Medir la lluvia: el pluviómetro y el pluviógrafo

Una tarde parda y fría
de invierno. Los colegiales
estudian. Monotonía
de lluvia tras los cristales.

Es la clase. En un cartel
se representa a Caín
fugitivo, y muerto Abel,
junto a una mancha carmín.

Con timbre sonoro y hueco 
truena el maestro, un anciano
mal vestido, enjuto y seco,
que lleva un libro en la mano.

Y todo un coro infantil
va cantando la lección:
«mil veces ciento, cien mil;
mil veces mil, un millón».

Una tarde parda y fría
de invierno. Los colegiales
estudian. Monotonía
de la lluvia en los cristales.

(ANTONIO MACHADO; Recuerdo infantil, 1906)

La pluviometría (del latín pluvia, "lluvia", y del griego -metría, derivado de métron, "medida") , o medición de la precipitación, variable meteorológica y climática de máximo interés, se realiza con un dispositivo llamado pluviómetro. Si el instrumento dispone de un sistema de grabación para registrar gráficamente la cantidad de lluvia en un cierto intervalo de tiempo (por ejemplo, una semana) hablaríamos de pluviógrafo. Si lo que queremos es medir la precipitación en un lugar remoto de montaña, de difícil acceso, necesitaremos un pluviómetro que nos permita recoger gran cantidad de agua para realizar la medida con menor frecuencia (como una estación o incluso un año completo); llamamos entonces al instrumento totalizador.

La medida de precipitación se expresa en L/m2 o, lo que es lo mismo, en mm. Pero, ¿por qué son equivalentes estas dos unidades aparentemente distintas? Es fácil demostrarlo. Resulta que 1 L/m2 corresponde a una precipitación de 1 L (1 dm3 = 1000 cm3 = 1000 mL) caída en una superficie de 1 m2 (1m x 1m). Y si tuviéramos un depósito de 1 m2 de superficie, la anterior precipitación de 1 L por cada metro cuadrado  alcanzaría una altura en él de, justamente, 1 mm. Veamos: puesto que 1 m2 equivale a 1.000.000 mm2 (hay tres escalones, de unidades cuadradas, que bajar; por tanto, 100 x 100 x 100 = 1.000.000), el volumen del agua depositada cuando alcance una altura de 1 mm en una superficie de 1 m2 será V = 1 mm x 1.000.000 mm2 = 1.000.000 mm3. Si no nos mareamos con tantos ceros veremos que, como un millón de milímetros cúbicos es lo mismo que un decímetro cúbico (1 dm3 = 1.000.000 mm3 ya que hay dos escalones de unidades cúbicas, que van de 1000 en 1000), o sea, equivalente a 1 L (1 dm3 = 1 L), decir que la precipitación es de 1 L/m2  es lo mismo que afirmar que ha sido de 1 mm (altura de agua de 1 mm en una superficie de 1 metro cuadrado). Así, por ejemplo, si leemos que el día con más lluvia en Sevilla, según los registros, fue el 2 de noviembre de 1997 con 109 litros, estaremos indicando que cayeron aquel lluvioso día del otoño sevillano 109 L/m2 o 109 mm (altura del agua en cada metro cuadrado).

Si construimos un pluviómetro deberemos tener en cuenta que habrá que medir con exactitud el diámetro de la abertura superior colectora expuesta a la precipitación. Así podremos calcular fácilmente su área (el área de un círculo se calcula multiplicando el número pi, aproximadamente 3,14, por el cuadrado del radio). El agua recogida es dirigida a un depósito (en los dispositivos comerciales ya graduado y calibrado) a través de un embudo. La tarea es fácil; si queremos ver cuál ha sido la precipitación en un día, determinamos los mL (o L) recogidos en el depósito (en los pluviómetros comerciales, ya calibrados, la lectura es directa en mm) y mediante una proporción directa, conocida la superficie de captación de precipitación de nuestro pluviómetro, hallamos los litros que se recogerían en un colector de abertura superior igual a 1 m2. El resultado lo expresaremos, como es norma, en L/m2 o mm, unidades equivalentes. Así, por ejemplo, para un pluviómetro con una embocadura de 14 cm de diámetro (como tenían los primeros dispositivos medidores coreanos de mediados del siglo XV), si se recogen 385 mL de lluvia, haciendo los cálculos, obtendríamos una precipitación de 25 L/m² o 25 mm.

¿Qué ocurre si la precipitación es en forma de nieve? Habitualmente se acepta que 1 cm de nieve recién caída equivale a 1 L/m2  (1 mm) de agua líquida, si bien José Miguel Viñas nos aclara oportunamente en su libro Curiosidades meteorológicas que nuevos y precisos estudios de campo han elevado hasta 1,3 dicha equivalencia, valor que sigue siendo una estimación pues la variedad de nieve es grande, desde la liviana nieve seca (cuya densidad se encuentra entre 0,05 y 0,1 g/cm3; valor este último, recordemos, que es la décima parte de la densidad del agua líquida) hasta la llamada húmeda (con densidad superior a 0,2 g/cm3).

La historia de los pluviómetros es muy dilatada (debido a la importancia de las lluvias, sobre todo en agricultura) y hay que remontarse muchos siglos atrás para encontrar los primeros medidores de precipitación. Hace 2500 años había ya en Grecia recipientes colectores de lluvia que permitían llevar una contabilidad de la precipitación y encontramos una muy temprana referencia en la India en el siglo IV a.C: "Delante del almacén, un tazón de fuente con su boca tan ancha como un Aratni será fijado como un medidor de lluvia" (véase el interesante artículo "Una historia de pluviómetros", de Ian Strangeways, publicado en la RAM). Pero la aparición del primer pluviómetro propiamente dicho está documentada en el lejano oriente, en la Corea del rey Sejong el Grande. El ingenio, conocido como cheugugi, fue diseñado probablemente por el inventor coreano Jang Yeong-sil en 1441. Este pluviómetro estaba hecho inicialmente de hierro y tenía una embocadura con un diámetro de 14 cm. Posteriormente se hicieron también de bronce y de cerámica, con la abertura superior de 15 – 17 cm de diámetro. Se hicieron réplicas del cheugugi que, dada la importancia de la información pluviométrica para la planificación de las tareas agrícolas, fueron repartidas entre los gobernadores provinciales.

[Benedetto Castelli; imagen aquí]

Parece ser que la primera pluviometría moderna realizada en Europa fue llevada a cabo por Benedetto Castelli (1578 - 1643), amigo y discípulo de Galileo Galilei, quien utilizó un vaso graduado cilíndrico en 1639. Digno de mención es el célebre arquitecto, astrónomo y científico inglés Christopher Wren (1632 – 1723), al que se debe, entre otros méritos, la reconstrucción de Londres tras el gran incendio de 1666, con la Catedral de San Pablo como obra cumbre (sin olvidar que fue uno de los miembros fundadores de la Royal Society londinense, institución que vio la luz en 1660). Wren es el inventor del pluviómetro con cubetas basculantes (1662), al que incorporó un sistema mecánico con una plumilla que registraba de forma continua en un papel graduado la lluvia caída durante un cierto período de tiempo (pluviógrafo). Y hasta el mismísimo Robert Hooke (1635 - 1703), uno de los científicos experimentales de mayor relieve en la historia de la ciencia y colaborador y amigo de Christopher Wren, entre los diversos campos que trató estuvo la pluviometría: construyó un medidor de precipitación para la universidad inglesa de Gresham (1695).

[Christopher Wren; imagen aquí]

Actualmente se utilizan los pluviómetros Hellmann, diseño de Gustav Johann Georg Hellmann (1854 - 1939), meteorólogo alemán.  El depósito se fija a un pequeño mástil de manera que la abertura superior (de 200 cm² en los homologados por la Organización Meteorológica Mundial, OMM) constituye la boca de un embudo que se encuentra en el interior de una carcasa metálica cilíndrica. El embudo tiene la misión de llevar el agua de lluvia hasta otro depósito inferior. El diseño permite minimizar las indeseables pérdidas por evaporación, que de ser relevantes llevarían a cometer un error por defecto.

[Pluviómetro Hellmann; imagen aquí]

Por último, señalemos en este breve recorrido histórico por la pluviometría el invento del catalán Ramón Jardí i Borrás (1881 – 1972), meteorólogo, astrónomo y sismólogo, catedrático de la Universidad de Barcelona. A él le debemos el conocido como pluviógrafo de intensidades Jardí, que entró en funcionamiento en 1921. Uno se instaló en el Observatorio Fabra de Barcelona en 1927, la “joya de la corona” de dicho Observatorio, y es considerado el instrumento más antiguo del mundo que registra datos de intensidad de la lluvia, un parámetro de gran interés ya que es lo que suele provocar incidencias y problemas de, a veces, nefastas consecuencias. El pluviógrafo de intensidades Jardí es de sifón y consiste en un recipiente cilíndrico que contiene una pequeña boya, de manera que por una abertura entra el agua de la lluvia mientras que por otra va saliendo.

En este punto es de justicia recordar la olvidada labor de los numerosos inventores españoles poco o muy escasamente conocidos. Es el nuestro un país de ingenio, de inventores que, demasiadas veces, no han sido valorados y reconocidos como merecen. Como muestra de ello, citemos solo a una decena relevante: Juanelo Turriano (1500 – 1585), de origen italiano, es célebre por el “artificio hidráulico de Juanelo”; Jerónimo de Ayanz (1553 – 1613) por la máquina de vapor industrial; Manuel García (1805 – 1906), barítono e inventor del laringoscopio; Isaac Peral (1851 – 1895), inventor del submarino con propulsión eléctrica; Torres Quevedo (1852 – 1936), pionero de la automática; Concepción Aleixandre (1862 – 1952), inventora de diferentes instrumentos ginecológicos; Emilio Herrera (1879 – 1967), inventor de la escafandra estratonáutica; Mónico Sánchez (1880 – 1961) diseñó un aparato portátil de rayos X; Juan de la Cierva (1895 – 1936), padre del autogiro, híbrido de aeroplano y helicóptero; y Ángela Ruíz (1895 – 1975), a quien debemos una enciclopedia mecánica precursora del libro electrónico. Ellos y muchos otros inventores españoles deben ser recordados.

Es importante medir la lluvia como fundamental dato meteorológico (junto con la temperatura es la variable de mayor significación para los estudios climáticos). Y, a veces, la lluvia, qué evocadora … Monotonía de la lluvia en los cristales.

PARA SABER MÁS:

- Viñas, José Miguel. Breve historia del pluviómetro.

- Strangeways, Ian. Una historia de pluviómetros. Parte I y Parte II.

- https://beteve.cat/medi-ambient/pluviograf-jardi-joia-observatori-fabra-barcelona/

No solo lava. Las grandes nubes de ceniza volcánica

 

"Un volcán es el último episodio de un drama que comienza bastantes kilómetros por debajo de donde empieza a aparecer la lava [...]. Se trata, simplemente, de un desahogo de la energía que existe en el interior de nuestro planeta".

JOSÉ MARÍA FÚSTER CASAS (1923 - 2000); catedrático emérito de Petrología y Geoquímica de la UCM.

Erupción del Vesubio, obra pintada en el último cuarto del siglo XVIII por Antonio Carnicero Mancio (1748-1814).. Óleo sobre lienzo. Museo de la Real Academia de Bellas Artes de San Fernando, Madrid (España).Procedencia de la imagen aquí.

Cuando tenemos lejos los volcanes, estos no suelen preocuparnos; pero hemos podido comprobar en numerosas ocasiones cómo la distancia no es óbice para que las nubes de gases y ceniza que de ellos emanan nos afecten seriamente. Hace poco más de quince años (aún lo recuerdo bien) fue un impronunciable volcán islandés, que parecía dormido (no lo estaba) bajo el glaciar, fuego bajo el hielo, el que puso en jaque al espacio aéreo de buena parte de Europa. Pero los importantes perjuicios a pasajeros y compañías no son casi nada comparados con las alteraciones climáticas que las grandes erupciones pueden provocar, drásticos enfriamientos, a veces duraderos, debidos al incremento de la luz solar reflejada por un gran volumen de cenizas volcánicas.

No pocas veces ha aflorado el magma con gran violencia a lo largo de la historia. Así, hace 74.000 años, la potente erupción del volcán Toba (en la isla indonesia de Sumatra) pudo arrojar unos 2500 km3 de cenizas que alcanzaron gran altura en la atmósfera y, en consecuencia, produjo un enfriamiento global (se estima que hasta 10 grados de descenso de la temperatura al llegar menos radiación solar a la superficie terrestre). Esta catástrofe puso al hombre en serias dificultades de adaptación, casi al borde de la extinción. Entre las erupciones más importantes de la historia podemos citar: Laki (Islandia, 1783), Tambora (Indonesia, isla de Sumbawa, 1815), Krakatoa (se encontraba entre Java y Sumatra, 1883), monte Santa Helena (Estados Unidos, 1980) y Monte Pinatubo (Filipinas, 1991). Y en 2010, menos importante que las anteriores, la erupción del Eyjafjallajokull, el volcán escondido bajo el hielo islandés.

José Miguel Viñas nos explica perfectamente en su web, http://www.divulgameteo.es/, las características de una nube volcánica:

"Las nubes de origen volcánico presentan algunas particularidades que las distinguen claramente de las convencionales. Los materiales incandescentes que lanza con furia el volcán hacia arriba generan de inmediato un gigantesco pirocúmulo que gana altura con rapidez. En su interior conviven gases tóxicos procedentes de las emanaciones del volcán, con vapor de agua y abundantes piroclastos, que serían los fragmentos de roca volcánica de diferentes calibres -desde las cenizas más pequeñas, con diámetros siempre inferiores a los 2 mm, hasta piedras de considerable tamaño- que tiñen la nube de un color negro característico. La fricción a la que se ven sometidos los distintos materiales ardientes genera una separación de cargas eléctricas, lo que suele dar como resultado la aparición de rayos dentro de la nube de cenizas."

Pero a nadie debiera extrañarle la erupción de un volcán en aquellas septentrionales tierras heladas de Islandia, entre dos placas tectónicas (la isla se encuentra atravesada por el límite divergente de las placas norteamericana y euroasiática), un territorio geológicamente muy joven y dinámico, con más de una treintena de volcanes activos. De hecho generó gran preocupación a los geólogos la proximidad del volcán bajo el glaciar, el Eyjafjallajokull (al sur de la isla), a otros, como el Katla, que ya han demostrado de lo que son capaces. 

Por su parte, Miguel Delibes de Castro, en el recomendable blog "La ciencia es la única noticia", nos aportó alguna información valiosa y sorprendente:

"Estos días muchos vuelos han sido cancelados y algunos aeropuertos cerrados tras la segunda erupción en el Eyjafjall. No es para tomarlo a broma. Entre 1783 y 1785, las cenizas y aerosoles del Laki y el Grimsvötn, volcanes islandeses cercanos, eliminaron la cuarta parte de la población humana de la isla y más de la mitad del ganado. Algunos historiadores piensan que los efectos catastróficos del Laki sobre el clima y el rendimiento de las cosechas en Europa, con las consiguientes hambrunas, iniciaron el malestar que desembocó en la Revolución Francesa."

(Puede leerse el artículo completo pinchándose en: "Bajo el volcán"). 

En Byron, el geólogo y escritor Jorge Ordaz (autor del blog "Obiter dicta" que, entre otras, contiene la fascinante y original sección "Geoletras" sobre las relaciones entre la geología y la literatura) nos describe así la mayor erupción volcánica que registra la historia (la gigantesca del Toba pertenece a la prehistoria, cuando Homo sapiens daba sus primeros pasos por el planeta), la del Monte Tambora en 1815:

"Una colosal columna de cenizas se elevó hasta una altura de más de 40 km. Más de 10.000 personas murieron a consecuencia del flujo piroclástico. Le siguieron hambrunas que acabaron con la vida de más de 100.000 habitantes de las Indias Orientales. El dióxido de azufre emitido durante la erupción y acumulado en forma de aerosol ácido en las altas capas de la atmósfera tuvo efectos climáticos a corto plazo, reduciendo durante más de un año el calor solar en la superficie del planeta."

Y así, el verano siguiente el tiempo fue frío y desapacible en la distante Europa, como consecuencia de la gran nube de cenizas expulsada por el volcán de la isla indonesia de Sumbawa. Un gélido verano no conocido, de manera que, sin exagerar, aquel 1816 fue llamado "el año en el que no hubo verano". Y lo cierto es que los europeos no podían sospechar la causa. Curiosamente, nos cuenta  Jorge Ordaz, aquel oscuro verano de 1816 propició la aparición de dos de los relatos de terror más célebres de la literatura inglesa: Frankestein, de Mary Shelley, y El vampiro, de John William Polidori, médico particular de lord Byron.

Mas no solo fueron esas las consecuencias literarias de aquel  frío y tenebroso 1816. Lord Byron, inspirado por aquello, escribió el poema Darkness ("Oscuridad"). Los primeros versos nos describen poéticamente a la perfección lo que percibía y sentía el escritor romántico:

I had a dream, which was not all a dream.

The bright sun was extinguish´d, and the stars

did wander darkling in the eternal space,

rayless, and pathless, and the icy earth

swung blind and blackening in the moonless air;

[...]

Del veneno (la nicotina) a la vitamina (el ácido nicotínico)

La nicotina es un alcaloide bien conocido, presente en las hojas del tabaco (Nicotiana tabacum). Su fórmula molecular es C10H14N2. Y he aquí su estructura (para los interesados en el detalle):

                                                    [Imagen procedente de Wikipedia]

Es un líquido amarillento muy amargo, de fuerte olor (a tabaco, claro) y muy soluble en agua. Pero la característica que más nos interesa (y preocupa) es su elevada toxicidad.

El nombre de esta sustancia venenosa de la planta del tabaco (la nicotina) deriva del francés nicotiane, a su vez proveniente de Nicot. Jean Nicot fue embajador de Francia en Lisboa e introdujo dicha planta americana en su país hacia 1560. Así los franceses llamaron al tabaco nicotiane. En el siglo XVI al tabaco se le atribuían propiedades medicinales, describiendo el médico sevillano Nicolás Monardes un buen número de ellas. El iatroquímico Félix Palacios emplea a comienzos del siglo XVIII la palabra nicociana para referirse al tabaco. La nicotina fue aislada de las hojas del tabaco por primera vez por los alemanes Posselt y Reimann, en 1828.

Hoy sabemos que la nicotina es una sustancia muy tóxica. Una dosis de 40 a 60 mg puede ser mortal para seres humanos adultos y la rapidez de su toxicidad es similar a la del cianuro. Se absorbe con gran facilidad a través de las mucosas, así como por las vías respiratorias y la piel. Sus efectos pueden ir desde diarrea, vómitos, dolor de cabeza o taquicardia, en dosis bajas, hasta convulsiones y arritmias, o incluso estado de coma, paro respiratorio y paro cardiaco, en dosis altas. Algunos insecticidas llevan la nicotina entre sus componentes.

Pancracio Celdrán nos narra la historia de la primera víctima reconocida del tabaco, o más exactamente de la nicotina (en Hablar con corrección; capítulo "Etimología y peripecia semántica de algunas palabras", p. 331; Ediciones Temas de Hoy, Madrid, 2006). Ocurrió en 1851 cuando un belga envenenó a su cuñado. Se descubrió que el agente causante del envenenamiento había sido la nicotina. El asesino había trabajado en la extracción de esta sustancia y, sin duda, sabía  que este alcaloide era un veneno útil para sus criminales propósitos. Concluye Pancracio Celdrán: "Aquel mismo año, la Academia de Medicina de Francia confirmó que el tabaco era un veneno; han pasado ciento cincuenta y todavía hay quien se pregunta si fumar es malo".      

A propósito de este veneno que es la nicotina comentemos aquí que el químico austriaco Hugo Weidel (1849 - 1899) describió la estructura del ácido nicotínico, el cual había obtenido por oxidación de la nicotina en 1873.

[Bajorrelieve de HUGO WEIDEL, con embudo de decantación,

 en la Universidad de Viena. Foto del autor]

[Niacina o vitamina B3; anteriormente conocida como "ácido nicotínico".

Imagen procedente de Wikipedia]

No fue hasta 1937 cuando el químico norteamericano Conrad Elvehjem descubrió que el ácido nicotínico era una vitamina y, por tanto, esencial para el organismo. Como consecuencia de ello, para no vincular esta vitamina (ácido nicotínico) con el potente veneno que es la nicotina, años después se decidió cambiarle el nombre por el de niacina, proveniente del inglés nicotinic acid vitamin (niacin). Es la vitamina B3.

Los derivados de la niacina son fundamentales en el metabolismo energético de las células. Hoy sabemos que la niacina o vitamina B3 (el ácido nicotínico de Weidel) juega un importante papel en nuestra salud, en particular en el buen funcionamiento del aparato digestivo, la piel y los nervios. Esta vitamina es hidrosoluble, por lo que no se acumula en el organismo al poder ser eliminado su exceso mediante la orina. Es rara su carencia el organismo ya que puede ser sintetizada a partir del aminoácido triptófano (frecuente en diversas proteínas). La enfermedad carencial de la niacina o vitamina B3 es la pelagra, caracterizada por las tres d: diarrea, dermatitis y demencia.

Así que si escucha o lee que el ácido nicotínico es una vitamina no piense que fumar es saludable, nada más lejos de la realidad.

Urania y Erató.¿Ciencia y poesía? Pues... sí

https://www.editorialrenacimiento.com/los-cuatro-vientos/2766-urania-y-erato.html

 

Platino, wolframio y vanadio: elementos descubiertos por españoles

No son muchos los que conocen que en la Tabla Periódica de los elementos químicos hay tres que fueron descubiertos por científicos españoles: platino (Pt), volframio o wolframio (W) y vanadio (V). Todos ellos metales de importantes aplicaciones. Así, por ejemplo, el platino es un metal precioso más denso que el plomo y el oro que es usado como catalizador; el estratégico volframio (conocido también como tungsteno) tiene el punto de fusión más elevado de todos los metales, superando los 3400 ºC, y es empleado en la fabricación de aceros de gran resistencia y dureza; el vanadio es un componente de ciertos aceros especiales y un óxido de vanadio (el pentaóxido, V₂O₅) es usado como catalizador en la producción de ácido sulfúrico. Sus descubridores fueron Antonio de Ulloa (1716 – 1795), los hermanos Fausto (1755 – 1833) y Juan José de Elhuyar (1754 – 1796), y Andrés del Río (1764 – 1849), respectivamente.

[Antonio de Ulloa, descubridor del platino. Imágenes procedentes de Wikipedia (1) y (2)]

El sevillano Ulloa, marino y científico, participó en la expedición geodésica hispanofrancesa al ecuador en 1735 con el objetivo principal de hacer importantes mediciones de un arco de meridiano (se trataba de dilucidar si la Tierra estaba achatada por los polos o por el ecuador). En territorios de lo que hoy en día es Colombia descubrió un nuevo metal, que llamó platina del Pinto (haciendo alusión a la semejanza de aspecto del metal, posteriormente llamado platino, con la plata y al hecho de haberlo hallado en el río Pinto).

Por su parte, los hermanos de Elhuyar aislaron en 1783 a partir del mineral wolframita un botón metálico (primero obtuvieron el ácido, que fue sometido a una reducción con carbón vegetal), correspondiente a un nuevo elemento: el volframio.

Andrés Manuel del Río se trasladó a México en 1794 para ejercer como profesor de la Escuela de Minas de aquel lugar. En 1801 del Río descubrió el vanadio analizando un "plomo pardo de Zimapán". Inicialmente lo llamó pancromio y, posteriormente, eritronio, debido al color rojo de sus sales; sin embargo, por influencia de otros químicos, se apoderó de él la desconfianza y durante algún tiempo creyó que en realidad era cromo. Así, el sueco Sefstroem, analizando un mineral de hierro en 1831, (re)descubrió el eritronio, al que llamó vanadio (en referencia a una importante diosa de la mitología nórdica). El químico alemán Wöhler (célebre por su síntesis de la urea) fue quien comprobó que el "plomo pardo de Zimapán" no contenía cromo, sino vanadio.

¿Quién dijo que los españoles no hemos hecho nada importante en la ciencia?

 

Aproximación a los orígenes de la ciencia química en España

A comienzos del siglo XVIII se publicaba en España una importante obra de química médica, que no solo aportaba conocimientos farmacéuticos novedosos sino que suponía un enérgico impulso a la enseñanza y divulgación en nuestro país de la química moderna (la cual, varias décadas atrás, venía desarrollándose ya en Europa, con Francia y el Reino Unido a la cabeza). Un saber químico que conducía, dado su método experimental, a la eclosión de una nueva disciplina: la ciencia química (alejada ya por completo del confuso y esotérico conocimiento alquímico de siglos anteriores).       

La obra a la que nos estamos refiriendo es la Palestra pharmaceutica, chymico-galenica, del farmacéutico iatroquímico Félix Palacios y Bayá, libro ciertamente novedoso y polémico en la España de la época. ¿Qué aporta la obra de Félix Palacios? ¿Cuál es el contexto polémico en el que surge?

[Ilustración de la Palestra pharmaceutica; procedencia de la imagen aquí]

Lo explico en este artículo publicado hace ya unos años en El rincón de la ciencia:

 

La Química a la palestra. Una aproximación a los orígenes de la ciencia química en España.

 

Poético planetario

 

Os dejo aquí estos poemas de juventud de Antonio Rivero Taravillo, poeta e hijo de un enamorado de la física, para que los disfrutéis estos días próximos al solsticio de invierno. En ellos, "al final del horizonte", "casi en el olvido", está Plutón, que el autor estudió como planeta de pleno derecho, antes de ser catalogado como planeta enano de nuestro sistema solar. Una gozada:

MERCURIO

Te desdoblas como un Jano
en auroras y ponientes
ocultándote a las lentes
que te pretenden en vano.
Diminuto como un grano
al lado de Faetón,
soportas su gran calor
en cualquiera de tus fases,
no importa mucho que pases
más cerca o lejos del Sol.

VENUS

Estrella tú de la tarde,
estrella de la mañana,
redonda y clara manzana
asada, que quema y arde
haciendo de brillo alarde
aunque velada por nubes.
No sabemos si hay querubes
o demonios en tu suelo;
rotando estás en el cielo,
alto infierno al que te subes.



TIERRA

Con indudable ironía
la Madre Naturaleza
dispuso que en tu corteza
viviera una raza impía
a la que no importaría,
trastocando tu fortuna,
dejarte como la Luna:
baldío y árido yermo.
Para ese linaje enfermo
no hay esperanza ninguna.



MARTE

Donde acaba el anteojo
se me encara tu figura
de guerrero que en la altura
viste de bélico rojo.
Te escudriña, ansioso, el ojo
por notar tus espectrales
canales, que no son tales:
son la imagen confundida
de quien sueña con que hay vida
en tus cráteres y eriales.



JÚPITER

Oh tú, grande entre los grandes,
rostro de dios jaspeado,
a mis ojos ha llegado
la luz dorada que expandes.
De América eres los Andes,
de Asia el sagrado Himalaya,
ves desde tu alta atalaya
tu dominio, emperador.
Tu órbita es firme, señor,
tu pulso nunca desmaya.



SATURNO

Grueso balón achatado
siempre en continuo ajetreo,
girar te vio Galileo
de pulseras rodeado.
Toro trigueño enjoyado,
tus satélites novillos
—rojos, grises, amarillos—
pacen contigo en rebaño
mientras luces todo el año
tus refulgentes anillos.

URANO

Te tomaron por cometa
hace apenas dos centurias,
pero fueron sólo injurias,
pues eres recio planeta
que giras en la ruleta
de este casino solar.
Por ti resuelvo apostar,
mágico número siete,
y busco, loco, un cohete
que a ti me quiera llevar.




NEPTUNO

Verde color macilento
cubre tu esfera imprevista
que no se ve a simple vista,
reciente descubrimiento.
Para ver tu curso lento
fue necesario el acopio
de estudios, y el telescopio.
Tú circunvalas al Sol;
mientras, Nereida y Tritón
hacen contigo lo propio.

PLUTÓN

Al final del horizonte
resides casi en olvido,
cuerpo celeste aterido
sin otro que te remonte
si no es tu luna, Caronte.
Bajo un aire de metano
alienta tu cuerpo enano
aunque de muy prieta masa,
oh benjamín de la casa,
triste planeta lejano.

 

"La ciencia moderna" a finales del siglo XIX. Los rayos X en España

 

Ya comentamos en El devenir de la ciencia la rápida difusión que tuvo el sorprendente descubrimiento de los rayos X por Röntgen (1895). España no fue una excepción.

El libro divulgativo La ciencia moderna, de 1897 (Julio Broutá; Montaner y Simón, Editores; Barcelona). dedica un amplio capítulo a ello.

En esta obra de divulgación científica se dice:

"En un tiempo coja y ciega y, como la justicia, lenta y acompasada, la ciencia marcha hoy a paso de gigante. ¡Desgraciado del vulgarizador que sólo por algunos meses se sustrajese al movimiento! Al punto quedaría desorientado delante de los horizontes cambiados y tendría que estudiar aprisa para ponerse de nuevo al corriente.

Ved lo que pasa con los rayos X. Hace cosa de dos años, fuera de algunos tabernáculos consagrados a la ciencia pura, nadie sospechaba siquiera la existencia de misteriosas radiaciones, capaces de atravesar lo impenetrable y exteriorizar sus secretos. Hoy todo el mundo habla del invento del profesor Röntgen como de una cosa vulgar; en todas las ciudades de alguna importancia existen gabinetes radiográficos, y no ha de transcurrir mucho tiempo hasta que éstos sean tan numerosos y generales como los talleres fotográficos ordinarios".

Se indica en La ciencia moderna de Julio Broutá que la primera noticia en la prensa española del sensacional descubrimiento de Röntgen es del 17 de enero de 1896, publicada en el Diario de Barcelona (recordemos que Röntgen hizo su descubrimiento a finales de 1895 y que la primera referencia a los rayos X en la prensa internacional es del 5 de enero de 1896, en Viena).  En el Diario de Barcelona de aquel día se comentaba:

"El citado profesor [Röntgen] toma un tubo Crookes, o sea un tubo de vidrio neumáticamente vacío, por el que hace pasar una corriente de inducción, y fotografía, por medio de los rayos lumínicos que despide dicho tubo, en placas fotográficas ordinarias.

[...]

Así como los rayos lumínicos [la luz visible] atraviesan el cristal y otros cuerpos transparentes, los rayos irradiados por el tubo Crookes [los rayos X] atraviesan la madera ... y los tejidos animales blandos. Sorprendente de veras es la fotografía, hecha por el mencionado profesor [Röntgen], de su propia mano. En dicha fotografía sólo se ven los huesos y las sortijas que parecen suspendidas alrededor de los huesos; las partes blandas, cutis y carnes, son invisibles".

Y continúa comentando que el descubrimiento del profesor Röntgen, "como casi todos los grandes descubrimientos, es debido a la casualidad", pues:

"El sabio físico practicaba, en la obscuridad, una experiencia con el mencionado tubo Crookes, cubierto este último con un lienzo. Al través del tubo pasaba una fuerte corriente eléctrica de inducción. Cerca del tubo, en la misma mesa, se encontraba una hoja de papel fotográfico preparado. Al día siguiente, el profesor observó en el papel una serie de líneas y rasgos".

Los capítulos de libro de divulgación La ciencia moderna (1897) son:

I) Teorías geogénicas.

II) Historia geológica de los mares y los continentes.

III) Época cuaternaria y época moderna.

IV) Bacteriología y microbiología.

V) Los dominios del aire (globos aerostáticos, velocidad de las aves, el vuelo humano, la aviación y su porvenir ...).

VI) Las grandes competencias (el petróleo, el carbón, el grisú, el acetileno, porvenir de la electricidad ...).

VII) Expediciones polares.

VIII) Los rayos X.

IX) Los criminales y la sociedad.

Sobre los rayos X en El devenir de la ciencia:

- Los rayos incógnita (los rayos X a finales del siglo XIX).

- Los rayos X a finales del siglo XIX (2ª parte).

- Los rayos X a finales del siglo XIX (3ª parte).

[Ilustración del libro La ciencia moderna]

Cuatro preguntas sobre cálculos en las reacciones químicas

He elaborado unos apuntes sobre los cálculos en las reacciones químicas (estequiometría) y el concepto de mol para mi alumnado de 3º de ESO, a modo de introducción a este tema que no pocos quebraderos de cabeza ocasiona en los estudiantes. He tratado de suavizar la cosa. Lo comparto aquí con todos.

[Procedencia de la imagen aquí (Wikipedia)]

¿Pero… qué ocurre en una REACCIÓN QUÍMICA?

Ya sabéis de 2º de ESO que en un CAMBIO QUÍMICO las sustancias se transforman en otras con fórmulas diferentes y propiedades diferentes. A veces podemos observar el cambio químico, o REACCIÓN QUÍMICA, mediante un cambio de color, un calentamiento, un burbujeo (desprendimiento de gases) o la aparición de un sólido que no se disuelve y se va al fondo del líquido (precipitado).

Lo que hay que tener muy claro es que en una reacción química los átomos que forman las moléculas de los REACTIVOS se separan (debido a los choques eficaces) y vuelven a unirse de manera diferente para formar otras moléculas, los PRODUCTOS. Es decir, los mismos átomos tenemos al principio (en los reactivos) que al final (en los productos) pero unidos de manera diferente, formando moléculas diferentes. Por eso, para escribir correctamente una ecuación química (representación esquemática de una reacción química) hay que AJUSTARLA. Y también se deduce de aquí que si tenemos los mismos átomos al principio y al final, la MASA debe permanecer constante o invariable. Es LA LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA MASA DE LAVOISIER (aunque de forma independiente ya la había descubierto antes el ruso LOMONÓSOV, del que nadie se acuerda salvo los rusos). Esta es la ley más importante de la Química y dice que en toda reacción química la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos que se forman (la materia ni se crea ni se destruye, solo se transforma). Por ejemplo, si desaparecen 35 g de reactivos se forman 35 g de productos.

[El gran polímata ruso del siglo XVIII, M. LOMONÓSOV, pionero en numerosos campos del conocimiento, se anticipó a Lavoisier en el descubrimiento de la conservación de la materia. Procedencia de la imagen aquí]

 ¿Será importante entonces conocer la masa de las moléculas, no?

Efectivamente. Para poder hacer cálculos con las REACCIONES QUÍMICAS lo primero que hay que hacer es calcular las masas de las moléculas de reactivos y productos a partir de sus fórmulas (¡qué importante es la FORMULACIÓN QUÍMICA!) y de las masas atómicas de los elementos que forman las moléculas. ¡Ah! Aunque hay sustancias iónicas (que forman cristales, no moléculas) a la hora de hacer los cálculos podemos suponer que todas las sustancias están formadas por moléculas.

Calcular MASAS MOLECULARES es de lo más fácil. La masa de una molécula es la suma de las masas de los átomos que la forman. Las MASAS ATÓMICAS las miramos en la TP. Veamos varios EJEMPLOS. Llamaremos A a la masa atómica del elemento y M a la masa molecular de la sustancia simple o compuesta.

a) O₂ (oxígeno o dioxígeno).

A (O) = 16

M (O₂) = 2 x 16 = 32

(la unidad es la unidad de masa atómica, u, pero no se suele poner; recuerda que tanto el protón como el neutrón tienen una masa de 1 u)

b) H₂O (agua u oxidano).

A (H) = 1       A (O) = 16

M (H₂O) = 2 x 1 + 16 = 18

c) H₂SO₄ (ácido sulfúrico).

A (H) = 1       A(S) = 32      A (O) = 16

M (H₂SO₄) = 2 x 1 + 32 + 4 x 16 = 98

d) C₆H₁₂O₆ (glucosa).

A (C) = 12      A (H) = 1       A (O) = 16

M (C₆H₁₂O₆) = 6 x 12 + 12 x 1 + 6 x 16 = 180

e) Ca (OH)₂ (hidróxido de calcio)

Cuando hay paréntesis el subíndice multiplica a lo que hay dentro de dicho paréntesis.

A (Ca) = 40    A (H) = 1       A (O) = 16

M [Ca (OH)₂] = 40 + 2 x 16 + 2 x 1 = 74

¿Qué es un MOL?

Gran pregunta. El mol es la unidad de cantidad de sustancia del S.I. y es la unidad que se emplea en los cálculos de las reacciones químicas.

Un MOL es la cantidad de sustancia (simple o compuesta) que contiene un número fijo de partículas (átomos, iones o moléculas, u otras partículas, dependiendo de a qué hagamos referencia). Este número es enorme, 6,022 multiplicado por 10 elevado a 23 (6022 seguido de 20 ceros, ¡toma ya!), y se llama número de Avogadro. Siempre que hablemos de 1 mol tendremos 6,022 multiplicado por 10 elevado a 23 partículas, igual que siempre que tengamos una docena (de huevos, de plátanos, de canicas, etc.) tendremos 12 unidades. Pero, claro, no tendrá la misma masa una docena de canicas (12 canicas) que una docena de melones (12 melones), pues un melón tiene mucha mayor masa que una canica. De igual manera, no tendrá la misma masa un mol de moléculas de H₂O (6,022 multiplicado por 10 elevado a 23 moléculas de H₂O) que un mol de moléculas de C₆H₁₂O₆ (6,022 multiplicado por 10 elevado a 23 moléculas de C₆H₁₂O₆).

[AVOGADRO. Procedencia de la imagen aquí]

Para saber cuántos gramos de una determinada sustancia molecular son 1 mol (6,022 multiplicado por 10 elevado a 23 moléculas) es muy fácil, porque numéricamente coincide con la masa molecular (que ya sabes calcular). Así, si M (H₂O) = 18, entonces 1 mol de moléculas de H₂O tiene una masa de 18 gramos (el mismo número). Y si M (C₆H₁₂O₆) = 180, entonces … , sí, 1 mol de moléculas de C₆H₁₂O₆ tiene 180 gramos de masa pero, en ambos casos, tenemos 6,022 multiplicado por 10 elevado a 23 moléculas (de H₂O en el primer caso y de C₆H₁₂O₆ en el segundo). Es lo que tiene ese gigantesco y maravilloso número de Avogadro (que ha de ser un número enorme porque las partículas que forman la materia son minúsculas, diminutas, y en cualquier pizca de sustancia habrá un número muy, pero que muy grande de ellas).

¿Y por qué se aplica el concepto de MOL en los cálculos con reacciones químicas?

Porque una ecuación química puede expresarse igualmente hablando de moléculas o de moles y los moles podemos relacionarlos fácilmente con los gramos (que son las cantidades que se miden en las balanzas de los laboratorios), tal como se ha explicado antes (1 mol de una sustancia es numéricamente igual a su masa molecular expresada en gramos). Por ejemplo (reacción de combustión del metano):

[Imagen de WIKIPEDIA]

Cada molécula de CH₄ reacciona con 2 moléculas de O₂ para formar 1 molécula de CO₂ y 2 moléculas de H₂O.

O podemos decir:

Cada mol de CH₄ (16 g) reacciona con 2 moles de O₂ (2 x 32 = 64 g) para formar 1 mol de CO₂ (44 g) y 2 moles de H₂O (2 x 18 = 36 g). Como ves, se cumple la ley de conservación de la masa: si desaparecen 80 g de reactivos es porque se transforman en otros 80 g de productos.

¿Te atreves tú a hacer lo mismo con la reacción de combustión del gas butano (C4H10)?

¡Uff! ¡Vaya tela con los cálculos estequiométricos!