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El microscopio de efecto túnel; Binnig.

El 20 de julio de 1947, nacía el físico alemán Gerd Binnig (Fráncfort del Meno, 1947).

binningEn 1986 fue galardonado, junto el físico suizo Heinrich Rohrer, con el Premio Nobel de Física por el diseño del primer microscopio de exploración de efecto túnel, premio que compartió con el físico alemán Ernst Ruska, inventor del microscopio electrónico.

Binnig estudió física en el J. W. Universidad Goethe en Frankfurt , obteniendo sulicenciatura en 1973 y permaneciendo allí para hacer su doctorado con el grupo de Martienssen de Werner, supervisado por Eckhardt Hoeni.

En 1978, aceptó una oferta de IBM para trabajar con ellos en Zúrich. Junto a Heinrich Rohrer desarrolló y perfeccionó el microscopio de efecto túnel (STM) en 1981, que permite ver átomos individualmente, obteniendo una imagen muy precisa de la superficie de un material.

Un microscopio de efecto túnel (en inglés, Scanning tunneling microscope o STM) es un instrumento para tomar imágenes de superficies a nivel atómico. Para un STM, se considera que una buena resolución es 0.1 nm de resolución lateral y 0.01 nm de resolución de profundidad. Con esta resolución, los átomos individuales dentro de los materiales son rutinariamente visualizados y manipulados. El STM puede ser usado no solo en ultra alto vacío, sino que también en aire, agua, y varios otros líquidos o gases del ambiente, y a temperaturas que abarcan un rango desde casi cero Kelvin hasta unos pocos cientos de grados Celsius.

binning4El STM está basado en el concepto de efecto túnel (fenómeno cuántico por el que una partícula viola los principios de lamecánica clásica penetrando una barrera de potencial o impedancia mayor que la energía cinética de la propia partícula). Cuando una punta conductora es colocada muy cerca de la superficie a ser examinada, una corriente de polarización (diferencia de voltaje) aplicada entre las dos puede permitir a los electrones pasar al otro lado mediante efecto túnel a través del vacío entre ellas. La resultante corriente de tunelización es una función de la posición de la punta, el voltaje aplicado y la densidad local de estados(LDOS por sus siglas en inglés) de la muestra.
La información es adquirida monitoreando la corriente conforme la posición de la punta escanea a través de la superficie, y es usualmente desplegada en forma de imagen.

La microscopía de efecto túnel requiere superficies extremadamente limpias y estables, puntas afiladas, excelente control de vibraciones, y electrónica sofisticada.

Los STM superan las limitaciones de los microscopios ópticos; aberración visual, límites de longitud de ondarealizando un barrido de superficie sobre el objeto con electrones “tuneladores”.

En 1985 Binnig inventó el microscopio de fuerza atómica ( AFM ) Binnig ,Christoph Gerber y Calvin Quate desarrollaron una versión de trabajo de este nuevo microscopio para superficies aislantes.

binning2En 1994 Binnig fundó Definiens que convirtió en el año 2000 en una empresa comercial. La compañía desarrolló Cognition Network Technology para analizar imágenes con un mecanismo similar al ojo y cerebro humanos.

En 2016 , Binnig ganó el Premio Kavli de Nanociencia .

El centro de nanotecnología Binnig and Rohrer Nanotechnology Center , un centro de investigación de propiedad de IBM en Rüschlikon, Zürich lleva el nombre de Gerd Binning y Heinrich Rohrer.

Binnig trabaja en el Laboratorio de Investigación de IBM en Zúrich.

La desintegración nuclear; Harriet Brooks.

El 21 de julio de 1904, en una carta enviada a la revista Nature, la física nuclear de origen canadiense Harriet Brooks (Exeter, Ontario, Canadá, 2 de julio de 1876 – 17 de abril de 1933) describía un tipo peculiar de la volatilidad mostrada por un depósito activo de radio inmediatamente después de retirada su emanación.

Harriet brooksEn 1909, el químico alemán Otto Hahn, (Fráncfort del Meno, Reino de Prusia, 8 de marzo de 1879 – Gotinga, Alemania Occidental, 28 de julio de 1968) demostraría que “el efecto era debido a la retracción del radio B de la superficie activa que acompaña a la expulsión de una partícula alfa de radio A”.

Aunque Harriet Brooks no lo sabía, se había convertido en la primera persona en la Historia, en describir el retroceso del núcleo atómico en forma de partículas nucleares emitidas durante la desintegración radiactiva.

Este método de la separación de los elementos por retroceso se demostraría esencial para investigar la compleja serie de cambios en los cuerpos radiactivos.

La radiactividad o radioactividad es un fenómeno físico por el cual los núcleos de algunos elementos químicos, llamados radiactivos, emiten radiaciones que tienen la propiedad de impresionar placas radiográficas, ionizar gases, producir fluorescencia, atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria, entre otros.

Debido a esa capacidad, se les suele denominar radiaciones ionizantes (en contraste con las no ionizantes). Las radiaciones emitidas pueden ser electromagnéticas, en forma de rayos X o rayos gamma, o bien corpusculares, como pueden ser núcleos de helio, electrones o positrones, protones u otras. En resumen, es un fenómeno que ocurre en los núcleos de ciertos elementos inestables, que son capaces de transformarse o decaer, espontáneamente, en núcleos atómicos de otros elementos más estables.

harriett brooksLa desintegración radiactiva es el proceso por el cual los átomos inestables radiactivos liberan energía, ya sea por medio de radiación electromagnética o mediante partículas.
El estudio de la radiactividad y su desarrollo posterior se debe casi exclusivamente al matrimonio de Marie y Pierre Curie, quienes encontraron otras sustancias radiactivas: el torio, el polonio y el radio. Demostraron que la intensidad de la radiación emitida era proporcional a la cantidad de uranio presente, por lo que los Curie dedujeron que la radiactividad era una propiedad atómica.

El radón había sido descubierto en 1900 por Friedrich Ernst Dorn. Anteriormente, en 1899, Pierre y Marie Curie habían observado que el gas emitido por el radio mantuvo su radiactividad durante un mes.

Ese mismo año, Harriet Brooks, Robert Bowie Owens y Ernest Rutherford, en la Universidad McGill de Montreal, observaron variaciones al tratar de medir la radiación del óxido de torio.

Rutherford se dio cuenta de que los compuestos de torio emiten continuamente un gas radiactivo que conserva los poderes radiactivos durante varios minutos, y llamó primero a este gas emanación (del latín “Emanare”), y después emanación de torio (Th Em).

harriet brooks3Harriet Brooks, en 1903 trabajó con el físico británico J.J. Thompson (Mánchester, Inglaterra, 18 de diciembre de 1856 – Cambridge, Inglaterra, 30 de agosto de 1940) en el Laboratorio Cavendih de la Universidad de Cambridge.

En 1906 trabajó en el Instituto Curie en Paris bajo la supervisión de Marie Curie sobre el período de semidesintegración del plomo.

En 1904, Brooks fue nombrada miembro del cuerpo docente del Barnard College.

De forma incomprensible, Harriet Brooks, tuvo que abandonar la docencia la física de forma obligatoria en 1907, al contraer matrimonio según las normas universitarias de la época.

Los gases reales y el PVC; Regnault.

El 21 de julio de 1810, nacía el químico y físico francés  Henri Victor Regnault (Aquisgrán, 21 de julio de 1810 – París, 19 de enero de 1878).

regnaultRegnault fue admitido en 1830, en la École Polytechnique y en 1832 se graduó en la École des mines.

Trabajando bajo Justus von Liebig en Gießen, Regnault sintetizó diversos hidrocarburos clorados como el cloruro de vinilo, el policloruro de vinilo o el diclorometano.

Henri Victor Regnaul y Justus von Liebieg, produjeron el cloruro de vinilo por primera vez en 1835. Lo obtuvieron por tratamiento del 1,2-dicloroetano con una solución de hidróxido de potasio en etanol.

El poli(cloruro de vinilo) fue descubierto por accidente por lo menos en dos ocasiones durante el siglo XIX: en 1835, por primera vez, por Henri Victor Regnault, y en 1872 por Eugen Baumann.

En ambos casos, el polímero apareció como un sólido blanco en las botellas de cloruro de vinilo después de la exposición a la luz solar. Regnault produjo cloruro de vinilo cuando trataba dicloroetano con una solución alcohólica de hidróxido de potasio y accidentalmente, el poli(cloruro de vinilo), por medio de la exposición directa del monómero a la luz del día.

Sin embargo, no advirtió la importancia de sus descubrimientos, ni comprendió que el polvo blanco contenido en el vaso de precipitados de vidrio era el polímero del líquido obtenido al comienzo. Baumann tuvo éxito en 1872 al polimerizar varios haluros de vinilo, y fue el primero en obtener algunos de estos en la forma de producto plástico.

A principios del siglo XX, los químicos rusos Ivan Ostromislensky y Fritz Klatte intentaron utilizar el PVC en productos comerciales, pero sus esfuerzos no tuvieron éxito debido a las dificultades de transformación del polímero. Sí consiguió Ostrominlensky en 1912 las condiciones para la polimerización del cloruro de vinilo y, desarrolló técnicas convenientes en escala de laboratorio.

regnault2Fue nombrado profesor de química en la Universidad de Lyon. En 1840, fue nombrado catedrático de química de la École Polytechnique y en 1841 se convirtió en profesor de física en el Colegio de Francia.
A partir de 1843 comenzó a compilar tablas numéricas de las propiedades del vapor. Fueron publicadas en 1847, lo que le condujo a ganar la Medalla Rumford de la Royal Society de Londres y a su nombramiento como Ingeniero Jefe de Minas. En 1854 fue nombrado director de la fábrica de porcelana de Sèvres.

A Regnault le concedieron en 1863 la Legión de Honor de Francia. En 1869 fue galardonado con la Medalla Copley.

En Sèvres, continuó con su trabajo sobre las propiedades térmicas de la materia. Diseñó termómetros, higrómetros, hipsómetros y calorímetros y midió el calor específico de muchas sustancias y el coeficiente de expansión termal de varios gases.

En el transcurso de su trabajo,  Regnault descubrió que no todos los gases se expandían igual cuando se calentaban y que la Ley de Boyle es solo una aproximación, especialmente a temperaturas cercanas al punto de ebullición.

La fórmula Regnault es una fórmula empírica para el calor latente de vaporización del agua en función de la temperatura. Es válida en los valores comprendidos entre los 100 y los 200 º C. Suele emplearse en el funcionamiento de los autoclaves.

regnault4Regnault también contribuyó al desarrollo de la fotografía. Introdujo el ácido pirogálico y fue uno de los primeros en usar papel negativo. En 1854 se convirtió en uno de los fundadores y presidente de la Société Française de Photographie.

Regnault es uno de los 72 científicos cuyo nombre figura inscrito en la Torre Eiffel.

El cráter homónimo de la Luna le debe su nombre.

Se ha sugerido que el uso de la letra R para denotar la constante de los gases ideales (R = 8’31441 J/(mol·K) = 0’082 atm·l/(mol·K) ) es en su honor, pero se desconoce realmente el origen de la expresión.

Entre las obras de Regnault, destacan Études sur l’hygronometrie (1845) y Course élementaire de Chimie (1847-49).

Cuando los Nobel se equivocan. Waksman y la estreptomicina.

El 22 de julio de 1888, nacía el bioquímico y microbiólogo ucraniano-estadounidense, Selman Abraham Waksman (Nova Pryluka, 22 de julio de 1888 – Woods Hole, 16 de agosto de 1973).

WaksmanEn 1952 obtuvo el premio Nobel en Fisiología o Medicina “por su descubrimiento de la estreptomicina, el primer antibiótico eficaz contra la tuberculosis”.

Sin embargo, el no la había descubierto. Waksman, utilizando su reputación como microbiólogo, publicó un artículo atribuyéndose el descubrimiento, cuando en realidad era mérito de un alumno suyo, Albert Schatz.

Tras años de litigios, no tuvo más remedio que reconocer el descubrimiento a Albert Schatz.

La Academia Sueca que le había otorgado el premio Nobel a Waksman nunca reconoció su error y el pobre Albert Schatz, se quedó sin su merecido Premio Nobel.
Waksman cursó estudios secundarios en la ciudad de Odesa. En 1910 se trasladó a Estados Unidos, donde se matriculó en la Universidad de Rutgers (Nueva Jersey), para estudiar Agricultura. Tras realizar estudios de bioquímica se doctoró en esta especialidad en la Universidad de California. En 1916, una vez obtenida la nacionalidad estadounidense, asumió la dirección del Departamento de Microbiología de la Universidad Rutgers.

Estudió cómo los microorganismos patógenos, como por ejemplo el de la tuberculosis, eran destruidos en el suelo. Investigando sobre este hecho descubrió que ciertos microorganismos eran los responsables de esta destrucción, entre ellos un hongo al que denominó Streptomices griseus.

El primer antibiótico que descubrió Waksman fue la antimiocina, que nunca se pudo utilizar debido a su alta toxicidad.

Waksman2Albert Schatz (2 de febrero de 1922 – 17 de enero de 2005), que era alumno de Waksman para el posgrado en Microbiología, descubrió la estreptomicina en 1943, el segundo antibiótico útil en la Historia de la humanidad. Lo había conseguido el 19 de octubre de 1943 aislando dos cepas de actinobacteria, que podían efectivamente detener el crecimiento de ciertas bacterias resistentes a la penicilina.

Waksman sistemáticamente negó la investigación de su alumno de posgrado y durante años disfrutó económicamente de las patentes del descubrimiento.

Schatz lo demandó en 1950 y terminaron negociando un acuerdo económico fuera de la corte. Waksman,reuqirió su reconocimiento como descubridor de la estreptomicina y reclamó parte de las regalías de su patentes. En un acuerdo extrajudicial estos requerimientos se vieron satisfechos.

Finalmente la universidad de Rutgers reconoció públicamente el origen del descubrimiento de la estreptomicina al Albert Schatz.

Waksman fue autor o coautor de más de 400 artículos científicos, así como veintiocho libros y catorce folletos científicos. Entre sus obras destacan: Enzymes(1926), Humus: origin, chemical composition, and importance in nature (1936-1938), Principles of soil microbiology (1938) y su autobiografía My life with the microbes (1954).

Waksman murió en la ciudad de Woods Hole (estado de Massachusetts), en 1973.

Schatz falleció víctima de un cáncer pancreático en Filadelfia en el año 2005, luego de haber sido reconocido con múltiples premios a lo largo de su carrera. embargo, la fundación Nobel nunca reconoció su error en la entrega del premio a quien solo había sido el supervisor formal del trabajo sin haber participado en el mismo.

Waksman3La estreptomicina fue el primer antibiótico descubierto del grupo de los aminoglucósidos; también fue el primer fármaco de la era de la quimioterapia usado en el tratamiento de la tuberculosis. Es un antibiótico bactericida de espectro pequeño, derivado de la actinobacteria Streptomyces griseus.

La estreptomicina está indicada para el tratamiento de diversas formas de tuberculosis producidas por la bacteria Mycobacterium tuberculosis. Por lo general se asocia esta sustancia con otros antituberculosos. Otros usos frecuentes son los casos de profilaxis de la endocarditis bacteriana, de brucelosis y en el granuloma inguinal causado por Donovania granulomatis.

Utilizada como fármaco de primera línea para el tratamiento de la tuberculosis, la dosis estándar se sitúa en el rango de 0,5 a 1 g por día. Se administra por vía intramuscular o intravenosa y suele utilizarse únicamente en combinación con otros fármacos para prevenir el surgimiento de resistencia.

En combinación con la Penicilina, Ampicilina o Vancomicina se indica para el tratamiento de la endocarditis por Enterococcus resistentes a Gentamicina pero sensibles a la Estreptomicina.

Waksman4Se distribuye en plasma extracelular y en múltiples tejidos del organismo, exceptuando el cerebro; asimismo alcanza sólo concentraciones muy bajas en líquido cefalorraquídeo (LCR o cerebroespinal) en secreciones bronquiales y vaginales, así mismo se puede encontrar un olor nauseabundo característico a heces.

La estreptomicina no penetra bien al interior de las células, por lo que es un agente con efecto en contra de los bacilos exclusivamente extracelulares. Como consecuencia, el tratamiento de la tuberculosis requiere el uso de agentes que eliminen las bacterias intracelulares, que son el componente principal de la infección tuberculosa.

Atraviesa la placenta. Su unión a proteínas del plasma sanguíneo es baja a moderada y no se metaboliza. De 80 a 98 por ciento se excreta por vía renal como droga inalterada a las 24 horas y 1 por ciento por bilis.

La primera hormona. Takamine Jōkichi y la adrenalina.

El 22 de julio de 1922, fallecía el químico japonés Takamine Jōkichi 3 de noviembre de 1854 – 22 de julio de 1922).
Jokichi Takamine.jpgTakamine se graduó de la Universidad Imperial de Tokio en 1879. Realizo estudios de posgrado en la Universidad de Glasgow y Anderson College en Escocia. Regresó a Japón en 1883 y se unió a la división de química en el Departamento de Agricultura y Comercio de reciente creación.

En 1887 fundó la Tokio artificial Fertilizer Company, donde aisló después la enzima takadiastasa, una enzima que cataliza la descomposición del almidón.La takadiastasa, es una forma de diastasa que resulta del crecimiento, el desarrollo y la nutrición de un hongo microscópico distinto conocido como Aspergillus oryzae (Koji).

Takamine viajaría Nueva Orleans en 1884 , como co -comisario de la Exposición de algodón. Posteriormente emigraría a los Estados Unidos y establecería su propio laboratorio de investigación en la ciudad de Nueva York.

En 1901, descubrió la adrenalina, mientras se encontraba residiendo en Estados Unidos, y con este descubrimiento, se conoció la primera hormona.

Las hormonas son sustancias segregadas por células especializadas, localizadas en glándulas endocrinas (carentes de conductos), o también por células epiteliales e intersticiales cuyo fin es el de influir en la función de otras células.
El concepto de secreción interna apareció en el siglo XIX, cuando Claude Bernard lo describió en 1855, pero no especificó la posibilidad de que existieran mensajeros que transmitieran señales desde un órgano a otro.

Jokichi Takamine.2El término hormona fue originado en 1905, que deriva del verbo griego ὁρμἀω (poner en movimiento, estimular), aunque ya antes se habían descubierto dos funciones hormonales; la primera, fundamentalmente del hígado, descubierta por Claude Bernard en 1851. La segunda descubierta fue la función de la médula suprarrenal, descubierta por Alfred Vulpian en 1856. La primera hormona que se descubrió fue la adrenalina, descrita por el japonés Jokichi Takamine en 1901. Posteriormente el estadounidense Edward Calvin Kendall aisló la tiroxina en 1914.

La adrenalina, también conocida como epinefrina por su Denominación Común Internacional (DCI), es una hormona y un neurotransmisor. Incrementa la frecuencia cardíaca, contrae los vasos sanguíneos, dilata los conductos de aire, y participa en la reacción de lucha o huida del sistema nervioso simpático. Químicamente, la adrenalina es una catecolamina, una monoamina producida sólo por las glándulas suprarrenales a partir de los aminoácidos fenilalanina y tirosina.

Los extractos suprarrenales conteniendo adrenalina se obtuvieron por primera vez por el fisiólogo polaco Napoleon Cybulski en 1895. Estos extractos, que él llamó nadnerczyna, contenían epinefrina y otras catecolaminas. El químico japonés Jokichi Takamine y su asistente Keizo Uenaka descubrieron independientemente la adrenalina en 1900. En 1901, Takamine aisló y purificó con éxito la hormona de las glándulas suprarrenales de ovejas y bueyes. La adrenalina fue por primera vez sintetizada en un laboratorio por Friedrich Stolz y Henry Drysdale Dakin, de forma independiente, en 1904.

La epinefrina es usada para tratar una serie de afecciones incluyendo: paro cardiorrespiratorio, anafilaxia, y sangrado superficial. Ha sido históricamente usada para tratar los broncoespasmos y la hipoglucemia, pero ahora se prefiere utilizar fármacos más selectivos, tales como el salbutamol y la dextrosa respectivamente. También si es naturalmente como en una actividad extrema puede llegar a curar problemas respiratorios y enfermedades casuales.

Jokichi Takamine.3La adrenalina se usa como medicamento para tratar el paro cardíaco y otras arritmias cardíacas que resulten en un gasto cardíaco disminuido o ausente. La acción de la adrenalina consiste en el incremento de la resistencia periférica mediante la vasoconstricción receptor α1-dependiente y el incremento del gasto cardíaco mediante su unión a los receptores β1. Las concentraciones ACLS habituales para las inyecciones son de 1:10.000.

La epinefrina está disponible en sistemas de autoadministración (autoinyectores). Estos dispositivos se presentan en dos formatos según su contenido de adrenalina: 0,15 mg (150 mcg) y 0,3 mg (300 mcg). El de 0,15 mg está destinado a niños de hasta 35 kg de peso, y los de 0,3 mg a niños de más peso, adolescentes y adultos. Están presentes en los mercados de cada país bajo distintas marcas comerciales.

El ácido oxálico; Bergman.

El 8 de julio de 1784, fallecía el químico sueco Torbern Olof Bergman, (Katharinberg, Suecia, 20 de marzo de 1735 – Medevi, Suecia, 8 de julio de 1784).

 

olof bergmanBergman estudió en la Universidad de Uppsala donde fue alumno de Linneo, obteniendo su doctorado en 1758. En 1766 fue nombrado profesor de química en Upsala.

En 1776, produjo el ácido oxálico con el también químico sueco Carl Wilhelm Scheele mediante la reacción de glucosa con ácido nítrico concentrado.

La influencia de Linneo en su obra fue incuestionable. Bergman reconoció el origen orgánico de los fósiles y la importancia de la información que podían suministrar sobre el origen de la Tierra, trabajos que constituyeron un paso importante en la aparición de la Geología como disciplina científica en el siglo XVIII.

Reformó la mineralogía basándola en la composición química de los cuerpos y fue el primero que observó la relación constante entre las formas geométricas de los cristales con la naturaleza de cada sustancia. Recomendó el uso del soplete, que él había utilizado para sus descubrimientos.

En 1775 en su obra A Dissertation on Elective Attractions (Disertación sobre las atracciones electivas) contiene la mayor lista de afinidades químicas publicada hasta esa fecha. Bergman fue el primer químico a utilizar el sistema de notación A, B , C , etc. para las especies químicas.

Bergman introdujo diagramas para representar las reacciones que implican atracciones individuales y dobles frente a las enogorrosas descripciones en prosa.

Bergman es conocido, además, por sus investigaciones sobre la química de los metales, especialmente el bismuto y níquel.

olof bergman2En 1771, cuatro años después de que Joseph Priestley idease el primer proceso para producir agua carbonatada, Bergman inventó su propio sistema a partir de sulfato de calcio y ácido sulfúrico.

En 1777, Bergman propuso la división, por primera vez, de la química en Orgánica e Inorgánica, algo que se produciría en 1828 , por el químico alemán Friedrich Wöhler, al demostrar que la sustancia inorgánica cianato de amonio podía convertirse en urea, una sustancia orgánica que se encuentra en la orina de muchos animales.
En 1764 , Bergman fue elegido miembro de la Real Academia Sueca de Ciencias y en abril de 1765 fue elegido miembro de la Royal Society de Londres.

Entre sus obras destacan, Descripción física de la tierra, (1770), Análisis del hierro (1783), Manual del mineralogista (1784), Tratado de las afinidades (1788) y Opuscula physica et chimica (1779- 1790).

El ácido oxálico es un ácido carboxílico de fórmula H2C2O4. Este ácido bicarboxílico es mejor descrito mediante la fórmula HOOCCOOH. Su nombre deriva del género de plantas Oxalis, por su presencia natural en ellas,de hecho descubierto por Wiegleb en 1776. Posteriormente se encontró también en una amplia gama de otros vegetales, incluyendo algunos consumidos como alimento como el ruibarbo o las espinacas.

olof bergman3Es un ácido orgánico relativamente fuerte, siendo unas 3.000 veces más potente que el ácido acético. El bi-anión, denominado oxalato, es tanto un agente reductor como un elemento de conexión en la química.

Como reconocimiento a la obra de Bergman, el mineral secundario de uranio llamado torbernita le debe su etimología y el cráter lunar Bergman lleva este nombre en su honor.

La mariposa Tortrix Bergmanniana Lediana, fue descubierta y catalogada por Torbern Olof Bergman, aunque hoy se incluye en el género Acleris, siendo su nombre actual Acleris bergmanniana.

La síntesis de los productos naturales; Woodward.

El 8 de julio de 1979, fallecía el químico estadounidense Robert Burns Woodward (Boston, EE. UU., 10 de abril de 1917 – Cambridge, EE. UU., 8 de julio de 1979).

woodwardEn 1965 le fue concedido el Premio Nobel de Química por sus trabajos en la síntesis de materiales naturales.

Entre las síntesis que logró, se encuentran la quinina, la vitamina B12, el colesterol, la cortisona, la estricnina y la clorofila.

Burns Woodward estudió química en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), donde se licenció en 1936 y doctoró en 1937. Posteriormente realizó una tesis postdoctoral en la Universidad de Illinois, y a partir de 1950 fue profesor de química y catedrático en la Universidad de Harvard.

Interesado en la síntesis química de sustancias orgánicas, consiguió sintetizar la quinina en 1944, el colesterol y la cortisona en 1951, la estricnina en 1954, la reserpina en 1956 y la vitamina B12 en 1971. También consiguió reproducir en un laboratorio la molécula de la clorofila, el pigmento responsable del color verde de las plantas.

Sus trabajos teóricos incluyen su colaboración con Roald Hoffmann, con quien realizó estudios de los mecanismos de reacción de los productos químicos, instaurando la regla Woodward-Hoffmann.

Las reglas de Woodward-Hoffmann, propuestas por Robert Burns Woodward y Roald Hoffmann, son un conjunto de reglas en química orgánica que predicen la estereoquímica de las reacciones pericíclicas, basándose en la simetría de los orbitales.

Estas incluyen a las reacciones electrocíclicas, cicloadiciones, y reacciones sigmatrópicas.

woodward3Por este trabajo, en 1981 Hoffmann fue galardonado con el Premio Nobel de Química, compartiéndolo con Kenichi Fukui, quien desarrolló un modelo similar, mientras que Woodward había muerto dos años antes, por lo que no era elegible para ganar el que hubiera sido su segundo Premio Nobel de Química.

En 1959 fue galardonado con la Medalla Davy por la Royal Society.

Especialmente importante, fue su logro de sintetizar la quinina. En su momento era el principal compuesto empleado en el tratamiento de la malaria hasta que fue sustituido por otros medicamentos sintéticos más eficaces, como la quinacrina, cloroquina y primaquina. La quinina se puede utilizar todavía en el tratamiento de la malaria resistente.

La quinina o chinchona, C20H24N2O2 es un alcaloide natural, blanco y cristalino, con propiedades antipiréticas, antipalúdicas y analgésicas producido por unas especies del género Cinchona

La corteza del quino, que contiene quinina, era conocida por sus propiedades curativas por los nativos americanos, pero no se incorporó al acervo cultural europeo hasta que no fueron descubiertas sus propiedades antimaláricas. La fecha exacta de este descubrimiento es polémica: la malaria no existía en Sudamérica, así que los nativos no podían conocer sus propiedades antimaláricas.

En 1638, las propiedades de la corteza de la quina fueron descubiertas por la Condesa de Chinchón (esposa del Virrey, Luis Fernández de Cabrera), en Perú, cuando observó que los curanderos nativos la empleaban para tratar las fiebres, pero las referencias a las propiedades curativas de la quinina y su exportación habían comenzado tiempo atrás. El nombre científico cinchona se refiere directamente a la Condesa (Linneo transcribió el sonido español ‘chi’ a la manera italiana: ‘ci’, lo cual era frecuente en la época)

woodward4El uso a gran escala de la quinina como profiláctico tiene su origen en 1850, aunque su uso se remonta, en Europa, y sin aislar ni purificar, al siglo XVII.

El quino sigue siendo la única fuente útil de quinina. Sin embargo, en tiempos de guerra, se intensificaron los esfuerzos para lograr su síntesis total. Los químicos americanos R.B. Woodward y W.E. Doergin consiguieron sintetizarla en 1944. Desde entonces, se han conseguido otras síntesis totales más eficaces, pero ninguna de ellas puede competir a nivel económico con las técnicas de aislamiento y purificación del alcaloide a partir de fuentes naturales.

Historias del electrón; Stoney.

El 5 de julio de 1911, fallecía el físico angloirlandés George Johnstone Stoney (15 de febrero de 1826 – 5 de julio de 1911).

StoneyEn 1891 propuso el término electrón para describir la unidad fundamental de carga eléctrica.

 

Asistió al Trinity College, Dublín. De 1848 a 1852 Stoney trabajó de ayudante del astrónomo William Parsons, en 3rd Earl of Rosse al Birr Castle, donde Parsons había construido el telescopio más grande del mundo en aquella época ( de 75 pulgadas ) y llamado Leviathan de Parsons. En 1893 se trasladó a Londres. Stoney Murió en Notting Hill, Londres. Fue elegido miembro de la Royal Society .

Stoney publicó 75 escritos científicos e hizo importantes contribuciones a la física cósmica y en la teoría de los gases. Su trabajo científico más importante fue el cálculo de la magnitud del “átomo de electricidad”. En 1891 propuso el término electrón para describir la unidad fundamental de carga eléctrica, el electrón mismo fue descubierto por JJ Thomson en 1897.

El electrón (del griego clásico ἤλεκτρον ḗlektron ámbar), comúnmente representado por el símbolo: e−, es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental negativa. Un electrón no tiene componentes o subestructura conocidos, en otras palabras, generalmente se define como una partícula elemental

A principios de los años 1700, Francis Hauksbee y Charles François de Cisternay du Fay descubrieron, cada uno por su lado, lo que creían que eran dos tipos de electricidad friccional: uno generado por el rozamiento con vidrio, y el otro por el rozamiento con resina. A partir de esto, Du Fay teorizó que la electricidad consistía en dos fluidos eléctricos, el «vítreo» y el «resinoso», que estaban separados por la fricción y que se neutralizaban el uno al otro cuando eran combinados.

Una década más tarde, Benjamin Franklin propuso que la electricidad no provenía de dos tipos diferentes de fluido eléctrico sino de un mismo fluido a presiones diferentes; les dio la nomenclatura moderna de carga «positiva» y «negativa», respectivamente. Franklin pensaba que el portador de carga era positivo, pero no identificó correctamente qué situación reflejaba un excedente del portador de carga y en qué caso era un déficit.

Stoney2Entre 1838 y el 1851, el filósofo naturalista británico Richard Laming desarrolló la idea de que un átomo estaba compuesto de un núcleo de materia rodeado por partículas subatómicas con carga eléctrica.
A partir de 1846, el físico alemán Wilhelm Eduard Weber teorizó que la electricidad estaba compuesta de fluidos cargados positivamente y negativamente, y que su interacción estaba gobernada por la ley del inverso del cuadrado.

Más tarde, tras estudiar el fenómeno de la electrólisis, el físico irlandés George Johnstone Stoney sugirió que existía una «única cantidad definida de electricidad», la carga de un ion monovalente; siendo capaz de estimar el valor de esta carga elemental mediante las leyes de Faraday de la electrólisis. Sin embargo, Stoney creía que estas cargas estaban ligadas permanentemente a átomos y que no podían ser removidas.

En 1881, el físico alemán Hermann von Helmholtz argumentó que tanto las cargas positiva como negativa estaban divididas en partes elementales, cada una de las cuales se comportaba como «átomos de electricidad».

En 1894, Stoney estableció el término inglés «electron» para describir estos cambios elementales: «[…] se hizo una estimación de la cantidad real de esta unidad de electricidad fundamental, que es la más destacable, por lo que me he aventurado a sugerir el nombre ‘electron’». Dicha palabra «electrón», que deriva del inglés, es una combinación de la palabra «electricidad» y del sufijo griego «patrón» (‘el medio por el cual se hace’).

Stoney4En 1897, el físico británico Joseph John Thomson, junto con sus colegas John Sealy Townsend y Harold Albert Wilson, llevó a cabo experimentos que indicaron que los rayos catódicos eran realmente partículas únicas y no ondas, átomos o moléculas, tal como se creía anteriormente.

Thomson hizo buenas estimaciones tanto de la carga como de la masa, y encontró que las partículas de los rayos catódicos —a las cuales llamaba «corpúsculos»— tenían quizás una milésima parte de la masa del ion menos masivo conocido, el ion hidrógeno.

Asimismo, demostró que su proporción carga-masa (e/m) era independiente del material del cátodo. Más tarde demostró que las partículas cargadas negativamente producidas por materiales radiactivos, por materiales calentados y por materiales iluminados eran universales.

La ley de las proporciones definidas; el “gigante” Proust.

El 5 de julio de 1826, fallecía el farmacéutico y químico francés Joseph Louis Proust (Angers, 26 de septiembre de 1754 – ibídem, 5 de julio de 1826).

ProustEs considerado como uno de los fundadores de la química moderna.

Joseph Louis Proust comenzó a estudiar en el laboratorio de su padre, a la sazón farmacéutico, y al mismo tiempo en el colegio de los oratorianos de su ciudad natal. Continuó sus estudios en París, donde trabó amistad con Lavoisier y ganó en 1776, tras un brillante concurso, el puesto de farmacéutico jefe en el hospital de la Salpêtrière.

Por aquella época publicó sus primeros trabajos e inició su labor docente en el museo de su amigo Pilâire de Rozier, en cuyas experiencias aerostáticas participó. Esta vocación por la enseñanza le haría abandonar París a fines de 1778 y establecerse en Vergara (Guipúzcoa) para desempeñar la cátedra de química en el Real Seminario Patriótico, fundado poco antes por la Real Sociedad Económica Vascongada de Amigos del País.

En 1786 el gobierno español, a través de un acuerdo entre el rey Carlos III y el francés Luis XVI, y oída la recomendación de Lavoisier, contrata a Proust para enseñar química en Madrid. Tras una breve estancia en la capital, se hace cargo de las enseñanzas de química y metalurgia en el Real Colegio de Artillería de Segovia, situado en el Alcázar de la ciudad, donde impartiría hasta 1799 cursos de cuatro meses a razón de tres lecciones semanales.

El laboratorio del Real Colegio fue dotado con los mejores medios de la época y en él Proust, realizó numerosas experiencias sobre composición de sustancias que le llevaron a enunciar la Ley de las proporciones definidas, uno de los principios químicos básicos y que establece que las sustancias se combinan en proporciones constantes y concretas.

proust3Entre 1794 y 1804, Louis Proust realizó numerosos experimentos en los que estudió la composición de diversos carbonatos de cobre, óxidos de estaño y sulfuros de hierro, descubriendo que la proporción en masa de cada uno de los componentes, por ejemplo carbono, cobre y oxígeno en los carbonatos de cobre, se mantenía constante en el compuesto final, y no adquiría ningún valor intermedio, independientemente de si eran un carbonato natural o artificial, o de las condiciones iniciales de la síntesis. Así, dos compuestos diferirían entre sí en función de las proporciones de elementos básicos, sin apreciarse composiciones intermedias o mixtas, por ejemplo el Cu2CO3, carbonato de cobre (I) y el CuCO3, carbonato de cobre (II).
Estas conclusiones le llevaron a enunciar la Ley de las proporciones definidas o constantes, también conocida como la ley de Proust, y que, una vez firmemente aceptada, se convirtió, junto a la Ley de conservación de la masa de Lavoisier y la Ley de las proporciones múltiples de Dalton, es decir, la presencia de proporciones en el esqueleto de la química cuantitativa, la estequiometría química, y abrió el camino al concepto de compuesto químico y al establecimiento de la teoría atómica de Dalton.

La ley de las proporciones constantes o ley de las proporciones definidas es una de las leyes estequiométricas, según la cual cuando se combinan dos o más elementos para dar un determinado compuesto, siempre lo hacen en una relación constante de masas.

La ley de Proust contradecía las conclusiones del químico francés Claude Louis Berthollet, quien defendía que las proporciones en la que se combinaban los elementos en un compuesto dependían de las condiciones de su síntesis. Proust logró desacreditar la investigación de Berthollet cuando demostró en 1799 en su laboratorio de Segovia que muchas de las substancias que Berthollet consideraba óxidos puros eran compuestos hidratados, es decir, con moléculas de agua adicionales unidas químicamente.

En 1811 el prestigioso químico sueco Jöns Jacob Berzelius apoyó la propuesta de Proust, que fue finalmente aceptada con un amplio consenso.

Las ideas de Berthollet no estaban del todo equivocadas, dado que hay numerosas excepciones a la Ley de las proporciones definidas en los que han venido en llamarse compuestos no estequiométricos o bertólidos, y en los que las proporciones entre los distintos elementos varían entre ciertos límites. La causa es la estructura cristalográfica de los compuestos, que aunque tiene una composición ideal, por ejemplo FeO en el óxido de hierro (II) que, debido a los defectos en los cristales como la ausencia de algún tipo de átomos, puede variar su fórmula, por ejemplo reduciendo el hierro a proporciones que se hallan entre Fe0.83O y Fe0.95O.

Para estos compuestos, la razón entre los elementos pueden variar continuamente entre ciertos límites. Naturalmente, otras sustancias como las aleaciones o los coloides, que no son propiamente compuestos sino mezclas, tampoco siguen esta ley.

Proust2Se le llama materia a todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. En la mayoría de los casos, la materia se puede percibir o medir mediante distintos métodos de química analítica.
Como contrapartida los compuestos que cumplen la ley de las proporciones definidas se denominan daltónidos, en honor a John Dalton.

Proust en 1815 publica Recueil des memoires relatifs a la poudre a canon, y en 1816 ingresa en la Academia Francesa de Ciencias. Pensionado por Luis XVIII de Francia y ya con un, en 1824 publica “Essai sur une des causes qui peuvent amener la formation du calcul”.

Proust falleció en Angers el 5 de julio de 1826.

Mucho mas que una escala de temperatura; Celsius.

El 25 de abril de 1744, fallecía el físico y astrónomo sueco, Anders Celsius (27 de noviembre de 1701- 25 de abril de 1744).

celsiusFue profesor de astronomía en la Universidad de Uppsala (1730-1744) a además supervisó la construcción del Observatorio de Uppsala, del que fue nombrado director en 1740.

En 1733 publicó una colección de 316 observaciones de auroras boreales. Sin embargo, fracasó en su intentó explicar la aurora boreal como un fenómeno atmosférico.

En 1736 participó en una expedición a Laponia para medir un arco de meridiano terrestre, confirmando la teoría de Newton de que la Tierra se achataba en los polos

Sin embargo, por lo que realmente ha pasado a la Historia Celsius, es por su escala de temperatura, conocida originalmente como “escala sueca” y posteriormente, a partir del siglo XIX como escala Celsius en su honor.

Esta escala centígrada de temperaturas fue propuesta en una memoria que presentó a la Academia de Ciencias Sueca.

Hasta el siglo XVIII no existía manera de medir con precisión los grados de calor y de frío. Se conoce ,por su mención en los Diálogos, que a principios del siglo XVII , Galileo Galilei ideó el termómetro como un método rudimentario para medir las variaciones de frío y calor.

La escala de medidas de Galileo, se basaba en una variación de seis, nueve y diez grados de calor. Era un principio.

En 1701, el astónomo danés Ole Christensen Rømer (25 de septiembre de 1644, Århus -19 de septiembre de 1710, Copenhague) propuso su propia escala de temperatura, la escala Rømer actualemnete en desuso En esta escala, el cero es inicialmente la temperatura de congelación de la salmuera. El punto de ebullición del agua está en 60 grados. Rømer vio que el punto de congelación del agua quedaba a casi un octavo de este valor (7,5 grados), y usó este valor como otro punto de referencia

Alrededor del año 1714 fue el físico alemán Daniel Gabriel Fahrenheit (Gdansk, 24 de mayo de 1686-La Haya, Holanda, 16 de septiembre de 1736) quien creó el termómetro de mercurio con bulbo, formado por un capilar de vidrio de diámetro uniforme comunicado por su extremo con una ampolla llena de mercurio. El conjunto está sellado, y cuando la temperatura aumenta, el mercurio se dilata y asciende por el capilar.

En 1714 publicó en Acta Editorum sus investigaciones proponiendo una nueva escala para la medición de temperaturas. Fahrenheit diseñó una escala, empleando con referencia una mezcla de agua y sal de cloruro de amonio a partes iguales, en la que la temperatura de congelación y de ebullición es más baja que la del agua.

Existen algunas versiones de la historia de cómo Fahrenheit llegó a tener esa escala de temperatura. De acuerdo con el propio Fahrenheit, en el artículo que escribió en 1724, determinó tres puntos de temperatura.

celsius2Fahrenheit quería abolir las temperaturas negativas que tenía la escala Rømer. Fijó la temperatura de su propio cuerpo a 96 °F (a pesar que la escala tuvo que ser recalibrada a la temperatura normal del cuerpo, que es cercana a los 98,6 °F, equivalente a 36 °C), dividió la escala en doce secciones y subsecuentemente cada una de esas secciones en 8 subdivisiones iguales lo que produjo una escala de 96 grados. Fahrenheit notó que en esta escala el punto de congelación del agua estaba a los 32 °F y el punto de ebullición a los 212 °F.

El valor de congelación de esa mezcla lo llamó 0 °F, a la temperatura de su cuerpo 96 °F y a la temperatura de congelación del agua sin sales la llamó 32 °F.

El punto cero está determinado al poner el termómetro en una mezcla de hielo, agua y cloruro de amonio. Éste es un tipo de mezcla frigorífica, que se estabiliza a una temperatura de 0 °F. Se pone luego el termómetro de alcohol o mercurio en la mezcla y se deja que el líquido en el termómetro obtenga su punto más bajo.

El segundo punto es a 32 °F con la mezcla de agua y hielo, esta vez sin sal. El tercer punto, los 96 °F, es el nivel del líquido en el termómetro cuando se lo pone en la boca o bajo el brazo (en la axila). Fahrenheit notó que al utilizar esta escala el mercurio podía hervir cerca de los 600 grados.

Otra teoría indica que Fahrenheit estableció el 0 °C y los 100 °C en la escala al grabar las más bajas temperaturas que él pudo medir y su propia temperatura corporal, al encontrarse en un ligero estado de fiebre. Él tomó la más baja temperatura que se midió en el duro invierno de 1708 a 1709 en su ciudad Danzig (ahora llamada Gdańsk en Polonia), cerca de –17,8 °C, como punto cero.

En 1730 el físico francés R. A. F. de Réaumur (La Rochelle, Francia, 28 de febrero de 1683 – Saint-Julien-du-Terroux, íbid., 17 de octubre de 1757) f propuso una escala que todavía se usa a veces en Europa y que divide en 80 grados el intervalo entre la ebullición y la congelación.

Para establecer una base definitiva de medida de la temperatura Anders Celsius utilizó en 1742 los puntos de fusión y ebullición del agua. Se considera que una mezcla de hielo y agua que se encuentra en equilibrio con aire saturado a 1 atm está en el punto de fusión. Una mezcla de agua y vapor de agua (sin aire) en equilibrio a 1 atm de presión se considera que está en el punto de ebullición. Celsius dividió el intervalo de temperatura que existe entre éstos dos puntos en 100 partes iguales a las que llamó grados centígrados °C. Sin embargo, en 1948 fueron renombrados grados Celsius en su honor; así mismo se comenzó a utilizar la letra mayúscula para denominarlos.

La escala, por tanto, indicaba un descenso de grados cuando el calor aumentaba, al contrario de como es conocida actualmente. Su compatriota, el científico Carlos von Linneo invertiría esta escala tres años más tarde, aunque la escala resultante ya había sido previamente introducida en Francia por Jean-Pierre Christin en el año 1743.

En 1954 la escala Celsius fue redefinida en la Décima Conferencia de Pesos y Medidas en términos de un sólo punto fijo y de la temperatura absoluta del cero absoluto. El punto escogido fue el punto triple del agua que es el estado en el que las tres fases del agua coexisten en equilibrio, al cual se le asignó un valor de 0,01 °C.

celsius3La magnitud del nuevo grado Celsius se define a partir del cero absoluto como la fracción 1/273,16 del intervalo de temperatura entre el punto triple del agua y el cero absoluto. Como en la nueva escala los puntos de fusión y ebullición del agua son 0,00 °C y 100,00 °C respectivamente, resulta idéntica a la escala de la definición anterior, con la ventaja de tener una definición termodinámica.

En concreto, 212 grados Fahrenheit corresponden a 100 grados Celsius. Los 0 °F corresponden a los -17.78 °C.

Sin embargo, el kelvin es la unidad de medida del SI (Sistema Internacinal). La escala kelvin absoluta parte del cero absoluto y define la magnitud de sus unidades, de tal forma que el punto triple del agua es exactamente a 273,16.

Ander Celsius falleció a los 42 años de edad, víctima de una tuberculosis.

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