Mendeléiev en San Petersburgo

[Monumento dedicado a MENDELÉIEV en San Petersburgo (Rusia), donde el eximio científico fue profesor y realizó buena parte de sus estudios e investigaciones. La estatua  y el gran mosaico con la tabla periódica de los elementos se encuentran en el jardín delantero del Instituto de Investigaciones en Metrología (que alberga un museo de metrología), en el número 19 de la avenida de Moscú de San Petersburgo (Moskovskij prospekt), cerca del Instituto Tecnológico. El edificio fue sede de la Oficina de Pesas y Medidas, que dirigió Mendeléiev a partir de 1893. Procedencia de la imagen aquí]

Como no resulta nada fácil visitar el pequeño museo dedicado al descubridor de la ley periódica, Mendeléiev, os dejo un enlace muy interesante. Este verano no logré entrar en el Museo de Mendeléiev en San Petersburgo (ciudad donde se concentraban los mejores científicos rusos del XVIII y XIX: Lomonósov, Bútlerov, Popov, Pávlov...), con gran decepción, al estar la universidad cerrada por obras. De todas formas compruebo que no he sido el único en encontrar dificultades.

A lo largo de Mendeleevskaja linija se extienden los Doce Colegios, un edificio barroco de más de 300 metros de largo formado por una docena de pabellones gemelos, que pasó a formar parte de la Universidad de San Petersburgo, fundada en 1819 por Alejandro I.  Allí trabajó y tuvo su residencia D. I. Mendeléiev durante más de una veintena de años, desde 1866 hasta su abandono en 1890. Al museo se entra por el número 2 e, inexplicablemente, hay que llamar a un timbre. El estudio del gran químico ruso conserva el mobiliario original.

Lamentablemente tampoco pude ver el monumento del Instituto de Investigaciones Metrológicas (en la imagen superior), o Instituto Mendeléiev. Al menos sí vi las dos estatuas dedicadas al gran Lomonósov en la bella ciudad de San Petersburgo (una precisamente entre la universidad, "los doce Colegios", y la Academia de Ciencias, y un busto de bronce en la plaza que lleva su nombre) y las tumbas de Lomonósov y Euler en el cementerio del siglo XVIII que hay junto al monasterio de Alexander Nevsky.

Aquí el interesante enlace:

 http://members.mrtc.com/anvk/russia04/mendeleev/mendeleev.html

Mendeléiev había nacido en la localidad de Tobolsk, en la lejana y fría Siberia, en 1834. Su llegada a San Petersburgo se produce tras ser rechazado en la Universidad de Moscú. Así, en 1850, por fin es admitido en la sección de ciencias físico-matemáticas del Instituto Pedagógico Central de San Petersburgo, siendo profesor del mismo tras finalizar sus estudios. Da un salto en su carrera académica en 1864 cuando es nombrado profesor de Química Técnica en el importante Instituto Tecnológico de San Petersburgo. Esta institución, fundada en 1828, fue durante todo el siglo XIX la única escuela de ingeniería de Rusia. A propósito, merece la pena una parada en la estación de metro del Instituto Tecnológico, con bajorrelieves en bronce de célebres científicos rusos.

Sin embargo, el gran avance de Mendeléiev se produce poco después cuando es nombrado en 1866 profesor de química general e inorgánica de la Universidad de San Petersburgo, ocupando un año después la cátedra de Química Inorgánica. Por esta época ven la luz sus contribuciones más relevantes a la ciencia química. En 1869 es editado en San Petersburgo el primer volumen de sus Principios de Química y  establece la ley periódica, según la cual al ordenar los elementos químicos en función de sus pesos atómicos se encuentra una clara periodicidad en sus propiedades. La segunda parte de los Principios de Química se publica en 1871.

Mendeléiev tenía un carácter fuerte y un tanto bronco pero era muy apreciado por sus alumnos (éstos preferían presentarse a un examen con Bútlerov a hacerlo con Mendeléiev, cuando ambos examinaban juntos). En 1890 se desencadenan protestas estudiantiles y Mendeléiev intercedió por los estudiantes ante el Ministerio de Instrucción Pública, que le obliga a dimitir de su puesto en la universidad (curiosamente ese mismo año es elegido miembro extranjero de la prestigiosa Royal Society). A cambio, las autoridades lo nombran director de la Cámara de Pesas y Medidas de San Petersburgo en 1893,  puesto que ocupó hasta su muerte en 1907.

[Instituto de Investigación en Metrología (Instituto Mendeléiev), en la avenida de Moscú de San Petersburgo. Aquí trabajó Mendeléiev, como director de la Cámara de Pesos y Medidas, desde 1893. Procedencia de la imagen aquí]

Mendeléiev fue enterrado en el cementerio de Vólkovo, en San Petersburgo. El divulgador ruso Yaroslav Golovanov describe así la escena, fácil de imaginar: "Cuando el féretro avanzaba con su cuerpo hacia el cementerio de Vólkovo, delante de la enorme procesión llevaban la tabla de Mendeléiev, símbolo de su inmortalidad".

Bútlerov, pionero y maestro

[A. Bútlerov; Procedencia de la imagen aquí]

"La naturaleza química de una molécula compleja queda determinada por la naturaleza de sus componentes elementales [los átomos que la forman], su cantidad y su estructura química".

[ALEKSANDR BUTLEROV (1828 - 1886); uno de los pioneros en el desarrollo de la teoría estructural de los compuestos orgánicos, junto con Kekulé y Couper. Bútlerov fue el primero en hablar de estructura, referida a un compuesto químico.

El alemán August Kekulé (1829 - 1896) expuso su teoría en un escrito de 1858, indicando la tetravalencia del átomo de carbono (que ya había adelantado en 1857) y afirmando que podían formarse cadenas de átomos de carbono mediante el empleo de una, dos o tres de las cuatro valencias por parte de dichos átomos. Por su parte, el escocés Archibald S. Couper (1831 - 1892), de truncada carrera científica, de forma casi simultánea e independiente de Kekulé llegó a las mismas conclusiones y, además, propuso la utilización de un guión o una línea de puntos para designar la unión química entre átomos, los enlaces, tan prácticos para representar la estructura de las moléculas y que hoy nos es tan familiar]

Cualquiera que haya estudiado química orgánica sabe que esta ciencia no puede comprenderse sin un detallado conocimiento de la estructura molecular. Nos encontramos con compuestos con la misma fórmula molecular (los mismos átomos y en el mismo número) pero con diferentes propiedades físicas y químicas, debido a su dispar estructura (bien en la propia cadena carbonada, bien en la localización de algún grupo funcional, o, incluso, por poseer grupos funcionales diferentes). Son isómeros estructurales.

 [Ejemplo de dos isómeros estructurales con diferente grupo funcional, un alcohol y un éter. Procedencia de la imagen aquí]

Pero la ciencia se comprende mejor si se entiende como proceso y no sólo como producto, si sabemos algunas de las claves de su devenir. Y la historia del desarrollo de la teoría estructural de los compuestos orgánicos es ciertamente sugerente y nos permite entender la evolución de las ideas de los tenaces químicos decimonónicos hasta llegar a los conceptos que nos enseñan en institutos y universidades, que normalmente aceptamos como algo que siempre fue así.

En este sentido A. Bútlerov es un químico esencial. El ruso, quien formó parte de la fructífera Universidad de Kazán y gracias a Nikolai Zinin (patriarca de los químicos orgánicos rusos del siglo XIX) fue volcando sus intereses por la química - pues siempre le apasionaron las ciencias naturales -, desarrolló en 1861 su teoría estructural de los compuestos orgánicos, cuyas bases quedan resumidas en la cita que encabeza esta entrada. Bútlerov dejaba claro que las propiedades físicas y químicas de los compuestos no quedaban determinadas exclusivamente por su composición cualitativa (átomos integrantes) y cuantitativa (número de dichos átomos), sino también, y de forma decisiva, por la estructura interna de las moléculas. Asimismo defendió la idea de que cada molécula no tiene más que una sola estructura, que le es específica.

Digamos también, respecto a los intereses y la formación inicial de Aleksandr M. Butlerov, que éstos fueron la zoología (particularmente la entomología; su trabajo de fin de estudios lo dedicó a las mariposas del Volga y de los Urales) y la botánica, sintiendo por la química experimental una mera curiosidad, siendo para él más bien una diversión (parece ser que en el colegio solía preparar la pólvora para actividades pirotécnicas que seguramente entusiasmarían a todos). Junto al ya mencionado N. Zinin, de quien era verdadero discípulo, no podemos olvidar a Karl Klaus (descubridor del elemento rutenio, nombre que hace referencia al topónimo latino de Rusia: Ruthenia), quien se percató de las excelentes aptitudes de Bútlerov para la química (ciencia a la sazón en plena ebullición, con grandes perspectivas) y aconsejó que el joven Aleksandr, de veintidós  años, se preparara para ocupar el puesto de profesor de química en la Universidad de Kazán. Y eso hizo Bútlerov, aunque siempre conservó su vocación de naturalista (llegó a ser un experto en apicultura).

Resulta curioso cómo no pocos de los grandes químicos de mediados del XIX llegan a la ciencia química (en particular a la química orgánica, en pleno desarrollo) desde otras disciplinas. Repasemos: Kekulé abandonó la arquitectura (nos cuenta Asimov que Kekulé "intentó ser arquitecto, pero sucumbió bajo el hechizo de Liebig y se encontró hecho un químico"); Zinin dejó las matemáticas por la química aconsejado nada más y nada menos que por el eminente geómetra Lobachevski, rector en Kazán; Couper había estudiado en Glasgow filosofía y lenguas clásicas, interesándose en Berlín (1854) por la química; Bútlerov, como ya hemos dicho, era naturalista; y Markóvnikov, el más célebre de los discípulos de Bútlerov, había estudiado economía. La conexión alemana fue crucial, con Justus von  Liebig como figura de referencia.

Bútlerov fue el primero en predecir y demostrar la existencia de los isómeros, explicándolo con su teoría estructural. En 1877 aclara la tautomería o transformación reversible de un isómero en otro, con el que se encuentra en equilibrio (la más conocida es la tautomería ceto-enólica), con migración de un átomo o grupo. No sólo fue un excelente teórico, pionero, sino un buen experimentador: descubrió el trimetilcarbinol (1864) o 2-metilpropan-2-ol, el primer alcohol terciario; y sintetizó el isobutano (1866) o metilpropano (isómero del butano o n-butano).

[Estructura del isobutano. Procedencia de la imagen aquí]

Escribió Bútlerov (1862 - 1868) un tratado imprescindible: Introducción a un estudio completo de la química orgánica, donde hacía buen repaso de los conocimientos en la materia, cuya clasificación de los compuestos orgánicos (basada en la estructura química de los compuestos) es esencialmente la misma, mutatis mutandis, que empleamos hoy.

Pero Bútlerov no sólo fue un investigador pionero sino que supo crear escuela y alrededor suya alumbraron el panorama de la química de los compuestos del carbono, aún en la niebla, científicos de relieve, como Markóvnikov, cuya regla referente a las adiciones electrofílicas a los dobles enlaces es bien conocida por los estudiantes de química orgánica.  El gigante ruso del XVIII, Lomonósov, a diferencia de Bútlerov, no fue capaz de tener discípulos notables. La escuela butleroviana, en cambio, fue de gran importancia en la Rusia del XIX, algo poco conocido en nuestro país y en lo que merece profundizar. Se ha dicho, acaso de forma algo exagerada, que a dicha escuela pertenecen, con escasas excepciones, todos los químicos rusos. Discípulos de Bútlerov o pertenecientes a la escuela butleroviana debemos recordar, además del ya mencionado Markóvnikov, a Zaitsev (que a su vez tuvo numerosos e importantes discípulos en la Universidad de Kazán), Flavitsky, Aleksandr N. Popov (no confundir con el célebre físico e inventor Aleksandr S. Popov, dedicado al estudio de las transmisiones sin cable, pionero de la radiocomunicación), Vagner,  Kablukov,  o Favorski, entre otros. Serguéi V. Lébedev logró en 1910 sintetizar por primera vez el polibutadieno, el primer caucho sintético, poniendo broche de oro así a las investigaciones iniciadas por Bútlerov sobre la polimerización.

Un punto oscuro, aunque comprensible teniendo en cuenta el contexto histórico, de Bútlerov es (a pesar de su innegable materialismo en el terreno de la química) su defensa del espiritismo. Posiblemente en ello influyó el hecho de que A. M. Bútlerov no llegó a conocer a su madre (fallecida súbitamente cuando nuestro protagonista tenía sólo once días) y, además, le afectó profundamente la muerte de su querido padre cuando él era un joven estudiante de ciencias naturales en la Universidad de Kazán (cuenta Yaroslav Golovánov en Semblanzas de grandes hombres de ciencia que en esta etapa de estudiante Bútlerov realizaba expediciones entomológicas y botánicas por las estepas kirguisas y, en aquellas orientales tierras, enfermó gravemente de tifus abdominal y lo llevaron medio muerto a Simbirsk, donde su padre lo cuidó pero pagándolo con su propia vida, pues se contagió y murió, lo cual pesó sobremanera en el joven Aleksandr, quien cayó en un estado de abatimiento y "afrontó en esta época una verdadera crisis espiritual").  Se ha dicho que Bútlerov, fuera del ámbito científico, en cuestiones filosóficas, era idealista. Esto chocaba con la posición de su amigo Mendeléiev (quien precisamente había recomendado el nombramiento de Bútlerov para el puesto de catedrático de química orgánica, dado su prestigio, en la Universidad de San Petersburgo), nada partidario de las creencias espiritistas, a las que criticó. No obstante, a pesar de las radicales discrepancias entre ambos químicos, nunca perdieron la amistad Bútlerov y Mendeléiev por tan oscuro asunto. El descubridor de la ley periódica, Mendeléiev, dijo respecto al espiritismo (citado en Mendeléiev. El profeta del orden químico; de Pascual Román Polo; Nivola Ed.):

"El misticismo es la infancia del pensamiento, su desarrollo es el estancamiento del conocimiento y no su progreso, como afirman tan osada y tan orgullosamente nuestros espiritistas".

Debemos reivindicar la figura de Bútlerov como una de la más importantes de la historia de la química y valorar no sólo su más que notable actividad científica sino también su labor como profesor y creador de escuela de investigadores, así como impulsor de la educación en su país. Y no olvidemos que jugó un destacado papel como promotor de la enseñanza superior femenina, contribuyendo a la fundación de la universidad de mujeres en San Petersburgo.

[Para profundizar:

Lewis, David; Early Russian Organic Chemists and Their Legacy; Springer Science & Business Media, 2012.]

Ciencia en tiempos de melancolía

[Cartel de la importante exposición que el 2 de julio abre al público en el Museo Nacional de Escultura de Valladolid. Imagen: http://www.revistadearte.com/2015/06/23/tiempos-de-melancolia-creacion-y-desengano-en-la-espana-del-siglo-de-oro/]

Los siglos XVI y XVII, en los que nace la ciencia moderna, son empero una época en la que cobra protagonismo la melancolía, entendida en el contexto del humoralismo, o teoría clásica de los cuatro humores, base de la medicina hipocrático-galénica que imperó largo tiempo. Esto tiene su reflejo en la cultura y la moral y, cómo no, en el arte (de lo que da buena y exquisita cuenta la exposición Tiempos de melancolía, en el Museo Nacional de Escultura de Valladolid). Especial vigor tomó este mito de la melancolía en España, en su Siglo de Oro.

Creía Hipócrates que el cuerpo poseía cuatro líquidos esenciales o humores de cuyo equilibrio dependía el estado de salud: la sangre, la flema, la bilis (amarilla) y la bilis negra. Cada persona tenía pues su propia proporción de los cuatro humores, que condicionaba su temperamento según el predominio de uno u otro. Así habría cuatro temperamentos: sanguíneo (vital, sociable, noble); colérico (dominado por la bilis amarilla y asociado a la energía, la excitación o la irritabilidad); flemático (en oposición al colérico, representa la calma, la tranquilidad, o una actitud más pasiva); y el melancólico (determinado por el predominio de la bilis negra). La melancolía correspondía a la tendencia a la tristeza, al miedo, a los sentimientos de persecución, a la alternancia de estados de desánimo con otros de vehemencia. Frecuentemente se asociaba a los desequilibrios mentales, a la locura.

Los cuatro humores de Hipócrates tuvieron su correspondencia con los cuatro elementos aristotélicos, de manera que la melancolía es asociada a la tierra, con sus cualidades de sequedad y frialdad. Y será Saturno la deidad y el planeta que le corresponde, el último planeta conocido entonces, en los confines del cosmos (en el modelo aristotélico, más allá sólo se encontraba la esfera de las estrellas fijas), en la profunda negrura. El plomo, según la alquimia, su metal, oscuro y pesado.

 [Procedencia de la imagen aquí]

El Renacimiento y el siglo XVII son tiempos de auge de la melancolía, partiéndose de una creencia médica se extiende ampliamente al campo cultural y creativo. El más espectral de los humores, la no observada e imaginaria bilis negra que supuestamente predominaría en los melancólicos, recorrería el cuerpo de los hombres, haciendo languidecer al que se ve afectado por un exceso del negro fluido. El individuo de carácter melancólico se hace una pregunta trascendente, es más, para él el inhóspito mundo es una gran pregunta: "¿para qué?". Pero no pocas veces el espíritu melancólico es inquieto. Nos encontramos a melancólicos de extraordinaria capacidad de reflexión, de singular inteligencia, posiblemente introvertidos y raros, con una actividad mental intensa que los ensimisma de manera extraordinaria. Éstos son capaces de mutar la pregunta melancólica, el "¿para qué?", por un "¿por qué?", interrogándose, en el caso del hombre de ciencia, sobre lo que observa, sobre los fenómenos que ocurren en el mundo (en los que focaliza sus inquietudes). Estos "tiempos de melancolía", valga la paradoja, son los momentos del nacimiento de la ciencia moderna. Y, tal vez, el taciturno Isaac Newton, rara avis, sea el melancólico más representativo de la Revolución Científica (véase el artículo de M. Keynes, "Balancing Newton's mind", análisis riguroso y actual de la singular personalidad y extraño comportamiento del gran científico inglés).

Lo cierto es que durante el Renacimiento había quien relacionaba la melancolía con la inteligencia, el ingenio y ciertas capacidades extraordinarias (en sintonía con las ideas aristotélicas). Carlo Frabetti en "¿En qué se parece la melancolía a un cuadrado mágico?" (capítulo de su último libro de divulgación científica, que recomendamos, ¿El huevo o la gallina?, en Alianza editorial) nos dice que la mayoría de los expertos coinciden en ver en el famoso y misterioso grabado de Durero, Melancolía (1514), en el que aparece un cuadrado mágico de orden cuatro (16 casillas), una alegoría del estado de ánimo deprimido, melancólico, característico del pensador incapaz de pasar a la acción (normalmente el intelectual no es hombre de acción). Se creía en el Renacimiento que la melancolía era típica de los estudiosos, ensimismados por sus profundas reflexiones que les hacían parecer enfermos. Por tanto, el grabado de Durero podría ser una alegoría de la inteligencia deprimida.

Aunque entre los médicos de la época hay discrepancias, no faltan quienes llevan sus ideas sobre la melancolía hacia la extravagancia, asociándola a las capacidades intelectuales más disparatadas. Así, por ejemplo, Alfonso Ponce de Santa Cruz, catedrático en Valladolid y médico de Felipe II (autor de Dignotio et cura affectuum melancolicorum), estaba convencido de que los melancólicos poseían la extraordinaria capacidad de hablar latín sin tener que haberlo aprendido antes.


[Vídeo sobre la exposición Tiempos de melancolía, en Valladolid, aquí]

[Tres artículos interesantes en Internet sobre el tema:


- R. BARTRA, Melancolía y ciencia en el siglo de oro, Revista Ciencias de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

- M. KEYNES, Balancing Newton's mind: his singular behaviour and his madness of 1692 - 93, Notes and Records of The Royal Society (2008).

- A. MOYA, Una reflexión sobre la melancolía del hombre de ciencia, Mètode (invierno 2002/03). ]

Los hijos de Mendeléiev

[Sello soviético conmemorativo del centenario del nacimiento del gran químico ruso Dimitri I. Mendeléiev, padre de la Tabla Periódica. Imagen: http://www.stamprussia.com/scientist.htm]

"El primero de mis servicios a la patria, la ciencia; el segundo, la enseñanza; el tercero, la industria".

"Cuatro cosas, sobre todo, me han valido renombre: la ley periódica, el estudio de la elasticidad de los gases, las soluciones consideradas como asociaciones y los Principios de Química. Ahí está toda mi riqueza. No la he robado a nadie, la he producido yo mismo, son mis hijos y les doy un gran valor, los quiero tanto como a los hijos de mi carne".

Estas citas de Mendeléiev están recogidas en el libro Mendeléiev, el profeta del orden químico (Nivola, Madrid, 2002), de Pascual Román Polo.

Mendeléiev estableció su ley periódica de los elementos químicos, base de su ordenación o sistema periódico, en 1869, la cual afirma que al ordenarse los elementos según sus pesos atómicos presentan una periodicidad en sus propiedades.

Cuando Mendeléiev menciona "las soluciones consideradas como asociaciones" se refiere a su estudio (publicado en 1887) sobre las disoluciones acuosas, que considera constituidas por asociaciones de moléculas de soluto hidratadas en un equilibrio dinámico de disociación.

Y la obra cumbre, magna, del químico ruso es Principios de química, cuya primera parte culmina a finales de 1868. En esta obra desarrolla su sistema periódico de los elementos. Se publicaron ocho ediciones en ruso durante la vida de Mendeléiev, la última en 1906, un año antes de morir por una afección de gripe durante el gélido invierno de San Petersburgo. Comenta oportunamente y con toda justicia Pascual Román en su biografía del carismático químico siberiano que Mendeléiev actualizó cada edición con nuevos datos, particularmente los que confirmaban su ley periódica, revisando concienzudamente aquellos aspectos que pudieran entrar en colisión con ella, como los gases nobles, los elementos radiactivos y las tierras raras. El mismo Mendeléiev calificó su obra, los Principios de química, como la más querida de sus criaturas: "contienen todo mi ser, mi experiencia de pedagogo y mis ideas científicas más íntimas".

Y de esas geniales ideas nos beneficiamos todos.

Más sobre la Tabla Periódica en El devenir de la ciencia:

"Algunas curiosidades sobre la Tabla Periódica".

La búsqueda de los hombres buenos

La última novela de Arturo Pérez-Reverte, Hombres buenos (Alfaguara), es una delicia para  los amantes de la ciencia y del progreso. Dos académicos españoles, reinando Carlos III, parten a París para adquirir una primera edición completa de la prohibida Encyclopédie, la gran enciclopedia francesa de la Ilustración; magna síntesis de los nuevos conocimientos e ideas de la época de las luces, de la razón. Pero, en un país que quedó al margen de la Revolución Científica, dominado por las viejas ideas, la tradición y la Iglesia (con la sancionadora Inquisición activa), cuyas universidades enseñan al margen de Newton, no faltan los que tratan de impedir a toda costa (incluso recurriendo a esbirros) la noble y audaz misión de esos académicos, hombres buenos, que, aunque con ideas dispares, creen necesario modernizar el país y ponerlo en la misma órbita de progreso que las naciones europeas más avanzadas. Y tienen los buenos comisionados de la Real Academia, a pesar de todo, compatriotas a los que admirar: los marinos y científicos (como Pedro Zárate, uno de los académicos protagonistas) Jorge Juan y Antonio de Ulloa, figuras clave de la Ilustración en España, que realizaron una notable labor difusora de las nuevas ideas científicas.

Los académicos españoles llegan a un París de finales del XVIII, en los años previos a la Revolución, donde hay graves injusticias y desigualdades, una ciudad a la vez suntuosa y miserable e insalubre, y allí acuden a tertulias donde se habla tanto de temas triviales como de ciencia. Una novela en la que aparecen o se mencionan personajes como D´Alembert, Buffon, Franklin, Lavoisier, Euler o Jorge Juan y Antonio de Ulloa, ¿no es una magnífica propuesta?

Reseña de Hombres Buenos en El Cultural aquí.

Lomonósov, "el gigante ruso", ante las auroras boreales

[Mijaíl V. Lomonósov (1711 - 1765); gigante de la ciencia y la cultura rusas, pionero en diferentes campos de la ciencia y espíritu incansable, se anticipó con sus ideas a otros grandes científicos]

Why do these bright rays sparkle in the night?
Why does fine flame assault the land?
Without a thundercloud can lightning
Rise from the earth up toward the heavens?
How can it be that frozen steam
Gives birth to fire from winter's depths?


(¿Por qué estos brillantes rayos destellan en la noche?
¿Por qué irrumpe en la tierra la sutil llama?
¿Sin una nube de tormenta resplandece,
alzándose desde la tierra hacia los cielos?
¿Cómo puede ser que del vapor helado
nazca el fuego en las profundidades del invierno?)

Estos versos de Lomonósov pertenecen a un poema inspirado en las auroras boreales, que él pudo contemplar. Pero el gigante ruso no sólo se aproximó a este magnífico fenómeno luminoso de la alta atmósfera con su espíritu de poeta sino, cómo no, con sus ojos escrutadores de hombre de ciencia.

[Impresionante aurora boreal en la región de Karelia, al noroeste de Rusia. Procedencia de la imagen y otras magníficas fotos de auroras aquí]

Y así dibujó Lomonósov las auroras boreales:

[Procedencia de la imagen y cronología de la vida del sabio ruso aquí]

Según Sergey A. Chernouss ["Ideas of Lomonosov in Auroral Research"; Geophysica (2012), 48(1–2), 105–117] el descubrimiento más importante de Lomonósov en el campo de la física atmosférica fue su identificación de las auroras boreales como un fenómeno de luminiscencia natural de la parte superior de la atmósfera, no asociado a la reflexión, refracción o dispersión de la luz. Lomonósov logró estimar la altitud de la parte superior del arco de la aurora boreal que pudo verse en San Petersburgo en octubre de 1753, haciéndolo en 450 km, y concluyó que el fenómeno tenía lugar más allá de los confines de la atmósfera, extendiéndose en el éter.

En una ocasión había dicho Lomonósov que "la versificación es mi consuelo; la física, mi ejercicio", y este apasionante asunto de las auroras polares es un buen ejemplo de esta doble faceta del poliédrico ruso.

[Dibujo de las capas de la atmósfera. El límite inferior de las auroras polares está alrededor de los 100 km y el superior entre los 400 y 600 km, aunque en ocasiones pueden extenderse hasta los 1000 o 1100 km de altitud]

José Miguel Viñas en su web  www.divulgameteo.es  nos explica perfectamente este fascinante fenómeno de las capas altas de la atmósfera, las auroras polares:

"De los muchos alicientes que tiene viajar a las regiones polares, uno de ellos es, sin duda, la observación de las bellas auroras, cuyo despliegue policromo tiñe de colores el cielo nocturno estrellado. El fenómeno luminoso tiene lugar en la parte más alta de la atmósfera, a alturas superiores a los 100 kilómetros, por lo que puede considerarse de naturaleza meteorológica, aunque en íntima relación con la Astronomía. El sol es el principal director de orquesta.

En torno a las auroras se han construido multitud de leyendas. En algunas culturas nórdicas se pensaba que las almas de los muertos, que habitaban por encima de la atmósfera, danzaban con unas antorchas encendidas para guiar los pasos de los nuevos espíritus. Dichas antorchas eran justamente las auroras polares, llamadas también las luces del Norte. En Finlandia llaman “revontuli” a la aurora boreal, una expresión que tiene su origen en una fábula lapona y que tomaría el significado de “fuego del zorro”. Según cuenta la leyenda, los rabos de los zorros que corrían por los montes lapones, se golpeaban contra los montones de nieve y las chispas que salían de tales golpes se reflejaban en el cielo. Hubo que esperar hasta principios del siglo XX para encontrar una explicación científica satisfactoria del fenómeno, que fuera más allá de las creencias populares.

Las auroras son el resultado de la interacción del viento solar con la atmósfera terrestre. Dicho viento no es más que un chorro muy energético de partículas eléctricas que irradia el sol en todas las direcciones y que intercepta la Tierra a su paso. Dicho plasma contiene protones y electrones que viajan por el espacio a velocidades superiores a los 300 km/s, empleando unos 4 días en recorrer los aproximadamente 150.000.000 km que nos separan del Sol. La Tierra genera a su alrededor un potente campo magnético que actúa como un escudo protector, y que es el encargado de desviar hacia los dos polos magnéticos todo ese flujo de partículas. Los electrones, que son los que viajan más rápido, golpean, por así decirlo, las moléculas de aire que en pequeñas cantidades se encuentran en la parte más exterior de la atmósfera, y el resultado de dicho impacto es la emisión de luz y la formación de las auroras.

Las auroras quedan confinadas en dos grandes óvalos, cuyos centros serían los polos magnéticos, no los geográficos. En la actualidad, la polaridad del campo magnético de la Tierra no coincide con los polos geográficos terrestres, sino que está invertida. Y aparte de esto, hay un desplazamiento de los polos magnéticos con respecto a los geográficos. Por ejemplo, el Polo sur magnético se ubica en la actualidad a unos 1.800 kilómetros del Polo norte geográfico, cerca de la isla Bathurst, en el norte de Canadá, aunque se desplaza en dirección a Rusia a la velocidad nada despreciable de 40 kilómetros al año.

Las tonalidades que adoptan las auroras polares dependen del tipo de moléculas que intercepten las partículas de origen solar. Los impactos contra moléculas de oxígeno forman auroras de color verde. El nitrógeno, que es el gas más abundante en nuestra atmósfera, forma resplandores en tonos rojos, rosas y púrpuras. También a veces se ven trazas de color azul, procedente en este caso de las moléculas de hidrógeno presentes en las capas altas de la atmósfera.

El fenómeno de la aurora comienza con un brillo fosforescente en el horizonte al que le sigue la aparición de un arco iluminado que a veces se cierra en el cielo formando un arco de luz muy brillante que recibe el nombre de corona boreal. Tras la aparición de esta primera corona, suelen aparecer nuevos arcos iluminados que presentan unas características ondulaciones. Todo esto precede al momento culminante de la aurora que es lo que se conoce como la sub-tormenta auroral. Comienzan entonces a abrirse en abanico multitud de rayos de luz en torno a la corona auroral, con el despliegue de colores antes comentado. Esos rayos son el resultado del bombardeo de partículas que tiene lugar en la parte alta de la atmósfera y su duración aproximada es de 10 a 20 minutos. Aparecen sucesivos arcos que siguen al primero, con pequeñas ondas y rizos moviéndose a lo largo de ellos.

En España, dada nuestra latitud, es difícil observar auroras, pero no imposible. Los más afortunados son los que viven a orillas del Cantábrico, ya que por allí de media se ve casi una al año, aunque no todos los años tienen esa suerte por culpa de las nubes, que a menudo impiden la observación nocturna del cielo estrellado. A medida que uno se desplaza hacia el norte de Europa aumenta el número de días al año en el que teóricamente pueden observarse auroras. En las tierras altas escocesas son casi 40 días y en Laponia se rozan los 100. Eso no impide que a veces, de forma repentina, podamos verlas desde España, ya que el Sol cada cierto tiempo da gigantescos “estornudos” que provocan en nuestro planeta tormentas geomagnéticas. Estas tormentas afectan bastante a las telecomunicaciones y ofrecen bonitos espectáculos luminosos en el cielo. El 20 de noviembre de 2003, coincidiendo con una de estas tormentas, se observaron auroras boreales por Valencia o Cataluña, e incluso algunos astrónomos aficionados llegaron a fotografiarlas".

Respecto a las auroras boreales observadas en España puede leerse un interesante y exhaustivo artículo de E. Aragonés y J. Ordaz: "Auroras boreales observadas en la Península Ibérica, Baleares y Canarias durante el siglo XVIII", en el cual se presenta un catálogo razonado de las auroras boreales observadas en nuestro país, con latitudes bajas para este fenómeno de luminiscencia de la alta atmósfera (entre 28º N y 43º N), durante el siglo XVIII.

[Ilustración de Lomonósov que representa los flujos verticales de aire en la atmósfera (1753). Procedencia de la imagen: aquí]

Cuando uno se atreve a escribir algo sobre Lomonósov siempre, inevitablemente, se deja mucho por decir porque el sabio ruso tocó con enorme lucidez y eficacia los más diversos campos, desde la poesía, la historia, la pintura o la lengua (en 1755 escribió una gramática rusa que reformó esa lengua) hasta las diferentes ramas de la ciencia, como la física, la química, la astronomía (fue el primero en dar cuenta de la atmósfera de Venus a partir de la observación del tránsito del planeta por el Sol, en 1761) o la geología, por decir algunas.

[Procedencia de la imagen aquí]

Es considerado el creador de una nueva disciplina, la química física, y dio una importancia capital a la conjugación de la teoría y la experiencia en el trabajo del científico: "Las reflexiones mentales [de los hombres de ciencia] proceden de experimentos seguros, repetidos numerosas veces", dijo. Pero a pesar de su enorme talento y gran tenacidad (y de las palabras elogiosas de Leonhard Euler) no lo tuvo fácil Lomonósov para desarrollar sus investigaciones en la Rusia de su tiempo. Encontró inicialmente la indiferencia y el rechazo de los académicos rusos para crear y organizar un laboratorio químico adjunto a la Academia de Ciencias. Por fin, evitando el agravio que habría sido una vergüenza intolerable, en 1748 se le concede un laboratorio, negado años antes, en el cual Lomonósov llevó a cabo incontables experimentos.

[Lomonósov en su laboratorio de química; pintura de A. Vasiliev (1986) .

Procedencia de la imagen: aquí]

[Academia de Ciencias de San Petersburgo (Rusia).

 Procedencia de la imagen aquí]

No vamos a mencionar aquí las numerosas aportaciones científicas verdaderamente pioneras del eximio ruso, tan sólo diremos, por su gran relevancia, que se anticipó a Lavoisier (en cuarenta años) en la ley de la conservación de la masa en las reacciones químicas (que debería ser enseñada como la ley de Lomonósov-Lavoisier) y sostuvo un modelo corpuscular de la materia, precursor de la teoría atómica y de la teoría cinética de los gases. Cuenta Isaac Asimov en su Enciclopedia Biográfica de Ciencia y Tecnología (Alianza Editorial) que Lomonósov tenía algunas ideas atomistas que no se atrevió a publicar por considerarlas demasiado revolucionarias y que se anticipó a su época cuando propuso una teoría del calor, considerado como una forma de movimiento, en sintonía con la posterior de Rumford, y una teoría ondulatoria de la luz, como la que establecería Young.

Y merece la pena recordar que Lomonósov, hijo de un acomodado pescador del Mar Blanco (de heladas aguas más de la mitad del año), abandonó muy joven su hogar para estudiar en Moscú, donde se vio obligado a hacerse pasar por hijo de un aristócrata con el noble objetivo de poder ingresar en la prestigiosa Academia de Estudios Clásicos. Años más tarde, en la madurez, Lomonósov fundaría la Universidad de Moscú (que hoy lleva su nombre con justicia) y defendería la educación de las clases pobres, lo cual le costó no pocos problemas, incluso unos meses de cárcel.

Comparto la opinión de Isaac Asimov cuando afirma que Lomonósov, fundador de la ciencia rusa, sería universalmente conocido como pionero de la ciencia si no llega a nacer en Europa Oriental. De haber sido alemán, inglés o francés no me cabe duda de que tendría buena presencia en los tratados y textos de ciencias. Cuando era estudiante de Química, sin embargo, jamás oí hablar de Lomonósov, el gigante ruso.

Vida y obra (lingüística y literaria) de Lomonósov, por Roberto Monforte Dupret, aquí.

En Youtube:

 https://www.youtube.com/watch?v=aCybABx7ZXk&feature=player_embedded

Ciencia en Granada

[http://es.slideshare.net/Bernardorivero/cientficos-andaluces-en-la-historia]

Da gusto toparse con los trabajos del joven divulgador Rubén Lijó. Aquí el interesante documental Granada: mil años de ciencia.

La biblioteca de Antonio de Ulloa

[Imagen: http://es.slideshare.net/Bernardorivero/cientficos-andaluces-en-la-historia]

Gratísima sorpresa. Paseando por el centro de Sevilla, en estos días aromatizados por el azahar, preludio de la Semana Santa, veo anunciada en la entrada del Archivo General de Indias una exposición (hasta el 28 de junio) dedicada a la importantísima biblioteca del eximio sevillano, marino y científico, figura clave de la Ilustración española, uno de esos hombres buenos a los que homenajea Arturo Pérez-Reverte en su última novela, Antonio de Ulloa, descubridor del platino (insisto una vez más, no conozco ningún libro de texto español de Química, de ESO o Bachillerato, que lo mencione; ¿por qué?).

En la muestra se exhibe una valiosa selección de libros de los siglos XVI, XVII y XVIII que pertenecieron a Antonio de Ulloa. En el Portal de Comunicación de la Universidad de Sevilla se nos invita a pasarnos por la exposición:

  "Los ejemplares proceden en su mayoría de la Biblioteca de la Universidad de Sevilla, aunque se han incluido también libros, instrumentos náuticos y otros objetos del Real Instituto y Observatorio de la Armada de San Fernando, otras instituciones o particulares, y una serie de documentos del Archivo de Indias que ilustran algunos de los episodios más significativos en la apasionante biografía del almirante.

El objeto de la exposición es dar a conocer la presencia en la Biblioteca Universitaria de la biblioteca de Ulloa, que fue adquirida por compra a mediados del siglo XIX, y profundizar en el conocimiento de un sevillano que, a pesar de ocupar con todo merecimiento un puesto entre las figuras de mayor peso intelectual en la España del siglo XVIII, sigue siendo para muchos un perfecto desconocido. También es un homenaje al Centro de Recursos de Aprendizaje e Investigación Antonio de Ulloa, nuevo modelo de biblioteca universitaria inaugurado en octubre de 2013 en el campus de Reina Mercedes.

La exposición muestra, entre otras muchas maravillas, el platino, un elemento de la tabla periódica descubierto por Antonio de Ulloa, y dos pliegos del herbario histórico de la Universidad de Sevilla como resultado de las expediciones científicas que comenzaron a organizarse consecuencia de su trabajo.

Aunque en la librería personal de un hombre como Ulloa están presentes obras de las más diversas disciplinas, destacan las relacionadas con la náutica –incluyendo libros de viajes y atlas de cartas náuticas-, la historia natural y las matemáticas. Un lugar especial tienen los cuatro tomos de la Relación histórica del Viage a la América Meridional, considerada una de las obras más importantes de la ciencia hispánica del siglo XVIII, ilustrada con una extraordinaria serie de grabados calcográficos que la convierten, además, en uno de los más logrados productos de la imprenta española".

Para ir abriendo el apetito (yo visitaré la muestra la próxima semana) y para los que no tengan la suerte de acudir al Archivo General de Indias en esta maravillosa primavera sevillana, dejo el enlace a la visita virtual:

http://expobus.us.es/ulloa/principal.php

Andaluces en el devenir de la ciencia

 

[ANTONIO DE ULLOA, el sevillano que descubrió el platino]

Quedó ya atrás el Día de Andalucía pero tenemos que seguir haciendo un esfuerzo para divulgar entre los andaluces, particularmente entre los más jóvenes, y el resto de ciudadanos de nuestro país, el importante papel desempeñado a lo largo de la historia por algunos científicos notables de Andalucía.

Encontré una interesante conferencia de Constantino M. Pleguezuelos, "Científicos andaluces", sobre el tema. El lector también puede consultar mi artículo "Científicos andaluces. Una aproximación histórica". No tiene justificación, más que por la ignorancia, valorar a Andalucía exclusivamente por su magnífica aportación artísitica. Cualquier andaluz o español mínimamente culto debe conocer tanto a Machado o Picasso, por mencionar sólo un par de nombres, como a Ulloa o Mutis.

Virus y más virus

"Un virus es un trozo de ácido nucleico rodeado de malas noticias".

PETER B. MEDAWAR.


Gripe, ébola, sida, viruela, herpes y no pocas más son enfermedades provocadas por virus. El pasado 7 de febrero atrajo nuestra atención el programa Documentos, de la radio pública española (RNE), dedicado a estos agentes infecciosos: "Los virus, la lucha por la supervivencia".

Y aquí un documental sobre la hepatitis C:

         

         Virus C, el inquilino peligroso

  

Por último, una conferencia de la Fundación Juan March: "Pandemias: una historia de virus emergentes y re-emergentes", de Rafael Nájera, con presentación (descargable).

En EL DEVENIR DE LA CIENCIA:

- Algunas puntualizaciones sobre la gripe A.

- ¿Guerra biológica en el siglo XVIII?.

- Ciencia filantrópica (Balmis y la expedición de la vacuna).

Alessandro Volta (no sólo la pila). Parte 3ª.

[Placa conmemorativa del primer centenario de la invención de la pila voltaica (1799 - 1899): "En el centenario de la pila, los amantes de la ciencia y de las artes industriales, trabajadores de todas las partes del mundo, acuerdan en la patria de Volta recordar a su hijo inmortal". Plaza Alessandro Volta, Como (Lombardía; Italia), ciudad natal del inventor de la pila eléctrica (y descubridor del gas metano o "aire (gas) inflamable de los pantanos"). Foto: B. R.]

 Bien conocidos son los experimentos de Galvani con ranas, cuyas contracciones musculares atribuyó (no del todo erróneamente) a la electricidad animal. Volta, que repitió estos experimentos, se adhirió a las ideas de Galvani, pero pronto emitió la hipótesis de que la electricidad manifestada era debida al contacto de dos metales diferentes o al de uno solo en distintas condiciones, como tener distintas temperaturas en sus extremos. Para demostrar esta nueva hipótesis, Volta coloca una lámina de estaño en la punta de la lengua y una moneda de plata detrás, sintiendo un sabor algo ácido en la punta, mientras que al intercambiar las posiciones el sabor percibido en la punta es alcalino. Demuestra luego que el sentido de la corriente que se establece entre dos metales distintos en contacto depende de la naturaleza de éstos y establece una escala de potenciales de contacto ("potenciales de Volta"), fenómeno que distingue de cuando hay cuerpos húmedos o disoluciones, los primeros son los conductores de 1ª clase y los segundos son los de 2ª clase.

 [Pila de Volta; imagen: http://www.alessandrovolta.info/index.htm]

Estos experimentos le llevaron a la importantísima invención de la pila eléctrica o "pila de Volta", formada por una columna o apilamiento de pares repetidos de metales distintos, como Cu/Zn (cobre/cinc) o Ag/Sn (plata/estaño), separados entre sí por agua salada, lejía, etc. (es decir, por conductores de segunda clase que, posteriormente, Faraday llamó electrolitos). Otra disposición empleada por Volta para su pila fue la "corona de tazas", en la que cada par de metales con el electrolito se disponían en tazas, una a continuación de otra.

 [Dibujo de la "corona de tazas" de Volta, una alternativa a su apilamiento de discos metálicos (dos metales diferentes). Imagen: alessandrovolta.it]

["Corona de tazas", generador de corriente continua de Volta, un diseño diferente de pila eléctrica. Imagen: alessandrovolta.it]

El nacimiento de la electrodinámica surge precisamente con la comunicación del invento de la pila a la Royal Society de Londres por medio de una carta de Volta el 20 de marzo de 1800. En homenaje a Volta, la diferencia de potencial se llama voltaje; el aparato para su medida, voltímetro; su unidad, voltio; el aparato para medir la cantidad de electricidad por el efecto electroquímico, voltámetro; y el arco eléctrico también se denomina arco voltaico.

[Placa de "homenaje de los telegrafistas de todas las naciones en el primer centenario de la invención de la pila (1899)"; en los jardines de la Plaza Alessandro Volta de Como (Italia). Foto: B.R.]

A partir de 1800 el desarrollo de los fenómenos eléctricos, de las teorías correspondientes y el nacimiento de nuevas ciencias derivadas, como el electromagnetismo, la electroquímica y la electrónica, protagonizan el gran avance científico y técnico de los siglos XIX y XX.

AUTOR DEL TEXTO:

 FERNANDO RIVERO GARRAYO (catedrático); mayo de 2001. Comentario de las fotos: Bernardo Rivero Taravillo.

LAS DOS PARTES ANTERIORES DE Alessandro Volta (no sólo la pila):

 - Parte 1ª.

- Parte 2ª.

NOTA:

Se ha mencionado la enorme importancia que tuvo la invención de la pila por Alessandro Volta. Una de sus aplicaciones inmediatas fue la electroquímica, que nace poco después de 1800, con Humphry Davy (1778 - 1829) a la cabeza. El científico británico aprovechó el invento de Volta para utilizar la corriente eléctrica en sus pesquisas químicas. Así pudo descubrir nuevos elementos químicos descomponiendo sustancias por electrolisis (término acuñado por Faraday en 1832): los metales alcalinos sodio (Na) y potasio (K); los alcalinotérreos calcio (Ca), magnesio (Mg), estroncio (Sr) y bario (Ba); y el boro (B). Por si esto fuera poco Davy identificó como elemento al cloro (descubierto en 1774 por el sueco Scheele) y estudió el yodo, confirmando con sus análisis (durante una estancia en Francia) que se trataba de un nuevo elemento de propiedades parecidas al cloro. Sin embargo, no logró descubrir otro nuevo elemento (el flúor, también halógeno) por descomposición del ácido fluorhídrico (HF).

La pila de Volta se convirtió en la llave para numerosos descubrimientos químicos, animando a experimentadores de toda Europa. Pronto se observó que descomponía el agua en sus elementos, hidrógeno y oxígeno, de acuerdo con Lavoisier, con la (a la sazón) sorprendente particularidad de que se dirigían hacia polos diferentes.

Los descubrimientos de nuevos elementos químicos por electrolisis fueron posibles gracias a la construcción de baterías más grandes y al empleo de electrolitos fundidos en lugar de en disolución. Davy fue el gran pionero de la electroquímica experimental y el sueco Berzelius (1779 - 1848) el encargado de poner orden teórico al asunto. La teoría electroquímica de Berzelius (1810) afirma que los compuestos resultan de la unión de un componente electropositivo y otro electronegativo. Las sustancias electropositivas eran aquellas que durante la electrolisis eran atraídas hacia el polo negativo, desprendiéndose o depositándose allí.

Michael Faraday (1791 - 1867), "el mayor descubrimiento de Humphry Davy", fue asistente en su juventud del pionero de la electroquímica. Fue precisamente Faraday quien estableció los nombres de los electrodos en 1832: cátodo y ánodo. Y fue Faraday quien estudió la electrolisis desde el punto de vista cuantitativo, estableciendo que la cantidad de sustancia descompuesta era proporcional a la cantidad de electricidad (culombios) empleada.

Bernardo Rivero.

Aquí un interesante vídeo sobre HUMPHRY DAVY.

Recordando a Benito Daza en 2015

En este 2015 celebramos el Año Internacional de la Luz y las Tecnologías Basadas en la Luz y, puesto que a finales de este mes de febrero es el Día de Andalucía, me parece oportuno y necesario recordar aquí al cordobés (afincado en Sevilla) Benito Daza de Valdés (1591 -1634), pionero de los estudios en óptica en nuestro país. El Instituto de Óptica del CSIC español lleva el nombre del eximio andaluz.

[Imagen de mi presentación Científicos andaluces en la historia (los grandes desconocidos), en slideshare; pínchese aquí]

Por ello rescato y traigo a El devenir de la ciencia las líneas que dediqué a Benito Daza en mi artículo Científicos andaluces. Una aproximación histórica. Este trabajo fue publicado en 2008 en la Revista Digital de Ciencias del Club Científico Bezmiliana.

   "Lamentablemente España no participó en la Revolución Científica del siglo XVII, que supuso una ruptura con el saber y los métodos clásicos, quedando bastante aislada. En las primeras décadas de este siglo la actividad científica en nuestro país siguió siendo importante, sin embargo, ésta, salvo contadas excepciones, se desarrolló al margen de las nuevas corrientes de pensamiento europeas. En este contexto trabaja el cordobés Benito Daza de Valdés (1591-1634), quien puede ser considerado como uno de esos científicos españoles que no padeció la “miopía intelectual” característica de sus compatriotas de aquella época. Su libro Uso de los antojos [anteojos] para todo género de vistas (1623) es el primer tratado de Óptica escrito en castellano. No sólo contiene fundamentos teóricos, sino que es de gran interés práctico: utilización de lentes para corregir los defectos visuales, operación de cataratas, etc. En su obra, Benito Daza citó ampliamente observaciones astronómicas de Galileo. Curiosamente, este ilustre cordobés no era oftalmólogo, sino notario de la Inquisición en Sevilla".

ENLACES DE INTERÉS:

- Web dedicada al Año Internacional de la Luz (noticias, actividades, proyectos, etc.).

- Programa de RNE  A hombros de gigantes (dirigido por Manuel Seara) dedicado al Año Internacional de la Luz, donde se entrevista a Joaquín Campos, director del Instituto de Óptica del CSIC, y se nos habla de esta señalada celebración y de las importantes aplicaciones de la luz en nuestras vidas, tanto en fotónica (centrada en las manifestaciones de la naturaleza corpuscular de la luz) como en óptica (referida a las manifestaciones de la luz como onda electromagnética). Descargable.