llamó a este elemento eka-aluminio, ya que se encontraba en el mismo periodo y una fila por debajo del aluminio. En 1871, predijo que tendría una densidad de 6 g/cc, fundiría a baja temperatura, conduciría bien el calor y sería un metal brillante. Todas estas características las predijo con asombrosa exactitud, cuando el eka-aluminio o galio se descubrió sólo cuatro años después, en 1875.

Tabla periódica de Mendeleev de 1871. Fue antes de que se conocieran los números atómicos, por lo que utilizó la masa atómica. Fuente de la imagen.

Obsérvese que el peso atómico de 68 no tiene ningún elemento. El galio se introduciría aquí en 1875.

Patty estaba familiarizada con el galio, ya que los estudios de Rob incluían este elemento, que se utiliza a menudo con el indio en la fabricación de láseres semiconductores y LED. Recordaba vagamente que Rob estaba entusiasmado con la importancia del galio, pero no recordaba muy bien por qué.

El día pasó rápido y, antes de que se diera cuenta, estaba en la entrada de su casa, lista para ver qué aventuras le deparaba la noche. Rob había llegado pronto y estaba preparando su típica cena de macarrones con queso caseros. Eran del tipo crujiente y Patty sintió el aroma tentador al entrar en su casa. La cena, y poco después, fue la hora de la familia. Rob y Patty habían acordado que reducirían al mínimo las conversaciones de trabajo y se concentrarían en las cosas familiares con sus dos hijos pequeños. Era martes, día de español en su casa. En ese día sólo hablaban español. Sus hijos gemelos ya hablaban y entendían bastante bien el español y el mandarín (el jueves era el día del mandarín).

A las ocho de la tarde, los niños ya estaban en la cama y Patty estaba deseando contarle a Rob lo de Mendeleiev y el eka-aluminio. Después de contarle toda la historia, continuó.

"Sigo pensando que es realmente impresionante que Mendeleiev no sólo fuera capaz de predecir que el galio debía existir, sino que estuviera tan cerca de describir sus propiedades físicas reales", opinó Patty.

"Estoy de acuerdo. Piénsalo. Cuando hizo la predicción no se sabía casi nada de los materiales. Los científicos ni siquiera estaban de acuerdo en que existieran los átomos. Tú y yo hemos tenido cursos de física del estado sólido y probablemente no podríamos hacer lo que él hizo", replicó Rob.

"El galio es un material muy importante en la actualidad, ya que se utiliza en los láseres semiconductores y, sobre todo, en la iluminación LED. Sin galio no podríamos tener iluminación LED blanca, ya que el nitruro de galio es necesario para fabricar láseres azules", prosigue Rob.

"¡Un momento! Dijiste luz blanca, luego luz azul, estoy confundida", interrumpió Patty.

"No existen LED de luz blanca. La luz blanca sólo puede producirse a partir de LED rojos, verdes y azules. Los LED azules se fabrican con nitruro de galio", responde Rob.

"Sé que la iluminación LED blanca es importante para el futuro porque ahorra electricidad. Pero no me gustaba la luz azul-blanca de las primeras luces LED. Sin embargo, la tecnología está mejorando", responde Patty.

"He leído que aproximadamente el 20% de toda la electricidad se utiliza en iluminación y que los LED consumen una séptima parte de energía por lumen que las lámparas incandescentes. Si pensamos en esta situación, el galio es un material importante del futuro", prosiguió Rob.

"Me pregunto si Mendeleev habría imaginado que su predicho eka-aluminio, alias galliuim, sería tan importante", se rió Patty.

Salud,

Dr. Ron