II. EL �TOMO DE CARBONO

PRIMERA NOCHE

SCHEREZADA dijo:

He llegado a saber sobre el carbono, �oh rey afortunado!, no s�lo lo que los sabios de tu reino cuentan hoy. He de narrarte, como a m� me lo narr� un efrit, lo que se sabe en este nuestro siglo XX de la era cristiana. Los sabios de todos los mundos est�n convencidos de que cuanto ser hay, vivo o muerto, cuanto objeto, planeta o estrella, todo est� constituido por peque��simas part�culas llamadas �tomos.

Seg�n el efrit, es a Dalton, un qu�mico famoso entre los infieles de Inglaterra, a quien se le atribuye lo que podr�amos llamar el descubrimiento del �tomo. Sin embargo, antes que �l, ya los griegos, cuyos relatos se conservan en nuestras bibliotecas, hablaban de ello y t� lo sabes. Y aqu� empieza, Gran Se�or, mi historia.

Hubo un raj� en la isla maravillosa de Ceil�n, o como ahora la llaman Sri Lanka, que coleccionaba los objetos m�s peque�os. Ten�a granos de arroz pintados en un extremo con un paisaje, alfileres sobre cuya punta hab�an esculpido una bailarina y, del lejan�simo M�xico, le hab�an tra�do pulgas vestidas. Pues ese raj�, adem�s de coleccionista era caprichoso, as� que una noche decidi� que ten�a que ser due�o de la canica m�s peque�a del mundo y, entre bromas y veras, se lo dijo a cada uno de sus tres hijos. Pens� que el que satisficiera su deseo demostrar�a ser el m�s inteligente y el que m�s lo quer�a.

"De oro, de puro oro ha de ser la peque��sima canica", dijo el hijo mayor y sali� a encarg�rsela al mejor orfebre de Kandy. El mediano quiso superarlo y, por lo tanto, decidi� conseguir una diminuta caniquita de rub�.

El m�s joven de los hijos del raj� dijo que la suya ser�a la m�s chica de todas y ten�a que estar hecha del modesto carb�n. No tuvo que viajar ni que pagar grandes fortunas: s�lo tuvo que partir un trozo de carb�n en dos. Obtuvo, entonces, dos trozos de carb�n m�s peque�os que el primero. Al romper uno de esos trozos otra vez, dispuso nuevamente de otros dos trozos del mismo material. Repiti� el proceso tantas veces como las caravanas han atravesado el desierto, hasta que obtuvo un trozo de carb�n tan, pero tan peque�o, que si lo hubiera partido el resultado ya no hubiera sido carb�n, sino electrones, neutrones y protones.

Fue a ese peque��simo trozo de carb�n que, si se fracciona, deja de ser carb�n, a lo que llam� el joven pr�ncipe la canica m�s peque�a, y es lo que nosotros llamamos un �tomo de carbono. Y es precisamente el n�mero de electrones, de protones y de neutrones que lo forman lo que hace que este elemento sea diferente, por ejemplo, del oro.

El rey Schahriar se asombr� tanto que dijo:

—Por Al�, �oh Scherezada!, tu historia es en verdad prodigiosa, por Al�, no te dejar� hasta que termines tan extra�a narraci�n. Estoy deseoso de saber qu� hijo se gan� el favor del raj�.

—Rey poderoso y ben�fico, mas no por eso sabio. Si fueses un poco m�s entendido en las cosas de la f�sica y de la qu�mica, desde ahora sabr�as qui�n se qued� con el reino de aquel raj�, �Fue el m�s joven de los pr�ncipes!

El rey, impacient�ndose, gru��:

—Nadie sabe lo desconocido sino Al� el alt�simo, pero expl�came mejor por qu� la canica de carbono result� ser m�s peque�a que la de oro o que la de rub�.

Un �tomo es un conjunto en el cual hay un n�cleo central formado por protones y neutrones, una regi�n perif�rica en la que se encuentran electrones. Hay tantos electrones como protones. Los electrones se mueven alrededor del n�cleo digamos que tal y como has visto que lo hace la Luna alrededor de la Tierra. Hay electrones que giran m�s cerca del n�cleo que otros. A decir verdad, los electrones se distribuyen en capas u �rbitas. Estos niveles se llenan con un cierto n�mero de electrones y son los de la ultima capa, o sea, de la capa externa los que determinan el comportamiento qu�mico del �tomo. En la �ltima capa del �tomo de carbono no caben m�s de 8 electrones. EL �tomo de carbono en esa capa s�lo cuenta con 4 electrones, es decir, que para llenar esa capa debe compartirlos.

—Nadie sabe lo desconocido sino Al� el alt�simo —repiti� el rey.

Los �tomos de oro, de carbono o de lo que sea, est�n constituidos por electrones, neutrones, y protones. El n�mero de protones es lo que se llama n�mero at�mico. Por lo tanto, los �tomos se pueden ordenar en una lista seg�n el n�mero at�mico que los caracteriza.

As�, el hidr�geno encabeza la lista de los elementos conocidos porque s�lo tiene un prot�n: su n�mero at�mico es 1. El oro tiene un n�mero at�mico igual a 79. En cambio, el del carbono es 6. Cada tipo de �tomo; o sea cada elemento, se designa con, una o dos letras; en el caso del carbono esa letra es C. Tambi�n se incluye en esta lista la masa at�mica (igual al n�mero de protones m�s el n�mero de neutrones). Si se toma en cuenta, adem�s, el periodo de los elementos y el grupo de los elementos, se obtiene una tabla peri�dica como �sta.

Scherezada desdobl� un trozo de pergamino en donde estaba impresa una tabla peri�dica (Figura 1).

Figura 1. Tabla peri�dica con indicaciones sobre su papel geoqu�mico.

Como puedes comprobar —prosigui�— el carbono forma parte del grupo IV, y tiene una masa at�mica de 12.0. Mira c�mo dibujo cada uno de los �tomos de los elementos de los tres primeros periodos de elementos (Figura 2).

Figura 2. Esquema de los �tomos de los tres primeros periodos mostrando la distribuci�n electr�nica.

Notar�s que los elementos de una misma columna tienen el mismo n�mero de electrones en la �ltima �rbita: por eso forman una familia. El carbono es de la familia del silicio, por lo tanto, con solo ver en donde est� colocado el carbono en la tabla peri�dica, cualquier s�bdito de tu reino sabr�a que el carbono tiene en su capa externa cuatro electrones. Deducir�a entonces que el �tomo de carbono intentar� siempre compartir sus cuatro electrones.

Pero, volviendo a nuestra historia, el preceptor del pr�ncipe, que hab�a estudiado en Occidente y que mucho sab�a de canicas, se acerc� al joven hijo del raj� y haciendo una profunda reverencia, le dijo:

—Oh joven pr�ncipe, muy bien has hecho prefiriendo el carbono para hacer la canica m�s peque�a.

El pr�ncipe lo mir� sorprendido, pues todos los cortesanos se hab�an re�do de �l. —�Y por qu� dices eso, sabio amigo?

—Ni tan sabio, ni tan amigo —le contest� el hombre que conoc�a los l�mites del conocimiento y de los sentimientos. Y, se�alando una tabla peri�dica desafi� al pr�ncipe:

—Veamos, �cu�l ser�a la canica m�s peque�a? Te doy la oportunidad de corregir tu elecci�n.

Sin dudarlo, el dedo cargado de sortijas y de anillos del muchacho se�al� el hidr�geno.

—Un solo �tomo de hidr�geno, eso es lo que le tengo que llevar a mi padre, pero �qu� tonto he sido!

—Quiz�s —respondi� el preceptor—, pero yo, como t� lo hiciste en un principio, escoger�a el carbono y no el hidr�geno porque, como puedes verlo en estas figuras (Figuras 2 y 3), si comparas los tama�os de los �tomos comprobar�s que tanto el hidr�geno como el helio son m�s peque�os que el carbono, pero son gases. �Anda y atrapa, aqu� en donde estamos, un �tomo de ne�n! En cambio, fraccionando un trozo de carb�n, has llegado ya al �tomo de carbono, que es mucho m�s peque�o que el de oro. As� que por muy h�bil que sea el orfebre que haya contratado tu hermano mayor, en el mejor de los casos le regalar� a tu padre un �tomo de oro, o sea una canica mayor que la tuya. Y en cuanto a tu otro hermano, ese que pretende conseguir una canica de rub�, has de saber que el rub� es un �xido de aluminio o de magnesio, seg�n el tipo de color de la piedra, o sea que el trozo m�s peque�o de rub� est� formado por m�s de un �tomo, y por consiguiente la canica que traiga ese hermano tuyo va a ser la m�s grande.

Figura 3. Comparaci�n entre el tama�o de algunos �tomos.

El preceptor, que era muy bajito y ten�a manos muy grandes, se cal� las gafas, pensando que �l dir�a siempre gafas y no lentes para homenajear as� al sabio que las invent� en C�rdoba hace muchos siglos. Recogi� sus libros y sus tablas, dio media vuelta y desapareci� susurrando: —Estos pr�ncipes atinan y cuando atinan (que no sucede muy a menudo), atinan de casualidad. No s� qu� esperan para ponerse a estudiar. No s� qu� esperan para ponerse a estudiar. No s� qu� esperan para ponerse a estudiar. No s�...

El joven pr�ncipe lo vio desaparecer detr�s de las celos�as y de los rododendros del jard�n. Feliz y contento, seguro de s� mismo, gracias a la conversaci�n con el preceptor, se present� en las habitaciones de su padre y le entreg� el �tomo de carbono. El raj� lo guard� en una vitrina con el resto de su colecci�n.

Pero sabemos, t� y yo, rey Schahriar, continu� Scherezada, que el �tomo de carbono tiende a compartir sus electrones con otros �tomos, de tal manera que sean ocho los electrones de su capa externa, como te lo muestro en este dibujo sobre la arena (Figura 4). El carbono comparte un electr�n con cada uno de los otros �tomos y esos a su vez comparten un electr�n con el carbono. As� que ese diminuto �tomo de carbono encerrado en la vitrina busc� con quien unirse y encontr� otros �tomos de carbono que, sin que el raj� se diera cuenta, estaban tambi�n all�. Ven�an de la grasa de los dedos, del aire sucio y del humo, as� que r�pidamente este �tomo se puso de acuerdo con ellos y compartieron sus electrones, pues el �tomo de carbono se une a otros �tomos por enlaces esencialmente covalentes, orientados sim�tricamente en el espacio.

Figura 4. El �tomo de carbono (a) tiende a compartir sus electrones seg�n cuatro enlaces covalentes. (b) Los enlaces del �tomo de carbono suelen estar orientados hacia el v�rtice de un tetraedro regular (c).

En la naturaleza, como lo saben muy bien los efrits y los genios, el carbono se une a otros �tomos de carbono para dar compuestos de aspecto muy diferente. Algunas variedades pueden ser muy puras como el diamante o el grafito, y otras muy impuras, pues contienen otros elementos en bajo porcentaje, como las distintas formas del carb�n: la hulla o la antracita, entre otras.

Aquel peque�o �tomo de la vitrina pudo unirse con los �tomos de carbono que por all� rondaban, y form� un diminuto trozo de diamante en vez de constituirse en vil carb�n.

El rey, sobresaltado, interrumpi� a Scherezada:

—�Oh mujer!, Expl�canos el sentido de tus palabras. Prodigio de prodigios ha de ser que los diamantes de mi turbante sean lo mismo que el tizne que ensucia las chozas de mis esclavos. Cuida tus palabras, pues tus explicaciones empiezan a parecerme francamente absurdas.

Y Scherezada sigui� su narraci�n no haciendo caso del amenazador comentario.

Se form� as� una peque��sima canica de diamante que, aunque fuese mayor que el �tomo de carbono, le encanto al raj�.

En este momento de su narraci�n, Scherezada vio aparecer las se�ales que preceden a la ma�ana, y call� discretamente.

Su hermana Donaziada la alab�: —�Qu� deliciosas son tus palabras!

—Nada es eso, comparado con lo que os contar� la noche pr�xima, si vivo todav�a y el rey tiene a bien conservarme.

Y pasaron aquel amanecer en la dicha completa y en la felicidad hasta que brill� el d�a. Despu�s el rey se dirigi� al div�n, volvi� a sus habitaciones y se reuni� con los suyos.

GLOSARIO

�tomo. Proviene del lat�n atomus y �ste a su vez de la voz griega que significa "indivisible".

electr�n. Del griego lectron. Part�cula elemental que forma parte de los �tomos y que contiene carga negativa.

neutr�n. De neutro, part�cula desprovista de carga el�ctrica y cuya masa es aproximadamente igual a la del prot�n.

n�mero at�mico. N�mero de cargas elementales positivas del n�cleo de un �tomo. Este n�mero es el que clasifica los elementos en el sistema peri�dico.

rub�. Mineral cristalizado m�s duro que el acero. Es rojo y su brillo es intenso. Es una de las piedras preciosas de m�s estima; est� compuesto de al�mina, es de color m�s o menos subido a causa de los �xidos met�licos que contiene.