Galio: Descubierto muy tarde como para estar en la primera tabla periódica de Mendeleiev

Amigos, ha pasado un tiempo. Veamos qué pasa con Patty...

Patty se quedó mirando a su nuevo reloj Apple® y se sintió contenta. Lo más agradable es que ella no esperaba estar contenta. Escuchó muchas críticas poco entusiastas, y estaba preparada para que no la impresionara. Pero, hasta ahora le estaba gustando el reloj.  Es cierto que necesitaba su iPhone 5 cerca. Pero, solo con un vistazo ella podía ver los mensajes de texto, su progreso físico del día, la temperatura exterior, sus reuniones del día, podía usar la calculadora de su reloj, etc., etc. Lo usaba todo el tiempo.  Era más fácil que sacar su iPhone de su bolsillo. Además, la duración de la batería era mucho mejor que lo esperado. Al final del día aun le quedaba un tercio de la carga.

Ella se rio para sus adentros mientras miraba la correa del reloj. Las correas de reloj habían existido por décadas y aun tenían ese pasador molesto que asegura la correa al reloj. Dejémosle a Apple el diseño de la perfecta correa de reloj. Existe una pequeña hendidura en la parte posterior del reloj. Si se presiona, la correa se desliza hacia afuera. Cuando se vuelve a insertar, la correa se sostiene con bastante fuerza. Pero, lo mejor sobre el reloj es que le salió gratis. El profesor de la clase le pidió que hiciera una presentación de 30 minutos sobre el Apple Watch en un curso titulado Tecnología cotidiana. Como pago honorario la facultad pagó por el reloj. Además, ella se podía quedar con él.

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

Eran las vacaciones de Patty, así que también aceptó dictar una conferencia en otra clase, Materiales: La substancia de la civilización, puesto que el profesor del curso estaba en una conferencia durante unos días. Hizo que Patty se sintiera bien, ella estaba tan integrada en la cultura de la escuela de ingeniería que esos dos profesores le habían solicitado que participara en sus clases.

Parte de su conferencia se trataba del desarrollo de Mendeliev sobre la Tabla periódica. El profesor del curso le había sugerido utilizar un corto de video de 10 minutos del DVD Universo de Stephen Hawking.  El video discutía la manera en que Mendeleiev había escrito el peso atómico y el nombre del elemento en un pedazo de papel. Luego él organizó los elementos de acuerdo con su peso atómico y propiedades físicas y el resultado fue la Tabla periódica.

A medida que Patty observaba el video, vio cómo el actor colocaba la tarjeta del elemento indio.

"Un momento", pensó ella, "¿para esa época ya habían descubierto el indio?"

Ella se estaba interesando bastante en el indio puesto que su esposo Rob estaba haciendo su tesis de doctorado sobre el óxido de indio estaño (ITO). Ella investigó un poco y encontró que el indio fue descubierto en 1863, seis años antes de que Mendeleiev realizara su trabajo pionero sobre la tabla periódica. Así que, después de todo, el video estaba en lo correcto.   

Mendeleiev en los tiempos de su descubrimiento de la Tabla periódica.

A medida que continuaba el video, el narrador señaló que la primera tabla periódica de Mendeleiev tenía espacios vacíos y que Mendeleiev predijo que a su debido tiempo se descubrirían los elementos que llenarían los espacios vacíos.

Patty encontró un video de TedEd que pensó que explicaba el trabajo de Mendeleiev incluso de mejor manera que el video de Stephen Hawking. Una de las cosas que Patty pensó que era bastante profunda es que Mendeleiev predijo las propiedades de los elementos desconocidos por su posición en la Tabla periódica. El video señalaba que él predijo que se encontraría un elemento con una masa atómica de aproximadamente 68. Él llamó a este elemento el elemento eka-aluminio, puesto que se encontraba en el mismo período y una fila por debajo del aluminio. En 1871, él predijo que tendría una densidad de 6 g/cc, se fundiría a baja temperatura, sería buen conductor del calor y sería un metal brillante. Él predijo todas esas características con exactitud asombrosa, y el eka-aluminio o galio se descubrió solo cuatro años después en 1875.

La Tabla periódica de 1871 de Mendeleiev. Esto fue antes de que se conocieran los números atómicos, así que él utilizó la masas atómicas. Fuente de la imagen.

Observe que el elemento de peso atómico 68 aun no tiene nombre. El galio se insertaría allí en 1875.

Patty estaba familiarizada con el galio puesto que los estudios de Rob incluían el elemento, ya que se usa con frecuencia con el indio en la fabricación de láseres de semiconductor y luces LED. Ella recordó vagamente la emoción de Rob sobre la importancia del galio, pero no podía recordar muy bien por qué.

El día se pasó rápido y, antes de que ella se diera cuenta, ya estaba en el camino de acceso a su casa, lista para ver que aventuras le deparaba la noche. Rob había llegado temprano y ya estaba preparando la clásica cena casera de macarrones y queso. Era del tipo crocante y Patty olió el acogedor aroma a medida que entraba en la casa. Cena, y poco después, fue el tiempo familiar. Rob y Patty habían llegado al acuerdo de que reducirían la charla sobre trabajo y se concentrarían en las cosas familiares con sus dos hijos jóvenes. Era un martes, que era el día del español en su casa. En el día del español solo hablaban español. Sus dos hijos ya hablaban y entendían muy bien español y mandarín (el jueves era el día del mandarín).

A las 8 de la noche ya los niños estaban en cama y Patty estaba que se estallaba por contarle a Rob sobre Mendeleiev y el eka-aluminio. Ella continuó después de haberle contado la historia completa a él.

"Aun pienso que es bastante impresionante que Mendeleiev no solo fuera capaz de predecir que el galio debería existir, y que se acercó bastante a a la descripción de sus propiedades físicas reales", opinó Patty.

"Estoy de acuerdo. Piensa en ello. Cuando él hizo la predicción no se sabía casi nada sobre los materiales. Los científicos ni siquiera estaban de acuerdo en que existían los átomos. Tu y yo hemos tomado cursos de física del estado sólido y probablemente no podríamos hacer lo que él hizo", respondió Rob.

"El galio es un material muy importante ahora puesto que se usa en láseres de semiconductor y especialmente en iluminación LED. Sin el galio no tendríamos iluminación LED blanca, puesto que el nitruro de galio se requiere fabricación de láseres azules", continuó Rob.

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

"No existen LED de luz blanca. La luz blanca solo se puede producir a partir de LED rojos, verdes y azules. Los LED azules se fabrican a partir de nitruro de galio", respondió Rob.

"Yo se que la iluminación LED blanca es importante para el futuro puesto que conserva la electricidad. Pero, no me gustaba la luz blanco-azulada de las primeras luces LED. Sin embargo, la tecnología está mejorando", respondió Patty.

"Leí que aproximadamente el 20% de toda la electricidad se utiliza para iluminación y que esos LED utilizan aproximadamente 1/7 parte de la energía por cada lumen que las luces incandescentes usan. Si piensas sobre esa situación, el galio es un material importante del futuro", siguió Rob.

"Me pregunto si Mendeleiev hubiera adivinado que el eka-aluminio que predijo, es decir el galio, sería tan importante", bromeó Patty.

Saludos,

Dr. Ron