Divulgación de la química (información y enlaces útiles)

En la página web Los Avances de la Química se puede descargar información y enlaces útiles sobre diversos temas que se indican a continuación.

1) Curso de divulgación “Los Avances de la Química y su Impacto en la Sociedad” con reseñas de las sesiones y descarga de las copias de las conferencias impartidas. Primera edición, segunda edición y tercera edición.

2) Copias de conferencias divulgativas.

3) Artículos de divulgación.

4) Educación y cultura científica.

5) La ciencia cotidiana.

6) Sitios web de interés.

7) Comentarios sobre libros científicos.

8) Bibliografía de interés científico.

9) Material audiovisual.

10) Efemérides científicas.

11) Grandes químicos.

12) Historia de la ciencia.

13 Historia y filosofía de la química.

14) Las imágenes de la química.

15) La tabla periódica.

16) Química y matemáticas.

17) Anuncios de actividades.

18) La química en la prensa.

19) Ciencia y sociedad.

20) Noticias científicas.

21) Quimiofobia.

22) Política científica.

23) Actividades realizadas en España durante el Año Internacional de la Química.

24) Investigación en péptidos y compuestos aromáticos.

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Nota: Este post participa en el XXV Carnaval de Química, que organiza el blog Moléculas a Reacción (¡un cartel muy bonito e interesante!). Como en los enlaces anteriores hay mucha historia de la ciencia y algunas biografías de científicos, que han sido importantes para la humanidad, este post también participa en el V Carnaval de Humanidades, que aloja el blog Pero esa es otra historia….., que aloja el joven químico @Ununcuadio.

XXV Carnaval_Quimica

V Edición_Carnaval Humanidades

Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es
 

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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

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
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

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

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

Máster de química en la universidad de Granada

Las copias de las conferencias que impartí en la universidad de Granada, entre el 12 y el 15 de diciembre de 2011 se pueden descargar en los siguientes enlaces.

Los avances de la química y su impacto en la sociedad: Una visión general. Enlace.

¿Lo común de cada día?: ¡La química! Enlace.

¿Natural, sintético? ¡Todo es química! Enlace.

El futuro: una visión desde la química. Enlace.

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Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

Los Avances de la Química en la Universidad de Granada

La Universidad de Granada ha organizado cuatro seminarios y una conferencia para conmemorar el Año Internacional de la Química. Aunque los seminarios se enmarcan dentro del Máster en Química, tanto éstos como la conferencia están abiertos a la assitencia de otras personas.

Los títulos y un breve resumen de las charlas se indican a continuación. Las cuatro primeras forman parte del Máster en Química y la quinta es una conferencia de la Facultad de Química.

Los avances de la química y su impacto en la sociedad: una visión general. Esta primera charla introductoria va a exponer ejemplos diversos en los que la química juega un papel en nuestro bienestar: mejora y cuidado de nuestra salud, producción y almacenamiento de energía, impacto medioambiental de las sustancias químicas y cómo la química está logrando avances en la protección ambiental, transporte, productos de consumo, deportes, etc. Los ejemplos servirán para repasar algunos conceptos fundamentales de la química. Esta charla será el lunes 12 de diciembre a las 12:00.

¿Lo común de cada día? ¡La química! En esta charla se destacará el papel que la química tiene en un día cualquiera en nuestras vidas. Todos interaccionamos con miles de sustancias químicas a diario (aunque no nos demos cuenta). La mayoría de las sustancia químicas son beneficiosa para nuestro bienestar; aunque hay casos en los que pueden ser perjudiciales; lo que depende del uso que demos  aestas sustancias químicas. Esta charla será el martes 13 de diciembre a las 13:00.

¿Natural? ¿Sintético? ¡Todo es química! Esta charla desmontará los tópicos “natural = bueno” y “sintético/artificial = malo”. Se expondrán ejemplos de sustancias beneficiosas y perjudiciales, independientemente de su origen. Se destacará el papel que los productos naturales han tenido en el desarrollo de la química, especialmente de la química orgánica. También se expondrán ejemplos del uso de polímeros, materiales sintéticos que han facilitado nuestra vida desde hace décadas. La charla será el miércoles 14 de diciembre a las 11:00.

El futuro: una visión de la química. Se presentarán ejmeplos de investigaciones actuales en química que van a servir para el bienestar de la humanidad en las próximas décadas; abordando retos en salud, alimentación, energía, medio ambiente, tecnología y aspectos socilaes. Esta charla será el jueves 15 de diciembre a las 13:00.

2011: Un año de conmemoraciones químicas. Desde la antigüedad hasta nuestros días. 2011 ha sido declarado Año Internacional de la Química por la ONU. El motivo ha sido la conmemoración del centenario de la concesión del Premio Nobel de Química a Marie Curie. También durante este año se ha querido destacar el papel de las mujeres en la ciencia. En esta charla se va presentar una visión histórica del desarrollo de la química, con algunos hitos de los que en este año 2011 se cumplen fechas “redondas”. También se pondrán algunos ejemplos de investigadoras relevantes en química y conmemoraciones químicas de 2012 que deben servir de “excusa” para seguir difundiendo los avances de la química en la sociedad. La conferencia será el viernes 16 de diciembre a las 12:30.

A continuación se adjunta el cartel anunciando el ciclo de seminarios y conferencias.

Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

Máster en Química en la Universidad de Granada: Los Avances de la Química.

La Universidad de Granada ha organizado cuatro seminarios y una conferencia para conmemorar el Año Internacional de la Química. Aunque los seminarios se enmarcan dentro del Máster en Química, tanto éstos como la conferencia están abiertos a la assitencia de otras personas.

Los títulos y un breve resumen de las charlas se indican a continuación. Las cuatro primeras forman parte del Máster en Química y la quinta es una conferencia de la Facultad de Química.

Los avances de la química y su impacto en la sociedad: una visión general. Esta primera charla introductoria va a exponer ejemplos diversos en los que la química juega un papel en nuestro bienestar: mejora y cuidado de nuestra salud, producción y almacenamiento de energía, impacto medioambiental de las sustancias químicas y cómo la química está logrando avances en la protección ambiental, transporte, productos de consumo, deportes, etc. Los ejemplos servirán para repasar algunos conceptos fundamentales de la química. Esta charla será el lunes 12 de diciembre a las 12:00.

¿Lo común de cada día? ¡La química! En esta charla se destacará el papel que la química tiene en un día cualquiera en nuestras vidas. Todos interaccionamos con miles de sustancias químicas a diario (aunque no nos demos cuenta). La mayoría de las sustancia químicas son beneficiosa para nuestro bienestar; aunque hay casos en los que pueden ser perjudiciales; lo que depende del uso que demos  aestas sustancias químicas. Esta charla será el martes 13 de diciembre a las 13:00.

¿Natural? ¿Sintético? ¡Todo es química! Esta charla desmontará los tópicos “natural = bueno” y “sintético/artificial = malo”. Se expondrán ejemplos de sustancias beneficiosas y perjudiciales, independientemente de su origen. Se destacará el papel que los productos naturales han tenido en el desarrollo de la química, especialmente de la química orgánica. También se expondrán ejemplos del uso de polímeros, materiales sintéticos que han facilitado nuestra vida desde hace décadas. La charla será el miércoles 14 de diciembre a las 11:00.

El futuro: una visión de la química. Se presentarán ejmeplos de investigaciones actuales en química que van a servir para el bienestar de la humanidad en las próximas décadas; abordando retos en salud, alimentación, energía, medio ambiente, tecnología y aspectos socilaes. Esta charla será el jueves 15 de diciembre a las 13:00.

2011: Un año de conmemoraciones químicas. Desde la antigüedad hasta nuestros días. 2011 ha sido declarado Año Internacional de la Química por la ONU. El motivo ha sido la conmemoración del centenario de la concesión del Premio Nobel de Química a Marie Curie. También durante este año se ha querido destacar el papel de las mujeres en la ciencia. En esta charla se va presentar una visión histórica del desarrollo de la química, con algunos hitos de los que en este año 2011 se cumplen fechas “redondas”. También se pondrán algunos ejemplos de investigadoras relevantes en química y conmemoraciones químicas de 2012 que deben servir de “excusa” para seguir difundiendo los avances de la química en la sociedad. La conferencia será el viernes 16 de diciembre a las 12:30.

A continuación se adjunta el cartel anunciando el ciclo de seminarios y conferencias.

Bernardo Herradón García
CSIC
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