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La tabla periódica: una breve introducción (Scerri)

Piedra Rosetta de la naturaleza, punto de partida de toda la química, la tabla periódica de los elementos no sólo la compilación de conocimientos más compacta y significativa elaborada hoy por el hombre, sino que refleja el orden natural de las cosas en el mundo y, por lo que sabemos, en todo el universo. Por si esto fuera poco, a diferencia de la mayor parte de los descubrimientos científicos realizados en el siglo XIX, no se ha visto refutada, antes al contrario, por los descubrimientos de la física moderna de los siglos XX y XXI.

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Matemáticas, cristalografía y química

Mañana se celebrará una jornada sobre Matemáticas, cristalografía y química en la sede del Instituto de Química Física del CSIC (IQFR-CSIC), especialmente dirigida a estudiantes de 4º de ESI y 1º de bachillerato. Contaremos con la presencia de alrededor de 90 estudiantes de los siguientes centros: IES Beatriz Galindo, IES Alameda de Osuna, Colegio Nuestra Señora del Carmen y Colegio Santo Domingo Savio.

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Curso de divulgación: Resumen de la segunda sesión.

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 y como han influido en el bienestar de la sociedad, impartida por Bernardo Herradón. La conferencia fue larga (alrededor de 85 minutos), pero la historia de la química no se puede contar en menos tiempo. Agradecemos la paciencia de los numerosos asistentes que siguieron la conferencia con mucha atención e interés como lo prueban las numerosas preguntas que prolongaron la sesión otros 45 minutos adicionales. Especialmente agradezco 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. Un artículo más extenso sobre lo expuesto en la conferencia se publicará en el blog Educación química.

Durante la conferencia se destacó el papel de numerosos cientíicos que han contribuido al desarrollo de la química y a aplicarlas en facetas beneficiosas para la humanidad. La charla cubrió más de cuatro cientos mil años, desde el hombre primitivo capaz de controlar el fuego (y sus aplicaciones) al desarrollo de la píldora anticonceptiva a mediados del siglo XX, pasando por la alquimia, el establecimiento de las bases científicas de la química, las leyes cuantitativas de la química, la hipótesis de Avogadro, el congreso de Karlsruhe, la tabla periódica de los elementos químicos, el desarrollo de la química industrial, el nacimiento de la química física, el desarrollo de la mecánica cuántica y su influencia en establecer los conceptos de la química.

Algunos de los avances más recientes de la química se discutirán en otras sesiones de este curso de divulgación.

Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

Homenaje a Marie Curie en la Academia de Ciencias

La Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales (RACEFyN) ha organizado un acto de homenaje a Marie Skłodowska-Curie el próximo miñercoles 16 de enero. Durante el mismo se entragará el diploma de Académica Correspondiente a Maria Skłodowska-Curie  en la persona de su nieto Pierre Joliot-Curie.

Tras la presentación por parte del Prof. D. Alberto Galindo Tixaire, Presidente de la Real Academia de Ciencias, habrá dos conferencias a cargo de las profesoras Salas y Moya. Los detalles del acto se indican a continuación (pulsando sobre la imagen se puede ampliar).

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

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

Matemáticas y química, una relación necesaria.

Conferencia impartida en la Universidad de Alicante el 2 de diciembre de 2011, con motivo de la entrega de los premios de la XIV edición del concurso Jorge Juan de resolución de problemas matemáticos. La copia de la charla se puede descargar aquí.

Título completo: Matemáticas y química, una relación necesaria. Desde la antigüedad al siglo XXI.

Resumen: Se analizan las relaciones de la química y las matemáticas con una perspectiva histórica. Se incide en la importancia que las matemáticas tienen en el desarrollo de todas las ciencias naturales y en el futuro de la química. Se resumen algunos conceptos fundamentales de química, su situación actual y las perspectivas de futuro. También se presentan algunos hitos históricos del desarrollo de la química en relación con otras ciencias, especialmente con la física. Se destaca el papel que laa matemáticas tiene en ciertas áreas de interés químico como la química cuántica, la química computacional, la definición y caracterización de la estructura química, la cristalografía, el análisis masivo de datos a través de redes neuronales, etc.

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Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

La química de la bioquímica

El dossier científco de la última edición de la revista de la Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular trata sobre las relaciones entre la química y la biología. El dossier científico, que he tenido el placer de editar, consta de una introducción (escrita por mí) y cuatro artículos excelentes escritos por José María Valpuesta (aspectos históricos), Enrique Mann (la química como herramienta en biomedicina), María Vallet (biomateriales) y Sonsoles Martín-Santamaría (la nueva disciplina emergente de la química biológica, Chemical Biology). Ha sido una buena oportunidad para destacar el papel de la química en el desarrollo de la biolquímica y áreas relaciondas; así como la sinergia entre la química y las ciencias de la vida en este Año Internacional de la Química.

Los artículos completos se pueden descargar en PDF. A continuación se muestran los resúmenes.

 

Bernardo Herradón-García

CSIC

herradon@iqog.csic.es

 

Bienal de Química: Síntesis orgánica, historia, glicobiología y ribosomas.

La tercera jornada de la XXXIII Reunión Bienal de la RSEQ fue muy intensa. Asistí a dos conferencias plenarias, dos conferencias invitadas, tres comunicaciones de póster seleccionados y a una sesión de presentaciones flash. Los temas fueron variados: metodológía sintética, moléculas complejas de quiralidad plana, interacciones carbohidrato-proteína, historia de la química y la toxicología, y ribosomas, RNA, proteínas y su significado biológico. Los resúmenes y mis impresiones se indican a continuación,

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Bienal de la RSEQ y Actividades del AIQ en Valencia.

El próximo día 24 de julio comenzará la Bienal de la Real Sociedad Española de Química. Más información sobre el programa. Durante la Bienal se exhibirá la exposición Entre Moléculas y se organizarán diversas actividades.

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Marie Curie

2011: Año Internacional de la Química declarado por la ONU y gestionado por la UNESCO y la IUPAC.

El motivo: la concesión del Premio Nobel de Química a Marie Curie. Su segundo Premio Nobel, tras el primero en Física en 1903. En principio, la Academia Sueca sólo había propuesto a Pierre Curie y a Henri Becquerel para el premio. Pero Pierre se negó a aceptarlo si no se reconocía el trabajo de su esposa Marie. El primer Premio Nobel fue por las investigaciones en radioactividad y el segundo por el aislamiento y caracterización del radio y polonio, dos elementos químicos radioactivos.

Por muchas razones (inteligencia, tenacidad, esfuerzo, se pionera en muchas cosas, ….) Marie Curie es una de las figuras más relevantes de la historia de la ciencia. En este año se ha escrito mucho sobre ella. Yo recomiendo que se lea la biografía que su hija (y albacea), Eva Curie, escribió. El título, sencillo, Madame Curie. El libro se puede puede encontrar en INTERNET ARCHIVE.

Miguel Carreras (Ciencia Viva) acaba de publicar un excelente artículo sobre Marie Curie en el suplemento IDEAR del PERIÓDICO DE ARAGÓN. Aparte de algunos hechos de la vida y obra de Marie Curie, el autor hace unos breves comentarios sobre las películas sobre la gran científica; que aunque no sean obras maestras del cine, pueden servir para recordar algunos pasaje de la vida de Marie Curie.

Hace un par de semanas, me invitaron al acto de graduación de bachillerato del IES Antonio Gaudí (Coslada, Madrid). Entre los diversas temas que traté que pudieran estimular a los jóvenes, hice un breve resumen de los hitos científicos y personales de la vida de Marie Curie. Entre estos últimos, destaqué la modestia personal, la labor humanitaria, su lucha por el bienestar de la humanidad; actitudes que transmitió a sus hijas. La copia de las diapositivas se pueden descargar aquí.

 

 

Bernardo Herradón-G.

CSIC

herradon@iqog.csic.es

200º Aniversario del nacimiento de Bunsen

Robert Wilhem Bunsen nació el 31 de marzo de 1811 en Göttingen (Alemania). Fue uno de los físicos y químicos más importantes del siglo XIX.

Inventó el mechero que lleva su nombre de uso en todos los laboratorios del mundo durante más de 130 años.

Colaboró con Gustav Kirchhoff en numerosas investigaciones. Inventaron el espectroscopio que es un instrumento fundamental en el análisis químico y que les permitió descubrir los elementos cesio y rubidio. El invento del espectroscópio creó una nueva área de la química física, la espectroscopía; y facilitó el trabajo en la identificación de nuevos elementos y compuestos químicos.

También contribuyó a la determinación de la composición de las fórmulas de los compuestos orgánicos por el método que actualmente se usa: combustión a dióxido de carbono y agua y pesada precisa de estos compuestos. Escribió el libro Gasometrische Methoden (1857) sobre el tema.

Para más información sobre su biografía.

Por este motivo, Google  dedica el doodle de su página de inicio a la química.

Recordamos que en el programa A Hombros de Gigantes de RNE-5 se están mencionando algunas efemérides químicas. El programa se emite a la 1:00 de la madrugada del viernes al sábado, pero podéis descargar el podcast de INTERNET.

Bernardo Herradón

IQOG-CSIC

herradon@iqog.csic.es

Cien años de superconductividad

Este año se cumple el centenario del descubrimiento de la superconductiviad. A continuación se incluye un artículo escrito por las profesoras Mª Teresa Martín y Manuela Martín Sánchez describiendo el descubrimiento y los experimentos realizados para entender el fenómeno; así como un resumen de las investigaciones actuales sobre el tema.

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Efemérides del 8 de febrero: 177º aniversario del nacimiento de Mendeleev e inauguración del Año Internacional de la Química

Dimitri Ivanovich Mendeleev nació el 8 de febrero de 1834 en Tobolsk (Siberia) y falleció el 2 de febrero de 1907 en San Petersburgo. Fue uno de los asistentes más jóvenes al congreso de Karlsruhe en septiembre de 1860 que sirvió de origen para empezar a sistematizar la química, estableciendo un sistema de pesos atómicos y moleculares, lo que repercutió en la manera de formular.

La asistencia al congreso sirvió de inspiración a Mendeleev para empezar a elaborar la Tabla Periódica de los Elementos Químicos, una de las aportaciones principales de la química a la historia de la cultura universal.

Mendeleev concibió la Tabla Periódica mientras preparaba un libro de texto (Principios de Química, publicado en 1869) para sus clases de Química General en la Universidad de San Petersburgo. Mendeleev pensó en un sistema útil didácticamente para ordenar  los 60 elementos químicos conocidos en la época. Puesto que en esa época no se conocía la composición del átomo, no se podía relacionar la posición del elemento en la Tabla Periódica con el número atómico (como hoy hacemos); por lo tanto, Mendeleev colocó los elementos químicos según su peso atómico, observando unas ciertas regularidades cada cierto número de elementos.

Mendeleev publicó su Tabla Periódica casi al mismo tiempo que Meyer. Mendeleev la publicó en ruso y Meyer en alemán, el idioma científico dominante de la época. Sin embargo, la tabla que ha perdurado ha sido la de Mendeleev. Esto fue debido a que Mendeleev refinó su tabla, corrigiendo el peso atómico de elementos conocidos, encontrando una mejor disposición de los elementos químicos, correlacionó la posición de los mismos con las propiedades de sus compuestos y, la mayor genialidad, fue capaz de predecir la existencia de nuevos elementos químicos.

La Tabla Periódica alcanzó su madurez con el trabajo de Henry Moseley (1887-1915), uno de los más grandes científicos de todos los tiempos; que, por desgracia murió en la batalla de Gallipoli durante la primera Guerra Mundial. Fue capaz de correlacionar los espectros de rayos X de los elementos químicos con su posición en la Tabla Periódica, siendo capaz de ordenarlos por el número atómico y dando un fundamento teórico a la Tabla Periódica de los Elementos Químicos. Sin duda alguna, Moseley merece ser recordado en la Tabla Periódica y pido que algún próximo elemento sea nombrado en su honor.

La Tabla Periódica de los Elementos Químicos contiene una enorme información científica. Recomiendo su aprendizaje; pero no de manera obligatoria (como hacemos con nuestros estudiantes), sino ir “construyéndola mentalmente, visualizándola” según se van adquiriendo conocimientos químicos. Veréis que es muy divertido ir colocando los elementos químicos en sus casillas correspondientes a partir de los que conocemos de los compuestos químicos. Llegado a esta situación, aumentaremos considerablemente nuestro conocimiento de química.

En el programa de A Hombros de Gigantes del pasado 7 de enero, comenté que la Tabla Periódica iba a sufrir cambios en el peso atómico estándar de 10 elementos. Ya se ha publicado el artículo describiendo los cambios, lo que comentaré en un próximo post.

Hoy se ha inaugurado oficialmente el Año Internacional de la Química en España. El acto ha estado presidido por Alfredo Pérez Rubalcaba, vicepresidente del gobierno y químico, contando con la presencia de otros dos ministros y muchísimas personalidades políticas, académicas y científicas entre el püblico; que ha sido muy numeroso (más de 500 personas), abarrotando el salón de actos de la sede central del CSIC y dos salas adicionales habilitadas para seguri el acto por televisión.

En los próximos días publicaré una reseña detallada del acto, pues se han dicho muchas cosas muy interesantes. La inauguración ha sido un éxito que espero que continúe durante todo el año.

Bernardo Herradón

IQOG-CSIC

herradon@iqog.csic.es

Premio “SALVADOR SENENT”

GRUPO DE DIDÁCTICA E HISTORIA DE LAS RR.SS.EE. DE FÍSICA Y DEQUÍMICA

El Grupo de Didáctica e Historia de la Física y la Química de las Reales Sociedades Españolas de Física y Química convoca la 3ª Edición del premio “SALVADOR SENENT”, patrocinado por el Foro de Industria Nuclear Española, consistente en  800 € y un diploma acreditativo.

Se podrá presentar cualquier trabajo científico especializado, de revisión o de carácter divulgativo, que esté relacionado con la Didáctica o con la Historia de la Física o de la Química, valorándose su rigurosidad y originalidad.Los trabajos se presentarán siguiendo un formato acorde a las normas de publicación de la Revista Anales de Química, y que se recogen en la dirección Web:

http://www.rseq.org/manuscritos.php

En dicha dirección, donde se incluyen normas de publicación, artículo modelo y plantilla de artículo, se indican la extensión máxima y el formato (de texto, tablas, figuras y bibliografía) establecido.

Los trabajos deben remitirse, antes del 30 de marzo de 2011, por correo electrónico a  cualquiera de las siguientes direcciones:

mmartins@edu.ucm.es

gabriel.pinto@upm.es

También puede enviarse por correo ordinario a la dirección:

Grupo de Didáctica e Historia de la Física y la Química,

Real Sociedad Española de de Química, Facultad de Química,

Universidad Complutense de Madrid, 28040 Madrid

Se remitirá acuse de recibo del trabajo.

El trabajo ha de ser inédito, no publicado anteriormente ni en proceso de publicación. No obstante, los manuscritos que se sometan al proceso de publicación de la revista Anales de Química a partir del 1 de marzo de 2010 pueden también presentarse al Premio, siguiendo el procedimiento señalado anteriormente e indicando en la solicitud que el texto se ha remitido también a la revista.

El jurado del premio está integrado por los miembros de la Junta Directiva del Grupo especializado de Didáctica e Historia de la Física y la Química y un representante del Foro de la Industria Nuclear Española que no podrán optar al premio, y será entregado en la Bienal de Química  que se celebrará en Valencia entre el 24 y el 28 de Julio de 2011.

Manuela Martín Sánchez

Presidenta del Grupo Especializado de Didáctica e Historia de la Física y la Química (RSEF y RSEQ)

mmartins@edu.ucm.es

La Química en Nature

En la primera edición del año 2011 (6 de enero) se destaca el comienzo del Año Internacional de la Química, dedicándole el editorial (Chemistry’s understated majesty) y varios artículos.

Artículos relacionados con la Química:

Legal highs: the dark side of medicinal chemistry (reflexiones personales de David Nichols, descubridor de la 3,4-metilendioximetanfetamina, MDMA ó éxtasis; Nature 2011, 469, 7)

Chemistry: The trials of new carbon (Nature 2011, 469, 14; comentario)

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Chemistry: It’s not easy being green (Nature 2011, 469, 18; comentario)

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Let’s get practical (comentario de Whitesides y Deutch, Nature 2011, 469, 21) “Chemistry needs an overhaul if it is to solve big global problems and advance fundamental understanding” (Whitesides y Deutch)

What lies ahead (Diez destacados químicos analizan las prioridades futuras de la Química e identifican a los científicos que les inspiraron) (Nature 2011, 469, 23)

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Beyond the bond (comentario de Philip Ball, Nature 2011, 469, 26)

History: Radioactive romance (crítica del  libro Radioactive: Marie and Pierre Curie, A Tale of Love and Fallout; Nature 2011, 469, 29)

In retrospect: The Sceptical Chymist (comentario sobre el libro de Boyle, del que se cumple el 350 aniversario, Nature 2011, 469, 30)

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Supramolecular chemistry: Bigger and better synthesis (Nature 2011, 469, 39; News and Views)

Molecular computing: DNA as a logic operator (Nature 2011, 469, 45; News and Views)

Vernier templating and synthesis of a 12-porphyrin nano-ring (Nature 2011, 469, 72)

Sensing the anomeric effect in a solvent-free environment (Nature 2011, 469, 76)

Taxadiene synthase structure and evolution of modular architecture in terpene biosynthesis (Nature 2011, 469, 116)

Bernardo Herradón

IQOG-CSIC

herradon@iqog.csic.es

Los Premios Nobel olvidados y tardíos. Max Born.

Ya se están empezando a conocer los Premios Nobel de este año (los de Física y Química se anunciarán los días 5 y 6, repectivamente). En ese momento se empezarán a discutir sobre los galardonados, sobre los pronósticos fallidos y se recordarán a los científicos que, mereciéndolo, no lo recibieron y porqué no fueron galardonados. En algunos casos estos “olvidos” fueron intencionados, en otros no intencionados y en, muchos de ellos, para cumplir los deseos de Alfred Nobel: premiar como máximo a 3 científicos por año y especialidad y que estuvieran vivos en el momento del anuncio de la concesión.

Es justo recordar, aunque sólo sea nombrándolos, a algunos de estos olvidados de los Premios Nobel: Gandhi (Paz), Meitner o Slater (Física), Avery o Moncada (Medicina) y Mendeleev, Lewis, Eyring, Ingold, Heitler, London o Carothers (Química). Algunos de estos químicos serán objeto de próximos posts en este blog.

También son interesantes los casos de los científicos que recibieron el Premio Nobel al final de sus vidas, algunos incluso cuando ya prácticamente se habían retirado de la carrera científica o la investigación, por la que fueron galardonados, la habían hecho muchos años antes. Dos químicos muy relevantes, Georg Wittig (1898-1987) y Herbert C. Brown (1912-2004), lo recibieron en 1979 cuando posiblemente lo merecieron muchos antes por sus trabajos de aplicaciones sintéticas de compuestos de fósforo y boro, respectivamente.

Quiero dedicar el resto del artículo al físico Max Born (1882-1970), que recibió el Premio Nobel de Física en 1954 (compartido con Walter Bothe), cuando acababa de retirarse de su cátedra de la Universidad de Edimburgo. La biografía y el resumen del trabajo científico de Born se puede encontrar en multitud de sitios en la web. Entre las contribuciones de Born a la Ciencia, cabe destacar sus investigaciones teóricas sobre la dinámica de los sistemas cristalinos, óptica y mecánica cuántica. Se ha afirmado que “en ningún lugar puede hacerse Física sin topar, de forma directa o indirecta, con el nombre de Max Born.

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Aunque afirmaba modestamente que sus conocimientos de Química se limitaban al cloruro sódico; sus investigaciones también han influido en la Química. Aparte de su aportación a la Mecánica cuántica, que son los fundamentos de la Química; también propuso la aproximación adiabática o de Born-Oppenheimer que facilita la resolución aproximada de las ecuación de ondas para sistemas moleculares, o el ciclo de Born-Haber que permite el cálculo de entalpías de reacciones químicas usando como base la Física teórica, este método se aplicó originalmente a la energía de la red cristalina, que no se puede obtener experimental. Además, Born estaba convencido que la Mecánica cuántica debe ser compatible con el concepto de estructura química.

Born recibió el Premio Nobel por su contribución a la Mecánica Cuántica, especialmente por su interpretación estadística de la función de onda. Aunque esta justificación de la Fundación Nobel para concederle el Premio es justa, es insuficiente; pues Max Born debe considerarse como el auténtico padre (quizás compartido con Niels Bohr) de la Mecánica Cuántica (él acuño el término, aunque esto sea anecdótico). Y es injusto que le galardonasen en 1954 cuando, sin duda, lo mereció al menos 20 años antes (en la época de Heissenberg, Schrödinger y Dirac).

Además tenía unas virtudes dignas de elogio como científico y ser humano: humilde, generoso, conciencia social y luchador por la paz.

Acabo de leer algunos ensayos escritos por Born a lo largo de su vida. Los ensayos están recogidos en los libros Ciencia y Conciencia en la Era Atómica (también contiene ensayos escritos por su esposa, Hedwig Born, una pacifista activa durante la Guerra Fría) y Physics in my Generation. Este segundo libro, aunque escrito en un lenguaje asequible (y prácticamente sin fórmulas) está más orientado a especialistas en Física.

El libro Ciencia y Conciencia en la Era Atómica tiene varios ensayos autobiográficos (escritos en diversas épocas de su vida), un ensayo excepcionalmente ameno sobre su investigación en la dinámica de las redes cristalinas, su conferencia de aceptación del Premio Nobel, un artículo sobre Einstein a través de su correspondencia científica y un ensayo sobre la amenaza atómica (muy presente en aquellos años).

En este último artículo, aunque toma como tema del mismo la amenaza atómica; va más allá, dando muestras de una calidad humana impresionante con reflexiones interesantes sobre ciudadanía (¡la anhelada relación entre Ciencia y ciudadanía!) y política.

La formación universitaria de Born fue en Matemáticas en Götinga, dónde estudió y fue colaborador (ayudante de docencia) de cuatro de los más grandes de la época: Klein, Hilbert, Minkowski y Runge. Aunque hubiese podido hacer una carrera brillante en Matemáticas, pensó que no estaría a la altura de sus maestros y prefirió dedicar sus esfuerzos a la Física teórica. Con los cuatro maestros matemáticos (quizás con Klein menos, como reconoce Born, pues Klein era menos asequible) mantuvo relaciones excelentes toda su vida.

En sus escritos defiende su filosofía científica (los ensayos son buenos ejemplos de Filosofía de la Ciencia) de trabajar en varios temas, criticando la especialización excesiva a la que se estaba llegando en la Ciencia (incluso en aquellos años 1950s, ¡si viviese ahora!).

Su actitud frente a los colegas es digna de elogio. Siempre favoreció a los jóvenes investigadores, reconociendo su talento. Su grupo de investigación (primero en Frankfurt y Götinga, hasta que el nazismo le obligó a emigrar, y luego en Edimburgo) fue un vivero o sitio de acogida de algunos de los más importantes científicos del siglo XX. Por citar los nombres más relevantes; tuvo como ayudantes a O. Stern (Premio Nobel), W. Pauli (Premio Nobel), W. Heissenberg (Premio Nobel), E. Hückel, F. Hund, W. Heitler; como a doctorandos a P. Jordan, M. Delbrück, J. R. Oppenheimer (del que no le gustó que posteriormente participase en el Proyecto Manhattan de preparación de la bomba atómica), M. Göppert-Mayer (Premio Nobel); como colaboradores a A. Landé, V. Fock, E. Hyllerass; y como anfitrión de J. E. Lennard-Jones, E. U. Condon, P. Dirac (Premio Nobel), E. Fermi (Premio Nobel), J. E. Tamm (Premio Nobel), N. Mott, F. London, L. Pauling (Premio Nobel), J. Von Neumann, E. Teller y E. P. Wigner (Premio Nobel). ¡Difícil encontrar una cantera mejor!

La relación con sus colaboradores fue especial. Califica a  sus dos primeros ayudantes, Wolfgang Pauli y Werner Heissenberg, “como los más aplicados y geniales que uno puede imaginar”. La relación con este último fue especial, con gran generosidad. Cuando Heissenberg escribió el artículo (Z. Phys. 1925, 34, 879) que dio comienzo a la Mecánica cuántica trabajaba en el grupo de Born, este lo revisó y seguro que hizo aportaciones destacables al mismo; sin embargo no exigió firmarlo como autor (¿nos imaginamos esta situación actualmente? ¿qué un “jefe” decline figurar como autor de un artículo de un colaborador?). Posteriormente al envío a publicar de este artículo de Heissenberg, Born en colaboración con su discípulo Jordan desarrolló un formalismo matemático (basado en el álgebra de matrices, que dominaba por su pasado “matemático” y que no era muy común en la época y menos entre físicos) que hacía más asequible la mecánica cuántica, dando lugar dos artículos fundamentales (uno de ellos de Born y Jordan, Z. Phys. 1925, 34, 858; y el otro el famoso Drei-Männer-Arbeit, Born, Heissenberg y Jordan, Z. Phys. 1926, 35, 557).

¿Por qué tardó tanto el Comité Nobel en conceder el Premio Nobel a Born? Muy posiblemente fue debido a que físicos muy relevantes, fundadores de la Física cuántica, como Planck, Schrödinger, de Broglie y Einstein no creían en la Naturaleza estadística, no determinista, que se deducía de la Mecánica cuántica y de la que Born fue el máximo exponente y defensor. Hay que remarcar que fue Born el científico que interpretó el cuadrado (o conjugado complejo) de la función de ondas de Schródinger como una probabilidad, tan familiar para todos los físicos y químicos actualmente, pero revolucionario cuando lo propuso en 1926, y que daba sentido físico al concepto matemático de la función de onda introducido por Schrödinger en su versión ondulatoria de la Mecánica cuántica.

Born mantuvo una relación muy especial con Einstein. Fueron amigos toda la vida, a pesar de las discrepancias científicas sobre la Naturaleza descritas por la Mecánica cuántica. Como es bien sabido, y a pesar de ser uno de los precursores de la Mecánica cuántica. Einstein no creía en que la Naturaleza estuviese regida por leyes estadísticas. Born fue el receptor de la famosa frase “Dios no juega a los dados” escrita por Einstein. Born mantuvo toda su vida una admiración inmensa por Einstein al que consideraba un maestro, reconociéndole una influencia inmensa en su trabajo. Born fue un activo difusor de la Teoría de la Relatividad (plasmada en diversos artículos y en el libro Einstein’s Theory of Relativity), cuyo desarrollo consideraba genial y como él mismo afirmó, “decidió no trabajar en la Teoría de la Relatividad porque nunca podría llegar a la aportación genial de Einstein”.

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En definitiva, Max Born ha sido uno de los más grandes científicos de la historia y también una persona digna de elogio por su compromiso ciudadano.

Bernardo Herradón

IQOG-CSIC

herradon@iqog.csic.es

Sagan: el maestro de todos nosotros

El diario PÚBLICO entrega los domingos un DVD de la serie COSMOS que concibió, escribió (en colaboración con Ann Druyan y Steven), dirigió y presentó Carl Sagan. Es una buena razón más para desear que llegue el Día del Señor.

Sagan

Como a muchas personas de mi generación, COSMOS supuso una revolución. Los que empezábamos una carrera científica nos animaba a continuarla y, sin duda, fomentó muchas vocaciones científicas entre los más jóvenes. Además, la serie de TV se completó con un libro excelente que se publicó en España en 1980 (el ejemplar de mi colección es de 1980, 4ª edición, con 41000 ejemplares vendidos, lo que debía ser un número alto para la época) y que se ha seguido reeditando (hay al menos edición de 2004).

Cosmos-Sagan

COSMOS_2004

Hoy, con la perspectivas de la edad, con una carrera científica de casi 30 años y  con mucho interés en actividades relacionadas con la Cultura Científica; he visto los dos primeros capítulos de la serie y me descubro ante la gran calidad general de los episodios y lo bien que cuenta la Ciencia.

La serie es destacable por el rigor científico, sin embargo, asequible para todos. Recomendaría que la serie fuese de visión obligatoria en la asignatura de Ciencias para un Mundo Contemporáneo de 1º de bachillerato; pues aunque tiene más de 30 años, sigue siendo actual (los episodios tienen un añadido final rodado 10 años después actualizando información).

Sólo queda decir, parafraseando a Laplace (referiéndose a Euler) “Leed a Euler, leed a Euler. Él es el maestro de todos nosotros.” (título de la excelente biografía de Euler, escrita por William Dunham, que es un libro de fácil lectura). Actualizando la frase: IMITAD A CARL SAGAN, ES EL MAESTRO DE TODOS LOS QUE ESTAMOS INTERESADOS EN LA DIVULGACIÓN Y CULTURA CIENTÍFICA.

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Por cierto, recomiendo la visión de este segundo episodio a los detractores (sin usar razones científicas) de los transgénicos. Aunque Sagan no habla de transgénico, sí lo hace de evolución artificial: prácticamente toda nuestra ganadería y agricultura es producto de la evolución artificial.

Bernardo Herradón

IQOG-CSIC

herradon@iqog.csic.es


Congreso de Karlsruhe: 150 años.

Hoy se cumplen 150 años de la inauguración del Congreso de Karlsruhe, que marcó el comienzo de la Química moderna.

Antes del Congreso, la Química era un caos. Los químicos de la época (muchos de ellos brillantísimos con gran influencia en la historia de la ciencia) no se ponían de acuerdo sobre la existencia o no (y la distinción) entre átomo y molécula; había una enorme confusión entre peso atómico (asignando pesos atómicos distintos a los mismos elementos), peso molecular y peso equivalente; y no había acuerdo en la nomenclatura, formulación y símbolos químicos.

Para intentar debatir ideas y llegar a algún acuerdo sobre los aspectos indicados en el párrafo anterior, Kekulé, Wurtz y Weltzien convocaron un congreso para los días 3, 4 y 5 de septiembre de 1860 en la ciudad alemana de Karlsruhe. Se invitó a todos los químicos del mundo y el Congreso tuvo una gran asistencia, con 127 participantes de 12 países (un español, el profesor Ramon Torres, de la universidad central de Madrid), la mayoría (126) de países europeos y un mexicano (Posselt). Algunos de los químicos más destacados asistieron, entre los que cabe citar a Bunsen, Baeyer, Erlenmeyer, Hoffmann, Meyer, Frankland, Kekulé, Dumas, Wurtz, Crum Brown, Borodin (el famoso músico, también profesor de Química) y Wislicenus. Al congreso también asistieron dos jóvenes químicos, Cannizzaro (1826-1910) y Mendeleev (1834-1907). Uno de ellos (Cannizzaro) tuvo una influencia enorme en el desarrollo del Congreso; y el otro (Mendeleev) recibió inspiración fundamental para desarrollar la Tabla Periódica de los Elementos Químicos (1869).

Stanislao Cannizzaro, basándose en la hipótesis de Avogadro, había elaborado un documento (adaptado a partir de uno escrito en 1858, Sunto di un corso di Filosofia Chimica)  explicando las diferencias entre átomo y molécula; así como en las distinciones entre pesos atómicos y moleculares, proponiendo pesos atómicos a los elementos basándose en los datos experimentales conocidos. De esta manera se empezó a resolver muchos problemas de composición de los compuestos químicos (por ejemplo, en aquella época, la fórmula del agua podía ser H2O ó H2O2). Cannizzaro con sus intervenciones en el Congreso y con la distribución del  documento  a los participantes, contribuyó a “poner orden” en la Química.

A partir del Congreso de Karlsruhe empezó la sistematización de la Química. Se distinguió entre átomo y molécula, se asignaron pesos (masas) atómicos y moleculares aceptados por la comunidad química, se reconoció que ciertos elementos químicos eran diatómicos, se adoptaron fórmulas que representasen mejor los compuestos químicos (a propuesta de Kekulé), se profundizó en el concepto de valencia (a partir de los estudios de Frankland).

También, el Congreso de Karlsruhe fue el punto de partida para la organización regular de congresos de Química y para la consolidación de las sociedades químicas nacionales e internacionales que dieron lugar a la IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) en 1919.

Espero que el año 2011, Año Internacional de la Química, suponga un revulsivo como lo fue el año 1860; quizás no tanto en el plano científico, sino en el de la influencia de la Química en la sociedad.

Bernardo Herradón

IQOG-CSIC

herradon@iqog.csic.es

Nirenberg: Un bioquímico precursor de la biología molecular.

El pasado día 15 falleció Marshall W. Nirenberg, Premio Nobel de Medicina o Fisiología en 1968, por su contribución al desciframiento del código genético. Nirenberg ha sido uno de los científicos más destacados del siglo XX y en su grupo se realizaron algunos de los experimentos más importantes y bellos de la historia de la ciencia. Los resultados obtenidos por Nirenberg y otros científicos (Ochoa entre ellos) a principios de los años 1960s demostraron el “dogma” de la biología molecular y caracterizaron la relación entre la secuencia de bases de un gen y la secuencia de aminoácidos de una proteína. Descanse en paz.

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…

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!

Recientemente (Noviembre de 2009) la ACS (American Chemical Society) ha elegido “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.

Ciencia y crisis


En el último número de la revista de la Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular (SEBBM) se han publicado una serie de artículos reflexionando sobre la ciencia en época de crisis económica. Todos los artículos son muy interesantes; pero para el tema de este blog, recomiendo especialmente el escrito por el profesor Cossío, dónde se citan tres ejemplos de avances de la química que impactaron en la sociedad (investigaciones de Lavoisier, de Pasteur y de Fawcett y Gibson) y que se produjeron en épocas de crisis económicas, sociales y políticas muy severas.

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