¡Vive la tabla periódica!

Autores:

o Gabriel Pinto Cañón.
    • Introducción histórica. Se muestran fotografías (impresas o en ordenador) como: el cuadro “Escuela de Atenas” (Rafael, siglo XVI) y tablas con símbolos alquimistas para introducir el papel de la filosofía griega y la alquímia en el estudio de la constitución de la materia; portada del libro “El químico escéptico” (Boyle, 1661) que introduce los “cuerpos primitivos”; tabla de elementos de Lavoisier (clasificó 33 “sustancias simples”); imagen de símbolos de elementos de Dalton (1808), que definió el concepto “atómico actual” de elemento y usó iniciales en inglés. Se explica la mejora en medida de pesos atómicos por Berzelius (iniciales de símbolos de elementos en latín) y Cannizzaro, y la importancia del primer congreso internacional de Química (Karlsruhe, 1860). Al avanzar el siglo XIX, muchos autores buscan relaciones entre pesos atómicos y propiedades de elementos, para simplificar y racionalizar su estudio.
    • Se preparan cartas (cartulina) con símbolos de elementos (mismo color si tienen propiedades similares) y pesos atómicos (de la época) para deducir algunas tríadas de Döbereiner (1829).
    • Con lapiceros, papel y tijeras, se realizan fragmentos del “tronillo telúrico” de Chancourtois (1862).
    • En un xilófono o teclado de juguete se pintan del mismo color (a veces ya viene) las notas “do” de sucesivas octavas, las “re”, etc., y se rotula cada tecla por orden de número atómico de la época en que Newlands (1865) elaboró su teoría. Se apreciará que las propiedades de elementos se repiten aproximadamente por “octavas”.
    • Con “cartas” de cartulina que se ordenan, se vislumbran la predicción de huecos y la controversia de algún peso atómico de la primera TP de Mendeléiev (1869). Su 150 aniversario fue el motivo de celebración (2019) del AITP.
    • Con una gráfica se explica el estudio de emisión de rayos X de Moseley (1913). Desde entonces, se conoce que la repetición de propiedades de elementos se debe a la variación de número atómico y no del peso atómico. Se comenta (con objetos sencillos como legumbres) el desarrollo de las teorías atómicas, enfatizando la actual (niveles electrónicos).
    • Se exponen minerales de fácil adquisición y los elementos (resaltando sus aplicaciones) que se obtienen de ellos.
    • Una propiedad periódica que se discute es el volumen atómico. Con distintos balones y pelotas, se pregunta que si el más pequeño (pelota de ping-pong) fuera un átomo de H, cuáles se asociaría a otros. La analogía se usa también para comparar tamaños de iones frente a sus átomos.
    • Otra propiedad periódica que se estudia es la conductividad eléctrica: los participantes hacen un corro dándose la mano y dos de ellos sujetan un “energy stick”, que se enciende y suena (lleva tres LEDs y un generador de ruido) al cerrarse el circuito (la piel “conduce” por el sudor). Se ponen, entre dos manos del corro, diversos elementos químicos (Cu, C, Fe, Au, S, etc., de objetos cotidianos), relacionando su conductividad con su estructura y posición en la TP. Es especialmente curioso realizarlo con un lápiz con puntas por ambos extremos, y sobre un papel pintado con lapiceros de dos tipos: H (hard, no conduce, porque aparte de grafito lleva bastante arcilla en la mina) y B (black, que conduce mejor porque tiene más grafito).
    • Con monedas de céntimos europeas y centavos de dólar, se muestra que las primeras (Fe recubierto de Cu) se atraen por un imán y las otras (Zn recubierto de Cu) no.
    • Los participantes deben identificar metales de cubos de iguales dimensiones, por su densidad (con o sin balanza) y otras propiedades (color, magnetismo…) aportadas como “pistas”.
    • Se muestran objetos (sellos, llaveros, billetes de lotería, diferentes ediciones de TP, etc.) con los que se introduce, entre otros aspectos, la aportación española al descubrimiento de elementos (Pt, W y V).

 

 

¿Qué se pretende demostrar?

    • Se pretende introducir varios temas en relación a la tabla periódica (TP): concepto de elemento químico; historia de la evolución de dicho concepto y de la construcción de la TP; aportación española; propiedades físicas y químicas periódicas; significado, interpretación y modelos existentes de TP; la TP como icono universal de la cultura y discusión sobre si “está acabada”.

Dirigido a:

    • Gran Público
    • Primaria
    • Secundaria
    • Universidad

(Se puede amoldar a las distintas etapas educativas).

Materiales necesarios:

    • Tablas periódicas de distinto tipo.
    • Papel y rotuladores.
    • Lapiceros y sacapuntas.
    • Xilófono o piano de juguete con al menos dos octavas musicales. Existen aplicaciones informáticas de teclados con sonido.
    • Materiales cotidianos que son elementos químicos, por ejemplo: trozo de tubería de cobre, barra de azufre (fácilmente accesible como calmante de dolor de cuello), mina de lapicero, monedas…
    • Juguete científico conocido como “energy stick” (precio menor a 10 euros).
    • Imán.
    • Balones de diversos deportes.
    • Cubos de diferentes metales de dimensiones iguales, fácilmente accesibles por internet o en tiendas de material educativo.
    • Material variado realizado con ocasión de la celebración del Año Internacional de la Tabla Periódica de los Elementos Químicos (AITP, 2019): sellos de distintos países (España, Moldavia, Portugal…, fácilmente accesibles por internet), llaveros, imanes, objetos a la venta en el museo Laboratoriumde Vergara (Guipúzcoa) especializado en el wolframio (por ser allí donde se descubrió en el siglo XVIII), billete de lotería, etc.

Riesgos:

    • No existe, salvo que alguien tenga alergia a alguna sustancia u objeto (evitar el contacto directo en ese caso).

Enlaces:

    • La tabla periódica: Algo más que un icono de la ciencia. G. Pinto, en “Y un gran paso para la humanidad”, Quintín Garrido (Ed.), 2019. https://bit.ly/2GJnYuW
    • Año Internacional de la Tabla Periódica: Una oportunidad para abordar contextos de didáctica e historia de la física y la química, G. Pinto, M. Martín, M. A. Calvo y A. de la Fuente, Revista Española de Física, 33(1), 10-18 (2019). https://bit.ly/2X5hvRC
    • Actividades a nivel mundial sobre el Año Internacional de la Tabla Periódica: https://www.iypt2019.org/
    • Curiosidades (palabras con símbolos de elementos, historia, tabla dinámica…): https://www.lmntology.com/

Para saber más:

    • Monográfico de la revista Anales de Química sobre cada elemento químico y la tabla periódica: https://bit.ly/32CYoBF (como tabla interactiva: https://bit.ly/2ZpTLZC).
    • Tabla interactiva de la Royal Society of Chemistry: https://rsc.li/1eSlfuQ
    • Información sobre el Concurso Escolar “Nuestra Tabla Periódica”: https://bit.ly/2FTjK5d y https://bit.ly/2mTsnFH
    • Imágenes espectaculares de los elementos químicos. The Elements: A visual exploration of every known atom in the Universe.https://bit.ly/2uDBdIc
    • Textos científicos clásicos: https://web.lemoyne.edu/giunta/
    • Controversias en denominaciones de elementos: https://bit.ly/2UVKPZJ

 

Observaciones:

    • Lo recogido en este trabajo se ha expuesto en distintas formas, como conferencias para el público en general, talleres para alumnos (de diferentes etapas educativas), cursos de formación de profesores y ferias científicas. Es muy importante tener en cuenta el tipo de participantes en la actividad, para seleccionar los ejemplos y el fundamento científico que se aportan en cada caso.
    • Como sucede en cualquier actividad educativa y divulgativa, se sugiere que se favorezca la mayor participación, invitando a los participantes a que interactúen con los diversos materiales y planteando preguntas que exijan un razonamiento adecuado a su nivel de formación.

Galería de imágenes:

Arriba de izda. a der.: energy stick y objetos para determinar si son conductores; “tornillo” de Chancourtois y gráfica con fotografía de Moseley. Parte central: teclado con octavas de elementos químicos (incluye el G, glucinio, hoy conocido como Be). Abajo: modelos de cartas para justificar los tratamientos de Döbereiner y de Mendeléiev, así como cubos de diferentes metales.

Detección de la conductividad eléctrica de la piel con un energy stick

Papel con láminas de grafito depositadas con un lápiz tipo B.

Cubos de diferentes metales que los participantes deben identificar por densidad y otras propiedades (color, magnetismo…).

Ejemplos de elementos químicos y los minerales de los que se obtienen por procedimientos químicos y físicos.