La cuchara menguante. 6) Completando la tabla... con un estallido

Cuando el grupo Olé Olé cambió de solista, allá por 1986, la presentó al público con el tema Lilí Marlén. Marta Sánchez, con su voz de mezzosoprano, arrancó el tema con la frase "Esa Luna en ruinas sabe qué pasó", y yo no puedo estar más de acuerdo con ella. El cosmos es testigo de que nuestro Sistema Solar fue inseminado por todos los elementos que tienen cabida en la tabla periódica, generados en el cataclismo de supernovas y estrellas de neutrones. Pero mucho antes de que los planetas hubieran comenzado a formarse, un buen número de esos elementos, inestables y de corta vida, habrían desaparecido. Miles de millones de años después, comenzaríamos la aventura para completar y dar sentido al tablero químico que los alberga.

Ordena el tablero atómico

con el eco espectral de sus disparos,

hasta el proyectil postrero.

En un laboratorio de la Universidad de Manchester que dirigía por Ernest Rutherford, el físico Henry Moseley se dispone a hacer su aportación a la evolución de la tabla periódica, y aquí el término "evolución" tiene un doble significado si tenemos en cuenta que el asistente de Moseley para los aspectos matemáticos fue Charles Galton Darwin, nieto del célebre naturalista. Para ello, literalmente, Moseley se lio a tiros para escuchar el lamento del átomo herido. Veamos en qué consiste. Al disparar hacia un átomo un electrón de alta energía, este es capaz de penetrar hasta las capas más profundas de aquel, arrancando uno de sus electrones (figura 1). Este estado es muy inestable por lo que un electrón de una capa superior intentará llenar el hueco cayendo a la capa inferior. Este electrón, a su vez, dejará otro hueco que ocupará otro electrón de una capa por encima. La caída de cada electrón a una capa inferior conlleva la emisión de rayos X con una longitud de onda característica para cada elemento, como representan los picos de la gráfica en la figura 2.

Figura 1

Figura 2

La longitud de onda de estos rayos X está íntimamente relacionada con el número de cargas positivas del núcleo (protones), que ejercen atracción sobre las cargas negativas de los electrones que los rodean. Este experimento supone un antes y un después en la tabla periódica. Hasta ese momento los elementos se ordenaban según su masa atómica, de los más ligeros a los más pesados, y esto traía problemas. Algunos elementos no parecían encajar en esta ordenación. Además, no había manera de saber si, por ejemplo, entre el boro (con masa 10,8) y el carbono (con masa 12,01) existía o no algún elemento desconocido con una masa intermedia. Sin embargo, al saber que el boro tiene 5 cargas positivas y el carbono tiene 6, sabemos con seguridad que no puede haber otro elemento entre ambos. Los elementos se ordenarían empleando un número entero que coincide con el número de cargas positivas del átomo: el número atómico.

Moseley ensayó todos los elementos hasta el oro (número atómico 79) e identificó cuatro elementos desconocidos con números atómicos 43, 61, 72 y 75. Si Mendeléev fue el primer osado en predecir elementos desconocidos, la ordenación por número atómico que posibilitó Moseley se conviertió en un auténtico acicate para lanzarse a la búsqueda. Paradójicamente, el hallazgo del último de estos cuatro elementos, el 61, pasó completamente desapercibido. La prensa no le prestó mucha atención porque, al fin y al cabo, ¿para qué servía el prometio? Por si fuera poco ninguneo, el propio equipo que lo identificó en 1945, no anunció su descubrimiento hasta 1947. Ni siquiera a los científicos les pareció especial ese día en el que, finalmente, se completaron los huecos de la tabla periódica. Estaban demasiado entregados a la ciencia nuclear del uranio y el plutonio.

El núcleo atómico aún desvelaría más sorpresas. Había que explicar cómo podían existir átomos con el mismo número atómico (que ocupaban la misma casilla en la tabla periódica) pero diferente masa atómica, que hoy conocemos como isótopos, y qué cambios se sucedían para producir los distintos tipos de radiactividad. La clave vino de un compañero gemelo del protón aunque más discreto: el neutrón, descubierto por James Chadwick en 1932, que proporcionaba masa sin aportar carga. Se hacía realidad la transmutación soñada por los alquimistas pues, por ejemplo, si un átomo emite radiación beta, un neutrón pasa a convertirse en protón, con lo que su número atómico aumenta en una unidad y se transforma en el elemento siguiente de la tabla.

El neutrón se convirtió en un proyectil privilegiado para la física nuclear, pues su ausencia de carga lo hacía inmune a la interacción electromagnética del átomo. El bombardeo de átomos con partículas como el neutrón permitió al matrimonio Joliot-Curie descubrir la radiactividad artificial en 1933, que permitía obtener un isótopo radiactivo partiendo de uno estable. También se exploró la posibilidad de que algunos átomos que absorbían neutrones se escindieran en núcleos más pequeños, liberando energía y más neutrones que permitían una reacción en cadena mediante el proceso de la fisión nuclear.

Sin embargo, la aplicación de la fisión nuclear para uso militar estaba muy lejos de ser una realidad. Tan lejos que en el proyecto Manhattan tuvieron que jugársela a la ruleta en su casino particular, que desarrollaron mediante el método Montecarlo. La enorme dificultad de predecir el comportamiento de billones de neutrones para lograr una reacción en cadena autosostenible, provocó que se plantearan un método de aproximación estadística. Así, las esposas de los científicos fueron reclutadas como "calculadoras" para ensayar un elevado número de cálculos que, partiendo de cifras al azar, permitiera alcanzar unos resultados cercanos a la solución idónea.

Los hongos nucleares de Hiroshima y Nagasaki son el trágico testimonio de lo bien que funcionó este sistema tan poco convencional, que se acerca a la respuesta mediante el cálculo a fuerza bruta. No es de extrañar que un método como el Montecarlo hiciera buenas migas con el desarrollo de los primeros ordenadores, como el ENIAC, pensados para realizar un elevado número de cálculos en poco tiempo. Esta fructífera relación facilitó enormemente la simulación de experimentos y el desarrollo de modelos predictivos en innumerables disciplinas científicas.

Finalizado el resumen, os propongo mis cuestiones para el debate:

• Henry Moseley murió en la batalla de Galípoli (1915) por el disparo de un francotirador turco. Como él, otros científicos han muerto a edades tempranas dejando aportes muy significativos en tan breve trayectoria (Carnot en termodinámica, Galois en matemáticas...). Partiendo de la hipótesis de que estos aportes pueden ser más probables en investigadores jóvenes, ¿debería ser esto un motivo añadido para estimular la regeneración en las plantillas de centros de investigación?

• Cada época ha tenido sus "temas candentes" que han dirigido el interés de los científicos, como lo hizo la Segunda Guerra Mundial para concentrar esfuerzos en física nuclear. ¿Pensáis que esto es siempre un estímulo para el avance científico, o puede tener doble filo por el abandono de otros campos que se desatienden y que podrían ser prometedores?

Y agradeciendo vuestra paciencia por leerme, tenéis la palabra.

La cuchara menguante. 5) Los elementos de la guerra

Cuando pedí resumir el capítulo 5 solo conocía su título y nada de su contenido, así que me imaginé que tal vez trataba, al menos en parte, del cloro y de Fritz Haber… y, a diferencia de lo que le ha pasado a Conxi, ha sido así :P Y fue grato, ya que he tenido la oportunidad de “coincidir” en varias ocasiones con este químico, cuya figura alberga las dos caras de la moneda. De hecho, en mi blog tengo dos entradas básicamente dedicadas a él (al final pongo los links).

El autor del libro sitúa las primeras guerras químicas, aunque sin éxito, en la antigua Grecia. Durante siglos no evolucionó ni logró mejorar el arrojo de aceite hirviendo desde las almenas. Y no fue hasta la Primera Guerra Mundial cuando empezaron a emplearse agentes químicos para hacer daño de forma consciente. Aquí es donde entra en escena el químico alemán.

Fritz Haber y el cloro

Cuando Haber se hizo cargo del Instituto de Química-Física Kaiser Guillermo ya era un científico reputado, pues  había descubierto, mediante una sencilla reacción, una forma de sostener la base alimenticia de la mitad de la población mundial. Su cometido durante la Primera Guerra Mundial, sin embargo, fue muy diferente al de acabar con la inanición del populacho, más bien contribuyó a exterminarlo.

Se fijó en lo que hoy conocemos como el grupo 17 de la tabla periódica, la de los halógenos. Estos elementos tienen en su capa más externa siete electrones, es decir, están a solo uno de conseguir un estado del bienestar químico. Para ello suelen arrasar con lo que encuentran en su camino, incluidas nuestras células, buscando el electrón que les permita alcanzar la estabilidad.

El primero en usarse fue el bromo, pero tras varios intentos en el campo de batalla, los germanos no obtuvieron los resultados que esperaban. Entonces Haber dirigió sus esfuerzos al vecino de arriba, al cloro, más agresivo. Y al ser más pequeño, tiene más facilidad para atacar a las células. Las analogías que se emplean en el libro son brutales: «Si el gas bromo es una falange de soldados de a pie que atacan las membranas mucosas, el cloro es como un tanque de una guerra relámpago que, inmune a las defensas del cuerpo, arrasa con los senos nasales y los pulmones». El resultado, la muerte por asfixia; más concretamente, la muerte por asfixia de 5000 soldados franceses atrincherados en las inmediaciones de la ciudad de Ypres en lo que se considera el primer uso de armas químicas a gran escala. Fritz Haber no dudaba en trasladarse al mismísimo frente de batalla.

Haber dando instrucciones en el frente de batalla.

Para el bando prusiano se convirtió en un héroe, pero no le faltaron detractores. Entre ellos se encontraban su propia mujer, quien se suicidó tras descubrir a lo que su marido realmente se dedicaba, y Albert Einstein, pacifista declarado. El Premio Nobel lo recibió «cuando aún no se había disipado el polvo (o el gas) de la Primera Guerra Mundial», aunque fue por el proceso de producción de amoníaco a partir del nitrógeno atmosférico. Finalmente, Alemania perdió la guerra y Haber cayó en una desdicha tanto profesional como personal.

A partir de aquí empezó lo nuevo para mí. Dejamos a Haber y a los halógenos a un lado para centrarnos en otros elementos  como el molibdeno, el wolframio, el tantalio y el niobio. Las historias que rodean a estos metales giran en torno a cuestiones más políticas que científicas, pero igual de interesantes a pesar de los rodeos del autor.

Molibdeno y wolframio

El molibdeno fue también fuertemente demandado durante la Primera Guerra Mundial, en la que se requerían aceros más fuertes y resistentes para aplicaciones industriales y militares. Este elemento puede resistir altísimas temperaturas, ya que tiene una temperatura de fusión de 2600 ºC, miles de grados por encima del hierro, principal metal del acero. Por lo tanto, añadir un poco de molibdeno al acero proporcionó material militar más resistente y destructivo. Un ejemplo característico es el de los obuses de asedio Gran Berta, diseñados por las industrias alemanas Krupp.

El problema que encontraron los alemanes fue que no tenían minas de molibdeno suficientes para fabricar los Bertas. Su único suministro se encontraba en una mina de Colorado, es decir, en un país enemigo, Estados Unidos, aunque se hicieron con el control de la misma antes de que los americanos entraran en la contienda.

Cañones Gran Berta.

El wolframio (o tungsteno), por su parte, fue un material estratégico en el seno de la Segunda Guerra Mundial, siendo uno de los productos más codiciados. El 90% de las reservas de toda Europa se encontraban en Portugal, país neutral durante la contienda, pero cuyo dictador, Salazar, no dudó en aprovechar tal condición para negociar con ambos bandos. El wolframio es uno de los metales más duros conocidos y está situado justo debajo del molibdeno en la tabla periódica, por lo que, al tener más electrones, funde por encima de los 3400 ºC. Se utilizaba también como aditivo del acero en la fabricación de misiles.

Tantalio y niobio

El capítulo finaliza con el tantalio y el niobio y sus aplicaciones en la telefonía móvil al tratarse de elementos densos, resistentes al calor y a la corrosión y aguantan bien las cargas eléctricas. Ambos elementos se encuentran en el coltán, un mineral cuyas reservas se encuentran mayoritariamente en lo que conocemos hoy como la República Democrática del Congo (RDC), antes Zaire.

A mediados de la década de 1990 comenzó una guerra en dicho país para liberarse del yugo de un régimen dictatorial. Tuvieron ayuda de países vecinos como Ruanda o Burundi e incluso algunos países de la Unión Europea y Estados Unidos se implicaron, y finalmente lo que estalló fue una lucha de intereses por controlar los recursos. El negocio del coltán, lo que debería haber sido fuente de riqueza del país, se convirtió en algo beneficioso para los grupos armados que controlaban las minas y estalló una guerra que duró hasta 2003 con una balance de más de cinco millones de personas muertas, la mayor pérdida de vidas desde la segunda guerra mundial.

Reflexión final

Lamentablemente, la química está íntimamente ligada a los conflictos bélicos y a la pérdida de millones de vidas humanas de forma injustificada. También muchos avances científicos surgieron como consecuencia de guerras. Avances que todos aprovechamos en nuestro día a día, y es ahí donde podría surgir un conflicto desde el punto de vista moral. O no. Eso ya queda dentro de cada uno.

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Entradas sobre Fritz Haber y la guerra química en Radical Barbatilo:

- Entre el genio y el genocidio: https://goo.gl/xb3Ner

- Una revisión de Genius: Einstein (Capítulo 7): https://goo.gl/3P8BMp

La cuchara menguante. 4) De dónde vienen los átomos: “Somos polvo de estrellas”

Empiezo la PARTE II  con el capítulo cuatro que se titula, nada más y nada menos que: De donde vienen los átomos. “Somos polvo de estrellas”  Frase de Carl Sagan de fuerte significado, y que guardamos como un tesoro todos los que nos gusta la ciencia. En él, Kean nos hilvana historias  que nos hablan del Fe - Hierro, Ne - Neón, Pb - Plomo, Ir  - Iridio y Re - Renio

El Fe hierro y los metales estelares

El autor empieza con un pequeño repaso de cómo ha evolucionado nuestro pensamiento y creencias sobre de dónde vienen los átomos, que en realidad es como preguntarse de dónde viene todo. El sentido común, que durante siglos era lo que teníamos, nos encaminó a pensar que de ningún sitio, que eran innatos al propio universo. Luego ya en 1930 con la teoría el Big Bang, se propuso que todos ellos tenían que haber surgido a la vez en ese único instante. Pero al ir mejorando las técnicas de observación se vio que el sol, y otras estrellas, liberaban demasiada energía en comparación a los pequeñísimos átomos de hidrógeno fusionándose y generando helio. Además, si todos los elementos habían surgido en un mismo instante tendrían que estar repartidos uniformemente en todas las direcciones y no lo están.

En 1957 los astrónomos G. Burbidge, M. Burbidge, W.Fowler y F.Hoyle (B2FH) publicaron un artículo que sugiere que en un principio el universo era una masa de hidrógeno con una pizca helio y litio, y con el tiempo el hidrógeno se fue agrupando hasta formar las estrellas, siendo los primeros en mostrarnos que las estrellas eran nuestros verdaderos “dioses” creadores.

Pero ¿qué ocurre luego?. Cuando la presión gravitatoria en el interior comienza a fusionar el hidrógeno formando helio hasta agotar el hidrógeno, desesperadas, las estrellas,  queman el helio y no tardan en acumular en su interior elementos como el litio, boro, berilio y especialmente el carbono. Quemar helio libera menos energía que quemar hidrógeno y se agotan en unos pocos cientos de miles de años;. entonces algunas estrellas pequeñas mueren creando masas de carbono fundido llamadas enanas blancas. Otras de mayor masa  (ocho o más veces els sol) siguen luchando apretando sus átomos de carbono creando seis elementos más hasta el magnesio, terminando algunas aquí su recorrido; pero otras , las más calientes , queman también esos elementos en su interior a los largo de unos pocos millones de años más. El artículo de B2FH, le sigue las pista a todas estas reacciones de fusión de los elementos hasta llegar al hierro. Gracias a ello, los astrónomos actuales pueden reunir  a todos los elementos entre el litio y el hierro en el grupo de los metales estelares y cuando encuentran hierro en una estrella ya no se molestan en buscar nada más pequeño, saben que esta.

¿Y luego? El sentido común nos dice que podrían seguir fusionándose los átomos de hierro hasta completar toda la tabla periódica con los elementos más pesados.  Pero no, una vez más el sentido común falla, ya que cuando se calcula, es tal  la energía que se necesita para fusionar los veintiséis protones de hierro que no beneficia en nada a una estrella, por muy masiva que sea.

¿Entonces de dónde vienen los elementos más pesados, del veintisiete al noventa y dos, del cobalto al uranio? Las estrellas más masivas (doce veces el tamaño del  sol), se consumen hasta quedar en un núcleo de hierro muy rápidamente. Al quedarse de repente sin energía para poder mantener su gran volumen, su propia gravedad hace que se comprima (implosione)  tanto, que en su núcleo los protones y los electrones se comprimen en neutrones hasta que apenas quedan solo neutrones (pregunta: ¿es eso una estrella de neutrones?)  Pero entonces ese colapso produce una reacción que la hace explotar convirtiéndose en una supernova. Durante un mes aproximadamente la supernova se extiende a lo largo de millones de kilómetros y brilla con más intensidad que mil millones de estrellas juntas; todas las partículas colisionan con tal fuerza y tantas veces por segundo, que se saltan las barreras normales de energía fusionándose al hierro creando así nuevos elementos. Todas las combinaciones naturales de los elementos e isótopos salen expulsadas de esta tempestad de partículas.

En nuestra galaxia han explosionado cientos de millones supernovas, y una de ellas fue la responsable de nuestro sistema solar hace 4.600 millones de años al atravesar una nube plana de polvo espacial de restos de, al menos, dos estrellas. Las partículas se entremezclaron creando en el centro, más denso, a nuestro sol; los cuerpos planetarios comenzaron a agregarse y a juntarse; formando a los gigantes gaseosos, como Júpiter, cuando una corriente catapultada por el sol, expulsó los elementos más ligeros hacia los márgenes.

Júpiter el planeta que quiso ser estrella y la lluvia de Ne Neón.

En nuestro imaginario han estado siempre presentes los planetas creando todo tipo de leyendas. Algunas totalmente infundadas como la de los marcianos y otras con cierta justificación. Júpiter ha sido uno de los más prolíficos en este sentido. En 1994 el cometa Shoemaker-Levy 9, nos dió a los terrícolas, un fantástico espectáculo al chocar contra el gigante gaseoso, excitando a científicos con sus veintiún fragmentos que saltaron, al chocar, a más de 3000 km de altura. Pero también estimuló la imaginación del público en general. Pocos años después cuando la gravedad de Júpiter desvió hacia la tierra el cometa Hale-Bopp, treinta y nueve miembros de la secta Nike de San Diego se suicidaron en la creencia de que había sido un medio divino que lo había desviado para recogerlos y trasladarlos  un plano espiritual superior.

Pero el pensar que puede llevar en su interior una gran piedra preciosa, tal vez,  no es tan descabellado. Algunos científicos creen que su errático campo magnético sólo puede deberse a por la presencia de océanos de un negro y líquido hidrógeno metálico. Realmente, los elementos llevan vidas extrañas en Júpiter, y la razón es que quiso ser estrella y se quedó a medio camino (si lo hubiera conseguido nuestro sistema solar habría sido binario, con dos estrellas). Se enfrió por debajo del umbral de fusión, pero conservó bastante calor, masa y presión para apretujar los átomos hasta el punto que dejan de comportarse  como lo hacen aquí en la tierra.

Le meteorología de la superficie y del interior de Júpiter también juega con los elementos de manera espectacular.

Como ya sabemos, Júpiter,se formó  cuando una corriente catapultada por el sol, expulsó los elementos más ligeros hacia los márgenes por lo que debería tener la misma composición elemental básica que las estrellas: 90% de hidrógeno, 10% de Helio y algunas cantidades de otros elementos como el Neón.

En una estrella real, las miniexplosiones nucleares compensan la gravedad, pero en Júpiter, nada impide que el helio y el neón más pesados “caigan” de las capas exteriores a la capa de hidrógeno metálico líquido. El helio y el neón cuando se queman producen colores brillantes en tubos de cristal (las luces de neón). Pues ahora imaginémonos situados en las orillas del mar de hidrógeno metálico liquido, la fricción que produciría la caída del neón desde el cielo de Júpiter nos permitirá admirar un cielo cremoso y anaranjado y ver un extraordinario espectáculo de luces, como fuegos artificiales; los científicos lo llaman lluvia de neón.

Los cuatro planetas rocosos, Mercurio, Venus, Tierra y Marte.

Los gigantes gaseosos se formaron en un millón de años, mientras los elementos pesados daban vueltas en un cinturón celeste permaneciendo así durante varios millones de años más,  hasta que se formaron la Tierra y sus vecinos como bolas fundidas. Los elementos pesados se fueron arrimando a sus parientes químicos formándose depósitos considerables de cada elemento. El hierro, el más denso, se hundió hasta el núcleo y allí permanece todavía hoy. Si la Tierra no se hubiera enfriado y solidificado lo suficiente como para dejar de mezclar los elementos, sería ahora un enorme témpano de uranio y magnesio.

Cada sistema solar posee su señal química ya que, la mayoría, al formarse a partir de supernovas, dependió de la energía que tuviera cada una  para fusionar unos u otros elementos, y de la mezcla con lo que hubiera alrededor (polvo estelar). Así que es muy difícil que dos sistemas acaben teniendo las mismas cantidades de elementos radiactivos y no radiactivos si no es porque han nacido juntas.

Con todo este galimatías de elementos en los sistemas solares, ¿como saben los científicos cuando se formó la Tierra?

El Pb Plomo, el uranio y como sabemos cuando se formó la Tierra

En la década de 1950 se sabía, que los elementos más pesados son radiactivos y casi todos acaban desintegrándose en plomo, que es estable. Un estudiante de doctorado de Chicago, llamado Clair Patterson, y gracias al proyecto Manhattan donde se formó, conocía la tasa precisa de desintegración del uranio. También sabía que, aquí en la Tierra, hay tres isótopos de plomo con número atómico 204, 206, y 207 y que debía haber habido algo de ellos siempre, desde el dia que nacimos de una supernova. Pero otra parte tenía que ser de la desintegración del uranio. El uranio produce más isótopos 206 y 207,  y pensó tenía que haber un aumento predecible de la relación entre  estos y el 204. Pero averiguarlo no fue fácil ya que se topó con dos problemas. El primero que no había nadie en el momento de la creación de nuestra Tierra para que nos diera las relaciones primigenias entre los tres isótopos de plomo y la otra la contaminación industrial.

Encontró la solución a  la primera, ya que  parte del polvo estelar que rodeaba la tierra primigenia fue absorbida por esta, pero el resto formó meteoritos, asteroides y cometas por lo que son como trozos de Tierra primordiales que se han conservado. Además, como ya sabemos, el hierro se sitúa en la cúspide de los metales estelares,por lo que los meteoritos son hierro sólido. El hierro y el uranio no se mezclan , pero el hierro y el plomo si, de manera que los meteoritos contienen plomo con las mismas abundancias relativas originales que tuvo la Tierra, ya que en ellos no había uranio que pudiera aportar plomo  al desintegrarse.

El otro problema era que los trozos de meteorito que se agenció de Cañón Diablo en Arizona estaban contaminados por la industrialización. De todos es sabido que el plomo se ha usado desde tiempos inmemoriales, en pinturas, en los tubos de fontanería  (Pb viene de plumbum, en inglés fontanero) , más tarde la gasolina...etc. Así que Patterson tuvo que convertirse en muy escrupuloso y obsesivo descontaminando su laboratorio; lo que le  permitió obtener la mejor estimación que tenemos de la edad de la Tierra, 4.550 millones de años. Además, tenemos que agradecerle a su obsesión por la limpieza que se convirtiera en un activista contra la contaminación por plomo. Gracias a él hoy no tenemos pinturas con plomo en los juegues de los niños o la gasolina no nos vaporiza plomo en nuestros cabello.

El Ir Iridio y los dinosaurios

En 1977 los físicos Luis y Walter Álvarez estaban estudiando , en Italia, depósitos calcáreos de la época de la extinción los dinosaurios, unos 65 millones de años. Entre las capas calizas uniformes estaba mezclada una fina capa de arcilla roja que contenía iridio. Al  iridio le gusta el hierro (es siderófilo) por lo que casi todo se encuentra en el núcleo de hierro fundido de la Tierra, como también en meteoritos. asteroides y cometas.

Los Álvarez, padre e hijo, pensaron que si la Luna había sufrido bombardeos, como lo demuestran los cráteres de su superficie, por qué no los habría de sufrir la Tierra; si algo enorme hubiera impactado contra la tierra hace 65 millones de años, habría expulsado a la atmósfera y a toda la Tierra una nube de polvo lleno de iridio. Esa capa de polvo podría haber ocultado el sol y asfixiado a las plantas lo que podría haber ocasionado la extinción el 75 por ciento de todas las especies y que murieran el 99 por ciento de los seres vivos. Los geólogos, pronto comprobaron que la capa de iridio se extendía alrededor del mundo, y poco después descubrieron un cráter de más de ciento sesenta kilómetros de diámetro, 20 kilómetros de profundidad y sesenta y cinco millones de años de antigüedad en la península del Yucatán, todo ello pareció demostrar la teoría del asteroide, el iridio y la extinción. Pero de acuerdo con registro fósil los dinosaurios se extinguieron a lo largo de varios cientos de miles de años, no de golpe. Hoy se cree que también influyeron las erupciones de la India de varios volcanes.

Pero no es la única extinción que ha sufrido la Tierra, y algunos paleontólogos comenzaron a ver clara una pauta: cada veintiséis millones de años se había producido una extinción similar.

El Re Renio - las extinciones y Némesis

Se descubrieron otras finas capas de iridio que parecían coincidir con sendas extinciones en masa. A Luis álvarez, por lo visto un hombre temperamental, no le agradaba la idea de “pauta”  de extinción; como buen científico se decía que mientras no se supiera lo que  provocaba tal pauta, las extinciones podrían haber sido hechos fortuitos.

Un día discutió acaloradamente sobre el tema con uno de sus colaboradores, Richard Muller, y este, en un subidon a drenalina, improvisó una explicación:  tal vez el sol tenía una compañera de viaje, una estrella alrededor de la cual la Tierra describía un círculo con tal lentitud que ni lo notábamos, y cuya gravedad enviaba asteroides contra la Tierra cuando se acercaba. Más tarde Muller llamo Némesis a esa supuesta compañera del sol. (diosa griega de la venganza)

Pero para Álvarez fue toda una revelación cuando comprendió que los asteroides periódicos eran una posibilidad que resolvía las pautas y un detalle sobre el renio hallado junto al iridio en las capas de arcilla. Como se recordará, todos los sistemas solares tienen una señal característica, una relación única entre isótopo, pues bién el coeficiente de los dos tipos de renio encontrados, un radiactivo y el otro estable, eran los mismos que los  encontrados en la Tierra por lo que el asteroide que impactó hace 65 millones de años tenía que haberse originado en nuestro sistema solar.

Nunca se ha hallado a Némesis, claro está, pero ante los tres hechos comprobados (la aparente regularidad de las extinciones; el iridio, que implica impactos; y el renio, que implica proyectiles originados en nuestro sistema solar) los científicos creyeron que le estaban siguiendo la pista a algo importante, aunque Némesis no fuese el mecanismo. Así que se pusieron a buscar otros ciclos que pudieran provocar los cataclismos, y enseguida encontraron un candidato en el movimiento del sol. Nuestra estrella es arrastrada por las mareas de nuestra galaxia espiral, y sube y baja como en tiovivo mientras se mueve. Algunos creen que este balanceo lo acerca lo bastante para ejercer atracción sobre una enorme nube de cometas y otros objetos de la nube de Oort que se originaron en la misma supernova que dio origen a nuestro sistema solar y que cada vez que el sol asciende hasta el pico o desciende hasta el valle, cada veintiséis millones de años, podría atraer cuerpos y enviarlos contra la Tierra. ¡Habrá que aprender a ponerse a cubierto!

Preguntas:

-Esto ha encendido mi imaginación: “El más gaseoso es Júpiter, que por varias razones es una fantástica residencia para los elementos, que allí viven de formas nunca imaginadas en la Tierra” ¿Que formas?, me cuesta imaginarlas.

-Si Júpiter hubiera llegado a ser la compañera de nuestro sol, ¿las características de la tierra hubieran sido la mismas?

-Siempre me sorprende esa estructura de pensamiento que puede hacer que te suicides en masa por culpa de creencias basadas en pura fantasía. Se que es complicado contestar pero aquí lo dejo por si alguien se atreve ;)

-Me ha sorprendido que Fred Hoyle, astrónomo del B2FH, no creía en la evolución ni en el Big Bang. ¿Se puede ser científico y creyente a la vez?

-A medida que voy aprendiendo lo que se sabe de momento de cómo funciona el universo, más efímera veo nuestra existencia. ¿Vosotros no? ¿Llegaremos a tiempo de ponernos a cubierto?

-¿Una estrella de neutrones es el estado anterior a una supernova?

NOTA IMPORTANTE: No es necesario responder todas las preguntas… se que me he pasado... XD XD

La cuchara menguante. 3) Las Galápagos de la tabla periódica

Cuando pedí resumir el capítulo 3  (hace unos meses) solo conocía su título y nada de su contenido, así que me imaginé que tal vez trataba de alguna percepción importante que dio pie a la creación de la tabla periódica (como fue las Galápagos para Darwin)... pero no ha sido así XD.

Durante esos días también me preguntaba a qué se referiría el autor con el título del libro, “La cuchara menguante”, y no es hasta este capítulo que he descubierto a qué podría aludir.

Otra mención importante (va por ti Juan Carlos ;)) es la aparición ampliada de Mendeléev.

Pero antes del ruso nos habla de otro personaje muy importante en la historia de la tabla periódica: el químico alemán de mediados del siglo XIX Robert Bunsen (cuyo nombre heredó el mechero Bunsen, aunque nuestro protagonista no lo inventó, sólo mejoró su diseño y lo popularizó) .

En la década de 1850 Bunsen ocupó la cátedra de química en la Universidad de Heidelberg, donde se ganó la inmortalidad científica al inventar el espectroscopio.

El funcionamiento de este es el siguiente: al calentar un determinado elemento de la tabla periódica se produce unas bandas estrechas y bien definidas de luz de colores específicos que son únicos para cada elemento. El hidrógeno, por ejemplo, emite siempre una banda roja, una verde amarillento, una pequeña azul y una añil. Esto permitió investigar el interior de compuestos sin necesidad de fundirlos con calor o desintegrarlos con ácidos.

Espectro del hidrógeno

El primer espectroscopio de Bunsen consistía en un prisma en el interior de una caja de cigarros con dos oculares de telescopio incrustados. Y para excitar los elementos para que produjeran luz, Bunsen añadió una válvula a un primitivo mechero de gas para que las llamas fueran lo bastante caloríficas, mejorando así el mechero que llevaría su nombre.

Aunque Bunsen se oponía a clasificar los elementos de acuerdo con su espectro, al permitir una identificación fiable, otros científicos sí que lo utilizaron para desarrollar la tabla periódica.

Dimitri Mendeléev

Otra contribución de Bunsen fue la de formar, en Heidelberg, a varias de las personas que hicieron las primeras investigaciones sobre la tabla periódica. Y una de ellas fue el hombre que además de ser el aclamado como creador de la primera tabla periódica, hay quien le ha echado de menos en capítulos anteriores: el ruso Dmitri Mendeléev

Aunque se le atribuye a Mendeléev la invención de la tabla periódica, realmente otras seis personas también la idearon de forma independiente. Pero como la ciencia necesita de héroes, Mendeléev se convirtió en el protagonista de esta historia.

De estos seis rivales el más serio fue el químico alemán Julius Lothar Meyer (que también trabajó con Bunsen en Heidelberg). Meyer publicó su tabla prácticamente al mismo tiempo que Mendeléev, y ambos compartieron un prestigioso premio en 1882 denominado Medalla Davy por el codescubrimiento de la «ley periódica».

Pero si Mendeléev acabó siendo el héroe fue (además de por tener una biografía infernal) por:

1. Comprendió que ciertas características de los elementos persisten (aunque otras no lo hagan), como es el peso atómico de cada uno de los elementos que se mantiene constante aunque estén dentro de un compuesto (cosa que se acerca mucho a la perspectiva moderna).
2. Pudo colocar los sesenta y dos elementos conocidos en sus filas y columnas. En concreto los metales que son los elementos más ambiguos y enredosos a la hora de situarlos en la tabla periódica.
3. Y si bien tanto Mendeléev como Meyer dejaron espacios en blanco en su tabla en los que no encajaba ningún elemento conocido, Mendeléev tuvo el valor de predecir que se descubrirían nuevos elementos fijándose en las características de los elementos conocidos a lo largo de cada columna, incluyendo sus densidades y los pesos atómicos de los elementos ocultos.
4. Y algo que dice mucho del carácter de Mendeléev es que confeccionó su primera tabla periódica de forma apresurada, para cumplir con la fecha límite que le había impuesto el editor de un libro de texto.

Mendeléev tuvo una disputa científica muy relevante con el mejor espectroscopista del mundo en esa época: el francés Paul Émile François Lecoq de Boisbaudran. Lecoq fue el experimentador que descubrió físicamente el galio (que fue el primero de los nuevos elementos descubiertos desde la tabla de 1869), pero fue Mendeléev quien anteriormente lo había predicho (y que lo había llamado eka-aluminio). Cuando Mendeléev leyó el trabajo de Lecoq de Boisbaudran, intentó interponerse y reclamar el crédito por el galio. Pero Lecoq no estuvo de acuerdo y el francés y el ruso comenzaron a debatir la cuestión en las revistas científicas.

En uno de esos debates Mendeléev le comunicó a Lecoq que debía haber medido algo mal, porque la densidad y el peso del galio diferían de sus propias predicciones. Y tenía razón: el mundo científico quedó pasmado al constatar que Mendeléev, un teórico, había visto las propiedades de un nuevo elemento con mayor claridad que el químico que lo había descubierto.

Pero tampoco acertó en todas sus predicciones, como, por ejemplo, la de que había muchos elementos antes del hidrógeno. Por lo que si en vez de haberse corroborado en primer lugar la existencia del eka-aluminio, se hubiera demostrado como falsas otras de sus predicciones, sería probable que el ruso hubiera muerto en el olvido; pues este no tuvo mucho más mérito que Meyer (que tuvo también muy buen currículum científico) o los demás.

Entre la tabla periódica actual y la tabla de Mendeléev existe una diferencia que implica muchísimo trabajo, especialmente en lo que atañe a los lantánidos, que hoy se han relegado a la base de la tabla. Pues estos mantuvo a los químicos confusos hasta el siglo XX. Aunque los científicos detectaran docenas de bandas de color nuevas en el espectroscopio, no tenían ni idea de a cuántos nuevos elementos correspondían.

Cerca del lugar donde se descubrió el cerio, en Suecia, existe una mina de porcelana (y aquí el autor también aprovecha para narrarnos la historia de cómo se empezó a producir esta cerámica en Europa a principios del siglo XVIII, con un joven llamado Johann Friedrich Böttger como protagonista), en una aldea llamada Ytterby, que es extrañamente rica en lantánidos (además de serlo en feldespato, ingrediente esencial para fabricar porcelana). La razón de esta peculiaridad es que es necesario aflorarlos desde las profundidades de la Tierra, y Escandinavia (y en concreto Ytterby) tuvieron esta característica geológica (una línea de falla, fuentes hidrotermales y glaciales erosionadores).

El químico finlandés Johan Gadolin, a finales del siglo XVIII, tuvo noticias de esas rocas extrañas procedentes de Ytterby, y aunque carecía de las herramientas químicas (y la teoría) que le permitieran descubrir los catorce lantánidos, Gadolin realizó progresos significativos en el aislamiento de grupos de estos elementos. Y cuando, siendo Mendeléev ya viejo, otros químicos con mejores equipos se pusieron a revisar los trabajos de Gadolin sobre las rocas de Ytterby comenzaron a aparecer elementos nuevos (seis resultaron ser los lantánidos que le faltaban a Mendeléev).  Así que en homenaje al origen común de todos los elementos, los químicos comenzaron a inmortalizar el nombre de Ytterby en la tabla periódica. Sirvió de inspiración para iterbio, itrio, terbio y erbio. Adoptaron holmio, en honor a Estocolmo; tulio, por el nombre mítico de Escandinavia; y, por insistencia de Lecoq, el homónimo de Gadolin, gadolinio. Es aquí cuando el autor nombra a Ytterby la verdadera Galápagos de la tabla periódica.

Por cierto, el título del libro intuyo que está inspirado en la siguiente curiosidad explicada en este capítulo: “El galio se funde a 30 °C y, por esta razón, el galio ha sido desde entonces un habitual de las bromas entre los aficionados a la química. Como el galio se moldea fácilmente y su aspecto es parecido al del aluminio, un truco bastante popular consiste en darle forma de cucharillas, servirlas con el té y mirar divertidos cómo los invitados se quedan pasmados al ver que su Earl Grey se «come» sus cubiertos”.

Y para empezar el debate, si os apetece, os propongo comentar lo siguiente:

• Después de lo que nos cuenta el autor, ¿pensáis que Mendeléev fue un genio?

• Y qué pensáis de lo que comenta el autor en este párrafo: “El descubrimiento del eka-aluminio (nombre que le asignó Mendeléev), hoy conocido como galio, suscita la pregunta de qué es lo que realmente impulsa a la ciencia, si las teorías, que enmarcan la perspectiva que tenemos del mundo, o los experimentos, que aun siendo simples pueden echar por tierra toda una elegante teoría”.

¡Que tengáis una feliz semana!