domingo, 28 de abril de 2019

Un criminal metálico: talio, el metal más tóxico (1ª parte)

[Característica llama verde del talio (Tl). Procedencia de la imagen aquí]

Entre los elementos químicos más tóxicos (cadmio, mercurio, plomo, arsénico, antimonio...) ocupa un lugar destacado el metal de número atómico 81, el temido talio (Tl), elemento del bloque p de la Tabla Periódica situado en el grupo 13, sexto periodo. Tiene por tanto 3 electrones en su capa de valencia o última capa, que es la sexta, siendo su configuración de valencia 6s26p1. Comparte familia (grupo) con el boro (B), un semimetal, el ligero aluminio (Al). el galio (Ga, que funde en nuestra mano, pues su punto de fusión es de unos 30 ºC) y con el metal que da una característica línea de color índigo en el espectro de emisión, el indio (In).

El tóxico talio es un metal muy blando, bastante denso (11,85 g/cm3 o 11850 kg/m3), que funde a una temperatura relativamente baja (304 ºC). siendo líquido en un intervalo muy amplio, pues no hierve hasta los 1473 ºC (su punto de ebullición). Presenta el característico número de oxidación +3 del grupo y también el +1 (lo cual, adelantamos ya, tiene su importancia desde el punto de vista toxicológico). Ocupa la posición número 60 en abundancia, con 0,85 mg/kg en la corteza terrestre, es decir, una abundancia del 0,000085 %. Se encuentra en algunos minerales de selenio y en muchos sulfuros como piritas (FeS2) y blenda de cinc (ZnS). Dada la elevada toxicidad se usa muy poco este metal. Así el talio (su sulfato) ha sido empleado como raticida y para exterminar hormigas y otras plagas. Las sales de talio fueron usadas en medicina, particularmente en el tratamiento de infecciones de la piel y la tiña (causada por hongos parásitos de la queratina, afectando a uñas y pelos). Su uso como medicamento ha sido muy limitado debido al estrecho margen de seguridad para la dosis. A pesar de ello, la temeridad humana, o la ignorancia, no tienen límites y en los años treinta del siglo XX  fue usado como depilatorio. Sales de talio tienen aplicaciones interesantes en óptica y electrónica en relación con la radiación infrarroja (así, el bromuro y el yoduro de talio forman cristales duros que transmiten longitudes de onda más largas que otros).

Pero veamos algo de la interesante, y controvertida, historia del descubrimiento del talio. Para ello nos remontamos hasta mediados del siglo XIX, una época trascendental para el descubrimiento de nuevos elementos ocultos en los minerales. Es la época en la que, gracias a Kirchhoff y Bunsen, la espectroscopía permite seguir avanzando en  la ardua tarea de completar la relación de sustancias elementales.

[Espectroscopio de KIRCHHOFF. Se observa, entre otros componentes, el mechero Bunsen (D), el prisma (F) para descomponer la luz emitida y obtener un espectro atómico con distintas líneas características de ciertos colores y el telescopio (C)]


En 1859 Bunsen y Kirchhoff inventan el espectroscopio y muy poco tiempo después anuncian el descubrimiento de dos nuevos elementos con su aparato: el cesio en 1860 (Cs, metal alcalino llamado así por su  "bella raya espectral azul", del latín caesius, "azul verdoso") y el rubidio en 1861 (Rb, otro metal del grupo 1 llamado así porque, como cuentan en su informe, "el magnífico color rojo oscuro de estas rayas del nuevo metal alcalino nos indujo a dar a este elemento el nombre de rubidio, y el símbolo Rb, derivado de rubidus, que, entre los antiguos, sirvió para designar el rojo más intenso").

Y solo un mes más tarde, a finales de marzo de 1861, William Crookes anuncia el hallazgo de otro elemento más, el talio, empleando la técnica espectroscópica de Bunsen y Kirchhoff. Siguiendo el mismo criterio que ellos, Crookes da nombre al nuevo metal (talio, Tl) por su llamativo espectro, en el que observa una línea verde, pues thallos en griego significa "rama verde".

William Crookes (1832 - 1919), primero en observar una raya espectral verde correspondiente a un elemento no conocido (talio), ingresó muy joven (con tan solo dieciséis años) en el Royal College of Chemistry de Londres, donde era profesor nada más y nada menos que el prestigioso químico  alemán August W. von Hofmann (fundador de la industria de los colorantes de anilina, siendo el primero en preparar nitrobenceno y la mencionada anilina o aminobenceno a partir del benceno).

[El químico inglés William Crookes en 1906. descubridor del elemento metálico talio]


A pesar de haber trabajado con Hofmann, el bueno de Crookes nunca se sintió atraído por la investigación en química orgánica (la cual se desarrolló enormemente a lo largo del siglo XIX). Su primer trabajo científico fue sobre los selenocianuros. Precisamente Hofmann le había suministrado unos residuos de la fábrica de ácido sulfúrico de Tilkerode (en el Harz, Alemania) para que utilizara los compuestos de selenio en la preparación de selenocianuros. Crookes, una vez que obtuvo el selenio de dichas muestras, guardó los mencionados residuos minerales porque pensaba que también contendrían teluro. Y hete aquí que el químico inglés somete los residuos de Tilkerode a la técnica de espectroscopía, encontrando, no alguna señal de la presencia de teluro, sino una preciosa e inesperada raya verde que debía de corresponder a un nuevo elemento. Como ya hemos dicho, William Crookes lo llamó talio por la línea verde de su espectro atómico de emisión, que debió de recordar al químico londinense a la rama verde de una planta. Lo que no sabía era que había descubierto un metal extremadamente tóxico.

Digamos que Crookes puso su interés más que en la investigación química en el estudio de fenómenos propios de la física. Inventó en 1873 el radiómetro o molinillo de luz. En 1875 inventó un tubo de vacío (que lleva su nombre), indicando que la radiación del cátodo (electrodo negativo), los rayos catódicos, se movían en línea recta y demostró que dichos rayos catódicos eran desviados por un imán, pensando en que en realidad eran partículas cargadas desplazándose en línea recta (en ausencia de imán) en lugar de radiación electromagnética (Crookes pensó en este haz de partículas cargadas como constituyentes de una especie de cuarto estado de la materia, una suerte de gas con un grado muy elevado de enrarecimiento). Años más tarde se descubriría que dichos rayos catódicos eran, efectivamente, partículas negativas procedentes del cátodo, los electrones. Como anécdota curiosa, bien conocida, señalemos que el bueno de Crookes fue seguidor (como tantos otros en la época, algunos importantes científicos) del espiritismo y se interesó por los fenómenos psíquicos, investigándolos de forma honesta, pero fue víctima de diversos engaños.

[Tubo de Crookes. C es el electrodo negativo o cátodo y P es el ánodo o electrodo positivo revestido de fósforo. Procedencia de la imagen aquí]


Dijimos al principio que la historia del descubrimiento del talio tiene su controversia, respecto a la autoría. Una disputa como esta no es nada rara en ciencia y tampoco en el descubrimiento de nuevos elementos, cuya paternidad genera a veces polémica (sin ir más lejos pensemos en el vanadio). Es aquí cuando entra en escena el químico francés Claude Auguste Lamy (1820 - 1878), primero en obtener un lingote de talio metálico. Pero de esto y de la toxicidad del talio hablaremos en otra ocasión. Y es que del venenoso talio, el elemento criminal, no se puede hablar a la ligera...

(CONTINUARÁ)


De interés en Internet:




- LOS NIÑOS DEL TALIO (el terrible caso del Hospicio Provincial de Granada en 1930):





domingo, 21 de abril de 2019

Los elementos químicos, uno por uno (118 vídeos)

En este Año Internacional de la Tabla Periódica quiero recomendar esta serie de 118 interesantes vídeos (en inglés) en la que se nos presentan los diferentes elementos químicos: "Periodic videos".


[Litio flotando en aceite de parafina (la parafina líquida tiene una densidad comprendida entre 0,8 y 0,9 g/mL). Procedencia de la imagen aquí]

Como ejemplo os dejo aquí el vídeo correspondiente al elemento metálico más ligero, el litio (Li; número atómico igual a 3), con una densidad de 0,534 g/cm3, o 534 kg/m3 en unidad del S.I. Muy ligero (la mitad de denso que el agua) y muy reactivo (aunque menos electropositivo que el sodio), se oxida con rapidez en el aire y en el agua. El blando metal alcalino se corta fácilmente con un cuchillo y nos muestra entonces su brillo metálico, argénteo. Además de usarse en las baterías eléctricas, sus sales se emplean en el tratamiento del trastorno bipolar.



sábado, 16 de marzo de 2019

La ciencia y la técnica del siglo XIX

[Alfred Russel Wallace hacia 1880]


Es el siglo XIX una centuria de enormes avances en la ciencia y la tecnología. Pensemos en la importancia y cantidad de descubrimientos científicos producidos entre la invención de la pila eléctrica por Volta y el descubrimiento de la radiación infrarroja por William Herschel (1800) y la célebre y crucial ecuación de Planck para la energía de un fotón o cuanto de luz (1900), que abre un nuevo camino sorprendente para la física con el nacimiento de la teoría cuántica. Entre ambas fechas se desarrollan disciplinas como el electromagnetismo, la termodinámica, la química (particularmente la orgánica), la fisiología o la microbiología, por citar solo algunas. Y no solo es el siglo del positivismo y de los avances científicos de aplicaciones tecnológicas muy importantes que cambian la vida de las personas, también es el siglo en el que ven la luz teorías tan trascendentales como la teoría atómica de Dalton o la teoría de la evolución mediante la selección natural de Darwin, las cuales cambiarían por completo la visión que el hombre tendría del mundo y de sí mismo. Ya nada volvería a ser igual, ni en lo teórico ni en lo práctico, ni en lo filosófico.

Precisamente uno de los padres de la teoría de la evolución, Alfred Russel Wallace (1823 - 1913), quien propuso su teoría de forma independiente de la de Darwin, escribió un libro a finales del siglo XIX en el que analizaba los éxitos (también lo que él consideraba fracasos) de la próspera centuria que terminaba: The Wonderful Century

[Fuente de la imagen aquí]

En esta obra Wallace destaca trece grandes conquistas de la técnica en el siglo XIX, trece avances decisivos para la humanidad. Son los siguientes:

- El ferrocarril.
- La navegación a vapor.
- El telégrafo eléctrico.
- El teléfono.
- Los fósforos de encender.
- La iluminación con gas.
- La luz eléctrica.
- La fotografía.
- El fonógrafo.
- Los rayos X.
- El análisis espectral.
- Los anestésicos.
- El uso de antisépticos.



jueves, 14 de febrero de 2019

La pasión por los hechos

[Sir Michael Foster en 1881. FOSTER (1836 - 1907) fue un importante fisiólogo y naturalista inglés de la época victoriana, miembro destacado de la Royal Society de Londres. Renovador de la enseñanza de la biología y la fisiología en su país al introducir métodos modernos en los que la experimentación es parte esencial. Es autor de un tratado de Fisiología de referencia en su época: Text book of Physiology (1877). Maestro de notables biólogos británicos, fue discípulo suyo Charles Scott Sherrington, neurofisiólogo galardonado con el premio Nobel de Medicina en 1932 por sus investigaciones de las funciones de la corteza cerebral. Procedencia de la fotografía de Michael Foster aquí]


Las ciencias empíricas, como las ciencias naturales, obtienen su cuerpo de conocimientos mediante lo que conocemos como método científico o método hipotético-deductivo, basado en la observación de hechos o fenómenos, a partir de los cuales ha de plantearse de forma precisa el problema que se quiere investigar, la formulación de hipótesis (siempre provisionales) y la deducción de consecuencias de ellas y, paso crucial, la contrastación de la hipótesis propuesta mediante la experiencia (la experimentación es una forma rigurosa de observación controlada).

Queda claro pues que, en toda investigación científica, la observación precisa de hechos o fenómenos es crítica para un correcto planteamiento de los problemas. Y no pocas dificultades nos podemos encontrar en esta decisiva etapa inicial. El naturalista escocés John Arthur Thomson, especialista en corales blandos y estudioso de las relaciones entre ciencia y religión (profesor de historia natural  en la Universidad de Aberdeen en las primeras décadas del pasado siglo), cita unas palabras del eximio fisiólogo inglés Sir Michael Foster en el delicioso libro Introducción a la ciencia (Editorial Labor; 3ª Ed. 1934). Toma Thomson las palabras de Foster para destacar la "pasión por los hechos" como primera de las particularidades del carácter científico, "que corresponde a la cualidad de la veracidad", nos dice el naturalista de la Universidad de Aberdeen. "Ante todo cerciórate de los hechos", afirma Foster. Y aclara Thomson que este precepto fundamental de la ciencia es ciertamente  difícil de cumplir. Toda investigación científica comienza pues con dificultades, complicaciones que son de observación y de medición (en las que debe quedar al margen la subjetividad). Explica Thomson que aun en el estudio de problemas sencillos con frecuencia es difícil captar los hechos correspondientes y nos encontramos con dificultades para formular una concepción precisa de lo ocurrido. Ello se debe, entre otras causas, según Thomson, a la inexperiencia de nuestros ojos, "que solamente ven aquello que tienen facultad de ver -algunas veces poco, ciertamente-, y, de otra parte, a prejuicios, que hacen ver al hombre cosas que no debiera". También es debido, denuncia Thomson, a la carencia de disciplina en la aplicación del método científico; "nada más común que una narración en la que se mezcla la observación directa con deducciones inconscientes de la observación". Decía Michael Foster que "el hombre, el hombre no científico, se contenta a menudo con lo impreciso y lo aproximado".

[Marischal College de la Universidad de Aberdeen, hacia 1900. Aquí fue profesor de historia natural JOHN ARTHUR THOMSON en el periodo 1899 - 1930]

[John Arthur Thomson (1861 - 1933), eminente naturalista escocés
 y autor de Introducción a la ciencia]

Thomson destaca que el científico está convencido de que en la medida y en la observación "la fidelidad posible es solamente aproximada, y de que el grado de aproximación varía con cada individuo" (desde antiguo en Astronomía). "La ciencia comienza con la medida, y hay personas que no son capaces de medir", nos dice el naturalista escocés. Y apunta que el distintivo del carácter científico es la nota de precisión y este trata de establecer una distinción entre apariencia y realidad. Cuenta Thomson que se dice de James Clerk Maxwell, el físico de Edimburgo padre de la teoría electromagnética, que desde su infancia se hacía constantemente preguntas del tipo: "¿A dónde va esto?", "¿cuál es su finalidad?". Y sin contentarse con una respuesta vaga, insistía: "¿Pero cuál es su razón particular?".


lunes, 21 de enero de 2019

El misterio de la materia: la búsqueda de los elementos y su ordenación

 Este Año Internacional de la Tabla Periódica de los elementos es buena ocasión para, si no se ha hecho con anterioridad, aproximarse a la apasionante historia del descubrimiento de los distintos elementos. Y para ello nada mejor que leer un buen libro, como El secreto de Prometeo y otras historias sobre la Tabla Periódica de los elementos (Alejandro Navarro Yáñez), La Tabla Periódica (Hugh Aldersey-Williams), La cuchara menguante (Sam Kean) o el clásico de Isaac Asimov, La búsqueda de los elementos. Y, claro, el buen lector no debería dejar de sumergirse en la original y lúcida obra de Primo Levi, El Sistema Periódico, con sus magistrales ventiún capítulos, cada uno de ellos dedicado a un elemento, metáfora del hombre y sus relaciones, de marcado carácter autobiográfico en el que la dura experiencia, como químico judío en la Europa de la Segunda Guerra Mundial, de Primo Levi es parte esencial (entregado al ejército de ocupación alemán por la milicia fascista italiana, nos cuenta Primo Levi que la mayor preocupación en el campo de concentración no era el temor a la muerte sino cómo hacer frente al hambre). La obra incluye también dos cuentos: Plomo y Mercurio.

[Sello de Correos (España) conmemorativo del 150º aniversario de la Tabla Periódica, en el que aparecen los tres elementos químicos descubiertos por españoles: el platino (Pt), el wolframio (W) y el vanadio (V), llamado eritronio por su descubridor, Andrés Manuel del Río.
Procedencia de la imagen aquí]

Para ir abriendo apetito se pueden ver estos tres estupendos vídeos de la serie The Mystery of Matter, en la que personajes como Priestley, Lavoisier, Davy, Mendeléiev, Marie Curie o Moseley, entre otros, cobran vida para contarnos su participación en esa fascinante aventura científica que fue la búsqueda de los elementos que forman las sustancias que conocemos (y las que están por descubrir o sintetizar en los laboratorios). Los elementos y su ordenación, siguiendo la ley periódica de Mendeléiev. Una de las más importantes empresas de la humanidad que nadie debería ignorar.









martes, 1 de enero de 2019

1 de enero de 1840: un réquiem por William Herschel

[WILLIAM HERSCHEL (1738 - 1822); notable músico e imprescindible astrónomo]


La relación entre las matemáticas y la música es antigua (Pitágoras). Asimismo no pocos científicos se han interesado, con mayor o menor dedicación y éxito, por la música. Particularmente destacables me parecen los casos de William Herschel y Aleksandr Borodín, de trayectorias que acaso podríamos considerar como antiparalelas. El primero era un notable músico que se aficionó apasionadamente a la astronomía, llegando a ser una de las figuras de mayor relieve en esta rama de la ciencia (amén de descubrir la radiación infrarroja). Borodín, en cambio, era un prestigioso químico profesional, centrado en la química orgánica (particularmente en el estudio de los aldehídos), que es reconocido hoy por ser un gran compositor del nacionalismo ruso.

William Herschel, músico que dejó, al menos en buena medida, el oboe por el telescopio,  descubrió el planeta Urano en 1781 ( el nuevo planeta que duplicaba el tamaño del Sistema Solar) y  fue un observador incansable del espacio profundo. Y, por si todo ello fuera poco, descubrió en 1800, el luminoso año en el que Volta presentó la pila eléctrica, un tipo de "luz invisible", pero detectable con un simple termómetro, la radiación infrarroja (de onda más larga que el rojo). Contagió William su entusiasmo por el cosmos a su hermana Caroline, tenaz ayudante y descubridora ella misma de objetos celestes, y a su hijo John, escrutador del hemisferio austral.


[CAROLINE HERSCHEL, astrónoma, hermana de WILLIAM HERSCHEL]


[JOHN HERSCHEL, astrónomo, hijo de WILLIAM HERSCHEL]




El gran astrónomo de Hannover, William Herschel, es sin duda una figura clave de finales del XVIII y principios del XIX. Hoy, primer día del año, quiero compartir con los lectores una anécdota realmente curiosa que leí en Grandes astrónomos (de Newton a Laplace), del célebre físico y astrónomo romántico François Arago (en Colección Austral, Espasa-Calpe, nº 543, 3ª edición, Madrid, 1968).

La curiosidad hace referencia a una ceremonia de homenaje que le rindió su familia en torno al gran telescopio, en el jardín de la casa de Slough donde William Herschel desarrolló buena parte de sus observaciones astronómicas. Recordemos que Herschel construyó sus propios telescopios newtonianos (reflectores) en Inglaterra. Para ello tuvo que aprender bastante, como el estudio de las aleaciones metálicas con las que hacer los espejos parabólicos y practicar las técnicas adecuadas de pulido de los mismos. Cuando el gran telescopio de Herschel (de 12 metros y con un espejo de casi un metro y medio de diámetro) dejó de cumplir su función, el enorme tubo de bronce se dispuso horizontalmente en medio del círculo donde en su día se hallaba la estructura y el mecanismo para dirigir tan potente y extraordinario instrumento óptico. Arago nos cuenta la singular ceremonia en honor de William Herschel así:

"El 1 de enero de 1840 [el músico astrónomo había muerto en 1822], sir Juan Herschel [John, el hijo astrónomo de William Herschel], su mujer y sus siete hijos y algunos viejos servidores de la familia, se reunieron en Slough. A las doce del día dieron todos varias vueltas al monumento [el gran tubo tumbado], a continuación se introdujeron por el tubo del telescopio, se sentaron en bancos preparados de antemano y entonaron un réquiem, en versos ingleses, compuesto por el mismo sir Juan Herschel. Cuando hubo salido, la ilustre familia se colocó en círculo alrededor del tubo y se procedió a sellar la abertura herméticamente.
La jornada finalizó con una fiesta íntima".


[Gran telescopio reflector de Herschel. Procedencia de la imagen aquí]


Y puesto que estamos en Año Nuevo, nada mejor que dejaros con este excelente vídeo de un concierto para viola de nuestro protagonista, William Herschel:





NOTAS:

- Para visitar la web del Museo Herschel de Astronomía en Bath, donde William Herschel había sido organista en la capilla octogonal, pínchese aquí.

- Sobre WILLIAM HERSCHEL como compositor pínchese aquí.