La historia del gas noble: El «ninja» entre los elementos

 

Profesor | Cai Yunming, profesor honorario, Departamento de Química, Universidad Nacional de Taiwán
Recopilación de artículos | Lu Fangwen
Fuente de la imagen: .wikimedia

La existencia del gas contundente es conocida por todos los que han estudiado física y química en la escuela secundaria, y muchas personas pueden incluso recitar estos elementos del grupo 18 de la Tabla Periódica, «helio-neón argón, criptón, xenón-radón». Si retrocedemos 150 años a la época en que Mendeleev propuso por primera vez la Tabla Periódica, encontraremos que aunque la gente ha tratado de encontrar los elementos restantes de acuerdo con la predicción de la Tabla Periódica, los gases inertes no están en ella en absoluto. En esta conferencia, el profesor Tsai Yun-ming del Departamento de Química de la Universidad de Taiwán llevará a la audiencia a retroceder en el tiempo, comenzando por las primeras investigaciones sobre el aire, para comprender cómo el gas contundente, a través de los esfuerzos persistentes de varios científicos, entró en la etapa de la ciencia durante el viaje de búsqueda de los rompecabezas elementales, y todavía sigue influyendo en la vida de las personas hoy en día.

Descubrir la existencia del ninja.

El gas contundente es como un «ninja» de la naturaleza, difícil de reaccionar con otros elementos y difícil de ser observado científicamente por los científicos de la época. Sin embargo, estos ninjas jugaban tranquilamente un papel importante en el mundo – el helio representa un cuarto del contenido elemental del universo y el argón, el primer miembro de la familia de los gases romos, representa alrededor del 0,9% de la composición del aire de la Tierra.

Debido al importante papel que desempeñaba el argón en el aire, en 1888, el físico Lord Rayleigh descubrió una serie de resultados experimentales sobre la composición del aire que no podían ser explicados por la teoría original. Rayleigh se inspiró en la hipótesis de Blunt de que los pesos atómicos de otros elementos eran múltiplos enteros de los del hidrógeno, y quiso medir los pesos moleculares del oxígeno y el nitrógeno con mayor precisión. Al medir el peso molecular del nitrógeno, Raleigh eligió preparar el nitrógeno por dos métodos diferentes para confirmar la fiabilidad de sus resultados.

En 1893, el químico Ramsay respondió a los hallazgos de Raleigh especulando que podría haber un gas en el aire que no era fácilmente reaccionable. La existencia del argón entró en la arena científica con la evidencia de sus espectros elementales y sus propiedades únicas, que hicieron difícil la reacción con otras sustancias. Cuando Raleigh y Ramsay predijeron además que el gas argón podría ser un gas monatómico basado en la teoría de la dinámica del gas, fueron fuertemente criticados por Mendeleev y otros renombrados químicos por desafiar la integridad de la clasificación de la tabla periódica, lo que hizo que Raleigh decidiera centrarse en la física, dejando a Ramsay para continuar su viaje para encontrar a los miembros de la familia ninja.

El ninja emergente

En 1895 Ramsay descubrió el helio calentando mineral de uranio de tierras raras que había comprado por tres chelines y seis peniques en una solución de ácido sulfúrico, y en 1898 Morris, un científico y asistente que se basaba en los avances en la tecnología de licuefacción del aire, descubrió que existía el helio. Con la ayuda de W. Travers, los gases mono-atómicos de criptón, xenón y neón emergen uno a uno en un proceso de destilación de una semana de duración. El equipo de Ramsay tiene la misión de descubrir la existencia de 87 sospechosos escondidos entre mil millones de personas. El descubrimiento del radón, el más atómico, fue hecho por otro químico, Soddy, que trabajó con Ramsay para recoger gas de radio. Las contribuciones de Raleigh y Ramsay en la investigación de los gases contundentes expandieron la imaginación de la gente del mundo en el pasado.

Incluso después del descubrimiento del gas contundente, científicos como Moissan y Ramsey continuaron preguntando, «¿Qué tan poderosos son estos ‘ninjas’? ¿Es cierto que estos gases no pueden reaccionar con otras sustancias? Sin embargo, la oportunidad de derrotar a los ninjas seguía siendo esquiva, y no fue hasta que Pauling señaló que los gases más pesados e inertes, con sus cargas nucleares protegidas y sus electrones de valencia menos ligados, podrían tener la oportunidad de formar moléculas estables, que se arrojó nueva luz sobre el tema. 1962 fue un año de gran éxito, y en mayo Barlett fue el primero en publicar una nueva clase de gas que contenía una molécula estable a temperatura ambiente. En agosto y octubre, diferentes equipos de investigación anunciaron su XePtF6, un compuesto de xenón, seguido por el XeF4 y el XeF2, producido por técnicas de alta temperatura y EDM.

Hoy en día, el gas contundente no es sólo un ninja escondido en un rincón, esperando ser explorado por los científicos, sino uno de los principales actores detrás de la integración del gas contundente en la vida cotidiana, haciendo que la sociedad actual sea más conveniente y segura. Por ejemplo, el helio se utiliza a menudo en técnicas que requieren bajas temperaturas, y la resonancia magnética en los hospitales también requiere la participación de helio líquido.

El camino fangoso en busca de la verdad

Al final de la conferencia, el Prof. Tsai dijo, «La ciencia de encontrar la verdad no es un camino fácil, pero créeme, está llena de diversión. El conocimiento en los libros de texto nos dice directamente la diferencia entre átomos simples y dobles, pero mirando hacia atrás en la historia del descubrimiento del gas contundente, hubo en realidad un largo período de lucha e investigación en medio. El Prof. Chung-chien Kao, Director del Centro de Educación Científica y Profesor del Departamento de Física de la Universidad Nacional de Taiwán, también respondió durante la sesión de preguntas y respuestas: «A veces, cuando aprendemos sobre las cosas equivocadas, aumenta tu comprensión de las cosas correctas. Con el fin de transferir rápidamente el «conocimiento», la mayoría de los libros de texto omiten los giros y vueltas del proceso de descubrimiento y nos dicen directamente las respuestas que los científicos han encontrado. Para presentar teorías y pruebas más detalladas.


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