La nano-individualidad vs. la periodicidad los elementos.

La tabla periódica es la resultante de un sistema periódico de clasificación de los elementos químicos realizado en 1869 por Dmitri Mendeleev. En el presente año se cumple el 150 aniversario de su creación constituyéndose a través del tiempo en una herramienta única que permite a los científicos predecir la apariencia y las propiedades de la materia en la Tierra y en el Universo. Actualmente hay 118 elementos, los primeros 94 elementos se producen de forma natural y los 24 restantes solo se sintetizaron en laboratorios o reactores nucleares. En la tabla periódica, los períodos se muestran como

Crédito: Eugene A. Goodilin y col. ACS Nano

filas horizontales y los grupos se muestran en columnas verticales. Los elementos en el mismo período tienen el mismo número de orbitales. Los períodos se caracterizan por la cantidad de niveles de energía (capas) de los electrones que rodean el núcleo. Los elementos en el mismo grupo tienen el mismo número de electrones en la órbita externa y tienen propiedades similares. La era de la nanotecnología ha traído diferentes elementos al centro de atención y transformado su rol en la ciencia y la tecnología. En el reciente artículo Nanotechnology Facets of the Periodic Table of Elements, publicado en ACS Nano, Eugene A. Goodilin de la Universidad Estatal de Moscú, Paul S. Weiss de la Universidad de California y Yury Gogotsi de la Universidad Drexler, discuten los elementos más relevantes desde la perspectiva de nanotecnología y sus aplicaciones en nano materiales. Los autores encontraron que los elementos nanotecnológicos más demandados y útiles se concentran en los bloques s y p (ver la Figura) con nanoelementos predominantes que no son metales C, N, O y Si en el bloque p y,  H y Li en el bloque s.  Los autores señalan que: Una lección importante de la nanotecnología es que la individualidad de un elemento es más importante que la periodicidad; los elementos “similares” conocidos son en realidad diferentes desde el enfoque nanotecnológico y, en la mayoría de los casos, no son reemplazables como solíamos imaginar en las ciencia tradicional. Por lo tanto, la mayoría de los elementos tienen campos de uso más estrechos pero constituyen importantes individualidades en nanotecnología. Como resultado, alrededor de 30 de los 118 elementos primarios tienen una gran demanda en varios nanomateriales de una, dos y tres dimensiones (1D, 2D, 3D). Este grupo es la clase de nanomateriales más grande y de más rápido crecimiento iniciada a través de la revolución de la nanotecnología y el aumento meteórico relacionado de las arquitecturas nanotecnológicas utilizadas en la creación de supercondensadores, baterías, electrónica molecular, celdas de combustible, sensores, paneles solares y materiales de construcción avanzados, entre otros.

“La tabla periódica de los elementos de hace 150 años nos ayuda a apreciar la diversidad química de los elementos en la búsqueda de combinaciones elementales efectivas para producir nuevos nanomateriales", concluyen Goodilin, Weiss y Gogotsi.

La individualidad vs. la  periodicidad de los elementos  concuerda con las definiciones  de  Nanotecnología y de Química. La Química estudia los fenómenos que ocurren con variación de la composición de la materia en los cuales los electrones externos o de "valencia" tienen un papel central en la formación del producto y la periodicidad de los grupos está ligada a la similitud de comportamiento en las combinaciones. En cambio la Nanotecnología innova haciendo construcciones con los átomos y por ende importan estos como tales, es decir, con todas las propiedades de su individualidad.

Lectura complementaria:

Nanotechnology Facets of the Periodic Table of Elements.