Laboratorio

Un químico sintético realiza la mayor parte de su trabajo de investigación en un laboratorio, rodeado de reactivos, material de vidrio, equipo electrónico, ... Los hay que tienen ventana al exterior (por lo que te das cuenta si llueve o hace sol, es de día o ya va siendo hora de ir a cenar) y los que son totalmente cerrados. Los que pueden albergar cómodamente a 10 o más investigadores, y otros más pequeños en que no más de 4 pueden trabajar al mismo tiempo. Pero todos ellos cuentan hoy en día con todo tipo de medidas de seguridad.

Por otro lado, una mesa de trabajo (bench, en inglés) puede ser reflejo de la personalidad de un químico. Existen mesas impolutas y ordenadas al finalizar la jornada, con el material limpio y todos los frascos conteniendo los nuevos productos de reacción debidamente etiquetados (por ejemplo: producto #4 impuro, proveniente de purificación por cromatografía (SiO2, hex/AcOEt 4:1); reacción A + B, 3er. intento), y otras donde el orden es más singular y aleatorio, con frascos etiquetados con códigos personales (por ejemplo: A + B (3) - 4, ¡todavía impuro!). La fotografía muestra la que fue mi mesa de laboratorio durante mis últimos días de trabajo doctoral en LSU. Cuando miro hacia atrás, lo único que lamento es no haber tomado más fotografías, aunque claro, sin flash era y es difícil tomar fotos dentro de un laboratorio. Una versión de esta fotografía, remozada con Photoshop (y siguiendo los consejos de Conchi), encabeza el blog.

Cambiar la forma de enseñar la ciencia

Si es extraño encontrar un químico que sea además poeta, más extraño aún es encontrar a un economista convertido en divulgador de la ciencia. Abogado, economista, ex-político, Eduard Punset (Barcelona, 1936) es en la actualidad profesor de Economía en la Universidad Ramon Llull y presentador del programa de TV de divulgación científica "Redes". Lleva años expresando su firme convicción de que el desarrollo de la sociedad está unido al conocimiento científico de sus ciudadanos, y que para lograrlo es necesario mejorar el sistema educativo. En una entrevista realizada en 2002, Punset habló sin tapujos sobre el estado actual de la educación: "En la educación debería haber una especie de suicidio colectivo: nuestra educación está focalizada, monotematizada, especializada, cuando sabemos que el secreto de lo que viene es la multidisplinariedad, la interconectividad y el unir conocimientos diversos de disciplinas y gentes dispares". En otra entrevista en 2004, reclama un cambio metodológico: "En estos momentos estamos cuestionando no solo la manera de enseñar, sino los propios contenidos. Es necesaria una reforma educativa que vaya mucho más allá de las minucias legales. Sabemos que la enseñanza del futuro no se impartirá sólo en aulas cerradas y aisladas del quehacer económico, industrial y cultural. Las aulas del futuro tendrán algo de museo de la ciencia, algo de talleres de experimentación... no estarán aisladas de la actividad cotidiana. Además será una educación orientada a solucionar problemas, de hacer mucho más que de conocer. Otro punto importante es que no puede haber conocimiento sin interactividad. También será indispensable impartir la enseñanza según las necesidades específicas de cada individuo. Los que damos clase sabemos que, cada vez que cerramos la puerta del aula, lo que hemos enseñado no es útil para la mayoría de las personas que nos estaban escuchando. Sabemos ahora que no podemos dar aspirina a todo el mundo, con la educación ocurre algo similar". Y la educación individualizada ya no es una utopía, es posible obtenerla: "Lo podemos hacer gracias a los avances increíbles en materia de digitalización. Igual que se puede individualizar la oferta audiovisual se podrá diversificar la oferta educativa".
¿No nos recuerda a algunos la esencia del eLearning? No encuentro mejor manera de despedir el curso e-Learning 2.0, que corroborando una vez más el enorme potencial que tiene la enseñanza virtual y la web social en el sistema educativo.
Y volviendo a Eduard Punset, cabe mencionar un par de frases con respecto a su labor divulgativa: "Mi vocación es la de interrelacionar un tipo de investigación con otra y hacerle ver a la gente la relevancia que eso tiene para su vida. Creo que ya hay mucha gente investigando y mucha menos transmitiéndolo". Desde Quimistorias tomamos nota, un saludo.

Agua es vida

La canción de protesta de Bob Dylan es el himno de la Expo Zaragoza 2008; la estupenda adaptación en español "Llegará la tormenta" la canta el grupo Amaral (video), que inauguró la muestra el 13 de Junio. Pero la Expo más que un homenaje a nuestra fuente de vida, está dirigida a encontrar respuestas a la sostenibilidad del agua, pues es de su existencia de la que depende toda forma de vida conocida en este planeta. No en vano el agua cubre gran parte de la superficie de la tierra (3/4 partes) y representa entre el 50 y 90% de la masa de los seres vivos, un 75% del cuerpo humano. La importancia del agua radica en que casi todos los procesos químicos que suceden en la naturaleza se realizan en medio acuoso.
Son dos las causas que hacen del agua una molécula única: la formación de enlaces de hidrógeno y su gran polaridad. El enlace de hidrógeno (fuerte atracción electrostática que ocurre entre un átomo de hidrógeno enlazado a un átomo electronegativo en una molécula y el par electrónico libre de un átomo electronegativo cercano) es responsable de que los puntos de fusión y ebullición del H2O sean anormalmente altos, y también de su elevado calor específico, su notable calor de vaporización, su gran tensión superficial y su buena conductividad térmica, todos superiores a los de la mayor parte de los líquidos. A esta fortaleza del H2O se le añade su gran polaridad, que la convierte en uno de los mejores disolventes de compuestos iónicos y de compuestos polares, pudiendo romper en muchas ocasiones las moléculas covalentes dando lugar a iones (poder ionizante del agua), que es fundamental para que se realicen muchas reacciones en medio acuoso.
La mala distribución y el desperdicio que se ha hecho del agua la han convertido en un bien escaso. Queda ahora encontrar respuestas rápidas para evitar que en un futuro cercano poblaciones y hasta países enteros no dispongan de este recurso vital.

Vidrio

Es difícil encontrar un departamento de Química sin un servicio de taller de vidrio, y más difícil aún encontrar un químico que no haya pisado alguna vez uno de estos talleres. Desde la fabricación de material de vidrio nuevo, de las formas más variopintas, hasta las muy socorridas reparaciones, casi todo químico ha visto fundir y moldear vidrio. Pero ¿qué hace al vidrio tan frágil y tan maleable a la vez?
El cuarzo (SiO2) funde a unos 1600ºC, y en el proceso muchos enlaces Si-O se rompen. Cuando al SiO2 líquido se le enfría rápidamente, los enlaces Si-O se vuelven a formar antes que los átomos sean capaces de volverse a arreglar de manera regular. Se forma entonces un sólido amorfo conocido como vidrio de cuarzo. El vidrio común contiene además de SiO2, los óxidos CaO y Na2O, provenientes de la descomposición de sus respectivos carbonatos a altas temperaturas. La estructura del SiO2 se modifica al formarse nuevos enlaces iónicos, CaSiO3 y Na2SiO3, al romperse alguno de los enlaces Si-O y ocupar los iones Ca²⁺ y Na⁺ espacios en la red. Esta estructura es responsable de un menor p.f. y viscosidad, pero a la vez de una mayor fragilidad ante los cambios de temperatura.
La inexistencia de un orden geométrico en el vidrio hace que en vez de un p.f. definido, exista una zona de reblandecimiento, en la que el sólido amorfo se vuelve maleable, con propiedades típicas del estado líquido.
La adición de ciertos óxidos cambian las propiedades del vidrio, como el CoO que tiñe el vidrio de azul; el B2O3 que incrementa el p.f. del vidrio y le da mayor resistencia a los cambios de temperatura (vidrios Pyrex); o el PbO que produce un vidrio más denso con un índice de refracción más alto, por lo que se usa en la decoración al tener el vidrio una apariencia más brillosa.
Hoffmann describe la formación y cualidades del vidrio con una mayor estética en el lenguaje, en su poema DECEPTIVELY LIKE A SOLID, échenle un vistazo.

Fotografía: Un artesano trabaja en la Real Fábrica de Cristales de La Granja, realizada por Andrés Campos, El País-sección El Viajero 07/06/2008.

Química y poesía

Buscando algún poema que me sirviera para ilustrar que la ciencia no estaba reñida con el arte, y que es posible expresar en bellas y sencillas palabras los conocimientos químicos, descubrí la fascinante historia de Roald Hoffmann, químico y poeta. De familia judía, Hoffmann (1937, Zloezow, antigua Polonia y hoy Ucrania) tuvo una dramática niñez al vivir la ocupación nazi en un campo de concentración. De allí escaparon su madre y él con ayuda de su padre, que luego moriría asesinado (1943). Años después (1949) se establecería en Estados Unidos junto a su madre y su padrastro, donde haría una brillante carrera en Química. En 1964, a los 26 años entabló una fructífera colaboración con el ya afamado R. B. Woodward, 30 años mayor que él y premiado con el Nobel de Química en 1968, buscando soluciones teóricas a problemas experimentales. Abordaron el problema desde la exploración de la estructura electrónica de los estados de transición e intermediarios de las reacciones orgánicas, empleando conceptos de simetría y enlace. Su trabajo fue reconocido con el Premio Nobel de Química en 1981 a los 44 años.
Su pasión por la poesía empezó precisamente por esos años. En la poesía encontró "un entendimiento parcial de problemas sin solución", mientras que "la ciencia está limitada a un conjunto de problemas que tienen solución". Lleva ya publicados 5 libros de poesías. Su trabajo como químico se refleja en muchos de sus poemas. Les animo a leer uno de ellos BONDING, en el que expresa de manera magistral el concepto de enlace químico usando la molécula de agua como ejemplo, en un diálogo entre dos personajes A (presumiblemente un químico) y B (un profano). De carácter más personal y dolorosamente íntimo es otro de sus poemas TWO FATHERS, un relato autobiográfico de este gran investigador.

Fotografía de Gary Hodges.

Filatelia, química y Mendeléiev

A mi buen amigo Daniel Rabinovich, y a las rosquillas del ruso.
Aficionado desde pequeño a la filatelia, Daniel Rabinovich (profesor en el departamento de Química de la Universidad de Carolina del Norte en Charlotte, y editor del Philatelia Chimica et Physica) tiene una buena colección de sellos (estampillas) cuya temática gira en torno a la química. Son las historias que cuentan estos sellos, las que avivan su pasión por la filatelia. Uno de estos sellos conmemora el centenario de la muerte de Mendeléiev (1834-1907), y lo conserva junto con un sobre del primer día de emisión. En el sobre se muestra una copia del manuscrito original en el que Mendeléiev escribió su tabla periódica de elementos químicos (1869), y en la que aparecen signos de interrogación en tres de las casillas. ¿Cuál es la historia detrás del sello? El éxito de Mendeléiev para organizar los elementos químicos, cuando tantos otros fallaron en el intento. Mendeléiev dejó espacios vacíos para los elementos que todavía no habían sido descubiertos, demostrando un gran ingenio a la vez que osadía. El dejó los espacios para mantener el raciocinio de un arreglo ordenado basado en la recurrencia periódica de propiedades químicas y físicas similares. Unos años después, con el descubrimiento del galio (1875), escandio (1879), y germanio (1886) se confirmaron sus predicciones y su tabla periódica adquirió un amplio reconocimiento.
Otro sello conmemorativo del centenario de la muerte de Mendeléiev fue emitido por Correos (2/2/2007), en la que se muestra una moderna y colorida tabla periódica, con los elementos químicos agrupados en función de su configuración electrónica (elementos de los bloques s, p, d, f). En el sello se muestran cuatro casillas en blanco. Aparte del Ga, Sc y Ge, Rabinovich nos cuenta que el cuarto elemento tuvo que esperar siete décadas en ser descubierto. En 1937 el tecnecio fue aislado, siendo el primer elemento artificial encontrado y el único metal de transición radioactivo.
Para terminar con algo de humor, vale la pena mencionar aquí unas frases del entonces ministro del Interior y doctor en Químicas, Alfredo Pérez Rubalcaba, en la presentación de este último sello. Dijo que el hemiciclo del Congreso le recuerda a una tabla periódica, porque "la forma es parecida, como deformada si se observa con una lente, las afinidades políticas están ordenadas por hileras y los diputados más activos son los de arriba".

Foto superior realizada por Bruno Ortiz B., publicado por Vida&Futuro, El Comercio-Perú, 22/052007.
Foto inferior el ministro Pérez Rubalcaba presenta el sello dedicado a la Química en Correos 1/02/2007.

Michael Faraday

Fue uno de los hombres más influyentes en la historia de la ciencia, con él dieron origen los términos anión, catión, electrodo y electrolito. Faraday (1791-1867) de origen humilde, fue aprendiz de un encuadernador de libros en Londres cuando tenía sólo 13 años. Disfrutaba su trabajo porque así tenía la oportunidad de leer, y fue así como un pequeño libro de química encendió su apetito por la ciencia. Empezó a realizar experimentos sobre electricidad por su cuenta, cuando en 1812 un cliente de la tienda lo invitó a acompañarlo a una conferencia de uno de los químicos más afamados en ese entonces, Sir Humphry Davy. Faraday quedó tan fascinado por la conferencia de Davy que le escribió pidiéndole un puesto de asistente. Faraday fue aceptado y empezó su trabajo en 1813. Su trabajo fue muy fructífero y su talento fue recompensado al asumir el puesto de Director de Laboratorio de la Royal Institution, el puesto de Davy, 12 años más tarde.
Sus contribuciones a la física y a la química fueron enormes, entre ellos,

• el concepto de la inducción electromagnética, que condujo al primer transformador y al motor eléctrico
• la noción de las leyes de electrólisis, el efecto de la corriente eléctrica en los compuestos químicos
• el descubrimiento de las propiedades magnéticas de la materia
• el descubrimiento del benceno y otros compuestos químicos
• el descubrimiento del "efecto Faraday", la rotación del plano de la luz polarizada por un campo magnético
• los conceptos de los campos eléctrico y magnético.

Contó entre sus cualidades el ser un buen conferenciante (algo que hoy en día es casi obligatorio para todo científico), divulgando la ciencia al público en general. Fue consciente de la importancia práctica de sus descubrimientos, a tal punto que cuando William Gladstone, ministro de Economía le preguntó sobre el valor práctico de la electricidad, Faraday le respondió: "Algún día, Señor, podrá cobrar impuestos por ella" (Diario de Avisos, Borrador-Cuaderno Semanal de Ciencia y Arte, 31/05/2008, n. 13, pp. 6-7).