Datos de los elementosla historia de cada elemento
Del hidrógeno al oganesón, el juego da un dato de cada elemento. Esta página resume los mejores y explica dónde se hicieron los elementos.
Cada elemento de la tabla periódica tiene su propia historia. El helio se encontró en el espectro del Sol antes que en la Tierra. El oro muy probablemente vino de fusiones de estrellas de neutrones. El tecnecio fue el primer elemento artificial. El juego da un dato de cada elemento, del hidrógeno al oganesón. Esta página elige los más representativos y los agrupa según "de dónde vino y para qué se usa".
El origen de los elementos no es casualidad. Las estrellas forjaron paso a paso los elementos de la tabla periódica, y la frase "todos somos polvo de estrellas" se popularizó a partir de ese artículo de revisión (Burbidge, Burbidge, Fowler y Hoyle, Reviews of Modern Physics, 1957).
Los tres primeros elementos del universo
| Elemento | Un dato |
|---|---|
| Hidrógeno (H) | Cerca de tres cuartas partes de la materia ordinaria del universo es hidrógeno. |
| Helio (He) | Se encontró por primera vez en el espectro del Sol en 1868 y solo después en la Tierra. Su nombre viene de la palabra griega para "Sol". |
| Litio (Li) | El universo contiene unas tres veces menos litio de lo que predice la teoría del Big Bang. Es el aún no resuelto "problema del litio". |
Ralph Alpher y George Gamow fueron los primeros en calcular cómo se formaron los elementos ligeros en el Big Bang (Alpher, Bethe y Gamow, Physical Review, 1948). Que el litio salga "tres veces corto" muestra que la teoría aún tiene cabos sueltos.
Elementos hechos en las estrellas
| Elemento | Un dato |
|---|---|
| Carbono (C) | El elemento que sostiene toda la vida conocida. Fusionar tres núcleos de helio en carbono exige que el carbono-12 tenga un nivel de energía especial. |
| Oxígeno (O) | El elemento más abundante de la corteza terrestre por masa, cerca del 46 %. En el universo, solo el hidrógeno y el helio son más abundantes. |
| Hierro (Fe) | Los núcleos de hierro están ligados con enorme fuerza. Cuando la fusión en una estrella llega al hierro, ya no puede liberar energía y el núcleo colapsa. |
| Bario (Ba) | Se forma principalmente en el proceso lento de captura de neutrones al final de la vida de las estrellas de baja masa. |
Fred Hoyle predijo ese nivel de energía especial del carbono, y los experimentos lo confirmaron después (Hoyle, The Astrophysical Journal Supplement, 1954).
Elementos que no hacen las estrellas
El berilio y el boro están entre las pocas excepciones. El berilio se destruye dentro de las estrellas, y casi todo el berilio del universo viene de rayos cósmicos que rompen núcleos más pesados. El boro, igual que el berilio, viene sobre todo de la espalación por rayos cósmicos.
Los elementos más pesados vienen de las estrellas de neutrones. Casi todo el europio viene del proceso rápido de captura de neutrones, y los astrónomos lo usan para rastrear fusiones de estrellas de neutrones. La mayor parte del oro de la Tierra probablemente vino de fusiones de estrellas de neutrones, aunque casi todo el oro terrestre se hundió hacia el núcleo hace mucho. La materia expulsada por una fusión de estrellas de neutrones contiene grandes cantidades de elementos pesados, y el oro de tu anillo muy probablemente vino de una colisión así (Kasen et al., Nature, 2017).
Elementos sin los que la vida no puede pasar
- Nitrógeno: Cerca del 78 % de la atmósfera terrestre es nitrógeno, y las proteínas y el ADN de la vida no pueden prescindir de él.
- Fósforo: Tanto el esqueleto del ADN como el ATP, la moneda de energía de la célula, necesitan fósforo. Es relativamente escaso en el universo.
- Magnesio: En el centro de una molécula de clorofila hay un átomo de magnesio.
- Calcio: El componente principal de huesos, dientes y conchas.
- Cobalto: En el centro de la vitamina B12 hay un átomo de cobalto.
- Molibdeno: El núcleo de la enzima nitrogenasa contiene molibdeno, que los seres vivos necesitan para convertir el nitrógeno del aire en nutrientes.
- Manganeso: El núcleo del paso de la fotosíntesis que divide el agua es un grupo de átomos de manganeso y calcio.
- Yodo: El cuerpo humano necesita yodo para fabricar las hormonas tiroideas.
Hay un caso que causó revuelo y después fue desmentido. El arsénico es químicamente parecido al fósforo, y en 2010 un artículo afirmó haber encontrado bacterias que usaban arsénico en lugar de fósforo. La afirmación fue refutada más tarde.
Elementos que usan los humanos
| Elemento | Un dato |
|---|---|
| Cobre (Cu) | Uno de los primeros metales que los humanos fundieron. |
| Estaño (Sn) | Una aleación de cobre y estaño es el bronce. |
| Aluminio (Al) | El metal más abundante de la corteza terrestre, pero no se extrajo hasta el siglo XIX y durante un tiempo fue más caro que el oro. |
| Silicio (Si) | El segundo elemento más abundante de la corteza terrestre, y el protagonista de los chips y de la arena. |
| Neodimio (Nd) | El neodimio–hierro–boro es el imán permanente más fuerte hasta ahora. |
| Indio (In) | El óxido de indio y estaño es transparente y conduce la electricidad, un material clave para las pantallas táctiles. |
| Cesio (Cs) | La frecuencia de vibración de los átomos de cesio define el "segundo" en el Sistema Internacional de Unidades. |
| Wolframio (W) | El metal con el punto de fusión más alto, unos 3422 °C. |
Color y luz
El rojo de los letreros de neón viene del neón. La luz amarilla de las farolas es de lámparas de sodio. El rojo de los fuegos artificiales viene del estroncio. El rojo de un rubí viene de una pequeña cantidad de cromo que contiene. Los antiguos egipcios usaban minerales de antimonio en polvo para delinear los ojos.
Radiactividad y elementos artificiales
- Radio: Descubierto por los Curie, se añadió en su día a cosméticos y bebidas antes de que se entendieran sus peligros.
- Polonio: Descubierto por los Curie en 1898 y nombrado por la patria de Marie Curie, Polonia.
- Uranio: La vida media del uranio-238 es de unos 4500 millones de años, comparable a la edad de la Tierra.
- Torio: La vida media del torio-232 es de unos 14 000 millones de años, comparable a la edad del universo.
- Tecnecio: El primer elemento artificial, sintetizado en 1937. No tiene ningún isótopo estable.
- Plutonio: El calor de la desintegración del plutonio-238 alimenta sondas del espacio profundo como las Voyager.
- Einstenio: Descubierto en 1952 en los restos de la primera prueba de bomba de hidrógeno.
- Oganesón: El elemento más pesado conocido, número atómico 118, sintetizado por primera vez en 2002.
Las personas en los nombres de los elementos
Los nombres de los elementos transuránicos se leen casi como una lista de científicos. El neptunio se llama así por Neptuno, igual que el uranio por Urano. El curio, por los Curie. El fermio, por Fermi. El mendelevio, por Mendeléyev. El nobelio, por Nobel. El laurencio, por Ernest Lawrence, inventor del ciclotrón. El rutherfordio, por Rutherford. El seaborgio, por el químico Glenn Seaborg, que aún vivía cuando se le puso el nombre. El meitnerio, por Lise Meitner, una de las descubridoras de la fisión nuclear. El copernicio, por Copérnico.
Un aviso: estas son las fichas de datos del juego
Todos los datos de esta página vienen de la tabla de elementos del juego. De dónde vienen los elementos lo cubre otra página, "Las fraguas de los elementos", agrupado por fuente. El artículo de Rutherford nos dice que la masa de un átomo se concentra en un núcleo extremadamente pequeño, lo que es el punto de partida para entender los elementos (Rutherford, Philosophical Magazine, 1911).
Base real
Hidrógeno (H): cerca de tres cuartas partes de la materia ordinaria del universo es hidrógeno.
Helio (He): descubierto primero en el espectro del Sol en 1868 y solo después en la Tierra; su nombre viene del griego para "sol".
Litio (Li): el litio observado en el universo es unas tres veces menor que lo que predice la teoría del Big Bang, y este es el "problema del litio" todavía sin resolver.
Berilio (Be): las estrellas destruyen el berilio en su interior, y casi todo el berilio del universo viene de rayos cósmicos que rompen núcleos más pesados.
Boro (B): igual que el berilio, el boro del universo viene sobre todo de la espalación por rayos cósmicos.
Carbono (C): el elemento esqueleto de toda la vida conocida. Para que tres núcleos de helio se fusionen en carbono, el carbono-12 necesita tener un nivel de energía especial.
Nitrógeno (N): cerca del 78 % de la atmósfera terrestre es nitrógeno, y las proteínas y el ADN de los seres vivos no pueden prescindir de él.
Oxígeno (O): el elemento más abundante de la corteza terrestre en masa, cerca del 46 %. En el universo, el oxígeno es el tercer elemento más abundante tras el hidrógeno y el helio.
Neón (Ne): el rojo de los letreros de neón viene del neón.
Sodio (Na): el sodio arde con un amarillo intenso en la llama, y la luz amarilla de las farolas viene de lámparas de sodio.
Magnesio (Mg): en el centro de una molécula de clorofila hay un átomo de magnesio.
Aluminio (Al): el metal más abundante de la corteza terrestre, pero solo se extrajo en el siglo XIX, y durante un tiempo fue más caro que el oro.
Silicio (Si): el segundo elemento más abundante de la corteza terrestre, y protagonista tanto de los chips como de la arena.
Fósforo (P): el esqueleto del ADN y del ATP, la moneda de energía de la célula, ambos necesitan fósforo, que es relativamente escaso en el universo.
Argón (Ar): cerca del 0,93 % de la atmósfera terrestre es argón, sobre todo procedente de la desintegración del potasio-40 de las rocas.
Potasio (K): el potasio-40 de los plátanos es débilmente radiactivo.
Calcio (Ca): el componente principal de los huesos, los dientes y las conchas.
Cromo (Cr): el rojo de un rubí viene de una pequeña cantidad de cromo.
Hierro (Fe): los núcleos de hierro están ligados con muchísima fuerza, así que la fusión estelar hasta el hierro ya no puede liberar más energía, y entonces el núcleo colapsa.
Níquel (Ni): el núcleo de la Tierra está hecho sobre todo de hierro y níquel.
Cobre (Cu): uno de los primeros metales que fundieron los humanos.
Galio (Ga): su punto de fusión es de unos 30 °C, así que se derrite en la palma de la mano.
Germanio (Ge): en 1871 Mendeléyev predijo su existencia y lo llamó "eka-silicio"; se encontró 15 años después.
Bromo (Br): uno de los dos elementos que son líquidos a temperatura ambiente; el otro es el mercurio.
Estroncio (Sr): el rojo de los fuegos artificiales viene del estroncio.
Circonio (Zr): los cristales de circón son muy duraderos, y los granos minerales más antiguos de la Tierra son circones de 4400 millones de años.
Tecnecio (Tc): el primer elemento artificial, sintetizado en 1937, sin ningún isótopo estable.
Plata (Ag): el mejor conductor eléctrico de todos los metales.
Estaño (Sn): una aleación de cobre y estaño es bronce.
Yodo (I): el cuerpo humano necesita yodo para fabricar las hormonas tiroideas.
Cesio (Cs): la frecuencia de vibración de los átomos de cesio define el "segundo" del Sistema Internacional de Unidades.
Bario (Ba): se forma sobre todo en el proceso lento de captura de neutrones al final de la vida de las estrellas de baja masa.
Neodimio (Nd): el neodimio-hierro-boro es el imán permanente más fuerte que existe hoy.
Prometio (Pm): el único lantánido sin isótopo estable.
Europio (Eu): casi todo viene de la captura rápida de neutrones, y los astrónomos lo usan para rastrear fusiones de estrellas de neutrones.
Wolframio (W): el metal con el punto de fusión más alto, unos 3422 °C.
Osmio (Os): el elemento natural más denso.
Iridio (Ir): el iridio hallado inusualmente enriquecido en la capa del final del Cretácico reveló aquel impacto de asteroide.
Platino (Pt): un material clave en los catalizadores de los tubos de escape de los coches.
Oro (Au): la mayor parte del oro de la Tierra probablemente vino de fusiones de estrellas de neutrones; la mayor parte del oro de la Tierra se hundió hace mucho en el núcleo.
Mercurio (Hg): el único metal que es líquido a temperatura ambiente.
Plomo (Pb): el punto final de las cadenas de desintegración del uranio y el torio.
Bismuto (Bi): se creyó el elemento estable más pesado; en 2003 se vio que es muy débilmente radiactivo, con una semivida más de mil millones de veces la edad del universo.
Polonio (Po): descubierto por los Curie en 1898, y llamado así por la patria de Marie Curie, Polonia.
Radio (Ra): descubierto por los Curie, se añadió en su día a cosméticos y bebidas, y solo más tarde se reconoció su peligro.
Torio (Th): la semivida del torio-232 es de unos 14 000 millones de años, comparable a la edad del universo.
Uranio (U): la semivida del uranio-238 es de unos 4500 millones de años, comparable a la edad de la Tierra.
Plutonio (Pu): el calor de la desintegración del plutonio-238 genera electricidad para sondas de espacio profundo como las Voyager.
Einstenio (Es): descubierto en 1952 entre los restos de la primera prueba de bomba de hidrógeno.
Oganesón (Og): el elemento conocido más pesado, número atómico 118, sintetizado por primera vez en 2002.
Flúor (F): la pasta de dientes con flúor fortalece el esmalte dental.
Azufre (S): el azufre de las fumarolas volcánicas y el olor a huevo podrido del sulfuro de hidrógeno vienen ambos del azufre.
Cloro (Cl): se usó como gas venenoso en la Primera Guerra Mundial.
Escandio (Sc): el "eka-boro" predicho por Mendeléyev, descubierto en 1879.
Titanio (Ti): resistente, ligero y a prueba de corrosión, se usa a menudo en articulaciones artificiales y estructuras de aviones.
Vanadio (V): las células sanguíneas de algunas ascidias concentran vanadio hasta un nivel millones de veces el del agua de mar.
Manganeso (Mn): el núcleo del sitio de ruptura del agua en la fotosíntesis, un grupo de átomos de manganeso y calcio.
Cobalto (Co): en el centro de la vitamina B12 hay un átomo de cobalto.
Zinc (Zn): unas 300 enzimas del cuerpo humano necesitan zinc.
Arsénico (As): químicamente parecido al fósforo. En 2010 un artículo afirmó haber encontrado una bacteria que usaba arsénico en lugar de fósforo, y más tarde fue refutado.
Selenio (Se): su nombre viene del griego para "luna", y hace pareja con el telurio, llamado así por la "Tierra".
Criptón (Kr): de 1960 a 1983 el metro se definió como 1 650 763,73 longitudes de onda de una línea espectral del criptón-86.
Rubidio (Rb): los relojes atómicos de rubidio son más pequeños que los de cesio, y los satélites de navegación los llevan.
Itrio (Y): el óxido de itrio, bario y cobre fue el primer material que superconduce por encima de la temperatura del nitrógeno líquido.
Niobio (Nb): los imanes superconductores del Gran Colisionador de Hadrones usan una aleación de niobio y titanio.
Molibdeno (Mo): el núcleo de la nitrogenasa contiene molibdeno, y los seres vivos no pueden convertir el nitrógeno del aire en nutrientes sin él.
Paladio (Pd): puede absorber hidrógeno gaseoso equivalente a 900 veces su propio volumen.
Cadmio (Cd): el cadmio de las baterías de níquel-cadmio es tóxico, y la "enfermedad itai-itai" de Japón la causó la contaminación por cadmio.
Indio (In): el óxido de indio y estaño es transparente y conduce la electricidad, y es un material clave para las pantallas táctiles.
Antimonio (Sb): los antiguos egipcios dibujaban el delineador de ojos con un polvo de minerales que contenían antimonio.
Xenón (Xe): en 1962 Bartlett sintetizó el primer compuesto de un gas noble, y se hizo con xenón.
Lantano (La): el primero de los lantánidos, que suele encontrarse en el vidrio de alto índice de refracción de las lentes de cámara.
Cerio (Ce): el componente principal de las piedras de los encendedores es una aleación de cerio y hierro.
Gadolinio (Gd): los medios de contraste usados en las resonancias magnéticas contienen gadolinio.
Holmio (Ho): el holmio tiene el mayor momento magnético de todos los elementos naturales.
Erbio (Er): los amplificadores de fibra dopada con erbio permiten que las señales ópticas crucen los océanos.
Iterbio (Yb): los relojes atómicos ópticos de iterbio están entre los relojes más precisos de hoy.
Hafnio (Hf): químicamente muy parecido al circonio, no se separó hasta 1923.
Tántalo (Ta): resistente a la corrosión, y los condensadores de tántalo permiten fabricar circuitos de teléfono muy pequeños.
Renio (Re): descubierto en 1925, el último elemento estable en descubrirse.
Talio (Tl): muy tóxico, llamado en su día "el veneno de los envenenadores".
Radón (Rn): un gas radiactivo incoloro e inodoro, la segunda causa de cáncer de pulmón tras el tabaco.
Astato (At): puede haber menos de 1 gramo en la corteza terrestre en un momento dado, lo que lo convierte en el elemento natural más raro.
Francio (Fr): puede haber solo unas pocas decenas de gramos de francio en la corteza terrestre en un momento dado.
Actinio (Ac): su intensa radiactividad hace que el actinio brille con un tenue azul en la oscuridad.
Protactinio (Pa): la semivida del protactinio-231 es de unos 33 000 años, y se usa para datar sedimentos del fondo marino.
Neptunio (Np): el primer elemento transuránico, sintetizado en 1940 y llamado así por Neptuno, igual que el uranio por Urano.
Americio (Am): los detectores de humo domésticos contienen una traza de americio-241.
Curio (Cm): llamado así por los Curie. Los rovers de Marte usan sus partículas alfa para analizar la composición de las rocas.
Berkelio (Bk): llamado así por Berkeley, donde se descubrió.
Californio (Cf): el californio-252 se fisiona espontáneamente y libera neutrones, y se usa para arrancar reactores nucleares.
Fermio (Fm): llamado así por Fermi, y hallado, igual que el einstenio, entre los restos de una prueba de bomba de hidrógeno.
Mendelevio (Md): llamado así por Mendeléyev.
Nobelio (No): llamado así por Nobel.
Lawrencio (Lr): llamado así por Lawrence, el inventor del ciclotrón.
Rutherfordio (Rf): llamado así por Rutherford.
Seaborgio (Sg): llamado así por el químico Seaborg, que aún vivía cuando se le dio el nombre.
Hassio (Hs): llamado así por el estado alemán de Hesse.
Meitnerio (Mt): llamado así por Lise Meitner, una de las descubridoras de la fisión nuclear.
Copernicio (Cn): llamado así por Copérnico.
Nihonio (Nh): sintetizado en RIKEN, en Japón, el primer elemento descubierto en Asia.
Flerovio (Fl): llamado así por el Laboratorio Flerov de Reacciones Nucleares de Rusia.
Teneso (Ts): sintetizado por primera vez en 2010, llamado así por el estado estadounidense de Tennessee.
Investigación relacionada
Estos estudios tienen relación con el tema, pero no son una prueba directa de esta página.
El artículo αβγ: Alpher y Gamow calcularon cómo se formaron los elementos ligeros en el Big Bang, y se añadió el nombre de Bethe para formar «αβγ».
Fuente:Alpher, Bethe & Gamow, Physical Review 1948, "The origin of chemical elements"
El núcleo atómico: Las partículas alfa rebotaban de vez en cuando en una lámina de oro, y Rutherford concluyó que la masa de un átomo se concentra en un núcleo diminuto.
Fuente:Rutherford, Philosophical Magazine 1911, "The scattering of α and β particles by matter and the structure of the atom"
B²FH: este artículo de cien páginas explicó paso a paso cómo las estrellas forjan los elementos de la tabla periódica. Todos somos polvo de estrellas, y la idea parte de aquí.
Fuente:Burbidge, Burbidge, Fowler & Hoyle, Reviews of Modern Physics 1957, "Synthesis of the elements in stars"
La predicción de Hoyle: Para que las estrellas produjeran suficiente carbono, Hoyle predijo que el carbono-12 debía tener un nivel de energía especial, y los experimentos lo confirmaron.
Fuente:Hoyle, The Astrophysical Journal Supplement 1954, "On nuclear reactions occurring in very hot stars. I. The synthesis of elements from carbon to nickel"
De dónde viene el oro: El material expulsado por la fusión de estrellas de neutrones contiene grandes cantidades de elementos pesados. El oro de tu anillo probablemente vino de una colisión así.
Fuente:Kasen et al., Nature 2017, "Origin of the heavy elements in binary neutron-star mergers from a gravitational-wave event"