ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA
El origen del nombre del Hafnio
La misma investigación que dio
lugar al aislamiento de los elementos de las Tierras raras, permitirá a
Urbain, cuatro años después, y a partir del análisis de 16 rayas espectrales,
anunciar que había descubierto el elemento de número atómico 72, proponiendo
el nombre de CELTIUM (Ct). En 1915, Alexander Scott, al analizar
unas arenas negras neozelandesas, también encuentra el mismo elemento que
llama por su procedencia de Oceanía, OCEANIUM
(Oc). Otra vez surgirá el problema de la duplicidad de nombres y símbolos.
En 1913, va a ocurrir un hecho
que modificará sustancialmente la proliferación desproporcionada de nuevos
elementos químicos y pondrá un poco de orden en las tierras raras. Moseley
pone a punto una técnica de espectroscopia de rayos X, que va a permitir
por una parte comprobar el modelo atómico de Bohr y por otro, echar un ojo
por dentro en la estructura electrónica de los elementos conocidos hasta
aquel entonces, dado que los átomos multielectrónicos
al ser excitados emitían una radiación en la longitud de onda de
los rayos X, pero peculiar para cada uno. Así lo manifiesta Moseley en el
trabajo publicado en el Philosofical Magazine en 1914
[1]
, cuando tenía 27 años:
"Todos los elementos desde
el aluminio hasta el oro están caracterizados por un número Z entero que
determina su espectro de rayos X, éste Z, número atómico
[2]
, se identifica con el número de unidades positivas
de electricidad contenidas en el núcleo atómico
[3]
. Se han tabulado los números atómicos de todos
los elementos desde el Al hasta el Au, con la hipótesis de que Z para el
Al vale 13. Los elementos conocidos se corresponden con todos los números
entre 13 y 79 excepto 3. Existen tres elementos posibles todavía sin descubrir.
La frecuencia n de cualquier raya en el espectro de rayos X
es aproximadamente proporcional a A(Z-b)5".
De esta manera Moseley prevé los
elementos de Z, 43, 61 y 75 que faltaban, y rompe la sistemática de Mendeléev,
basada en la masa atómica, justificando que el ARGÓN, de Z, 18 y
39,948 UMA estuviera situado antes que el POTASIUM de Z, 19 y 39,102
UMA.
Por lo tanto cualquier elemento que se preciara como tal, debería
estar incluido en las gráficas Z/%n que se podían aplicar al objeto de investigar
su número atómico Z
[4]
.
Urbain la aplica al CELTIUM y aunque en principio obtuvo resultados
negativos que achacó a la falta de sensibilidad instrumental, posteriormente
junto con Duvaillier, en mayo de 1922, anuncia en la revista francesa "Comptes
Rendus", la detección de 2 líneas del espectro de rayos X, que coincidían
justamente con las esperadas según la ley de Moseley para un elemento de
número atómico 72.
El problema surge ahora porque
el CELTIUM había sido descubierto como tierra rara y dentro de los
mecanismos de investigación de las tierras raras, sin embargo según Bohr,
que lanza su sistemática periódica en 1921, distribuyendo los elementos
por familias en función de su configuración electrónica, el 72 no podría
ser una tierra rara, que terminarían en el 71 con el LUTECIUM,
sino un "hermano" del ZIRCONIUM, teniendo que aparecer
por lo tanto en los residuos de éste, como había ocurrido con los demás
elementos químicos. Comienza así la "guerra del Celtium" entre
Bohr y Urbain, realmente una guerra de prestigio, dado que Urbain era el
Presidente del Comité Internacional de Pesos Atómicos, mientras que Bohr,
influía notablemente sobre el Comité Alemán de Pesos Atómicos.
Bohr, en Copenhague, organiza un
equipo formado por Coster, Lund y Hevesy, para que busquen al ya famoso
elemento 72, donde debería estar (según él). El 9 de diciembre de 1922,
Coster telefonea a Bohr y Hevesy para comunicarles que había identificado
perfectamente unas determinadas rayas espectroscópicas correspondientes
al elemento 72, aislándolas de las que corresponderían al ZIRCONIUM;
era el elemento que faltaba. )Cómo nombrarlo? No se ponen de
acuerdo. Coster propone el nombre de HAFNIUM, por ser HAFNIA
el nombre latinizado de la ciudad
de Copenhague
[5]
, donde estaba el instituto Bohr y en el que se
había efectuado la investigación. Hevesy y Bohr, proponen el de DANIUM,
por Danemarck
[6]
, el país de Bohr. Curiosamente como se demuestra a través
de los manuscritos de Hevesy, el nombre acordado finalmente fue este último,
pero al perderse el comunicado a la revista Nature, eventualmente apareció
en el informe científico como HAFNIUM que es como se conoce al elemento
72, con símbolo Hf.
Para comprender las costumbres
de la época, deberá tenerse en cuenta, que los cuatro nombres propuestos
para el elemento 72, en el plazo de 8 años: CELTIUM, OCEANIUM,
DANIUM y HAFNIUM, son de procedencia geográfica.
La "guerra del Celtium",
no iba a terminar tan fácilmente. En 1923, se demuestra que el OCEANIUM
no era más que una serie de óxidos de hierro, aluminio y titanio. Por otra
parte lo que Urbain había considerado ya en 1911, como un elemento nuevo,
el 72, no era más que LUTECIUM (71), mucho más puro que el obtenido
por él mismo en 1907, lo cual va a implicar que al ser el CELTIUM,
el LUTECIUM, éste no debería llamarse así pues el primero que lo
había obtenido más puro era Auer von Welsbach en 1907, siendo por lo tanto
el nombre y símbolo propuesto por éste el que debiera prevalecer. Por ello,
en 1924, el Comité Alemán de Pesos Atómicos decide cambiar el nombre de
LUTECIUM por CASSIOPEIUM (Cp), criterio que no fue aceptado
internacionalmente, sí en cambio y en 1925, el de HAFNIUM
[7]
. Todavía en 1962, en Francia se seguía utilizando
el CELTIUM, con símbolo Ct, aunque el comité de la IUPAC, reunido
en septiembre de 1949 en Amsterdam, acordó definitivamente que el elemento
71 se llamaría LUTECIUM, mientras que en 72, sería el HAFNIUM
[8]
.
[1] Cuando se publica este trabajo (el segundo sobre espectros de rayos X), Moseley ya había muerto.
[2]
La creación del concepto de número atómico, se
atribuye a Teodoro G.Richards, primer Nobel americano de Química, en 1914,
sobre una idea lanzada en 1912, por Van der Broek, que ya había identificado
el número de orden del sistema periódico con el número de cargas positivas
del núcleo atómico. Este mismo científico había publicado en 1907, un
sistema periódico para 120 elementos, denominado ALPHADES, basado en las
partículas α.
[3]
En esta época todavía no se había bautizado a la carga
positiva como protón, hecho que realiza Rutherford en 1914.
[4]
Las gráficas de Moseley daban dos tipos de series de rayas espectrales, las
de la serie K y las de la serie L, según que los saltos electrónicos se
produjeran hacia dichas capas atómicas. En la serie K, aparecían sólo
2 líneas rectas para todos los átomos, mientrasque en la L, mucho más
compleja, surgían 4. Las rectas correspondían a Z (13 a 79), frente a
%n.108
Hz, según la expresión %n=A(Z-b), ajustándose
para la serie K, b=1, y para la L,b=7,4; tomando A, diferentes valores.
Por lo tanto en un sistema periódico basado en Z, se podría saber la frecuencia
de emisión de rayos X de cada elemento, y así caracterizarlo.
[5]
El nombre de COPENHAGUE, primitivamente KAUPENHAVN,
que dará nombre al elemento, deriva del gótico, KAUPÓN, que en viejo noruego
es KAUPA, comerciante, y de HAF, viejo noruego, que en danés es HAV, procedente
del gótico HAFJAN, en el sentido de ondulación marina, que dará HAVN,
puerto. Por lo tanto, componiendo la expresión, sería algo así como puerto
de los comerciantes, o sea, se referiría al sitio donde se reunían los
traficantes del Báltico, debido a su situación privilegiada.
[6] Dinamarca, DANEMARCK, que inicialmente dará nombre a varios elementos, es la marca de los Dane, esto es, la frontera que Carlomagno estableció al norte de su imperio, para defenderse de la gente del norte, los dane, daner o dena, que aparecen así citados desde el año 901. El uso del término marca como frontera viene del gótico MARKA, que dio el alto alemán MARKE.También en danés y sueco se toma MARK, como tierra, país (en viejo inglés mearc, es territorio). En este caso el significado sería país de los dane.
[7] En la tabla periódica de Hopkins de 1926, es el único elemento que aparece con dos símbolos Ct y Hf.
[8]
En esta misma reunión se acordó también definitivamente
el nombre de WOLFRAM, para el volframio (todavía seguía el problema del
tungsteno en algunos países) y el BERYLLIUM, para el berilio en competencia con el glucinium.