ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA
EL CALCIO, UN
NOMBRE MUY ANTIGUO
El año siguiente al del descubrimiento
del SODIO, lo va a emplear Davy en perfeccionar el método aplicándolo
a dos nuevas sustancias: la CAL que hasta aquel entonces habían sido considerada
sustancia simple
[1]
. Dado que empleaba una electrólisis ígnea
[2]
, el primer problema que se le planteó era fundir
la cal, que lo hacía a una temperatura superior a la sosa y potasa. Por
eso para rebajar el punto de fusión, decidió mezclarla con potasa, cubriendo
la mezcla alcalina con nafta para prevenir posibles oxidaciones, pasando
a través de ella la coriente eléctrica, sin conseguir más que una purificación
de la potasa. Visto este fracaso mezcló la cal con óxido de mercurio, repitiendo
la operación sin éxito. Por fin, efectúa la electrólisis de la cal empleando
un cátodo de mercurio con lo que obtuvo una amalgama, que por calefacción
produjo el metal. Lo denomina por salir de la CAL, CALCIUM
[3]
. Este descubrimiento es comunicado a la
Royal Society, el 30 de junio de 1808, y el 10 de julio a Berzelius y Pontiu
que trabajaban en lo mismo
[4]
, por eso algunos autores
lo atribuyen a Berzelius con
cierta justicia, ya que el procedimiento empleado por Davy le fue comunicado
por aquél, que ya en el mes de mayo había descompuesto la cal mezclándola
con mercurio y sometiéndola a electrólisis.
El nombre de la CAL, progenitora
del CALCIUM es muy antiguo; procede en primera instancia del latín
CALX-CALCIS, y éste del griego KALIX, en el sentido de piedra,
guijarro. Es curioso que este nombre de origen mediterráneo vaya a influir
en todos los idiomas europeos introduciendo la misma raíz. Así en germánico
va a ser KALCH y KALK, en celta CALC, en británico
CALCH, en francés CHAUX, en italiano CALCE, en euskera
KARE, e incluso en serbio KLAKI y en árabe KILS. Sin
embargo, en polaco y serbocroata, la cal se denomina WAPNO, lo cual
determinará el nombre del elemento en esas lenguas. Así en polaco será WAP¼, y en checoslovaco VÁPNÍK,
mientras que en serbocroata y en ruso es KALCIJ. En chino y japonés
es el fonético KAI, con el
antecedente de piedra. En árabe existe otra palabra muy antigua para denominar
la cal, NORA o NURA.
No olvidemos que la cal era usada
por los pueblos mesopotámicos hace más de
treinta siglos. Los egipcios no la conocieron como tal, aunque la emplearon
en el estuco a base de yeso muy abundante en Egipto y un poco de cal. Los
análisis de los colorantes blancos hallados en la tumba de Tutankamon, dieron
en su composición, cal. Igualmente apareció la CAL en la composición de los vidrios egipcios de
la XVIII dinastía. En la biblioteca de ladrillos cuneiformes de Asurbanipal,
en Nínive, datada del 668 al 626 a.C., aparece mencionada la CAL entre las sustancias conocidas. También lo era
del pueblo hebreo. Ya en el Génesis, en el episodio que relata la construcción
de la torre de Babel (XI, 3), se menciona precisamente el hecho de que los
ladrillos que tuvieron que hacer por no existir piedra en la zona, los unieron con betún en vez de argamasa, y a base
de cal y arena. Por lo tanto parece lógico que pueda existir una denominación
de la cal de origen mesopotámico diferente de la que griegos y romanos dieron
a Europa.
Los romanos emplearon continuamente
la cal en sus construcciones. Incluso en aquellas zonas en las que la estructura
geológica lo impedía, excavaron grandes cuevas a fin de conseguir creta
(carbonato cálcico), a partir de la cual la obtuvieron. Estas grandes cuevas
artificiales surgidas en territorio galo fueron el origen de las cavas donde
se envejecieron y envejecen los famosos vinos franceses, aunque en contrapartida
produjeron notable deforestación, a fin de conseguir combustible para calentar
el carbonato cálcico que por calcinación diera la cal.
LO EXTRAÑO DE UNA PIEDRA BLANCA
Y PESADA: EL BARIO
Desde los tiempos más antiguos,
el hombre que relacionaba los minerales oscuros con el hierro y con el plomo,
automáticamente los definía como pesados. Sin embargo, había una excepción,
siempre le había llamado la atención, la existencia de uno también pesado
pero blanco, que no tenía en cambio ningún parecido con otros (la magnesia
era ligera). Por este motivo lo llamó ESPATO PESADO. Los espatos,
del alemán SPAT, espada, se aplicaban no sólo a aquellos minerales
que cristalizaban en forma de láminas planas, sino a todos los que se aislaban en bloques, y por
lo tanto se podían transportar fácilmente.
Este ESPATO PESADO no hubiera
sido importante, si no hubiera sido calentado con carbón por un zapatero
de Bolonia, Casciorolus, muy aficionado a la alquimia, quizá con el convencimiento
que podría darle más calor. Lo sorprendente fue que obtuvo un producto que
se iluminaba en la oscuridad. Fue llamado: PIEDRA DE BOLONIA, producto
comercializado y casi milagroso que invade el mercado europeo en la primera
mitad del siglo XVII, precediendo al fósforo, que lo sustituirá y lo relegará
al olvido
[5]
. Ahora bien, pasa un siglo y en las investigaciones
que Scheele realiza en 1774 con la piedra parda, a partir de la cual obtiene
el manganeso, surge un residuo de ESPATO PESADO
[6]
que debidamente tratado con oleum de vitriolo,
forma un depósito blanco anormalmente pesado
[7]
. El ESPATO PESADO vuelve a ponerse de moda
con el nombre de BAROTO, puesto por el colaborador de Lavoisier,
Guyton de Morveau, del griego BAROS (βαρός),
pesado, apareciendo catalogado en la relación de sustancias simples de Lavoisier
de 1789, como BARITA o TIERRA PESADA, basándose en el nombre
propuesto por el irlandés Kirwan, de BARYTES.
Todas las sustancias simples de
Lavoisier, fueron tratadas electrolíticamente por Davy, a fin de comprobar
la imposibilidad de su descomposición, y
en caso contrario reclasificarlas. Pues en ella, en 1808 aísla un
nuevo elemento responsable de la extremada gravidez del compuesto, por ello
lo llama BARIUM que producirá las denominaciones del metal en todos
los idiomas.
BARIUM deriva de BARITA o BARYTES
(actualmente BARITINA), ésta de BAROTO y todo del griego BAROS
[8]
.
Al mismo tiempo que Davy empleaba
el método electrolítico para descomponer la barita, un mineralogista inglés,
de Cambridge, Eduardo Daniel Clarke, lo hace con el calor producido por
una corriente de hidrógeno y oxígeno en la misma proporción en la que formarían
agua. Por ello, en 1819, propone el nombre de PLUTONIUM, dios de
los infiernos (relacionado por lo tanto con el calor) en lugar de BARIUM,
para el metal de la BARITA
[9]
. Naturalmente este hecho no pasa de ser una curiosidad,
que sólo consiguió que en los textos de química escritos por aquellas fechas,
como el del prof Thomas Thomson ASystem of Chemistry@, apareciera como una novedad.
)Por qué era tan pesada la BARITA?
Ese
compuesto no sólo es pesado por contener un elemento de número atómico elevado
(Ba) y por lo tanto de alta masa atómica, sino en función de la cristalización
y empaquetamiento de los iones sulfato y bario. El cristal presenta un índice
de coordinación 12 para el bario y 4 para el sulfato, por lo que en cada
unidad cristalina va a haber nada menor que 12 iones bario, con lo que el
peso de cada unidad deberá ser grande.
)Por qué es blanca?
El sulfato bárico es una estructura
de tipo iónico, en la cual el anión sulfato (SO42-)
actúa proporcionando una unión iónica, con la energía de red relativamente
alta
[10]
, con el ion Ba2+; todo ello hace que
pese al elevado volumen de los iones, presente un color blanco.
[1] Así fueron consideradas en el Traité Élémentaire de Chimie, de Lavoisier
[2]
Antes de utilizar este procedimiento, quiso hacerlo
directamente empleando el potasio obtenido antes, como reductor, sin éxito.
Así lo explica: "Calenté potasio en contacto con cal, barita,
estronciana y magnesia secas y
puras, en tubos de vidrio cilíndricos, pero al verme obligado a emplear
cantidades muy pequeñas y no poder elevar la temperatura hasta la ignición
sin fundir el vidrio, no obtuve por este camino ningún resultado".
[3]
Curiosamente, no tomó como en los otros metales que
obtuvo, el nombre inglés de la materia prima; lime (cal en inglés), sino
el latino. El origen del lime inglés es bastante complicado. Está atestiguado
desde el 700 d .C., pero también aparece como lim y lym, al igual que en viejo noruego y en danés,
con la idea de latín limus, que hace el limo, lodo hispano. Lo que ocurre
es que antiguamente se empleaba este barro, para pegar como si fuera cemento
o mortero, por eso la raíz indoeuropea *lei, tiene ese significado.
[4]
En esta carta reconoce
el papel de Berzelius y Pontin en su descubrimiento: "Desde que
me vi favorecido con sus escritos he hecho nuevas y más satisfactorias
tentativas y combinando su ingeniosa manera de operar con las que yo había
empleado anteriormente, conseguí
obtener cantidades de amalgama suficientes para la destilación. Al calor
rojo, el mercurio se separa de la amalgama y quedan libres las bases.
Los metales de la estronciana, la barita y la magnesia son todos los que
he experimentado por este conducto, pero no dudo
que las otras tierras proporcionarán resultados semejantes".
[5]
Sería llamado posteriormente el fósforo boloniano,
siendo considerado un secreto su preparación, como diría Priestley en
1772,en su "History and Present State of Descoveries Relating
to Visión, Ligth and Colours":"…el mejor método para prepararla
fue mantenido en secreto por la familia Zagoniana cuyos miembros han muerto
todos sin revelarlo". Vemos como se repite la historia del fósforo.
[6]
Scheele redujo el sulfato a sulfuro, calentando el
espato pesado con carbón vegetal en polvo y miel. Desplazó el sulfuro
con ácido clorhídrico, precipitando el carbonato de bario, al tratarlo
con exceso de carbonato potásico.
[7]
En carta de 28/02/1774, dirigida a Gahn, se expresa
así: ")No ha visto V.
señor, algunos cristales espáticos blancos sobre el braustein, especialmente
en algunas muestras? Se les puede tomar, aunque
indebidamente por yeso o calcita. Esta es la misma tierra nueva combinada
con ácido sulfúrico. Estoy ansioso por saber con qué clase de nombre querrá el profesor Bergman bautizar
esta tierra. Él cree que ha de haber rocas que contengan gran cantidad
de esta tierra.". Unos meses después envió a Gahn unos cristales
que al analizarlos determinó que tenían la misma composición que la piedra
de Bolonia; sería lo que posteriormente determinaría Davy, y que ahora
conocemos como sulfato de barium.
[8]
El βαρύς,
griego, así como el gravis latino, incluyendo el greu rumano, el zriny
eslavo antiguo, el kaurus gótico, el sánscrito guru, o el avéstico gouru,
con dicho significado, tienen la misma raíz: la indoeuropea *gwru
, que también engendrará el latino brutus, y el irlandés medio bruth;
raíces remotas de los términos
de gravedad y gravidez entre otros.
[9]
Clarke mantenía que el nombre de barium para el metal,
era incorrecto, pues su densidad sólo era 4 veces superior a la del agua,
y por lo tanto muy inferior a la de otros muchos metales.
[10]
La energía de red,
depende de la carga iónica y de la constante de Madelung (nombre propuesto
por Sherman en 1932, en honor de Madelung, que en 1918, introdujo el concepto
de energía reticular), que a su vez es una función del índice de coordinación
(en este caso, alto), y es inversamente proporcional a la distancia interiónica,
que es bastante grande pues se trata de iones voluminosos. También depende
en menor grado del llamado exponente de Born de valor elevado, para dichas
estructuras atómicas con muchos electrones, pero que influye poco al pertenecer
a un término adicional y encontrarse en el denominador.