Nobel de Química: Un guiño a la tabla periódica | Letras Libres
artículo no publicado
Imagen: Niklas Elmehed. © Nobel Media.

Nobel de Química: Un guiño a la tabla periódica

“Dame una pila de litio y moveré el mundo”, ha dicho John B. Goodenough, uno de los ganadores del Nobel este año. El premio reconoce la invención de una tecnología omnipresente en el mundo actual al tiempo que se suma a la celebración del 150 aniversario de la tabla periódica de los elementos.

Si revisamos la lista de temas galardonados de al menos los últimos ocho años, veremos que en este 2019 la tendencia dio un golpe de timón, sin duda por la celebración del 150 aniversario de la tabla periódica de los elementos químicos, confeccionada por Dmitri Mendeléyev en 1869.

Si descubrir cómo los receptores proteicos establecen comunicación entre las células y el entorno, impulsar la simulación computarizada de procesos químicos, perfeccionar los microscopios ópticos, estudiar las formas de autoreparación del ADN, inventar máquinas moleculares, conseguir imágenes más precisas y claras de moléculas biológicas y profundizar en el conocimiento de las funciones enzimáticas fueron temas que atrajeron la atención de la Academia Sueca desde 2012, hoy se ha premiado el regreso a los orígenes.

¿Por qué el litio? Porque lo que consiguieron los premiados mueve el mundo de nuestros días. Es el metal sólido más ligero que existe en el planeta. Suave, de color plata blanquecina, se oxida con rapidez en el aire y el agua, medio en el que puede flotar antes de estallar en una violenta reacción. Naturalmente podemos encontrarlo en los isótopos 6Li y 7Li, los cuales pueden emplearse como eficaces rastreadores de las interacciones entre el agua y las rocas, y permiten encontrar, por ejemplo, depósitos de aguas geotérmicas y termo-minerales. No es tan abundante como el níquel, el cobre y el wolframio, pero supera los volúmenes del cerio y el estaño. El isótopo 7Li es uno de los elementos primordiales del Universo, ya que se formó durante la síntesis de núcleos atómicos, unos cuatro minutos después del Gran estallido o Big bang.

El litio es el único metal alcalino que reacciona con el nitrógeno a temperatura ambiente para formar un polvo negro, llamado nitruro de litio. Este compuesto puede consumir dióxido de carbono, el gas con efecto invernadero más agresivo en el planeta. Aleaciones con magnesio y aluminio representan ventajas en la fabricación de partes estructurales de aeronaves frente a las de aluminio puro.

Su nombre proviene de la palabra griega lithos, piedra, ya que, a diferencia de otros metales alcalinos, extraídos de tejidos vegetales, fue hallado primero en minerales. En efecto, Johann Arfvedson lo descubrió en 1817, en petalita que recolectó de la isla sueca de Utö, aunque no logró aislarlo. Fueron Augustus Matthiessen y Robert Bunsen, cada uno por su cuenta, quienes en 1855 consiguieron suficiente metal puro a partir de la electrólisis de cloruro de litio, y empezaron a estudiar sus propiedades. Décadas más tarde se encontró que también plantas y animales contienen algo de litio.

Si bien desde la Grecia antigua se conocen las propiedades terapéuticas de las sales de litio, fue sobre todo a partir de mediados del siglo XIX que se usaron para prevenir y curar reumatismo y gota, y desde fines de ese siglo, con el propósito de atenuar algunos trastornos relacionados con el sistema nervioso y la conducta maniaco-depresiva.

Y por supuesto, se aprovecha como material anódico tanto en baterías de alta energía como otras más pequeñas, debido a su particular capacidad electroquímica. Este año se reconoció el trabajo, arduo y laborioso, de John B. Goodenough, M. Stanley Wittingham y Akira Yoshiro en el diseño y realización de las pilas animadas por iones de litio que hacen funcionar teléfonos móviles, computadoras, tabletas y automóviles eléctricos.

Todo empezó en la década de 1970, a raíz de la crisis del petróleo. El británico Stanley Wittingham se dedicó a investigar tecnologías alternativas y encontró que un compuesto, disulfuro de titanio, era un material rico en energía. Entonces lo utilizó como cátodo (terminal positiva) en una pila de litio, pues él confiaba en que, con el tiempo, podía conseguir una fuente de energía móvil, ligera, confiable y de gran rendimiento, sin que costara un ojo de la cara. Fabricó el ánodo de litio metálico. Encontró que se producía una notable liberación de electrones, algo muy útil para fabricar baterías de gran duración. Sin embargo, como dijimos, el litio es muy volátil, de manera que el primer artefacto generó dos voltios y explotó.

Ahí entró la aportación de John B. Goodenough, quien opinó que podía mejorarse el desempeño del cátodo si, en vez de utilizar un compuesto de sulfuro, se empleaba un óxido metálico. En 1980, Goodenough descubrió que el óxido de cobalto incrementaba la eficiencia de esta clase de batería, la cual podía generar hasta cuatro voltios. Tomando como base el cátodo de Goodenough, Akira Yoshiro consiguió, en 1985, la primera pila viable en términos comerciales. Seis años más tarde, la compañía Sony lanzó al mercado su batería de iones de litio, basada en el diseño de Yoshiro.

John B. Goodenough, quien a sus 97 años de edad es el ganador de un Nobel más longevo, tiene un lema: “Dame una pila de litio y moveré el mundo”.