EduQ. Educació Química

número

25

Educació Química

Any Internacional de la Taula Periòdica

2019

EduQ

La evolución de la tabla periódica de los elementos químicos desde 1869 hasta hoy El sistema periòdic i la pedagogia química del segle XIX: la creativitat col·lectiva de les aules de ciències

Societat Catalana de Química - Filial de l’Institut d’Estudis Catalans

L’ensenyament del concepte element químic i de la taula periòdica a l’educació secundària

TAULA PERIÒDICA DELS ELEMENTS 1,008

METALLS Nombre atòmic

Massa atòmica relativa (Els valors entre parèntesis es refereixen a l’isòtop més estable)

HIDROGEN 6,94

9,0122

Gasos nobles

Alcalinoterris

Halògens

Metalls de transició

Símbol

4,0026

NO METALLS

Alcalins

HELI 10,81

Altres no metalls

14,007

12,011

18,9984

15,999

20,1797

Lantànids LITI

BERIL·LI

22,9898

SODI 39,0983

POTASSI

RUBIDI 132,9055

44,9559

CALCI

47,867

ESCANDI

87,62

TITANI

88,9058

ESTRONCI

Altres metalls

50,9415

ITRI

HAFNI

138,9055

LANTANI (227)

ACTINI

140,116

CERI 232,0377

TORI

DUBNI

140,9077

PRASEODIMI 231,0359

PROTOACTINI

RENI

SEABORGI

144,242

NEODIMI 238,0289

URANI

BOHRI

(145)

PROMETI (237)

NEPTUNI

IRIDI

(270)

150,36

SAMARI (244)

PLUTONI

151,964

EUROPI

157,25

GADOLINI

AMERICI

(247)

CURI

ROENTGENI

158,9254

TERBI

DISPROSI

BERKELI

(251)

CALIFORNI

Any Internacional de la Taula Periòdica dels Elements Químics 2019

NIHONI

NEÓ 39,948

164,9303

HOLMI (252)

EINSTEINI

167,259

ERBI

TULI (257)

FERMI

MENDELEVI

(293)

LIVERMORI

173,045

ITERBI (258)

ÀSTAT

(293)

MOSCOVI

168,9342

(210)

POLONI

(289)

(259)

NOBELI

TENNES

174,9668

LUTECI (262)

LAWRENCI

ARGÓ 83,798

CRIPTÓ 131,293

XENÓ

IODE

(209)

BISMUT

FLEROVI

126,9045

TEL·LURI

208,9804

(289)

BROM

127,60

ANTIMONI

PLOM

(286)

COPERNICI

162,500

(247)

TAL·LI

(285)

79,904

SELENI

121,760

207,2

CLOR

78,971

ARSÈNIC

ESTANY

204,38

MERCURI (281)

DARMSTADTI

(243)

35,45

SOFRE

74,9216

118,710

INDI

200,592

OR

(281)

MEITNERI

FLUOR

32,06

FÒSFOR

GERMANI

114,818

CADMI

196,9666

PLATÍ (278)

HASSI

OXIGEN

30,9738

72,630

GAL·LI

112,414

PLATA

195,084

SILICI

69,723

ZINC

107,8682

PAL·LADI

192,217

OSMI (270)

(269)

COURE

106,42

RODI

190,23

65,38

63,546

NÍQUEL

102,9055

RUTENI

186,207

TUNGSTÈ

(270)

RUTHERFORDI

TECNECI

58,6934

COBALT

101,07

NITROGEN

28,085

No determinat

58,9332

FERRO

(97)

183,84

TÀNTAL

55,845

MANGANÈS

MOLIBDÈ

180,9479

(267)

54,9380

95,95

NIOBI

178,49

RADI

CROM

92,9064

ZIRCONI

(226)

51,9961

VANADI

91,224

137,327

(223)

FRANCI

26,9815

ALUMINI

40,078

BARI

CESI

Nom de l’element

MAGNESI

85,4678

CARBONI

BOR

Metal·loides

Actínids

BOR

24,305

(222)

RADÓ (294)

OGANESSÓ

Educació Química EduQ Juny 2019, número 25

Editors Fina Guitart, CESIRE, Departament d'Ensenyament, SCQ, Barcelona Aureli Caamaño, SCQ, Barcelona Pere Grapí, INS Joan Oliver, Sabadell

Consell Editor Jordi Cuadros, IQS-URL, Barcelona Josep Durán, UdG, Girona Mercè Izquierdo, UAB, Barcelona Claudi Mans, UB, Barcelona Àngel Messeguer, CSIC, Barcelona Neus Sanmartí, UAB, Barcelona Amparo Vilches, UV, València

Consell Assessor Consell Assessor Catalunya / Espanya Joan Aliberas, INS Puig i Cadafalch, Mataró Miquel Calvet, INS Castellar, Castellar del Vallès Francesc Centellas, UB, Barcelona Josep Corominas, Escola Pia, Sitges Anicet Cosialls, INS Guindàvols, Lleida Carlos Durán, Centro Principia, Màlaga Xavier Duran, TV3, Barcelona Josep M. Fernández, UB, Barcelona Dolors Grau, UPC, Manresa Paz Gómez, INS Provençana, l’Hospitalet de Llobregat Elvira González, Centro de Ciencias, Bilbao Pilar González Duarte, UAB, Barcelona Ruth Jiménez, UAL, Almeria Teresa Lupión, Centro de Recursos UMA, Màlaga María Jesús Martín-Díaz, IES Jorge Manrique, Madrid José María Oliva, UCA, Cadis Gabriel Pinto, UPM, RSEQ, Madrid Marta Planas, UdG, Girona Anna Roglans, UdG, Girona Núria Ruiz, URV, Tarragona Olga Schaaff, Escola Rosa dels Vents, Barcelona Marta Segura, Escola Pia Nostra Senyora, Barcelona Romà Tauler, IDAEA-CSIC, Barcelona Montse Tortosa, INS Ferran Casablancas, Sabadell Gregori Ujaque, UAB, Barcelona Nora Ventosa, ICMAB-CSIC, Barcelona Josep Anton Vieta, UdG, Girona

Consell Assessor Internacional María del Carmen Barreto, Universitat de Piura, Perú Liberato Cardellini, U. Politecnica delle Marche, Itàlia Agustina Echeverria, Universitat Federal de Goiás, Brasil Sibel Erduran, Universitat de Bristol, Regne Unit Odilla Finlayson, Universitat de Dublín, Irlanda Lidia Galagowsky, Universitat de Buenos Aires, Argentina Marcelo Giordan. Universitat de São Paulo, Brasil Gisela Hernández, UNAM, Mèxic Èric Jover, Observatori de la Sostenibilitat d’Andorra Isabel Martins, Universitat d’Aveiro, Portugal Eduardo Mortimer, Universitat de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brasil Carlos Javier Mosquera, Universitat Distrital, Bogotà, Colòmbia Fátima Paixão, Castelo Branco, Portugal Vincent Parbelle, Lycée La Martinière, Lió, França Ilka Parchmann, Universitat de Kiel, Alemanya Mario Quintanilla, Pontifícia Universitat Catòlica, Xile Santiago Sandi-Urena, Universidad de Cosa Rica Vicente Talanquer, Universitat d’Arizona, EUA

Societat Catalana de Química (SCQ) http://blogs.iec.cat/scq/ President: Carles Bo filial de l’

Institut d'Estudis Catalans (IEC) Barcelona. Catalunya. Espanya Impressió: Gráficas Rey ISSN: 2013-1755 Dipòsit Legal: B-35770-2008

ÍNDEX Editorial Monografia: «Any Internacional de la Taula Periòdica» Fina Guitart, Aureli Caamaño i Pere Grapí

3

Monografia: Any Internacional de la Taula Periòdica L’any Internacional de la Taula Periòdica 2019 . . . . . . . .

Marie-Blanche Mauhourat, Anne Szymczak, Gabriel Pinto, Marisa Prolongo, Teresa Roig i Carles Bo

4

La evolución de la tabla periódica de los elementos químicos desde 1869 hasta hoy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Pascual Román Polo

11

El sistema periòdic i la pedagogia química del segle XIX: la creativitat col·lectiva de les aules de ciències . . . . . .

José Ramón Bertomeu Sánchez

21

L’ensenyament del concepte element químic i de la taula periòdica a l’educació secundària . . . . . . .

Aureli Caamaño, Fina Guitart i Pere Grapí

32

La taula periòdica en l’ensenyament de la química, una invitació a pensar sobre els materials . . . . . . . . . . . .

Carlos Agudelo i Mercè Izquierdo

41

La taula periòdica dels elements. Un calaix de recursos en línia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Pep Anton Vieta

48

118 mensajes en una botella. Historias y curiosidades de la tabla periódica. Del aula al universo: un viaje a través de la materia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Carlos Moreno Borrallo i Esther Márquez Fernández

57

Imatge portada: Mural de la taula periòdica enviat als centres educatius amb la col·laboració del Departament d’Educació. Disseny: Societat Catalana de Química.

Imatge contraportada: Taula periòdica dissenyada per la Societat Europea de Química, EUCHEMS, amb ocasió de l’Any Internacional de la Taula Periòdica dels Elements Químics.

Drets d’autor i responsabilitats La propietat intel·lectual dels articles és dels respectius autors.

Els autors, en el moment de lliurar els articles a la revista Educació Química EduQ per sol·licitar-ne la publicació, accepten els termes següents: 1. Els autors cedeixen a la Societat Catalana de Química (filial de l’Institut d’Estudis Catalans) els drets de reproducció, comunicació pública i distribució dels articles presentats per ser publicats a la revista Educació Química EduQ. 2. Els autors responen davant la Societat Catalana de Química de l’autoria i l’originalitat dels articles presentats.

3. És responsabilitat dels autors l’obtenció dels permisos per a la reproducció de tot el material gràfic inclòs en els articles.

4. La Societat Catalana de Química està exempta de tota responsabilitat derivada de l’eventual vulneració de drets de propietat intel·lectual per part dels autors.

5. Els continguts publicats a la revista estan subjectes (llevat que s’indiqui el contrari en el text o en el material gràfic) a una llicència Reconeixement-No comercial-Sense obres derivades 3.0 Espanya (by-nc-nd), de Creative Commons, el text complet de la qual es pot consultar a http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/deed.ca.

Així, doncs, s’autoritza el públic en general a reproduir, distribuir i comunicar l’obra sempre que se’n reconegui l’autoria i l’entitat que la publica i no se’n faci un ús comercial ni cap obra derivada.

6. La revista Educació Química EduQ no es fa responsable de les idees i opinions exposades pels autors dels articles publicats.

Protecció de dades personals L’Institut d’Estudis Catalans (IEC) compleix el que estableix el Reglament general de protecció de dades de la Unió Europea (Reglament 2016/679, del 27 d’abril de 2016). De conformitat amb aquesta norma, s’informa que, amb l’acceptació de les normes de publicació, els autors autoritzen que les seves dades personals (nom i cognoms, dades de contacte i dades de filiació) puguin ser publicades en el corresponent volum de la revista Educació Química EduQ. Aquestes dades seran incorporades a un tractament que és responsabilitat de l’IEC amb la finalitat de gestionar aquesta publicació. Únicament s’utilitzaran les dades dels autors per gestionar la publicació de la revista Educació Química EduQ i no seran cedides a tercers, ni es produiran transferències a tercers països o organitzacions internacionals. Un cop publicada la revista Educació Química EduQ, aquestes dades es conservaran com a part del registre històric d’autors. Els autors poden exercir els drets d’accés, rectificació, supressió, oposició, limitació en el tractament i portabilitat adreçant-se per escrit a l’Institut d’Estudis Catalans (C. del Carme, 47, 08001 Barcelona), o bé enviant un correu electrònic a l’adreça dades.personals@iec.cat, en què s’especifiqui de quina publicació es tracta.

Editorial Monografia: « Any Internacional de la Taula Periòdica dels Elements Químics 2019»

L’

ONU va proclamar el 2019 com l’Any Internacional de la Taula Periòdica dels Elements Químics (AITP 2019) per commemorar el cent cinquantè aniversari de l’establiment del sistema periòdic per Dmitri Mendeléiev el 1869. Aquest esdeveniment constitueix una oportunitat perquè Educació Química EduQ abordi reflexions històriques sobre l’origen de la taula i propostes didàctiques sobre el seu ensenyament a l’educació secundària, de manera que s’ampliïn aspectes que ja es van tractar el 2013 en un altre monogràfic també dedicat a la taula periòdica (Educació Química EduQ, núm. 15).

El present monogràfic s’inicia amb la descripció de les principals activitats que s’han programat i realitzat a França, a Catalunya i a la resta d’Espanya. Marie-Blanche Mauhourat i Anne Szymczak expliquen les promogudes a França; Gabriel Pinto i Marisa Prolongo recullen les principals iniciatives que han estat desenvolupades a Espanya per diferents entitats, fundacions, universitats i associacions, i Teresa Roig i Carles Bo descriuen l’ampli ventall d’activitats desenvolupades a Catalunya amb la col·laboració de diverses entitats i universitats.

L’article de Pascual Román Polo descriu els antecedents de la taula periòdica de Mendeléiev i l’establiment de les primeres versions de la taula, alhora que fa èmfasi en la capacitat predictiva de la llei periòdica. Aborda la nova llei periòdica de Moseley basada en l’ordre creixent dels nombres atòmics i el descobriment de nous elements transurànids gràcies a la invenció del ciclotró i dels potents acceleradors lineals de partícules.

José Ramón Bertomeu Sánchez aporta evidències històriques que permeten argumentar que el sistema periòdic es pot considerar el resultat del treball col·lectiu de creació d’un grup ampli de professors de química durant el segle xx. Quan el sistema periòdic de Mendeléiev va circular per Europa durant les dècades de 1870 i 1880, va trobar-hi una tradició pedagògica de sistemes de classificació dels elements plenament consolidada, fet que permet reforçar des de noves perspectives els vincles entre història i ensenyament de les ciències.

L’article d’Aureli Caamaño, Fina Guitart i Pere Grapí tracta l’ensenyament del concepte element químic i de la taula periòdica a l’educació secundària. Descriu breument el significat polisèmic del terme element químic, l’origen i evolució d’aquest concepte i de la taula periòdica dels elements; fa referència a propostes didàctiques sobre el seu ensenyament, i finalitza amb una proposta basada en un enfocament d’indagació i modelització centrat en l’evolució històrica d’aquests conceptes i en la progressió de models des d’un nivell inicial macroscòpic a un d’atomicomolecular i, finalment, a un de subatòmic.

En l’article «La taula periòdica en l’ensenyament de la química, una invitació a pensar sobre els materials», Carlos Agudelo i Mercè Izquierdo analitzen el relat habitual que els llibres de text presenten de la taula com un aparador d’àtoms.

Proposen introduir el concepte element químic a partir de la pregunta «Què és el que es conserva en els canvis químics?» i tenir en compte el canvi de referents d’aquest concepte al llarg del temps, tant espacials (d’escala) com d’abstracció. Els autors plantegen un ensenyament de la taula periòdica per als qui s’inicien a la química que tingui com a referència el canvi químic i la massa atòmica química.

Pep Anton Vieta, en l’article «La taula periòdica dels elements.

Un calaix de recursos en línia», recull una sèrie de recursos didàctics que podem trobar a la xarxa (jocs, simulacions, infografies, cançons, etc.) per presentar i treballar la taula periòdica en una aula de secundària. Aquests recursos digitals tenen, segons l’autor, un paper clau a la classe de química i poden ser generalment eines motivadores i esdevenir un catalitzador per a un autèntic aprenentatge.

Finalment, Carlos Moreno i Esther Márquez, en l’article «118 mensajes en una botella. Historias y curiosidades de la tabla periódica. Del aula al universo: un viaje a través de la materia», expliquen que la taula periòdica ens brinda la possibilitat d’endinsar-nos en una gran diversitat de fets: ficcions literàries; enverinaments de personatges del món de la música, la ciència o les arts, i històries de guerra. D’aquesta manera, la taula permet explicar molts fets de la història de la humanitat i, a més, que els estudiants aprenguin a estimar la química.

Desitgem que aquest número monogràfic sigui del vostre interès, que us aporti diverses i noves mirades sobre la taula periòdica i que contribueixi a la celebració de l’AITP 2019.

Fina Guitart, Pere Grapí i Aureli Caamaño Coordinadors del monogràfic Editors d’Educació Química EduQ

Fina Guitart

Pere Grapí

Aureli Caamaño

DOI: 10.2436/20.2003.02.185 http://scq.iec.cat/scq/index.html

L’Année internationale du tableau périodique et l’Année de la chimie, de l’école à l’université, en France L’Any Internacional de la Taula Periòdica i l’Any de la Química, de l’Escola a la Universitat, a França The International Year of the Periodic Table and the International Year of Chemistry, from School to University, in France

4

ISSN 2013-1755, SCQ-IEC Educació Química EduQ número 25 (2019), p. 4-10

Marie-Blanche Mauhourat et Anne Szymczak / Ministère de l’Éducation nationale et de la Jeunesse.

Inspection général de l’Éducation nationale. Groupe physique-chimie (France)

L’année 2019 a été désignée Année internationale du tableau périodique par l’UNESCO, et c’est à Paris, en janvier, que cette institution a déclaré ouverte cette année internationale (site officiel : https://www.iypt2019.org/; cérémonie de lancement : https://fr.unesco.org/events/ lancement-officiel-lannee-internatio nale-du-tableau-periodique-elementschimiques).

Cette année comporte aussi deux autres événements internationaux d’importance pour la chimie en France. En effet, l’IUPAC fête son centenaire et son 47ème Congrès bisannuel se déroulera à Paris du 5 au 9 juillet, et par ailleurs, la France

Figure 1.

va accueillir du 21 au 30 juillet, à Paris, les 51ème Olympiades internationales de chimie (ICHO 2019). Aussi l’année scolaire 2018-2019 a été désignée Année de la chimie, de l’école à l’université, par le ministère de l’Éducation nationale, en association avec le ministère de l’Enseignement supérieur, de la recherche et de l’innovation.

Ainsi, un comité de pilotage national a été constitué pour lancer l’appel à contribution auprès des enseignants, enseignants-chercheurs, chercheurs, sociétés savantes, associations de spécialistes et professionnels de la chimie. Un guide national, téléchargeable en ligne (http://cache.media.eduscol.educa tion.fr/file/CST/36/4/guide_chimie_ V2_990364.pdf), a été élaboré ; il présente cette opération d’envergure sur tout le territoire français, métropolitain et ultramarin, et dans les lycées français à l’étranger, quelques grands chiffres de la chimie en France et décrit quelques-unes des manifestations proposées. Une liste plus exhaustive de l’ensemble des manifestations retenues dans ce cadre est accessible sur le site du ministère de l’Éducation nationale (http:// eduscol.education.fr/cid123019/

annee-de-la-chimie-2018-2019.html) et sur les sites dédiés de deux partenaires clés : France Chimie, organisation professionnelle des entreprises de la chimie (http:// www.anneedelachimie.fr/), et le Centre national de la recherche scientifique (CNRS, http:// anneedelachimie.cnrs.fr/).

Les différents types d’actions Pour les élèves et les étudiants Dans de nombreux écoles et établissements, des équipes enseignantes proposent aux élèves des activités expérimentales, des ateliers scientifiques centrés sur la chimie, des projets spécifiques permettant de lier la chimie et d’autres disciplines, scientifiques et non scientifiques (chimie et arts, chimie et histoire, chimie et littérature), des interventions de chercheurs, d’ingénieurs, d’étudiants…

Des structures universitaires, des lieux de culture scientifique ainsi que des entreprises proposent des animations pédagogiques de type conférences et rencontres au sujet de l’orientation, des visites de laboratoire, des séances de pratique expérimentale et des escape games.

Le Prix Pierre Potier des Lycéens a été créé, adossé au Prix Pierre

rôle et du poids de ces éléments et de leurs dérivés dans l’industrie, en France et dans le monde.

Pour les enseignants Les chercheurs du CNRS ouvrent leurs laboratoires pour deux journées nationales de formation à destination des professeurs de lycée et collège, dans vingt cinq sites en France. Colloques nationaux, formations locales en universités et journées de formation en entreprises complètent l’offre.

Des tableaux périodiques géants Ces tableaux sont construits dans des établissements scolaires (écoles, collèges, lycées) comme au Lycée Français de Hong Kong, au collège Anne Frank de Illzak, au lycée Leclerc de Saverne, etc.

Des exemples d’actions en lien plus spécifique avec la classification périodique des éléments Le concours Mendeleïev 2019 L’Union des professeurs de physique et de chimie organise, en 2018-2019, dans les collèges et lycées, un concours baptisé Mendeleïev 2019, pour encourager et récompenser des projets pédagogiques scientifiques (http:// national.udppc.asso.fr/index.php/ actualites-diverses/800-lancementdu-concours-mendeleiev-2019).

L’objectif est de présenter une production autour du thème de la classification périodique des éléments chimiques, commémorant les cent cinquante ans du tableau de Mendeleïev.

Les meilleurs projets seront ensuite être publiés dans le Bulletin de l’Union des Professeurs de Physique-Chimie.

Les partenaires Figure 2.

Des conférences comme « La symphonie des éléments chimiques : histoire et signification du tableau périodique des éléments chimiques » Conférence d’un professeur de chimie de CPGE (classe préparatoire aux grandes écoles scientifiques, première et deuxième années après le baccalauréat), à destination des élèves et de la communauté éducative de plusieurs lycées de l’académie de Poitiers, pour conter l’histoire du tableau périodique à travers la découverte de quelques-uns des éléments chimiques et mettre en avant les savants qui, depuis l’Antiquité jusqu’à Dmitri Mendeleïev en 1869, ont permis de regrouper, en un tableau parfaitement ordonné, toutes les briques élémentaires qui composent l’Univers.

Un tableau périodique interactif de France Chimie et la Société chimique de France France Chimie et la Société chimique de France ont mis en commun leurs expertises pour construire un tableau à deux niveaux de lecture (https://www. lelementarium.fr/) : un premier niveau, ludique, qui permet à chacun de se faire une idée synthétique sur les principaux usages des éléments chimiques dans notre quotidien ; un second niveau, plus didactique, qui donne une compréhension plus fine du

5 Le CNRS L’Institut de chimie du CNRS impulse et coordonne, dans tous les domaines de la chimie, les recherches de ses laboratoires avec les partenaires industriels et académiques.

France Chimie L’organisation professionnelle des entreprises de la chimie rassemble plus de trois mille entreprises adhérentes.

La Société chimique de France Elle rassemble à la fois des étudiants, des enseignants, des chercheurs, des ingénieurs, chimistes de toutes générations souhaitant témoigner au plan national comme international de la dynamique de leur discipline.

L’Actualité Chimique est la publication mensuelle de cette société savante.

La Fondation de la maison de la chimie Fondation qui promeut auprès de l’ensemble de nos concitoyens l’intérêt de la chimie en tant que science autant qu’industrie, au service de l’être humain et plus largement au service de notre planète tout entière.

En conclusion Même si cette année scolaire n’est pas encore achevée, il convient de noter la très forte mobilisation de tous les acteurs de

Any Internacional de la Taula Periòdica AITP2019

Pour le grand public Les entreprises de France Chimie ont proposé une « semaine portes ouvertes » sur une centaine de sites industriels en France, en octobre 2018, pour les scolaires comme pour le grand public.

Des universités ont ouvert leurs conférences et animations ; des spectacles de théâtre sur des chi­­mistes sont proposés ; les centres de culture scientifique proposent des expositions spéciales.

Divulgació de la química

Potier, qui récompense des innovations durables mises au point par des entreprises de la chimie.

la chimie, enseignants, chercheurs et professionnels, autour de cette opération lancée par le ministère de l’Éducation nationale, qui va permettre aux élèves et étudiants de s’enrichir et de bénéficier de rencontres, de visites d’entreprises, de s’engager dans des projets et des concours très divers, et aux professeurs, de bénéficier de conférences, de publications, d’études et de visites de laboratoires de recherche et d’entreprises.

La richesse des rencontres avec les autres acteurs culturels et scientifiques de notre société va favoriser le développement le goût pour la chimie chez les jeunes, contribuer au développement professionnel des enseignants, enrichir l’enseignement de la chimie en France et changer l’image parfois négative de la chimie véhiculée par les medias et perçue par le grand public. Les enjeux d’avenir globaux sont au

cœur de nombre d’actions autour notamment de l’innovation, du numérique et de l’environnement, domaines dans lesquels la science et en particulier la chimie ont toute leur place.

Marie-Blanche Mauhourat E-mail : marie-blanche.mauhourat@ education.gouv.fr.

Anne Szymczak E-mail : anne.szymczak@education.gouv.fr.

Educació Química EduQ

número 25

6

Algunas aportaciones al Año Internacional de la Tabla Periódica desde España Algunes aportacions a l’Any Internacional de la Taula Periòdica des d’Espanya Some contributions to the International Year of the Periodic Table from Spain Gabriel Pinto Cañón / Universidad Politécnica de Madrid / Reales Sociedades Españolas de Física y de Química. Grupo Especializado de Didáctica e Historia de la Física y la Química / Scientix Ambassadors Marisa Prolongo Sarria / Reales Sociedades Españolas de Física y de Química. Grupo Especializado de Didáctica e Historia de la Física y la Química / IES Torre del Prado (Málaga) / Scientix Ambassadors El Año Internacional de la Tabla Periódica de los Elementos Químicos (IYPT2019, en sus siglas en inglés) está teniendo un amplio eco en muchos países. En el portal https://www.iypt2019.org/, la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) informa sobre el desarrollo de esta iniciativa a nivel global. También desde España se está viviendo la efeméride con mucha intensidad y se están llevando a cabo multitud de acciones, algunas de las cuales se comentan en este texto con los enlaces correspondientes para facilitar su consulta. No se recogen las variadas actividades desarrolladas al respecto por la Societat

Catalana de Química (SCQ) y otras instituciones de Cataluña, dado que, por su relevancia, se recogen en otro apartado a continuación.

Entre otros artículos, el 2 de enero de 2019, la agencia de comunicación científica SINC publicó el titulado «Un siglo y medio de la tabla que reunió a todos los elementos» (https://www.agencia sinc.es/Reportajes/Un-siglo-y-medio-dela-tabla-que-reunio-a-todos-los-ele mentos), donde se anunciaba ya la relevancia que tendría la efeméride.

Uno de los primeros eventos relacionados con el IYPT2019 a nivel mundial fue el simposio internacional Setting their table: women and the periodic table of

elements, celebrado en la Universidad de Murcia en febrero de 2019, para destacar el papel de las mujeres en el desarrollo de la tabla periódica. Esta universidad ha sido emblemática en la difusión del IYPT2019: en la fachada de su Facultad de Química, se instaló en 2017 un mural de 140 m2 donde se representa la considerada como la tabla periódica más grande del mundo. Dicho mural ha sido la imagen empleada por la IUPAC para anunciar la celebración en la web citada, así como la que ilustró el sobre conmemorativo del primer día de emisión del sello postal emitido por Correos

de los ciento dieciocho elementos conocidos y de dos que están potencialmente por descubrir (el 119-Uue y el 120-Ubn), así como los artículos «La tabla periódica de EuChemS: la tabla que resalta la escasez y disponibilidad de los elementos químicos naturales», donde se introduce la tabla periódica que ha diseñado este organismo (https://www.euchems. eu/) para concienciar sobre la importancia de los elementos químicos, y «Dimitri Ivánovich Mendeléiev: el profeta que ordenó los elementos químicos», en que se describe la vida y obra de este genial químico ruso. Colaboraron en este monográfico ciento veinte profesores e investigadores de cerca de treinta universidades, varios organismos de investigación (CSIC, IMDEA, INTA e ICREA, entre otros) y diversos centros de educación secundaria de casi todas las comunidades autónomas. Este número sirvió de base para desarrollar una tabla periódica interactiva. Se accede a estos recursos vía http://analesde quimica.es/wp2/.

A través de Polimedia, sistema diseñado por la Universitat Politècnica de València para la creación de contenidos multimedia como apoyo a la docencia, se han elaborado dos breves vídeos (https://media.upv.es/ player/?id=6f3dc510-6d93-11e9a7d3-3df1cef1857d y https://media.

Figura 1. Fotografías del sello, del billete de lotería y del cupón de la ONCE emitidos para conmemorar el IYPT2019, y mural de cerámica de la Universidad de Jaén.

Divulgació de la química

de noticias sobre acciones relacionadas con la tabla periódica.

Otra entidad conocida por su afán por informar y educar sobre aspectos de física y de química, Foro Nuclear, en su sección «Rincón educativo», ha elaborado una tabla periódica interactiva (http://www.rinconeducativo.org/ contenidoextra/tablasperiodicas/ tabla/tabla.php#tit) con las características principales de cada elemento, así como una «línea del tiempo» donde se muestra el año de su descubrimiento.

Por su parte, la Real Sociedad Española de Química (RSEQ) ha desarrollado unas páginas web dentro de su portal (https://rseq. org/), con ocasión del IYPT2019, donde, entre otras informaciones, se recogen conferencias, cursos, talleres, artículos y programas de comunicación sobre la tabla periódica. Algunas de las acciones más significativas realizadas por esta sociedad han sido la financiación de concursos y conferencias sobre la tabla periódica a través de sus distintas secciones territoriales y grupos especializados, la celebración de un simposio específico dentro de su Reunión Bienal (San Sebastián, mayo de 2019, http://bienal2019.com/) y la elaboración de un número monográfico de la revista Anales de Química. En este monográfico (fig. 2) se recogen, en una página por cada uno, las características

7

Any Internacional de la Taula Periòdica AITP2019

(enero de 2019) para unirse a la efeméride. El mural también protagonizó el décimo de la Lotería Nacional del 2 de marzo de 2019. Con su popular cupón, la ONCE se sumó (27 de febrero de 2019) a la celebración, a iniciativa de la Universidad de Jaén. Este centro educativo instaló, en 2007, una gran tabla periódica con azulejos de cerámica en su Facultad de Ciencias Experimentales para conmemorar el Año de la Ciencia, que se ha actualizado para incorporar los últimos símbolos de elementos químicos aprobados por la IUPAC. Es un ejemplo de cómo el desarrollo de iniciativas por una efeméride científica se puede reutilizar y optimizar con el tiempo. La fig. 1 recoge imágenes de algunos de estos «reconocimientos» al IYPT2019.

El Foro Química y Sociedad (https://www.quimicaysociedad.org/) es una plataforma que integra nueve entidades vinculadas a la química. Ha desarrollado en sus páginas web una sección dedicada a la tabla periódica donde se incluye información sobre el IYPT2019 en España, tablas periódicas descargables en diversos formatos y el documento divulgativo El ABC de la tabla periódica (https://www.quimicayso ciedad.org/pdf/Dossier-ABC-TablaPeriodica.pdf) Además, cuenta con una sección de curiosidades y otra

8

Educació Química EduQ

número 25

Figura 2. Portada del monográfico de la revista Anales de Química dedicado al IYPT2019 y que sirvió para la elaboración de una tabla periódica interactiva.

upv.es/player/?id=f5754e007270-11e9-b1db-e795b40ece52).

Algunos ciclos de conferencias han sido los siguientes: — Celebradas en la Residencia de Estudiantes de Madrid, bajo la coordinación del CSIC y de la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, con los títulos: Presentación del sello conmemorativo de Correos, La tabla periódica y la cultura popular, Los hombres y mujeres que completaron la tabla periódica y Mitología y arte en la tabla periódica.

— Organizadas por la UNED en colaboración con la RSEQ, en centros asociados a esta universidad en Vergara (Guipúzcoa), Madrid y Cádiz. Se destacó en cada conferencia (http://portal. uned.es/portal/page?_pageid= 93,69504170&_dad=portal&_ schema=PORTAL) la labor desarrollada por los cuatro españoles más directamente implicados en el descubrimiento de elementos químicos.

— En la Universidad de Jaén, aparte de otras iniciativas, como un ciclo de cinefórums titulado Logros y retos futuros de la química, con las proyecciones de las películas Arsénico por compasión, Flubber, Regreso al futuro y Los

últimos días del edén, se celebraron cuatro conferencias sobre diversos aspectos de la tabla periódica.

Esta universidad ha elaborado una web específica para informar sobre ellas (https://facexp.ujaen.es/ eventos/ano-internacional-de-latabla-periodica).

— La Universidad de Córdoba programó cinco conferencias con títulos como «Madame Lavoisier.

Ilustración y ciencia en el tiempo de la Revolución» y «Química, física y la tabla periódica: de Mendeléiev a Bohr».

— Como colaboración entre la Universidad Politécnica de Madrid, la RSEQ y el programa europeo Scientix, se han impartido las conferencias «La tabla periódica, un logro de todos y para todos» y «Vive la tabla periódica», en distintos centros educativos, para alumnos de diferentes etapas y el público en general (https://www.quimicaysocie dad.org/los-materiales-del-foro-sobreel-aitp2019-triunfan-en-un-tallerpara-estudiantes-de-la-escuela-etsiindustriales-de-la-universidad-poli tecnica-de-madrid/).

— En la Universidad de Granada se ha desarrollado un ciclo con conferencias como «La tabla periódica y el arte».

— Entre otros cursos sobre la tabla periódica, cabe destacar Ilustración y educación STEAM: Bergara, la Vascongada y el Año Internacional de la Tabla Periódica, curso de verano de la Universidad del País Vasco; 2019, Año Internacional de la Tabla Periódica, curso de verano de la Complutense de Madrid, y Alrededor de la tabla periódica y los elementos químicos, curso de divulgación Los avances de la química y su impacto en la sociedad, organizado por el CSIC en Madrid.

En cuanto a concursos, podemos destacar los siguientes: — Concurso escolar Nuestra tabla periódica, del Grupo de

Didáctica e Historia, común a las Reales Sociedades Españolas de Física y de Química (http://quim. iqi.etsii.upm.es/vidacotidiana/ Concurso_escolar_TP).

— Apadrina un elemento, promovido por la sección territorial de Alicante de la RSEQ (http:// www.rseqalicante.es/concursos/).

— Tablas periódicas para miembros de la Universidad Autónoma de Madrid (https://www.uam.es/ Ciencias/Concurso-Tablas-Periodicas2019/1446776449965.htm? language=es).

— Varios concursos promovidos por la Universidad de Córdoba (http://www.uco.es/ciencias/es/ investigacion-y-comunicacion-cientifi ca/ano-internacional-de-la-tablaperiodica-de-los-elementos-quimicos): ¿Te gusta la ciencia?, Mi elemento favorito (formato póster), La tabla periódica es mía y Lo que no ves.

— Elementos a escena: los elementos químicos y sus descubridores, de escenas teatrales, en la Universidad de Jaén (web ya citada).

— Certamen Científico Literario Primo Levi (http://www.rseq-stm. es/wp-content/uploads/Premios-Pri mo-Levi-de-Cuentos-y-Ensayos_ Bachillerato.pdf), por la Universidad Complutense de Madrid.

— ¿Qué haría Mendeléiev si fuese youtuber?, por la sección de Castilla-La Mancha de la RSEQ (https://rseq.org/wp-content/ uploads/2019/03/BASES-concursovideo-tabla-periodica_final.pdf).

Otro ejemplo de iniciativa es una sección específica (fig. 3) desarrollada dentro de la página web Clíckmica, realizada conjuntamente por la Fundación Descubre (Fundación Andaluza para la Divulgación de la Innovación y el Conocimiento), la Asociación de Químicos de Andalucía y el Centro de Ciencia Principia de Málaga (https://clickmica.fundaciondescubre. es/ano-internacional-tablaperiodica/).

Divulgació de la química Figura 3. Ilustraciones del concurso promovido por las Reales Sociedades Españolas de Física y de Química y de la información incluida en la web Clíckmica.

celebren en los meses siguientes.

Es de destacar el afán y la ilusión con que cientos de profesores, alumnos y divulgadores científicos se han implicado para resaltar este icono universal de la ciencia: la tabla periódica.

Gabriel Pinto Cañón C. e.: gabriel.pinto@upm.es.

Marisa Prolongo Sarria C. e.: marisaprolongo@hotmail.com.

#aitp2019. 150 anys de taula periòdica a Catalunya #aitp2019. 150 years of periodic table in Catalonia Teresa Roig Sitjar i Carles Bo Jané / Societat Catalana de Química El 2019, proclamat per les Nacions Unides l’Any Internacional de la Taula Periòdica dels Elements Químics, ha estat a Catalunya un any de conferències, col·loquis, tallers, espectacles, itineraris, llibres, jocs, activitats, projectes educatius i divulgació científica per donar a conèixer a la societat en general i, molt especialment, als joves la importància cabdal del descobriment, ara fa cent cinquanta anys, del sistema periòdic per part de Dmitri Mendeléiev, així com el paper fonamental de la química en el nostre dia a dia. La figura 1 mostra el logo de l’Any Internacional de la Taula Periòdica (AITP).

Catalunya compta amb un sector químic potent, desenvolupat i internacionalitzat, i és el pol

químic més important del sud d’Europa. Catalunya combina l’impuls industrial amb una recerca i un desenvolupament d’avantguarda a les universitats i centres de recerca.

Des de la Societat Catalana de Química, societat filial de l’Institut d’Estudis Catalans, com a representants d’aquest sector que desenvolupa un paper tan important en la nostra societat i que té com una de les seves accions principals la divulgació científica i l’organització d’activitats educatives, quan vam conèixer la proclamació de l’AITP2019, vam tenir el ferm propòsit d’impulsar aquesta celebració i de cercar la complicitat d’entitats i empreses disposades a coorganitzar-la.

9

Figura 1. Logo AITP.

Any Internacional de la Taula Periòdica AITP2019

Obviamente, lo recogido aquí son unas pinceladas de algunas iniciativas llevadas a cabo en España con motivo del IYPT2019, escritas, además, a mediados del año 2019, por lo que es fácil que otras de gran relevancia se

Educació Química EduQ

número 25

10

En aquest sentit, podem dir que els propòsits van tenir fruit i, juntament amb l’Obra Social ”la Caixa” i empreses i entitats del sector químic (BASF, Carburos Metálicos, Covestro, DOW, Ercros, Quimidroga, Afaquim, Gremi Químic de CECOT, Fedequim i Expoquímia), i amb el suport de l’Ajuntament de Barcelona, la Diputació de Barcelona i els departaments d’Educació i de Coneixement i Empresa de la Generalitat de Catalunya, hem organitzat una sèrie d’activitats per tal que aquesta celebració sigui un èxit. Així mateix, hem comptat amb la participació de les universitats i centres de recerca del país.

Amb aquesta commemoració, la Societat Catalana de Química, universitats, centres de recerca, empreses, associacions, biblioteques, centres cívics, etc., volem donar a conèixer a la societat catalana el paper de la química en els reptes de futur, fer evident la importància del sector químic en el context econòmic català, atreure joves talents cap a l’estudi de les ciències i, en definitiva, con­tribuir a fer que la química continuï sent motor de progrés.

Durant tot l’any, s’han previst activitats i esdeveniments divulgatius arreu de Catalunya adreçats a tot tipus de públic, però, sobretot, a un públic infantil i juvenil, amb el propòsit d’atreure joves talents a la química. També es posarà un especial èmfasi a la incorporació de la dona a la ciència i a assegurar la propera generació de científics, enginyers i innovadors en aquest camp.

El programa inclou col·loquis i tallers adreçats a estudiants de secundària, batxillerat i cicles formatius, que es faran al CosmoCaixa de Barcelona i als CaixaForum de Tarragona, Lleida i Girona; debats i activitats divulgatives per apropar la química i les seves aportacions a la societat i al gran públic, que es realitzaran en el marc del Festival de Ciència de

Barcelona, i espectacles dirigits al públic familiar, que tindran lloc al CCCB, a Barcelona, i als CaixaForum de Tarragona, Lleida i Girona.

Així mateix, s’ha impulsat un concurs de vídeos destinat a joves d’entre dotze i trenta-cinc anys (fig.2); la impressió i distribució de pòsters de la taula periòdica; la reedició dels Clàssics de la química, de Mendeléiev, i la producció de jocs educatius. Pel que fa al concurs de vídeos, ens hem adherit al certamen organitzat per la European Chemical Society i ens congratulem que l’institut Guindàvols de Lleida n’hagi guanyat el primer premi d’àmbit europeu en la categoria per a menors de divuit anys. L’enhorabona a ells i també a la resta del centenar de participants catalans.

IQCC de la UdG, Laboratori LEQUIA-UdG) i universitats (IQS, UAB, UB, UdG, UdL, UPC, URV).

Per comunicar i difondre els actes i les activitats organitzats amb motiu de l’AITP2019, s’ha creat el web www.taulaperiodica.cat, juntament amb comptes @LTPeriodi ca a les xarxes socials Twitter, Facebook i Instagram, que permeten dinamitzar aquesta celebració a Catalunya. A Twitter, en Josep Anton Vieta i n’Eduard Cremades publiquen una taula diferent cada dia.

El web ofereix, també, material educatiu per als docents (quaranta recursos) i articles de divulgació química per al públic general (vint articles), per donar a conèixer el paper de la química en els reptes de futur, així com els estu­dis i les investigacions que es

Figura 2. Pòster del concurs de vídeos de la SCQ-AITP.

En total, avui tenim comptabilitzades, fins al mes de juny, vint-i-quatre activitats per a estudiants de secundària, batxillerat i centres formatius i quarantacinc activitats per al públic general, en les quals han participat prop de cinquanta professors i investigadors de centres de recerca (ICMAB, IDEAE, ICIQ, IQAC, ICRA, IRB Barcelona, IRB Lleida, ICN2, Centre de Desenvolupaments Biotecnològics i Agroalimentaris,

duen a terme a les universitats, als centres de recerca o des del sector empresarial.

En definitiva, el 2019 és un any ple d’activitats en què tot el sector educatiu i empresarial s’ha bolcat per celebrar l’efemèride com cal.

Teresa Roig Sitjar A/e: Troigs@gmail.com.

Carles Bo Jané A/e: cbo@iciq.cat.

L’evolució de la taula periòdica dels elements químics des del 1869 fins a avui The evolution of the periodic table of the chemical elements from 1869 until today

DOI: 10.2436/20.2003.02.186 http://scq.iec.cat/scq/index.html

La evolución de la tabla periódica de los elementos químicos desde 1869 hasta hoy Pascual Román Polo / Universidad del País Vasco. Departamento de Química Inorgánica

11

Con ocasión de celebrarse el Año Internacional de la Tabla Periódica de los Elementos Químicos, en este artículo se revisa la evolución de la primera versión de la tabla moderna de Mendeléiev desde 1869 hasta nuestros días. Tras una breve introducción, se consideran los logros del químico ruso, su ley periódica basada en el orden creciente del peso atómico de los elementos químicos, sus éxitos y contrariedades. Se aborda el cambio de paradigma y la ley periódica de Moseley asentada en el incremento del número atómico y el ulterior desarrollo y nuevas aportaciones a la tabla periódica hasta hoy.

palabras clave Tabla periódica, elementos químicos, Mendeléiev, evolución de la tabla periódica.

resum Amb ocasió de la celebració de l’Any Internacional de la Taula Periòdica dels Elements Químics, en aquest article es revisa l’evolució de la primera versió de la taula moderna de Mendeléiev des del 1869 fins als nostres dies. Després d’una breu introducció, es tenen en compte els assoliments del químic rus, la seva llei periòdica basada en l’ordre creixent del pes atòmic dels elements químics, els seus èxits i les contrarietats. S’aborda el canvi de paradigma i la llei periòdica de Moseley assentada en l’increment del nombre atòmic i l’ulterior desenvolupament i les noves aportacions a la taula periòdica fins a avui.

paraules clau Taula periòdica, elements químics, Mendeléiev, evolució de la taula periòdica.

abstract On the occasion of the International Year of the Periodic Table of Chemical Elements, this article reviews the evolution of the first version of Mendeleev’s modern table from 1869 to the present day. After a brief introduction, the achievements of the Russian chemist are considered, his periodic law based on the increasing order of the atomic weight of the chemical elements, their successes and setbacks. The change of paradigm and the periodic law of Moseley settled in the increase of the atomic number and the further development and new contributions to the periodic table until our days are also tackled.

keywords Periodic table, chemical elements, Mendeleev, evolution of the periodic table.

Introducción ¿Cómo evolucionó la tabla periódica de los elementos

químicos desde 1869 hasta nuestros días? He aquí una interesante cuestión que se revisa

en el presente artículo. Antes de que Mendeléiev propusiera su tabla periódica, ya hubo distintos

ISSN 2013-1755, SCQ-IEC Educació Química EduQ número 25 (2019), p. 11-20

resumen

Educació Química EduQ

número 25

12

científicos que se ocuparon de recoger los elementos químicos conocidos en listas, sistemas y tablas. Algunos facilitaron los pesos atómicos en base al hidrógeno y otros, al oxígeno, y se avanzaron relaciones numéricas entre algunas familias de elementos. A mediados del siglo xix, tras el Congreso de Karlsruhe celebrado en 1860, se adaptaron los pesos atómicos propuestos por Cannizzaro, que se consideraban los más precisos de la época.

Entre 1862 y 1872, se produjo un importante avance en la tabla periódica debido a la creación múltiple o simultánea de varios autores. De entre ellos, destacó Mendeléiev, quien en 1869 propuso la primera versión de la tabla moderna basada en el orden creciente de los pesos atómicos de sesenta y tres elementos y en su capacidad de predecir nuevos.

Ulteriores avances científicos en técnicas y teorías pondrían en evidencia, a finales del siglo xix, el sistema periódico de Mendeléiev.

Entre 1913 y 1914, el físico inglés Moseley elaboró una nueva ley periódica, la ley periódica de Moseley o de los números atómicos, que todavía resiste el paso del tiempo a pesar de los avances que se han producido. En la actualidad, se conocen ciento dieciocho elementos químicos y la ley de Moseley sigue teniendo validez sin hacer cambios en su propuesta original.

Los antecedentes de la tabla periódica de Mendeléiev La búsqueda de la ordenación de los elementos químicos está vinculada a su descubrimiento.

Un gran número de científicos se ha ocupado de la exploración o el aislamiento de los elementos químicos, mientras que otros se ocuparon de su ordenamiento.

Solamente cuando hubo una cantidad suficiente de elementos químicos hallados, comenzaron a

establecerse listas, sistemas y tablas para ordenarlos según sus propiedades y características.

Una de las primeras listas, con treinta y tres sustancias simples, se debe a Antoine-Laurent de Lavoisier (1743-1794), que la publicó en 1789 en su libro Tratado elemental de química. En 1803, John Dalton (1766-1844) presentó una nueva lista con veinte elementos, en que mostraba sus símbolos y pesos atómicos referidos al del hidrógeno con valor igual a 1. El químico sueco Jöns Jacob Berzelius (1779-1848), entre 1813 y 1814, introdujo un nuevo sistema de nomenclatura en una lista de diecinueve elementos inspirado en el sistema de Carlos Linneo (1707-1778), el padre de la taxonomía o ciencia de la clasificación de los seres vivos. Su moderno método de nomenclatura química estaba basado en los nombres latinos de los elementos, y de ellos obtenía sus símbolos, formados por una o dos letras, siendo la primera mayúscula. Sus pesos atómicos tenían una base de 100, que se correspondía con el del oxígeno. También propuso representar los compuestos según este sistema de nomenclatura y una lista de cuarenta y siete elementos químicos con sus nombres latinos y sus símbolos procedentes de estos (Elguero Bertolini, Goya Laza y Román Polo, 2019). Este sistema de nomenclatura no fue aceptado por todos los químicos y tardó décadas en ser admitido. El alemán Johann Wolfgang Döbereiner (1780-1849) fue uno de los primeros químicos en establecer relaciones numéricas entre los elementos. A partir de 1817, halló la existencia de familias de elementos con propiedades similares, que publicó en 1829. Como eran grupos de tres elementos, los llamó tríadas, y esta relación se conoce como ley de las tríadas o de las tríadas de Döbereiner. Así, en la

tríada Li, Na y K, el peso atómico medio del litio (7) y del potasio (39) era muy próximo al del sodio (23). Otro tanto ocurría con las tríadas Ca, Sr y Ba; S, Se y Te; Cl, Br y I, y Mn, Cr y Fe. También comprobó que las densidades de los elementos de algunas de estas tríadas seguían el mismo comportamiento. Este descubrimiento tuvo una gran importancia y logró encontrar cuarenta y cinco elementos químicos que formaban tríadas. Döbereiner fue probablemente el primero en observar una conexión lógica entre los elementos. Desde 1820 hasta 1860, otros químicos intentaron organizar los elementos según la idea de Döbereiner (Scerri, 2011; Scerri, 2013a).

En 1800 se conocían treinta elementos químicos y en 1860 ya se habían descubierto veintiocho más, llegando a los cincuenta y ocho, con lo que casi se duplicó el número de elementos conocidos a principios de siglo. A pesar del escaso número de elementos conocidos y la poca fiabilidad de sus pesos atómicos, hubo una pléyade de precursores de la tabla periódica que avanzaron ideas originales, como el uso del peso atómico para su ordenación, la periodicidad y la predicción de algunos elementos inexistentes, e incluso se adelantaron en la definición de sus propiedades físicas y químicas.

A mediados del siglo xix, la química se había convertido en una torre de Babel. Friedrich August Kekulé (1829-1896) manifestó, en 1858, que el ácido acético se podía formular de diecinueve maneras diferentes.

Y lo que era peor: todo químico orgánico debería tener sus propias fórmulas para sentirse más importante (Román Polo, 2010). Kekulé creyó necesario celebrar un congreso internacional dedicado a la definición de los conceptos químicos de átomo,

sociólogos de la ciencia tienen una visión más amplia de los descubrimientos científicos: tratan estos hechos como fenómenos colectivos que implican a numerosos individuos. Los sociólogos consideran el caso de los hallazgos simultáneos o múltiples como algo natural y más como la norma que como la excepción (Scerri, 2011; Scerri, 2013a).

Mendeléiev hizo un resumen personal del Congreso de Karlsruhe, fechado en Heidelberg el 7 de septiembre de 1860, y se lo envió a su maestro y mentor, Alexander Voskresenski (1809-1880):

La tercera sesión, 5 de septiembre, se dedicó al problema de los pesos atómicos, principalmente del carbono: si se acepta el nuevo

Figura 1. Stanislao Cannizzaro en mayo de 1897.

Entre 1862 y 1872, la tabla periódica experimentó un gran desarrollo, ya que la mayoría de los químicos tomaron los pesos atómicos consistentes y precisos propuestos por Cannizzaro en el Congreso de Karlsruhe y realizaron diversas propuestas. El descubrimiento de la tabla periódica es uno de los mejores ejemplos de creación simultánea o múltiple. Puede pensarse que estos hallazgos son excepcionales, cuando son más habituales de lo que puede imaginarse. En un periodo de siete años (1862-1869), al menos seis autores contribuyeron al hallazgo del sistema periódico, siendo uno de los ejemplos más valiosos de descubrimiento múltiple. Los historiadores y filósofos de la ciencia tienden a centrarse en descubridores individuales y consideran los hallazgos múltiples como una anomalía; sin embargo, los

peso de 12 o permanece el anterior de 6, hasta que sea empleado por casi todos. Tras un largo debate, en su última sesión, 5 de septiembre, J. Dumas hizo una brillante disertación proponiendo usar el nuevo peso atómico solo en química orgánica y dejar el viejo para la inorgánica. Contra esto, Cannizzaro habló apasionadamente, mostrando que todos deberían usar el mismo nuevo peso atómico. No hubo votación sobre esta cuestión, pero la gran mayoría se puso del lado de Cannizzaro (Román Polo, 2010, p. 238).

La tabla periódica de los elementos químicos de Mendeléiev Mendeléiev, tras regresar de Heidelberg, donde había estado becado por el Gobierno ruso, escribió en 1861 el libro Química orgánica, por el que recibió el Premio Demidov. En 1865 defendió su tesis doctoral sobre la interac-

Història i naturalesa de la química

lectura. Ambos descubrieron que la clave para ordenar los elementos químicos se hallaba en trabajar con los pesos atómicos exactos de Cannizzaro, que consideraban los más precisos (Román Polo, 2010).

13

La evolución de la tabla periódica de los elementos químicos desde 1869 hasta hoy

molécula, equivalente, atomicidad, basicidad, las fórmulas químicas y la uniformidad de la notación y la nomenclatura químicas. En el otoño de 1859, hizo partícipes de su idea a los profesores Karl Weltzien (1813-1870), catedrático de química en el Instituto de Tecnología de Karlsruhe, y Charles Adolphe Würtz (18171884), catedrático de química orgánica en la Facultad de Medicina de París. El Primer Congreso Internacional de Químicos (o Congreso de Karlsruhe, por celebrarse en esta ciudad alemana) comenzó el 3 de septiembre de 1860 y finalizó el día 5 del mismo mes. A este congreso acudieron ciento veintisiete participantes de once países europeos y de México.

Entre ellos, cabe destacar la presencia de tres jóvenes y entusiastas químicos: el inglés William Odling (1829-1921), el alemán Julius Lothar Meyer (1830-1895) y el ruso Dimitri Ivánovich Mendeléiev, que tenían 31, 30 y 26 años, respectivamente (Román Polo, 2010).

El congreso no logró su objetivo de poner de acuerdo a los químicos participantes; sin embargo, brindó a Stanislao Cannizzaro (1826-1910) (fig. 1) la oportunidad de defender y difundir sus ideas entre los asistentes. Angelo Pavesi (18301896), profesor de química en la Universidad de Pavía y amigo de Cannizzaro, distribuyó entre los participantes, al final del congreso, algunas copias del artículo de Cannizzaro «Sunto di un corso di filosofia chimica», publicado en forma de fascículo en Pisa en 1858. Este artículo clarificaba el concepto de peso atómico, relacionándolo correctamente con el peso molecular, y sentaba las bases a través de la teoría atómica. Meyer y Mendeléiev se hicieron con sendas copias del texto, que les abrió los ojos tras su

Educació Química EduQ

número 25

14

ción del alcohol y el agua, con el título Consideraciones sobre la combinación del alcohol y el agua.

Desde ese año, fue profesor de química en la Universidad de San Petersburgo, y desde 1867, lo fue de química inorgánica. En 1868 publicó el primer tomo de su obra Principios de química para sus estudiantes. Al tratar de escribir el segundo volumen, se percató de que necesitaba un guion para la descripción ordenada de los elementos químicos restantes.

En la fig. 2 se muestra la primera versión de la tabla periódica propuesta por Mendeléiev, en donde recoge los sesenta y tres elementos químicos conocidos en aquella fecha, que descubrió el 17 de febrero de 1869, según el calendario juliano, que todavía regía en el Imperio ruso. La tabla le serviría de índice y guía para

continuar el segundo volumen de Principios de química, que publicó en 1871. La primera versión de su tabla periódica apareció publicada en ruso y, poco después, en alemán. Una vez que Mendeléiev recibió la versión impresa, envió copias simultáneamente a sus colegas rusos y de otros países (Román Polo, 2008).

Cuando se compara el sistema periódico de Meyer de 1870 con el de Mendeléiev de 1869, se aprecia que este último aborda casi todos los aspectos de una clasificación periódica. En 1871, Mendeléiev publica una nueva versión de la tabla periódica en la que ordena los elementos químicos en ocho grupos y subgrupos, deja huecos vacíos para los elementos sin descubrir (cuyos pesos atómicos son 44, 68, 72 y 100), predice algunas de sus propiedades e

Figura 2. Tabla periódica de Mendeléiev en alemán (1869).

Figura 3. Tabla periódica de Mendeléiev en inglés (1871).

Mendeléiev estaba convencido de la validez universal de su ley periódica, en la que los elementos químicos se ordenaban según sus pesos atómicos crecientes, tras la publicación de las primeras versiones de sus primeras tablas (1869 y 1871) introduce la inversión de la pareja telurio-yodo, así como los interrogantes de algunos elementos y de sus pesos atómicos por considerarlos dudosos. Delante de algunos símbolos, escribe un signo de interrogación para expresar sus dudas acerca del peso atómico de los elementos Y, Di, Er, Ce y La (fig. 3).

Mendeléiev estaba convencido de la validez universal de su ley periódica, en la que los elementos químicos se ordenaban según sus pesos atómicos crecientes, tras la publicación de las primeras versiones de sus primeras tablas (1869 y 1871). Entre las dos versiones de sus tablas hay algunas diferencias notables en el valor de los pesos atómicos de algunos elementos, como el itrio, el indio, el didimio, el cerio, el erbio, el lantano, el torio y el uranio.

Los huecos que dejó Mendeléiev en sus tablas periódicas estaban destinados a los elementos químicos que no habían sido descubiertos todavía. Calculó sus pesos atómicos y predijo algunas propiedades físicas y químicas.

Estos elementos fueron los siguientes: un elemento debajo del boro con un peso atómico de 44, al que llamó eka-boro; entre el aluminio y el indio, con un peso atómico igual a 68, al que denominó eka-aluminio; el situado

elemento descubierto coincidía con el eka-silicio predicho por él (Elguero Bertolini, Goya Laza y Román Polo, 2019).

Recientemente, se ha encontrado en Escocia, en la Universidad de St. Andrews, la que se considera la tabla periódica de los elementos químicos más antigua del mundo (fig. 4). En ella se han incorporado los elementos galio (peso atómico 68) y escandio (peso atómico 44). Aparecen los elementos de peso atómico 72 (eka-silicio) y 100 (eka-manganeso), aún sin descubrir (Reedijk y Tarasova, 2019). Como puede apreciarse, está basada en la versión de la tabla de Mendeléiev de 1871. Esta tabla se imprimió en alemán, en Viena, en 1885, y contiene sesenta y cinco elementos. Fue adquirida en 1888, por la suma de 3 marcos, por el profesor Thomas Purdie, de la Universidad de St. Andrews. En la fig. 4 se muestra la tabla antes de su restauración junto con la copia restaurada.

Tras estos éxitos, Mendeléiev y Lothar Meyer fueron reconocidos por la Royal Society de Londres en 1882 con la Medalla Davy «por sus descubrimientos de las relaciones periódicas de los pesos atómicos», y en 1889 fue nombrado socio extranjero de la Royal Society y recibió la Medalla Faraday de la Chemical Society de Gran Bretaña. En 1905, Mendeléiev fue reconocido con la más

Figura 4. Sistema periódico de los elementos de Mendeléiev en alemán, hallado en la Universidad de St. Andrews (entre 1879 y 1888).

Història i naturalesa de la química

hallarse comprendido entre 5,9 y 6,0 g/cm3, y sugirió a su autor que repitiera el experimento con una muestra de mayor pureza. Tras la repetición del ensayo, Lecoq de Boisbaudran halló que el verdadero valor de la densidad era 5,9 g/cm3, exactamente el valor predicho por Mendeléiev. Este hecho supuso un fuerte espaldarazo a la ley periódica del químico ruso.

Cuatro años más tarde, el químico sueco Lars Fredrik Nilson (1840-1899) descubrió el escandio, un nuevo elemento que llamó así para honrar a su patria, Escandinavia. El químico sueco Per Teodor Cleve (1840-1905) fue el primero en percatarse de que las propiedades de este elemento coincidían con las predichas por Mendeléiev para el eka-boro.

El 6 de febrero de 1886, diecisiete años después de que Mendeléiev propusiera la primera versión de su tabla periódica, el químico alemán Clemens Alexander Winkler (1838-1904) examinó una muestra del mineral argirodita (Ag8GeSe6, sulfuro de plata y germanio), que se había encontrado en una mina de plata cerca de Freiberg (Sajonia), y halló un nuevo elemento. Tras repetir los ensayos, llegó a la conclusión de que había un nuevo elemento al que llamó germanio para honrar a su país, Alemania (Germania, en latín). Winkler escribió a Mendeléiev comunicándole que el nuevo

15

La evolución de la tabla periódica de los elementos químicos desde 1869 hasta hoy

entre el silicio y el estaño, con un peso atómico de 72, al que llamó eka-silicio, y el ubicado debajo del manganeso, con peso atómico igual a 100, al que dio el nombre de eka-manganeso.

Utilizó los prefijos procedentes del sánscrito eka (‘uno’) y dvi (‘dos’) para designar la posición de los nuevos elementos predichos respecto de los que les precedían en el mismo grupo (Román Polo, 2008).

La capacidad predictiva de la ley periódica de Mendeléiev condujo a que un gran número de científicos buscaran dichos elementos ayudados esencialmente por las técnicas espectroscópicas. Así, en agosto de 1875, el químico francés Paul Émile Lecoq de Boisbaudran (1838-1912) comunicó a la Academia de Ciencias de París el descubrimiento de un nuevo elemento que se hallaba en un mineral procedente de una mina de Pierrefitte, en los Pirineos franceses, al que llamó galio para honrar a su país, Francia (Gallia, en latín). Mendeléiev había calculado la densidad del elemento eka-aluminio (5,9 g/cm3).

Al conocer Mendeléiev el valor que Lecoq había encontrado para la densidad del galio (4,7 g/cm3) y que se alejaba de sus predicciones, publicó en la misma revista de la Academia de Ciencias de París que el valor de la densidad no era correcto y que debía

Al colocar los elementos químicos en orden creciente de sus pesos atómicos en las tablas periódicas propuestas por Mendeléiev y Meyer, surgió el problema de que había tres parejas con el orden invertido

Educació Química EduQ

número 25

16

alta distinción de la Royal Society de Londres, la Medalla Copley, «por sus contribuciones a la ciencia química y física». Mendeléiev no tuvo un reconocimiento científico semejante en su patria.

En 1877, fue elegido miembro correspondiente de la Academia Imperial de Ciencias Rusa, pero fue rechazada su candidatura como miembro de pleno derecho de tan ilustre institución hasta en cuatro ocasiones, antes y después de ese año, a pesar de su bien reconocida fama internacional.

Las razones fueron diversas: su formación germánica, su talante liberal, su reconocido prestigio internacional, que no agradaba a algunos de los académicos que debían votarle, la envidia y el estar casado por segunda vez antes de obtener el divorcio de su primera esposa (Hargittai y Hargittai, 2019).

Mendeléiev fue nominado al Premio Nobel de Química en 1905, 1906 y 1907. En 1905, el Nobel de Química lo recibió el alemán Adolf von Baeyer (1835-1917); en 1906, fue distinguido el francés Henri Moissan (1852-1907), y en 1907, Mendeléiev no pudo recibirlo porque falleció en febrero y los Nobel no se otorgan a título póstumo (Hargittai y Hargittai, 2019).

Las contrariedades de la tabla periódica de Mendeléiev Al colocar los elementos químicos en orden creciente de

sus pesos atómicos en las tablas periódicas propuestas por Mendeléiev y Meyer, surgió el problema de que había tres parejas con el orden invertido. Estas eran argón-potasio, cobalto-níquel y telurio-yodo, para ubicar correctamente los elementos químicos en el grupo que mejor les correspondía con el fin de resaltar sus propiedades físicas y químicas.

Tuvieron que pasar unos cuantos años hasta que este problema se resolvió con un cambio de paradigma, al ordenar los elementos por su número atómico.

A partir de 1895, comenzaron a aparecer serios problemas a la ley periódica de Mendeléiev, con el advenimiento de nuevos descubrimientos científicos y teorías sobre la estructura interna del átomo. El 8 de noviembre de aquel año, el ingeniero mecánico y físico alemán (y primer Nobel de Física en 1901) Wilhelm Conrad Röntgen (18451923) produjo y detectó por primera vez los rayos X en la Universidad de Wurzburgo. El descubrimiento de Röntgen despertó la curiosidad de un gran número de científicos. Entre ellos se encontraba el físico francés Antoine Henri Becquerel (18521908), quien a principios de 1896 descubrió accidentalmente la radiactividad natural mientras realizaba investigaciones sobre la fluorescencia de las sales de uranio. Anunció sus resultados el 2 de marzo de aquel mismo año. A finales de 1897, Marie Curie (1867-1934) comenzó su tesis doctoral bajo la dirección de Becquerel para analizar la naturaleza y las propiedades de la radiactividad natural. Pocos meses después, se le unió en esta labor investigadora su esposo Pierre, y en 1898 consiguieron aislar los dos primeros elementos radiactivos: el polonio (en junio) y el radio (en diciembre). El 25 de junio de 1903, Marie Curie, quien

acuñó el término radiactividad, defendió su tesis doctoral Recherches sur les substances radioactives (Investigaciones sobre las sustancias radiactivas), y aquel mismo año recibió el Premio Nobel de Física junto con Becquerel y su esposo Pierre, «en reconocimiento de los servicios extraordinarios que han prestado sus investigaciones conjuntas [Marie y Pierre Curie] sobre los fenómenos de radiación descubiertos por el profesor Henri Becquerel». Estos hechos experimentales produjeron una nueva contrariedad en Mendeléiev.

En abril de 1897, Sir Joseph John Thomson (1856-1940), físico inglés y premio Nobel de Física en 1906, descubrió e identificó el electrón. El descubrimiento de esta nueva partícula causó una nueva decepción a Mendeléiev, ya que los átomos podían dividirse en partículas más pequeñas, en contra de su criterio. A lo largo de su vida, Mendeléiev predijo dieciséis nuevos elementos químicos, ocho correctamente y otros ocho que no se encontraron (Scerri, 2006).

Los avances científicos acontecidos al final del siglo xix condujeron a los primeros modelos a justificar la estructura atómica. En 1903, Thomson formuló su modelo atómico, que llamó modelo de pudin de pasas, en el que los electrones se hallaban repartidos uniformemente sobre una esfera cargada positivamente.

En 1909, dos años después de la muerte de Mendeléiev, Ernest Rutherford (1871-1937) y colaboradores llevaron a cabo el «experimento de la lámina de oro», cuya explicación condujo a Rutherford en 1911 a proponer el llamado modelo atómico de Rutherford o del sistema solar: los átomos de cualquier elemento están formados por un núcleo diminuto y denso, donde se sitúa la carga positiva, y a grandes distancias giran los electrones en órbitas

La ley periódica de Moseley El descubrimiento de los isótopos, a finales del siglo xix, fue otra dificultad a la que tuvo que enfrentarse la tabla de Mendeléiev. En 1913, Frederick Soddy (1877-1956) acuñó el término isótopo, del griego isos (‘igual’) y topos (‘lugar’), que significa que diferentes isótopos de un mismo elemento ocupan el mismo lugar en la tabla periódica.

Aunque Antonius van den Broek avanzó el concepto de número atómico, no pudo demostrarlo. Es al joven físico británico Henry Gwyn Jeffreys Moseley (1887-1915) a quien se atribuye el

El descubrimiento de los isótopos, a finales del siglo xix, fue otra dificultad a la que tuvo que enfrentarse la tabla de Mendeléiev cuadrada de la frecuencia de las líneas espectrales de rayos X de los elementos químicos con el número atómico n = A (N – b)2, donde n es la frecuencia de las líneas espectrales de los rayos X, N es el número atómico (actualmente, representado por Z), y A y b son dos constantes de las líneas espectrales. Aunque su estudio abarcó los elementos metálicos del aluminio al oro, su ley permite

Figura 5. Moseley en el laboratorio Balliol-Trinity de la Universidad de Oxford en 1910.

los rayos X emitidos por cada uno de ellos (Moseley, 1913). Estudió una decena de muestras metálicas, como la serie del calcio al zinc (faltaba el escandio e incluyó el latón, aleación de cobre y zinc), y obtuvo la famosa escalera de Moseley (fig. 6).

En 1914, se hallaba en la Universidad de Oxford, donde publicó un segundo artículo continuación del anterior en la misma revista. En este artículo confirmó la ley que lleva su nombre (o de los números atómicos), en la que relacionaba la raíz

Figura 6. La escalera de Moseley.

Història i naturalesa de la química

honor de haber descubierto el número atómico por sus originales experimentos con la difracción de los rayos X sobre los metales (fig. 5). Tras graduarse por la Universidad de Oxford en física y matemáticas, entró como demostrador de física en la de Cambridge bajo la supervisión de Ernest Rutherford. En 1913, publicó su primer artículo en la revista Philosophical Magazine, que realizó en solitario. Su investigación consistía en analizar los espectros de rayos X de alta frecuencia cuando enviaba la radiación de electrones o rayos catódicos contra la superficie de diferentes muestras metálicas. Para ello, registraba sobre placas fotográficas la frecuencia característica de

17

La evolución de la tabla periódica de los elementos químicos desde 1869 hasta hoy

circulares, que se atraen por fuerzas electrostáticas que obedecían a la ley de Coulomb.

Este modelo fue modificado por las aportaciones de Niels Bohr (1885-1962), en que las atracciones son de naturaleza electrostática. Bohr modificó este modelo por uno de capas en el que las órbitas circulares solo podían contener un número determinado de electrones.

Del «experimento de la lámina de oro», Rutherford concluyó que la carga del núcleo atómico era próxima a la mitad del peso atómico (Z ≈ A/2). El abogado, matemático-economista y físico aficionado holandés Antonius van den Broek (1870-1926) fue quien definió el concepto de número atómico en un artículo que publicó en la revista Nature de Londres en 1911: cada elemento de la tabla periódica tendría una carga nuclear igual a una unidad más que la del elemento anterior.

El 20 de julio de 1913, Van den Broek publicó otro artículo en Nature en que intuyó la relación entre el número atómico y la carga atómica. Por tanto, era la carga nuclear la que definía la posición de cada elemento en la tabla periódica y no su peso atómico (Scerri, 2006).

predecir la existencia de nuevos elementos con gran precisión, por los huecos que se generan en su gráfica, en la que representa los elementos químicos por su número atómico frente a la raíz cuadrada de la frecuencia de sus líneas espectrales de rayos X (fig. 7) (Moseley, 1914).

Educació Química EduQ

número 25

18

Figura 7. La tabla periódica de Moseley, ordenada por el número atómico creciente.

Desgraciadamente, Moseley murió el 10 de agosto de 1915, a la edad de veintisiete años, en la batalla de Galípoli, en la Primera Guerra Mundial. Tras su muerte, otros científicos emplearon su ley para la búsqueda de los nuevos elementos que había predicho se hallaban entre el aluminio (Z = 13) y el uranio (Z = 92). Así, entre 1913 y 1945, se encontraron los elementos químicos de números atómicos 43, 61, 72, 75, 85, 87 y 91 (Scerri, 2013b). Hasta el presente, la ley periódica de Moseley ha resistido el paso del tiempo, más de cien años, sin que haya que recurrir a modificación alguna, como la inversión del orden de ciertos valores del número atómico, como ocurre cuando se ordenan los elementos químicos por el peso atómico.

Desde la ley periódica de Moseley hasta nuestros días La ley periódica de Moseley fue el nuevo paradigma que permitía clasificar los elementos químicos en orden creciente de su número atómico, sin mostrar las fisuras que manifestaba la ley de Mendeléiev. La irrupción de la mecánica cuántica en 1900 de la mano de Max Planck (1858-1947) abrió un mundo de nuevas expectativas para la ciencia. En 1913, Niels Bohr aplicó la teoría cuántica para explicar el comportamiento del átomo de hidrógeno, pero no se cumplía para átomos hidrogenoides. Tras las aportaciones de Arnold Sommerfeld (1868-1951), Bohr modificó, en 1923, sus configuraciones electrónicas de 1913, en las que solo tenía en cuenta el número cuántico n, considerando los dos números cuánticos n y l. La incorporación de los números cuánticos m y s permitió establecer las relaciones entre los números cuánticos y determinar las configuraciones electrónicas para los elementos químicos.

Ernest Rutherford propuso la existencia del neutrón en 1920, pero fue su discípulo James Chadwick (1891-1974) quien se llevó la gloria de su hallazgo, que descubrió en 1932 en el laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge. El hallazgo del protón y el neutrón, el desarrollo de la mecánica cuántica, junto con otros importantes avances de la física nuclear, supusieron un trascendental progreso en la tabla periódica.

La invención del ciclotrón por parte de Ernest Orlando Lawrence (1907-1958), químico nuclear y premio Nobel de Física en 1939, quien lo patentó en 1934 en la Universidad de California en Berkeley, supuso uno de los logros más destacados en la creación de nuevos elementos. El ciclotrón permitía acelerar protones,

La ley periódica de Moseley fue el nuevo paradigma que permitía clasificar los elementos químicos en orden creciente de su número atómico, sin mostrar las fisuras que manifestaba la ley de Mendeléiev neutrones, deuterones y partículas alfa a miles de veces la velocidad de estas partículas cuando se producían de forma espontánea. Esta técnica facilitó el descubrimiento de un importante número de elementos transuránidos entre 1940 y 1974, en el Berkeley Radiation Laboratory (ahora, Lawrence Berkeley National Laboratory) de la Universidad de California, dirigido por Edwin McMillan (1907-1991), Glenn Theodore Seaborg (19121999) y Albert Ghiorso (1915-2010).

En 1945, cuando se habían sintetizado noventa y seis elementos, cuatro de ellos después del uranio: neptunio (93, 1940), plutonio (94, 1940), americio (95, 1944) y curio (96, 1944), Seaborg introdujo una importante modificación en la tabla periódica al incluir una nueva serie: la de los actínidos, que colocó debajo de la serie de los lantánidos (fig. 8) (Elguero Bertolini, Goya Laza y Román Polo, 2019).

La creación de los elementos superpesados, con números atómicos superiores al nobelio (Z = 102), se alcanzó al desarrollar potentes aceleradores lineales de partículas que sustituyeron al ciclotrón. De este modo, se activaron haces de iones de alta intensidad. Como proyectiles de bombardeo, se emplearon los núcleos de boro, carbono, nitrógeno, oxígeno, neón, calcio, cromo, hierro, níquel y zinc. Durante la Guerra Fría, solo la Unión Soviéti-

Història i naturalesa de la química Figura 8. Tabla periódica propuesta por Seaborg en 1945 y publicada en diciembre de 1951.

ca y Estados Unidos rivalizaron en la creación de nuevos elementos transférmicos. Años más tarde, se unieron en esta labor investigadora para la creación de nuevos elementos Alemania, Japón y Suecia. En la síntesis de alguno de los últimos elementos han contribuido equipos de científicos de más de un centro de investigación del mismo país o de países distintos. Para la creación de los elementos de números atómicos 113, 115, 117 y 118, se emplearon como proyectiles el Zn-70 y, sobre todo, el Ca-48 (Elguero Bertolini, Goya Laza y Román Polo, 2019).

La idea de la isla de estabilidad fue propuesta por vez primera por Seaborg en 1965. La hipótesis se basa en que el núcleo atómico está construido en capas, de forma similar a las capas de electrones en los átomos. El isótopo 298Fl (Z = 114, N = 184) fue de especial interés por ser doblemente mágico (en el número de protones y en el de neutrones).

Más tarde, Seaborg amplió la tabla periódica para ubicar los elementos superpesados hasta el

de número atómico 168 e introdujo la serie de los elementos superactínidos (del 122 al 153) (fig. 9). Yuri Oganessian (1933-) planteó, en la 235.ª Reunión Nacional de la American Chemical Society, celebrada en abril de 2008 en Nueva Orleans, la posibilidad de que exista una segunda isla de estabilidad; esta tendría su centro alrededor del elemento de número atómico 164 (unhexcuadio), especialmente el isótopo 482164 (Z = 164, N = 318), con una estabilidad similar a la del flerovio.

El 28 de noviembre de 2016, la IUPAC admitió los nombres y símbolos de los cuatro últimos elementos químicos de números atómicos 113 (nihonio, Nh), 115 (moscovio, Mc), 117 (teneso, Ts) y 118 (oganesón, Og). De este modo, se completa el periodo séptimo de la tabla periódica de los elementos químicos en su forma media larga.

Todavía quedan problemas por resolver sobre cuál de las más de mil formas de representar la tabla periódica de los elementos químicos es la más apropiada.

Scerri (2019) plantea la cuestión

El 28 de noviembre de 2016, la IUPAC admitió los nombres y símbolos de los cuatro últimos elementos químicos de números atómicos 113 (nihonio, Nh), 115 (moscovio, Mc), 117 (teneso, Ts) y 118 (oganesón, Og) de la ubicación de los elementos Sc, Y, La, Ac, Lu y Lr. En la forma larga, hay tres formatos posibles.

2019 es un excelente año para abordar este problema y aun otros, como el de la situación del hidrógeno en la tabla y que la IUPAC recomiende una única tabla periódica de los elementos químicos oficial.

Conclusiones La contribución del presente artículo se puede resumir en las ideas siguientes: — Para avanzar las primeras propuestas de sistemas periódicos o tablas periódicas, fue necesario

La evolución de la tabla periódica de los elementos químicos desde 1869 hasta hoy

19

Educació Química EduQ

número 25

20

Figura 9. Tabla periódica propuesta por Seaborg para ubicar los elementos superpesados hasta el 168.

descubrir o aislar un número de elementos químicos suficiente.

— El peso atómico y su correcta definición fue esencial para proponer las primeras tablas modernas.

— La tabla periódica de los elementos químicos es una obra colectiva en que han colaborado un gran número de científicos.

— En algunos periodos, se han producido aportaciones simultáneas o múltiples de diferentes científicos.

— De entre todos ellos, resaltan con luz propia Mendeléiev, con su ley periódica basada en el orden creciente de los pesos atómicos, y Moseley, con su ley periódica basada en el orden creciente del número atómico.

— La tabla periódica propuesta por Mendeléiev, tras sus primeros éxitos, no pudo soportar la aparición de nuevas leyes, teorías y técnicas, por lo que hubo que cambiar de paradigma en 1914.

— De entre las más de mil formas de presentar la tabla periódica, la más representada es la media larga, que se ha completado con ciento dieciocho elementos en 2016.

— Es de esperar que los grandes centros científicos capaces de crear nuevos elementos los obtendrán en un futuro próximo, aunque la tarea no será fácil.

— Estos nuevos elementos pondrán a prueba la ley periódica de Moseley.

— Quedan aún problemas por resolver en la tabla periódica, como la ubicación de los elementos Sc, Y, La, Ac, Lu y Lr y la del hidrógeno.

Referencias Elguero Bertolini, J.; Goya Laza, P.; Román Polo, P. (2019). La tabla periódica de los elementos químicos. Madrid: Los Libros de la Catarata: CSIC. [En prensa.]

Hargittai, B.; Hargittai, I. (2019).

«Year of the Periodic Table: Mendeleev and the others».

Structural Chemistry, n.º 30, p. 1-7.

Moseley, H. G. W. (1913). «The high-frequency spectra of the elements». Philosophical Magazine, vol. 26, n.º 156, p. 1024-1034.

— (1914). «The high-frequency spectra of the elements.

Part II». Philosophical Magazine, vol. 27, n.º 160, p. 703-713.

Reedijk, J.; Tarasova, N. (2019). «The International Year of the Periodic Table 2019». Chemistry International, vol. 41, n.º 1, p. 2-5.

Román Polo, P. (2008). Mendeléiev: El profeta del orden químico. 2.ª ed.

Tres Cantos: Nivola.

— (2010). «El sesquicentenario del Primer Congreso Internacional de Químicos». Anales de Química, vol. 106, n.º 3, p. 231-239.

Scerri, E. R. (2006). The periodic table: Its history and significance.

Oxford: Oxford University Press.

— (2011). The periodic table: A very short introduction. Oxford: Oxford University Press.

— (2013a). La tabla periódica: Una breve introducción. Madrid: Alianza.

— (2013b). A tale of 7 elements.

Oxford: Oxford University Press.

— (2019). «Looking backwards and forwards at the development of the periodic table». Chemistry International, vol. 41, n.º 1, p. 14-20.

Pascual Román Polo Es profesor emérito y catedrático de química inorgánica de la Universidad del País Vasco, doctor en Química por la Universidad de Bilbao y licenciado en Química por la de Zaragoza. Ha investigado sobre la química de los polioxometalatos, polímeros de coordinación y materiales inteligentes.

Se ha ocupado de la divulgación científica de la tabla periódica de los elementos químicos y de algunos de los científicos que la descubrieron.

C. e.: pascual.roman@ehu.eus.

DOI: 10.2436/20.2003.02.187 http://scq.iec.cat/scq/index.html

El sistema periòdic i la pedagogia química del segle xix: la creativitat col·lectiva de les aules de ciències The periodic system and 19th-century chemical pedagogy: the collective creativity of science classrooms

resum El sistema periòdic és un dels components fonamentals de la ciència contemporània. Té un paper rellevant tant en la memòria col·lectiva de la comunitat química com en la seua imatge pública. Aquestes característiques creen un ampli ventall d’oportunitats per a fer servir la seua història amb finalitats educatives. El present treball fa servir els nous estudis de la història del sistema periòdic per a esbrinar aquestes potencialitats didàctiques. L’argument central és la consideració del sistema periòdic com a resultat de l’activitat creativa de les aules de ciències del segle xix.

paraules clau Sistema periòdic, Dmitri Ivànovitx Mendeléiev, Auguste Cahours, didàctica de la química, història de la química.

abstract The periodic system is one of the fundamental components of contemporary science. It plays a relevant role in both the collective memory of the chemical community and the public image of chemistry. These features create a wide spectrum of opportunities for using its history in educational projects. This paper relies on the recent scholarship on the history of the periodic system in order to explore its potential didactic uses. My main claim is that the periodic system was an out-standing result of the collective creativity related to 19th-century classroom science.

keywords Periodic system, Dmitri Ivanovich Mendeleev, Auguste Cahours, chemical education, history of chemistry.

El sistema periòdic és un dels components fonamentals de la ciència contemporània. A l’igual d’altres aspectes de la ciència, el sistema periòdic dels elements presenta una gran varietat de significats que es poden analitzar des d’un punt de vista històric. El més habitual és considerar-lo com una classificació dels elements que, mitjançant diverses representacions gràfiques, és emprada com a eina didàctica. També sol defi-

nir-se com una llei amb capacitat de predicció de les propietats de nous elements, com sembla que prova una part dels descobriments de les darreres dècades del segle xix i principi del segle xx, tot i que també hi ha hagué moltes excepcions i situacions problemàtiques. D’altra banda, més enllà dels límits de la comunitat científica, la taula periòdica forma part de les imatges més populars de la química. Gràcies a l’extensió de

l’educació secundària, una gran part de la població s’ha familiaritzat amb alguna de les seues versions gràfiques que es poden trobar en museus de ciència i en obres de divulgació. El sistema periòdic té així un paper rellevant tant en la memòria col· lectiva de la química com en la seua imatge pública. Aquestes característiques creen un ampli ventall d’oportunitats per a fer servir la seua història amb finalitats educatives. El present treball

21

ISSN 2013-1755, SCQ-IEC Educació Química EduQ número 25 (2019), p. 21-31

José Ramón Bertomeu Sánchez / Universitat de València. Institut Interuniversitari López Piñero

fa servir els nous estudis de la història del sistema periòdic per a esbrinar aquestes potencialitats didàctiques. El punt central és la consideració del sistema periòdic com a resultat de l’activitat creativa de les aules de ciències del segle xix.

Educació Química EduQ

número 25

22

Mites El sistema periòdic constitueix també un tema habitual de les introduccions històriques als llibres de química. El nombre de protagonistes de la narració és variable, però un sol ocupar una posició central: Dmitri Ivànovitx Mendeléiev (1834-1907). Segons una de les versions més difoses, l’ordenació periòdica va ser producte d’un somni de Mendeléiev durant el qual se li va revelar sobtadament el nou ordre dels elements. Altres narracions afirmen que el químic rus va arribar a elaborar aquesta classificació a través d’un joc de cartes, una espècie de «solitari químic». El fragment, inclòs en una petita nota a peu de pàgina de l’última edició del seu manual, s’ha repetit innombrables vegades i ha servit per a alimentar les imatges populars sobre els moments eureka de la ciència (Gordin, 2004). Se n’han creat aplicacions didàctiques, versions novel·lades i documentals ficticis, amb reproduccions aparentment fidedignes del famós joc de cartes de Mendeléiev. Resulta sorprenent la importància que ha cobrat aquesta petita nota a peu de pàgina, escrita més de quaranta anys després dels suposats esdeveniments. No sembla que es dega a la seua fiabilitat com a font històrica, sinó al fet que concorda amb imatges estereotipades del descobriment científic.

Altres versions del descobriment segueixen la mateixa tònica i la troballa es presenta com a resultat d’una inspiració onírica o

A grans trets, es pot afirmar que el sistema periòdic va ser el resultat de la confluència de dues àrees de treball en química: els càlculs de masses atòmiques (o pesos atòmics, com es coneixien en l’època) i les classificacions químiques d’una nit de treball sense descans.

Basant-se en aquest tipus de relats, amb un fonament documental molt feble, alguns autors han exalçat la figura de Mendeléiev com a geni solitari, fins a equiparar-lo amb un profeta del panteó de la ciència. Tot abandonant aquest tipus de mitologies, la recerca acadèmica ha permès recollir una gran quantitat d’informació històrica sobre el sistema periòdic. A la darreria del segle xix, el químic historiador nord-americà Francis Preston Venable va recollir referències a treballs de més d’una centena d’autors de nombrosos països amb diverses contribucions al desenvolupament del sistema periòdic (Venable, 1896). Ara fa cinquanta anys, el químic holandès Jan van Spronsen va publicar un estudi detallat amb desenes de sistemes periòdics semblants publicats en la segona meitat del segle xix (Spronsen, 1969). Molts altres treballs posteriors han confirmat el caràcter col·lectiu de la creació del sistema periòdic (Kaji, Kragh i Palló, 2015).

A grans trets, es pot afirmar que el sistema periòdic va ser el resultat de la confluència de dues àrees de treball en química: els càlculs de masses atòmiques (o pesos atòmics, com es coneixien en l’època) i les classificacions químiques. Ambdues àrees van

estar fortament connectades des dels treballs de Dalton i van ser el resultat de la labor col·lectiva d’un grup molt ampli de protagonistes. Atès que la història de l’atomisme del segle xix ha estat més estudiada (Rocke, 1984; Ramberg, 2003; Dalton, 2012; Ramberg, 2015), aquest resum se centra en el segon aspecte: les classificacions químiques a les aules de ciències.

Quan va realitzar la versió del 1869 del sistema periòdic, Mendeléiev era un jove professor de química que, com molts d’altres, afrontava el gran problema pedagògic del segle xix: l’ordre dels elements i els compostos. La seua resposta s’ha d’entendre dins una llarga línia de treballs que procedeixen del segle xviii, punt de partida on iniciarem la primera part d’aquest article. Més endavant, descriurem les anomenades classificacions artificials i naturals, així com els debats que hi va haver durant les primeres dècades del segle xix sobre aquestes qüestions. Finalment, estudiarem en detall un manual de mitjan segle: el realitzat pel químic francès Auguste Cahours.

Tot i que l’autor és actualment poc conegut, llevat dels cercles especialitzats, aquest llibre és especialment rellevant per a la història del sistema periòdic.

Sabem que Mendeléiev el coneixia en detall, ja que en va preparar una traducció al rus pocs anys abans del primer esborrany del sistema periòdic del qual celebrem enguany el cent cinquantè aniversari.

El punt final del treball són els primers anys de la recepció del sistema periòdic de Mendeléiev tenint en compte la recerca històrica recent. Aquesta recerca també confirma l’existència d’una tradició pedagògica de llarga durada en les aules de química, sense la qual és impos-

manera, amb el que van tenir en la segona meitat del segle xx les taules periòdiques a les aules de ciències. Van ser eines que van ordenar els sabers, van facilitar l’aprenentatge de la química i van propiciar la recerca de regularitats i, fins i tot, lleis de les afinitats i relacions quantitatives, de manera que van oferir una cohesió disciplinar incipient a la ciència química naixent (Taylor, 2008; Geoffroy, 2012).

Juntament amb la informació respecte a les reaccions químiques i als aparells de laboratori, els apartats dedicats a la descripció de les substàncies conformaven la major part dels manuals de química. A mitjan segle xviii, molts autors afirmaven que seguien una ordenació basada en l’antic principi d’avançar del conegut al desconegut per a facilitar l’estudi d’una ciència. En el cas de la química, aquest postulat obligava a partir de les substàncies més simples per a avançar fins als compostos més complexos. Per exemple, un dels manuals més reeditats i traduïts de mitjan segle xviii, realitzat pel metge francès Pierre Macquer, contenia la justificació següent del pla de l’obra:

Història i naturalesa de la química 23

la creativitat col·lectiva de les aules de ciències

Del simple al compost Per a entendre la història del sistema periòdic, cal fer algunes consideracions prèvies sobre la relació entre lleis, classificacions, disciplines i pràctiques pedagògiques. L’ensenyament és un ingredient fonamental en la constitució de disciplines acadèmiques o escolars. La química va configurar els seus límits disciplinaris al llarg del segle xviii. La gran quantitat d’informació acumulada va fer plantejar les qüestions pedagògiques associades a la classificació i la seqüenciació de continguts. En aquests anys, les taules d’afinitat es van transformar en un ingredient indispensable de les aules de química i van servir per a organitzar una gran quantitat d’informació entorn de les reaccions químiques conegudes (Kim, 2003). Encara que l’estructura i els usos van ser diferents, es pot comparar el seu paper, en certa

Per a entendre la història del sistema periòdic, cal fer algunes consideracions prèvies sobre la relació entre lleis, classificacions, disciplines i pràctiques pedagògiques.

L’ensenyament és un ingredient fonamental en la constitució de disciplines acadèmiques o escolars

xix:

Scerri, 2013). Amb diverses perspectives i durant diferents períodes, el sistema periòdic ha servit com a eina heurística per a preveure nous elements químics.

Fins i tot, a la darreria del segle xix, va fonamentar una hipòtesi cosmogònica (darwinisme inorgànic) que explicava l’evolució conjunta de les estreles i dels elements químics (Bertomeu Sánchez, 2011). En la cultura popular, s’ha transformat en una veritable icona de la química i ha servit per a inspirar novel·les, art popular, música rock, murals, sèries de televisió, etc. (Alvarez, 2013). Aquests diferents usos i significats han variat al llarg de la història i en funció dels espais geogràfics i culturals considerats.

Atesa la curta extensió, aquest treball està centrat en el seu origen com a producte de les aules i els primers usos didàctics durant les darreres dècades del segle xix.

El sistema periòdic i la pedagogia química del segle

sible entendre l’origen, el desenvolupament i els primers usos del sistema periòdic.

Abans de començar, convé fer una petita precisió terminològica.

S’emprarà al llarg del text l’expressió sistema periòdic per a fer referència a les dues expressions més habituals en el segle xix (llei periòdica i classificació periòdica). Quan es pretenga recalcar algun d’aquests dos aspectes (llei o classificació), farem ús de les expressions anteriors. En general, reservarem l’expressió taula periòdica per a esmentar alguna de les seues representacions gràfiques. És evident que totes aquestes expressions assenyalen diversos aspectes de les qüestions ací analitzades. Els termes van ser ja emprats de manera poc consistent pels contemporanis de Mendeléiev. No és fàcil fixar amb precisió les fronteres entre uns significats que han anat canviant al llarg de les dècades posteriors, per exemple, amb l’arribada de les interpretacions fonamentades en la mecànica quàntica. En realitat, la diversitat d’expressions i la seua ambigüitat demostren els diversos usos del sistema periòdic des de les últimes dècades del segle xix fins a l’actualitat.

Dins la comunitat científica, ha estat emprat com a prova concloent per a les hipòtesis atomistes o per a aclarir els conceptes element i substància elemental. També s’ha fet servir com a recurs pedagògic per a presentar temes molt diversos, des de la química inorgànica descriptiva fins a aspectes centrals de la mecànica quàntica i la seua aplicació a l’estudi de les propietats químiques, fet que ha originat també debats filosòfics sobre el reduccionisme, particularment pel que fa a la possibilitat d’explicar el sistema periòdic amb les lleis de la mecànica quàntica (Scerri, 2006;

El pla que he proposat seguir

desconegut, de no traure cap

és principalment no suposar

conseqüència que no es

cap coneixement químic en

derivés immediatament dels

el lector, per a portar-lo de les

experiments i de les observa-

veritats més simples, que

cions, i d’encadenar els

suposen el mínim coneixe-

resultats i les veritats

ment, a les veritats compos-

químiques en l’ordre més

tes, que en requereixen més.

estricte per a facilitar-ne la

Aquest ordre […] m’ha

intel·ligibilitat als principiants

imposat la llei de tractar al

(Lavoisier, 2003, p. 9).

principi les substàncies més

24

simples que coneixem, i que considerem elements que com-

número 25

ponen els altres, perquè el coneixement de les propietats d’aquestes parts elementals conduirà naturalment a descobrir les de les

Educació Química EduQ

seues diferents combinacions. Al contrari, el coneixement de les propietats dels cossos compostos exigeix ​​ que ja estiguem informats dels seus principis (Macquer, 1753, p. xi).

La nova noció de composició química que es va imposar en aquests anys va reforçar aquesta idea en els manuals de les dècades de 1780 i 1790. El més famós d’aquests manuals, actualment, el va escriure Antoine Lavoisier en 1789. L’autor francès, que no arribaria a publicar mai la segona edició d’aquest llibre perquè va morir a la guillotina, va recollir les idees més habituals en manuals de química, tot i que amb el suport de la filosofia sensualista de Condillac, que va fer servir per a redactar aquest famós fragment del pròleg:

Em vaig imposar la llei de procedir sempre d’allò que era conegut a allò que era desconegut, de no traure cap

El fragment de Lavoisier indica la importància de la seqüenciació, així com la relació entre ordenació i terminologia química.

Aquests criteris de Lavoisier van servir per a establir les taules d’elements i compostos amb què va organitzar les primeres parts del seu manual. Van ser els seus col·laboradors més destacats, sobretot Jean-Antoine Chaptal i Antoine François de Fourcroy, els qui van desenvolupar aquestes idees en les seues obres (Bensaude-Vincent, 1990). Aviat, però, aquests criteris generals van ser contestats perquè deixaven obertes moltes opcions i plantejaven nombroses paradoxes. A la primeria del segle xix, Jacob Berzelius considerava que les obres dirigides a profans no podien començar per les substàncies elementals. Per a atraure l’atenció del públic, era necessari començar per barreges de gasos com l’aire o compostos com l’aigua, que formaven part dels sabers comuns. «Els autors de química, com els historiadors o els literats, han de fer nàixer la curiositat en l’esperit del lector abans de satisfer-la», afirmava Berzelius.

I era absurd tractar de generar aquest interès partint «d’objectes que són totalment desconeguts», tal com passava amb l’hidrogen, l’oxigen, el clor i altres substàncies elementals amb què començaven molts llibres de text (Berzelius, 1845-1850, vol. i, p. 69).

Molts autors posteriors van comprovar que l’ordre de complexitat creixent defensat pels químics del segle xviii no era necessàriament la seqüència pedagògica més adequada per a propiciar l’aprenentatge de la química. D’aquesta manera, i enfrontats a un nombre cada vegada més important de compostos químics, molts autors van fer propostes pròpies per a organitzar els continguts de les seues obres (Bertomeu Sánchez, García Belmar i Bensaude-Vincent, 2002; Bensaude-Vincent, García Belmar i Bertomeu Sánchez, 2003).

Classificacions naturals i artificials A més dels problemes assenyalats per Berzelius, el criteri de complexitat creixent deixava obertes nombroses possibilitats d’ordenació de les substàncies químiques. No resolia l’ordre de presentació de més d’una trentena de substàncies elementals que eren conegudes en l’època. Tampoc facilitava l’organització dels grups amplis, com els compostos binaris o les sals, tots amb un mateix grau de complexitat. Per a abordar aquestes qüestions, durant la primera meitat del segle xix, van sorgir diverses propostes. Les dues classificacions més influents van ser proposades per Jacques Thenard, basada en la reacció dels elements amb l’oxigen, i per Jacob Berzelius, fonamentada en les propietats electroquímiques.

La taula 1 mostra la classificació dels metalls basada en els criteris de Thenard. Amb una gran quantitat de modificacions i addicions, fruit de noves incorporacions d’elements i nous estudis experimentals, la classificació va ser emprada en els manuals de química fins al final del segle xix.

El Traité de Thenard es va conver-

Seccions Grup 1

propietats, només una de les seues característiques. Per descomptat, el resultat d’aquesta ordenació només pot ser una classificació artificial, però pot ser molt útil si la característica escollida és una de les més importants.

Per contra, l’altre tipus de

Grup 2

Ca, Sr, Ba, Li, Na, K

Grup 3

Mn, Zn, Fe, Sn, Cd

Grup 4

a) As, Mo, Cr, W b) Sb, U, Ce, Co, Ti, Bi, Cu, Te, Ni, Pb

Grup 5

Hg, Os

Grup 6

Ag, Pd, Rh, Pt, Au, Ir

Les classificacions de Thenard i Berzelius tenien una característica comuna: estaven basades en un grup limitat de propietats rellevants seleccionades amb cura pels autors. Per aquesta raó van ser conegudes com a classificacions artificials. Encara que, en certa manera, s’acceptava el seu caràcter arbitrari, aquestes classificacions artificials tenien l’avantatge d’estar basades en dades experimentals senzilles de determinar. Un dels deixebles de Thenard, Victor Regnault, que també va contribuir a perfeccionar la classificació dels metalls amb nous experiments de laboratori, assenyalava el següent:

25

classificació té en compte totes les propietats generals dels cossos i les considera totes. Així, es posen al costat

Figura 1. Classificació natural dels ele-

dels altres els cossos que

ments d’Ampère publicada als Annales

comparteixen el major

de Chimie l’any 1816.

nombre de característiques i propietats més importants (Regnault, 1836, p. 337).

Metalls Mg, Be, Y, Al, Th, Zr, Si

Història i naturalesa de la química

d’acord amb una de les seues

Regnault esmentava així un nou tipus de classificacions que es van obrir pas a mitjan anys trenta del segle xix: les classificacions naturals. Aquest tipus d’ordenacions, habitualment emprades en història natural, havien estat introduïdes en química al començament del segle xix gràcies als treballs de Marie-André Ampère. En una influent publicació del 1816, Ampère va suggerir de seguir l’exemple dels naturalistes i va proposar classificacions fonamentades en «el conjunt de característiques dels cossos» (fig. 1). Va tractar d’establir grups de tots els elements coneguts atenent el «major nombre» de similituds i les «analogies més essencials» entre les seues propietats. Va oferir una ordenació circular en què les propietats canviaven de forma gradual d’un grup a un altre. Així, va crear tres grans famílies (gazolytes, leucolytes i chroïcolytes) que es dividien en quinze gèneres formats per diverses substàncies elementals (Bertomeu Sánchez, García Belmar i Bensaude-Vincent, 2002).

Les propostes d’Ampère van ser molt poc emprades durant les primeres dècades del segle xix dins les aules de química. A partir de mitjan dècada de 1830, un nombre creixent d’autors d’obres de química va denunciar l’arbitrarietat de les classificacions artificials, basades en un criteri únic seleccionat pel seu autor.

Començaren a interessar-se per les classificacions naturals fonamentades en un conjunt ampli de propietats dels elements que podien ser descobertes mitjançant la recerca experimental. Aquestes classificacions permetien, segons els partidaris, establir grups fonamentats en l’ordre de la natura i no en l’elec­ció arbitrària dels autors. Per exemple, Ferdinand Hoefer, historiador, autor de manuals i un dels més destacats defensors de les classificacions naturals, va criticar durament l’«exageració del paper de l’oxigen» en l’organització dels manuals que seguien l’exemple de Thenard.

Pensava que les classificacions naturals eren alhora eines heurístiques i didàctiques.

Proporcionaven informació sobre «el que encara quedava per

la creativitat col·lectiva de les aules de ciències

Taula 1. Classificació dels metalls de Thenard

només han de ser ordenats

xix:

tir en un model per als llibres de text francesos, mentre que el Lärbok de Berzelius va tenir un paper similar a Suècia i també en el món de parla alemanya (Lundgren i Bensaude-Vincent, 2000).

Segons alguns, els cossos

El sistema periòdic i la pedagogia química del segle

A més dels problemes assenyalats per Berzelius, el criteri de complexitat creixent deixava obertes nombroses possibilitats d’ordenació de les substàncies químiques

Educació Química EduQ

número 25

26

descobrir», atès que assenyalaven la potencial existència d’elements encara desconeguts en determinades famílies naturals. Podia també ser possible així preveure propietats de substàncies encara no descobertes. Les classificacions naturals també eren, segons Hoefer, eines per a millorar l’ensenyament i l’aprenentatge de la química. Un grup de substàncies podia ser estudiat posant atenció únicament al «tipus d’una família» (fig. 2), és a dir, a la substància amb les propietats més característiques del grup (Hoefer, 1845).

Figura 2. Classificació dels elements no metàl·lics en un curs de química del 1845 a la Facultat de Medicina de París.

Aquests elements són agrupats en quatre classes amb el nom del component característic del grup: oxacès (O, S, Se), carbacès (B, Si, C, H), chloracès (F, Cl, Br, I) i phosphacès (P, As, N, Te).

Molts autors van adoptar aquests criteris en els seus llibres de text. D’altres van suggerir diverses variacions de les classificacions naturals durant la dècada de 1840, més o menys inspirades en l’obra d’Ampère.

Tanmateix, l’arribada d’aquest tipus de seqüenciacions no va suposar l’eliminació de les classificacions artificials anteriors, almenys de forma completa.

Les classificacions naturals es van emprar amb èxit en el grup dels metal·loides o no-metalls, però van trobar molts problemes per a poder ser aplicades dins el grup dels metalls, molt més

nombrós i creixent al llarg d’aquests anys. Com a resultat, els manuals de química de mitjan segle xix van presentar una barreja complexa de classificacions artificials i naturals.

Aquestes classificacions «híbrides», en constant evolució i adaptació per part dels autors, es van convertir en les més habituals durant la segona meitat del segle xix (Bertomeu Sánchez, García Belmar i Bensaude-Vincent, 2002; Bensaude-Vincent, García Belmar i Bertomeu Sánchez, 2003; Bertomeu Sánchez, 2009).

Auguste Cahours, un il·lustre desconegut Un dels autors de manuals que va emprar aquestes classificacions híbrides va ser Auguste Cahours (fig. 3). Els seus manuals van tenir prou circulació pel seu paper com a professor a l’École Centrale de París, un dels centres més importants d’ensenyament de la química del segle xix. Com molts altres professors d’aquests anys, Cahours va desenvolupar nombroses recerques de gran rellevància, com ara estudis sobre les densitats de vapor, relacionats amb els càlculs dels pesos atòmics. Els seus manuals tingueren moltes edicions a França i van ser traduïts a moltes llengües europees. De fet, pocs anys abans de realitzar la seua famosa classificació periòdica i de publicar el seu propi llibre de text, Mendeléiev va traduir les Leçons de chimie générale élémentaire de Cahours (Gordin, 2004). Com molts altres llibres de text francesos d’aquests anys, Cahours va organitzar els elements no metàl·lics del seu llibre en «famílies naturals» i va dedicar un apartat especial a discutir els fonaments teòrics d’aquesta classificació. Segons Cahours, aquests elements es podien agrupar gràcies a la similitud dels

seus compostos, «dotats de les més íntimes analogies químiques», de manera que fins i tot es podien reemplaçar els uns pels altres sense canviar la forma cristal·lina. Era la propietat que Eilhard Mitscherlich havia anomenat isomorfisme i que també per a Mendeléiev era la clau principal per a entendre les propietats periòdiques. Cahours reconeixia que «si volguérem classificar els metalls mitjançant isomorfisme, no podríem aconseguir-ho», per això va fer servir les classificacions artificials inspirades en l’obra de Thenard (Cahours, 1855-1856).

Figura 3. Auguste Cahours (1813-1891).

El llibre de Cahours contenia també una discussió sobre la variació de les propietats químiques dins les famílies naturals i connexions d’aquestes qüestions amb la teoria atòmica. En parlar dels elements no metàl·lics, Cahours afirmava que diverses propietats químiques (volatilitat, punt d’ebullició, caràcter metàl·lic, decreixement de l’afinitat per l’hidrogen i l’oxigen, etc.) variaven de manera gradual quan els elements de cada família eren organitzats en ordre creixent de pesos atòmics. També va constatar les variacions en l’acidesa dels compostos hidrogenats dins les famílies d’elements homòlegs, així com les fórmules similars dels compostos resultants, i va arribar a

Primera

F, Cl, Br, I

½ vol. R + ½ vol. de H = 1 vol. RH àcid fort

Segona

O, S, Se, Te

½ vol. R' + 1 vol. de H = 1 vol. R' H àcid molt feble

Tercera

N, P, As, Sb

½ vol. R'' + 3/2 vol. de H = 1 vol. R'' H base forta

Nota: El volum era una forma d’expressar el que ara podríem anomenar mols d’àtoms o de molècules dels diferents elements.

Figura 4. Variació de propietats dins una família d’elements segons la traducció castellana del manual de química de Cahours (Madrid, 1856-1857).

escriure taules com les que podem veure a la taula 2 i a la fig. 3.

Les similituds entre aquestes classificacions amb les que va utilitzar Mendeléiev, així com les sorprenents discussions sobre les variacions de propietats periòdiques amb el pes atòmic, semblen convertir Cahours en un altre precursor del descobriment del sistema periòdic. Podríem incloure el seu nom en la llarga llista de precursors que solen figurar en moltes narracions, com Johann Wolfgang Döbereiner, per les seues conegudes Triaden (‘tríades’) d’elements, o Jean-Baptiste Dumas, pels seus menys famosos càlculs que connectaven pesos atòmics i propietats químiques. En realitat, el llibre de Cahours no és gaire diferent d’altres manuals de química d’aleshores, la qual cosa obligaria a incloure molts altres il·lustres desconeguts en aquest grup.

Potser exagerant una mica més, es podria fins i tot afegir el nom de Cahours i d’altres professors

d’aquest període a la llarga llista d’autors que moltes vegades se situen al costat de Mendeléiev com a descobridors del sistema periòdic durant les dècades de 1860 i 1870: Alexandre-Émile Béguyer de Chancourtois, John A. Newlands, William Odling i Lothar Meyer (Spronsen, 1969; Scerri, 2006; Scerri, 2013). És evident que ampliar encara més aquesta llista conduiria a una situació absurda.

Són part de les apories resultants de portar fins a les darreres conseqüències les imatges idealitzades del descobriment científic esmentades al principi del treball. Molts relats d’aquest tipus complementen els moments eureka amb la cerca de «precursors» més o menys oblidats i es perden en complicades controvèrsies de prioritat.

L’objectiu de la investigació històrica, particularment quan es pretén oferir eines de reflexió per a les aules, no és afegir noms nous al panteó dels sants laics de la ciència; al contrari, el que mostren

les investigacions resumides en aquest treball és la creati­vitat col·lectiva sorgida de l’activitat quotidiana de les aules de ciències.

S’ha vist que ni Cahours ni Mendeléiev van ser els primers autors de llibres de text que van afrontar el problema de les classificacions químiques. Hi havia una llarga tradició d’estudis sobre aquest tema que es remuntava a la segona meitat del segle xviii i que va continuar i es va amplificar pels anys trenta i quaranta del segle següent, amb les controvèrsies sobre les classificacions naturals i artificials. Més que el producte d’un somni, d’un moment eureka o d’un joc de cartes, les classificacions químiques van ser el resultat de la creativitat col·lectiva dels professors de química del segle xix. Es tracta d’un tipus de creativitat científica per a la qual no hi ha mitologies ni imatges tan poderoses com les esmentades abans. Tampoc és fàcil determinar fites crucials ni autories particulars (Bertomeu Sánchez, 2009). A més dels autors dels manuals i el professorat de ciències, les classificacions emprades per Cahours i Mendeléiev van ser una resposta als interessos dels públics principals als quals es dirigia l’ensenyament de la química al llarg del segle xix.

Bona part del públic destinatari eren estudiants de medicina o de farmàcia que perseguien una bona descripció dels productes químics més importants amb aplicació terapèutica. Davant l’augment exponencial del nombre de substàncies conegudes, els professors de química

Història i naturalesa de la química

Combinacions amb l’hidrogen

27

la creativitat col·lectiva de les aules de ciències

Elements

xix:

Família

El sistema periòdic i la pedagogia química del segle

Taula 2. Variació de l’acidesa dels compostos hidrogenats de tres famílies naturals d’elements segons Cahours (1855-1856)

Educació Química EduQ

número 25

28

La constant aparició de noves substàncies fomentava també el canvi dels criteris classificatoris. Era comú que els autors de manuals feren modificacions parcials de les classificacions existents per a donar lloc a ordenacions més o menys diferents de les establertes havien d’abordar inevitablement el problema d’una millor ordenació didàctica. L’adopció d’una classificació adient (per exemple, l’agrupació en famílies amb propietats similars) era un assumpte crucial per a la seqüenciació de continguts i, doncs, també per a l’èxit pedagògic de les classes i dels llibres de text de química (Bensaude-Vincent, García Belmar i Bertomeu Sánchez, 2003).

Primeres reaccions al sistema periòdic de Mendeléiev La constant aparició de noves substàncies fomentava també el canvi dels criteris classificatoris.

Era comú que els autors de manuals feren modificacions par­cials de les classificacions existents per a donar lloc a ordenacions més o menys diferents de les establertes. La dinàmica pròpia de la química, que deixava ràpidament obsoletes les classificacions amb el descobriment de nous elements i compostos, predisposava els autors de manuals a mantenir una actitud irreverent enfront de les propostes d’ordenació anteriors, les quals s’havien de remodelar necessàriament per a acollir les novetats i organitzar les obres d’acord amb les concepcions pedagògiques i els

interessos dels públics destinataris. Dins aquesta atmosfera crítica i creativa, cal entendre l’acollida de les classificacions de Mendeléiev.

Quan el seu sistema periòdic va circular per Europa durant les dècades de 1870 i 1880, va trobar una tradició pedagògica plenament consolidada; per això, era habitual l’apropiació crítica i selectiva de propostes de seqüenciació dels continguts dels manuals, més o menys basades en classificacions dels elements segons famílies naturals. Per aquesta raó, els aspectes nous que indubtablement presentaven els treballs de Mendeléiev van quedar atenuats per la gran quantitat de classificacions anteriorment proposades que havien anat arribant durant les dècades anteriors (Bertomeu Sánchez, 2011; Kaji, Kragh i Palló, 2015).

Per això, resulta difícil trobar referències al sistema periòdic de Mendeléiev en els manuals d’ensenyament de química durant la primera dècada de la seua publicació (1870-1880).

Aquesta situació es dona en països tan diferents com la Gran Bretanya, França, Dinamarca, Suècia o Espanya. Només a Rússia i a Alemanya sembla que hi ha una recepció més primerenca. Les referències a la classificació periòdica dins els manuals francesos van començar a partir del 1880, però no es van generalitzar fins a la dècada següent (Nekoval-Chikhaoui, 1994).

L’anàlisi de manuals anglesos i americans indica que les primeres referències van aparèixer poc abans, pels volts del 1877, però es van generalitzar durant la dècada següent (Brush, 1996). Una situació semblant es desprèn de l’anàlisi dels manuals publicats a Espanya, on les referències al sistema periòdic apareixen al començament de la dècada de 1880 i esdevenen més freqüents a

la darreria del segle xix (Bertomeu Sánchez i Muñoz, 2011).

Totes aquestes primeres reaccions als treballs de Mendeléiev han estat analitzades en detall en un llibre col·lectiu. És el resultat del treball d’un equip de més de quinze investigadors d’arreu, des de França fins al Japó, i diversos congressos internacionals que van contribuir a donar-li forma i propiciaren anàlisis comparades (Kaji, Kragh i Palló, 2015). Els treballs mostren una àmplia varietat de situacions. Per regla general, la circulació de la classificació de Mendeléiev va ser afavorida per les prediccions reeixides de nous elements, com el gal·li, l’escandi o el germani.

Mendeléiev va fer moltes altres prediccions que no es van confirmar mai o que van estar sempre en contra de les dades experimentals disponibles. El sistema periòdic també va servir, durant aquests anys, per a fer rectificacions de les masses atòmiques, per exemple, en el cas d’elements com l’urani. El van utilitzar alguns autors com una confirmació de les hipòtesis atòmiques durant uns anys de forta controvèrsia en aquest tema. No obstant això, algunes de les prediccions de Mendeléiev, particularment les que es referien a la massa atòmica del tel·luri, no van arribar mai a rebre una confirmació empírica. Al contrari, van ser refutades per les dades experimentals disponibles, de manera que es va crear tota una sèrie d’irregularitats en l’ordenació que no serien plenament resoltes fins a la introducció del concepte nombre atòmic (Scerri, 2006; Scerri, 2013). Finalment, el descobriment de nous elements, particularment el grup de gasos nobles a la fi del segle xix, va crear nous reptes a causa de les dificultats per a trobar acomodament en les classificacions periòdiques sorgides en la dècada de 1870.

Figura 5. Taula periòdica de Mendeléiev segons la versió reproduïda al llibre Nociones de química, de Fernando Díaz Guzmán (Logronyo, 1891). L’autor afirma que «la clasificación propuesta [per Mendeléiev] no resiste a un severo análisis, viéndose que en una misma columna vertical, por ejemplo, la segunda, se juntan cuerpos como el litio, sodio y potasio, de propiedades tan afines, con el cobre, plata y oro, que las tienen tan diferentes […]. En la columna del oxígeno aparecen cuerpos como éste, el azufre y el selenio, entre sí tan afines, separados por otros, tan desemejantes como el cromo, el molibdeno y el tungsteno […]. Hay otros cuyos pesos atómicos no corresponden al grupo que figuran, como sucede con el yodo, situado después que el teluro, en vez de antes».

Conclusions La discussió anterior obliga a fer un replantejament d’imatges de la producció i la circulació de la ciència que, tot i que han estat àmpliament abandonades pels historiadors, persisteixen en relats pseudohistòrics. Mitjançant els exemples anteriors, s’ha mostrat que les recerques sobre el sistema periòdic van ser el resultat de creativitats col·lectives amb un grup ampli de protagonistes. Amb aquest treball, he centrat l’atenció en la creativitat de les aules de ciències. Si fa cent

Història i naturalesa de la química 29

la creativitat col·lectiva de les aules de ciències

van limitar a descriure-la, molts amb una representació gràfica.

També va haver-hi abundants elogis a les reeixides prediccions d’elements. No obstant això, tant crítics com defensors coincidien amb els que ni tan sols la van citar per l’escàs o, més aviat, nul paper que van atorgar a la classificació periòdica en l’organització dels manuals.

Fins i tot els autors que van valorar positivament la classificació periòdica van preferir adoptar altres classificacions existents, generalment amb criteris diferents per al cas dels metal·loides i els metalls, com havia estat comú en els anys anteriors. I també molts autors van proposar petites modificacions sobre les classificacions ja existents i també classificacions noves, com la que va suggerir José Muñoz del Castillo, catedràtic de la Universitat Central de Madrid, que s’inspirà en les idees del darwinisme inorgànic de la darreria del segle xix (fig. 6). Com Mendeléiev, Muñoz del Castillo va deixar molts espais en blanc dins la seua classificació cíclica per tal d’incloure-hi posteriorment elements encara no descoberts dels quals podia preveure algunes propietats químiques (Bertomeu Sánchez i Muñoz, 2011).

xix:

Salamanca. En un manual publicat a la darreria del segle xix, va afirmar que la llei periòdica era una especulació poc adequada per a una ciència «eminentment empírica» com la química, tot i que considerava que podia presentar aspectes interessants.

Altre exemple de recepció crítica són les irregularitats esmentades per Fernando Díaz Guzmán, catedràtic de física i química de l’institut de Logronyo, en el text reproduït al peu de la fig. 5. Més habituals que les crítiques van ser els silencis o l’absència de referències als treballs de Mendeléiev en els manuals de química. Més de la meitat del centenar de manuals de química publicats a Espanya entre els anys 1870 i 1920 no va incloure cap referència a l’ordenació periòdica. La major part dels autors que sí que ho van fer es

El sistema periòdic i la pedagogia química del segle

Aquestes circumstàncies, juntament amb la ja esmentada tradició pedagògica, que incloïa les seues pròpies classificacions naturals i artificials, expliquen el paper limitat del sistema periòdic com a principi organitzatiu dels manuals d’ensenyament fins ben entrat el segle xx (Kaji, Kragh i Palló, 2015).

Hi hagué també reaccions molt crítiques. Podem esmentar autors que fins i tot van considerar el sistema de Mendeléiev com «la classificació més imperfecta de totes les que s’havien creat», tal com va afirmar Rodríguez Carracido (1888), influent catedràtic de química de la Facultat de Farmàcia de Madrid. Més comunes van ser les crítiques menors o reserves com les que va expressar Juan Manuel Bellido Carballo, professor de física i química en un col·legi catòlic de

Educació Química EduQ

número 25

30

Figura 6. Classificació cíclica de José Muñoz del Castillo (Madrid, 1898). Els punts són

tat d’eines didàctiques per a ensenyar i aprendre millor els diversos significats del sistema periòdic.

Permetria reforçar així, des de noves perspectives, els vincles entre història i ensenyament de les ciències. El sistema periòdic és un bon exemple d’aquestes possibilitats, perquè es tracta d’un ingredient de llarga durada, sorgit de les aules del segle xix i que esdevingué un component indispensable de la química del segle següent, fins a formar part de la seua imatge pública. I de segur que romandrà com una eina molt rellevant per a la investigació i l’ensenyament de la química durant el segle xxi.

Per això, l’estudi acadèmic de la seua història és una oportunitat per a pensar millor les creativitats col·lectives de les aules de ciències.

prediccions de nous elements químics fetes per l’autor, que anys més tard afirmaria haver previst així el descobriment del radi.

cinquanta anys Mendeléiev va jugar realment un peculiar «solitari químic», ho va fer amb cartes prèviament marcades per les classificacions produïdes anteriorment en les aules de ciències. La seua particular versió del sistema periòdic no fou una creatio ex nihilo. Va partir d’un conjunt de famílies que ja estaven molt consolidades en la pedagogia química del segle xix. No va ser el primer professor de química que va tractar d’organitzar el seu manual d’acord amb aquestes seqüenciacions. La seua creativitat es va inscriure dins els processos de llarga durada que no apareixen en les mitologies del descobriment que inunden les pràctiques commemoratives de ciència.

En aquests relats de progrés es barregen interpretacions difusionistes amb imatges heroiques del descobriment i valoracions negatives de l’ensenyament de les ciències com a espai de creació de

coneixements. Quan es presenta Mendeléiev en termes místics, com un profeta de la química del qual només cal parlar amb veneració, estem malbaratant l’enorme valor pedagògic de la seua vida i obra, la qual permet, entre moltes altres coses, reflexionar críticament sobre les pràctiques d’ensenyament i aprenentatge de les ciències. Per contra, una vegada santificat en el panteó laic, la imatge de Mendeléiev és emprada per sostenir els més ridículs postulats sobre la ciència i la seua relació amb la societat. És indignant que es puga sufragar amb diners públics aquest tipus de pseudohistòria, quan caldrien molts treballs en altres direccions. Si en lloc d’invertir en murals, segells, busts, escultures i plaques commemoratives es dedicara una part d’aquests recursos a conèixer la història de la química durant els anys de Mendeléiev, es podria esbrinar una gran quanti-

Agraïment Voldria agrair les dades proporcionades per Rosa Muñoz i la revisió de Joan M. Val i Sabina Bertomeu.

Referències Alvarez, S. (2013). «La taula periòdica, una àgora de l’art i la ciència». Educació Química, núm. 15, p. 4-18.

Bensaude-Vincent, B. (1990). «A view of the chemical revolution through contemporary textbooks: Lavoisier, Fourcroy and Chaptal». British Journal for the History of Science, núm. 23, p. 435-460.

Bensaude-Vincent, B.; García Belmar, A.; Bertomeu Sánchez, J. R. (2003). L’émergence d’une science des manuels: Les livres de chimie en France, 1789-1852.

París: Éditions des Archives Contemporaines.

Bertomeu Sánchez, J. R. (2009).

«Llibres de text i pràctiques d’ensenyament de la química (1700-1900)». Educació Química, núm. 3, p. 37-46.

José Ramón Bertomeu Sánchez És historiador de la ciència i director de l’Institut Interuniversitari López Piñero de la Universitat de València.

Ha estudiat els manuals de química del segle xix i la seua recerca actual és la història dels productes tòxics durant els segles xix i xx. És també director del programa de recerca HAR2015-66364-C2-2-P. El seu darrer llibre es titula Entre el fiscal y el verdugo.

Mateu Orfila y la toxicología del siglo xix (PUV, 2019).

A/e: bertomeu@uv.es.

Història i naturalesa de la química 31

la creativitat col·lectiva de les aules de ciències

Rocke, A. (1984). Chemical atomism in the nineteenth century: From Dalton to Cannizzaro. Columbus: Ohio University Press.

Rodríguez Carracido, J. (1888).

Discursos leídos ante la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales en la recepción pública del Sr. D. José Rodríguez Carracido. Madrid: Vda. e Hijo de Aguado.

Scerri, E. (2006). The periodic table: Its story and its significance.

Oxford: Oxford University Press.

— (2013). La tabla periódica: una breve introducción. Madrid: Alianza.

Spronsen, J. W. (1969). The periodic systems of chemical elements: A history of the first hundred years. Amsterdam: Elsevier.

Taylor, G. (2008). «Marking out a disciplinary common ground: the role of chemical pedagogy in establishing the doctrine of affinity at the heart of British chemistry». Annals of Science, núm. 65, p. 465-486.

Venable, F. P. (1896). The development of the periodic law. Easton: Chemical Publishing.

xix:

shadow of the periodic table.

Nova York: Basic Books.

Hoefer, F. (1845). Nomenclature et classifications chimiques, suivies d’un lexique historique et synonymique comprenant les noms anciens, les formules, les noms nouveaux, le nom de l’auteur et la date de la découverte des principaux produits de la chimie. París: J. B. Baillière.

Kaji, M.; Kragh, H.; Palló, G. (2015).

Early responses to the periodic system. Oxford: Oxford University Press.

Kim, M. G. (2003). Affinity, that elusive dream: A genealogy of the chemical revolution. Boston: Massachusetts Institute of Technology.

Lavoisier, A.-L. de (2003). Tractat elemental de química. Ed. a cura d’A. Nieto-Galán. Barcelona: Institut d’Estudis Catalans: Eumo: Pòrtic.

Lundgren, A.; Bensaude-Vincent, B. (2000). Communicating chemistry: Textbooks and their audiences, 1789-1939. Canton: Science History Publications.

Macquer, P. (1753). Elémens de chymie théorique. París: Hérissant.

Nekoval-Chikhaoui, L. (1994).

La diffusion de la classification périodique de Mendeleïev en France entre 1869 et 1934. Tesi doctoral. París: Université de Paris IX. Ramberg, P. J. (2003). Chemical structure, spatial arrangement: The early history of stereochemistry, 1874-1914. Aldershot: Ashgate.

Ramberg, P. J.; Nye, M. J. (2015).

«Introduction». Annals of Science, vol. 72, núm. 2: Atomism and organic chemistry in context: Essays in honour of Alan J. Rocke, p. 149-152.

Regnault, V. (1836). «Essai d’une nouvelle classification des métaux d’après leur degré d’oxydabilité». Annales de Chimie, núm. 62, p. 337-388.

El sistema periòdic i la pedagogia química del segle

— (2011). «Pedagogía química y circulación de la ciencia: el sistema periódico de los elementos durante el siglo xix». A: Química: Historia, filosofía, educación. Bogotà: Universidad Pedagógica, p. 45-69.

Bertomeu Sánchez, J. R.; García Belmar, A.; Bensaude-Vincent, B. (2002). «Looking for an order of things: textbooks and chemical classifications in nineteenth-century France».

Ambix, núm. 49, p. 227-251.

Bertomeu Sánchez, J. R.; Muñoz, R. (2011). «Darwinismo inorgánico, pedagogía química y popularización de la ciencia: el sistema periódico en España a finales del siglo xix».

A: Díaz Rojo, J. A. (ed.). La circulación del saber científico en los siglos xix y xx. València: IHMC, p. 25-63.

Berzelius, J. J. (1845-1850). Traité de chimie. París: Firmin-Didot. 6 v.

Brush, S. G. (1996). «The reception of Mendeleev’s periodic law in America and Britain». Isis, núm. 87, p. 595-628.

Cahours, A. (1855-1856). Leçons de chimie générale élémentaire, professées à l’École Centrale des Arts et Manufactures. París: Mallet-Bachelier. 2 v.

Dalton, J. (2012). El atomismo en química: un nuevo sistema de filosofía química. Ed. a cura d’A. García Belmar. Textos d’I. Pellón González i A. J. Rocke. Sant Vicent del Raspeig: Publicacions de la Universitat d’Alacant.

Geoffroy, E.-F. (2012). La representación de lo invisible: Tabla de los diferentes ‘rapports’ observados en la química entre diferentes sustancias. Ed. a cura de P. Grapí.

Acompanyat d’un assaig d’U. Klein. Sant Vicent del Raspeig: Publicacions de la Universitat d’Alacant.

Gordin, M. D. (2004). A well-ordered thing: Dmitrii Mendeleev and the

DOI: 10.2436/20.2003.02.188 http://scq.iec.cat/scq/index.html

ISSN 2013-1755, SCQ-IEC Educació Química EduQ número 25 (2019), p. 32-40

32

L’ensenyament del concepte element químic i de la taula periòdica a l’educació secundària Teaching the concept chemical element and the periodic table in secondary education Aureli Caamaño / Societat Catalana de Química Fina Guitart / Departament d’Educació. CESIRE / Societat Catalana de Química Pere Grapí / Societat Catalana de Química / Societat Catalana d’Història de la Ciència i de la Tècnica

resum Els conceptes substància elemental, compost, element químic i llei periòdica constitueixen termes fonamentals del currículum de química de l’educació secundària. En el present article, abordem el significat d’aquests conceptes, fem algunes consideracions sobre la seva evolució històrica, considerem els enfocaments més habituals per al seu ensenyament, fem una revisió bibliogràfica sobre la investigació i les propostes didàctiques que s’han fet en les últimes dècades i, finalment, proposem un procés modelitzador de les nocions substància elemental, element i taula periòdica que en té en compte l’evolució històrica i els diferents nivells de conceptualització.

paraules clau Element químic, substància elemental, llei periòdica, taula periòdica, propietats periòdiques.

abstract The concepts elemental substance, compound, chemical element and periodic law constitute fundamental concepts of the chemistry curriculum of secondary education. In this article, we approach the meaning of these concepts, we make some considerations about their historical evolution, we consider the most common approaches to their teaching, we do a bibliographic review on the research and the didactic proposals that have been made in the last decades and, lastly, we propose a modeling process of the concepts elemental substance, element and periodic table which takes into account its historical evolution and the different levels of conceptualization.

keywords Chemical element, elemental substance, periodic law, periodic table, periodic properties.

Element químic: un terme polisèmic El terme element procedeix de la traducció llatina de la paraula grega στοιχεῖον (stoicheîon), de la qual Benjamin Richter va derivar, a final del segle xviii, el mot estequiometria, per designar la mesura dels elements. Al llarg dels segles, el concepte element químic ha anat canviant de significat i encara avui en té un de polisèmic. Diferents autors han tractat aquesta polisè-

mia (Roundy, 1989; Fernández, 1999; Linares, 2004; Nelson, 2006; Mans, 2009; Scerri, 2012; Caamaño, 2015).

El terme s’usa actualment amb un doble significat, que es manifesta en la definició que dona la IUPAC d’element químic al Gold book:

nombre de protons al nucli atòmic.

2. U na substància química pura composta d’àtoms amb el mateix nombre de protons al nucli atòmic. De vegades, aquest concepte es denomina substància

1. U na classe d’àtoms; tots els àtoms tenen el mateix

elemental […].

L’element com a classe d’àtoms Un «element» és una classe d’àtoms amb el mateix nombre atòmic, és a dir, amb el mateix nombre de protons al nucli atòmic. La idea d’una classe d’àtoms és un «concepte abstracte». En general, no parlem d’un únic àtom, sinó d’un conjunt d’àtoms o ions que tenen en comú el mateix nombre de protons al nucli. El símbol d’un element (per exemple, H) representa alhora aquest concepte abstracte d’element i un sol àtom d’hidrogen; per representar l’ió d’un element, utilitzem el símbol de l’element i hi afegim en superíndex la càrrega de l’ió, o més exactament el «nombre de càrrega» (per exemple, H+ per a l’ió hidrogen i H− per a l’ió hidrur).

Ara bé, ens podríem preguntar quants àtoms o ions d’un element hi ha d’haver per poder parlar d’aquest element. Un de sol és suficient, però, en general, quan parlem d’un element, no ho fem d’un sol àtom, ja que en aquest cas ens referiríem a aquesta entitat com l’àtom o l’ió monoatòmic d’un element determinat, sinó que ens referim a un conjunt molt gran d’àtoms que tenen un determinat nombre de protons al nucli atòmic.

Aquests àtoms normalment estan units entre si formant molècules o estructures gegants.

Segons si són àtoms del mateix o de diferents elements, donen lloc a substàncies elementals o a compostos. Per tant, l’element no és generalment una classe d’àtoms aïllats, sinó àtoms units a altres àtoms formant molècules,

una massa atòmica diferent, perquè tenen un nombre de neutrons al nucli diferent. Els àtoms amb una massa diferent però el mateix nombre atòmic s’anomenen isòtops, i tots es consideren el mateix element. Per exemple, l’hidrogen és una mescla isotòpica de 1H, 2H (D), 3H (T), sent el 1H el que es troba amb més proporció; d’altra banda, l’oxigen és una mescla isotòpica de 16O, 17O, 18O, sent el 16O el que es troba amb més proporció.

Quan aquests isòtops de l’hidrogen i de l’oxigen es combinen, donen lloc a molècules de massa diferent, per exemple, H2O i D2O (aigua pesada). Així, doncs, per exemple, 1H, 2H (D), 3H (T) i els ions corresponents són el mateix element, malgrat tenir un nombre de neutrons al nucli diferent i, en el cas dels ions, un nombre d’electrons diferent.

L’existència d’isòtops i el fet que l’abundància o la composició isotòpica sigui constant a la natura fan que els pesos atòmics dels elements, que es van prendre inicialment com la característica identificadora d’aquests, siguin en realitat una massa atòmica mitjana. Això també explica que aquests pesos atòmics, originalment masses atòmiques relatives a la massa de l’àtom d’hidrogen, no siguin nombres enters, com alguns químics esperaven que serien, ja que suposaven que els àtoms dels diferents elements podien tenir una estructura interna formada per àtoms d’hidrogen. Per exemple, el pes atòmic o massa atòmica relativa del clor (35,5) és la massa atòmica mitjana dels dos isòtops estables que formen part del clor a la natura,35Cl i 37Cl, amb una abundància del 75,5 % i del 24,5 %, respectivament.

L’element com a substància elemental En el nivell macroscòpic, el terme element es fa servir a

Aprenentatge de conceptes i models

estructures atòmiques gegants, o bé ions monoatòmics units a ions de càrrega oposada formant estructures gegants iòniques.

Quan diem que l’aigua està formada pels elements oxigen i hidrogen, utilitzem el concepte submicroscòpic d’element. Evidentment, un expert no interpreta que s’estigui dient que l’aigua està formada per hidrogen gas i oxigen gas. L’element hidrogen i l’element oxigen es troben a l’aigua en forma d’àtoms combinats entre si. El que no es pot deduir de la frase és la manera en què es troben units aquests àtoms. En aquest cas, ho fan formant molècules H2O. Quan els àtoms d’un element es combinen amb els del mateix element o d’un altre, la seva perifèria electrònica es modifica.

Però, en qualsevol cas, es considera que totes les entitats submicroscòpiques (àtoms lliures, àtoms que formen part de molècules i àtoms o ions que formen part d’estructures gegants) corresponen a un mateix element si tenen el mateix nombre de protons al nucli. Per exemple, els àtoms Fe que formen el Fe(g) a altes temperatures; els ions Fe2+ que formen l’estructura gegant del ferro metàl·lic, Fe(s); els ions Fe2+ que formen l’estructura gegant iònica de clorur de ferro(II) (FeCl2(s)), o els ions Fe2+(aq) que formen part de la solució aquosa de clorur de ferro(II) són tots l’element ferro. El fet que una tal varietat de partícules submicroscòpiques sigui designada pel mateix terme deixa ben clar el caràcter abstracte del concepte.

Però la causa de la varietat de partícules que poden correspondre a un mateix element no queda reduïda a les modificacions de la perifèria electrònica dels àtoms. Els àtoms d’un element a la natura són, en realitat, una mescla d’àtoms que tenen el mateix nombre atòmic (el mateix nombre de protons al nucli) però

33

L’ensenyament del concepte element químic i de la taula periòdica a l’educació secundària

La primera definició fa referència a un significat submicroscòpic, en parlar d’«una classe d’àtoms», i té un caràcter abstracte, tal com argumentarem a continuació. La segona definició té un caràcter macroscòpic i concret, ja que es refereix a una «substància elemental» amb unes propietats determinades.

Educació Química EduQ

número 25

34

vegades per designar el que més apropiadament s’ha de dir substància elemental i que històricament es va anomenar substància simple o cos simple. De fet, la utilització del terme element per designar una substància elemental depèn de l’àmbit lingüístic. Mentre que en els sistemes educatius hispanoparlants i angloparlants s’acostuma a utilitzar el terme element per designar una substància elemental, en el sistema francès d’educació, la noció d’element en denota el sentit metafísic o abstracte, i es parla de corps simple per designar el concepte substància simple.

A França distingeixen entre corps simple moléculaire (O2, N2, O3, etc.) i corps simple élémentaire (He, Fe, C(diamant), etc.), segons si es tracta d’una substància simple formada per molècules o per àtoms.

Una substància elemental es caracteritza pel fet d’estar formada per àtoms del mateix nombre atòmic, però això no vol dir que les partícules constitutives hagin de ser àtoms lliures: poden ser molècules o àtoms que formen part d’estructures gegants atòmiques. Un mateix element pot presentar estructures moleculars o multiatòmiques diferents, la qual cosa donarà lloc a substàncies elementals diferents que s’anomenen formes al·lotròpiques o al·lòtrops. Per exemple, l’oxigen es pot presentar en forma de dioxigen, O2(g), o en forma d’ozó(g), O3(g), que són dues substàncies elementals amb estructures moleculars diferents i, per tant, amb propietats també diferents. D’altra banda, el carboni es pot presentar en forma de C(diamant), C(grafit), ful·lerens o nanotubs; totes aquestes substàncies estan constituïdes pel mateix element (en la concepció submicroscòpica), però tenen estructures multiatòmiques o moleculars diferents i propietats també diferents i, per tant, són substàncies elementals diferents.

Hi ha elements sòlids que poden presentar formes cristal·lines diferents, com ara l’estany blanc i l’estany gris. Aquestes formes cristal·lines diferents s’anomenen formes polimorfes o polimorfs i el fenomen, polimorfisme, i també el poden presentar els compostos.

L’al·lotropia dels elements inclou el polimorfisme.

Origen i evolució del concepte element químic La dualitat actual de significat del terme element té causes històriques. El concepte ha anat variant al llarg del temps (Leicester, 1967; Bensaude-Vincent, 1994; Brock, 1998; Fernández, 1999; García Belmar i Bertomeu Sánchez, 1999, p. 52-53; Geoffroy, 2012, p. 16-36). Per als primers filòsofs grecs, el concepte element era un principi fonamental del qual derivaven tots els cossos.

Empèdocles va proposar la teoria dels quatre elements fonamentals: terra, aire, foc i aigua. Segons Demòcrit, aquests elements estaven formats per àtoms en moviment perpetu, que diferien en mida, forma, pes i calor, i que es movien a l’atzar en el buit.

Plató va acceptar els quatre elements d’Empèdocles i atorgà als àtoms formes geomètriques limitades per cares planes.

Aquesta idea, tot i ser incorrecta, va ser l’origen d’una altra de fecunda: que les propietats macroscòpiques de les substàncies estan determinades per les estructures dels components microscòpics dels quals estan formades. Aristòtil va acceptar la idea dels quatre elements, però no l’existència dels àtoms. Els elements podien combinar-se en qualsevol proporció per formar els diferents cossos.

La teoria dels quatre elements d’Aristòtil sobre la constitució de la matèria va ser la que més empremta va deixar en l’imaginari dels químics, atès que va

perdurar en la base teòrica de la química fins a final del segle xviii.

A les acaballes d’aquest segle, les especulacions sobre els constituents últims de la matèria van acabar sent considerades una tasca banal i merament metafísica. En aquest context, Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) va abanderar l’alternativa d’una concepció estrictament operativa dels elements-principis constituents dels cossos. Per a Lavoisier, la química era una ciència de l’anàlisi i el concepte substància o cos simple en va ser la noció clau.

Però aquest concepte bàsic es va definir en termes purament negatius, com el d’un cos indescomponible fins a aleshores.

L’objectiu era realitzar les anàlisis necessàries fins a arribar als cossos més simples possibles.

Però, d’altra banda, Lavoisier va generar una certa ambigüitat entre els termes element i cos simple en afirmar que, si s’assimilaven els elements d’un cos amb la idea de l’últim estadi al qual es pot arribar mitjançant l’anàlisi, llavors totes les substàncies que fins a aleshores no s’havien pogut descompondre per qualsevol mitjà serien considerades elements. Mentre el concepte element es caracteritzés pel criteri negatiu de ser indescomponible, no es podria veure com una entitat individual i causa de les propietats específiques i permanents de tots els cossos químics (Bensaude-Vincent, 1986, p. 12).

El 1808, John Dalton (17661844) va publicar, en la primera part del llibre A new system of chemical philosophy, les seves idees sobre la constitució de la matèria.

Va suposar que cada element consistia en un tipus particular d’àtom i va intentar estimar-ne els pesos relatius. Els àtoms de Dalton, més que unitats mínimes de composició de la matèria, eren unitats mínimes de combinació (fig. 1). Però les idees de Dalton no

Figura 1. Fórmules de compostos mostrant els símbols de les seves ultimíssimes partícules (àtoms). Entrada en el quadern de laboratori de Dalton (6 de setembre de 1803).

Dmitri Mendeléiev (1834-1907) va revertir la situació en proposar un criteri positiu de l’element químic que va superar com a principi explicatiu el de cos/substància simple de Lavoisier. L’element químic de Mendeléiev, a diferència del cos/substància simple, era una abstracció mental i, al mateix temps, una entitat material latent tant en el cos simple com en el

Origen i evolució de la taula periòdica dels elements Sobre l’origen i l’evolució de la taula periòdica, podeu consultar un ampli ventall d’articles, llibres i monografies: Bensaude-Vincent, 1998; Brock, 1998; Esteban, 2009; Román Polo, 2002a; Román Polo, 2002b; Román Polo, 2019; Mendeléiev, 2008; Mendeléiev, 2019;

Scerri, 1998; Scerri, 2007; Scerri, 2008; Scerri, 2013; Scerri, 2019; Bertomeu Sánchez, 2019.

En el segle xix, el descobriment de cada cop més elements va fer necessari pensar en algun tipus de classificació. Alguns químics van optar per agrupar els elements (substàncies elementals) segons propietats similars i van intentar veure si hi havia alguna relació entre els seus pesos atòmics; d’altres, com Meyer i Mendeléiev, van tractar d’ordenar-los pels pesos atòmics i van descobrir que les seves propietats variaven de forma periòdica.

Julius Lothar Meyer (18301895) va ser el primer a elaborar una taula periòdica, però no la va publicar fins al 1870 (fig. 2). La classificació dels elements de Mendeléiev (1834-1907) va sorgir en el context de l’ensenyament de la química a la Universitat de Sant Petersburg, quan Mendeléiev va començar a escriure el segon volum del llibre Principis de química, el febrer de 1869 (fig. 3).

Va ser en aquestes circumstàncies que es va materialitzar la proposta de classificar els elements fins a aleshores coneguts a partir de dos criteris: l’ordre creixent de pesos atòmics i la regularitat d’algunes propietats dels elements i de les seves combinacions, com ara la temperatura de fusió i la composició i l’acidesa dels seus òxids.

El 1869, Mendeléiev encara no es referia a la seva classificació com a taula, sinó com a sistema, sense qualificar-lo de periòdic. No va ser fins al 1871 que Mendeléiev va publicar una versió ampliada (en alemany) de la taula, en què, per primera vegada, es feia referència a una «llei periòdica dels elements», la qual cosa expressava l’existència d’una dependència o relació entre les propietats i els pesos atòmics d’aquests (Mendeléiev, 2008, p. 15):

Aprenentatge de conceptes i models

compost que es mobilitza i es conserva en els canvis químics (Bensaude-Vincent, 1998, p. 517).

De fet, l’escriptura d’una equació química és una visualització de la persistència dels elements durant el canvi químic.

Amb el descobriment dels isòtops a principi del segle xx, va semblar que es produïa una multiplicació d’elements, però el radioquímic austríac Fritz Paneth (1887-1958) va reconceptualitzar l’element abstracte de Mendeléiev com una «substància bàsica».

Paneth va considerar que el descobriment de nous isòtops representava el descobriment de nous elements com a substàncies simples, però que el sistema periòdic de Mendeléiev es basava en elements com a «substàncies bàsiques». Sobre la base dels treballs de Paneth, la IUPAC va modificar, el 1923, la propietat essencial de l’element del pes atòmic al nombre atòmic.

Així, doncs, en l’evolució històrica del concepte element des de Lavoisier fins a l’actualitat, podem caracteritzar diverses conceptualitzacions: element com a substància simple (que actualment anomenem substància elemental); element com a àtom indivisible amb una massa atòmica determinada (Dalton); element com a entitat material latent en les substàncies simples i els compostos que s’intercanvia i es conserva en els canvis químics (Mendeléiev), i element com una classe d’àtoms amb un nombre atòmic determinat.

35

L’ensenyament del concepte element químic i de la taula periòdica a l’educació secundària

van aconseguir una acceptació general. Molts químics pensaven que no tenia sentit aventurar-se en un territori inaccessible a l’experiència per explicar les relacions ponderals de combinació. La situació no es va clarificar fins al congrés internacional de química de Karlsruhe del 1860, que va acabar sense cap acord sobre el problema de les masses atòmiques i moleculars. Es va distribuir l’article del 1858 de Stanislao Cannizzaro, en què va utilitzar un treball anterior d’Amedeo Avogadro i que va influir en els assistents, entre els quals hi havia Lothar Meyer i Mendeléiev, que després elaborarien la taula periòdica.

Jo descric com a llei periòdica les relacions mútues, a desenvolupar posteriorment, de les propietats dels elements amb llurs pesos atòmics, les quals són aplicables a tots els elements; aquestes relacions tenen la forma d’una funció periòdica.

Educació Química EduQ

número 25

36

La compressió filosòfica de la naturalesa dels elements de Mendeléiev li donà una visió de futur que el portà a fer prediccions d’elements no coneguts encara, així com a situar alguns elements de manera anòmala respecte al seu pes atòmic. Una de les prediccions encertades de Mendeléiev va ser l’element que va anomenar eka-silici (situat sota el silici), que resultà ser l’anomenat germani, del qual n’havia predit correctament gairebé totes les propietats. Un exemple d’anomalia és el cas de la inversió del tel·luri i el iode, en situar abans el tel·luri amb l’argument desencertat que els seus pesos atòmics havien estat calculats incorrectament (Scerri, 2013).

La «llei periòdica» va convertir la taula de Mendeléiev en un

Figura 2. Julius Lothar Meyer (1830-1895).

Figura 3. Dmitri Ivànovitx Mendeléiev (1834-1907).

veritable model científic. Entre els diferents trets que caracteritzen els models científics, n’hi ha dos que la taula-model de Mendeléiev va subscriure amb escreix: fer prediccions i resoldre anomalies.

Podem veure que l’establiment de la taula periòdica per part de Meyer i Mendeléiev va implicar, des d’una perspectiva conceptual actual, una relació de les propietats macroscòpiques (temperatura de fusió, volums molars, acidesa dels compostos, etc.) de les substàncies elementals amb conceptes abstractes i propietats submicroscòpiques, com el pes atòmic (en relació amb les masses d’interacció química) i la valència (capacitat de combinació dels elements deduïda de les fórmules dels compostos).

El descobriment de cinc gasos nobles entre els anys 1892 i 1898 va constituir un autèntic daltabaix per a la taula periòdica, fins al punt que es va arribar a pensar a abandonar-la. Es tractava d’una autèntica anomalia per a la llei periòdica, ja que aquests gasos, l’existència dels quals no estava prevista, no tenien cabuda a la taula, atès que no se’n coneixia cap combinació amb els altres elements.

L’any 1900, William Ramsay (1852-1916), que havia descobert, juntament amb Lord Rayleigh

(1842-1919), el gas noble argó, va suggerir a Mendeléiev crear un nou grup (entre el dels halògens i el dels alcalins) per acomodar-hi els gasos nobles. Mendeléiev va poder respirar tranquil, perquè aquesta proposta suposava «una gloriosa confirmació de l’aplicabilitat general de la llei periòdica» (Scerri, 2007).

Entre els anys 1913 i 1920, el físic britànic Henry Moseley (1887-1915) va observar que la freqüència dels raigs X emesos per un element era proporcional a l’arrel quadrada del seu nombre atòmic (nombre d’ordinalitat) a la taula periòdica. Ernest Rutherford va explicar aquesta relació com a conseqüència que el nombre atòmic indicava la càrrega nuclear dels àtoms i va aventurar que el nucli estaria format per partícules positives. Finalment, aquest descobriment va permetre substituir el pes atòmic pel nombre atòmic a l’hora d’ordenar els elements a la taula. La importància de les aportacions de Moseley residia en què, per primera vegada, es podia determinar de forma inequívoca el nombre d’elements presents a la taula periòdica i quines cel·les eren candidates a ser ocupades per futurs elements encara desconeguts (Scerri, 2007).

No obstant això, els fonaments de la llei periòdica dels elements formulada per Mendeléiev van romandre intactes a condició de canviar els «pesos atòmics» pels «nombres atòmics».

Claudi Mans (2013, p. 34-42) fa ressaltar la importància del descobriment de l’estructura interna dels àtoms i la seva configuració electrònica en el pas d’una «taula química» a una «taula física»:

Els elements de la taula periòdica actuals són els àtoms lliures amb el mateix

corresponent al seu estat fonamental. El descobriment de l’estructura interna de l’àtom i la seva configuració electrònica va motivar el pas de la «taula química» de Mendeléiev a la «taula física».

D’aquesta manera, de les estructures electròniques dels àtoms es va derivar la regularitat i la periodicitat de les propietats químiques i físiques dels elements. Des de fa cent anys, ja no són la periodicitat química i les masses atòmiques els criteris d’ordenació de la majoria de les taules periòdiques, sinó el nombre atòmic i l’estructura electrònica.

Investigació didàctica sobre el concepte element i la taula periòdica Moltes de les dificultats d’aprenentatge del concepte element químic s’atribueixen a la manca de diferenciació entre els nivells macroscòpic i submicroscòpic, així com a una falta de perspectiva històrica de l’evolució del concepte (Solsona i Izquierdo, 1998; Alzate, 2005; López-Valentín i Furió-Mas, 2005; López-Valentín, 2008; Raviolo, 2008; Sosa y Méndez Vargas, 2011; Scerri, 2012; Franco-Mariscal i Oliva-Martínez, 2012; Francisco-Mariscal i OlivaMartínez, 2013a; Labarca i Zambon, 2013; Caamaño, 2015).

Amb relació a la taula periòdica, molts investigadors critiquen la manca d’una perspectiva històrica pel que fa al seu ensenyament en els llibres de text i proposen una aproximació didàctica de tipus històric (Linares, 2004; Brito, Rodríguez i Niaz, 2005; Camacho, Quintanilla, Cuéllar, Gallego i Pérez, 2006;

Propostes didàctiques per a l’ensenyament de la substància elemental, l’element químic i la taula periòdica L’aproximació didàctica més habitual a l’ESO és que la introducció del concepte element químic es faci com a substància elemental i que l’accepció submicroscòpica s’abordi, per primera vegada, en el marc de la teoria atòmica de Dalton.

La taula periòdica s’introdueix generalment a l’ESO després d’haver abordat el model d’àtom nuclear amb capes electròniques, de manera que hi ha una predominança de la taula periòdica «física», basada en l’estructura electrònica dels àtoms, enfront de la taula periòdica de les substàncies elementals. Tanmateix, les taules que s’utilitzen sovint contenen informació sobre les propietats de les substàncies elementals, com ara el punt de fusió o d’ebullició.

Al batxillerat, es justifica la taula periòdica a partir de l’estructura electrònica dels àtoms i s’aborda la variació de les propietats atòmiques periòdiques, tal com marca el currículum.

S’acostumen a introduir algunes referències històriques sobre el descobriment de la taula periòdica de Mendeléiev i els intents previs de les tríades de Döbereiner, la llei de les octaves de Newlands i les propietats físiques periòdiques de Lothar Meyer, sense que aquesta perspectiva històrica sigui utilitzada per abordar una aproximació didàctica basada en la modelització.

Substància elemental i element químic Sobre els usos dels termes element i substància elemental, hi ha un consens força ampli en el fet que cal utilitzar substància

Taula periòdica La majoria de les propostes didàctiques sobre l’ensenyament de la taula periòdica en defensen una aproximació històrica i proposen un procés de modelització que impliqui diferenciar els

Aprenentatge de conceptes i models

l’estructura electrònica

elemental per designar el concepte macroscòpic d’element i reservar el terme element per designar una classe d’àtoms, la propietat distintiva dels quals seria, a l’inici de la modelització de l’estructura de la matèria, el fet de tenir la mateixa massa atòmica relativa i, més endavant, després d’abordar el model nuclear i electrònic de l’àtom, el fet de tenir el mateix nombre atòmic. L’ús del terme substància simple es va abandonant a favor de substància elemental.

Les recomanacions didàctiques aconsellen la diferenciació dels conceptes substància elemental i element, però hi ha una diversitat d’enfocaments pel que fa a la manera d’introduir inicialment el concepte element: en algunes aproximacions, es parteix de la visió atòmica daltoniana, mentre que en d’altres es posa més l’èmfasi en la idea d’element com a entitat abstracta que es conserva en els canvis químics, seguint la visió de Mendeléiev. Tanmateix, les dues aproximacions no són necessàriament incompatibles, sinó que poden ser complementàries, ja que l’àtom, en el model daltonià, també és una entitat que es conserva en els canvis químics, i el mateix Mendeléiev parla dels elements com a àtoms, tot i que no en defensi l’existència.

En el projecte Química Faraday (Grup Recerca-Faraday, 1990) s’abordava inicialment la diferenciació entre substància simple i composta de forma operacional i, posteriorment, s’introduïa el concepte element com una classe d’àtoms amb una massa atòmica relativa determinada.

37

L’ensenyament del concepte element químic i de la taula periòdica a l’educació secundària

nombre atòmic i amb

Camacho, Gallego i Pérez, 2007; Agudelo, 2015; Agudelo, 2019).

Educació Química EduQ

número 25

38

nivells macroscòpic i submicròscopic del concepte element químic i de les propietats químiques (Bensaude-Vincent i Rebaud, 1994; Gutiérrez Julián, 2003; LópezValentín i Furió-Mas, 2013; Franco-Mariscal i Oliva-Martínez, 2013b; Aliberas, Izquierdo i Guitart, 2014; Segura, 2017; Segura i Hernández, 2017.

Hi ha propostes que se centren a indicar els continguts essencials que cal aprendre, mentre que d’altres proposen seqüenciacions que prioritzen el coneixement de la taula periòdica actual i la seva relació amb els models senzills de l’estructura interna de l’àtom. Per exemple, González (2013) considera que els estudiants que inicien el seu camí en la química haurien de conèixer els aspectes següents: els elements químics són les unitats fonamentals de la matèria; estan formats per àtoms que contenen un nucli central, uns electrons interns i uns altres de perifèrics, i són aquests els que determinen les propietats dels elements i la capacitat de formar compostos; a partir d’uns noranta elements (dels cent divuit coneguts), es coneixen desenes de milions de compostos químics; l’ordenació dels elements en funció del nombre atòmic; la divisió de la taula en grups i períodes, i, finalment, la classificació dels elements en tres grans blocs (metàl·lics, no metàl·lics i semiconductors).

En un article de Franco-Mariscal i Oliva-Martínez (2013a) que recull l’opinió d’un grup d’experts en didàctica de les ciències sobre quina seria la millor seqüenciació pel que fa a l’estudi de la taula periòdica, es fan propostes que comencen per la familiarització amb l’estructura de la taula actual, així com els noms i símbols dels elements i la seva posició a la taula (a 3r d’ESO); a 4t d’ESO, es justifica l’ordenació dels elements en funció del nombre

atòmic, s’interpreta la taula periòdica en funció d’un model atòmic de capes electròniques (2, 8, 8) que abasta només els primers vint elements i s’atribueix la similitud de propietats dels elements al fet que els àtoms tinguin el mateix nombre d’electrons a l’última capa; al batxillerat, finalment, es proposa acabar l’estudi de la taula establint una relació entre les propietats atòmiques dels elements i les seves configuracions electròniques.

La nostra proposta didàctica, que descrivim a continuació, es basa en un enfocament indagador i modelitzador de l’aprenentatge dels conceptes substància, substància elemental, compost, element químic, taula periòdica i periodicitat de les propietats dels elements que en té en compte l’evolució històrica. La filosofia didàctica subjacent a aquesta proposta és un procés de modelització mitjançant una progressió de models en els nivells macroscòpic, atomicomolecular i mesoscòpic, abans d’abordar models submicroscòpics electrònics (Caamaño, 2014).

El concepte substància elemental inicial que proposem és el d’una substància que no es pot descompondre en d’altres més simples.

Es considera que cada substància elemental està formada per un únic tipus d’element químic.

Aquests elements químics es troben combinats en els compostos i són les entitats materials que es conserven en les reaccions químiques. Una tal visió abstracta del concepte element químic es fa més fàcil de comprendre quan introduïm el concepte atòmic d’element de Dalton, segons el qual els elements estan formats per àtoms del mateix element i els compostos, per «àtoms compostos» (molècules) d’àtoms de diferents elements. Aquesta hipòtesi s’introdueix per explicar el fet que els elements reaccionin

en proporcions definides. Ara bé, un cop introduït aquest model, cal modificar-lo ràpidament en dos aspectes: primer, els àtoms d’un mateix element poden combinar-se per formar molècules; segon, àtoms, iguals o diferents, també es poden combinar per formar una estructura ininterrompuda d’àtoms fortament units entre si, la qual denominem estructura gegant.

Utilitzem les fórmules químiques com a representació simbòlica de la composició atòmica d’un compost. A partir de les fórmules químiques dels compostos que forma cada element, proposem establir el concepte valència química.

Les masses atòmiques relatives i les fórmules dels compostos que forma cada element són dues de les característiques que va fer servir Mendeléiev per establir la seva taula periòdica. En aquest sentit, proposem activitats de caire històric molt recomanables, com ara refer les prediccions d’elements no coneguts de Mendeléiev, plantejar el problema d’alguns elements que no seguien l’ordre de masses atòmiques creixent i estudiar el problema que va presentar el descobriment dels gasos nobles, per als quals es va haver de crear un grup nou.

També proposem arribar a una primera classificació periòdica dels primers vint elements a través d’una ordenació segons la massa atòmica relativa creixent i una agrupació dels elements amb les mateixes valències o la mateixa valència màxima. Un cop establerta aquesta primera taula periòdica, en què es pot veure una periodicitat de 2, 8, 8, es pot ampliar amb la incorporació de més elements. La taula obtinguda és una taula d’àtoms, però podem transformar-la en una de substàncies elementals i observar com varien algunes propietats macroscòpiques al llarg de la taula; per exemple, podem indagar la

Referències Agudelo, C. (2015). La función de la tabla periódica en la enseñanza de la química: Clasificar o aprender.

Tesi doctoral. Bellaterra: Universitat Autònoma de Barcelona.

— (2019). «La función de la tabla periódica en los libros de texto: ¿una clasificación de los átomos o una herramienta de pensamiento químico?».

Alambique, núm. 97, p. 51-56.

Aliberas, J.; Izquierdo, M.; Guitart, F. (2014). «Com es veuen els àtoms a la llum d’una espelma i com es compliquen més i més». Educació Química EduQ, núm. 19, p. 4-9.

Bensaude-Vincent, B. (1986).

«Mendeleev’s periodic system of chemical elements». British Journal for the History of Science, núm. 19, p. 3-17.

— (1994). «Le langage chimique à la recherche de l’élément chimique». L’Actualité Chimique, núm. 182, p. 51-55.

— (1998). «Mendeleiev: historia de un descubrimiento». A: Serres, M. (ed.). Historia de las ciencias.

Madrid: Cátedra, p. 503-525.

Bensaude-Vincent, B.; Rebaud, D. (1994). «Construire le tableau périodique des éléments. Pour une utilisation pédagogique d’informations historiques».

Bulletin de l’Union des Physiciens, núm. 88, p. 1109-1129.

Bertomeu Sánchez, J. R. (2019). «El sistema periòdic i la pedagogia química del segle xix: la creativitat col·lectiva de les aules de ciències». Educació Química EduQ, núm. 25, p. 21-31.

Brock, W. H. (1998). Historia de la química. Madrid: Alianza.

Caamaño, A. (2014). «La estructura conceptual de la química.

Realidad, conceptos y representaciones simbólicas».

Alambique, núm. 78, p. 7-20.

— (2015). «Una reflexión conceptual y lingüística en torno a las diferentes denominaciones de las sustancias químicas».

Alambique, núm. 82, p. 9-16.

— (2018). «Los modelos atómicos escolares. ¿Recreación de los modelos históricos o creación de modelos propios?». Alambique, núm. 93, p. 7-17.

— (2019). «La teoría atómico-molecular en secundaria. Modelización progresiva basada en evidencias experimentales».

Alambique, núm. 97, p. 8-18.

Esteban, S. (2009). La historia del sistema periódico. Madrid: Cuadernos de la UNED. Fernández, M. (1999). «Elementos frente a átomos». Alambique, núm. 21, p. 59-66.

Franco-Mariscal, A. J.; Oliva-Martínez, J. M. (2013a). «¿Qué enseñar en secundaria sobre la tabla periódica?». Educació Química EduQ, núm. 15, p. 43-52.

— (2013b). «Diseño de una unidad didáctica sobre los elementos químicos». Alambique, núm. 74, p. 57-67.

García Belmar, J. A.; Bertomeu Sánchez, J. R. (1999). Nombrar la materia: Una introducción histórica a la terminología química. Barcelona: Ediciones del Serbal.

Geoffroy, E.-F. (2012). La representación de lo invisible: Tabla de los diferentes ‘rapports’ observados en la química entre diferentes sustancias. Ed. a cura de P. Grapí.

Alacant: Publicacions Universitat d’Alacant.

González, P. (2013). «Què diu i què no diu la taula periòdica?».

Educació Química EduQ, núm. 15, p. 19-24.

Grup Recerca-Faraday (1990).

Química Faraday: Un enfoque conceptual, experimental e histórico. Barcelona: Teide.

Aprenentatge de conceptes i models

proposta didàctica a l’Aplicació de Recursos per al Currículum (ARC) del Departament d’Educació http://apliense.xtec.cat/arc/node/ 31035.

39

L’ensenyament del concepte element químic i de la taula periòdica a l’educació secundària

variació de propietats com el caràcter metàl·lic o no metàl·lic, el punt de fusió en relació amb l’estructura molecular o gegant i el caràcter àcid o bàsic dels òxids.

També podem investigar més a fons algunes famílies d’elements, com és el cas de la dels metalls alcalins i la dels halògens.

La diferenciació entre substància elemental i element (classe d’àtoms) comporta la necessitat de diferenciar dos tipus de taules periòdiques: la de les substàncies elementals (amb indicació de les propietats de les substàncies elementals i llur estructura) i la dels àtoms (amb indicació de les propietats atòmiques i l’estructura electrònica dels àtoms). Es tracta, doncs, de dues taules periòdiques que corresponen a dos nivells estructurals diferents.

La taula periòdica obtinguda ens permet aportar evidències sobre la distribució d’electrons en capes quan s’aborda l’estructura interna dels àtoms. Una altra evidència de la distribució dels electrons en capes s’obté estudiant la variació del volum atòmic dels primers vint elements de la taula (Caamaño, 2018).

Un cop establert un model atòmic amb capes d’electrons, és possible justificar la periodicitat de les propietats dels elements en funció de la càrrega nuclear i el nombre d’electrons a l’última capa de cada àtom. A partir d’un model de càrrega nuclear efectiva, és possible explicar la variació dels volums atòmics, les energies d’ionització i les electronegativitats.

Al batxillerat, un cop presentat el model quàntic de l’àtom, podem relacionar les configuracions electròniques dels àtoms amb la posició dels elements a la taula periòdica i justificar els grans grups (s, p, d, f ) diferenciant entre elements representatius, de transició i de doble transició.

Podeu trobar activitats d’aula relacionades amb aquesta

Educació Química EduQ

número 25

40

Gutiérrez Julián, M. S. (2003). «La clasificación periódica de los elementos químicos». Alambique, núm. 38, p. 54-61.

Leicester, H. M. (1967). Panorama histórico de la química. Madrid: Alhambra.

Linares, R. M. (2004). Elemento, átomo y sustancia simple: Una reflexión a partir de la enseñanza de la tabla periódica en los cursos generales de química. Tesi doctoral. Barcelona: Universitat Autònoma de Barcelona.

López-Valentín, D. M.; Furió-Mas, C. (2013). «Diseño de una secuencia de enseñanza para introducir el concepto de elemento químico en la enseñanza secundaria». Enseñanza de las Ciencias, núm. extra: IX Con­greso Internacional sobre Investigación en Didáctica de las Ciencias, p. 1997-2001.

Mans, C. (2009). «Element Al».

Educació Química EduQ, núm. 3, p. 56-60.

— (2013). «Taules periòdiques menys convencionals».

Educació Química EduQ, núm. 15, p. 34-42.

Mendeléiev, D. I. (2008). La regularitat periòdica dels elements.

Barcelona: Institut d’Estudis Catalans. Societat Catalana de Química. (Clàssics de la Química; 4), p. 15.

— (2019). La relació entre les propietats dels elements i llur pes atòmic. 2a ed. Barcelona: Institut d’Estudis Catalans.

Societat Catalana de Química.

(Clàssics de la Química; 2).

Nelson, P. G. (2006). «Definition of element». Chemistry Education Research and Practice, vol. 7, núm. 4, p. 288-289.

Román Polo, P. (2002a). «El racó de la història. Del caos a l’ordre químic: Mendeléiev». Revista de la Societat Catalana de Química, núm. 3, p. 233-245.

— (2002b). El profeta del orden químico: Mendeléiev. Madrid: Nivola.

(Científicos para la Historia; 9).

— (2019). «La evolución de la tabla periódica de los elementos químicos desde 1869 hasta hoy». Educació Química EduQ, núm. 25, p. 11-20.

Roundy, W. H. Jr. (1989). «What is an element?». Journal of Chemical Education, núm. 66, p. 729-730.

Scerri, E. (1998). «Evolución del sistema periódico». Investigación y Ciencia, núm. 266, p. 54-59.

— (2007). The periodic table: Its story and its significance. Oxford: Oxford University Press.

— (2008). «El pasado y el futuro de la tabla periódica. Este fiel símbolo del campo de la química siempre encara el escrutinio y el debate». Educación Química, vol. 19, núm. 3, p. 234-241.

— (2013). La tabla periódica: una breve introducción. Madrid: Alianza.

— (2019). «La tabla periódica: una obra inacabada». Investigación y Ciencia, núm. 513, p. 14-17.

Segura, P. A. (2017). La enseñanza del concepto ‘tabla periódica’: una propuesta desde un enfoque histórico. Tesi doctoral. Bogotà: Universidad Distrital Francisco José de Caldas.

Segura, P. A.; Hernández, R. (2017).

«La tabla periódica desde un enfoque histórico: experiencia de aula con docentes en formación en química». A: Actas del Congreso Internacional de Liderazgo y Mejora de la Educación. Madrid: RILME, p. 343-348.

curs de formació inicial (CAP) de l’ICE de la UB, i ha participat en diversos programes de formació permanent del professorat de ciències i en diferents projectes. És autor de llibres de text i de nombrosos articles sobre la didàctica de la química i els treballs pràctics.

A/e: aurelicaamano@gmail.com.

Fina Guitart És llicenciada en química i farmàcia i doctora en química per la Universitat de Barcelona (UB). És catedràtica de física i química de l’INS Jaume Balmes, actualment membre de l’àmbit científic del CESIRE, i professora associada de la Facultat d’Educació de la UB per a l’especialitat de física i química del màster de formació del professorat de secundària. És també autora de llibres de text, articles i comunicacions en congressos de didàctica de les ciències i de la química.

A/e: jguitar3@xtec.cat.

Pere Grapí És llicenciat en ciències químiques per la Universitat de Barcelona i doctor en filosofia i lletres (programa d’història de la ciència) per la Universitat Autònoma de Barcelona. Ha estat catedràtic de física i química d’enseAureli Caamaño

nyament secundari. La seva àrea de

És llicenciat en química i doctor en

recerca principal en història de la

química per la Universitat de Barcelo-

ciència és la química de final del

na (UB) i graduat en Humanitats per

segle xviii i principi del segle xix, així

la Pompeu Fabra. Ha estat catedràtic

com les relacions entre la història de

de física i química d’ensenyament

la ciència i l’ensenyament.

secundari i coordinador i professor del

A/e: pgrapi@gmail.com.

DOI: 10.2436/20.2003.02.189 http://scq.iec.cat/scq/index.html

La taula periòdica en l’ensenyament de la química, una invitació a pensar sobre els materials The periodic table in the teaching of chemistry, an invitation to think about the materials

resum Reflexionem sobre la vigència didàctica del llegat de Mendeléiev, una aventura intel·lectual que va respondre preguntes cabdals i que va orientar la construcció de l’àtom. Destaquem la massa atòmica com un pont entre els fenòmens i l’abstracció intel·lectual, clau en una química escolar genuïna. L’argumentació gira al voltant de l’anàlisi de llibres de text i del relat habitual que presenta la taula periòdica com un aparador d’àtoms, la qual cosa minva l’oportunitat d’imaginar diverses eines d’explicació i desatén el sistema químic en què l’àtom va ser una de les propostes més útils i forassenyades.

paraules clau Taula periòdica, llibres de text, massa atòmica, element químic, canvi químic.

abstract We reflect on the current didactic validity of the legacy of Mendeleev as the intellectual adventure that answered key questions and guided the construction of the atom. We emphasize of the atomic mass as a link between phenomena and intellectual abstraction, which are nuclear aspects in a genuine school chemistry. The argument revolves around the analysis of textbooks and the usual narrative that presents the periodic table as an atom showcase, which undermines the opportunity to imagine various explanatory tools and unleash the chemical system in which the atom was one of the most useful and forewarned proposals.

keywords Periodic table, textbooks, atomic mass, chemical element, chemical change.

Introducció La reflexió entorn dels materials (com estan fets, per què tenen propietats diferents, què fa que s’assemblin els uns als altres, quines propietats tenen tots en comú i quines els fan diferents) és pròpia de la química i en podem trobar la petjada al llarg dels segles, potser mil·lennis, en la cultura, en les religions, en les

artesanies i en el discurs filosòfic.

Ara, des dels paradigmes científics actuals, podem veure la taula periòdica com la culminació d’una aventura intel·lectual que ens meravella i, alhora, ens dona confiança en les possibilitats creatives de les persones, quan cerquen comprendre el món i posen en comú els seus coneixements. Perquè la taula periòdica

és ni més ni menys que una resposta global, ordenada, a la pregunta cabdal: per què canvien els materials de la manera que ho fan? A causa de l’audàcia de la pregunta i de la resposta, en la taula periòdica conflueixen coneixements diversos, aportacions innumerables de totes les persones que, treballant l’argila, fent el dinar o fent verins, treba-

41

ISSN 2013-1755, SCQ-IEC Educació Química EduQ número 25 (2019), p. 41-47

Carlos Agudelo / Universitat de Barcelona. Departament d’Educació Lingüística i Literària i Didàctica de les Ciències Experimentals i la Matemàtica Mercè Izquierdo / Universitat Autònoma de Barcelona

Educació Química EduQ

número 25

42

llant el ferro i altres metalls, triant pedres per construir edificis o per fer-ne joies, han anat generant la complicitat entre la manipulació i el pensament que s’ha concretat en les recerques metòdiques de les ciències del segle xix. I, com veurem, la pregunta continua oberta. La taula periòdica actual és un nou punt de partida que ens permet fer noves preguntes ben arrelades a l’experiència de viure en un món material en canvi constant.

Per tal de fer participar tothom en la gran aventura intel·lectual que se’ns mostra de manera «críptica» en aquesta taula tan familiar (i, de vegades, de mal record), a totes les persones que han estudiat química en algun moment de la vida, cal generar, en primer lloc, preguntes genuïnes sobre els canvis químics, per valorar l’audàcia dels símbols i conceptes amb què els interpretem. En paraules del poeta i químic Àngel Terrón (1977, p. 42):

… quan era un infant i es demanava el perquè de la duresa de les roques, el canvi del vi en vinagre, per què la sobrassada torna blanca, no sospitava la bellesa dels símbols, el bell alenar del coneixement i que la mirada seria un acte de creació…

Perquè només gràcies a la bellesa dels símbols podrem compartir la mirada «simbòlica» que la taula periòdica ens proporciona, que ens permet contemplar en un sol full de paper la diversitat de canvis i de substàncies que es donen i són possibles en el món material en què vivim. Ara bé, els símbols funcionen quan «simbolitzen» quelcom; en el cas de la

taula periòdica, hem de poder copsar la diversitat enorme de canvis químics que endevinem en la lectura horitzontal i vertical dels rengles tan ben ordenats de caselles amb lletres i números que semblen ben misteriosos, a primer cop d’ull. Però la taula és més que una bona classificació.

L’ordre que imposa permet veure-hi més lluny i ens aporta la sorpresa de la llei periòdica; les preguntes, impactants, que aquesta llei suscita s’han anat responent després de Mendeléiev, a mesura que l’àtom químic s’ha fet complex, quàntic. La taula s’ha transformat, s’ha «reinventat», i ara sembla que sigui una repartidora d’electrons, però el seu significat no ha canviat radicalment; la massa atòmica dels elements és «massa d’interacció química», i és per això que va ser un bon criteri de classificació. Tot i que ara filem més prim i parlem de nombre atòmic, que podem fins i tot parlar de dues taules (la de les masses i la dels nombres), ambdues són, en primer lloc, un sistema de canvis químics vistos des de dues perspectives diferents però complementàries.

El context de l’Any Internacional de la Taula Periòdica dels Elements Químics ens brinda una gran oportunitat per reflexionar sobre la funció didàctica d’aquesta construcció icònica de la ciència, que és fonamental tant en la investigació científica capdavantera (Hoffman, 2009; Scerri, 2013) com en la didàctica de les ciències (Erduran, 2013; Izquierdo Aymerich, 2013; Tobin, 2013; Izquierdo Aymerich, 2014).

La seva publicació és una fita històrica; comprendre-la bé requereix dominar els conceptes bàsics de la química: la diferència entre element i substància elemental, la interacció química entre substàncies i les seves regles, l’àtom de la química. Per això, és una pedra angular en el disseny

de la química escolar, que l’ha de tenir sempre a mà (Izquierdo Aymerich, 2013; Izquierdo Aymerich, 2014).

La taula periòdica en els llibres de text Presentem aquí alguns resultats i implicacions didàctiques d’una investigació recent sobre la taula periòdica en els llibres de text, que continua oberta per la doctora Rita Linares (2004) entorn de l’ensenyament de la taula periòdica. Vam dissenyar un instrument per analitzar una mostra de divuit llibres de text de l’ESO i el batxillerat. Volíem esbrinar la manera de presentar la taula periòdica: com un aparador dels àtoms, en el qual se n’exhibeixen les partícules i les característiques, o com a representació d’un sistema químic que serveix per explicar fenòmens.

Quatre significats de l’element químic en un diagrama bidimensional El repte intel·lectual que ha significat la pregunta «Què és allò que es conserva en els canvis químics?», que introdueix el concepte element, ha deixat una empremta de coneixement rica i interessant. Sovint, però, aquesta empremta es presenta amb confusió tant als alumnes com als professors, perquè el concepte element ha anat canviant de referents al llarg del temps, i aquests referents pertanyen a diversos nivells de definició, tant espacials (d’escala) com d’abstracció.

Pel que fa als nivells espacials, l’element ha estat referit tant al món macroscòpic com a l’atòmic: ha estat substància simple, caracteritzat per propietats macroscòpiques observables, i ha estat també un determinat tipus d’àtom, caracteritzat per la quantitat de protons o pel valor de la càrrega del seu nucli.

Figura 1. Esquema bidimensional general.

Expressions per referir-se a element Un dels consensos de la investigació en l’ensenyament de la taula periòdica és la polisèmia del terme element, perquè té diversos referents i, alhora, per a cada referent hi ha diferents expressions. Aquesta polisèmia pot ser interessant, si se’n fa un ús contextual, però, si no, genera confusió entre els estudiants que encara no han donat sentit a l’entitat elemental a cada context.

Expressions com ara «substància simple», «substància elemental», «tipus d’àtom», «tipus de nucli», etc., es fan servir sovint com a sinònimes d’element, cosa que és raonable, quan es pot relacionar amb el seu context, però que no ho és, si el terme element està descontextualitzat. L’esquema ens va permetre veure si un text que parla dels elements és coherent i si està centrat en un nivell determinat.

Vam procedir de la manera següent. Primerament, vam seleccionar totes les expressions que fan servir els llibres de text per referir-se a l’element: substància pura (SP), entitat abstracta (EA), substància bàsica (SB), substància elemental (SE),

substància simple (SS), bloc fonamental de la matèria (BF), tipus d’àtom (TA), tipus de nucli (TN), element químic o, simplement, element (EL). Posteriorment, vam ubicar cada etiqueta en un quadrant segons la combinació conceptual que representa; per exemple, quan un relat es refereix a l’element com a TA, s’està referint al nivell atòmic, pel que fa a la dimensió espacial, i al realista, pel que fa a la dimensió cognitiva, perquè s’assumeix l’existència física de l’àtom.

A la fig. 2 s’ensenya la posició que vam fer servir per a cada una de les etiquetes. S’hi pot apreciar, també, que hi ha tres etiquetes sobre l’eix de la dimensió cognitiva: EA, SB i EL. Les etiquetes EA i SB, però, estan a la «zona abstracta», amb la qual cosa volem representar que es refereixen a l’element com a concepte i no com a entitat amb existència física. Ara bé, el fet d’estar sobre l’eix representa que són concepcions dels dos nivells d’escala espacial: macroscòpic i atòmic.

L’etiqueta EL es troba al centre, cosa que reflecteix la polisèmia global del terme.

Atributs dels elements Els elements tenen atributs que els caracteritzen i també es poden representar en el diagrama.

Els atributs que vam trobar en els llibres de text corresponen a expressions com ara: «no es pot descompondre mitjançant procediments químics» (NOD), «sobreviu al canvi químic» (SCQ), «manca de propietats macroscòpiques» (CPM), «es caracteritza pel nombre atòmic» (NAT), «pel seu lloc a la taula periòdica» (LTP), «pel nombre de protons» (NPR), «per la massa atòmica» (MAT) o «per la càrrega nuclear» (CNU).

Si en presentar la taula periòdica, per exemple, ens referim als elements com les entitats que estan caracteritzades

Recerca en didàctica de la química

etiquetes o expressions que fan servir per referir-se a element, els atributs de les entitats elementals, les propietats periòdiques i els ítems més habituals en els capítols de presentació de la taula periòdica tenint en compte el seu ordre a la seqüència didàctica.

43

La taula periòdica en l’ensenyament de la química, una invitació a pensar sobre els materials

Quant als nivells d’abstracció, l’element químic ha estat una entitat tan real i tangible com ho és un «cos simple» que es presenta en un determinat estat d’agregació en unes determinades condicions de pressió i temperatura, o tan abstracte com un «principi» que sobreviu al canvi químic i que aporta propietats als compostos que forma.

Cadascun d’aquests nivells de definició (macroscòpic, atòmic, realista i abstracte), interrelacionats, presenta unes característiques pròpies que s’han de tenir en compte per comprendre la utilitat explicativa de l’entitat teòrica element, de la seva periodicitat química i, en coherència amb això, poder donar sentit a la taula periòdica. En cas contrari, tant l’element com la taula estaran buits de sentit per als alumnes que aprenen química.

Per tal d’esbrinar en quin o quins d’aquests contextos se centren els relats que presenten la taula periòdica en els llibres de text, i si hi ha una coherència en relació amb la seva funció didàctica, hem dissenyat un instrument d’anàlisi que és un gràfic bidimensional. Una dimensió representa els dos nivells espacials en què pren sentit aquest terme (o d’altres): macroscòpic i atòmic; l’altra representa els dos contextos cognitius: realista i abstracte. La superposició de les dues dimensions conforma l’esquema general (fig. 1).

En aquest esquema general es poden veure quatre quadrants que ajuden a expressar, a partir de diversos aspectes que explicarem tot seguit, si un relat està més centrat en significats macro/ real, atòmic/real, macro/abstracte o atòmic/abstracte.

A continuació, presentem quatre versions específiques de l’esquema general, corresponents als quatre aspectes que vam estudiar dels llibres de text: les

44

Educació Química EduQ

número 25

Figura 2. Esquema bidimensional «Etiquetes d’element».

pel nombre de protons, ens trobem en un context atòmic i realista, però si en parlem com un principi que sobreviu al canvi químic, es tracta d’un context macroscòpic i abstracte. L’esquema és el de la fig. 3.

Com a l’esquema de la fig. 2, alguns atributs estan sobre l’eix de la dimensió cognitiva, CPM i LTP, la qual cosa representa que pertanyen tant al nivell macroscòpic com a l’atòmic, però tots dos són abstractes, no tenen existència física.

Propietats periòdiques dels elements Un dels ítems més habituals en els llibres de text quan s’hi introdueix la taula periòdica és el que tracta les propietats periòdiques, les quals, com veurem a l’esquema de la fig. 4, també poden pertànyer als nivells de definició que discutim. Per exemple, quan diem que el radi atòmic és una propietat periòdica, ens trobem en els nivells atòmic i realista, ja que considerem l’àtom com una entitat amb existència física. Si parlem de les temperatures d’ebullició i de fusió com a propietats periòdiques, ens trobem també en el nivell realista, però macroscòpic. A la fig. 4 es pot veure el diagrama resultant.

Les sigles són les següents: densitat (DENS), punts d’ebullició

Figura 3. Esquema bidimensional «Atributs dels elements».

i de fusió (PEYF), capacitat de combinació química (COMB), reactivitat (REAC), fórmules dels compostos que forma (FCQF), valències (VALE), nombres d’oxidació (NOXI), energia de ionització (EION), radi atòmic (RATM), afinitat electrònica (AFEL), radi iònic (RION), electrons de valència (EVAL), electronegativitat (ELNG), orbital diferenciador (ODIF), configuració electrònica de valència (CFEV), caràcter metàl·lic (CMET) i estructura de la substància simple (ESSS).

Com a les fig. 2 i 3, s’han ubicat algunes propietats sobre l’eix de la dimensió cognitiva. En aquest cas, tenim la propietat ESSS en el nivell abstracte i CMET, en el realista. L’ESSS és una propietat intermèdia entre els nivells macroscòpic i atòmic perquè es refereix a «l’arquitectura» estructural dels àtoms, imaginada a partir de les propietats observables, mentre que el CMET pot pertànyer a nivells espacials diferents, segons si s’expressa en termes de guanyar o perdre electrons (atòmic) o en termes de lluentor, conductivitat, etc. (macroscòpic).

Seqüències per introduir la taula periòdica Malgrat la diversitat de recursos retòrics que trobem en els llibres de text per presentar la

taula periòdica, hi ha algunes regularitats a partir de les quals vam construir l’esquema de la fig. 5, basat també en el que hem estat treballant. Vam ubicar els ítems més habituals de les seqüències que presenten la taula periòdica en els quatre quadrants.

En aquest cas, vam representar els ítems amb colors per raons de claredat.

Dos dels ítems, representats per el·lipsis en comptes de rodones, corresponen a la taula de Mendeléiev, que hem denominat «TP de masses atòmiques» (TP de M), i a la que hem batejat com a «TP de nombres atòmics» (TP de N), que s’acostuma a anomenar moderna, actual, més freqüent, etc. Aquesta és la que habitualment acaben fent servir els llibres de text a partir del capítol en què la presenten.

Fem ressaltar aquests dos ítems perquè l’anàlisi es basa en la seva posició relativa dins la seqüència didàctica, tal com explicarem més endavant.

Un relat habitual sobre la taula periòdica Després de fer servir els esquemes anteriors per recollir i interpretar dades, podem dir que hi ha característiques comunes en diversos relats que permeten parlar d’un relat habitual. A continuació, en fem una breu descripció.

Figura 4. Esquema bidimensional «Propietats periòdiques dels elements».

Etiquetes, atributs i propietats periòdiques dels elements Generalment, el capítol en què es presenta la taula periòdica és dedicat a «l’estructura de la matèria». En arribar-hi, habitualment, els llibres de text ja han presentat alguna definició d’element químic o s’hi han posicionat implícitament. Al capítol en qüestió, però, no són tan estrictes a fer correspondre els termes amb els nivells de definició. Un lector iniciat pot saber que s’està parlant d’àtoms, per exemple, si llegeix que «el Fe té vint-i-sis protons», o de substàncies, si

llegeix que «el punt de fusió del Fe és 1 538 ºC», però els aprenents es podrien confondre, si no han donat sentit a la polisèmia de l’element.

A banda d’aquesta manca d’especificitat, també vam observar que molts relats se centren en el nivell atòmic, sobretot, i realista, és a dir, tracten les entitats elementals en sinonímia amb els àtoms i les seves partícules.

Pel que fa a les propietats periòdiques, habitualment se n’esmenten de tots els nivells, però es fa èmfasi en les atòmiques, que «funcionen» amb una

Figura 5. Esquema bidimensional «Ítems per introduir la taula periòdica».

Recerca en didàctica de la química

La seqüència didàctica Pel que fa a l’ordre dels ítems, també vam trobar algunes característiques comunes en diversos relats. El més habitual és presentar els models atòmics abans que la taula periòdica. Els models es plantegen en ordre cronològic, amb algun experiment crucial que, segons s’afirma, no pot ser explicat pel model en qüestió però sí pel següent.

L’experiment del bombardeig de la làmina d’or per passar del model de Thomson al de Rutherford n’és un exemple.

En acabar la descripció de models atòmics, i arribats al model que el relat considera adequat per al nivell escolar del llibre de text, es presenta la taula periòdica de masses atòmiques, que sol ser descrita com una gran idea, però «equivocada», a causa de l’ús de la massa com a criteri d’ordenació. Aquesta «errada» es justifica en el context històric pel desconeixement del nombre atòmic i la imprecisió dels valors de massa atòmica coneguts en el moment, i es resta importància a la massa atòmica «química» com a característica elemental que sobreviu al canvi químic, tal com ho considerava Mendeléiev en construir el seu sistema. No s’aprofundeix en el fet que aquesta massa correspon a la magnitud quantitat de substància, en què no és massa inerta, atès que es calcula a partir de la interacció química.

Els «problemes» o «incoherències» de la taula periòdica de masses atòmiques, segons els relats habituals, queden evidenciats davant el descobriment del nombre atòmic per part de Moseley, i immediatament s’associa al nombre de protons, que en el relat ja s’ha «descobert».

45

La taula periòdica en l’ensenyament de la química, una invitació a pensar sobre els materials

periodicitat més «matemàtica» que d’altres, com ara els punts d’ebullició i de fusió o la densitat.

Educació Química EduQ

número 25

46

D’aquesta manera, els relats més habituals transmeten la idea que la taula periòdica de masses atòmiques va ser un pas previ a la taula periòdica de nombres atòmics, més que no pas que les dues resolen problemes diferents en contextos diferents.

Un cop presentada la taula periòdica de nombres atòmics com a «moderna», «actual» o, simplement, com a «taula periòdica», el relat es dedica a aprofundir-hi centrant-se en les propietats atòmiques, tal com s’ha explicat.

Alguns relats (poc freqüents) presenten la taula periòdica de masses atòmiques abans de descriure els models atòmics, i li donen més importància ressaltant la massa atòmica i la valència. Diem, doncs, que aquests relats fan servir les dues taules com a construccions diferents, en lloc de fer-les servir com una sola que té dues etapes: l’una vàlida però equivocada i l’altra correcta.

A banda del relat habitual amb les característiques que hem descrit anteriorment, també hem trobat tipus de relats diferents. A la fig. 6, presentem quatre esquemes que ajuden a representar-ne alguns.

Exemples 1 i 2 La seqüència comença amb les propietats de les substàncies elementals, macroscòpiques, i presenta la taula periòdica de masses atòmiques fent servir un model d’àtom caracteritzat per la

Exemple 1

massa atòmica com a propietat quantitativa que sobreviu al canvi químic. El model atòmic de Dalton serveix d’eina conceptual per passar del nivell macroscòpic a l’atòmic justificant, posteriorment, la necessitat de l’àtom de partícules per explicar determinades propietats, com ara la reactivitat. Els models d’àtoms de partícules es presenten a posteriori i es planteja el que es considera adequat per al nivell acadèmic del llibre. Fins a aquí, els dos tipus de seqüències són iguals. La diferència entre els exemples 1 i 2 és que el primer és d’una seqüència que fa servir les estructures internes de les substàncies per relacionar els nivells, mentre que la de l’exemple 2 acaba amb les propietats atòmiques «realistes», com ara l’afinitat electrònica, el radi atòmic, etc., sense plantejar les estructures internes com a propietats periòdiques.

Exemple 3 Aquest tipus de diagrama correspon a les seqüències que ni tan sols presenten la taula periòdica de masses atòmiques, sinó que passen directament a explicar la de nombres atòmics i estan dedicades exclusivament al nivell atòmic, entre abstracte i realista, dels elements químics.

Exemple 4 Aquest tipus d’esquema correspon a les seqüències més habituals, que tracten les dues taules com si fossin una única

Exemple 2

Figura 6. Tipus de seqüències en els llibres de text.

Exemple 3

representació en què la taula periòdica de masses atòmiques és un pas previ a la de nombres atòmics, que ocuparà el seu lloc per ser la «correcta».

Implicacions didàctiques i proposta Què ens aporta aquesta reflexió als professors de química? Ens fa veure que la manera de presentar la taula periòdica en els llibres de text contribueix a perpetuar el que Chamizo (2013) descriu com a «posició dominant» del currículum (Agudelo, 2015), orientada cap a la formació de futurs químics i basada, fonamentalment, en la teoria corpuscular, en què els àtoms són els protagonistes de la química, més que les substàncies reals que intervenen en els fenòmens que hom vol explicar, predir i intervenir (Izquierdo Aymerich, García Martínez, Quintanilla Gatica i Adúriz Bravo, 2016). Ens fa veure també que la química és una disciplina en la qual la imaginació té més lloc del que li deixem.

On queden els ulls oberts de l’infant que es pregunta pel vi i el vinagre? I la impressionant aventura intel·lectual dels químics del xix, que van bastir una «disciplina» amb un llenguatge de fórmules sense cap evidència d’aquests àtoms que ara ens ho expliquen tot? El polèmic àtom de la química va ser motiu d’agres disputes entre científics i no va ser acceptat de manera unànime

Exemple 4

Referències Agudelo, C. (2015). La función de la tabla periódica en la enseñanza de la química: clasificar o aprender.

Bellaterra: Universitat Autònoma de Barcelona.

Carlos Agudelo

Recerca en didàctica de la química

Chamizo, J. A. (2013). De la paradoja a la metáfora: La enseñanza de la química a partir de sus modelos. 1a ed.

Mèxic: Siglo XXI. Erduran, S. (2013). «Philosophy, chemistry and education: an introduction». Science & Education, vol. 22, núm. 7, p. 1559-1562.

Hoffman, D. C. (2009). «The periodic table. Key to past “elemental” discoveries. A new role in the future?». Journal of Chemical Education, vol. 86, núm. 10, p. 1122-1128.

Izquierdo Aymerich, M. (2013).

«School chemistry: an historical and philosophical approach». Science & Education, vol. 22, núm. 7, p. 1633-1653.

— (2014). «Pasado y presente de la química: su función didáctica». A: Merino-Rubilar, C.; Arellano, M.; Adúriz-Bravo, A. Avances en didáctica de la química: modelos y lenguajes.

Valparaíso: Ediciones Universitarias de Valparaíso.

Izquierdo Aymerich, M.; García Martínez, Á.; Quintanilla Gatica, M.; Adúriz Bravo, A. (2016). Historia, filosofía y didáctica de las ciencias: Aportes para la formación del profesorado de ciencias. Bogotà: Universidad Distrital Francisco José de Caldas.

Linares, R. (2004). Elemento, átomo y sustancia simple: Una reflexión a partir de la enseñanza de la tabla periódica en los cursos generales de química. Bellaterra: Universitat Autònoma de Barcelona.

Scerri, E. (2013). La tabla periódica: Una breve introducción. Trad. de M. Paredes. 1a ed. Madrid: Alianza.

Terrón, À. (1977). Iniciació a la química. Palma: Tafal.

Tobin, E. (2013). «Chemical laws, idealization and approximation». Science & Education, vol. 22, núm. 7, p. 1581-1592.

És doctor en didàctica de les ciències experimentals per la Universitat Autònoma de Barcelona.

Investiga sobre l’ús didàctic de la taula periòdica a l’ESO i el

47

batxillerat i sobre les emocions dels mestres en formació inicial davant la física i la química. És professor associat de la Universitat de Barcelona en el grau d’educació primària, on és tutor de pràctiques i imparteix didàctica de l’energia, la matèria i la interacció, i també matemàtiques, ciències experimentals i educació.

A/e: agudelocar@gmail.com.

Mercè Izquierdo És doctora en ciències (química) i catedràtica de didàctica de les ciències a la Universitat Autònoma de Barcelona, on ha fet classes de química, d’història de la química i de didàctica de les ciències. La seva recerca se centra de manera específica en el llenguatge i els aspectes històrics i epistemològics que tenen influència en l’ensenyament de la química.

Ha dirigit tesis doctorals i ha participat en programes de formació de professors en actiu i en projectes de recerca en col· laboració amb universitats de l’Estat espanyol i l’Amèrica Llatina. És codirectora de la revista Enseñanza de las Ciencias.

A/e: merce.izquierdo@uab.cat.

La taula periòdica en l’ensenyament de la química, una invitació a pensar sobre els materials

fins ja entrat el segle xx; tot i això, s’anava construint a poc a poc, representat amb símbols i fórmules que, al seu torn, donaven sentit al desordre aparent del laboratori químic. La química avançava de bracet amb l’àtom que anava inventant.

Podem dir que l’àtom de la química té més de la «bellesa del símbol» (tornem al poeta!) que de l’evidència de la lupa? Creiem que sí, i que l’hem de gaudir; no es pot assaborir, si no es comença per «fer química». Per això, no hem de veure la taula de Mendeléiev com un intent fallit, sinó com la plasmació de la llei de periodicitat que el va enamorar, perquè era «global» i, amb això, un anunci de noves explicacions. La reinvenció de la taula periòdica fins a tenir la dels nombres atòmics és un triomf de l’aliança entre física i química al segle xx, una mostra més d’imaginació científica que ens ha de fer gaudir.

La taula que ensenyem als alumnes que s’inicien en la química ha de tenir com a referències el canvi químic i la massa atòmica química; l’àtom hi és, és clar, però deixem que el vagin imaginant a poc a poc i que, quan calgui arribar a l’àtom quàntic, s’escandalitzin per la proposta tan forassenyada que es fa.

Finalment, la taula periòdica s’ha de poder llegir de manera que ens mostri les relacions diverses i sorprenents (i difícils d’entendre, encara!) entre les substàncies elementals i compostes que constitueixen el nostre món i, també, com a disciplinat arrenglerament dels elements de tot el que és material.

DOI: 10.2436/20.2003.02.190 http://scq.iec.cat/scq/index.html

La taula periòdica dels elements.

Un calaix de recursos en línia The periodic table of elements. A drawer of online resources Pep Anton Vieta / Saint George’s School (Fornells de la Selva)

resum 48

Aquest treball recull recursos didàctics que trobem a la xarxa (jocs, simulacions, infografies, cançons…) per presentar i treballar la taula periòdica en una classe de secundària. Tots els que es presenten han estat seleccionats i es troben

ISSN 2013-1755, SCQ-IEC Educació Química EduQ número 25 (2019), p. 48-56

catalogats segons la tipologia. Tal com ha experimentat l’autor de l’article, aquestes eines, ben utilitzades, poden ser la clau per a la motivació de l’estudiant menys apassionat i fer de catalitzadors per a l’autèntic aprenentatge.

paraules clau Taula periòdica, recursos educatius, gamificació, jocs, aplicacions.

abstract This work collects educational resources we can find on the web (games, simulations, infographics, songs…) to present and study the periodic table at secondary school. All the resources presented here have been selected and are cataloged according to its typology. As the author of the article has experienced, these tools may be the key to motivate the less passionate students and can act as catalysts for real learning.

keywords Periodic table, educational resources, gamification, games, apps.

Introducció La celebració de l’Any Internacional de la Taula Periòdica ens brinda una oportunitat d’Au (d’or) per aprofundir, a classe de química de batxillerat o a la de ciències de secundària o primària, en la classificació dels elements. A mi em convida a obrir un calaix.

Aquest treball és fruit de l’exercici d’uns quants anys d’activitat divulgativa, d’uns primers cursos de docència a secundària i d’una gran passió: la taula periòdica dels elements químics. En encetar el 2008 el blog que porta per nom el meu pseudònim, Pep Químic (Vieta, 2008), va començar també l’interès per apropar a la societat la taula que recull i classifica «els maons de l’univers».

D’ençà de llavors, la comunica-

ció ha evolucionat d’una forma vertiginosa: ens ha proporcionat eines molt potents als profans de l’activitat periodística i un públic potencial immens, més gran fins i tot que el que gaudeix la televisió durant l’hora de màxima audiència. El web 2.0 i les xarxes socials han revolucionat la manera de compartir informació i els interessats a comunicar ciència hem trobat un espai i unes eines per aprofitar-ho. A mesura que m’he anat acostant a l’escola, en un apassionant viatge de tornada des de la recerca universitària fins a l’aula de secundària, aquest interès divulgatiu ha transmutat a interès didàctic i el meu petit calaix de recursos educatius sobre la taula periòdica ha anat creixent. Avui l’obro per compartir-ne

el contingut amb la il·lusió que serà remenat i utilitzat per altres companys i amb l’esperança que cadascú de vosaltres n’hi podrà afegir un parell.

Cadascun dels blocs en què està dividit l’article comença amb una breu introducció i segueix amb els recursos en forma de punts. A les referències bibliogràfiques es recullen els enllaços dels recursos digitals i, per facilitar la transcripció dels enllaços que originalment eren més llargs als lectors de la revista en paper, he generat unes noves adreces que comencen per tinyurl.com/recursosTP...

No vull començar el contingut de l’article sense disculpar-me.

Em disculpo per no haver recollit el teu joc preferit o l’activitat que tu vas preparar. La xarxa en

De lletres i símbols Fer memoritzar la taula periòdica als alumnes ha estat un dels errors de l’ensenyament de la química a secundària, ja que sobretot ha provocat la desafecció d’uns estudiants que tot just feien la primera immersió a la disciplina. Més que fer-la aprendre, el més interessant que podem fer a l’escola és que els estudiants aprenguin a utilitzar la taula periòdica, a consultar les dades que recull, interpretar-les i, juntament amb la posició relativa dels uns respecte dels altres, poder fer prediccions sobre les propietats dels elements, la seva estructura i la manera amb què es combinen entre ells (González, 2013). Els alumnes han de saber que la taula periòdica és una eina que tindran a l’abast, com els reculls tabulats de constants físiques o el diccionari de sinònims.

Si el que es persegueix és aprendre la posició dels elements a la taula, cal buscar estratègies que ho facilitin. De regles mnemotècniques, n’hi ha de diferents tipus, i totes poden ser efectives per assolir aquest objectiu. És molt coneguda la construcció d’historietes o frases en què cada paraula té com a inicial el símbol dels elements ordenats d’un grup o període.

També és un bon recurs musicar la seqüència que cal memoritzar.

Compondre una cançó a l’aula pot ser engrescador i interessant. En aquesta línia, recomano els recursos següents (Alvarez, 2013): — The elements song (Lehrer, 2008). La famosa cançó composta

lectura del preciós poema de David Jou La taula periòdica (Jou, 2013) — Finalment, per jugar amb les lletres i els símbols que recull la taula periòdica, és interessant l’article de Claudi Mans «L’abecedari de la química» (Mans, 2019).

Llums, càmera… acció!

Si parlem de vídeos i taula periòdica, hem de mirar cap a Nottingham, el Hollywood de la química. Allà, Sir Martyn Poliakoff, investigador i docent universitari, lidera, juntament amb el videoreporter Brady Haran, el més gran projecte de divulgació i didàctica de la taula periòdica mitjançant el vídeo. Es tracta de Periodic videos, que, amb onze anys de vida i més d’un milió de seguidors a YouTube, és conegut mundialment per la taula periòdica que recull un vídeo atractiu i rigorós per a cadascun dels cent divuit elements (Poliakoff, Tang, Haran i Vieta, 2014).

Més enllà dels vídeos, que per si sols ja tenen una finalitat divulgativa, el 2013 em vaig incorporar a aquest grup de la Universitat de Nottingham, on vam acabar d’apropar el projecte a l’educació i vam generar una lliçó al voltant de cadascun dels vídeos; en format flipped classroom, les hem recollit per al gran projecte d’ensenyament digital TED-Ed (Periodic videos, 2014). Els professors d’arreu podem baixar de forma gratuïta aquestes lliçons, que esdevindran un interessant recurs per a les classes de química a l’ESO i el batxillerat.

Precisament amb motiu de l’Any Internacional de la Taula Periòdica, ara estem actualitzant les lliçons amb els nous vídeos que periòdicament generen des de Nottingham.

Però encara hi ha altres recursos a destacar: — Una altra lliçó a TED-Ed molt interessant sobre la taula periòdica és The genius of Mendeleev’s periodic table (2012), amb un

Recursos didàctics

el 1959 per l’humorista, matemàtic i professor americà Tom Lehrer. Se n’han fet versions en totes les llengües i n’hi ha que l’han posat al dia afegint-hi els elements que s’han anat incorporant a la taula després de la publicació de la peça.

— L’any passat, AsapScience va actualitzar The periodic table song (2018) amb la incorporació dels nous elements, tot plegat al ritme del Galop infernal (més conegut com a cancan) de l’opereta Orfeu als inferns, d’Offenbach.

— Marcha de los elementos químicos (Román Polo, 2011). Publicada el 2011, Any Internacional de la Química, amb lletra del químic Pascual Román Polo i música d’Elena Ruiz Ortega. Respecte a la genial obra de Lehrer, aquesta incorpora un parell de millores didàctiques: els elements hi apareixen de forma ordenada i darrere del nom se’n canten el símbol i el nombre atòmic.

Proposar a classe de química la composició d’una cançó, editar un vídeo i publicar-lo a les xarxes pot ser un bon projecte STEAM, ideal per engrescar els alumnes amb dots artístiques. Avui, a l’escola, ja comencem a parlar de les STREAM, amb la incorporació de la erra de reading, i podem fer poesia amb la taula periòdica com a musa inspiradora.

— Elemental haiku (Lee, 2017).

Es tracta d’una taula periòdica en la qual a cada casella podem llegir un haiku: una composició poètica breu, de tres versos de cinc, set i cinc síl·labes, respectivament («Haiku», 2018). Amb el concepte sciku, trobarem informació sobre els haikus de ciència a les xarxes.

— En castellà, també tenim un bon recull de haikus fets amb la taula periòdica. El seu autor, José Antonio Bustelo, els recull en vuit moments de Twitter (Bustelo, @DivuLCC).

— També resulta inspiradora i és una bona eina per a l’aula la

49

La taula periòdica dels elements. Un calaix de recursos en línia

va plena, de recursos educatius sobre la taula periòdica, i periòdicament se’n generen de nous.

Aquest article tan sols recull una tria, després de passar el garbell, dels meus recursos en línia preferits, els que ens poden arrodonir una unitat didàctica o motivar els alumnes menys interessats tot esdevenint un catalitzador per a l’autèntic aprenentatge.

Educació Química EduQ

número 25

50

fantàstic vídeo d’animació de només 4 minuts i un seguit de qüestions i activitats que es proposen després de la visualització.

— També en aquest àmbit, val la pena tenir en compte la sèrie de breus i divertits vídeos de metalls alcalins fets per Peter Wothers, el químic britànic expert en divulgació mitjançant la química recreativa més conegut com The Modern Alchemist (The alkali metals, 2013).

— I no podem parlar de química a YouTube sense esmentar Josep Duran i l’equip de divulgació de la Universitat de Girona. Concretament, el quart vídeo de la nova sèrie «UAu, Girona té química!» tracta sobre l’estructura atòmica (Duran, 2019) (fig. 1). Duran puja a una roda de fira i juga a futbol a les escales de la catedral per parlar de l’àtom, els nivells electrònics o els espectres d’emissió.

Després de l’èxit d’«UAu, això és química!» (Duran, Vieta, López i Corominas, 2014), en aquesta nova sèrie de Reacciona… explota, també ideada com a recurs per a l’aula de secundària, el professor Duran mostra alguns dels conceptes més bàsics de la química amb la ciutat de Girona com a inspiració.

— En darrer lloc, més enllà dels vídeos dedicats a la taula i als elements, també pot resultar divertit i interessant, per fer palesa la presència de la química a

la vida quotidiana, desenvolupar un projecte com «Elements in the movies» (Thomas, 2017), que recull una vintena de títols de pel· lícules que contenen noms d’elements. Fer-ne una actualització podria ser ideal per a un treball de recerca!

La taula periòdica al mapa Els dispositius mòbils geolocalitzats ens han permès viatjar sense haver d’obrir un mapa. Les noves tecnologies que portem al cotxe o a la butxaca han provocat una revolució en la forma de desplaçar-nos i han esdevingut una eina amb molt potencial en turisme, però també en educació i divulgació de la química, com l’aplicació de la Royal Society of Chemistry que ens desvela racons de Londres amb molta química (Places of chemistry, 2013). Places of the periodic table és un mapa interactiu que localitza els personatges de la història de la taula periòdica (Places of the periodic table, 2019).

La taula periòdica a la butxaca Són una multitud les taules periòdiques virtuals, més o menys interactives, i no cal parlar de les aplicacions mòbils. He fet una tria entre les que tenen algun valor afegit, les que són quelcom més que la informació bàsica de cada

Figura 1. Amb un panellet de pinyons i la roda de les Fires de Girona, Josep Duran presenta l’evolució del model atòmic. Quart vídeo de la nova sèrie «UAu, Girona té química!».

element en clicar la seva casella. Les que recomano per a fins educatius o divulgatius són les següents: — La taula periòdica interactiva en català del TERMCAT (2016) (fig. 2).

— Ptable, una taula periòdica interactiva, bàsica i senzilla, però clara i amb molta informació de cada element. Està disponible en diverses llengües, entre elles el català, tot i que els darrers elements incorporats no han estat traduïts. És molt interessant per a classe la pestanya «Orbitals», on, si passegem el cursor per la taula, veiem com els electrons van omplint els orbitals i la configuració electrònica de l’element (Dayah, 2017).

— Una taula periòdica amb molta informació de cada element de WebElements. Hi destaquen les fotografies i les descripcions d’àudio de cada element, així com les diverses versions (circular, espiral…) de la taula actualitzada per baixar (The periodic table of the elements, 2019).

— La taula periòdica interactiva de la Royal Society of Chemistry, que esdevé una de les eines més interessants per la gran quantitat d’informació (història, propietats, aplicacions, etc.) i els diversos formats (imatges, podcasts i vídeos) amb què es presenta (Royal Society of Chemistry, 2019). També podem baixar l’aplicació gratuïta al mòbil.

— Seguint amb les versions en línia de la taula periòdica, val a destacar per la seva bellesa la del més gran col·leccionista d’elements químics, l’americà Theodore Gray (2017). Clicant sobre cada casella, ens endinsem en un univers entorn de l’element, amb moltíssima informació, totes les dades tècniques i fotografies d’objectes quotidians que el contenen.

Amb una bona selecció d’aquestes fotografies, Gray va publicar el 2009 un preciós llibre que el 2011, amb motiu de la celebració de

de Manresa, de la UPC, presenta una taula periòdica virtual molt completa amb informació sobre la presència dels elements a la natura, en minerals, o aplicacions a la vida quotidiana. També ofereix jocs, com ara mots encreuats o la identificació dels elements presents en objectes quotidians (Quim&Mica, 2008).

— La taula periòdica interactiva de Google dona informació

Figura 3. La taula periòdica de Mendeléiev, a Setting the table. A brief visual history of the periodic table, de Science Magazine.

del cursor, els elements es van afegint i reordenant a mesura que viatgem des de l’edat del ferro, on nou elements componen la «taula», fins a la taula periòdica actual.

Personatges com Brand, Lavoisier, Mendeléiev (fig. 3) o Seaborg ens presenten les seves aportacions.

— I en aquesta altra cronologia (History of the periodic table, 2019), trobem una línia temporal en què podem anar avançant des

Recursos didàctics

l’Any Internacional de la Química, va ser editat en català sota el títol Els elements. Una exploració visual de tots els àtoms coneguts de l’Univers (Caamaño, 2011).

Al web de Gray també trobem el divertit joc Spell with elements, que reescriu el text introduït amb símbols químics, si és possible (Spell-with-elements, 2017). Adaptar aquest joc a classe de forma «analògica» pot ser interessant per incentivar la creativitat i la trobada de la química amb altres disciplines, com són l’art, la informàtica, la llengua i les STEAM. — Entre els molts recursos en línia que ofereix l’American Association of Chemistry Teachers, hi ha una activitat que cerca fomentar la creativitat dels alumnes reptant-los a escriure el seu nom amb símbols químics (https://tiny url.com/recursosTPnom).

— A Isotopes matter trobem recursos per aprendre sobre isòtops generats per la IUPAC. Hi destaca la taula periòdica interactiva dels elements i isòtops (Isotopes matter, 2016).

— La revista Science també ofereix una bonica i molt didàctica història visual de la taula periòdica (Yeston, Desai i Wang, 2019).

Consisteix en una cronologia dinàmica on, amb el simple moviment

51

La taula periòdica dels elements. Un calaix de recursos en línia

Figura 2. Taula periòdica dels elements interactiva del TERMCAT.

del 9 000 aC, quan «algú» va descobrir el coure, fins al 2009, quan Oganessian descobreix el tennes, element batejat amb el nom definitiu fa tot just tres anys.

— Una taula periòdica interactiva, visualment bonica i que mostra l’àtom segons el model de Bohr de l’element clicat (Zhang, 2018).

— Una taula periòdica interactiva molt didàctica, amb dibuixos d’objectes quotidians que contenen cada element (Enevoldsen, 2016). El web també n’ofereix la versió en format PDF per imprimir (fig. 4).

— Un projecte de l’Escola Politècnica Superior d’Enginyeria

Educació Química EduQ

número 25

52

Figura 4. La didàctica The periodic table of the elements, in pictures.

gràfica variada, com els elements més abundants a l’escorça terrestre o els més citats en la literatura (https://tinyurl.com/recur sosTPgoogle).

— En un altre cas, el dispositiu mòbil serveix per descodificar el codi QR que recull una taula periòdica a cadascuna de les seves caselles. No està actualitzada, però resulta interessant pel fet que és una de les poques taules audibles (Bonifácio, 2012).

— Una interessant taula periòdica artística, fruit del projecte col·laboratiu endegat per la revista Chem 13 News i la Universitat de Waterloo (Canadà) el 2011, Any Internacional de la Química (Periodic table project, 2011). Cada casella està representada artísticament per alumnes d’escoles i instituts. Està actualitzada amb els cent divuit elements i compta amb aplicacions gratuïtes per a Android i iOS. — La taula periòdica «a la butxaca», però en un altre sentit.

Una bona activitat per a l’aula pot ser començar una col·lecció d’elements químics. El projecte «Elements en capsa» és un bon model que pot servir de motivació (Segura i Valls, 2010).

A jugar!

Un dia vaig aprendre de Pere Cornellà que «gamificar és fer viure experiències de joc en un entorn no lúdic». Aquesta definició és d’Oriol Ripoll (Hernández, 2015) i deixa palès que no es tracta de jugar a classe de química, o no només.

Si algun cop hem aplicat la gamificació a classe, segurament hem rebut sorpreses positives, com l’augment de la participació d’estudiants poc interessats en l’assignatura. Hi ha estudis que corroboren que la gamificació a classe de química estimula la participació i afavoreix la comprensió de conceptes, també relacionats amb la taula periòdica (Franco Mariscal, Oliva Martínez i Almoraima, 2015).

De les recentment aparegudes escape rooms (Dietrich, 2018) als tradicionals jocs de taula, la taula periòdica dels elements pot ser la protagonista o el fil conductor d’un joc didàctic. Jocs de cartes com el ChemMend, dissenyat per investigadors del Departament de Química Inorgànica de la Universitat Jaume I (Martí Centelles i Rubio Magnieto, 2014); jocs de preguntes de l’estil del Trivial

(Adair i McAfee, 2018) o l’Scrabble (Mans, 2014), o mots encreuats (Joag, 2014), la xarxa ens brinda un gran ventall de recursos generalment creats pels nostres companys, professors de secundària, fruit d’una necessitat sorgida a l’aula. En comparteixo alguns: — Esteve Moré, de l’institut de Llagostera, comparteix al seu web El joc de la taula periòdica (Moré, 2015).

— Roger Pujol i Laura Torres ofereixen una experiència gamificada basada en una història fictícia en què l’alumnat es posa a la pell d’uns personatges que, amb la superació de reptes, han d’aconseguir recuperar la taula periòdica (Pujol i Torres, 2019).

El recurs està recollit pel web oficial de la celebració de l’Any Internacional de la Taula Periòdica en català. Al llarg del 2019, es compartiran i s’hi recolliran molts més recursos. Val la pena visitar periòdicament la pestanya «Recursos educatius» del web (http:// www.taulaperiodica.cat/recurs/).

— La EuChemS ha llançat aquest 2019 Elemental escapades (https://gamejolt.com/games/Elemen tal-Escapades), un videojoc de plataformes en el qual el protagonista ha de combinar elements químics per fer compostos útils per superar els entrebancs que troba.

I, a partir de l’adaptació de jocs de taula clàssics per treballar la taula periòdica, trobem el següent: —Periodic memory (https:// tinyurl.com/recursosTPmemory), un joc en línia de memòria per aprendre’s la situació dels elements a les corresponents caselles de la taula periòdica. Del Centre de Nanotecnologia de l’Institut Politècnic Rensselaer (EUA).

— Quimitris (http://www.quimi tris.com/). Cal col·locar al lloc correcte de la taula periòdica les fitxes d’aquest tetris, formades per una, dues, tres o quatre caselles d’elements químics, que cauen des de la part superior del taulell.

ment) (fig. 5), que ens assigna un element a partir de la nostra data de naixement. Trobareu informació més detallada a https://magsci. eu/tpqee/.

Recursos didàctics

xells Periodic table battleship (https:// teachbesideme.com/periodic-tablebattleship/) i la traducció que David Bañón en va fer al castellà i va compartir a Twitter (Bañón, 2019).

53

Figura 5. Joc en línia I tu, quin element ets?, sobre la taula periòdica de Girona.

— Una bona experiència d’adaptació de jocs de taula o familiars clàssics (com el dòmino, enfonsar vaixells o el Twister) per treballar la taula periòdica a classe, duta a terme per l’institut La Llauna de Badalona, va ser recollida en un article publicat el 2011 a la revista Ciències (Castelló i Seba, 2011).

— El web Educaplay recull un bon nombre de jocs educatius en línia relacionats amb la taula periòdica, a l’estil dels passatemps del diari (https://tinyurl.com/recur sosTPeducaplay).

— A classe, fins i tot podem fer algun joc de màgia amb la taula periòdica, com l’Endevinació misteriosa, un joc que vam gravar amb Miquel Duran i Fernando Blasco com a part del projecte divulgatiu Magsci (Quelet, 2019). La resta dels jocs de mans del projecte estan recollits al mateix web: https://magsci.eu/juegos-mp/.

— També del projecte Magsci podem destacar el joc en línia I tu, quin element ets? (https://quineselteu element.wixsite.com/quineselteuele

Simulacions interactives Fa tres anys, en aquesta mateixa revista, Jordi Cuadros i Núria Marimon van presentar diverses simulacions per a la classe de química (Cuadros i Marimon, 2016).

Pel que fa específicament a la taula i els elements, recomano les següents: — Del projecte PhET (Wieman, Adams i Perkins, 2008), que compta amb simulacions molt interessants que es poden compartir via Google Classroom, recomano la simulació interactiva Build an atom (https://phet.colorado.edu/en/ simulation/build-an-atom). Es poden construir els diversos àtoms de la taula periòdica prenent protons, neutrons i electrons de les cistelles corresponents.

— També pel que fa a la construcció d’àtoms, hi ha una simulació molt interessant per quan toca explicar la configuració electrònica (http://keithcom.com/atoms/ index.php).

— Una simulació per investigar al voltant de la periodicitat (https:// tinyurl.com/recursosTPperiodicitat).

La taula periòdica dels elements. Un calaix de recursos en línia

— I també un bonic tetris físic (per imprimir) de la taula periòdica (https://tinyurl.com/recursosTPte tris). També hi podem jugar en línia en la versió de Scratch (https:// tinyurl.com/recursosTPscratchtetris).

El projecte «52 jocs amb la taula periòdica» promet un joc cada setmana de l’any 2019, i els podem seguir via Twitter amb l’etiqueta #52jocsTP. Coordinat per Miquel Duran (Universitat de Girona) i Fernando Blasco (Universitat Politècnica de Madrid), està inclòs a Magsci (De la magia de la ciencia a la ciencia de la magia, 2019), un projecte divulgatiu en la interacció entre la màgia i la ciència.

— També al web de Scratch trobem altres videojocs interessants referents a la taula periòdica dels elements, com el puzle que permet avaluar la posició dels elements a la taula (https://tinyurl. com/recursosTPscratchpuzle) o altres de preguntes en què s’ha d’escriure el nom de l’element a partir del símbol proposat o a l’inrevés, com Preguntes de la taula periòdica (https://tinyurl.com/recursosTPscratch preguntes) o QCS taula periòdica (https://tinyurl.com/recursosTP scratchQCS).

— Periodic table bingo (https:// tinyurl.com/recursosTPbingo). Entre moltes altres activitats recollides amb motiu de l’Any Internacional de la Taula Periòdica, al web de la Royal Society of Chemistry trobem tot el material per dur a terme aquest bingo amb els elements químics.

— Un altre material per fer un bingo amb la taula periòdica el trobem al web Science Notes (https://sciencenotes.org/periodictable-bingo/).

— De Qui és qui?, també en tenim un com una de les proves d’una escape room per a la classe de química de secundària proposada per la revista Education in Chemistry (Escape the classroom, 2018).

— Una altra bona adaptació és la del joc de taula d’enfonsar vai-

Educació Química EduQ

número 25

54

Retalla i enganxa La taula periòdica és la infografia més omnipresent i representativa de la ciència. No totes les aules i laboratoris d’escoles i instituts tenen rellotge de paret, però la gran majoria llueixen una taula periòdica.

— Parlant d’infografies, recomano les boniques i didàctiques de CompoundChem (http://www. compoundchem.com/). Entre els diversos àmbits de la química a què dediquen les seves obres, hi ha la taula periòdica (https://www.com poundchem.com/category/periodic-ta bles/) i els elements (https://tinyurl. com/recursosTPinfografiesElements).

— Aquest 2019, cal destacar el projecte que CompoundChem porta a terme amb la Royal Society of Chemistry. Periòdicament, al llarg de l’any, aniran publicant una infografia per a cadascun dels cent divuit elements (http:// www.rsc.org/iypt/iypt-elements).

— També en el terreny de les arts gràfiques, val a destacar, per la bellesa artística, el nou projecte «The periodic graphics of elements» (https://www.periodic graphicsofelements.com/).

Sovint, el que interessa és trobar taules periòdiques per imprimir, sigui per donar-les als alumnes o per penjar-les a classe: — Si volem penjar-ne una a classe o donar-la als alumnes, hi ha un web que recull taules periòdiques actualitzades per ser impreses. En color o en blanc i negre, taules mudes per fer activitats avaluadores… i també n’hi ha de divertides i temàtiques (Nadal, Halloween, etc.) (https://science notes.org/printable-periodic-table/).

— També podeu baixar les taules periòdiques «institucionals», totes actualitzades: la de la IUPAC (https://tinyurl.com/ recursosTPiupac), la nova de la EuChemS en català (https://tinyurl. com/recursosTPeuchems) (fig. 6), la de la Royal Society of Chemistry (https://tinyurl.com/recursosTPrsc) i

la nostra, la de la Societat Catalana de Química (https://tinyurl.com/ recursosTPscq).

— Pel que fa a taules periòdiques en paper (no a la xarxa), a casa nostra destaca la col·lecció especial del CRAI Biblioteca de Física i Química, amb exemplars editats arreu del món, en diferents llengües i escriptures, recollits al llarg dels anys pels professors Joaquim Sales, Miquel Seco i Santiago Alvarez, que l’any 2017 en van fer donatiu (https://tinyurl. com/recursosTPcolleccio).

— Amb prop d’un miler d’exemplars, catalogats i ben descrits, el recull més gran de taules periòdiques que hi ha a la xarxa és la base de dades Meta-synthesis (https:// tinyurl.com/recursosTPdatabase).

— I, més enllà del PDF per imprimir, trobem un recurs gratuït que comparteix una professora de la Gran Bretanya: cent divuit xapes amb cadascuna de les caselles dels elements (https://tinyurl. com/recursosTPxapes).

— També podem animar els alumnes a construir un model tridimensional de la taula periòdica dels elements amb el parell de models següent: http:// www.3dperiodictable.com/ i https:// tinyurl.com/recursosTP3D. — Un article publicat aquest mateix 2019 presenta l’ús de la impressió 3D per a l’aprenentatge «tàctil» de les propietats periòdiques (LeSuer, 2019).

La taula periòdica a les xarxes socials Twitter, la xarxa social per excel·lència pel que fa a la divulgació científica, aquest any va ple de taules periòdiques. Per tal de cercar el contingut relacionat amb la celebració de l’Any Internacional de la Taula Periòdica, cal seguir l’etiqueta internacional #iypt2019 i, en l’àmbit català, també #aitp2019 i #TaulaPeriòdica.

El compte oficial de la celebració de l’Any Internacional de la

Taula Periòdica en català és @LTPe riodica, que, impulsat per la Societat Catalana de Química (@SCQ_IEC), mantenim ben actiu amb la difusió d’activitats, la compartició de recursos i l’amplificació d’actes.

La cirereta del pastís de l’activitat 2.0 via Twitter és el projecte «Una taula periòdica al dia», que portem l’Eduard Cremades (@eduardcremades), que el va idear, i jo mateix (@pquimic), amb la col·laboració de Jordi Cuadros i altres col·legues. Amb l’etiqueta #1TPdia, el projecte té l’ambiciós objectiu de «piular» una taula periòdica dels elements diferent i rellevant cada dia del 2019.

Per combatre el caràcter efímer de Twitter, anem recollint-les totes en un web (LTPeriòdica, 2019).

Conclusions La celebració d’un any internacional porta un gran rebombori a la comunitat que el celebra. En aquest cas, l’Any Internacional de la Taula Periòdica ens està brindant una gran oportunitat per recollir, ordenar, filtrar o generar material didàctic i divulgatiu, com el recull de recursos del present article. D’aquesta manera, entre tots contribuirem a l’actualització de material didàctic per als professors d’avui i del futur més proper.

Els recursos digitals tenen un paper clau a la classe de química (també si parlem de la taula periòdica). Algun dels recursos presentats a l’article pot complementar una unitat didàctica i, pel fet de ser generalment eines motivadores, esdevenir un catalitzador per a l’autèntic aprenentatge.

Jo mateix he posat a la pràctica molts dels recursos presentats, els he aplicat a l’aula de secundària, els he utilitzat per a fins divulgatius o, fins i tot, per a mer divertimento personal. La reflexió posterior sempre ha estat positiva i n’ha confirmat l’eficàcia, en aconseguir que el receptor (l’alumne) gaudeixi aprenent. Us animo a fer el mateix.

electrònic]. Girona: Fundació Privada per a la Creativació. <https://tinyurl.com/recur sosTPgamifica> [Consulta: 1 febrer 2019].

History of the periodic table [recurs electrònic] (2019). S. ll.: Tableau Public. <https://tinyurl. com/recursosTPhistory> [Consulta: 1 febrer 2019].

Isotopes matter [recurs electrònic] (2016). Durham: International Union of Pure and Applied Chemistry. <https://iupac.org/ isotopesmatter/> [Consulta: 1 febrer 2019].

Joag, S. D. (2014). «An effective method of introducing the periodic table as a crossword puzzle at the high school level». J. Chem. Educ., vol. 91, núm. 6, p. 864-867.

Jou, D. (2013). «L’origen còsmic de la taula periòdica». Educació Química EduQ, núm. 15, p. 25-33.

Lee, M. S. (2017). Elemental haiku [recurs electrònic]. Washington: Science Magazine. <http:// vis.sciencemag.org/chemhai ku> [Consulta: 1 febrer 2019].

Lehrer, T. (2008). The elements song [recurs electrònic]. San Bruno: YouTube. <https://tinyurl.com/ recursosTPelementsSong> [Consulta: 1 febrer 2019].

LeSuer, R. J. (2019). «Incorporating tactile learning into periodic trend analysis using threedimensional printing». J. Chem.

Educ., vol. 96, núm. 2, p. 285290.

LTPeriòdica [recurs electrònic] (2019). Barcelona: Institut d’Estudis Catalans. <http://ltperio dica.cat/> [Consulta: 1 febrer 2019].

De la magia de la ciencia a la ciencia de la magia [recurs electrònic] (2019). S. ll.: Magic & Science. <https://magsci.eu/> [Consulta: 1 febrer 2019].

Mans, C. (2014). «Elemensus». Claudi Mans [en línia]: Blog personal, 27 febrer. <https://cmans.

Recursos didàctics

Dietrich, N. (2018). «Escape class­ room: the Leblanc process. An educational escape game».

J. Chem. Educ., vol. 95, núm. 6, p. 996-999.

Duran, J. (2019). Reacciona... Explota [recurs electrònic]. San Bruno: YouTube. <https://www.you tube.com/user/reaccionaexplo ta/> [Consulta: 1 febrer 2019].

Duran, J.; Vieta, P. A.; López, T.; Corominas, T. (2014). «UAu, això és química!». Educació Química EduQ, núm. 18, p. 34-43.

Enevoldsen, K. (2016). Elements table [recurs electrònic]. [S. ll.: s. n.]. <https://tinyurl.com/re cursosTPmovies> [Consulta: 1 febrer 2019].

Escape the classroom [recurs electrònic] (2018). Londres: Royal Society of Chemistry. <https:// tinyurl.com/recursosTPescape> [Consulta: 1 febrer 2019].

Franco Mariscal, A. J.; Oliva Martínez, J. M.; Almoraima, M. L. (2015). «Students’ perceptions about the use of educational games as a tool for teaching the periodic table of elements at the high school level».

J. Chem. Educ., vol. 92, núm. 2, p. 278-285.

The genius of Mendeleev’s periodic table [recurs electrònic] (2012).

Nova York: Vancouver: TED-Ed. <https://tinyurl.com/recur sosTPted> [Consulta: 1 febrer 2019].

González, P. (2013). «Què diu i què no diu la taula periòdica». Educació Química EduQ, núm. 15, p. 19-24.

Gray, T. (2017). Periodic table [recurs electrònic]. [S. ll.: s. n.]. <http:// www.periodictable.com/> [Consulta: 1 febrer 2019].

«Haiku» (2018). A: Viquipèdia [en línia]: L’enciclopèdia lliure. San Francisco: Wikimedia Foundation.<https:// ca.wikipedia.org/wiki/Haiku> [Consulta: 1 febrer 2019].

Hernández, C. (2015). Gamificació: creativitat en joc! [recurs

55

La taula periòdica dels elements. Un calaix de recursos en línia

Referències Adair, B. M.; McAfee, L. V. (2018).

«Chemical pursuit: a modified trivia board game». J. Chem.

Educ., vol. 95, núm. 3, p. 416-418.

The alkali metals [recurs electrònic]: Introduction to the periodic table (2013). Londres: Royal Society of Chemistry. <https:// tinyurl.com/recursosTPalca lins> [Consulta: 1 febrer 2019].

Alvarez, S. (2013). «La taula periòdica, una àgora de l’art i la ciència». Educació Química EduQ, núm. 15, p. 4-18.

Bañón, D. (@deibitbanon). «Hundir la flota con la tabla periódica https://docs.google.com/ document/d/1ZlOFeyqnRl2Ra4sfG 0j22QNlU8fEJj8C9zEWmdsNLZ4/ edit?usp=drivesdk … por si a alguien le resulta útil». Twitter, 4 febrer 2019, 10.59 h.

Bonifácio, V. D. B. (2012). «QR-coded audio periodic table of the elements: a mobile-learning tool». J. Chem. Educ., vol. 89, núm. 4, p. 552-554.

Bustelo, J. A. (@DivuLCC). «Con motivo del #aitp2019, tengo el placer de presentar la tabla periódica en la que cada elemento químico se describe con un #sciku (science haiku): la #Tabla Scikuriódica. En el siguiente hilo se recopilan los elementos agrupados en momentos. #iypt2019 cc/ @RSEQUIMICA @madrimasd».

Twitter, 5 febrer 2019, 11.01 h.

Caamaño, A. (2011). «Ressenyes de llibres. Els elements. Una exploració visual de tots els àtoms coneguts de l’Univers». Educació Química EduQ, núm. 9, p. 58-59.

Castelló, E.; Seba, E. (2011). «Juguem amb la taula periòdica».

Ciències, núm. 19, p. 9-13.

Cuadros, J.; Marimon, N. (2016).

«Omplim de simulacions la classe de química!». Educació Química EduQ, núm. 22, p. 4-12.

Dayah, M. (2017). Ptable [recurs electrònic]. [S. ll.: s. n.]. <https://www.ptable.com/> [Consulta: 1 febrer 2019].

Educació Química EduQ

número 25

56

wordpress.com/2014/02/27/ elemensus/> [Consulta: 1 febrer 2019].

— (2019). «L’abecedari de la química». A: Divulcat [en línia].

Barcelona: Enciclopèdia Catalana. <https://www.enciclope dia.cat/divulcat/Labecedaride-la-quimica> [Consulta: 1 febrer 2019].

Martí Centelles, V.; Rubio Magnieto, J. (2014). «ChemMend: a card game to introduce and explore the periodic table while engaging students’ interest». J. Chem.

Educ., vol. 91, núm. 6, p. 868-871.

Moore, K. (2018). Las chicas del radio: Lucharon por la justicia: Pagaron con sus vidas. Madrid: Capitán Swing.

Moré, E. (2015). «El joc de la taula periòdica». A: KimikaBatProgram [recurs electrònic]. [S. ll.: s. n.]. <https://tinyurl.com/recur sosTPjocMore> [Consulta: 1 febrer 2019].

The periodic table of the elements [recurs electrònic] (2019).

S. ll.: WebElements. <https:// www.webelements.com/> [Consulta: 1 febrer 2019].

Periodic table project [recurs electrònic] (2011). Waterloo: University of Waterloo. <https://ti nyurl.com/recursosTPproject> [Consulta: 1 febrer 2019].

The periodic table song [recurs electrònic] (2018). San Bruno: YouTube. <https://tinyurl.com/ recursosTPsong1> [Consulta: 1 febrer 2019].

Periodic videos [recurs electrònic]: A lesson about every single element on the periodic table (2014).

Nova York: Vancouver: TED-Ed. <https://ed.ted.com/periodic-vi deos> [Consulta: 1 febrer 2019].

Places of chemistry [recurs electrònic] (2013). Londres: Royal Society of Chemistry. <https:// tinyurl.com/recursosTPpla cesAndroid> (versió per a Android) <https://tinyurl.com/re cursosTPplacesIOS> (versió per a iOS) [Consulta: 1 febrer 2019].

Places of the periodic table [recurs electrònic] (2019). Washington: American Chemical Society. <https://tinyurl.com/recur sosTPmapa> [Consulta: 1 febrer 2019].

Poliakoff, M.; Tang, S.; Haran, B.; Vieta, P. A. (2014). «“The periodic table of videos”: an excellent bridge between university research and the high school chemistry classroom». Educació Química EduQ, núm. 18, p. 30-33.

Pujol, R.; Torres, L. (2019). Invasió periòdica [recurs electrònic]: Un projecte gamificat per a secundària. Barcelona: Institut d’Estudis Catalans. <http://www. taulaperiodica.cat/recurs/ invasio-periodica/> [Consulta: 1 febrer 2019].

Quelet (2019). 4-Be Endevinació misteriosa [recurs electrònic].

S. ll.: Magic & Science. <https:// tinyurl.com/recursosTPmagia> [Consulta: 1 febrer 2019].

Quim&Mica [recurs electrònic] (2008). Manresa: Universitat Politècnica de Catalunya. Escola Politècnica Superior d’Enginyeria de Manresa. <http:// www.taulaperiodica.upc.edu/> [Consulta: 1 febrer 2019].

Román Polo, P. (2011). «La marcha de los elementos químicos».

An. Quím., vol. 107, núm. 3, p. 262-265.

Royal Society of Chemistry (2019).

Periodic table [recurs electrònic]. Londres: Royal Society of Chemistry. <http://www.rsc. org/periodic-table> [Consulta: 1 febrer 2019].

Segura, M.; Valls, J. M. (2010). «Els elements en capsa: una taula periòdica real». Educació Química EduQ, núm. 7, p. 23-30.

Spell-with-elements [recurs electrònic] (2017). [S. ll.: s. n.]. <https://tinyurl.com/recur sosTPspell> [Consulta: 1 febrer 2019].

TERMCAT (2016). Taula periòdica dels elements [recurs electrònic]. Barcelona: TERMCAT,

Centre de Terminologia. <http://www.termcat.cat/docs/ Taula_Periodica_Elements/> [Consulta: 1 febrer 2019].

Thomas, N. (2017). «Elements in the movies». The Spectrum [en línia], s. núm. (14 juny). <https://tinyurl.com/recur sosTPmovies> [Consulta: 1 febrer 2019].

Vieta, P. A. (2008). PepQuímic [en línia]: Apunts de divulgació científica. [S. ll.: s. n.]. <http:// pepquimic.pepantonvieta. cat/> [Consulta: 1 febrer 2019].

Wieman, C. E.; Adams, W. K.; Perkins, K. K. (2008). «PhET: simulations that enhance learning». Science, vol. 322, núm. 5902, p. 682-683.

Yeston, J.; Desai, N.; Wang, E. (2019). Setting the table [recurs electrònic]: A brief visual history of the periodic table. Washington: Science Magazine. <https://tinyurl.com/recur sosTPtimeline> [Consulta: 1 febrer 2019].

Zhang, K. (2018). Periodicity [recurs electrònic]. [S. ll.: s. n.]. <https://periodicity.io/> [Consulta: 1 febrer 2019].

Pep Anton Vieta Va néixer a Blanes l’any 1986. És doctor en química per la Universitat de Girona, professor de ciències a secundària, al Saint George’s School (Fornells de la Selva), i fan de la taula periòdica dels elements com a símbol de la cultura científica, a més d’un apassionat dels experiments de ciència recreativa i de les eines TIC i 2.0, sobretot Twitter (@pquimic), com a recursos per a la comunicació, la divulgació i la didàctica de la ciència.

Web: pepquimic.pepantonvieta.cat.

A/e: pepquimic@gmail.com.

118 messages in a bottle. History and curiosities about periodic table.

From classroom to universe: a journey through matter

57

Carlos Moreno Borrallo / Agora International School Andorra Esther Márquez Fernández / Grupo Pasteur Andorra

ISSN 2013-1755, SCQ-IEC Educació Química EduQ número 25 (2019), p. 57-62

118 missatges en una ampolla. Història i curiositats de la taula periòdica.

De l’aula a l’univers: un viatge a través de la matèria

DOI: 10.2436/20.2003.02.191 http://scq.iec.cat/scq/index.html

118 mensajes en una botella.

Historias y curiosidades de la tabla periódica. Del aula al universo: un viaje a través de la materia

resumen La sociedad es un ente cambiante, dinámico, que evoluciona y se adapta al entorno como los seres vivos a los distintos ecosistemas. Y el aprendizaje, como parte fundamental de la misma, ha de ser el motor del cambio que genere en los estudiantes la curiosidad y el placer de aprender. La tabla periódica nos brinda la posibilidad de adentrarnos en historias de guerras que cambiaron el mundo, en ficciones literarias basadas en propiedades químicas, envenenamientos de personajes del mundo de la música, la ciencia o las artes. Tomando como base la tabla periódica, puede explicarse la historia de la humanidad. Y, además, puede hacerse de manera que los estudiantes aprendan a amar la química.

palabras clave Elementos químicos, aprendizaje significativo, transversalidad, proyectos, guerras, envenenamientos.

resum La societat és un ens canviant, dinàmic, que evoluciona i s’adapta a l’entorn com els éssers vius als diferents ecosistemes. I l’aprenentatge, com a part fonamental d’aquella, ha de ser el motor del canvi que generi en els estudiants la curiositat i el plaer d’aprendre. La taula periòdica ens brinda la possibilitat d’endinsar-nos en històries de guerres que van canviar el món, en ficcions literàries basades en propietats químiques, enverinaments de personatges del món de la música, la ciència o les arts. Prenent com a base la taula periòdica, es pot explicar la història de la humanitat. I, a més, pot fer-se de manera que els estudiants aprenguin a estimar la química.

paraules clau Elements químics, aprenentatge significatiu, transversalitat, projectes, guerres, enverinaments.

abstract Society is a changing, dynamic entity that evolves and adapts to the environment as living beings to different ecosystems. And learning, as a fundamental part of it, must be the engine of change that generates in students the curiosity and pleasure of learning. The periodic table gives us the possibility of entering in stories of wars that changed the world, in literary fictions based on chemical properties, poisonings of characters of music, science or the arts. Based on the periodic table, the history of humanity can be explained. And, in addition, doing it so that students learn to love chemistry.

keywords Chemical elements, meaningful learning, transversality, projects, wars, poisoning.

Educació Química EduQ

número 25

58

Introducción Si buscamos cuáles son los iconos culturales de la humanidad, encontraremos maravillas como el Machu Picchu, la Torre Eiffel, el Taj Mahal o la Alhambra, así como el fabuloso Guernica pintado por Picasso o La última de cena de Leonardo da Vinci. Pero, si hubiésemos de destacar una construcción bella, ordenada y que englobe toda la información para comprender la esencia de la naturaleza y, por ende, la composición de la materia, tendríamos que remitirnos a la tabla periódica como una de las aportaciones universales a la historia del conocimiento y de la cultura en general. En ella está escrito nuestro pasado, nos ayuda a comprender nuestro presente y su información será básica para el desarrollo de nuestro futuro.

«El aprendizaje es adaptación al ambiente. Es supervivencia», indica Helena Matute, catedrática de psicología experimental de la Universidad de Deusto, reforzando la idea de que la emoción es un fenómeno del funcionamiento del cerebro que nació hace doscientos millones de años, según afirma Francisco Mora Teruel, doctor en Medicina por la Universidad de Granada y en Neurociencia por la de Oxford.

Antes que las que consideramos funciones básicas vitales, como comer, beber o la sexualidad, aparece el aprendizaje como elemento clave de la supervivencia. Y si lo fundamental en el funcionamiento del cerebro es la emoción, los docentes no podemos quedarnos al margen de anclar la enseñanza y el aprendizaje a las emociones.

Los procesos mentales, la riqueza en las conexiones sinápticas, ocurren en ambientes emocionalmente positivos y de colaboración.

Dentro de las variadas clasificaciones de la memoria, podemos destacar aquella que la divide en

memoria a corto plazo, operativa y a largo plazo. Esta última es la que realmente está relacionada con un aprendizaje significativo, que aporta una mayor y más profunda comprensión de los conceptos y ayuda al estudiante a generar nuevas preguntas que le llevarán al desarrollo de la indagación como herramienta primordial de su conocimiento.

Esta es la idea que subyace en este proyecto: acercar el conocimiento de manera atractiva y sorprendente al alumno y relacionarlo con los elementos químicos.

No tiene sentido memorizar datos de puntos de fusión, dureza o electronegatividad y perder la oportunidad de interaccionar con el sistema límbico, despertando una perenne curiosidad y el placer de aprender tras la correspondiente dosis de dopamina que activará las zonas cerebrales responsables de la memoria y la comprensión.

La diferencia entre un profesor y un excelente profesor se basa en despertar el interés de los alumnos a través de la emoción, que será la responsable de fijar la atención y fomentar la curiosidad.

Descripción del proyecto Este proyecto surge con el objetivo de acercar la tabla periódica y sus elementos a todos los alumnos de un modo diferente, dinámico y participativo.

Desarrollamos nuestra idea en distintas etapas, de manera que

desde alumnos de primaria hasta bachillerato puedan interaccionar según sus edades, conocimientos y habilidades. El proyecto consta de varias fases: — Adopta un elemento: primera fase, en que los alumnos eligen, junto con sus familias, un elemento que adoptar (fig. 1).

— Conoce tu elemento: fase en que el alumno, con la ayuda de sus padres y profesores, conoce e investiga sobre su elemento.

— Diseña una botella con tu elemento: fase de creatividad donde diseñar y decidir aquello que representa la historia de cada elemento.

— Construcción de la tabla completa: montaje de todos los elementos suspendidos en el aire y de la estructura general.

— Participación en eventos y ferias de divulgación: viajar con los alumnos a ferias por toda España para mostrar el trabajo realizado y transmitir al público lo fascinante de las historias y de la química.

— Creación de un libro que recoja las historias de los elementos químicos: única fase no completada (todavía) y que quiere ser un libro de fácil lectura para todos los públicos, que muestre pequeños destellos de la historia de la humanidad a través de la química.

Durante muchos años, la enseñanza por parte del profesorado y, por tanto, el aprendizaje del sistema periódico se ha basado

Figura 1. Póster «Adopta un elemento», elaborado por los alumnos.

Los elementos y sus historias Pero ¿cómo iniciar ese proceso de enamoramiento hacia los metales alcalinos o hacia la familia de los halógenos? Pues del mismo modo que surgen las grandes historias de amor:

Figura 2. Participación en la feria Ciència entre Tots (Girona).

en este proceso de aprender a amar a los elementos químicos.

Cada botella debería contener en su interior objetos reales o diseñados por nosotros mismos que mostrasen aquello que queremos destacar de su nombre, sus aplicaciones, su historia o sus curiosidades, tratando de huir de lo más cotidiano y buscando un relato que hiciera fascinante al radio, como medicamento milagroso y vigorizante, o al plomo, como posible causante de la caída del Imperio romano.

Y todos y cada uno de los ciento dieciocho elementos tendría su representación, desde el más abundante del universo al de vida más corta. Desde el hidrógeno al oganesón, todos tendrían su minuto de gloria (fig. 2).

Además, en el proceso de construcción, nos dimos cuenta de que este es un proyecto vivo, en constante evolución, donde las ideas para diseñar cada elemento se modifican durante la fase de documentación e investigación y siempre son susceptibles de ser reemplazadas por nuevas historias e ideas más potentes y originales.

Podemos presentar el hidrógeno como el elemento más simple, con un protón y su único electrón, o podemos contar la increíble historia de los zepelines y su uso como transporte de recreo, aunque también como arma bélica en la Primera Guerra Mundial, y explicar cómo la explosión del Hindenburg fue el principio del fin de estos impresionantes artefactos voladores; incluso podemos visionar el accidente en https://youtu.be/8i_ afo7h36w y explicar sus características como gas inflamable y causante del desastre que provocó cuarenta y seis muertes en 1937, y poder enlazar en ese momento con la sustitución del hidrógeno por el helio a causa de las propiedades de estabilidad que comparte con los elementos

Recursos didàctics

impresionando a nuestros alumnos con lo más desconocido y fascinante de los protagonistas de la tabla periódica.

Si somos capaces de contar las maravillosas relaciones de los elementos químicos con la mitología, la pintura y la música, captaremos su interés y pronto querrán saber más sobre los envenenamientos de Newton, Napoleón o Mozart; quedarán absortos con las implicaciones en el desarrollo de la Primera y la Segunda Guerra Mundial, y se indignarán con la marginación de la mujer en distintos descubrimientos de la ciencia y conocerán cómo algunas de ellas (pocas) recibieron su homenaje en forma de nombre en un elemento químico.

Contar historias de los elementos químicos los hace más cercanos, más reales y mucho más interesantes. Pero también creímos importante que fuese una estructura original y donde cada historia tuviese su reflejo en forma de objetos creativos y diseñados por nosotros mismos.

Tras ver la cantidad de tablas periódicas creativas y bellas que ya se habían diseñado, nos decantamos por una idea un tanto romántica a partir de la película Mensaje en una botella, protagonizada por Kevin Costner y Robin Wright: crearíamos nuestros ciento dieciocho mensajes en otras tantas botellas de vidrio transparente, de un litro de capacidad, y las mostraríamos suspendidas en el aire, como nuestros sueños

59

118 mensajes en una botella. Historias y curiosidades de la tabla periódica

en una tarea memorística, en el peor de los casos. Y en el mejor de ellos, en un estudio de las características y propiedades de los distintos elementos. Los profesores tratamos que nuestros alumnos conozcan el porqué de esta distribución, que sepan razonar la variación de propiedades como el radio atómico, la energía de ionización o la afinidad electrónica, entre otras. Y, cómo no, hacer ver la importancia de su estructura para entender el enlace químico o los números de oxidación.

Todo ello es una tarea fascinante, a veces más para quien lo transmite que para quien lo recibe. Y eso nos llevó a la idea de que, en lugar de aprenderla con ayuda de originales reglas mnemotécnicas, podíamos aprender a amar la tabla periódica. Sí, hemos dicho amarla. Y no puede amarse lo que nos llega como una relación de símbolos y números atómicos alejados de nosotros, de nuestras emociones.

Cuando las personas nos enamoramos, sentimos una inicial fascinación por quien tenemos delante, e inmediatamente después surge el deseo de conocer más profundamente sus inquietudes, deseos y vivencias.

No

Educació Química EduQ

número 25

60

Es

Al

B

Figura 3a. Nobelio (Alfred Nobel y la dinamita), einstenio («Dios no juega a los dados») y boro (resistencia del borosilicato). de su familia, los gases nobles (Schwarcz, 2015). Y, debido a la poca reactividad de esta familia, podemos añadir que se usa alguno de ellos, como el argón, para preservar de la oxidación a los vinos caros, sustituyendo el aire que queda una vez abierta la botella por este elemento.

En el estudio de la tabla periódica, encontramos muy distintos criterios para agrupar los elementos, como la mitología (vanadio, niobio, prometio, tantalio, etc.), los envenenamientos históricos (polonio, radio, arsénico, talio, antimonio, mercurio, etc.), la guerra (cloro, estaño, wolframio, uranio, molibdeno, etc.), la pintura (manganeso, cadmio), los científicos (curio, rutherfordio, copernicio, einstenio, mendelevio, bhorio, meitnerio, fermio, etc.), países (francio, rutenio, germanio, americio, etc.), universidades (berkelio, dubnio, darmstadtio) y muchas otras clasificaciones (fig. 3a, 3b y 3c).

Una de las cosas que aprendimos con nuestros alumnos mientras el proyecto iba creciendo era el origen de los nombres.

Dentro de las distintas propuestas, cabe destacar aquellos elementos que homenajean a científicos importantes de la historia y que han de cumplir un requisito indispensable: estar muertos. Es decir, en vida no es posible presumir de elemento químico.

Dm

Cm

Figura 3b. Aluminio (latas de refrescos), darmstadtio (Universidad de Darmstadt) y curio (por Marie y Pierre Curie).

Br

Rf

Kr

Figura 3c. Bromo (sales de bromo en fotografía), rutherfordio (Ernest Rutherford) y Kr (similitud de la jadarita con la ficticia kriptonita).

Pero incluso aquí tenemos excepciones, como el seaborgio, que recibe el nombre de Glenn Seaborg, investigador de la Universidad de Berkeley que fue el primero en detectar un elemento transuránido y que durante más de diez años, junto a su equipo, descubrió los elementos con número atómico desde el 93 al 102.

Por su enorme aportación al sistema periódico, se le concedió el honor de ser la primera persona viva con un elemento que lleva su nombre, todo ello tras una fuerte controversia (Kean, 2015).

Sin embargo, hay otros casos, como el del galio, descubierto por Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran en 1875, que también descubrió el samario y el disprosio. Cuando el científico propuso el nombre galio,

se dispararon las críticas por la similitud de su propio nombre, Lecoq, con ‘el gallo’, pero adujo que era en honor a su patria, Francia, llamada Galia en la antigüedad (Navarro Yáñez, 2015).

El último conflicto en este sentido se ha dado con el elemento 118, el oganesón. En un principio, fue descubierto por el equipo de investigación de Berkeley liderado por Albert Ghiorso. La detección de al menos tres átomos del elemento se realizó mediante choques entre isótopos de Kr y Pb, mediante una reacción en que se emitía un neutrón y que era conocida desde hacía años. Sin embargo, laboratorios en desaforada competencia como eran las universidades de Darmstadt (Alemania) y Dubnia (Rusia) no pudieron reproducir el

que se mantiene encendida en Livermore.

Figura 4. Glenn Seaborg señalando el elemento bautizado en su honor.

experimento, algo que en ciencia es indispensable, y tres años después tuvieron que reconocer que el principal responsable de los experimentos, Víctor Ninov, había manipulado los datos. Fue entonces, en plena rivalidad por descubrir el elemento 118, cuando se realizó su síntesis en Dubnia por un equipo bajo la dirección de Yuri Oganesián, y por eso hoy se ha aceptado el nombre oganesón en su honor, algo con lo que muchos científicos no están de acuerdo, por ser excesivo el honor en comparación con las aportaciones de otras grandes mentes (AlderseyWilliams, 2015).

Puede observarse que incluso en la ciencia de altas energías aparecen intrigas, engaños y mentiras para lograr el reconocimiento inicial y la gloria posterior.

Realmente, hay historias tan fascinantes que es imposible contar en un artículo, y tampoco es nuestra pretensión hacerlo, pero sí sembrar la curiosidad por indagar y sumergirse en las intrigas de la tabla de Mendeléiev.

Aun así, queremos dar una pincelada sobre otro elemento con nombre de ciudad, el livermorio, en honor a la ciudad de Livermore (California). Allí se encendió, el 18 de junio de 1901, una bombilla con filamento de carbono (fig. 5) que lleva encendida desde entonces ininterrumpidamente, a excepción de dos

momentos puntuales, en 1937 y 1976 (Parra, 2015). Puede verse en directo y en línea en http://www. centennialbulb.org/cam.htm.

Envenenamientos y curiosidades Hay historias para cada elemento, pero algo que llama la atención sobremanera son aquellos con capacidad para causar la muerte, ya sea por su toxicidad o por sus propiedades fisicoquímicas.

El arsénico es, sin duda, el elemento más conocido en envenenamientos, tanto en la literatura, donde Madame Bovary lo ingiere para provocarse la muerte y aparece en las novelas de Agatha Christie, como en el cine, con la adaptación de Frank Capra de Arsénico por compasión (https:// youtu.be/JruS4YlfGIE). El arsénico contenido en un matahormigas llamado Diluvión fue el que se utilizó en tres envenenamientos, uno de ellos con resultado de muerte. La elección de este producto tenía su base en que el arsénico estaba mezclado con melaza y su sabor dulce ayudaba a enmascarar sus propósitos. Es una historia dura, de supervivencia, de una niña que llegó a convertirse en asesina y a cuyo verdugo hubo que emborrachar para que llevase a cabo su misión. Puede verse en el documental Queridísimos verdugos, que salió a la luz en 1977: https://youtu.be/vpg2UzUvmP4.

También cabe destacar la increíble historia del envenenamiento accidental de una adolescente con talio, cuyos síntomas

Recursos didàctics 61

118 mensajes en una botella. Historias y curiosidades de la tabla periódica

Figura 5. Bombilla con filamento de carbono

fueron detectados por una enfermera londinense por recordarle la descripción de una novela de Agatha Christie, The pale horse, que poseía formación sanitaria, y que, además de salvar la vida de la joven, sirvió para crear un protocolo de actuación frente a la intoxicación por este elemento (Scerri, 2013).

Y un metal que ha formado parte durante años de las tuberías, como es el plomo, pudo tener efecto en las locuras de los emperadores de la antigua Roma, por acumulación en sus organismos y provocando graves alteraciones neurológicas. Los romanos eran grandes aficionados a las bacanales regadas siempre con abundante vino, que reposaba durante días en recipientes de cobre o plomo. El contacto del vino con estos metales provocaba, de forma lenta, una reacción química en que se obtenía como producto el acetato de cobre o de plomo, respectivamente. Pero, así como el compuesto de cobre tenía un sabor amargo, el acetato de plomo endulzaba el vino, por lo que su consumo permanente podría haber sido el responsable de más de una locura. A pesar de ser conscientes de que este no fue en ningún caso el responsable de la caída del Imperio romano, sí nos sirve, sin faltar a la verdad, como introducción al estudio de un nuevo elemento (Öhrström, 2014). ¿Y cómo relacionar la maravillosa obra de Lewis Carroll Alicia en el país de las maravillas con el hidrargirismo, es decir, la intoxicación con mercurio? Existe una expresión para denotar a aquellos que pierden la cabeza, «estar loco como un sombrerero», que tiene su raíz en la intoxicación de quienes se dedicaban a tratar las pieles de los sombreros y en cuyo proceso inhalaban vapores de mercurio.

De ahí que el personaje conocido como Sombrerero Loco se mostrara con tan alto nivel de incoherencia.

Educació Química EduQ

número 25

62

Guerras No queremos dejar de hacer un homenaje especial a los elementos descubiertos por españoles, como son el platino, el vanadio y el wolframio. Trascendente es una de las aplicaciones de este último, utilizado por los nazis en la Segunda Guerra Mundial para dotar a sus carros de combate de resistencia a los proyectiles, con la complacencia y el negocio económico por parte de España y Portugal, con los dictadores Salazar y Franco favoreciendo, previo pago, la extracción y el transporte de este preciado metal hasta la Alemania nazi (Challoner, 2018). Y no es menos curioso que el vanadio, que toma su nombre de Vanadis, la diosa de la belleza y la fertilidad, hoy tenga como una de sus aplicaciones las cremas espermicidas que actúan sobre los flagelos de los espermatozoides, ayudando a la infertilidad.

Dejaremos para otra ocasión la historia del cloro y de cómo Fritz Haber lo utilizó, en la Primera Guerra Mundial, como arma en la «guerra de trincheras», y de cómo dejó de asistir al funeral de su mujer, cuyo suicidio fue por la mala praxis de su marido al relacionar la química con la muerte. Y también cómo, en esas mismas trincheras, un joven cabo de nombre Adolf fue testigo del uso de gases para causar la muerte. Quién sabe si en el futuro ese aprendizaje le sirvió para idear métodos de exterminio crueles e inhumanos (Díaz León, 2015).

Divulgación de la experiencia Creemos firmemente que la mejor forma de acercarse al estudio de la tabla periódica es disfrutar de ella, de sus pequeñas historias, y eso lo hemos podido constatar tanto en las clases como en las exposiciones en distintas ferias.

Las últimas fases del proyecto hacen hincapié en la divulgación

más allá del aula y el centro escolar, donde también se expone la tabla en el espacio de recepción (fig. 6). Más allá del aula, hemos participado en diferentes ferias y concursos dirigidos a promover el estudio y el conocimiento científico: — Ciencia en Acción 2015, Algeciras.

— Ciència entre Tots 2016, Girona (fig. 2).

— Ciència al Carrer 2017, Lleida.

— Congreso Divulgación DDD 2017, Guadalajara.

— Ciencia en Acción 2018, Viladecans (fig. 5).

— Jornadas STEM 2019, Tàrrega.

Schwarcz, J. (2015). Monos, mitos y moléculas: La química nuestra de cada día. Barcelona: Pasado&Presente.

Carlos Moreno Borrallo Es licenciado en Química por la Universidad de Valencia. Profesor de física, química y matemáticas. Jefe del Departamento de Ciencias del Col·legi

En esta página web podéis ver la foto de cada botella y un pequeño vídeo explicativo del porqué de su diseño: http:// proyectos.cimand.net/pt/.

del Pirineu y Agora International School Andorra. Profesor de la Universidad de Andorra, en el grado de Ciencias de la Educación. Finalista, mención de honor y premiado en Ciencia en Acción. Ponente en diversos congresos

Referencias Aldersey-Williams, H. (2015). La tabla periódica: La curiosa historia de los elementos. Barcelona: Ariel.

Challoner, J. (2018). Los elementos: La nueva guía de los componentes básicos del universo. Madrid: Libsa.

Díaz León, E. J. (2015). Las máquinas bélicas de Leonardo y otras historias científicas sobre ciencia y guerra. Córdoba: Guadalmazán.

Kean, S. (2015). La cuchara menguante. Barcelona: Ariel.

Navarro Yáñez, A. (2015). El secreto de Prometeo y otras historias sobre la tabla periódica de los elementos. Córdoba: Guadalmazán. Öhrström, L. (2014). El último alquimista en París: Y otras historias curiosas de química.

Barcelona: Planeta.

Parra, S. (2015). El elemento del que solo hay un gramo y otras historias sobre física, química y sustancias asombrosas. Córdoba: Guadalmazán.

Scerri, E. (2013). 50 elementos químicos: Qué son y qué representan. Barcelona: Blume.

y jornadas, como Scientix y TEDxAndorralaVella. Escritor en el blog Ciencia y tecnología de RTVA y en el especial sobre educación de la revista El Escéptico.

C. e.: Carlos.Moreno@agorainternational andorra.com.

Esther Márquez Fernández Es licenciada en Farmacia por la Universidad de Valencia, donde ha sido profesora y jefa del área de biología.

Actualmente es farmacéutica titular del Grupo Pasteur en Andorra.

Finalista, mención de honor y premiada en Ciencia en Acción. Ponente en diversas jornadas y congresos, como CTM Lleida, el ciclo Aula abierta de la Consejería de Educación de Andorra, Ciencia y Pseudociencia (ARP) y en las Jornadas de Prevención de Residuos de la Comunidad Económica Europea, y escritora en la revista El Escéptico.

C. e.: emarquezpirineu@gmail.com.

NORMES DE PUBLICACIÓ Preparació dels manuscrits Els articles han de fer referència a qualsevol dels temes de les seccions de la revista per a qualsevol nivell d’educació, des de primària fins a l’educació universitària. Han de ser inèdits i han d’estar escrits en català, tot i que també es publicaran articles en castellà, francès, portuguès, italià i anglès, si l’autoria és de persones de fora de l’àmbit de la llengua catalana.

Els treballs han de tenir una extensió màxima de 25.000 caràcters sense espais i han de ser escrits amb un espaiat d’1,5 i han de tenir el nombre de caràcters amb espais especificat en cadascuna de les seccions de la revista. El text ha d’estar en format Microsoft Word i lletra Times New Roman de cos 12.

La primera pàgina ha de contenir el títol del treball, el nom o noms dels autors i el centre o centres de treball, un resum de 500 caràcters (incloent-hi espais) i cinc paraules clau. El títol, el resum i les paraules clau han d’anar seguits de la seva versió en anglès. Cal enviar també l’adreça postal dels autors o la del centre de treball per poder enviar-los el número de la revista en què han participat.

Els articles han d’anar acompanyats de fotografies i imatges en color que il·lustrin el contingut del text. L’article haurà de contenir fotografies en color del treball a l’aula, dels muntatges dels experiments o altres fotografies relacionades amb el contingut. També han de contenir gràfics, esquemes, dibuixos i treballs o produccions dels alumnes que il·lustrin i facin més comprensible el contingut del text. Les il·lustracions han de portar títol (peu d’imatge) i cal indicar on cal situar-les dins l’article. Les fotografies i imatges s'han d'enviar en arxius separats en format .tif o .jpeg (resolució mínima: 300 píxels/polzada) i, si es tracta de gràfics, en Excel o Corel Draw.

L’article ha d’estar estructurat en diferents apartats. Els autors han de seguir les normes recomanades per la IUPAC a l’hora d’anomenar els composts químics i utilitzar el sistema internacional d’unitats. És convenient el fet d’assenyalar 3 o 4 frases de l’article que es destacaran amb una lletra més gran i de color en l’article maquetat.

Les referències bibliogràfiques han d’anar al final del text, escrites com els exemples següents:

Per a llibres: VILCHES, A.; GIL, D. (2003). Construyamos un futuro sostenible: Diálogos de supervivencia. Madrid: Cambridge University Press.

Citació en el text: (Viches i Gil, 1994).

Per a articles: SARDÀ, A.; SANMARTÍ, N. (2000). «Ensenyar a argumentar científicament: un repte de les classes de ciències». Enseñanza de las Ciencias, vol. 18, núm. 3, p. 405-422.

Citació en el text: (Sardà i Sanmartí, 2000).

Per a documents digitals (webs): OCDE (2006). PISA 2006 [en línia]: Marco de la evaluación. Conocimientos y habilidades en Ciencias, Matemáticas y Lectura. París: OCDE. <http://www.oecd.org/dataoecd/59/2/39732471.pdf> [Consulta: 11 setembre 2013].

Per a altres exemples, consulteu un número recent de la revista.

Al final de l’article ha de constar una breu ressenya professional i una fotografia de les persones autores de l’article. Cada ressenya ha de contenir el nom i cognoms, càrrec, centre de treball, camp principal en el qual desenvolupa la seva tasca i correu electrònic (màxim de 400 caràcters amb espais). Cal enviar els arxius de les fotografies de carnet dels autors en format .tif o .jpeg (resolució mínima: 300 píxels/polzada).

Enviament d’articles Els articles han de ser enviats per correu electrònic a l’adreça següent: EduQ@iec.cat.

Revisió dels articles Els articles seran revisats per tres experts. Els articles revisats i enviats als autors hauran de ser retornats als editors en el termini màxim de 10 dies. Sempre que sigui possible, les proves de maquetació seran enviades als autors abans de la seva publicació.

SECCIONS ACTUALITZACIÓ DE CONTINGUTS Articles que revisen i posen al dia continguts propis de la disciplina o en relació a altres àmbits del coneixement, i que faciliten i promouen un ensenyament actualitzat de la química.

APRENENTATGE DE CONCEPTES I MODELS Articles que tracten sobre conceptes i models químics, des del punt de vista de les concepcions alternatives dels alumnes i les dificultats d’aprenentatge conceptuals, així com les estratègies didàctiques per a l’elaboració i l’aplicació dels models químics a l’aula.

CURRÍCULUM, PROJECTES I UNITATS Presentació i anàlisi dels currículums de química de diferents països, de projectes curriculars i unitats i seqüències didàctiques.

DIVULGACIÓ DE LA QUÍMICA Articles que presenten temes d’actualitat química amb caràcter divulgatiu i que posen de manifest les relacions de la química amb la societat i altres àmbits del coneixement o bé presenten activitats i experiències de caire divulgador de la química adreçades a l’alumnat o al públic en general.

ESTRATÈGIES DIDÀCTIQUES Presentació i anàlisi d’enfocaments i estratègies didàctiques per a l’ensenyament i l’aprenentatge de la química: modelització, indagació, resolució de problemes, treball cooperatiu, avaluació, etc.

FORMACIÓ DEL PROFESSORAT Propostes i investigacions sobre la formació inicial i en actiu del professorat de química i ciències en general que contribueixin al seu desenvolupament professional.

HISTÒRIA I NATURALESA DE LA QUÍMICA Articles sobre la història i la naturalesa de la química i sobre l’interès didàctic d’aquestes disciplines en l’ensenyament de la química. Activitats per treballar aspectes de la naturalesa de la ciència.

INNOVACIÓ A L’AULA Articles que descriuen la planificació i l’experimentació a l’aula d’experiències didàctiques de caràcter innovador. La secció pretén ser un espai per compartir experiències d’aula.

LLENGUATGE, TERMINOLOGIA I COMUNICACIÓ Articles relacionats amb l’aprenentatge de les habilitats comunicatives (llegir, escriure i parlar) en relació amb l’aprenentatge de la química. I també sobre el llenguatge i la terminologia científics.

NOVES TECNOLOGIES Articles relacionats amb la utilització de les noves tecnologies en l’ensenyament de la química: simulacions, ús d’Internet, mitjans audiovisuals, laboratoris virtuals, experiències amb equips de captació de dades, etc.

QUÍMICA EN CONTEXT Articles que presenten contextos rellevants –de la vida quotidiana, tecnològics, industrials, socials, mediambientals, de salut o culturals– que puguin ser presos com a punt de partida per a un ensenyament de la química en context i per promoure l’alfabetització científica.

QUÍMICA, EDUCACIÓ AMBIENTAL I SOSTENIBILITAT Articles que facin palesa l’estreta de relació entre la química i els aspectes del medi ambient, i temàtiques mediambientals d’actualitat des d’una vessant química, així com propostes educatives per a la sostenibilitat

RECERCA EN DIDÀCTICA DE LA QUÍMICA Articles que difonguin investigacions didàctiques d’utilitat per a la millora de l’ensenyament de la química. Descripció i resultats d’experiències didàctiques que hagin estat avaluades de forma qualitativa o quantitativa.

RECURSOS DIDÀCTICS Articles que presentin qualsevol tipus de recurs i material didàctic per a l’ensenyament de la química. Poden incloure, entre d’altres, audiovisuals, jocs, visites, textos dels mitjans de comunicació, etc.

TREBALL EXPERIMENTAL Articles sobre diferents tipus de treballs pràctics experimentals: demostracions, experiències interpretatives, aprenentatge de tècniques, investigacions, etc.

TREBALLS DE RECERCA DELS ALUMNES Articles descriptius de treballs de recerca dels alumnes dins l’àmbit de la química. En aquesta secció, els alumnes són els autèntics protagonistes.

Propera monografia Treballs de recerca de batxillerat

2VBOU O IJ IB / IJ IB QSPV

H Li

B

Be

Na Mg AI V Cr K Ca Ti Sc

Rb Sr Cs Ba La Ce

Th Fr

RaAc

O N C F Si P S CI

He

Fe

Mn

Co Ni Cu

Y

Sm

Pr

Nd

U

Gd

Dy

Zr

Nb

Er Lu Eu Tb Ho Tm

Hf

Yb

Pm

Mo

Ag Cd

Rh

Ta W

Ru

Pd

Os Pt

As Se

In

Sn

Au Hg TI

Ar

Br Te

Sb

Kr

I

Xe

Rn

At Bi

Pb

Po

Ir

Tc Re

Pa

ŵĞŶĂĕĂƚ ƐĞƌŝŽƐĂŵĞŶƚ ĞŶ ĞůƐ ĐĞŶƚ ĂŶLJƐ ǀĞŶŝĚŽƌƐ

Zn Ga Ge

Ne

ŵĞŶĂĕĂƚ ĚĞ ŵĂŶĞƌĂ ĐƌĞŝdžĞŶƚ ƉĞƌ ů͛ĂƵŐŵĞŶƚ ĚĞ ů͛ƷƐ ƋƵĞ ƐĞ͛Ŷ ĨĂ

ŝƐƉŽŶŝďŝůŝƚĂƚ ůŝŵŝƚĂĚĂ͕ ƐƵďŵŝŶŝƐƚƌĂŵĞŶƚ ĨƵƚƵƌ ĞŶ ƉĞƌŝůů

ZĞƐĞƌǀĂ ĂďƵŶĚĂŶƚ

^ŝŶƚğƚŝĐ

KďƚŝŶŐƵƚ ĚĞ ŵŝŶĞƌĂůƐ ĚŝƐƉƵƚĂƚƐ ĞŶ ĐŽŶĨůŝĐƚĞƐ ďğůͼůŝĐƐ Ž ƐŽĐŝĂůƐ

ůĞŵĞŶƚƐ ƵƚŝůŝƚnjĂƚƐ ĞŶ ĞůƐ ƚĞůğĨŽŶƐ ŝŶƚĞůͼůŝŐĞŶƚƐ

>ůĞŐŝƵͲŶĞ ŵĠƐ ŝ ũƵŐƵĞƵ Ăů ǀŝĚĞŽũŽĐ ŚƚƚƉ͗ͬ​ͬďŝƚ͘ůLJͬĞƵĐŚĞŵƐͲƉƚ

ƋƵĞƐƚĂ ŽďƌĂ ĠƐ ƉƵďůŝĐĂĚĂ ƐŽƚĂ ůĂ ůůŝĐğŶĐŝĂ ƌĞĂƚŝǀĞ ŽŵŵŽŶƐ ƚƚƌŝďƵƚŝŽŶͲEŽ ĞƌŝǀƐ Ͳ zͲE

*OTQJSBEB FO M BSUJDMF EF 8 ' 4IFFIBO j" 1FSJPEJD 5BCMF XJUI &NQIBTJTx QVCMJDBU B $IFNJTUSZ

&MT FMFNFOUT QSFTFOUT B MB OBUVSB RVF IP DPOTUJUVFJYFO UPU