Geoquímica Recreativa

7/30/2019 Geoqumica 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
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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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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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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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Geoqumica Recreativa Alexandr Fersman

1 Preparado por Patricio Barros

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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