Archivos diarios: 23 marzo, 2016

Ácidos, bases, enlaces, agua pesada y fotones. El “gigante” Lewis.

El 23 de marzo de 1946, era hallado muerto en su laboratorio de Berkeley, el fisicoquímico estadounidense Gilbert Newton Lewis o Gilbert N. Lewis (Weymouth, Massachusetts, 23 de octubre de 1875 – Berkeley, 23 de marzo de 1946).

Agilbert lewis Lewis le debemos, entre otras cosas, la regla del octete, la definición del enlace covalante, los diagramas que llevan su nombre, la creación del agua pesada, su definición de ácido-base… Lewis en 1926, propuso el nombre de fotón para el cuanto de energía radiante.

Ingresó en la Universidad de Nebraska en 1889. En 1892, se trasladaría a la Universidad de Harvard para estudiar química. Obtendría su Bachelor of Science, B.Sc, en 1986, y su PhD. Philosophiæ doctor en Química en 1898 con un trabajo final sobre los potenciales eléctricos.

Permanecería un año en Harvard como instructor. En 1899, gracias a una beca se trasladaría a Alemania, en primer lugar a la Universidad de Leipzig y posteriormente a la de Gotinga. En, 1901 sería contratado como instructor de electroquímica y termodinámica en la Universidad de Harvard, puesto que desempeñaría hasta el año 1904.

Desde 1904 a 1905, trabajaría en Manila (Islas Filipinas) como superintendente de pesos y medidas en la Oficina de Ciencia.

En 1905 volvería a Estados Unidos, al Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), donde formaría parte de un grupo de investigación liderado por el químico estadounidense Arthur Amos Noyes (1866–1936).

En 1907 sería nombrado profesor asistente, para posteriormente en1908 ser desginado profesor adjunto y en 1911 profesor titular.

En 1912 abandonaría el MIT al aceptar un puesto como profesor de fisicoquímica y Decano del Colegio de Química en la Universidad  de Berkeley en California. Allí permanaecería hasta su muerte.

En 1913 sería nombrado miembro de la Academia naciona de Ciencias e los Estados Unidos, pero abandonaría el puesto en 1934, por motivos personales.

En 1908 publicaría Lewis, G. N. (1908). “A revision of the Fundamental Laws of Matter and Energy”(Philosophical Magazine 16(95): 705–717) el primero de varios artículos sobre la Teoría de la relatividad, en el cual planteaba la relación masa-energía propuesta por Einstein de una forma distinta.

En 1916,  Lewis publicaría una artículo considerado como clásico en la literatura científica, “The Atom and the molecule” ( J.Amer.Chem.Soc. vol.38, no.4).

Ese artículo de Lewis revolucionaría toda la Química de los siglos posteriores.

gilbert lewis5En primer lugar, proponía la existencia del enlace covalente, que Lewis definía como un enlace consistente en un par de electrones compartidos que se generan entre elementos no metálicos que presentan cuatro o más electrones de valencia, sin llegar a ocho.

El enlace covalente puede ser sencillo, si los átomos sólo comparten un par, doble si comparten dos pares de electrones, y triple si son tres pares los compartidos. También entre átomos diferentes se pueden formar estos enlaces, respetando siempre la regla del octete.

En segundo lugar proponía el modelo atómico cúbico en el que los electrones del átomo estaban situados en los ocho vértices de un cubo. Hoy en día este modelo esta superado por el modelo mecánico cuántico basado en la ecuación de Schrödinger.

En tercer lugar exponía su famosa “regla del octeto” que dice que la tendencia de los iones de los elementos del sistema periódico es completar sus últimos niveles de energía con una cantidad de 8 electrones, de tal forma que adquiere una configuración muy estable. Esta configuración sería semejante a la de un gas noble, con todos sus últimos niveles electrónicos completos.

Además creaba el término de molécula impar (lo que hoy conocemos como un radical libre) cuando un electrón no es compartido.

Y finalmente introducía sus clásicos diagramas, los “diagramas” o “estructuras de de Lewis” la  representación gráfica que muestra los pares de electrones de enlaces entre los átomos de una molécula y los pares de electrones solitarios que puedan existir.

Son representaciones de iones y compuestos, que facilitan el recuento exacto de electrones de una forma razonablemente precisa. Se emplean usualmente en la enseñanza de la Química.

 

gilbert lewis

 

En 1919, estudiando las propiedades magnéticas de soluciones de oxígeno en nitrógeno líquido, encontró que se había formado una molécula de O4. Esta fue la primera evidencia del oxígeno tetraatómico. Apaerecería publicadao ese mismo año  Lewis, Gilbert N. (1924-09-01). “The magnetism of osygen and the molecule O4”. Journal of the American Chemical Society 46 (9).

En 1923, formularía la teoría del par electrónico para las reacciones ácido – base; Lewis, G. N. (1926) Valence and the Nature of the Chemical Bond. Chemical Catalog Company. Para Lewis una base sería una especie que puede donar un par de electrones, y un ácido la especie que los puede aceptar.

El ácido debe tener su octeto de electrones incompleto y la base debe tener algún par de electrones solitarios.

El 18 de diciembre de 1926 en un artículo publicado en la sección de cartas de los lectores de la revista Nature , Lewis, G.N. (1926). “The conservation of photons”.Nature 118 (2981): 874–875; Lewis utiliza, por primera vez, la palabra fotón para denominar a el cuanto de energía radiante.

Lewis sugirió que “era inapropiado describirlo como partícula, corpúsculo o cuanto. El fotón es una entidad que transporta energía en forma de radiación”. Los fotones son portadores de todas las formas de radiación electromagnética (EM), no sólo de luz.

gilbert lewis3Lewis fue el primero en producir una muestra pura de óxido de deuterio (agua pesada) en 1933 acelerando deuterones en el ciclotrón de Lawrence en Berkeley. Fue el primero asimismo en estudiar la supervivencia y el crecimiento de formas de vida en agua pesada.

Aunque parezca increíble (y realmente lo es…) pese a que fue nominado 35 veces al premio Nobel, jamás obtuvo el galardón.

Lewis siguió trabajando, literalmente, hasta su muerte.

Fue hallado muerto el 23 de marzo de 1946, en su laboratorio de la Universidad de Berkeley.

Ese día había comido son su amigo, pero a la vez rival Irving Langmuir (Brooklyn, Nueva York, 31 de enero de 1881 – Woods Hole, Massachusetts, 16 de agostode 1957), premio Nobel de Química en 1932.

Nunca se ha descartado totalmente la hipótesis del suicidio.

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Adiós a un hito tecnológico. La MIR se desintegra.

El 23 de marzo del año 2001, la estación espacial  MIR hace su reentrada en la atmósfera de la Tierra cerca de Nadi, Fiyi, y se desintegra al sur del Océano Pacífico.

mir 2Mir (en ruso: Мир, significa paz o mundo) fue el nombre de la famosa estación espacial originalmente soviética, que después del colapso de la URSS pasó a ser rusa. La primera estación espacial de investigación habitada de forma permanente de la historia, y la culminación del programa espacial soviético. Estaba prevista para que estuviera funcionando durante tan sólo 5 años; lo hizo durante 13 años. A través de numerosas colaboraciones internacionales, fue accesible a cosmonautas y astronautas.

La Mir fue ensamblada en órbita al conectar de forma sucesiva distintos módulos, cada uno lanzado de forma separada desde el 19 de febrero de 1986 hasta el año 1996. Estaba situada en una órbita entre los 300 y 400 kilómetros de la superficie terrestre, orbitando completamente la Tierra en menos de dos horas. Sirvió como laboratorio de pruebas para numerosos experimentos científicos y observaciones astronómicas, estableciendo récords de permanencia de seres humanos en el espacio. Tras un incendio en febrero de 1997, la estación empezó a quedarse vieja y obsoleta, con la consecuente cadena de fallos que prosiguió hasta su desorbitación y desintegración en la atmósfera. Fue destruida de forma controlada el 23 de marzo de 2001, precipitándose sobre el Océano Pacífico.

La última misión a la Mir fue la Soyuz TM-30, finalizada el 16 de junio de 2000, siendo los cosmonautas Alexandr Kalery y Sergei Zalyotin los últimos tripulantes de la vieja estación. Ya deshabitada, la desorbitación de la Mir concluyó el 23 de marzo de 2001, cuando reentró en la atmósfera de la Tierra cerca de Nadi, Fiyi, y se desintegró al sur del Océano Pacífico.

mir 3Cerca del fin de su vida aparecieron planes de inversores privados para comprar la Mir, posiblemente para usarla como el primer estudio de cine o televisión en órbita[cita requerida], pero se consideró que la estación era demasiado inestable para ser usada durante más tiempo. Parte de la comunidad espacial pensaba que era posible salvar algo de la Mir y que debido a los altos costes de colocar material en órbita, arrojarla a la atmósfera era perder una oportunidad.

La estación espacial Mir se planeó en origen para que fuese seguida de una Mir-2, y elementos de ese proyecto, incluyendo el módulo principal (ahora llamado Zvezda), el cual estuvo rotulado como Mir 2 durante algún tiempo en fábrica, forman parte integral de la Estación Espacial Internacional.

 

La revolución del aluminio.

El 23 de marzo de 1821, el geólogo y mineralogista francés Pierre Berthier ( 3 de julio de 1782 – 24 de agosto de 1861) descubre la bauxita, la principal mena del aluminio en la localidad francesa de Les Baux.

El descubrimiento de la bauxita en 1821, permitió el inicio de la explotación del aluminio. Toda una revolución industrial, desbancando en muchas facetas al hierro, hasta entonces irremplazable.

berthierPierre Berthier, trabajó en el Laboratorio Central de las Oficinas de las Minas, fue nombrado Profesor y Jefe del Laboratorio de las Minas en la Universidad, así como Miembro de la Sección de Mineralogía de la Academia de las Ciencias. Incluso fue nombrado Inspector General de las Minas en 1836.

Berthier, además, fue autor de más de 150 publicaciones en las que trataba temas como la mineralogía, la geología, la química y las aplicaciones industriales de la investigación.

Sus estudios acerca de los minerales resultaron de sumo interés para los ingenieros de minas, siendo los minerales de hierro los más destacados.

Por sus análisis y excelente labor, recibió en 1853 la medalla de oro de la Esfinge de Olivier de Serres de la Sociedad Imperie y Central de Agricultura en Francia. Gracias a sus ensayos, Berthier logró que se alcanzara un gran progreso en la Mineralogía y la Geología. Sus análisis de los minerales le condujeron a nuevos resultados que revolucionaron la industria.

La bauxita recibió su nombre en alusión a la ciudad de Les Baux, en Provenza, Francia. En dicho lugar fue identificada por el geólogo Pierre Berthier en 1821 quién la llamo bauxite, su nombre en francés. Pero en 1861, el químico francés Henri Étienne Sainte-Claire Deville (Santo Tomás, 11 de marzo de 1818 – Boulogne-sur-Seine, 1 de julio de 1881), propone el nombre de bauxita para el mineral, que hoy en día es el comúnmente aceptado.

La bauxita es una roca, compuesta por óxidos de aluminio hidratados. Se origina como residuo producido por la meteorización química de una amplia gama de rocas comúnmente ricas en arcilla. Algunas bauxitas tienen un origen más complejo que esto pudiendo ser precipitados químicos reprocesados. Comúnmente se forma en los trópicos en zonas de clima cálido y húmedo.

La bauxita puede tener variados colores entre ellos rosado, rojo, crema, café, gris y amarillo. Cuando es de color rojizo esto se debe a óxidos de hierro. La estructura también es variable pudiendo ser porosa, compacta, estratificada, sin estructuras, pisolítica o con estructuras semejantas a vainas. Otras bauxitas preservan la estructura de la roca original siendo seudomórficas.

berthier4Es la principal mena del aluminio utilizada por la industria. La bauxita es generalmente extraída por un sistema de minería a cielo abierto, aproximadamente a unos 4-6 metros de profundidad de la tierra. Entre el 85 y 95% de la bauxita extraída por la minería es usada en la producción de aluminio. Hay numerosos depósitos de bauxita, principalmente en las regiones tropicales y subtropicales, así como también en Europa. Entre los principales países donde se extrae la bauxita están Brasil, Jamaica, Australia. El contenido de hierro en las bauxitas eleva el costo de producción de aluminio por lo que las bauxitas con mucho hierro no son deseables para producir aluminio.

El aluminio se utilizaba en la antigüedad clásica en tintorería y medicina bajo la forma de una sal doble, conocida como alumbre y que se sigue usando hoy en día. En el siglo XIX, con el desarrollo de la física y la química, se identificó el elemento. Su nombre inicial, aluminum, fue propuesto por el británico Sir Humphrey Davy en el año 1809. A  En el año 1825, el físico danés Hans Christian Ørsted, descubridor del electromagnetismo, consiguió aislar por electrólisis unas primeras muestras, bastante impuras. El aislamiento total fue conseguido dos años después por Friedrich Wöhler.

A mediados de siglo, podían producirse pequeñas cantidades, reduciendo con sodio un cloruro mixto de aluminio y sodio, gracias a que el sodio era más electropositivo. pero el consumo eléctrico del proceso lo hacía muy poco rentable. Durante el siglo XIX, la producción era tan costosa que el aluminio llegó a considerarse un material exótico, de precio exorbitado, y tan preciado o más que la plata o el oro.

berthier3No fue hasta 1886, cuando el francés Paul Héroult y el norteamericano Charles Martin Hall patentaron de forma independiente un proceso de extracción, conocido hoy como proceso Hall-Héroult, para que el aluminio se considerase como un metal imprescindible.

En el año 1889, Karl Bayer patentó un procedimiento para extraer la alúmina u óxido de aluminio a partir de la bauxita, la mena natural.

La primera fotografía con detalle de la Luna.

El 23 de marzo de 1851, el  químico e historiador estadounidense John William Draper (n. St Helens; 5 de mayo de 1811 – m. Hastings-on-Hudson; 4 de enero de 1882), toma la primera fotografía (daguerrotipo) con detalle de la Luna.

 

daguerre2Draper fue la primera persona en realizar numerosas fotografías de un objeto astronómico, la Luna , y es considerado por este motivo el primer fotógrafo astronómico. En 1843 hizo daguerrotipos en los que mostraba nuevas características en la luna en el espectro visible.

La primera fotografía (daguerrotipo) de la luna, fue tomada por el inventor francés Louis Daguerre (Cormeilles-en-Paris, Valle del Oise, Francia, 18 de noviembre de 1787 – Bry-sur-Marne, Valle del Marne, Francia, 10 de julio de 1851) el 2 de enero de 1839 en Francia. Era una fotografía parcial de la Luna, al contrario que la de Draper que abarcaba al satélite en su totalidad.

Por desgracia esa fotografía se perdería el 8 de marzo de 1839, cuando un incendio destruiría el laboratorio de Daguerre así como buena parte de sus inventos y material. la primera fotografía que se conserva de la Luna, pertenece a John Adams Whipple y fué tomada en 1851.

El daguerrotipo, también conocido como “daguerreotipo”, fue el primer procedimiento fotográfico anunciado y difundido oficialmente. Fue desarrollado y perfeccionado por Louis Daguerre, a partir de las experiencias previas inéditas de Niépce (antes de 1826), y dado a conocer en París, en la Academia de Ciencias de Francia el 9 de enero de 1839.

Los daguerrotipos se distinguen de otros procedimientos porque la imagen se forma sobre una superficie de plata pulida como un espejo. Para economizar, normalmente las placas eran de cobre plateado, pues sólo era necesario disponer de una cara plateada.

draperLa imagen revelada está formada por partículas microscópicas de aleación de mercurio y plata, ya que el revelado con vapores de mercurio produce amalgamas en la cara plateada de la placa. Previamente esa misma placa era expuesta a vapores de yodo para que fuera fotosensible.

Los daguerrotipos son piezas únicas. No permiten tirar copias al no existir un negativo apropiado. En realidad, un daguerrotipo es a la vez negativo y positivo, pudiendo verse de una u otra forma según los ángulos de observación y de incidencia de la luz que recibe.

Pero un daguerrotipo se puede reproducir, como cualquier otro objeto, fotografiándolo de nuevo.

En 1838 se tomó la que se cree es la primera fotografía de personas vivas. La imagen muestra una calle muy concurrida (el Bulevar del Temple parisino). Sin embargo, debido al largo tiempo de exposición para impresionar la imagen -alrededor de quince minutos en las horas de máxima irradiación-, no aparece el tráfico u otros transeúntes, pues se mueven demasiado rápido.

Las únicas excepciones son un hombre y un chiquillo que limpiaba sus botas, que permanecieron en la misma posición durante el tiempo que tardó la exposición del daguerrotipo.

Según la investigación de la historiadora Shelley Rice, el limpiabotas y su cliente son actores ubicados allí por Daguerre, quien previamente habría tomado otra fotografía del mismo lugar, notando la incapacidad de la técnica fotográfica de aquel momento para dejar registro de la intensa actividad humana de ese lugar.

A John William Draper,  se le atribuye además el primer retrato del rostro humano (el de su hermana Catalina, y sobre todo el de su hermana Dorotea, en junio de 1840, que pasa por ser el retrato fotográfico más antiguo que se conserva.

draper2En julio de 1839 el gobierno francés compró este procedimiento para que todo el mundo pudiera usarlo libremente y sin patentes. Muchos periódicos publicaron la noticia y el método a seguir en todos los continentes. Se realizaron demostraciones públicas en varios países; entre ellas se pueden señalar las realizadas ese mismo año en Portugal, España, Brasil y Estados Unidos. O al año siguiente en México y Uruguay.

Las primeras cámaras comerciales fabricadas siguiendo las recomendaciones de Daguerre fueron la fabricada por su cuñado Alphonse Giroux y la de los hermanos Susse.

Los daguerrotipos fueron coetáneos con otros procedimientos fotográficos, como el calotipo del británico Fox Talbot que se difundió menos por tener una patente.

Pero a partir de 1855 se impuso el procedimiento del negativo de vidrio al colodión húmedo y la copia en papel a la albúmina.

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