De vuelta ...en imágenes

Pocas oportunidades como las vacaciones para ver lo que nos rodea con nuevos ojos. En mi caso, era detenerme algún tiempo ante paisajes, motivos festivos y hasta carteles, para encontrarles su atractivo desde el punto de vista científico, y por tanto, como material para este blog.
Algunas de estas escenas lúdico-didácticas quedaron grabadas en alguna de mis cámaras fotográficas. Me es todavía difícil reemplazar mi Minolta tradicional, por las modernas cámaras digitales y por los aún más ligeros teléfonos móviles con cámara incorporada, que permiten descargar las imágenes en el ordenador con una facilidad pasmosa, pero la resolución que obtengo con mi vieja cámara compensa las molestias de tener que escanear las fotografías.
Usando el ingenioso widget que proporciona Picwing, del que tengo conocimiento gracias a los consejos de Esperanza Román, puedo publicar en el blog algunas de esas imágenes.

Nombres con gracia

¿Cuál es el nombre de mi vaca favorita?

¡Feliz verano!

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).

Ernest Rutherford

Lord Rutherford (1871-1937) es una de las personas más interesantes en la historia de la ciencia. Obtuvo su PhD en física en la Universidad de Cambridge, Inglaterra, en 1895. Con su profesor J. J. Thomson trabajó en un fenómeno recientemente detectado, la radioactividad, descubriendo la radiación alfa y beta. Sería más tarde (1899) en la Universidad McGill en Canadá, donde demostró que la radiación alfa estaba compuesta por núcleos de helio y la radiación beta compuesta de electrones. Con su estudiante Frederick Soddy investigaron un gas radioactivo proveniente del elemento radioactivo torio. Sus experimentos mostraron que el gas emitido era argón, lo que significó la primera observación de la desintegración espontánea de un elemento, uno de los mayores descubrimientos de la física del siglo XX.
En 1903 Rutherford visitó a Pierre y Marie Curie en Paris, con quienes mantenía colaboración, el mismo día que Madame Curie recibía el doctorado en física. Durante la celebración en casa de los Curie, el grupo salió al jardín a tomar el fresco y allí Pierre sacó del bolsillo de su chaqueta un pequeño tubo cubierto con ZnS (un compuesto con propiedades fosforescentes), que en su interior contenía una solución de radio. El tubo se iluminó en medio de la oscuridad por la radiación emitida por el radio. Rutherford diría más tarde que la luz era tan brillante que pudo ver claramente las manos de Pierre Curie muy inflamadas y con un penoso aspecto debido a la continua exposición a los rayos de radio. En ese entonces no se conocía los nocivos efectos de la radioactividad en la salud, y los científicos no tomaban precaución alguna a la hora de manejar estos reactivos.
En 1907 Rutherford fue contratado por la Universidad de Manchester donde desarrolló un nuevo modelo atómico, en el que el núcleo reúne toda la carga positiva y casi toda la masa del átomo. Finalmente, en 1919 volvió a Cambridge para tomar el puesto que una vez ostentó su profesor J. J. Thomson.
Por sus investigaciones sobre la desintegración de los elementos y la química de las sustancias radioactivas, el físico Ernest Rutherford recibió el Premio Nobel de Química en 1908 y, no menos importante aún, guió el trabajo de no menos de diez futuros Premio Nobel.

Más sobre serendipia

Un artículo de Philip Ball en la revista Chemistry World (Junio 2006) relata una serie de descubrimientos químicos en los que la serendipia ha jugado un papel importante. Desde la síntesis de los primeros colorantes sintéticos, como el azul de Prusia (hexacianoferrato férrico) y malva o púrpura de Perkin (derivado de anilina), hasta el descubrimiento en años más recientes de novedosos polímeros como el Teflon (politetrafluoroetileno) y los polímeros conductores de electricidad derivados del poliacetileno.
Ball nos remite al año 1754 cuando el escritor inglés Horace Walpole menciona en una carta un cuento de hadas que tenía en mente, en la que tres príncipes de Serendip, un antiguo nombre de Sri Lanka, realizaban continuamente descubrimientos, por accidente y empleando su astucia, de cosas que no habían estado buscando. De allí parece provenir la palabra serendipia, la facultad de hacer descubrimientos afortunados e inesperados por accidente.
Uno de los casos más afamados de serendipia en química es el descubrimiento de la estructura quiral de las moléculas por Louis Pasteur. Una serie de golpes de suerte le ayudaron a separar los enantiómeros del ácido tartárico, como fueron: el estudiar uno de los pocos compuestos orgánicos quirales que se separan espontáneamente en sus dos enantiómeros cuando cristaliza, la formación de cristales de tamaño relativamente grandes para ser diferenciados unos de otros por un microscopio del siglo XIX, y las bajas temperaturas que imperaban cuando Pasteur conducía su estudio en París en los años 1840, y que ayudó a la cristalización del compuesto. "Fortune favours the prepared mind" dijo entonces Pasteur, y es que se necesita una mente preparada para reconocer y sacar provecho de lo inesperado, pues son los experimentos que no siguen las leyes establecidas de la química, las que nos llevan casi invariablemente a nuevos descubrimientos.

Vivir sin aire

Los seres humanos podríamos sobrevivir entre 30 y 45 días sin comer, hasta 7 días sin ingerir líquidos, pero no más de un par de minutos sin aire. La mayoría de los organismos vivos realizamos una respiración aeróbica, en la que interviene O2. En nuestras células se produce una importantísima reacción redox por la cual hidratos de carbono (como la glucosa) se oxidan por acción del O2 para producir H2O, CO2 y energía. Pero existen microorganismos en la naturaleza que pueden vivir literalmente sin aire al realizar una respiración anaeróbica. Tiene lugar una reacción redox similar, pero en este caso el agente oxidante no es el O2 sino sustancias como sulfatos, nitratos, algunos iones metálicos, entre otros, y la energía generada en este proceso es menor que en la respiración aeróbica. El deseo expuesto en la preciosa canción de Maná "Vivir sin aire" es pues imposible para los simples mortales, pero soñar y desear no cuestan nada.

¿Quién dijo que los químicos no somos graciosos?

Esta es una buena oportunidad de darle algo de humor al blog. Muchos conocerán al quinteto cómico argentino Les Luthiers, pero tal vez sean pocos los que sepan que uno de sus miembros es químico. Carlos Núñez Cortés lleva 40 años con Les Luthiers, y es doctor en Química. El grupo es famoso por interpretar parodias musicales, basados principalmente en juegos de palabras. Aquí una muestra con el químico Carlos Núñez en la palestra, que disfruten.

Expocampus 2008

Expocampus 2008-1
Cargado originalmente por charobenites

Un aparte dentro del hilo principal de Quimistorias.
Coincido con Carlos Casares en que lo mejor de Expocampus (9/5/2008) fue el encuentro con los compañeros del curso. Lo segundo mejor: conocer a los tutores. Creo que era lo que le faltaba a este curso virtual para hacerlo completo, una ocasión para la interacción presencial entre alumnos y profesores. Muchos de nosotros salimos de allí algo mareados de tantos nombres de herramientas y aplicaciones virtuales que ya se encuentran disponibles para los educadores (y las que quedan por salir). Afortunadamente una buena charla alrededor de una cerveza, refresco, café o manzanilla, seguida de una buena cena, nos puso los pies y la cabeza nuevamente en tierra firme. Una fotografía del pequeño grupo que formamos en Expocampus, a la izquierda, de arriba a abajo: Concepción Echazarreta, Marta Vargas, Jorge García. A la derecha, de arriba a abajo: Yolanda Aguilar, Erika Zaragoza, Ma. Dolores Capdet, Carlos Casares.

Burbujas

Se suele asociar la formación de burbujas o espuma con el poder limpiador de los jabones y detergentes. Sin embargo, su presencia no tiene relación con la formación de micelas (mecanismo por el que el jabón solubiliza las moléculas insolubles en agua, como las grasas), ni son más efectivas en quitar las manchas grasosas. Aún así, la gente espera que los jabones echen espuma, y los químicos en la industria del detergente formulan los productos para que formen espuma durante el lavado y obtener así una mejor aceptación en el mercado. En algunos casos, la espuma puede ser perjudicial, por ejemplo, en lavavajillas y lavadoras que no tienen espacio suficiente para mantener la espuma dentro de la máquina.
La espuma puede también denaturalizar moléculas de proteínas, que desdobla/destruye sus estructuras terciarias a medida que son oprimidas por las burbujas. Es por esta razón que se cuida de no agitar las preparaciones de proteinas, por ejemplo los viales de suspensiones de insulina se mezclan rodando el tubo entre las manos y no agitándolas. Tal vez sea este el motivo por el que James Bond insistiera en que sus martinis fueran shaken not stirred (sacudidas pero no agitadas), ¡para asegurarse que cualquier enzima presente en la bebida no fuera denaturalizada!