EL ELEMENTO MÁS NOBLE

Las combinaciones de átomos constituyen todo lo que vemos a nuestro alrededor en la Tierra, pero algunos átomos son más reacios que otros a entrar a formar parte en combinaciones. No obstante, a primeros de 1988, un químico americano llamado W. Koch demostró que incluso el átomo menos sociable puede ser obligado a entrar a formar parte en una combinación.

Los átomos que con menos probabilidad se asocian con otro son los del grupo de elementos conocidos con el nombre de «gases nobles» (llamados así porque los atributos de distanciamiento y exclusividad se asocian con la nobleza).

Hay seis gases nobles, que por orden de tamaño creciente de sus átomos son los siguientes: helio, neón, argón, criptón, xenón y radón. Ninguno de ellos se combina con otros átomos en condiciones ordinarias. Existen sólo como átomos individuales.

De hecho, los átomos son tan indiferentes a la presencia de otros de su propia clase que no tienden a juntarse entre sí hasta el punto de formar líquidos, de manera que ninguno se licua a temperaturas ordinarias. No son más que gases y se encuentran en la atmósfera.

El primer gas noble que se descubrió fue el argón, en 1894.

También es el más común pues constituye el uno por ciento de la atmósfera. Los otros fueron descubiertos pocos años más tarde y sólo existen sobre la Tierra en pequeñas cantidades.

Los átomos se combinan entre sí cuando uno da o comparte electrones con otro. Los gases nobles no hacen esto porque sus electrones están colocados con tanta simetría dentro de sus átomos que cualquier cambio requiere una gran aportación de energía, que no es probable que se produzca.

Un átomo grande de gas noble, como el radón, tiene sus electrones más exteriores (los que actúan en el enlace químico) muy lejos del núcleo. Por consiguiente, la atracción entre los electrones más exteriores y el núcleo es relativamente débil.

Por este motivo el radón es el menos noble de los gases nobles y el que más probablemente será obligado a entrar en una combinación por químicos que establezcan las condiciones adecuadas para ello.

Cuanto más pequeño es el átomo de gas noble, más cerca están los electrones exteriores del núcleo. Por esta razón se mantienen con más fuerza en su sitio, haciendo más difícil que el átomo forme una combinación con otro.

De hecho, los químicos han obligado a los gases nobles de átomos grandes -criptón, xenón y radón- a combinarse con átomos tales como los del flúor y el oxígeno, que están particularmente deseosos de aceptar electrones.

Los gases nobles de átomos más pequeños -helio, neón y argón- son lo bastante pequeños y por ende lo bastante nobles como para que ningún químico haya podido obligarles hasta ahora a combinarse.

El gas noble con el átomo más pequeño es el helio. De todos los diferentes tipos de elementos, es el que tiene menos probabilidades de formar combinaciones. Es el elemento más noble de todos y tan reacio a asociarse, incluso con otros átomos de helio, que no se convierte en liquido hasta que se alcanza una temperatura de sólo cuatro grados sobre el cero absoluto. El helio líquido es el líquido más frío que puede existir y de crucial importancia para los científicos, para el estudio de tan bajas temperaturas.

El helio está presente en la atmósfera en cantidades ínfimas, pero cuando se desintegran elementos radiactivos, como el uranio y el torio, forman helio. Éste se acumula en el suelo, y ciertos pozos de petróleo producen también helio. Éste es un recurso limitado, pero todavía no se ha agotado.

Cada átomo de helio tiene sólo dos electrones. Sujetos con tal fuerza por el núcleo que arrancar uno de ellos requiere más energía que la necesaria para extraer un electrón de cualquier otro elemento. Con esta sujeción tan fuerte, ¿puede conseguirse que un átomo de helio suelte un electrón, o lo comparta, y forme una combinación con cualquier otro átomo?

Para calcular el comportamiento de los electrones, los químicos emplean una teoría matemática llamada «mecánica cuántica», formulada en los años veinte. Koch, el químico, aplicó estos principios al helio.

Supongamos por ejemplo que un átomo de berilio (con cuatro electrones) se combina con un átomo de oxígeno (con ocho electrones). En la combinación, el átomo de berilio cede dos electrones a los átomos de oxígeno, a los cuales se aferran como resultado. La mecánica cuántica muestra que el lado del átomo de berilio más alejado del de oxígeno resulta muy pobre en electrones.

Según las ecuaciones de la mecánica cuántica, si llega un átomo de helio compartirá sus dos electrones con el lado del átomo de berilio pobre en electrones. Y se formará la combinación helio-berilio-oxígeno.

Hasta ahora, ninguna otra combinación de átomos parece tener las condiciones adecuadas para atrapar el helio, y hasta es posible que la combinación helio-berilio-oxígeno sólo se mantenga a temperaturas lo bastante bajas como para licuar el aire. Ahora es necesario que los químicos trabajen con materiales a bajísimas temperaturas para ver si pueden hacer que la práctica confirme la teoría, atrapando el helio en una combinación y venciendo así al más noble de los átomos.