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Recordando a Erwin Schrödinger

Nota preliminar: Este post fue originalmente publicado en la web Los Avances de la Química. Este este artículo se ha ampliado el texto, se han incluido  enlaces a INTERNET y referencias bibliográficas.

El 12 de agosto de 1013, el Doodle de Google nos recuerda que se cumplen 126 años del nacimiento del físico austriaco Erwin Schrödinger (1887-1961), quien fue galardonado en 1933 con el premio Nobel de Física junto con el físico y matemático inglés Paul Dirac por sus contribuciones a la Mecánica Cuántica, imprescindible para el estudio del átomo.

La ecuación de Schrödinger es fundamental tanto en Física como en Química. A cada orbital atómico (definido por 3 números cuánticos n, l y m) le corresponde una función de onda, que es solución de la ecuación de Schrödinger, la cual sólo tiene solución analítica exacta para el átomo de hidrógeno e hidrogenoides (sistemas atómicos con un único electrón). Hay que recordar que el orbital es la descripción en tamaño, forma y orientación de la región del espacio en la que se puede encontrar un electrón; es, en cierto modo, la representación gráfica de la función de ondas de Schrödinger ψ(x, y, z) (de hecho, la amplitud de ψ, determinada por el cuadrado o conjugado complejo de ψ); por lo tanto, ψ no puede ser medida directamente, sino que es una herramienta matemática. También hay que recordar que cada orbital tiene una energía; y que ésta es la que establece el orden de llenado de los orbitales de un átomo, lo que, a su vez, se traduce en las propiedades químicas del elemento químico.

orbitron_TPDe http://winter.group.shef.ac.uk/orbitron/

Además, Schrödinger es conocido por la paradoja de su gato. ¿Quieres saber en qué consiste? ¡Preguntémosle a Sheldon Cooper! Lo puedes ver en el siguiente video.

Difusión en prensa: una manera de hacer cultura científica.

La noticia del Doodle ha tenido bastante repercusión en prensa. Según la búsqueda de Google, la noticia ha sido recogida en unas 19.000 noticias de prensa, algunos artículos muy cuidados y detallados; lo que demuestra que la prensa puede ser un excelente instrumento para realizar divulgación científica. Por cierto, no he encontrado referencias a la noticia ni a la conmemoración en ninguno de los tres grandes periódicos nacionales españoles (tampoco en PÚBLICO). A continuación se dan los enlaces a algunas noticias:

Tendencias. Artículo breve sobre el experimento y Schrödinger. Afirma que el científico es conocido por el experimento del gato; pero todos los científicos sabemos que no es así; como se ha indicado al comienzo de este post.

Ideal de Granada. Este periódico escribe un artículo muy completo y detallado, aunque menciona que se celebra el 124º aniversario y no el 126º. Este error también se ha producido en otros medios, a pesar de que se menciona la fecha de nacimiento: 1887; por lo tanto 2013-1887 = 126; un error científico serio (y no vale la excusa de que los periodistas son de letras).

La opinión de México. También incide en lo del 124º aniversario (sic).

The Guardian. Se hace un breve resumen biográfico de Schrödinger.

CNN México. Describe el experimento mental del gato, pero también explica brevemente su gran aportación a la mecánica cuántica. Un artículo breve y bien escrito en el que se incluye el enlace a su conferencia de aceptación del Premio Nobel en 1933.

Excelsior de México. Describe en detalle el experimento mental del gato y hace un brevísimo recorrido por la vida de Schrödinger.

De Fernando Gomollón (@gomobel)

Implicaciones filosóficas del trabajo de Schrödinger

La investigación de Schrödinger en Mecánica Cuántica ha sido una de las más importantes de la historia de la ciencia; con implicaciones importantes en Química. El nombre de Schrödinger está unido a todos los grandes físicos de comienzos del siglo XX, que con sus aportaciones a la Mecánica Cuántica cambiaron nuestra visión de la Naturaleza. Junto a Planck, Einstein, Bohr, Sommerfeld, de Broglie, Heissenberg, Born, Dirac, Pauli, Schrödinger forma parte del olimpo científico.

A pesar de sus brillantes aportaciones a la Mecánica Cuántica, Schrödinger, en cierto modo, se desmarcó de la interpretación que desde la Mecánica Cuántica se daba a los fenómenos naturales; nunca le gustó la visión probabilística y no-determinista  y esta disconformidad le llevó a postular su experimento mental del gato. Esta visión no-determinista fue compartida (con matices) con Einstein; este último lo representó en  su famosa frase “Dios no juega a los dados“, dirigida originalmente a Max Born (aunque la mayoría de los autores de bigrafías de Einstein, atribuyen que fue dirigida a Bohr).

Diapositiva1Desde mediados de la década de los años 1930s, Schrödinger realizó importnates contribuciones a la filosofía de la ciencia. Podemos destacar los libros Mi concepción del mundo, Mi vida (los dos se pueden encontrar en castellano, en la colección Metatemas de Tusquets), Mente y materia (de la misma colección que el anterior) y el libro ¿Qué es la vida? El aspecto físico de la célula viva (también de Metatemas). En este último libro intenta explicar la viada desde la perspectiva de las leyes de la Física. Este libro, originalmente publicado en 1944, fue un revulsivo para que varios jóvenes científicos (físicos y biólogos) se interesasen por los aspectos de la vida, especialmente la transmisión genética; y, es considerado uno de los puntos de rranque de la Biología Molecular. También recomiendo el libro Mente y materia ¿Qué es la vida? Sobre la vigencia de Erwin Schrödinger, de Gumbrecht y otros (Katz Editores, 2010), que analiza la obra filosófica de Schrödinger.

Bibliografía sobre Schrödinger y el origen de la mecánica cuántica

Schrödinger. Una ecuación y un gato. J. Navarro. NIVOLA. 2007.

The Fundamental Idea of Wave Mechanics. E. Schrödinger. Conferencia de aceptación del Premio Nobel.

Heissenberg. De la incertidumbre cuántica a la bomba atómica nazi. A. Fernández-Rañada. NIVOLA. 2008.

Thirty Years that Shook Physics. The Story of Quantum Theory. G. Gamow. DOVER. 1985.

Quantum Theory. A Graphic GuideJ. P. McEvoy y O. Zárate. Icon Books. 2007.

Einstein. 1905. J. Stachel. Editorial Crítica. 2005.

Introducción a los conceptos y teorías de las ciencias físicas. G. Holton. Editorial Reverté. 1976.

La física nueva y los cuantos. L. de Broglie. Editorial Losada. 1944.

Planck. La fuerza del deber. C. Olalla. NIVOLA. 2006.

Autobiografía científica y últimos escritos. M. Planck. NIVOLA. 2000.

The Strange Story of Quantum. B. Hoffmann. DOVER. 1959.

Nota 1: Gracias a Real Sociedad Española de Física por recomendar el vídeo y facilitar el link).

Nota 2: Este post participa en el XXVII Carnaval de Química, que se aloja en este  blog Educación Química

 

Bernardo Herradón García
CSIC

12 de agosto de 2013: Schrödinger, el Doodle de Google y la cultura científica.

El 12 de agosto de 1013, el Doodle de Google nos recuerda que se cumplen 126 años del nacimiento del físico austriaco Erwin Schrödinger (1887-1961), quien fue galardonado en 1933 con el premio Nobel de Física junto con el físico y matemático inglés Paul Dirac por sus contribuciones a la Mecánica Cuántica, imprescindible para el estudio del átomo. La ecuación de Schrödinger es fundamental tanto en Física como en Química. A cada orbital atómico (definido por 3 números cuánticos n, l y m) le corresponde una función de onda, que es solución de la ecuación de Schrödinger, la cual sólo tiene solución analítica exacta para el átomo de hidrógeno e hidrogenoides (sistemas atómicos con un único electrón).

Además, Schrödinger es conocido por la paradoja de su gato. ¿Quieres saber en qué consiste? ¡Preguntémosle a Sheldon Cooper! Lo puedes ver en el siguiente video.

Difusión en prensa: una manera de hacer cultura científica.

La noticia del Doodle ha tenido bastante repercusión en prensa. Según la búsqueda de Google, la noticia ha sido recogida en unas 19.000 noticias de prensa, algunos artículos muy cuidados y detallados; lo que demuestra que la prensa puede ser un excelente instrumento para realizar divulgación científica. Por cierto, no he encontardo ninguna referencia a la noticia ni a la conmemoración en ninguno de los tres grandes periódicos nacionales españoles (tampoco en PÚBLICO). A continuación se dan los enlaces a algunas noticias:

Tendencias. Artículo breve sobre el experimento y Schrödinger. Afirma que el científico es conocido por el experimento del gato; pero todos los científicos sabemos que no es así; como se ha indicado al comienzo de este post.

Ideal de Granada. Este periódico escribe un artículo muy completo y detallado, aunque menciona que se celebra el 124º aniversario y no el 126º. Este error también se ha producido en otros medios, a pesar de que se menciona la fecha de nacimiento: 1887; por lo tanto 2013-1887 = 126; un error científico serio (y no vale la excusa de que los periodistas son de letras).

La opinión de México. También incide en lo del 124º aniversario (sic).

The Guardian. Se hace un breve resumen biográfico de Schrödinger.

CNN México. Describe el experimento mental del gato, pero también explica brevemente su gran aportación a la mecánica cuántica. Un artículo breve y bien escrito en el que se incluye el enlace a su conferencia de aceptación del Premio Nobel en 1933.

Excelsior de México. Describe en detalle el experimento mental del gato y hace un brevísimo recorrido por la vida de Schrödinger.

De Fernando Gomollón (@gomobel)

Implicaciones filosóficas del trabajo de Schrödinger

La investigación de Schrödinger en Mecánica Cuántica ha sido una de las más importantes de la historia de la ciencia; con implicaciones importantes en Química.  El nombre de Schrödinger está unido a todos los grandes físicos de comienzos del siglo XX, que con sus aportaciones a la Mecánica Cuántica cambiaron nuestra visión de la Naturaleza. Junto a Planck, Einstein, Bohr, Sommerfeld, Heissenberg, Born, Dirac, Pauli, Schrödinger forma parte del olimpo científico.

A pesar de sus brillantes aportaciones a la Mecánica Cuántica, Schrödinger, en cierto modo, se desmarcó de la interpretación que desde la Mecánica Cuántica se daba a los fenómenos naturales; nunca le gustó la visión probabilística y no-determinista (compartida con Einstein) y esta disconformidad le llevó a postular su experimento mental del gato.

Desde mediados de la década de los años 1930s, Schrödinger realizó importnates contribuciones a la filosofía de la ciencia. Podemos destacar los libros Mi concepción del mundo, Mi vida (los dos se pueden encontrar en castellano, en la colección Metatemas de Tusquets), Mente y materia (de la misma colección que el anterior) y el libro ¿Qué es la vida? El aspecto físico de la célula viva (también de Metatemas). En este último libro intenta explicar la viada desde la perspectiva de las leyes de la Física. Este libro, originalmente publicado en 1944, fue un revulsivo para que varios jóvenes científicos (físicos y biólogos) se interesasen por los aspectos de la vida, especialmente la transmisión genética; y, es considerado uno de los puntos de rranque de la Biología Molecular. También recomiendo el libro Mente y materia ¿Qué es la vida? Sobre la vigencia de Erwin Schrödinger, de Gumbrecht y otros (Katz Editores, 2010), que analiza la obra filosófica de Schrödinger.

 

Nota: Gracias a Real Sociedad Española de Física por recomendar el vídeo y facilitar el link).

Bernardo Herradón García

CSIC

Conmemoraciones química del mes de julio. Parte 2: De Avogadro a Woodward.

Continuando con la reseña de las conmemoraciones químicas más importantes del mes de julio, en esta parte se describen las del 11 al 20 de julio. La primera parte se puede ver aquí.

11 de julio de 1811. Hipótesis de Avogadro. Amadeo Avogadro publica su hipótesis (actualmente, tiene rango de ley) de que en un volumen determinado de gas existe el mismo número de moléculas, independientemente de la naturaleza del gas. La hipótesis de Avogadro es uno de los hitos en los que se fundamenta la química. Algunos de mis artículos sobre el tema se pueden ver aquí y aquí.

Avogadro_200 años

12 de julio de 1898. Descubrimiento del xenón (Z = 54). Fue descubierto por Ramsay y Travers en la atmósfera. Se pudo obtener en forma pura en 1900. Previamente, Ramsay y Travers habían obtenido neón, argón y kriptón por destilación fraccionadas del aire líquido. El xenón fue el primer gas noble del que se obtuvieron compuestos químicos.

12 de julio de 1928. Nacimiento de Elias J. Corey. Recibió el Premio Nobel de Química de 1990 por sus aportaciones a la síntesis orgánica. Un resumen de las monumentales y espectaculares aportaciones de Corey a la química orgánica se pueden ver aquí, destacando la síntesis de más de 350 productos naturales en más de 1000 publicaciones científicas.

Corey

13 de julio de 1826. Nacimiento de Stanislao Cannizzaro (1826-1890). Químico italiano que descubrió la reacción que lleva su nombre. Jugó un papel fundamental en el Congreso de Karlsruhe, en el que repartió un documento en el se proponía usar la hipótesis de Avogadro como herramienta para determinar masas atómicas y moleculares y establecer correctamente las fórmulas de las sustancias químicas.

Cannizzaro_reaction

14 de julio de 1791. Problemas para Priestley. La casa de Joseph Priestley (1733-1804) es incendiada durante unos disturbios en Birmingham. Priestley fue uno de los codescubridores del oxígeno (1774), aunque no reconoció su importancia. Por sus implicaciones políticas y religiosas (fue uno de los fundadores de la iglesia del Utilitarismo) Prestley tuvo muchos problemas en Inglaterra, teniendo que huir tras los disturbios. Se estableció en Estados Unidos, donde s ele considera uno de los padres de la química americana. Para una biografía de Prestley, ver aquí.

14 de julio de 1800. Nacimiento de Jean-Baptiste A. Dumas (1800-1884). Uno de los químicos más importantes del comienzo del siglo XIX, investigando en la síntesis y análisis de sustancias orgánicas, haciendo aportaciones a la metodología para determinar masas atómicas y moleculares y a la teoría estructural de la química orgánica.

14 de julio de 1907. Fallecimiento de William Henry Perkin (1938-1907). Para un artículo sobre Perkin y su investigación, ver aquí.

14 de julio de 1921. Nacimiento de Geoffrey Wilkinson (1921-1996). Premio Nobel de Química en 1973 por el descubrimiento y estudio de los metalocenos.

14 de julio de 1935. Nacimiento de Ei-chi Negishi. Premio Nobel de Química en 2010 por el desarrollo de métodos de síntesis de moléculas orgánicas con formación de enlaces carbono-carbono catalizadas por complejos de paladio.

15 de julio de 1921. Nacimiento de Robert B. Merrifield (1921-2006). Premio Nobel de Química en 1984 en por sus investigaciones sobre la síntesis química de péptidos en fase sólida. Merrifield fue un pionero de la síntesis en fase sólida con el artículo que se publicó en Journal of the American Chemical Society en 1963. La autobiografía de Merrifield se titula  Life during a golden age of peptide chemistry : the concept and development of solid-phase peptide síntesis.

16 de julio de 1876. Nacimiento de Alfred Stock (1876-1946). Químico inorgánico que investigó los hidruros de boro, silicio y germanio. Su libro The Hydrides of Boron and Silicon fue una inspiración para que H. C. Brown (Premio Nobel de Química en 1979) investigase en las aplicaciones sintéticas de los boranos.

18 de julio de 1635. Nacimiento de Robert Hooke. Actualmente conocido principalmente por la ley que lleva su nombre (la del muelle), fue uno de los científicos más brillantes y prolíficos del siglo XVII, posiblemente sólo a poca distancia de Newton. Fue un experimentalista excepcional que contribuyó a establecer las leyes de los gases (ley de Boyle) e identificó que un componente del aire era el responsable de la combustión y la respiración, que reconoció como fenómenos similares. Fue un hábil constructor de equipamiento científico que le permitió realizar experimentos precisos, entre ellos estudios con microscopios. Propuso el término “célula” para el componente más pequeño de los seres vivos. Durante muchos anos fue el responsable de los experimentos y  las demostraciones científicas (curator) de la Royal Society. Su labor científica ha quedado oscurecida por el papel de algunos coetáneos, especialmente Isaac Newton (1642-1727), con el que mantuvo largas disputas científicas y que hizo todo lo posible por ocultar la obra de Hooke. Recientemente, su labor científica ha sido reivindicada, y ha sido denominado el “Leonardo de Inglaterra” por su participación en múltiples actividades.

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18 de julio de 1937. Nacimiento de Roald Hoffman. Uno de los químicos más influyentes de las últimas décadas por sus reflexiones sobre ciencia, química, educación, filosofía de la ciencia y aspectos sociales de la química. Recibió el Premio Nobel en 1981 por sus investigaciones teóricas de los mecanismos de las reacciones orgánicas, estableciendo las reglas de Woodward-Hoffmann.

19 de julio de 1842. Fallecimiento de Pierre Joseph Pelletier (1788-1842). Químico y naturalista francés que identificó numerosos alcaloides de plantas, demostrando que contienen nitrógeno. Aisló la clorofila, el componente esencial de las plantas verdes; y descubrió la estricnina, la brucina, la cafeína y la quinina, entre otros alcaloides; todos ellos compuestos con interesantes actividades biológicas. En aquella época, la quinina (en la imagen) era el único tratamiento para tratar el paludismo.

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19 de julio de 1910. Nacimiento de Paul J. Flory (1910-1985). Premio Nobel de Química en 1974 por su investigación en la química física de macromoléculas.

20 de julio de 1897. Nacimiento de Tadeus Reichstein (1897-1996). Bioquímico suizo galardonado con el Premio Nobel de Fisiología en 1950 por sus investigaciones en las hormonas adrenales. También investigó en la estructura, síntesis y propiedades del ácido ascórbico (vitamina C), realizando la primera síntesis industrial de esta molécula.

Synthesis_ascorbic_acid_WIKI 20 de julio de 1960. Se publica la primera síntesis de la clorofila. Realizada por el grupo de Robert Woodward (Premio Nobel de Química en 1965) y publicada en el Journal of the American Chemical Society. Esta era la molécula más compleja sintetizada hasta esa fecha y fue un hito en la historia de la química. La clorofila es una de las moléculas más importantes de la naturaleza, primer responsable de convertir la energía solar en energía química en las plantas.

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Nota: Este post participa en el XXVII Carnaval de Química, que se organiza en este blog.

Bernardo Herradón García
CSIC

 

Conmemoraciones químicas de julio. Parte 1. Del 1 al 10 de julio.

1 de julio de 1740. Nacimiento de Franz-Joseph Müller von Reichenstein (1740-1825). Minerólogo e ingeniero de minas autriaco que descubrió el teluro en 1783. Von Reichenstein poseía una buena colección de minerales recogidos en sus viajes por toda Europa. Durante 13 años investigó la posible existencia de un nuevo elemento químico en una muestra de un mineral bastante extraño que recogió en las minas de Sibiu (Rumanía). Envió muestras a algunos de los químicos más destacados de la época y el hallazgo de un nuevo elemento fue confirmado por Martin Klaproth (que lo bautizó) y por Paul Kitaibel. Aunque Klaproth y Kitaibel reclamaron la paternidåad del hallazgo, éste debe ser atribuido a von Reichenstein.

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2 de julio de 1841. Nacimiento de Alexander Zaitsev (1841-1910). Propuso la regla que lleva su nombre para predecir la regioquímica de las reacciones de eliminación para obtener olefinas.

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2 de julio de 1842. Nacimiento de Albert Ladenburg (1842-1911). Químico orgánico que investigó en alcaloides, por lo que recibió la medalla Davy en 1905. Trabajó con algunos de los químicos más importantes de su época: Bunsen, Kekulé, Wurtz, Friedel. Mantuvo una polémica con Kekulé sobre la estructura del benceno. Ladenburg proponía la estructura de lo que hoy se conoce como prismano.

Benceno_Equilibrio_EstructurasPrismane-stick2 de julio de 1862. Nacimiento de William Henry Bragg (1862-1942). Recibió el Premio Nobel de Física en 1915, compartido con su hijo William Lawrence (1890-1971), que aún es el científico más joven en recibir el galardón. Ha sido el único caso de padre e hijo compartiendo el premio. W. H. Bragg fundó la gran escuela británica de cristalografía. Nacido en Inglaterra, comenzó su carrera investigadora en Australia (1885). En 1909 volvió a Inglaterra dónde fue profesor en Leeds y Londres (University College and Royal Institution). W. H. Bragg y su hijo se dieron cuenta de que el resultado obtenido por von Laue (Premio Nobel de Física en 1914) de difracción de rayos X por cristales podría servir para conocer la posición de los átomos en un cristal, estableciendo un poderoso instrumento de análisis estructural de compuestos químicos. Estas investigaciones sirvieron para fundar el área de la cristalografía química. Fue una influencia importante para generaciones de cristalógrafos; por ejemplo, el libro Concerning the Nature of the Things fue una de las razones por las que Dorothy Crowfoot-Hodgkin (1910-1994, Premio Nobel de Química en 1964) se dedicó a la investigación.

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Bragg_Nature of the things2 de julio de 1909. Síntesis del amoniaco. Fritz Haber (1868-1934) presentó a la empresa BASF sus resultados de síntesis de amoniaco a partir de sus elementos, nitrógeno e hidrógeno. De esta manera se inició el proceso de producción industrial del amoniaco, uno de los compuestos fundamentales de nuestro bienestar, especialmente porque es la base de los fertilizantes que han permitido aumentar enormemente la productividad de los campos de cultivo. Sin embargo, el objetivo principal de la investigación de Haber era disponer de aminaco para oxidarlo a ácido nítrico y nitrato amónico (proceso Ostwald) y, con ellos, fabricar explosivos y munición. Fritz Haber representa, como nadie, las dos caras de la química.

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4 de julio de 1934. Fallecimiento de Marie Curie (1867-1934). En Sallanches (Francia). Padecía anemia perniciosa posiblemente como consecuencia de su investigación con sustancias radiactivas. Marie Curie descubrió el radio (Z = 88) y el polonio (Z = 84). Ha sido la única persona en ganar dos Premios Nobel en dos disciplinas científicas distintas (Física en 1903 y Química en 1911). Pauling también fue galardonado dos veces (además individuales), pero uno de ellos fue de la Paz.

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5 de julio de 1826. Fallecimiento de Joseph-Louis Proust (1754-1826). Enunció la Ley de las Proporciones Definidas.

5 de julio de 1891. Nacimiento de John H. Northrop (1891-1987). Premio Nobel de Química en 1946 por sus investigaciones sobre la cristalización de enzimas (pepsina y tripsina) y virus (un bacteriofago).

5 de julio de 1936. Vitamina B1. Robert Williams (de Merck, Sharp and Dohme) anuncia la síntesis de la vitamina B1 (o tiamina), una vitamina que sirve para curar el beri-beri. La producción industrial de vitamina B1 se hace por síntesis química, mucho más eficaz que el aislamiento de fuentes naturales.

Thiamine-2D-skeletal7 de julio de 1914. Combustible para cohetes. Robert H. Goddard obtiene la primera patente de un combustible líquido para cohetes.

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8 de julio de 1994. Astroquímica. Se anuncia la detección en el polvo interestelar de elementos químicos pesados, entre ellos el galio, germanio, arsénico, kriptón, estaño, talio y plomo, este último el elemento químico más pesado encontrado en el espacio interestelar.

9 de julio de 1902. Barbitúricos. Emil Fischer y Joseph von Mering solicitan la patente del barbital, un barbitúrico. Fue el primer fármaco con propiedades sedantes e sinópticas con buen índice terapéutico (la relación entre la actividad biológica y la toxicidad).

Barbital

10 de julio de 1897. Índigo sintético. La empresa alemana BASF lanza al mercado el índigo sintético puro, idéntico al natural. La investigación que condujo a este resultado duró 18 años y la inversión fue similar al precio de todas las acciones de la compañía (su precio total en bolsa).

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10 de julio de 1902. Nacimiento de Kurt Alder (1902-1958). Premio Nobel de Química en 1950, compartido con su maestro Otto Diels (1876-1954) por el descubrimiento y desarrollo de la reacción de Diels-Alder.

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Nota: Este post participa en el XXVII Carnaval de Química, que se organiza en este blog.

Bernardo Herradón García
CSIC

Grandes científicos: Dorothy Crowfoot-Hodgkin (1910-1994)

La insulina es una hormona peptídica que regula el metabolismo de los carbohidratos. Los esteroles constituyen un grupo de productos naturales (metabolitos secundarios) con multitud de funciones biológicas; siendo el colesterol el congénere más relevante, que es un componente esencial de las membranas de las células de los mamíferos, precursor de la biosíntesis de numerosos esteroides (esteroidogénesis, ver figura), entre los que se pueden destacar diversas hormonas responsables de los rasgos sexuales (testosterona, estradiol y progesterona), hormonas reguladoras del balance de agua y electrolitos (aldosterona), hormonas reguladoras de procesos inflamatorios e inmunomoduladores (cortisol) y ácidos biliares (ácido cólico) que favorecen la digestión de las grasas. La penicilina, descubierta por Fleming y estudiada por Florey y Chan (los tres compartieron el Premio Nobel de Medicina en 1945), supuso una revolución en el tratamiento de las enfermedades causadas por bacterias, iniciando un área de investigación multidisciplinar en antibióticos. La vitamina B12 es un grupo de moléculas relacionadas estructuralmente que es esencial para los mamíferos, cuya deficiencia causa serias enfermedades en el desarrollo del sistema nervioso y de los glóbulos rojos; el papel químico de la vitamina B12 es participando como cofactor en una amplia variedad de reacciones enzimáticas (isomerizaciones, deshalogenaciones y transferencias de grupos metilo). Una peculiaridad estructural de la vitamina B12 es la presencia de un enlace entre un átomo metálico (el cobalto) y un átomo de carbono, siendo uno de los pocos compuestos organometálicos presentes en la naturaleza.

Aparte de su gran relevancia biológica, ¿qué tienen en común estas cuatro moléculas? La respuesta: Dorothy Crowfoot-Hodgkin.

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Más información.

Bernardo Herradón García

CSIC

b.herradon@csic.es

Dorothy Crowfoot-Hodgkin: científica excepcional.

La insulina es una hormona peptídica que regula el metabolismo de los carbohidratos. Los esteroles constituyen un grupo de productos naturales (metabolitos secundarios) con multitud de funciones biológicas; siendo el colesterol el congénere más relevante, que es un componente esencial de las membranas de las células de los mamíferos, precursor de la biosíntesis de numerosos esteroides (esteroidogénesis, ver figura), entre los que se pueden destacar diversas hormonas responsables de los rasgos sexuales (testosterona, estradiol y progesterona), hormonas reguladoras del balance de agua y electrolitos (aldosterona), hormonas reguladoras de procesos inflamatorios e inmunomoduladores (cortisol) y ácidos biliares (ácido cólico) que favorecen la digestión de las grasas. La penicilina, descubierta por Fleming y estudiada por Florey y Chan (los tres compartieron el Premio Nobel de Medicina en 1945), supuso una revolución en el tratamiento de las enfermedades causadas por bacterias, iniciando un área de investigación multidisciplinar en antibióticos. La vitamina B12 es un grupo de moléculas relacionadas estructuralmente que es esencial para los mamíferos, cuya deficiencia causa serias enfermedades en el desarrollo del sistema nervioso y de los glóbulos rojos; el papel químico de la vitamina B12 es participando como cofactor en una amplia variedad de reacciones enzimáticas (isomerizaciones, deshalogenaciones y transferencias de grupos metilo). Una peculiaridad estructural de la vitamina B12 es la presencia de un enlace entre un átomo metálico (el cobalto) y un átomo de carbono, siendo uno de los pocos compuestos organometálicos presentes en la naturaleza.

Aparte de su gran relevancia biológica, ¿qué tienen en común estas cuatro moléculas? La respuesta: Dorothy Crowfoot-Hodgkin.

Dorothy Crowfoot nació el 12 de mayo de 1910 en El Cairo, donde su padre, John W. Crowfoot, trabajaba para el Servicio Egipcio de Educación. En 1916, se produjo su traslado a Sudán, donde su padre había sido nombrado Director Adjunto de Educación. Durante este tiempo, Dorothy y su madre (Grace M. Hood) tuvieron tiempo para fomentar aficiones: coleccionismo y dibujos de flores (actualmente donados al Jardín Botánico de Kew), expediciones arqueológicas, amor por el arte, especialmente en tejidos textiles antiguos (de los que llegó a ser una experta internacional). Durante esta época, se fomentó su afición de colores y pautas, que fueron de utilidad para su posterior trabajo en cristalografía. Durante la Primera Guerra Mundial, Dorothy y sus hermanas menores (Joan y Betty, que nacieron en Sudán) se trasladaron a vivir con sus abuelos en Worthing (Inglaterra).

El interés de Dorothy por la ciencia, y especialmente por la química, empezó muy pronto, a los 10 años ya realizaba experimentos sencillos en su casa y a los 15 años leyó el libro The Nature of the Things escrito por William H. Bragg (el padre de la cristalografía química, Premio Nobel de Física en 1915), en la que éste destacaba que esta técnica experimental, aún incipiente, permitiría “ver” los átomos y las moléculas; lo que le pareció fascinante. Recomiendo el magnífico post de Ramón Andrade contando la influencia que este libro tuvo en la joven Dorothy.

Dorothy siguió una formación en química estudiando en la Universidad de Oxford (1928-1932), asistiendo a clases impartidas por Robert Robinson (Química orgánica, Premio Nobel de Química en 1947) y Cyril N. Hishelwood (Química física, Premio Nobel en 1956) y con excelentes conferenciantes como Ernest Rutherford (Premio Nobel de Química en 1908), Niels Bohr (Premio Nobel de Física en 1922) y Peter Debye (Premio Nobel de Química en 1936). Pero la conferencia que más le impactó fue la de un joven cristalografo de la Universidad de Cambridge, John D. Bernal (1901-1971; en la imagen), con el que decidió que haría su tesis doctoral. Durante su estancia en Oxford, Dorothy había iniciado su investigación en cristalografía en Oxford, publicando con Herbert M. Powell su primer artículo sobre la estructura de los haluros de dialquiltalio (Nature 1932, 130, 131-132).

Bernal está considerado como uno de los científicos británicos más brillantes del siglo XX. Un científico capaz de trabajar en múltiples temas. Durante su estancia en el grupo de Bernal, Dorothy Crowfoot aprendió que no hay fronteras entre las ciencias, que se puede realizar una investigación entre la química, la bioquímica, la física, y la cristalografía.

Tras finalizar su tesis doctoral en 1934 (sobre la estructura de esteroides; corrigiendo las estructuras propuestas inicialmente, fórmula de la izquierda en la imagen), Dorothy volvió a la Universidad de Oxford, donde permaneció durante el resto de su vida, siendo uno de los científicos más queridos (debido a su generosidad) y admirados de su época, creando una escuela de investigadores en cristalografía con intereses multidisciplinares. Desde 1937, tras su matrimonio con Thomas Hodgkin, su apellido cambió a Crowfoot-Hodgkin.

Elucidar la estructura de las cuatro moléculas indicadas al comienzo de este artículo ya sería suficiente para considerar a Dorothy Crowfoot como uno de los más importantes cristalógrafos (independientemente del género) de la historia, pero además hizo muchas más cosas, científicas (entre otras moléculas importantes se pueden citar los estudios con morfina y con gliotoxina) y sociales.

Por supuesto, su investigaciones más recordadas (y que le llevaron la mayor parte de su vida) fueron la determinación estructural de la insulina y de la vitamina B12.

La insulina es una hormona que fue aislada en 1921 por Banting y Best de las células beta de los islotes de Langerhans del páncreas. Desde las primeras investigaciones se tuvo constancia de la relevancia de la insulina en el metabolismo de los carbohidratos y otras actividades fisiológicas; cuyo defecto podría conducir a enfermedades, como la diabetes.. Banting recibió el Premio Nobel de Medicina en 1923 (compartido con MacLeod), aunque con bastante polémica, que se puede leer aquí. Desde aquellos años, la insulina atrajo el interés de los químicos por conocer su estructura, siendo la cristalografía una herramienta poderosa en estos estudios. En aquella época no existín alas facilidades de equipamiento, métodos de cálculo y equipamineto informático de la actualidad (casi todo se tenía que hacer “a mano”), pero al mismo tiempo, este tipo de sstudios sirvieron para que la ciencia de la cristalografía química creciera. Em 1925 se pudo obtener insulina por cristalización (J. J. Abel) y en 1934 se identificó la presencia de cationes Zn (II) en la insulina aislada del páncreas.

La investigación de Crowfoot-Hodgkin sobre la insulina abarcó un periodo de 34 años, interrumpidos parcialmente por los estudios en vitamina B12 y penicilina, que empezó en 1934, cuando no se conocía la estructura primaria (ver imagen, determinada por Sanger en 1952; Premio Nobel de Química en 1958, por la determinación de la estructura de la insulina, y en 1980, por desarrollar métodos de secuenciación de ácidos nucleicos). La investigación de Crowfoot-Hodgkin en insulina permitió avanzar en el método del desplazamiento isomorfo, fundamental actualmente para determinar la estructura cristalina de proteínas. También permitió profundizar en los mecanismos de oligomerización de la insulina y sirvió de base para el diseño de derivados de insulina que podrían tener aplicaciones terapéuticas.

La investigación en la estructura de la vitamina B12 es una obra maestra de la ciencia. En su momento fue la estructura química no-oligomérica más compleja resuelta cristalográficamente. La vitamina B12 es un complejo de corrina con cobalto. La corrina  es un sistema macro-heterocíclico, parecido al de la profirina (componente de los citocromos, grupo heme de la hemoglobina, y clorofila). El cobalto de la vitamina B12 es hexacoordinado: cuatro de las valencias de coordinación son con la corrina, una quinta con un grupo dimetilbenzimidazol y la sexta posición es el sitio de recatividad. Como comentado anteriormente, la vitamina B12 es realmente un grupo de moléculas que se diferencian en el sexto ligando unido al cobalto. Este ligando puede ser un grupo ciano (cianocobalamina), un grupo 5′-desoxiadenosil (adenosilcobalamina; con un enlace covalente entre el átomo metálico y el carbono C-5′ del nucleósido, un compuesto organometálico, ver segunda imagen a continuación), un grupo metilo (metilcobalamina; también con enlace alquilo-metal), o un grupo hidroxilo (hidroxocobalamina).

Por todas estas investigaciones, y especialmente por la elucidación estructural de la vitamina B12, fue galardonada con el Premio Nobel de Química en 1964. Sin duda, un reconocimiento merecido.

La investigación de Dorothy Crowfoot-Hodgkin se extendió hasta casi su muerte (el 29 de julio de 1994), trabajando durante casi 60 años con una inmensa influencia en cristalografía, química y bioquímica. Con su investigación, la cristalografía se convirtió en una herramienta poderosa de determinación estructural de moléculas complejas, a partir de la cual se podían obtener datos importantes para entender las propiedades biológicas (lo que hoy se conoce como relación estructura-actividad). Dorothy Crowfoot empezó a trabajar en una época en la que no existían ordenadores, las intensidades se tenían que “determinar a ojo” y las estructuras se tenían que “calcular a mano”, contribuyó a desarrollar métodos que facilitasen el trabajo de “traducir” el dato experimental (intensidad de señales que se corresponde con densidades electrónicas) en posiciones atómicas. El desarrollo de algoritmos para este fin y la disponibilidad de ordenadores potentes facilitó el trabajo de los cristalógrafos de generaciones posteriores.

Además, Dorothy Crowfoot-Hodgking desplegó una intensa actividad como activista por la paz, intentando establecer lazos científicos y sociales con Extremo Oriente (especialmente China),  y promoviendo el papel de la mujer en la ciencia. Formó parte activa de la fundación de la International Union of Crystallography (IUCr). También fue un miembro activo de la conferencia de Pugwash, movimiento fundado por Bertrand Russell, cuyo objetivo es el desarme nuclear y la paz mundial, siendo su presidenta entre el periodo 1975-1988. Una frase que decía (y que la define) es “tener enemigos es una pérdida de tiempo y energía“.

Sin duda alguna, recordar a esta gran mujer y científico es muy apropiado en cualquier momento y circunstancia, y sirve para  reconocer el gran papel de la mujer en ciencia.

Bibliografía y referencias en INTERNET

 

Nota-1: Este artículo es una versión ampliada del artículo originalmente publicado en la web de la SEBBM

Nota-2: Este post participa en el XXVII Carnaval de Química (el del cobalto, el metal de la vitamina B12), que aloja el blog Educación Química.

Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

 

Conmemoraciones químicas del 26 de junio

Aquí os dejo un póster a partir de las conmemoraciones químcas del día 26 de junio que comenté en la página de Facebook  Todo es Química-2012 (la imagen se puede agrandar pulsando sobre ella).

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En este día destacamos, el nacimiento de Kelvin, la oxidación del amoniaco a ácido nítrico (realizada por Ostwald), el nacimiento de Plunkett (inventor del teflón), nacimiento de Brandt (descubridor del cobalto) y obtención del flúor (por Moissan).

Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es
 

Conmemoraciones químicas del 25 de junio

Las conmemoraciones químicas de cada día las distribuyo a través de la página de Facebook Todo es Química-2012 y a través de mi cuenta en Twitter (@QuimicaSociedad).

Ayer, 25 de junio,  fue un día de múltiples conmemoraciones químicas, que difundí de la manera habitual.

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En estas conmemoraciones se mencionan a grandes científicos; en orden cronológico: Lavoisier (1756-1789), Perkin (1838-1907), Liebermann (1842-1914), Nernst (1864-1941), Marie Curie (1867-1934), Bergius (1884-1949), Waksman (1888-1973) y Stein (1911-1980); con investigaciones tan variadas como la composición química del agua, síntesis de colorantes, prioridad en patentes, termodinámica, elctroquímica, radiactividad, química a alta presión, licuefación del carbón, combustibles sintéticos, antibióticos aminoglicosídicos, agentes antituberculosos y estructura de proteínas. Algunas de estas investigaciones han sido galardonadas con Premios Nobel: Curie (Física en 1903, Química en 1911), Nernst (Química en 1920), Bergius (Química en 1931), Waksman (Medicina en 1952) y Stein (Química en 1972).

Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

Algunos protagonistas de la historia de la química (en preguntas y respuestas)

Con motivo del comienzo del curso de divulgación Los avances de la química y su impacto en la sociedad, planteé una serie de preguntas sobre personajes importantes de la historia de la química. Las respuestas se dieron en la sesión del día 17 de enero; la copia de esta conferencia se puede descargar aquí. A continuación se dan las respuestas a las 32 preguntas,

1) ¿Cual ha sido el químico más desafortunado de la historia? (No vale contestar “Lavoisier”).

Nicolas Leblanc. Su mala suerte tiene que ver con la síntesis de la sosa, la Revolución Francesa y los ingleses.

2) ¿Quién fue el primer químico de la historia? ¿Para qué sirvió la primera reacción química de la historia?

El hombre prehistórico. Fue capaz de controlar el fuego, lo que sirvió para obtener energía (calor y luz).

3) ¿Qué químico representa, como ningún otro, “las dos caras de la química”?

Fritz Haber. Su síntesis del amoniaco ha servido para producir alimentos suficientes, pero también para obtener explosivos con fines bélicos. Trabajó en armas química durante la Primera Guerra Mundial.

4) ¿Por qué Faraday, científico británico y uno de los más grandes de la historia, no fue nombrado caballero (sir) o barón (lord)?

Pertenecía a la iglesia sandemaniana. Es una religión cristiana que no reconoce la autoridad religiosa del rey de Inglaterra (cabeza de la iglesia anglicana) y no pueden asistir a actos en los que hay oficios religiosos anglicanos.

5) ¿Qué gran científico de finales del siglo XIX no fue capaz de reconocer los “nuevos caminos” que tomaba la ciencia?

William Thomson (Lord Kelvin de Laggs). Creía que la naturaleza se explicaba con la física conocida en la época (leyes de Newton, leyes de Maxwell, ecuaciones de la termodinámica y de la mecánica estadística).

6) ¿Dónde y cuando se celebró el primer congreso internacional de química? ¿Qué jóvenes científicos acudieron al mismo y después cambiaron el curso de la química?

El congreso de Karlsruhe, en 1861. Para un post comentándolo, ver aquí. Asistieron Mendeleev, Meyer y Cannizzaro. La presencia de éste fue fundamental para “poner orden” en la definición de peso atómico y peso molecular y  los métodos para determinarlos.

7) ¿Cual ha sido el sueño más trascendental en la historia de la química? ¿Y la noche en vela (por insomnio) más fructífera?

El de Kekulé (estructura del benceno). El de Arrhenius (teoría del electrolito).

8) ¿Quién acuñó el término “ión”? ¿Quién acuño el término “mol”?

Faraday. Ostwald.

9) ¿Se puede “creer” en los iones y no en los “átomos”?

Aparentemente sí, como fue el caso de Ostwald, que durante una época prolongada de su época fue un defensor de la teoría del energismo (y, por lo tanto, opuesto a la teoría del atomismo). Junto a Arrhenius, Nernst y van’t Hoff, fue propulsor de la teoría del electrolito, que se fundamenta en la existencia de iones en disolución.

10) ¿Qué químico fundó la microbiología?

Louis Pasteur

11) ¿Cual es el origen de la química física? ¿Es química o es física?

Su origen se puede trazar al del invento de la pila por Volta. Un científico fundamental en estas primeras etapas fue Faraday y sus investigaciones en electroquímica. También fueron fundamentales las investigaciones de Bunsen y Kirchhoff en espectroscopía. Oficialmente el nacimiento de la química física se puede fijar con la fundación de la revista Zeitschrift für Physikalische Chemie, por Arrhenius, vant’Hoff y Ostwald, que fue su primer editor.

La química física está entre la química y la física. Sólo hay algunas diferencias de matiz entre la química física y la física química (o fisicoquímica), lo que se discutió en este post.

12) ¿Desde cuando existe la ciencia? ¿Desde cuando existe la química?

Ambos orígenes se pueden fijar hacia mitad del siglo XVIII.

13) ¿Quién fue la primera celebridad (en términos de “famoseo”) de la química?

Humphry Davy

14) ¿Quién descubrió el oxígeno? ¿Qué es un descubrimiento científico?

Lo descubrieron, independientemente y casi simultáneamente, Scheele y Priestley. Sin embargo, no identificaron su significado, lo que fue realizado por Lavoisier. Un descubrimiento científico se produce cuando el científico se da cuenta del descubrimiento.

15) ¿Por qué había tanta necesidad de encontrar un método industrial de síntesis de sosa (carbonato sódico)? ¿Y de amoniaco?

La sosa era fundamental en numerosas aplicaciones cotidianas a comienzos del siglo XIX; por ejemplo en las industrias del jabón y del vidrio. Se obtenía, de baja calidad, de cenizas de madera.

El amoniaco, junto a los nitratos, son las fuentes de nitrógeno asimilables por las plantas; por lo tanto, es fundamental para las plantaciones y, por tanto, para la producción de alimentos.

16) Según Liebig, ¿qué sustancia química es indicador de la riqueza de una nación?

El ácido sulfúrico.

17) ¿Qué sustancia química ha salvado más vidas en la historia de la humanidad? ¿Quién la descubrió?

La lejía (disolución acuosa de hipoclorito sódico). Fue preparado por primera vez por Berthollet; que reconoció su valor como agente decolorante (blanqueante), que fue extensamente empleado en la industria textil.

18) ¿Quién descubrió más elementos químicos? ¿Qué tres elementos químicos fueron descubiertos por españoles?

Seaborg, muchos elementos transuránidos. También hay que destacar a Ramsay, Klaproth, de Boisbaudran, Cleve y Davy.

El platino (de Ulloa), el vanadio (del Rio) y el wolframio o tungsteno (hermanos Elhuyar).

19) ¿Qué joven de 18 años revolucionó la química? ¿Qué relevancia tuvo su descubrimiento?

William Henry Perkin. Demostró que los colorantes se podían obtener por síntesis. Tuvo relevancia en el área de los colorantes y de los medicamentos; siendo el comienzo de la industria química fina.

20) ¿Cual fue la curiosa historia del descubrimiento del fósforo? ¿A quién se atribuye el descubrimiento?

Se buscaba la piedra filosofal. Fue descubierto en 1669 por Brand.

21) ¿Qué químico fundó la medicina molecular y la biomedicina?

Linus Pauling.

22) ¿Quién sentó las bases de la química agrícola?

Justus von Liebig.

23) ¿Qué metal, de uso común actualmente, llegó a ser tan valioso como los metales nobles? ¿Por qué el precio de este metal bajó de precio?

El aluminio. Aunque muy abundante en la corteza terrestre era muy costoso obtenerlo a partir de sus minerales (la bauxita, hidróxido de aluminio es su principal mena). El precio bajo con la aplicación industrial del método Hall-Hérault, a través de la electrolisis de alúmina, óxido de aluminio, que se obtiene de la bauxita.

24) ¿Sabes que el la teoría de la “fuerza vital”? ¿Cuando dejó de tener vigencia esta teoría?

La fuerza vital es una teoría que explicaba el origen, la estructura y propiedades distintas a las sustancias orgánicas frente a las de origen mineral.

Empezó a dejar de tener valor científico con la síntesis de la urea de Wöhler (1828) y, definitivamente, con la del ácido acético realizada por Kolbe (1847).

25) ¿Por qué la teoría del flogisto dominó la química durante un siglo?

Principalmente por el prestigio de su principal defensor, Bergman.

26) ¿Qué metal puro obtuvo el mismo químico que sintetizó urea por primera vez? ¿Quién era este químico? ¿Con qué otro químico de la época mantuvo una intensa correspondencia científica?

Aluminio. Wöhler. Liebig.

27) ¿Cual ha sido la evolución en la investigación en materiales energéticos?

La pólvora se conoce desde el comienzo de la edad media. La nitroglicerina fue descubierta por Sobero en 1846. Ese mismo año, Schönbein descubrió accidentalmente la nitrocelulosa (primera “pólvora” sin humo), pero aún muy inestable. Wilbranb descubrió el trinitrotolueno (TNT) en 1863. En 1867, Nobel inventó la dinamita, con lo que comienza la “era moderna” de los explosivos. Para más información sobre materiales energéticos, ver aquí.

28) ¿Qué alquimista fue un fiel seguidor de la “filosofía” de Lutero? ¿Qué aportó este alquimista a la historia de la ciencia?

Paracelso. La iatroquímica, precursora de la moderna química médica, que buscaba la curación usando sustancias alquimistas (naturales o ratifícales). Identificó la relación entre la dosis y el efecto biológico.

29) ¿Sabes la cronología de los descubrimiento de los elementos químicos?

En la conferencia indicada más arriba se expuso los elementos químicos descubiertos en cada época. La copia de la conferencia se puede descargar aquí.

30) ¿Qué químico fue el primero en reconocer el efecto invernadero? ¿Qué otras investigaciones realizó este científico?

Arrhenius. Entre otros temas, investigó también en electrolitos y conductividad eléctrica de disoluciones, cinética química e inmunoquímica

31) ¿Quién fue el “refundador” de la termodinámica? ¿Por qué su trabajo pasó desapercibido?

Gibbs. Fue profesor de matemáticas en la Universidad de Yale, lo que le supuso estar alejado de la escuela química importante en su época (la alemana); además la ciencia estadounidense no eras tan influyente como lo es actualmente.

32) ¿Qué otros acontecimientos químicos se pudieron celebrar en 2011? ¿Qué se pudo celebrar en 2012? ¿Qué se puede celebrar en 2013?

En 2011: centenario del Premio Nobel de Química a Marie Curie, 350 años de la publicación del libro El químico escéptico por Boyle, 200 años de la hipótesis de Avogadro, centenario del experimento de la lámina de oro de Rutherford, Marsden y Geiger, fundamental para conocer la estructura del átomo.

En 2012: 160 años del nacimiento de Ramsay, centenario del nacimiento de Seaborg, cincuentenario de la síntesis del primer compuesto de un gas noble (por Bartlett). Todos ellos relacionados con la Tabla Periódica.

En 2013: centenario del modelo atómico de Bohr.

33) ¿Quién sintetizó agua por primera vez?

Cavendish.

34) La protección de un animal permitió un desarrollo científico importantísimo en la industria cinematográfica ¿De qué animal hablamos? ¿Cual fue el material?

El elefante. Se buscaba un sustituto artificial para el marfil con el que se fabricaban las bolas de billar. Hyatt inventó un sustituto mezclando nitrocelulosa (ver pregunta 27) y alcanfor, que aparte de para fabricar bolas de billar, fue un precursor del celuloide, el material base para la fotografía y el cine.

Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

Joseph Priestley

Hoy, 13 de marzo, se conmemora el 280º aniversario del nacimiento de Joseph Priestley (1733-1804). Nacido en un pequeño pueblo de Yorkshire (Inglaterra), debido a problemas de salud, tuvo numerosas interrupciones en su educación; incluso no recibió educación científica formal. A pesar de estos inconvenientes, fue una persona enciclopédica que hizo aportaciones en educación, gramática, ética, filosofía, teología, metafísica, economía, política y ciencias naturales; conocía nueve idiomas (entre ellos caldeo, griego, sirio y árabe). Su principal trabajo fue como ministro eclesiástico, siendo uno de los inspiradores de la Iglesia del Unitarismo. Tras una serie de disturbios por motivos políticos y religiosos, tuvo que emigrar a Estados Unidos, donde pasó sus últimos diez años, siendo uno de los impulsores de la química estadounidense. La American Chemical Society (ACS) ha designado su nombre (medalla Priestley) a la máxima distinción que otorga.

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Historia de la química: Parte 1.

El pasado día 17 de enero tuvo lugar la segunda sesión del curso de divulgación Los Avances de la Química y su Impacto en la Sociedad, consistiendo en una conferencia sobre los avances de la química a lo largo de la historia su influencia en el bienestar de la sociedad, impartida por Bernardo Herradón.

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La conferencia fue larga (alrededor de 85 minutos), pero la historia de la química no se puede contar en menos tiempo. Agradezco la paciencia de los numerosos asistentes (algunos sentados en el suelo) que siguieron la conferencia con mucha atención e interés como lo prueban las muchas preguntas que prolongaron la sesión otros 45 minutos adicionales. Especialmente es de agardecer a los estudiantes preuniversitarios asistentes que están demostrando un gran interés por la química. La copia de la conferencia en formato PDF se puede descargar aquí.

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Puesto que la conferencia fue larga y este resumen va a ser detallado, lo dividiré en varias partes. También iré publicando posts respondiendo (con cierto detalle) a las 34 preguntas que realicé sobre la historia de la química.

La conferencia empezó afirmando que la transformación del ser humano primitivo, tecnológicamente nulo, a la alta tecnología y comodidades que disfrutamos en este comienzo de siglo XXI. Este increible progreso se ha logrado gracias a la ciencia y a sus aplicaciones (la tecnología y la ingeniería). La frase de Pedro M. Etxenique de que “La ciencia es la mayor obra colectiva de la historia de la humanidad” fue recordada por su importancia en el desarrollo alcanzado por le ser humano.

Un objetivo de esta conferencia (y de muchas otras que he impartido en los últimos años, especialmente las dirigidas a estudiantes preuniversitarios) es demostrar que la historia de la química y de sus protagosnistas son una buena herramienta didáctica para enseñar química; lo que es aplicable a todas las ciencias.

A continuación me extendí en nombrar a algunos grandes científicos y su obra, para destacar el progreso de la química en los últimos 25 siglos. En esta selección, mostrada en la siguiente imagen, se ordenan los científicos (químicos, físicos, alquimistas y filósofos) en orden aproximadamente cronológico; rodeando a un matraz-planeta Tierra (que fue el logo provisional que usamos para la primera edición de este curso de divulgación).

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Los personajes que aparecen en la imagen son:

1) Demócrito de Abdera (ca 470 AC-ca 380 AC). Filósofo griego que, continuando y ampliando las enseñanzas de su maestro Leucipo, propuso la teoría de que la materia era discreta y que se podía dividir hasta un máximo; la cantidad de materia mínima e indivisible la definió como átomo. Como toda la filosofía griega, todo era especulación y no se hacían experimentos.

2) Paracelso (1493-1541). Alquimista y médico suizo, usó las “artes alquimistas” como herramienta para curar enfermedades. Seguidor de la filosofía y la religión de Lutero, viajó por toda Europa, impartiendo clases y curando enfermos. Es el fundador de la iatroquímica, precursora de la moderna área de la química médica.

3) Robert Boyle (1627-1691). El último alquimista o el primer químico. Nacido en Irlanda, de familia rica, pudo dedicar mucho tiempo a la investigación. Es uno de los fundadores de la Royal Society, la sociedad científica más antigua del mundo aún en activo. Creó lo que actualmente llamaríamos un grupo de investigación. Investigó en el comportamiento de los gases [témino acuñado por van Helmont (1579-1644)], encontrando la relación entre la presión y el volumen; el cáracter ácido de las sustancias química; diferenció entre compuesto químico y elemento químico, reconociendo la existencia de más de 4 elementos; entre muchas otras cosas. En 1661 publicó el libro El químico escéptico con el que empieza la química moderna.

4) Henry Cavendish (1731-1810). Químico inglés, una de las personas más ricas de su tiempo. Investigó en numerosas cosas, realizando las investigaciones en su casa. Descubrió el hidrógeno, fue el primero en sintetizar agua a partir de sus elementos; y determinó la constante de gravitación universal. Obtuvo muchos resultados que no publicó y que, muchos años después, desveló James C. Maxwell (1831-1879) al examinar sus archivos; entre ellos anticipó la ley de Coulomb o la ley de la inducción electromagnética. Personaje curioso y misógino, se decía de él que “nunca habló a una mujer” y que se comunicaba con notas con su ama de llaves.

5) Joseph Prestley (1733-1804). Erudito polifacético que conocía muchas lenguas y dominaba numerosas disciplinas científicas, humanísticas y sociales; desde la química a la teología pasando por la política. Se le considera el “padre de la química estadounidense” aunque estuvo poco tiempo en Estados Unidos, donde tuvo que refugiarse tras su salida de Inglaterra por motivos políticos-religiosos. Simultáneamente a Scheele descubrió el oxígeno pero no fue capaz de reconocer su importancia; también fue el primero en obtener agua carbonatada, patentando el invento; entre otras muchas aportaciones.

6) Carl Scheele (1742-1786). Descubrió el oxígeno de manera simultánea a Prestley; aunque, como él, no fue capaz de valorar su descubrimiento. Aisló e identificó numerosos compuestos orgánicos. Obtuvo cloro en estado puro pero no lo identificó como elmento, creyendo que era un compuesto. También identificó la presencia de elementos químicos nuenos en los metales molibdenita (molibdeno, posteriormente aislado por Hjelm) y tunsteinita (wolframio, posteriormente aislado por los hermanos Elhuyar).

7) Antoine Lavoisier (1743-1789) y Marie-Anne Pierrete Paulze (1758-1836). En el cuadro de Jacques-Louis David se muestran al matrimonio Lavoisier en su laboratorio. Marie-Anne fue una ayuda fundamental en la investigación de Lavoisier. Con éste comienza la química moderna aplicando de manera plena y convincente el método científico experimental a la química. Para conseguir este progreso fue fundamental el instrumental más preciso con el que Lavoisier contó; especialmente la balanza de mayor precisión que le permitió mayor exactitud en la medida. Como consecuencia de su investigación, Lavoisier formuló la ley de la conservación de la masa, la primera ley cuantitativa de la química. Fue capaz de discernir claramente entre compuestoelemento químico; este último definido como el que no puede dividirse en sus partes constituyentes; identificando la existencia de 27 elementos químicos conocidos en la época. Identificó el fósforo (aislado en 1669 por Brand) como un elemento químico. Reprodujo los experimentos de Prestley para obtener oxígeno y, lo que es más importante, lo identificó como elemento químico e identificó su papel en la oxidación y la combustión (tanto la artificial como la natural, que se produce en los seres vivos a través de la respiración); de esta manera fue capaz de explicar las transformaciones entre los metales y sus óxidos. Demostró (de manera simultánea a Smithson Tennant) que el carbón vegetal y el diamante tienen la misma composición: carbono puro. Fue un gran sistematizador, estableciendo un sistema de nomenclatura. En 1789 publicó Traité élémentaire de chimie, un libro de texto con gran influencia en la historia de la enseñanza de la química. Colaboró con Pierre Simon de Laplace (1749-1827) en la teoría del calórico y en el establecimiento del Sistema Métrico Decimal (en colaboración con otros científicos).

Nota: Continuará en un próximo post.

 

Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

Los avances de la química: una perspectiva histórica. Parte 1: Los protagonistas de la química (hasta Lavoisier).

El pasado día 17 de enero tuvo lugar la segunda sesión del curso de divulgación Los Avances de la Química y su Impacto en la Sociedad, consistiendo en una conferencia sobre los avances de la química a lo largo de la historia su influencia en el bienestar de la sociedad, impartida por Bernardo Herradón.

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La conferencia fue larga (alrededor de 85 minutos), pero la historia de la química no se puede contar en menos tiempo. Agradezco la paciencia de los numerosos asistentes (algunos sentados en el suelo) que siguieron la conferencia con mucha atención e interés como lo prueban las muchas preguntas que prolongaron la sesión otros 45 minutos adicionales. Especialmente es de agardecer a los estudiantes preuniversitarios asistentes que están demostrando un gran interés por la química. La copia de la conferencia en formato PDF se puede descargar aquí.

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Puesto que la conferencia fue larga y este resumen va a ser detallado, lo dividiré en varias partes. También iré publicando posts respondiendo (con cierto detalle) a las 34 preguntas que realicé sobre la historia de la química.

La conferencia empezó afirmando que la transformación del ser humano primitivo, tecnológicamente nulo, a la alta tecnología y comodidades que disfrutamos en este comienzo de siglo XXI. Este increible progreso se ha logrado gracias a la ciencia y a sus aplicaciones (la tecnología y la ingeniería). La frase de Pedro M. Etxenique de que “La ciencia es la mayor obra colectiva de la historia de la humanidad” fue recordada por su importancia en el desarrollo alcanzado por le ser humano.

Un objetivo de esta conferencia (y de muchas otras que he impartido en los últimos años, especialmente las dirigidas a estudiantes preuniversitarios) es demostrar que la historia de la química y de sus protagosnistas son una buena herramienta didáctica para enseñar química; lo que es aplicable a todas las ciencias.

A continuación me extendí en nombrar a algunos grandes científicos y su obra, para destacar el progreso de la química en los últimos 25 siglos. En esta selección, mostrada en la siguiente imagen, se ordenan los científicos (químicos, físicos, alquimistas y filósofos) en orden aproximadamente cronológico; rodeando a un matraz-planeta Tierra (que fue el logo provisional que usamos para la primera edición de este curso de divulgación).

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Los personajes que aparecen en la imagen son:

1) Demócrito de Abdera (ca 470 AC-ca 380 AC). Filósofo griego que, continuando y ampliando las enseñanzas de su maestro Leucipo, propuso la teoría de que la materia era discreta y que se podía dividir hasta un máximo; la cantidad de materia mínima e indivisible la definió como átomo. Como toda la filosofía griega, todo era especulación y no se hacían experimentos.

2) Paracelso (1493-1541). Alquimista y médico suizo, usó las “artes alquimistas” como herramienta para curar enfermedades. Seguidor de la filosofía y la religión de Lutero, viajó por toda Europa, impartiendo clases y curando enfermos. Es el fundador de la iatroquímica, precursora de la moderna área de la química médica.

3) Robert Boyle (1627-1691). El último alquimista o el primer químico. Nacido en Irlanda, de familia rica, pudo dedicar mucho tiempo a la investigación. Es uno de los fundadores de la Royal Society, la sociedad científica más antigua del mundo aún en activo. Creó lo que actualmente llamaríamos un grupo de investigación. Investigó en el comportamiento de los gases [témino acuñado por van Helmont (1579-1644)], encontrando la relación entre la presión y el volumen; el cáracter ácido de las sustancias química; diferenció entre compuesto químico y elemento químico, reconociendo la existencia de más de 4 elementos; entre muchas otras cosas. En 1661 publicó el libro El químico escéptico con el que empieza la química moderna.

4) Henry Cavendish (1731-1810). Químico inglés, una de las personas más ricas de su tiempo. Investigó en numerosas cosas, realizando las investigaciones en su casa. Descubrió el hidrógeno, fue el primero en sintetizar agua a partir de sus elementos; y determinó la constante de gravitación universal. Obtuvo muchos resultados que no publicó y que, muchos años después, desveló James C. Maxwell (1831-1879) al examinar sus archivos; entre ellos anticipó la ley de Coulomb o la ley de la inducción electromagnética. Personaje curioso y misógino, se decía de él que “nunca habló a una mujer” y que se comunicaba con notas con su ama de llaves.

5) Joseph Prestley (1733-1804). Erudito polifacético que conocía muchas lenguas y dominaba numerosas disciplinas científicas, humanísticas y sociales; desde la química a la teología pasando por la política. Se le considera el “padre de la química estadounidense” aunque estuvo poco tiempo en Estados Unidos, donde tuvo que refugiarse tras su salida de Inglaterra por motivos políticos-religiosos. Simultáneamente a Scheele descubrió el oxígeno pero no fue capaz de reconocer su importancia; también fue el primero en obtener agua carbonatada, patentando el invento; entre otras muchas aportaciones.

6) Carl Scheele (1742-1786). Descubrió el oxígeno de manera simultánea a Prestley; aunque, como él, no fue capaz de valorar su descubrimiento. Aisló e identificó numerosos compuestos orgánicos. Obtuvo cloro en estado puro pero no lo identificó como elmento, creyendo que era un compuesto. También identificó la presencia de elementos químicos nuenos en los metales molibdenita (molibdeno, posteriormente aislado por Hjelm) y tunsteinita (wolframio, posteriormente aislado por los hermanos Elhuyar).

7) Antoine Lavoisier (1743-1789) y Marie-Anne Pierrete Paulze (1758-1836). En el cuadro de Jacques-Louis David se muestran al matrimonio Lavoisier en su laboratorio. Marie-Anne fue una ayuda fundamental en la investigación de Lavoisier. Con éste comienza la química moderna aplicando de manera plena y convincente el método científico experimental a la química. Para conseguir este progreso fue fundamental el instrumental más preciso con el que Lavoisier contó; especialmente la balanza de mayor precisión que le permitió mayor exactitud en la medida. Como consecuencia de su investigación, Lavoisier formuló la ley de la conservación de la masa, la primera ley cuantitativa de la química. Fue capaz de discernir claramente entre compuestoelemento químico; este último definido como el que no puede dividirse en sus partes constituyentes; identificando la existencia de 27 elementos químicos conocidos en la época. Identificó el fósforo (aislado en 1669 por Brand) como un elemento químico. Reprodujo los experimentos de Prestley para obtener oxígeno y, lo que es más importante, lo identificó como elemento químico e identificó su papel en la oxidación y la combustión (tanto la artificial como la natural, que se produce en los seres vivos a través de la respiración); de esta manera fue capaz de explicar las transformaciones entre los metales y sus óxidos. Demostró (de manera simultánea a Smithson Tennant) que el carbón vegetal y el diamante tienen la misma composición: carbono puro. Fue un gran sistematizador, estableciendo un sistema de nomenclatura. En 1789 publicó Traité élémentaire de chimie, un libro de texto con gran influencia en la historia de la enseñanza de la química. Colaboró con Pierre Simon de Laplace (1749-1827) en la teoría del calórico y en el establecimiento del Sistema Métrico Decimal (en colaboración con otros científicos).

Nota-1: Continuará en un próximo post.

Nota-2: Este post participa en el XXI Carnaval de Química que aloja UNUNCUNDIO en su blog Pero esa es otra historia y debe ser contada en otra ocasión

Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

Los avances de la química y su impacto en la sociedad a lo largo de la historia

La próxima sesión del curso de divulgación Los avances de la química y su impacto en la sociedad tendrá lugar el próximo jueves 17 de enero a las 18:00 en el salón de actos del edificio del CSIC en  Serrano, 113 (Madrid). Los detalles del curso se pueden descargar aquí.

El objetivo principal de esta charla es demostrar que la historia de la química es una herramienta poderosa para enseñar química. En la charla se mostrará el desarrollo histórico de la química, incluyendo el origen y evolución de  algunos conceptos fundamentales; y poniendo de manifiesto como la química ha contribuido a mejorar la calidad de vida del ser humano. En la charla se contarán numerosas anécdotas de científicos relevantes, en las que acercaremos al “lado más humano” de la ciencia.

Algunas preguntas que dejo en este post y que se responderán en la conferencia son las siguientes:

1) ¿Cual ha sido el químico más desafortunado de la historia? (No vale contestar “Lavoisier”).

Lavoisier

2) ¿Quién fue el primer químicos de la historia? ¿Para qué sirvió la primera reacción química de la historia?

3) ¿Qué químico representa, como ningún otro, “las dos caras de la química”?

4) ¿Por qué Faraday, científico británico y uno de los más grandes de la historia, no fue nombrado caballero (sir) o barón (lord)?

Faraday

5) ¿Qué gran científico de finales del siglo XIX no fue capaz de reconocer los “nuevos caminos” que tomaba la ciencia?

6) ¿Dónde y cuando se celebró el primer congreso internacional de química? ¿Qué jóvenes científicos acudieron al mismo y después cambiaron el curso de la química?

7) ¿Cual ha sido el sueño más trascendental en la historia de la química? ¿Y la noche en vela (por insomnio) más fructífera?

8) ¿Quién acuñó el término “ión”? ¿Quién acuño el término “mol”?

9) ¿Se puede “creer” en los iones y no en los “átomos”?

10) ¿Qué químico fundó la microbiología?

11) ¿Cual es el origen de la química física? ¿Es química o es física?

12) ¿Desde cuando existe la ciencia? ¿Desde cuando existe la química?

13) ¿Quién fue la primera celebridad (en términos de “famoseo”) de la química?

14) ¿Quién descubrió el oxígeno? ¿Qué es un descubrimiento científico?

15) ¿Por qué había tanta necesidad de encontrar un método industrial de síntesis de sosa (carbonato sódico)? ¿Y de amoniaco?

16) Según Liebig, ¿qué sustancia química es indicador de la riqueza de una nación?

17) ¿Qué sustancia química ha salvado más vidas en la historia de la humanidad? ¿Quién la descubrió?

18) ¿Quién descubrió más elementos químicos? ¿Qué tres elementos químicos fueron descubiertos por españoles?

19) ¿Qué joven de 18 años revolucionó la química? ¿Qué relevancia tuvo su descubrimiento?

20) ¿Cual fue la curiosa historia del descubrimiento del fósforo? ¿A quién se atribuye el descubrimiento?

21) ¿Qué químico fundó la medicina molecular y la biomedicina?

22) ¿Quién sentó las bases de la química agrícola?

23) ¿Qué metal, de uso común actualmente, llegó a ser tan valioso como los metales nobles? ¿Por qué el precio de este metal bajó de precio?

24) ¿Sabes que el la teoría de la “fuerza vital”? ¿Cuando dejó de tener vigencia esta teoría?

25) ¿Por qué la teoría del flogisto dominó la química durante un siglo?

26) ¿Qué metal puro obtuvo el mismo químico que sintetizó urea por primera vez? ¿Quién era este químico? ¿Con qué otro químico de la época mantuvo una intensa correspondencia científica?

27) ¿Cual ha sido la evolución en la investigación en materiales energéticos?

28) ¿Qué alquimista fue un fiel seguidor de la “filosofía” de Lutero? ¿Qué aportó este alquimista a la historia de la ciencia?

29) ¿Sabes la cronología de los descubrimiento de los elementos químicos?

30) ¿Qué químico fue el primero en reconocer el efecto invernadero? ¿Qué otras investigaciones realizó este científico?

31) ¿Quién fue el “refundador” de la termodinámica? ¿Por qué su trabajo pasó desapercibido?

32) ¿Qué otros acontecimientos químicos se pudieron celebrar en 2011? ¿Qué se pudo celebrar en 2012? ¿Qué se puede celebrar en 2013?

33) ¿Quién sintetizó agua por primera vez?

flexion H2O

34) La protección de un animal permitió un desarrollo científico importantísimo en la industria cinematográfica ¿De qué animal hablamos? ¿Cual fue el material?

Cartel_Conferencia_BH_170113

Nota: Este post está dedicado a Dani Torregrosa (@DaniEPAP) y a César Tomé (@EDocet), fuentes de inspiración en la web. Seguro que contestan a todas las preguntas.

Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

Conmemoraciones químicas

Esta semana se han conmemorado diversos acontecimientos relacionados con químicos, físicos y biológicos que han tenido importancia en el desarrollo histórico de la química.

19 de noviembre de 1711. Nacimiento de Mihail Lomosonov (1711-1765).Un auténtico erudito del siglo XVIII; con aportaciones en poesía, gramática, lingüistica, geografía, astronomía,  física y química. Se le atribuye el descubrimiento de la Ley de conservación de la masa; pero que no se llegó a difundir en Occidente; por lo que, en su formulación actual es debida a Lavoisier (1743-1794).

19 de noviembre de 1807. Humphry Davy (1778-1829) anuncia en la Royal Society el aislamiento y caracterización del sodio y del potasio por electrolisis de hidróxido sódico e hidróxido potásico, respectivamente. Para leer un poco más sobre este gran químico, pulsar este enlace.

19 de noviembre de 1915. Nacimiento de Earl Sutherland (1915-1974).Bioquímico estadounidense que investigó el mecanismo de acción de las hormonas; recibiendo el Premio Nobel en Medicina en 1971. Para más información, pulsar este enlace.

19 de noviembre de 1990. Fallecimiento de Giorgy Flyorov (1913-1990).Físico soviético, pionero en la investigación en fisión nuclear. Participó en la preparación de  los elementos transuránidos con números atómicos Z = 104 (rutherfordio, Rf), Z =105 (dubnio, Db) y Z = 106 (seagorgio, Sg). Rf y Sg fueron sintetizados simultáneamente por los investigadores estadounidenses liderados por Seaborg, Ghiorso y McMillan. La IUPAC ha nombrado flevorio al elemento químico Z = 114 (símbolo Fl). El otro nuevo elemento químico es el livermorio (Lv, Z = 116).

22 de noviembre de 1875. Dimitri Mendeleev publica un artículo en el que afirma que el galio, elemento aislado unos meses antes, era idéntico al eka-aluminio, cuya existencia Mendeleev había predicho en 1869. Inicialmente las propiedades del galio no eran idénticas a las eka-aluminio, pero era debido a impurezas en la muestra de galio. Mendeleev tenía razón. Para leer más sobre este tema, pulsar este enlace.

23 de noviembre de 1887. Nacimiento de Henry Moseley (1887-1915). Descubrió la ley que relaciona la frecuencia de emisión/absorción de rayos X con la carga del núcleo atómico, constituyendo la base de la definición del número atómico y el fundamento de la tabla periódica de los elementos químicos. .

23 de noviembre de 1837. Nacimiento de Johannes van der Waals (1837-1923). Recibió el Premio Nobel de Física en 1910. Investigó los cambios de fase, interacciones intermoleculares y enunció la ley que describe el comportamiento de los gases reales. Para ller más sobre van der Waals, pulsa este enlace.

25 de noviembre de 1814. Nacimiento de Robert Mayer (1814-1878). Descubrió la ley de la conservación de la energía, constituyendo el primer principio de la termodinámica. Fue el primero en establecer el equivalente mecánico del calor (posteriormente refinado experimentalmente por Joule); cuyas ideas le surgieron mientras trabajaba como médico en un barco navegando a Java, pensando en la “física del calor animal”

25 de noviembre de 1884. Fallecimiento de Herman Kolbe (1818-1884). Durante su tesis doctoral realizó la síntesis del ácido acético a partir de sustancias inorgánicas (1843-1845), desechando definitivamente la hipótesis de la fuerza vital en química. Posteriormente realizó la síntesis del ácido salicílico a través de una reacción original (la síntesis de Kolbe). El ácido salicílico es un producto natural con propiedades analgésicas, cuyo fármaco precursor es la aspirina. Investigó en transformaciones electroquímicas de compuestos orgánicos, especialmente la descarboxilación electrolítica de ácidos carboxílicos). Varias reacciones orgánicas llevan su nombre.

Bernardo Herradón García
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Einstein ¿químico? Reflexiones sobre la historia de la ciencia

Conferencia en la Universidad del País Vasco en Bilbao.

¿Qué hubiese sido de la química si Albert Einstein hubiese dedicado su talento a desarrollar los fundamentos de la química? Se hará un repaso histórico de la química, desde los alquimistas a Lavoisier, Avogadro, Mendeleev, el desarrollo de la termodinámica, el nacimiento de la química físca y las aportaciones de la mecánica cuántica. Finalmente se discutirá el papel que las matemáticas y la física teórica tendrán en el establecimiento de las bases teóricas de la química y las repercusiones que tendrá en el futuro de la química y de la ciencia.

Más información en el cartel.

Bernardo Herradón García
CSIC
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Pildoras químicas: Emil Fischer (1852-1919)

9 de octubre de 1852. Nacimiento de Emil Fischer. Premio Nobel de Química en 1902 por sus investigaciones en moléculas de interés biológico: las purinas y los azúcares. Su investigación abarcó prácticamente todos los aspectos de la química orgánica de su tiempo, desde péptidos y proteínas a heterociclos, pasando por estereoquímica y síntesis orgánica. Se le puede considerar uno de los padres de la bioquímica por sus investigaciones en moléculas de interés biológico y su hipótesis (metafórica) de la llave y la cerradura para explicar la especificidad enzimática; lo que constituye la base del reconocimiento molecular. Durante la Primera Guerra Mundial fue el responsable de organizar la producción química alemana. Se suicidó el 15 de julio de 1919 posiblemente como consecuencia de la muerte de dos de sus hijos durante la guerra.

Bernardo Herradón García
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b.herradon@csic.es

Emil Fischer

9 de octubre de 1852. Nacimiento de Emil Fischer. Premio Nobel de Química en 1902 por sus investigaciones en moléculas de interés biológico: las purinas y los azúcares. Su investigación abarcó prácticamente todos los aspectos de la química orgánica de su tiempo, desde péptidos y proteínas a heterociclos, pasando por estereoquímica y síntesis orgánica. Se le puede considerar uno de los padres de la bioquímica por sus investigaciones en moléculas de interés biológico y su hipótesis (metafórica) de la llave y la cerradura para explicar la especificidad enzimática; lo que constituye la base del reconocimiento molecular. Durante la Primera Guerra Mundial fue el responsable de organizar la producción química alemana. Se suicidó el 15 de julio de 1919 posiblemente como consecuencia de la muerte de dos de sus hijos durante la guerra.

Bernardo Herradón García
CSIC
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Pildoras químicas: el mol.

Hoy se cumple el 41 aniversario del establecimiento del mol como la unidad de materia en el Sistema Internacional de Unidades Científicas.

El mol es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos de carbono hay en 0’012 kg de carbono-12. La naturaleza de las partículas elementales debe especificarse y pueden ser átomos, moléculas, iones, electrones u otras partículas. La cantidad de partículas contenidas en los 12 gamos de carbono-12 es, por definición, el Número de Avogadro.

Para más información, ver este post.

 

Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

El teatro: una manera eficaz de divulgar ciencia. La tabla periódica en la Noche de los Investigadores.

El uso de los estilos literarios clásicos, como el teatro, el cuento y la novela, son iniciativas valiosas para divulgar la ciencia. Una de las iniciativas más interesantes de los últimos años es la obra de teatro Estáis hechos unos elementos: Una historia de la tabla periódica, escrita por Antonio Marchal, profesor de la Universidad de Jaén. Mañana (día 28 de septiembre) habrá una representación de la obra completa en el IES Beatriz Galindo, dentro de las actividades de la Noche de los Investigadores en Madrid, organizada por la ANQUE. La semana que viene habrá dos representaciones en formato reducido durante la fase final del concurso Ciencia en Acción.

La obra se estrenó el 25 de septiembre de 2011 coincidiendo con la Noche de los Investigadores, siendo un éxito, como lo recogieron los periódicos locales (http://diariodigital.ujaen.es/node/25933, ver imagen de la noticia más abajo). La obra de teatro constituyó una de las actividades más originales durante el Año Internacional de la Química.

(pulsando sobre la imagen, se puede visualizar en tamaño más grande)

La obra presenta, de manera divertida y amena, a quienes descubrieron algunos elementos químicos, cómo los descubrieron y cómo están presentes en la vida diaria. La puesta en escena en el estreno contó con la dirección de la actriz Noelia Rosa y la interpretación de los actores y actrices de los grupos de teatro universitarios jiennenses In Vitro y Mamadou.

La pasada edición de Anales de Química publicó un artículo de Antonio Marchal describiendo la génesis y el desarrollo de la obra. El artículo lo podéis descargar aquí.

 

 

 

 

Bernardo Herradón-García
CSIC
herradon@iqog.csic.es

William Crookes (1832-1919)

17 de junio de 1832. Nacimiento de William Crookes. Uno de los más importantes experimentalistas de física y química de la historia. Descubrió el talio (elemento número 81) por métodos espectroscópicos, aunque no lo aisló. Realizó experimentos para separar los elementos químicos que constituyen el grupo de los lantánidos o tierras raras. Inventó instrumental de laboratorio, como el radiómetro que usó para medir la radiación infrarroja y diversos tubos de vacío, entre ellos el tubo de Crookes, que sirvió para estudiar los rayos catódicos y permitió el descubrimiento del electrón.

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Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

Recordando a uno de los grandes: Humphry Davy (1778-1829)

Hoy 29 de mayo se conmemora el 183º aniversario del fallecimiento de Humphry Davy (1778-1829).

Davy (1778-1829) consiguió aislar metales muy reactivos, como el sodio, el potasio, el estroncio, el bario y el magnesio; así como el boro (simultáneamente a Gay-Lussac). Identificó el cloro y el yodo como elementos químicos, que habían sido descubierto con anterioridad, pero no reconocidos como tales. El cloro había sido aislado por Scheele pero pensaba que era un compuesto químico que contenía oxígeno.

Hizo estudios que definieron el carácter ácido de las sustancias químicas. Lavoisier había postulado que todos los ácidos tenían oxígeno. En 1811 Davy encontró, al estudiar el ácido muriático (clorhídrico, HCl), que no es necesario oxígeno para tener un ácido y llegó a la conclusión de que el principio ‘acidificante’ es el hidrógeno. En 1814, Davy afirmó que la acidez no depende de ninguna sustancia elemental, sino más bien es consecuencia de una combinación peculiar de varios elementos.

En 1815 inventó la lámpara para mineros, que hacía más segura la extracción del carbón. Investigó diversos óxidos, especialmente de nitrógeno, como el óxido nitroso (el gas de la risa) que usó como anestésico y que probó él mismo.

Davy fue una de las figuras científica y humana más destacada de su época (comienzos del romanticismo). De familia muy humilde, con esfuerzo y una muy alta capacidad intelectual, llegó a la cumbre científica y social (fue nombrado Sir). Desde 1802 fue el primer profesor de química de la Royal Institution (RI). Esta institución fue creada en 1799 como centro de investigación, que actualmente sigue en activo; siendo una de las más prestigiosas del mundo, en la que han trabajado científicos de gran importancia. Aunque era muy joven (23 años), Davy fue contratado por la RI para encargarse del laboratorio de química. Instauró un laboratorio de electroquímica (denominado de galvanismo en aquella época) con el que alcanzó rápida fama como científico y como divulgador de la ciencia.

Una de las actividades que implantó fueron las conferencias (con demostraciones prácticas) abiertas para el público en general que llenaban el auditorio de la RI, habiendo dificultades para conseguir entradas. Fueron muy populares en su época y la tradición se mantiene tras más de 200 años. De hecho, las conferencias navideñas de la Royal Institution son frecuentemente transmitidas por la televisión británica (BBC). Davy renunció a su puesto de profesor en la RI en 1812, manteniendo el de director del Laboratorio de Química hasta 1825. Llevó una vida muy activa. Se casó con una viuda rica (que le garantizó bienestar económico), viajó frecuentemente por Europa, impartió conferencias, realizó investigaciones químicas e inventos, asesoró al almirantazgo británico, y fue presidente de la Royal Society (la sociedad científica fundada por Boyle y sus coetáneos).

Aunque Davy falleció relativamente joven (en Suiza, durante uno de sus viajes), sus logros científicos fueron inmensos; aunque ‘el descubrimiento del que más presumió fue el de Michael Faraday’.

Bibliografía:

1) R. Lamont-Brown, Humphry davy. Life beyond the lamp. Sutton Publishing, 2004.

2) D. Knight, Humphry Davy. Science and Power. Cambridge University Press, 1992.

Notas:

1) Adaptado del libro Los avances de la química (Libros de la Catarata-CSIC, 2011).

2)  Este post participa en la XV Edición del Carnaval de Química, que aloja el blog El cuaderno de Calpurnia Tate.

Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

Conmemoraciones químicas del 27 de mayo

Algunas conmemoraciones químicas del 27 de mayos tienen que ver con la química nuclear, aplicaciones de la química de polímeros y descubrimientos esenciales que permitieron descifrar el código genético.

27 de mayo de 1887. Nacimiento de Kasimierz Fajans. Descubrió la ley de desplazamiento radiactivo que explica las transformaciones nucleares. Esta ley la formuló de manera independientemente y casi simultáneamente con Frederick Soddy; conociéndose como Ley de Fajans-Soddy. Esta ley permite predecir la evolución de los isótopos radiactivos.

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Fajans descubrió varios núcleos radiactivos y el elemento químico protactinio (número atómico: 91). También formuló la regla de Fajans que permite predecir si un compuesto inorgánico es covalente o iónico.

27 de mayo de 1930. Se patenta la primera cinta adhesiva (el popular “celo”) de uso generalizado aún 80 años después. Estaba basada en el celofan, que es una modificación de la celulosa, un polímero natural. El invento fue realizado por Richard Drew, que trabajaba en la compañía 3M.

27 de mayo de 1961. Nirenberg y Matthaei realizan un experimento clave para empezar a descifrar el código genético. Encuentran que el polinucleótido formado sólo por unidades Los resultados obtemde uridina se transcribe en una proteína que sólo tiene el aminoácido fenilalanina. Nirenberg recibió el Premio Nobel de Medicina en 1968 (compartido con Khorana y Holley).

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Los resltados obtenidos por Nirenberg y otros científicos (Ochoa entre ellos) a principios de los años 1960s demostraron el dogma de la biología molecular (DNA hace RNA, RNA hace proteína) y caracterizaron la relación entre la secuencia de bases de un gen y la secuencia de aminoácidos de una proteína.

Nirenberg, nacido en Nueva York (1927), se licenció en Zoología y Química (¡una combinación curiosa!) por la Universidad de Florida.  Realizó la tesis doctoral en química biológica en la Universidad de Michigan (1957). Realizó una estancia postdoctoral en el Instituto  Nacional de Artritis y Enfermedades Metabólicas del NIH (Nacional Institute of Health), donde permaneció el resto de su carrera científica.

Desde su incorporación al NIH, empezó a investigar la existencia de mRNA y su papel en la síntesis de proteínas (para confirmar la propuesta del dogma de la biología molecular de Francis Crick) y con su colaborador Heinrich Matthaei desarrolló una técnica que permitía detectar la síntesis de proteína en acción, a través del estudio de la  incorporación de aminoácidos radioactivos en proteínas. Esta técnica les permitió  realizar alguno de los experimentos más espectaculares de la historia de la ciencia al demostrar (en el primer experimento de la serie) que el ácido poliuridílico [un RNA sólo con nucleótidos con uracilo (U) como única base] es un precursor de polifenilalanina.

En esa época se estableció una carrera entre diversos grupos de investigación (entre los que destacaba el de Severo Ochoa) por descifrar el código genético, siendo el de Nirenberg el primero en conseguirlo. A partir de ahí, la historia es conocida…

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Nirenberg recibió el Premio Nobel de Medicina en 1968, compartiéndolo con Holley y Khorana (dos químicos). ¡La época en la que los químicos eran galardonados con los Premios Nobel de Medicina!

En noviembre de 2009, la ACS (American Chemical Society) eligió el desciframiento del código genético como uno de los acontecimientos químicos relevantes (Nacional Historic Chemical Landmark). Curiosamente, fue el primer empleado del gobierno federal de Estados Unidos galardonado con un Premio Nobel. EL NIH tiene una página web con numerosa información sobre la vida e investigación de Nirenberg y, en 2004, publicó un artículo personal sobre sus investigaciones en Trends Biochem. Sci. 2004, 29, 46.

Nota: Este post participa en la XV Edición del Carnaval de Química, que aloja el blog El cuaderno de Calpurnia Tate.

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Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

Lavoisier y el oxígeno (1776)

Hoy hace 236 años (19 de abril de 1776) que Antoine-Laurent Lavoisier (1743-1794) presentó, en la Real Academia de Ciencias de Francia, sus investigaciones sobre la combustión; reclamando la prioridad del descubrimiento del oxígeno al identificar su papel fundamental en la combustión. Aunque el oxígeno fue aislado unos años antes, independientemente, por Carl Wilhem Scheele (1742-1786) y Joseph Priestley (1733-1804); estos no interpretaron correctamente su comportamiento químico. La prioridad del descubrimiento ha sido teatralizada en la obra Oxigeno, escrita por Roald Hoffmann y Carl Djerassi.

Lavoisier nació en el seno de una familia acaudalada. Aunque obtuvo un título de licenciado en leyes, nunca llegó a ejercer como tal. Desde joven se interesó por la ciencia y recibió clases en diversas disciplinas. Se interesó por la política, llegando a ser administrador de la Ferme Générale, una institución de carácter semi-feudal que recolectaba impuestos por mandato real.
En sus investigaciones contó con la ayuda inestimable de su esposa Anne-Marie Paulze (1758-1836), que colaboró con Lavoisier en experimentos, ilustró sus publicaciones y tradujo numerosos textos escritos por los químicos ingleses de la época.

Entre las aportaciones de Lavoisier hay que destacar las siguientes:

1) Rigor en las medidas. Perfeccionó las balanzas para hacer pesadas precisas.
2) En su libro Réflexions sur le phlogistique (1983) derribó la teoría del flogisto debido a su inconsistencia para explicar hechos experimentales.
3) Estableció firmemente el concepto de elemento químico (el que no se puede descomponer en partes más pequeñas) a diferencia de la sustancia compuesta. Caracterizó como elemento químico el oxígeno, el nitrógeno, el hidrógeno, el fósforo, el mercurio, el zinc y el azufre.
4) Comprobó que cuando un metal se oxida al aire, la ganancia de peso del material obtenido respecto al metal es igual al peso que pierde el aire.
5) También realizó experimentos en sentido contrario. Liberó oxígeno de algunos compuestos como el óxido de mercurio (repitiendo el experimento de Priestley) y comprobó que el peso perdido por el óxido era igual al ganado por el ambiente que le rodeaba.
6) Estos experimentos le llevaron a formular la ley de la conservación de la masa, que cronológicamente fue la primera ley básica en química, enunciada en 1775. La ley afirma que la masa ni se crea ni se destruye, sólo se transforma.
7) Identificó inequívocamente el papel del aire en la combustión y oxidación. Repitió los experimentos de químicos anteriores sobre el aire y sus componentes, dando nombre al oxígeno y al nitrógeno (azote, que significa ‘sin vida’ en griego, y que actualmente es el término en francés para el nitrógeno). La importancia del oxígeno para explicar las reacciones químicas fue magistralmente desvelada por Lavoisier en 1776, por lo que frecuentemente se considera a Lavoisier el descubridor del oxígeno. La historia del descubrimiento del oxígeno lleva a la reflexión sobre el descubrimiento científico y la consciencia de haber descubierto algo.

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8 ) El nombre oxígeno procede de las palabras griegas oxys (ácido) y genos (generación). Propuso la teoría de que el oxígeno en una sustancia química producía la acidez de la misma; puesto que en aquella época, todas las sustancias con carácter ácido contenían oxígeno. Décadas después se encontró que esta regla no es general.
9) En 1783 anunció que el agua está constituida por la combinación de hidrógeno y oxígeno, redescubriendo el resultado obtenido previamente por Henry Cavendish (1731-1810). Renombra el gas inflamable de Cavendish como hidrógeno (generador de agua en griego).
10) En colaboración con el matemático Pierre-Simon de Laplace (1749-1827), realizó experimentos de calorimetría para determinar el calor desprendido en las reacciones químicas, especialmente en la producción de dióxido de carbono; que comprobó que se formaba tanto al quemar una sustancia química con carbono como en la respiración; proponiendo que ésta era una combustión lenta.
11) Probó que la composición química del carbón (el combustible usado en la época) y el diamante era la misma: carbono puro. Esto lo realizó quemando ambas sustancias (usando la luz del Sol), comprobando que se formaba la misma sustancia química (dióxido de carbono) y en la misma cantidad. Estos experimentos fueron corroborados y perfeccionados posteriormente por Smithson Tennant (1761-1815).
12) En su libro Méthode de nomenclature chimique (1787) elaboró un sistema de nomenclatura, lo que facilitaría el intercambio de información de una manera más precisa. La mayoría de la nomenclatura de Lavoisier está aún en uso.
13) En su libro Tramité Élémentaire de Chimie (1789) sistematizó los conceptos químicos conocidos en la época.
14) Colaboró en la instauración del Sistema Métrico Decimal.

Los numerosos resultados alcanzados por Lavoisier le proporcionaron gran prestigio entre la comunidad científica. Sin embargo, su vida y trayectoria científica fueron trágicamente segadas como consecuencia de la Revolución Francesa, que le condenó por sus actividades como recaudador de impuestos. A pesar de los ruegos para que se perdonara su vida en consideración a sus grandes aportaciones científicas, fue decapitado el 8 de mayo de 1794. Fue una gran pérdida para la química. El matemático Joseph-Louis de Lagrange (1736-1813) dijo “bastó un instante para separar su cabeza del cuerpo, Francia no producirá otra cabeza igual en un siglo“.

Adaptado del libro Los Avances de la Química (Libros de la Catarata-CSIC, 2012).

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Esta entrada participa en la XIV edición del Carnaval de Química, que aloja el blog Educación Química.

Bernardo Herradón  García
CSIC
b.herradon@csic.es

Grandes químicos: William Henry Perkin

En este mes de marzo se ha celebrado el nacimiento de William Henry Perkin (12 de marzo de 1838 – 14 de julio de 1907). Sintetizó el primer colorante sintético (la mauveina o malva de Perkin). Perkin era un niño prodigio de la química. A los 15 años empezó a investigar con Hoffman en Londres. Cuando tenía 18 años, Hoffman le asignó la síntesis de la quinina, que es una sustancia química natural que se aisla de la corteza del árbol de la quina y que sirve para tratar la malaria. En aquella época había bastantes casos de malaria en Europa y se estableció un premio para el químico que lograse sintetizar quinina en el laboratorio. En esa época no se conocía la estructura de la quinina (bastante compleja), sino sólo su fórmula molecular, Hoffman y Perkin pensaron ingenuamente que se podía sintetizar por oxidación de anilina. Perkin era un entusiasta investigador; que, aparte de trabajar en el laboratorio de Hoffman, realizaba experimentos caseros (montó un laboratorio en su casa). Durante las vacaciones de la Semana Santa de 1856, Perkin realizó experimentos que no dieron lugar a la quinina; sino a una especie de alquitrán oscuro. Normalmente, cualquier químico tira ese residuo, pero Perkin se dio cuenta de que el color era persistente, los matraces no se conseguína limpiar y pensó que podía ser un colorante. Refinó los experimentos y ello dio lugar al primer colorante sintético y, lo que es más importante, promovió una investigación intensa sobre colorantes, tintas, pinturas, etc; que aún actualmente es una de las industrias químicas más potentes.

Disponer de colorantes sintéticos es una gran ventaja para la sociedad. Ya no tenemos que depender de fuentes naturales para su obtención. Las fuentes naturales frente a las sintéticas tienen varias ventajas: no se agotan, no dependen de la fuente de suministro, son más consistentes en calidad, son mas variadas en colores y son más baratas.

Por supuesto, Perkin no sintetizó quinina (hubo que esperar al año 1944, primera síntesis realizada por Woodward, Premio Nobel en 1965, y von Doering, fallecido en 2011) pero tuvo la mente lúcida para aprovechar resultados negativos de una investigación. Con la industria de los colorantes, Perkin se hizo rico muy joven y luego dedicó todos sus esfuerzos a ser uno de los químicos orgánicos más brillantes de la segunda mitad del siglo XIX; descubriendo, entre otras cosa, la reacción de Perkin.

Una excelente biografía de Perkin es Mauve, escrito por Simon Garfield.

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Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

Científicos y hechos de la semana: De Perkin a Loschdmidt, pasando por el DNA, la quimioterapia y el oxígeno.

La semana del 12 al 18 de marzo se han conmemorado algunos acontecimientos muy importantes en la historia de la química, principalmente el nacimiento de científicos que han hecho aportaciones fundamentales en el desarrollo de la química. A continuación se mecionan y comentan algunas.

12 de marzo de 1838. Nacimiento de William Henry Perkin (1838-1907). Sintetizó el primer colorante sintético (la mauveina o malva de Perkin). Perkin era un niño prodigio de la química. A los 15 años empezó a investigar con Hoffman en Londres. Cuando tenía 18 años, Hoffman le asignó la síntesis de la quinina, que es una sustancia química natural que se aisla de la corteza del árbol de la quina y que sirve para tratar la malaria. En aquella época había bastantes casos de malaria en Europa y se estableció un premio para el químico que lograse sintetizar quinina en el laboratorio. En esa época no se conocía la estructura de la quinina (bastante compleja), sino sólo su fórmula molecular, Hoffman y Perkin pensaron ingenuamente que se podía sintetizar por oxidación de anilina. Perkin era un entusiasta investigador; que, aparte de trabajar en el laboratorio de Hoffman, realizaba experimentos caseros (montó un laboratorio en su casa). Durante las vacaciones de la Semana Santa de 1856, Perkin realizó experimentos que no dieron lugar a la quinina; sino a una especie de alquitrán oscuro. Normalmente, cualquier químico tira ese residuo, pero Perkin se dio cuenta de que el color era persistente, los matraces no se conseguína limpiar y pensó que podía ser un colorante. Refinó los experimentos y ello dio lugar al primer colorante sintético y, lo que es más importante, promovió una investigación intensa sobre colorantes, tintas, pinturas, etc; que aún actualmente es una de las industrias químicas más potentes.

Disponer de colorantes sintéticos es una gran ventaja para la sociedad. Ya no tenemos que depender de fuentes naturales para su obtención. Las fuentes naturales frente a las sintéticas tienen varias ventajas: no se agotan, no dependen de la fuente de suministro, son más consistentes en calidad, son mas variadas en colores y son más baratas.

Por supuesto, Perkin no sintetizó quinina (hubo que esperar al año 1944, primera síntesis realizada por Woodward, Premio Nobel en 1965, y von Doering, fallecido en 2011) pero tuvo la mente lúcida para aprovechar resultados negativos de una investigación. Con la industria de los colorantes, Perkin se hizo rico muy joven y luego dedicó todos sus esfuerzos a ser uno de los químicos orgánicos más brillantes de la segunda mitad del siglo XIX; descubriendo, entre otras cosa, la reacción de Perkin.

12 de marzo de 1790. Nacimiento de John Frederic Daniell (1790-1845). Científico inglés. Su principal aportación científica fue el invento de una pila electroquímica (la pila Daniell) que mejoraba la pila voltaica inventada por Alessandro Volta (una copia del artículo de Volta se puede descargar aquí). La pila Daniell consiste en electrodos de cobre y zinc en disoluciones de sus respectivos sulfatos

12 de marzo de 1824. Nacimiento de Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887). Científico alemán que realizó investigaciones fundamentales en electricidad, radiación térmica (acuñó el término radiación del cuerpo negro, en cuyo estudio fue pionero), termoquímica y espectroscopía. En colaboración con Robert Bunsen, inventó un espectroscopio que sirvió para estudiar sustancias químicas, permitiéndoles identificar nuevos elementos químicos, como el cesio (en 1860) y el rubidio (en 1861).

Kirchhoff (a la izquierda) y Bunsen (a la derecha)

12 de marzo de 1953. James Watson (nacido en 1928) describió la estructura de doble hélice del ADN en una carta dirigida a Max Delbrück. El artículo se envió a la revista Nature el 2 de abril de ese año y fue publicado el 25 de abril de 1953. Este artículo se puede descargar aquí. Un segundo artículo de Watson y Crick describiendo las implicaciones genéticas de la estructura de DNA se puede descargar aquí. La siguiente figura es la imagen esquemática de la estructura del DNA en la pubicación de abril de 1953.

13 de marzo de 1733. Nacimiento de Joseph Priestley (1733-1804). Nacido en Inglaterra. Clérigo fundador de la religión del Unitarianismo. Por su apoyo a las revoluciones francesas y estadounidenses, se tuvo que exiliar a Estados Unidos en 1791, dónde se le considera el “padre de la química americana”; y, quizás por esta razón, su fama es mayor de la que merecen sus méritos

Realizó numerosos experimentos con gases. Investigó con dióxido de carbono (“aire fijado”, en la nomenclatura de la época), que había sido descubierto por Joseph Black en 1753. Prestley identificó el dióxido de carbono como un producto de la combustión, de la respiración y de la fermentación de ciertas bebidas alcohólicas. Encontró un método de producir disoluciones de dióxido de carbono, patentando el invento y logrando las primeras bebidas carbonatadas (1772). También preparó monóxido de carbono, pero no estudió sus propiedades.

Su mayor logro fue el descubrimiento del oxígeno (al que llamó ‘aire desflogisticado’) el 1 de agosto de 1774. Lo obtuvo al calentar óxido de mercurio concentrando los rayos de Sol con una lupa. Este descubrimiento lo había hecho Carl Scheele un año antes, pero no lo publicó hasta bastante tiempo después (problemas de la edición del libro en el que se decriben los experimentos). Sin embargo, Priestley, que era un firme defensor de la teoría del flogisto (una teoría con poca base científica) no fue capaz de reconocer la importancia de su descubrimiento, lo que hubiese derribado la teoría del flogisto. La importancia del oxígeno para explicar las reacciones químicas fue magistralmente desvelada por Lavoisier en 1777, por lo que frecuentemente se considera a Lavoisier el descubridor del oxígeno.

La historia del descubrimiento del oxígeno lleva a la reflexión sobre ‘el descubrimiento científico y la consciencia de haber descubierto algo‘; y es el objeto de la magnífica obra de teatro Oxygen, escrita por Carl Djerassi y Roald Hoffmann.

14 de marzo de 1854. Nacimiento de Paul Ehrlich (1854-1915). Premio Nobel de Medicina en 1908 por sus aportaciones a la inmunología. Ehrlich empezó su carrera científica estudiando la posibilidad de usar los colorantes desarrollados por Perkin en el teñido de tejidos de seres vivos (una técnica habitual actualmente, tanto en histología como en biología celular). Ehrlich estaba convencido de que las enfermedades causadas por microorganismos se podrían curar por tratamiento con compuestos químicos, actualmente denominados antibióticos. Para ello deberían tener una toxicidad selectiva, es decir deberían ser más tóxicos para el patógeno que para el organismo huésped (el ser humano). A principios del siglo XX, en el grupo de Ehrlich se desarrollaron los primeros tratamientos quimioterapéuticos de manera sistemática. Se basó en la estructura del atoxyl, un derivado de arsénico con propiedades antibióticas pero muy tóxico, y empezaron a preparar centenares de compuestos que se ensayaron para determinar su actividad biológica. Estas investigaciones dieron lugar al desarrollo del salvarsán, el primer agente quimioterapéutico eficaz; que, aunque tenía cierta toxicidad, esta era mucho menor que el atoxyl y además era mucho más activo frente a ciertos microorganismos. El salvarsán fue el medicamento utilizado para tratar numerosas enfermedades (la sífilis, especialmente) hasta la década de 1940s, en que fue reemplazado por la penicilina.

15 de marzo de 1821. Nacimiento de Johann Josef Loschmidt (1821-1895). Uno de los químicos más prolíficos, originales y (por desgracia) olvidados de su época (se le puede considerar un genio olvidado). Fue un precursor del uso de modelos físicos para estudiar la estructura y propiedades de compuestos orgánicos y de la teoría estructural de la química orgánica. Entre sus muchas aportaciones a la química (no reconocidas por la posteridad) está la propuesta de la estructura (bastante aproximada) del benceno en 1861 (adelantándose a Kekulè, que la propuso en 1865). Propuso el número de Loschmidt, que es el número de partículas (átomos o moléculas) de un gas ideal en un volumen determinado; lo que está relacionado con el número de Avogadro y es un apoyo a la teoría cinética de los gases, desarrollada posteriormente por Maxwell y Boltzmann; este último reconoció las aportaciones científicas de Loschmidt tras el fallecimiento de éste. También fue pionero en la determinación del tamaño de átomos y moléculas.

Nota: Este post participa en la XIII Edición del Carnaval de Química, que aloja el  blog Curiosidades de un químico soñador que administra Daniel Martín Yerga

 
Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

Actividades de la RACEFyN

La Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales (RACEFyN) ha programado dos conferencias sobre química y astrofísica para las próximas semanas. También organizan el ciclo de conferencias, de carácter divulgativo Ciencia para Todos, que ya celebra su octava edición. Este ciclo de conferencias se celebra cada jueves hasta el 28 de junio. Se puede encontrar información de cada una de estas actividades en las imágenes siguientes (pulsando sobre las imégenes s epuede aumentar su tamaño).

 

Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

Linus Pauling (1901-1994)

Linus Pauling fue un genio que modernizó la química en el siglo XX. Introdujo la aplicación de  los métodos de la mecánica cuántica a la química, siendo uno de los fundadores de la química cuántica. A partir de estos estudios, se tuvo una imagen más clara de las estructuras atómicas y del enlace químico. Fue pionero en la aplicación de los métodos de determinación de estructuras químicas para caracterizar sustancias químicas (iónicos o moleculares) y relacionar esa información para explicar fenómenos químicos, incluyendo la función biológica, y relacionándola con la estructura. Fue el gran maestro de la química estructural. Pauling estaba convencido de que entender la estructura es la clave para descifrar algunos de los misterios del universo. Su interés en biología y su amplio conocimiento de la química estructural, le convirtió en uno de los funadadores de las nuevas disciplinas de la biología molecular y la biomedicina.

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Pauling nació en Oregon el 28 de febrero de 1901. Quedó huérfano de padre siendo muy joven. Por problemas económicos familiares, se le recomendó que estudiase una carrera práctica que le permitiese encontrar trabajo pronto. Por eso eligió estudiar ingeniería química en la Oregon State University (OSU), graduándose en 1922.

Desde muy joven, pensaba que la física era fundamental para entender el comportamiento químico y decidió realizar la tesis doctoral en química física. Solicito realizar la tesis en el grupo de Arthur Noyes, en el Instituto Tecnológico de California (Caltech), uno de los químicos físicos más prestigiosos de la época. Parece ser que Noyes dudó en su contratación porque Pauling era un ingeniero químico que no había asistido a cursos de química física avanzada. Sin embargo, convenció a Noyes y éste le admitió en su grupo; donde terminó la tesis en 1925.

Becado por la Fundación Guggenheim (en la época en la que ser becario era un honor y no era una palabra denigrada como actualmente) realizó estancias postdoctorales entre 1926 y 1927. Reconociendo el papel que la ciencia europea estaba realizando para entender la estructura de la materia, trabajó en Copenhage con Niels Bohr (Premio Nobel de Física en 1922), en Münich con Arnold Sommerfeld (no recibió el Premio Nobel, pero lo mereció varias veces), en Londres con William H. Bragg (Premio Nobel de Física en 1915) y en Göttingen con Max Born (Premio Nobel de Física en 1954). Sin duda, recibió una excelente formación teórica y experimental en mecánica cuántica y en cristalografía; en definitiva, en las estructuras de sustancias químicas, ya sean átomos, sales o moléculas.

De vuelta a Estados Unidos, fue contratado como profesor en Caltech donde permaneció hasta su jubilación en 1973. Tras esta fecha y hasta su muerte, el 19 de agosto de 1994, Pauling trabajó como profesor emérito en la Stanford University, donde se creó el Linus Pauling Institute (LPI). Pauling investigó de manera continuada durante 72 años, siendo un testigo privilegiado y protagonista del mayor desarrollo de la historia de la química. Posteriormente, su legado fue trasladado desde el LPI a su Alma Mater, la OSU.

Pauling fue un excelente docente y divulgador de la ciencia. En esta última faceta era frecuente su participación en medios diversos explicando ciencia. Un ejemplo se puede encontrar en el vídeo http://www.youtube.com/watch?v=KDDQMTfMZxE.

En su faceta docente, parece que era un profesor espectacular al que le gustaba ilustrar sus explicaciones teóricas con demostraciones prácticas en clase. Hay una característica que le iguala con Mendeleev. Cuando éste tuvo que explicar Química general a sus alumnos de primer curso de la Universidad de San Petersburgo, no encontró ningún libro de texto que le satisficiera; por lo que decidió escribir su libro Principios de química, cuya redacción le inspiró para crear la tabla periódica. Lo mismo le pasó a Pauling. Cuando tuvo que explicar Química general a alumnos de primer curso de Caltech, se dio cuenta que lo mejor era escribir su propio libro de texto. Así nació su libro General Chemistry, cuya primera edición se publicó en 1947, constituyendo un clásico de la enseñanza de la química desde entonces.

Realizó aportaciones fundamentales en las bases teóricas de la química, usando la mecánica cuántica para explicar la estructura molecular y el enlace químico. Introdujo conceptos fundamentales como la resonancia y la hibridación. De estos estudios surgió el libro Introduction to Quantum Mechanics with Applications to Chemistry (escrito en colaboración con E. Bright Wilson) en 1935; un clásico en química cuántica.

Pauling propulsó la Teoría de Enlace de Valencia (TEV) como una teoría más química e intuitiva que la alternativa Teoría de Orbiltaes Moleculares (TOM) para explicar el enlace y la estructura molecular. Debido que la TOM es más fácilmente implantable en un programa computacional que la TEV, aquella se desarrolló más que esta.

Pauling fue un pionero en el uso de la cristalografía en química, siendo el primer tema que desarrolló a su vuelta a Caltech en 1927. El uso de la difracción de rayos X y de la difracción de electrones le permitió profundizar en la estructura de compuestos inorgánicos (principalmente) y orgánicos y empezar a entender la naturaleza del enlace químico. De estas investigaciones surgieron las reglas de Pauling para predecir la estructura cristalina de compuestos iónicos y la escala de electronegatividad que desarrolló, que permitió determinar el carácter iónico/covalente (parcial) de los enlaces químicos.

Con estas investigaciones, Pauling se convirtió en la máxima autoridad en química estructural de la historia. Su amplio conocimiento lo plasmó en el libro The Nature of the Chemical Bond and the Structure of Molecules and Crystals; publicado por primera vez en 1939, convirtiéndose en uno de los libros científicos clásicos.

A mediados de la década de los años 1930s, Pauling empezó a interesarse en moléculas de interés biológico, especialmente proteínas. Pensaba que la función podría entenderse a partir de su estructura y que ésta podría determinarse por los métodos que él estaba usando para moléculas pequeñas, especialmente métodos de difracción.

Ya en 1934, en conexión con sus investigaciones sobre magnetismo de sustancias químicas, determinó las propiedades magnéticas de la hemoglobina. Ésta es la proteína transportadora de oxígeno en los glóbulos rojos de la sangre en los mamíferos y su estructura y funcionamiento son vitales para entender el mecanismo molecular del transporte de oxígeno y las consecuencias sobre la salud que puede tener su malfuncionamiento.

En 1940 hizo la propuesta novedosa de que la especificidad de las interacciones biológicas se debe a la complementariedad molecular, lo que permite explicar las interacciones entre los antígenos y anticuerpos (con implicaciones en inmunología) y la catálisis enzimática. En esta última área, propone que el aumento de la velocidad de una reacción enzimática se debe a la estabilización del estado de transición por interacción con la enzima. Esta hipótesis explica muchos resultados experimentales y sirve para el diseño de fármacos por inhibición enzimática.

Basándose en la complementariedad molecular, Pauling propuso en 1946 que un gen podría consistir en dos hebras mutuamente complementarias, un concepto que anticipó la propuesta de Watson y Crick para la estructura del DNA.

En los años 1940s, Pauling creó el área de la medicina molecular al proponer que la anemia falciforme estaba causada por la mutación de un único aminoácido de los 457 que forman la cadena monomérica de hemoglobina.

En 1948 propuso las estructuras secundarias de las cadenas peptídicas: la hélice alfa y la lámina beta. Su propuesta fue teórica basada en el empleo de modelos moleculares y su profundo conocimiento de la estructura molecular e interacciones no covalente. Poco después se encontró experimentalmente (por difracción de rayos X) que estas propuestas eran motivos estructurales frecuentes en la estructura de péptidos y proteínas.

Con sus propuestas y resultados experimentales sobre la estructura de proteínas, mecanismos de reacciones enzimáticas, complementariedad de proteínas y ácidos nucleicos, y en medicina molecular; se puede considerar a Pauling uno de los fundadores de la biología molecular y su moderna ramificación, la biomedicina.

En la época del Macarthismo en Estados Unidos, estuvo castigado sin pasaporte, lo que le impidió viajar a Inglaterra a para ver las fotografías de la difracción de rayos X tomadas por Rosalind Franklin. Si hubiese visto las fotografías, seguramente hubiese propuesto la estructura de doble hélice del DNA antes que Watson y Crick y la historia de la ciencia hubiese cambiado. Pero esto se ciencia ficción.

Ya en esa época había recibido el Premio Nobel de Química por sus aportaciones a la química estructural, Pacifista convencido y activo (de ahñi los problemas en su país), defendió el desarme nuclear. Por estas acciones, recibió el Premio Nobel de la Paz de 1962 (entregado en 1963). Ha sido la única persona que ha recibido dos Premios Nobel de manera individual: Química (1954) y Paz (1962).

Pauling defendió la hipótesis (que practicó) de que la ingesta de grandes cantidades de vitamina C podrían ser beneficiosa para la salud general. La vitamina C es fundamental en algunas funciones fisiológicas del organismo, como la biosíntesis de colágeno, carnitina y algunos neurotransmisores. La vitamina C es el cofactor de algunas enzimas como la prolinahidroxilasa y la lisina hidroxilasa. La vitamina C también tiene propiedades antioxidantes, siendo un  agente eficaz en combatir el estrés oxidativo. Su deficiencia causa el escorbuto.

Como todas las vitaminas, las necesidades diarias son de unos pocos miligramos. Pauling creía que la vitamina C causaba un beneficio general a la salud y abogó por la ingesta maxima de vitamina C, que él mismo practicó tomando hata 100 veces la máxima ingesta diaria de vitamina C. Hoy en día sabemos que el consumo excesivo de vitamina C causa serios problemas de salud, especialmente problemas renales.

Debido a estas prácticas, a veces se ha relacionado a Pauling con la pseudociencia. Sin embargo, Pauling no hizo pseudociencia en su investigación sobre los efectos de la vitamina C. Hizo ciencia, sólo que se equivocó. Plantear hipótesis y teorías que generaciones posteriores prueban erróneas también es ciencia. En la época en la que Pauling empezó a aplicar su teoría (en él mismo), no era descabellado pensar que una vitamina con propiedades antioxidantes podría tener un efecto beneficioso independientemenete de la dosis. También este ejemplo, muestra las dos caras de las sustancias químicas y el hecho de que la dosis determina el efecto.

Sitios de interés y bibliografía:

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1954/pauling-bio.html#

http://en.wikipedia.org/wiki/Linus_Pauling

Linus Pauling Institute

Linus Pauling in his own words: selected writings, speeches, and interviews

G. R. Desiraju, Nature, 2000, 408, 407.

Libros de Pauling y sobre Pauling

La obra de Pauling en los fondos de la OSU

Pauling y el enlace químico (en los fondos de la OSU)

Pauling y la investigación en hemoglobina y la anemia falciforme (en los fondos de la OSU)

Pauling y la carrera por descubrir la estructura del DNA (en los fondos de la OSU)

The nature of the chemical bond and the structure of molecules and crystals: an introduction to modern structural chemistry

Introduction to quantum mechanics: with applications to chemistry

General Chemistry

Linus Pauling and the Chemistry of Life (escrito por Tom Hager)

Honores recibidos por Linus Pauling (en los fondos de la OSU)

Pauling como maestro

Actividades por la paz (en los fondos de la OSU)

Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

Linus Pauling: uno de los tres grandes de la historia de la química. Tendiendo puentes entre la química, la biología y la física.

A veces me han preguntado cuales son los químicos más importantes de todos los tiempos. Siempre es difícil elegir entre tanto científico ilustre. Pero me lanzo a la piscina y digo “si tengo que elegir a uno, es Mendeleev; si son dos, añado a Pauling; y si hay que elegir un tercero, propongo a Lavoisier”

¿Por qué esa elección? ¿Tienen algo en común estos tres químicos de épocas tan distantes y que usaron técnicas y teorías tan diferentes?

Cronológicamente, el primero fue Antoine-Laurent Lavoisier (1743-1794), con el que la química empezó a ser una ciencia moderna basada en el método científico. A partir de sus investigaciones, se pudieron obtener numerosos datos experimentales sobre los elementos, compuestos químicos y sus transformaciones.

Dimitri Mendeleev (1834-1907) fue fundamental en sistematizar el enorme caudal de resultados experimentales obtenidos en las décadas precedentes, identificando similitudes y diferencias entre los elementos químicos; y, lo que es más importante, predecir nuevos resultados. La culminación de sus investigaciones lo constituye la identificación de la periodicidad de las propiedades químicas, que dieron lugar a  la Tabla periódica de los elementos químicos. Esta es uno de los iconos de la ciencia y posiblemente la mayor aportación de la química a la historia de la cultura universal (entendiendo como cultura, también la científica; por supuesto). Crear la tabla periódica en una época en la que no se conocía la estructura íntima de la materia constituye un hito heurístico.

El tercero de los grandes es Linus Pauling, del que hoy se conmemora el 111º aniversario de su nacimiento y que, en cierto modo, expandió el trabajo de Mendeleev; haciendo contribuciones que permitieron entender como los elementos químicos (a través de los átomos, ya aceptados por toda la comunidad científica) se combinan entre sí a través de enlaces químicos.

Pauling estaba convencido de que entender la estructura es la clave para descifrar algunos de los misterios del universo. Para llegar a este conocimiento, Pauling usó las herramientas de la física, ilustrada por la mecánica cuántica, siendo un pionero del uso de la mecánica cuántica en química y, de hecho, uno de los fundadores de la química cuántica.

Pauling nació en Oregon el 28 de febrero de 1901. Quedó huérfano de padre siendo muy joven. Por problemas económicos familiares, se le recomendó que estudiase una carrera práctica que le permitiese encontrar trabajo pronto. Por eso eligió estudiar ingeniería química en la Oregon State University (OSU), graduándose en 1922.

Desde muy joven, pensaba que la física era fundamental para entender el comportamiento químico y decidió realizar la tesis doctoral en química física. Solicito realizar la tesis en el grupo de Arthur Noyes, en el Instituto Tecnológico de California (Caltech), uno de los químicos físicos más prestigiosos de la época. Parece ser que Noyes dudó en su contratación porque Pauling era  un ingeniero químico que no había asistido a cursos de química física avanzada. Sin embargo, convenció a Noyes y éste le admitió en su grupo; donde terminó la tesis en 1925.

Becado por la Fundación Guggenheim (en la época en la que ser becario era un honor y no era una palabra denigrada como actualmente) realizó estancias postdoctorales entre 1926 y 1927. Reconociendo el papel que la ciencia europea estaba realizando para entender la estructura de la materia, trabajó en Copenhage con Niels Bohr (Premio Nobel de Física en 1922), en Münich con Arnold Sommerfeld (no recibió el Premio Nobel, pero lo mereció varias veces), en Londres con William H. Bragg (Premio Nobel de Física en 1915) y en Göttingen con Max Born (Premio Nobel de Física en 1954). Sin duda, recibió una excelente formación teórica y experimental en mecánica cuántica y en cristalografía; en definitiva, en las estructuras de sustancias químicas, ya sean átomos, sales o moléculas.

De vuelta a Estados Unidos, fue contratado como profesor en Caltech donde permaneció hasta su jubilación en 1973. Tras esta fecha y hasta su muerte, el 19 de agosto de 1994, Pauling trabajó como profesor emérito en la Stanford University, donde se creó el Linus Pauling Institute (LPI). Pauling investigó de manera continuada durante 72 años, siendo un testigo privilegiado y protagonista del mayor desarrollo de la historia de la química. Posteriormente, su legado fue trasladado desde el LPI a su Alma Mater, la OSU.

Pauling fue un excelente docente y divulgador de la ciencia. En esta última faceta era frecuente su participación en medios diversos explicando ciencia. Un ejemplo se puede encontrar en el vídeo http://www.youtube.com/watch?v=KDDQMTfMZxE.

En su faceta docente, parece que era un profesor espectacular al que le gustaba ilustrar sus explicaciones teóricas con demostraciones prácticas en clase. Hay una característica que le iguala con Mendeleev. Cuando éste tuvo que explicar Química general a sus alumnos de primer curso de la Universidad de San Petersburgo, no encontró ningún libro de texto que le satisficiera; por lo que decidió escribir su libro Principios de química, cuya redacción le inspiró para crear la tabla periódica. Lo mismo le pasó a Pauling. Cuando tuvo que explicar Química general a alumnos de primer curso de Caltech, se dio cuenta que lo mejor era escribir su propio libro de texto. Así nació su libro General Chemistry, cuya primera edición se publicó en 1947, constituyendo un clásico de la enseñanza de la química desde entonces.

Realizó aportaciones fundamentales en las bases teóricas de la química, usando la mecánica cuántica para explicar la estructura molecular y el enlace químico. Introdujo conceptos fundamentales como la resonancia y la hibridación. De estos estudios surgió el libro Introduction to Quantum Mechanics with Applications to Chemistry (escrito en colaboración con E. Bright Wilson) en 1935; un clásico en química cuántica.

Pauling fue un pionero en el uso de la cristalografía en química, siendo el primer tema que desarrolló a su vuelta a Caltech en 1927. El uso de la difracción de rayos X y de la difracción de electrones le permitió profundizar en la estructura de compuestos inorgánicos (principalmente) y orgánicos y empezar a entender la naturaleza del enlace químico. De estas investigaciones surgieron las reglas de Pauling para predecir la estructura cristalina de compuestos iónicos y la escala de electronegatividad que desarrolló, que permitió determinar el carácter iónico/covalente (parcial) de los enlaces químicos.

Con estas investigaciones, Pauling se convirtió en la máxima autoridad en química estructural de la historia. Su amplio conocimiento lo plasmó en el libro The Nature of the Chemical Bond and the Structure of Molecules and Crystals; publicado por primera vez en 1939, convirtiéndose en uno de los libros científicos clásicos.

A mediados de la década de los años 1930s, Pauling empezó a interesarse en moléculas de interés biológico, especialmente proteínas. Pensaba que la función podría entenderse a partir de su estructura y que ésta podría determinarse por los métodos que él estaba usando para moléculas pequeñas, especialmente métodos de difracción.

Ya en 1934, en conexión con sus investigaciones sobre magnetismo de sustancias químicas, determinó las propiedades magnéticas de la hemoglobina. Ésta es la proteína transportadora de oxígeno en los glóbulos rojos de la sangre en los mamíferos y su estructura y funcionamiento son vitales para entender el mecanismo molecular del transporte de oxígeno y las consecuencias sobre la salud que puede tener su malfuncionamiento.

En 1940 hizo la propuesta novedosa de que la especificidad de las interacciones biológicas se debe a la complementariedad molecular, lo que permite explicar las interacciones entre los antígenos y anticuerpos (con implicaciones en inmunología) y la catálisis enzimática. En esta última área, propone que el aumento de la velocidad de una reacción enzimática se debe a la estabilización del estado de transición por interacción con la enzima. Esta hipótesis explica muchos resultados experimentales y sirve para el diseño de fármacos por inhibición enzimática.

Basándose en la complementariedad molecular, Pauling propuso en 1946 que un gen podría consistir en dos hebras mutuamente complementarias, un concepto que anticipó la propuesta de Watson y Crick para la estructura del DNA.

En los años 1940s, Pauling creó el área de la medicina molecular al proponer que la anemia falciforme estaba causada por la mutación de un único aminoácido de los 457 que forman la cadena monomérica de hemoglobina.

En 1948 propuso las estructuras secundarias de las cadenas peptídicas: la hélice alfa y la lámina beta. Su propuesta fue teórica basada en el empleo de modelos moleculares y su profundo conocimiento de la estructura molecular e interacciones no covalente. Poco después se encontró experimentalmente (por difracción de rayos X) que estas propuestas eran motivos estructurales frecuentes en la estructura de péptidos y proteínas.

Con sus propuestas y resultados experimentales sobre la estructura de proteínas, mecanismos de reacciones enzimáticas, complementariedad de proteínas y ácidos nucleicos, y en medicina molecular; se puede considerar a Pauling uno de los fundadores de la biología molecular y su moderna ramificación, la biomedicina.

En la época del Macarthismo en Estados Unidos, estuvo castigado sin pasaporte, lo que le impidió viajar a Inglaterra a para ver las fotografías de la difracción de rayos X tomadas por Rosalind Franklin. Si hubiese visto las fotografías, seguramente hubiese propuesto la estructura de doble hélice del DNA antes que Watson y Crick y la historia de la ciencia hubiese cambiado. Pero esto se ciencia ficción.

Ya en esa época había recibido el Premio Nobel de Química por sus aportaciones a la química estructural, Pacifista convencido y activo (de ahñi los problemas en su país), defendió el desarme nuclear. Por estas acciones, recibió el Premio Nobel de la Paz de 1962 (entregado en 1963). Ha sido la única persona que ha recibido dos Premios Nobel de manera individual: Química (1954) y Paz (1962).

En definitiva, un gigante de la ciencia y de la historia de la humanidad.

Nota: Este post participa en la XII Edición del Carnaval de Química, que aloja el  blog Historias con mucha química (como todas) que administra María Docavo y en la X Edición del Carnaval de Biología, que aloja el blog Scientia que administra José Manuel López Nicolás.

Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

La historia del número de Avogadro y su valor numérico

El año pasado se cumplieron 200 de la hipótesis (ahora ley) de Avogadro. Si los químicos de la época hubiesen aceptado su propuesta, la química hubiese avanzado rápidamente. La hipótesis de Avogadro establece que a igual de temperatura y presión, volúmenes iguales de gases contienen el mismo número de moléculas. El número de moléculas en un mol de sustancia es, por definición, el Número de Avogadro. Por supuesto, Avogadro no bautizó el número con su nombre ni determinó su valor. Ambas cosas las propuso Jean Perrin, Premio Nobel de Física en 1926. Para determinar el valor del Número de Avogadro se basó en un desarrollo teórico realizado por Albert Einstein en 1905, su año milagroso. Este artículo ha sido contado en otro post, recomendando el excelente libro Einstein, 1905. Un año milagroso. Cinco artículos que cambiaron la física.

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La hipótesis de Avogadro explicaba algún hecho aparentemente inexplicable a principios del siglo XIX, especialmente en las reacciones de gases; por ejemplo, que dos volúmenes de hidrógeno se combinen con un volumen de oxígeno para dar (sólo) dos volúmenes de vapor de agua.
De la hipótesis de Avogadro se desprende la definición de molécula, “como el agregado más pequeño de átomos, iguales o diferentes, capaces de existir independientemente y poseer las propiedades de la sustancia que se encuentra constituida por un conjunto de moléculas“. En esta definición está recogida la realidad de que los átomos individuales no existen y que incluso los elementos químicos existen como moléculas en fase gas. Analizando los resultados experimentales conocidos en la época a la luz de la hipótesis de Avogadro hubiese llevado a la conclusión de que los elementos químicos gaseosos (o fácilmente vaporizables) conocidos en la época eran moléculas diatómicas (H2 para el hidrógeno, N2 para el nitrógeno, O2 para el oxígeno, Cl2 para el cloro, Br2 para el bromo y I2 para el yodo). La excepción son los gases nobles, pero no se conocían en la época.
Sorprendentemente, esta hipótesis pasó inadvertida para la comunidad química durante casi 50 años. Si se hubiese tenido en cuenta, el trabajo de los químicos de la época hubiese sido más fácil, se hubiese podido establecer correctamente la fórmula de muchos compuestos químicos y se hubiesen podido determinar con precisión los pesos atómicos de los elementos.
¿En qué circunstancia se produjo la aceptación de la hipótesis de Avogadro? Fue consecuencia de la insistencia de un joven químico italiano, Stanislao Cannizzaro (1826-1910), en el congreso de Karlsruke, celebrado en 1860. Esta historia se ha contado en otro post y no la voy a repetir aquí.

A continuación se indican tres artículos sobre la historia del Número de Avogadro y como su valor ha cambiado a lo largo de la historia. Dos de los artículos han sido escritos por William Jensen, excelente historiador de la química.

How and When Did Avogadro’s Name Become Associated with Avogadro’s Number? W. B. Jensen, J. Chem. Educ. 2007, 84, 223. El artículo se puede descargar aquí.

Why Has the Value of Avogadro’s Constant Changed Over Time? W. B. Jensen, J. Chem. Educ. 2010, 87, 1302. El artículo se puede descargar aquí.

Actualmente, hay un artículo en prensa en Analytical Chemistry en el que han determinado con mucha precisión el peso atómico del silicio; lo que permite, a su vez, determinar el Número de Avogadro.

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El resumen del artículo (como aparece en la página web) se indica en la siguiente imagen.

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En mi libro Los Avances de la Química (Libros de la Catarata-CSIC, 2011) también cuento algunos detalles históricos del desarrollo de la química.

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Nota: Esta entrada es mi segunda participación en la XII Edición del Carnaval de Química, que aloja el blog Historias con mucha química (como todas) que administra  María Docavo, uno de los activos de futuro de la RSEQ.

Bernardo Herradón García
CSIC y RSEQ
b.herradon@csic.es