Les activitats entorn de la taula periòdica han de fer viure l’aventura humana i científica que va suposar la seva construcció. Cal fer-se les preguntes que es fan els químics i, a ser possible, fer algunes de les coses que ells i elles fan… per saber de què parlem! Perquè la taula periòdica que va dissenyar Mendeléiev l’any 1869, fa 150 anys, és ni més ni menys que una resposta global i ordenada a la pregunta cabdal: per què canvien els materials de la manera que ho fan?
Aquesta gran pregunta n’arrossega unes altres: Com estan fets els materials de l’Univers? Quines propietats tenen tots en comú i quines els fa diferents? Per què uns són molt abundants i uns altres ben escassos? Per què uns interaccionen entre flamarades i d’altres només ho fan si se sotmeten a condicions extremes de temperatura i pressió?
A causa de l’audàcia de les preguntes, ha estat molt difícil arribar a les respostes que, de moment, ens semblen correctes. Per entendre bé la taula que aquest any festegem s’han de copsar els desafiaments que els canvis químics fan a la raó i que només l’aliança que aquesta estableix amb la imaginació i el llenguatge creatiu han permès superar. Perquè en els canvis químics desapareixen substàncies i n’apareixen de noves; els elements, que són els que apareixen en la taula, es conserven, com ho fa la seva massa.
Guardem un moment de silenci per intentar-ho comprendre! Estem dient que, en TOTS els canvis químics, hi ha alguna cosa material que es conserva (els elements), que és indestructible, que no es veu però que es nota per la massa que aporta. Quins són aquests elements, aquestes peces que, tot conservant-se, es reordenen segons misterioses lleis de la química? Com els identifiquem, si no els podem veure?
En la taula periòdica hi ha, amagada, la feina de molts científics que s’han fet aquestes preguntes tot contemplant la diversitat de canvis químics: els canvis que es produeixen a les estrelles, en el centre de la Terra, en els oceans, en els mars i els rius, en les ciutats i en els conreus, en els organismes vius com ho som les persones, i també en els laboratoris, en els quals se sintetitzen substàncies noves que són creació de l’enginy dels investigadors. A poc a poc, al llarg de més de quatre mil anys, s’han identificat «substàncies elementals»: materials intrínsecament diferents perquè que no es poden transformar els uns en els altres, que no es descomponen i que es combinen entre ells formant substàncies compostes. Els químics varen considerar que eren els «elements» que formaven tots els materials coneguts i encara per conèixer. A mesura que aquests elements es coneixien bé, van poder calcular la massa relativa que aportaven als canvis (la massa química o atòmica) i agrupar-los segons propietats similars, classificant-los de maneres diverses. I es van anar convencent que a cada element li corresponia un tipus d’àtom irreductible i indestructible.
Mendeléiev coneixia seixanta-tres elements (ara en tenim vuitanta-nou que es poden veure i manipular) i, com altres científics del seu temps, es va adonar de la repetició periòdica de les propietats a mesura que augmentava la massa atòmica. Aquesta regularitat a ell el va sorprendre i entusiasmar perquè mostrava que la diversitat dels elements (i, per tant, de totes les substàncies que es formen a partir d’ells) quedava inclosa en un sistema general que, curiosament, depenia de la massa. Va formular així la llei periòdica:
«Les propietats de les substàncies elementals, així com les estructures i les propietats dels seus compostos, són una funció periòdica de la magnitud de la massa atòmica.»
La seva confiança en aquesta llei general li va permetre reservar un lloc a la seva taula per a elements que encara no es coneixien. I nosaltres veiem ara clarament que la massa atòmica no és «massa inert», sinó massa química, i per això és un criteri de classificació del canvi químic representat pels elements endreçats en la taula.
La taula periòdica és ara un retaule magnífic en el qual apareixen, amagats darrere unes lletres i uns números, les principals fites del pensament científic sobre els materials, des de l’Antigor fins ara. Ens proporciona respostes a les grans preguntes que han encapçalat aquest text, però no són les que hauria donat Mendeléiev perquè la taula ha evolucionat. La llei periòdica ha il·luminat el complex panorama de partícules i rajos que la radioactivitat ens ha mostrat en el segle xxi ha fet que, disciplinadament, els electrons, neutrons i protons acabats de descobrir hagin ocupat el seu lloc a la taula. Ara la taula ens mostra també l’estructura interna dels àtoms, que ens meravella per la seva simplicitat i elegància i que fonamenta.
Però, recordem-ho, no ens hem de deixar enlluernar per la meravella i seducció dels nombres sencers, dels s, p, d, f, g… La taula ens parla de la diversitat i de la complexitat del món; els nombres quàntics que ara fonamenten la llei que Mendeléiev va intuir només prenen sentit quan els contrastem amb aquesta realitat feixuga del laboratori i dels fenòmens naturals.
Per això, per poder copsar la bellesa de la taula, cal una iniciació que l’escola i les activitat entorn de la taula poden proporcionar.
· En primer lloc, diferenciar les substàncies elementals dels elements i comprendre que la massa atòmica és una massa d’interacció química dels elements perquè s’ha calculat a partir de les masses de reacció. Per això resulta un bon criteri d’ordenació!
· Donar importància a l’oxigen, que es combina amb gairebé tots els elements; estudiar les combustions, que semblen contradir la conservació de la massa.
· Molts elements s’han obtingut per electròlisi i això ha permès parlar d’elements electropositius (a l’esquerra de la taula) i electronegatius (a la dreta). La descomposició de l’aigua en hidrogen i oxigen, n’és el paradigma i un experiment obligat.
· Com s’han format els elements? Ajudar a interpretar les pistes que ens dona la llum dels estels i la radioactivitat.
· Deixar-se interpel·lar per les sorpreses de la taula: la localització i abundància desiguals dels elements, les diferents circumstàncies del seu descobriment i els noms que reben, el valor que es va donar a l’or per ser estable i el que es dona avui a l’urani per no ser-ho, el futur dels nuclis que acabaran essent el del plom, etc.
· Interessar-se pel la història dels químics, que és també la història dels elements.
· Finalment, reconèixer que alguns elements i substàncies elementals són més importants que d’altres per a la nostra vida diària, i els alumnes haurien de conèixer-los i «apadrinar-ne» algun: el carboni, el calci, el ferro, l’oxigen, l’hidrogen, el coure, el clor, el sodi i el sofre.
Ara tenim noves preguntes, però les antigues encara tenen sentit, són les bàsiques, les que donen sentit a la taula i a totes les activitats al seu voltant, que ens han d’anar apropant a les fites en la formació dels conceptes químics. Les trobem des de la prehistòria, amb el descobriment del foc, fins ara, quan la llum ens fa saber que en tot l’Univers hi ha els mateixos elements que a la Terra.