La taula periòdica d’Andreas von Antropoff

El sistema periòdic és un dels ingredients fonamentals de la química contemporània. Va sorgir en la dècada de 1860 a partir de dues línies de treball complementàries: les classificacions químiques en famílies naturals d’elements i l’estudi dels llavors anomenats “pesos atòmics”. La primera línia es va desenvolupar fonamentalment a les aules i va tindre com a protagonistes al professorat de l’ensenyament secundari i universitària que va buscar formes més adients per a presentar, de manera didàctica, la ingent quantitat de compostos químics coneguts durant la primera meitat del segle XIX. Es van proposar així diverses classificacions d’elements, tant naturals com artificials, de vegades amb les seues corresponents representacions gràfiques, que van ser utilitzades com a eixos organitzatius de manuals de química fins a finals del segle, fins i tot moltes dècades després de l’aparició del sistema periòdic.

L’altra línia d’investigació va estar relacionada amb els càlculs dels pesos atòmics a partir de les hipòtesis introduïdes per John Dalton i mitjançant una gran quantitat de dades empíriques i suposades amb major o menor certesa. La dificultat associada amb aquests càlculs, i les moltes incerteses i opcions disponibles, va fer que existiren una gran varietat de valors per als pesos atòmics dels elements. El gran congrés de Karlsruhe va abordar aquest assumpte en 1860 i es van oferir algunes solucions que van permetre avanços, encara que el problema es pot rastrejar en moltes de les primeres taules periòdiques.

Les taules periòdiques dels anys seixanta i setanta del segle XIX van combinar les famílies naturals amb una seqüenciació basada en els pesos atòmics disponibles. D’aquesta manera es va poder elaborar patrons per a predir nous elements o modificar els pesos atòmics. Una d’aquestes taules va ser la proposada per Dmitri Ivanovich Mendeléiev (1834-1907), en aquells dies un professor de química a Sant Petersburg i que preparava el seu manual de química inorgànica. El seu èxit va ser, en part, a causa de les posteriors troballes que semblaven confirmar les seues prediccions d’elements com ara el germani, l’escandi i el gal·li durant les dècades següents. En realitat, va haver-hi moltes altres taules periòdiques semblants, producte de la creativitat col·lectiva relacionada tant amb l’ensenyament com amb les investigacions dels pesos atòmics i la imaginació visual dels químics d’aquestes dècades. Alguns exemples són els treballs d’Alexandre-Emile Beguyer de Chancourtois (1820-1886), John A. Newlands (1837-1898), William Odling (1829-1921) i, molt especialment, Lothar Meyer (1830-1895). D’altra banda, no totes les prediccions de Mendeléiev van ser confirmades i les seues diverses versions de la taula periòdica no van aconseguir resoldre les dificultats per a incorporar noves troballes, com ara els gasos nobles de les darreries del segle XIX. Quan va publicar la seua última versió de la taula a principis del segle XX, Mendeléiev va predir nous elements (amb pes menor que l’hidrogen, per exemple), que mai es varen confirmar i tampoc va poder resoldre seriosos problemes relacionats amb irregularitats en la sèrie de pesos atòmics (per exemple, entre tel·luri i iode).

En la primera meitat del segle XX la taula periòdica va incorporar tres grups d’importants novetats, tant de caire teòric com experimental: el concepte de “nombre atòmic”, els descobriments de nous elements associats amb la radioactivitat i l’arribada incipient de una nova interpretació proporcionada per la mecànica quàntica durant les dècades de 1920 i 1930. Potser la principal novetat va ser el concepte de “nombre atòmic” que va arribar de la mà dels treballs d’Henry Moseley (1867-1919) i els seus estudis al voltant dels espectres de raigs X. Aquest valor proporcionava una nova forma d’organitzar els elements dins de la taula periòdica i eludia moltes irregularitats arrossegades durant les dècades anteriors. Pel que fa a les noves troballes d’elements i les investigacions de radioactivitat,  fou molt rellevant la incorporació d’un grup ampli de dones que van treballar entorn dels nous elements radioactius seguint el camí obert per Marie Curie (1867-1934). Per exemple, la química russa Julia Lermontova va investigar procediments per a situar millor els metalls del grup del platí (ruteni, rodi, pal·ladi, osmi, iridi). Amb una perspectiva més teòrica, la química britànica Margaret Todd va suggerir en 1913 el nom de “isòtops” (que significa literalment en el “mateix lloc” en la taula periòdica), responent a les noves investigacions de Frederick Soddy. Altres avanços experimentals permeteren el descobriment de nous elements, càlculs més acurats dels pesos atòmics o la descripció de propietats químiques dels nous elements. Dins d’aquest grup es troben Harriet Brooks, que va fer treballs experimentals al voltant del nou gas noble radioactiu que va ser anomenat finament “radó”,  tot i que a la taula periòdica d’Antropoff apareix amb un dels seus noms original “emanació”(Em).

Per la seva banda, Lise Meitner va fer investigacions relacionades amb el descobriment del protactini (l’element 91). Ja molt posteriorment, Marguerite Perey va completar el grup dels metalls alcalins amb el descobriment del franci. Per altra banda, les espanyoles Carmen Brugger i Trinidad Salinas que van realitzar noves investigacions experimentals sobre el fluor, els pesos atòmics i la seua anàlisi quantitativa. Piedad de la Cierva (1913 – 2007), que va estudiar a la Facultat de Ciències de València, va investigar els isòtops del brom i, com moltes altres dones d’aquesta època, també va treballar amb les noves investigacions relacionades amb la radioactivitat.

Als anys de l’aparició de la taula periòdica d’Antropoff (1925), Ida Noddack desenvolupava amb el seu marit Walter diverses investigacions que conduïren al “descobriment” més o menys disputat dels elements 75 (anomenat “reni”, a partit del nom llatí del riu Rhin) i 43, inicialment anomenat “masuri”(Ma), per tal de recordar la batalla entre Alemanya i Rússia en els llacs Masurians l’any 1914. Aquest element, força peculiar dins de la taula periòdica, fou “redescobert” a les darreries de la dècada següent i anomenat “tecneci”, per tal de recordar el seu origen artificial. Les investigacions d’aquest caire continuaren desprès de la publicació de la taula, amb el descobriment de nous elements radioactius, però el disseny proposat per Antropoff tingué la virtut d’acomodar amb relativa facilitat els nous descobriments experimentals, particularment els elements transurànics que vindrien desprès de 1940.

Per tal d’entendre el reeixit disseny d’aquesta taula periòdica cal endinsar-se un poc en la biografia del seu creador: el químic Andreas von Antropoff (1878-1956), professor d’origen estonià que havia estudiat en 1908 amb William Ramsey (1852-1912). Aquest químic britànic havia obtingut el Premi Nobel de Química en 1904 pels seus estudis al voltant dels gasos nobles, un nou grup d’elements que varen ser incorporats a la taula periòdica a principis del segle XX. Antropoff va investigar les propietats químiques d’aquest nous gasos, principalment la solubilitat en aigua, unes investigacions que Antropoff va participar a la I Guerra Mundial dins de les confrontacions entre Alemanya i Rússia. Desprès de la guerra esdevingué professor de la Universitat de Bonn i va publicar un reeixit manual de química, Experimentelle Einfürung in die Chemie (Karlsruhe, 1923), que fou traduït al castellà (Madrid, 1945) i altres llengües i va ser reeditat fins la dècada de 1950 (Baden-Baden, 1955). Durant els anys trenta, Antropoff va col·laborar activament amb el nazisme a les universitats alemanyes, tal i com varen fer també altres químics alemanys d’aquest anys i els dirigents de la indústria química alemanya organitzada al voltant de IG Farben que tingué un paper clau en les atrocitats de la II Guerra Mundial.

Més d’una dècada abans d’aquests terribles esdeveniments, Antropoff va publicar la seva proposta de tabla periòdica d’Antropoff en 1926 en la revista Angewandte Chemie. En aquest curt treball, Antropoff reconeixia que el sistema periòdic havia estat una de les fites més importants de les ciències, tant per a la investigació com per a la recerca. Als darrers anys, afirmava Antropoff, havien estat incorporades diverses prioritats: un nou principi organitzador (el nombre atòmic), noves investigacions en química inorgànica i química física al voltant de les propietats periòdiques dels elements i “una nova doctrina de la estructura atòmica (Atombaum)” que permetia explicar les propietats periòdiques. Així, la taula d’Antropoff incorporava ingredients d’altres anteriors propostes per Werner, Bohr i altres autors, tal com era habitual en l’època, d’acord amb la creativitat col·lectiva esmentada. Introduïa com a principi organitzador el número atòmic (en lloc del pes atòmic), el que evitava les irregularitats dels parts argó/potassi, cobalt/níquel i tel·luri/iode, que tant de maldecaps havien produir en els dècades anteriors a autors com ara el propi Mendeléiev. Va ser una de les primeres temptatives d’incorporar ingredients de la nova mecànica quàntica, particularment, els recents treballs de Bohr respecte a les capes electròniques. També incorporava els recents descobriments d’elements ja esmentats (reni, masuri, hafni), el que suposava organitzar pràcticament tots els elements d’origen natural. I, per tal de facilitar l’ús i la eficàcia visual, les anomenades “terres rares” quedaven desplaçades a un grup separat, situat sota la taula periòdica, el que esdevingué una tendència habitual durant les dècades posteriors.

A més de les seves virtuts, la popularitat de la taula d’Antropoff procedeix, d’una banda, de la producció massiva com a taula mural acolorida destinada a l’ensenyament que va realitzar l’editora Köhler & Volckmar de Leipzig, una de les més importants en el context alemany. La taula presenta els símbols dels elements en columnes de colors i textos traduïts a tres idiomes (alemany, anglès i castellà), la qual cosa suggereix que estava destinada a una circulació internacional àmplia, tal com revelen els exemplars conservats. L’altra raó de la popularitat d’aquesta taula és que la seua incorporació, amb les seues corresponents modificacions, en el qual seria un dels més importants manuals de química de la segona meitat del segle XX: General Chemistry de Linus Pauling, traduït  al castellà per un professor de la Facultat de Química de València: José Ignacio Fernández Alonso (1917-1988).

Aquest breu recorregut mostra que la taula periòdica ha estat el resultat d’una labor col·lectiva molt complexa, no és l’obra d’un geni aïllat, ni tampoc d’un profeta de l’ordre químic. La restauració de la taula periòdica d’Antropoff també fou conseqüència d’un treball col·lectiu amb la participació de persones amb diferents formacions i ocupacions. La taula restaurada es va localitzar en un institut públic d’educació secundària, IES Sant Vicent Ferrer de València, amb motiu del concurs organitzat en commemoració del 150 aniversari de la taula periòdica. El projecte presentat per l’alumnat del centre amb la direcció de la professora de física i química, Carmen Latre, va guanyar un dels premis del concurs i va permetre localitzar la taula periòdica d’Antropoff. Presentava diversos problemes de conservació que exigien un tractament ràpid i preventiu.

La seua restauració esdevingué així un homenatge a l’educació pública i una crida a la recuperació de l’excepcional patrimoni científic dels instituts valencians. Ha sigut restaurada, amb molta cura i professionalitat, per part de l’equip Restaura’M2, tot això gràcies al suport de l’empresa valenciana SPB, que ha permès disposar de les condicions econòmiques necessàries per al treball, i amb la participació de professorat de l’Institut Interuniversitari López Piñero, el Museu d’Història de la Medicina i la Ciència, la Biblioteca Historicomèdica Vicent Peset Llorca (que conserva l’original) i la Facultat de Químiques de la Universitat de València. L’equip de Restaura’M. Han estat fetes diverses reproduccions de gran qualitat d’aquesta taula periòdica que poden contemplar-se a l’Institut Interuniversitari López Piñero (Palau Cerveró, segon pis) i a la Facultat de Química (Pabelló E), així com també a la seu comercial de SPB. A la presentació de la taula periòdica, el dia 12 de novembre de 2021, varen participar representats d’aquests institucions amb la consellera d’universitats de la Generalitat Valenciana i la rectora de la Universitat de València que varen remarcar la necessitat de moltes més col·laboracions d’aquest tipus per tal de salvaguardar un ric patrimoni que, igual que ocorria amb aquesta taula, encara es troba actualment en perill de desaparició. Esperem que continuen les iniciatives d’aquest caire.