¿Surgieron los elementos químicos por casualidad?

SEGÚN The Encyclopedia of Stars & Atoms (La enciclopedia de estrellas y átomos), “todo objeto del universo, incluso el astro más lejano, está compuesto de átomos”. Por su tamaño, tales partículas son invisibles, pero agrupadas forman elementos químicos conocidos. Algunos de estos son sólidos y, por lo tanto, visibles; mientras que otros son gases que ni siquiera vemos. ¿Puede atribuirse al azar la existencia de todos estos elementos?

Los elementos 1 al 92

Aunque el átomo de hidrógeno es el más simple, proporciona energía a estrellas como nuestro Sol y es esencial para la vida. Cuenta con un protón en el núcleo, a cuyo alrededor gira un electrón. Otros elementos químicos, como el carbono, el oxígeno, el oro y el mercurio, están hechos de átomos que constan de un núcleo integrado por varios protones y neutrones y rodeado por una nube de electrones.

Unos cuatrocientos cincuenta años atrás solo se conocían doce elementos. Al ir descubriendo más, los científicos se dieron cuenta de que todos guardan un orden preciso. Cuando los colocaron en una tabla ordenados en filas y columnas, vieron que los elementos de una misma columna tenían propiedades semejantes. Pero también aparecían espacios vacíos en la tabla para los elementos aún desconocidos. Estos huecos llevaron al científico ruso Dmitrij Mendeleev a pronosticar la existencia del germanio, de número atómico 32, así como su color, peso, densidad y punto de fusión. Su “predicción sobre otros elementos (el galio y el escandio) también resultó muy atinada”, señala la obra Chemistry, un libro de texto de química editado en 1995.

Con el tiempo, los científicos vaticinaron la existencia de más elementos desconocidos y algunas de sus propiedades. Se logró descubrir todos los que faltaban, hasta no quedar espacios vacíos en la tabla. La ordenación de los elementos se basa en el número de protones del núcleo atómico. Comienza con el hidrógeno (número 1) y continúa hasta el último elemento que habitualmente se encuentra en estado natural en la Tierra, el uranio (número 92). ¿Simple coincidencia?

Piense, además, en la gran variedad de elementos químicos. El oro y el mercurio poseen colores brillantes singulares. El primero es sólido, mientras que el segundo es líquido. Aun así, se siguen el uno al otro con los números 79 y 80. Un átomo de oro tiene 79 electrones, 79 protones y 118 neutrones. Un átomo de mercurio cuenta con solo un electrón y un protón más y aproximadamente el mismo número de neutrones.

 ¿Es pura casualidad que un ligero cambio en la composición atómica produzca tal variedad de elementos? ¿Y qué podemos decir de las interacciones (o fuerzas) que mantienen unidas las partículas atómicas? “Desde la partícula más pequeña hasta la mayor de las galaxias, todo lo que hay en el universo se comporta según dictan las leyes de la física”, asegura la enciclopedia anteriormente citada. Imagínese lo que sucedería si se modificara una de estas. Un supuesto caso: ¿qué pasaría si se alterara la fuerza que hace girar a los electrones en torno al núcleo del átomo?

La intensidad justa de las fuerzas físicas

Examine el efecto que tendría una disminución en la intensidad de la fuerza electromagnética. Según expone el doctor David Block en su libro Star Watch (La observación de estrellas), “los electrones se separarían de los átomos”. ¿Qué significaría eso? “Tendríamos un universo en el que no se darían reacciones químicas”, añade. Debemos estar muy agradecidos de que haya leyes establecidas que posibiliten dichas reacciones. Por ejemplo, dos átomos de hidrógeno se combinan con uno de oxígeno para formar una molécula de ese líquido tan valioso: el agua.

La fuerza electromagnética es unas cien veces más débil que la interacción nuclear fuerte que mantiene unidos los núcleos atómicos. ¿Qué sucedería si cambiara esta proporción? “Si la intensidad relativa de la interacción nuclear y la electromagnética fuera ligeramente diferente, no existirían los átomos de carbono”, explican los científicos John Barrow y Frank Tipler. Sin carbono, cuyos átomos representan el 20% del peso de todos los organismos vivos, no habría vida.

Es también crucial la intensidad del electromagnetismo en relación con la gravedad. “La más mínima variación en la intensidad relativa de las interacciones gravitatoria y electromagnética —explica la revista New Scientist—, convertiría a estrellas como el Sol en gigantes azules [demasiado calientes para la vida] o en enanas rojas [sin suficiente temperatura para sustentar seres vivos].”

Otra fuerza, la interacción nuclear débil, regula la velocidad de las reacciones nucleares del Sol. “Es precisamente lo bastante débil para que el hidrógeno en el Sol se consuma a un ritmo lento y constante”, explica el físico Freeman Dyson. Pudieran ofrecerse muchos otros ejemplos para demostrar que la vida depende de las leyes y condiciones perfectamente equilibradas del cosmos. El catedrático Paul Davies, escritor de artículos científicos, asemejó estas leyes y condiciones universales a un panel de mandos, y dijo: “Da la impresión de que los diferentes controles tuvieran que estar ajustados, con enorme precisión, para que la vida pudiera florecer en el universo”.

Mucho antes de que sir Isaac Newton descubriera la fuerza de la gravedad, la Biblia ya se refería a estas leyes fijas. A Job se le planteó esta pregunta: “¿Dictas tú las leyes de los cielos o estableces su influjo sobre la tierra?” (Job 38:33, Franquesa-Solé). Otras preguntas que ponen de relieve las limitaciones del hombre fueron: “¿Dónde te hallabas tú cuando yo fundé la tierra?” y “¿Quién fijó sus medidas, si acaso lo sabes?” (Job 38:4, 5).

[Recuadro de la página 6]

ELEMENTOS QUÍMICOS ESENCIALES

El hidrógeno, el oxígeno y el carbono constituyen aproximadamente el 98% de los átomos de nuestro organismo. Les sigue el nitrógeno, con una proporción del 1,4%. Y en ínfimas cantidades aparecen otros elementos, que no por ello son menos esenciales para la vida.

[Ilustración y tabla de las páginas 6 y 7]

(Para ver el texto en su formato original, consulte la publicación)

 Hasta la fecha, los científicos han producido elementos que van del 93 hasta el 118, inclusive. Como era de esperar, estos elementos aún se ciñen al modelo de la tabla periódica. Fuente: Los Alamos National Laboratory

Nombre del elemento Símbolo Número atómico

(número de protones)

hidrógeno H 1

helio He 2

litio Li 3

berilio Be 4

boro B 5

carbono C 6

nitrógeno N 7

oxígeno O 8

flúor F 9

neón Ne 10

sodio Na 11

magnesio Mg 12

aluminio Al 13

silicio Si 14

fósforo P 15

azufre S 16

cloro Cl 17

argón Ar 18

potasio K 19

calcio Ca 20

escandio Sc 21

titanio Ti 22

vanadio V 23

cromo Cr 24

manganeso Mn 25

hierro Fe 26

cobalto Co 27

níquel Ni 28

cobre Cu 29

cinc Zn 30

galio Ga 31

germanio Ge 32

arsénico As 33

selenio Se 34

bromo Br 35

criptón Kr 36

rubidio Rb 37

estroncio Sr 38

itrio Y 39

circonio Zr 40

niobio Nb 41

molibdeno Mo 42

tecnecio Tc 43

rutenio Ru 44

rodio Rh 45

paladio Pd 46

plata Ag 47

cadmio Cd 48

indio In 49

estaño Sn 50

antimonio Sb 51

telurio Te 52

yodo I 53

xenón Xe 54

cesio Cs 55

bario Ba 56

hafnio Hf 72

tantalio Ta 73

volframio W 74

renio Re 75

osmio Os 76

iridio Ir 77

platino Pt 78

oro Au 79

mercurio Hg 80

talio Tl 81

plomo Pb 82

bismuto Bi 83

polonio Po 84

ástato At 85

radón Rn 86

francio Fr 87

radio Ra 88

rutherfordio Rf 104

dubnio Db 105

seaborgio Sg 106

bohrio Bh 107

hassio Hs 108

meitnerio Mt 109

110

111

112

114

116

118

lantano La 57

cerio Ce 58

praseodimio Pr 59

neodimio Nd 60

prometio Pm 61

samario Sm 62

europio Eu 63

gadolinio Gd 64

terbio Tb 65

disprosio Dy 66

holmio Ho 67

erbio Er 68

tulio Tm 69

iterbio Yb 70

lutecio Lu 71

actinio Ac 89

torio Th 90

protactinio Pa 91

uranio U 92

neptunio Np 93

plutonio Pu 94

americio Am 95

curio Cm 96

berquelio Bk 97

californio Cf 98

einstenio Es 99

fermio Fm 100

mendelevio Md 101

nobelio No 102

laurencio Lr 103

[Ilustración]

(Para ver el texto en su formato original, consulte la publicación)

¿Revelan el orden y la armonía de los elementos de la tabla periódica simple azar o diseño inteligente?

Átomo de helio

Electrón

Protón

Neutrón

[Ilustración de la página 7]

(Para ver el texto en su formato original, consulte la publicación)

¿Cómo se han ajustado con tanta precisión las cuatro fuerzas físicas, o interacciones?

ELECTROMAGNETISMO

INTERACCIÓN NUCLEAR FUERTE

GRAVEDAD

INTERACCIÓN NUCLEAR DÉBIL

Molécula de agua

Núcleo del átomo

Gigante azul

Enana roja

Sol