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Demostracion La gravedad deforma el espacio con canicas encima de sábana elástica

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La tabla periódica del coleccionista de elementos | Investigación y Ciencia | Investigación y Ciencia

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Decía el extraordinario Jorge Wagensberg, divulgador científico y museólogo de prestigio internacional, que la tabla periódica pergeñada por Dmitri Mendeléiev hace ahora 150 años es uno de los mayores logros intelectuales de la ciencia contemporánea. Admiraba esa forma de resumir en una simple hoja de papel el vasto corpus de conocimiento necesario para describir los elementos químicos y sus propiedades. Quien esto escribe no puede estar más de acuerdo.

Pero mi admirado profesor Wagensberg también solía decir que una colección de elementos químicos no era más que un contenedor con piedrecillas de colores más o menos aburridas. En eso, en cambio, nunca he estado de acuerdo. Y aprovecharé que este año celebramos el 150 aniversario del nacimiento de la tabla periódica para demostrarlo científicamente. El coleccionismo de elementos químicos ofrece una maravillosa puerta de entrada a la belleza, material e intelectual, de la química, nos permite descubrir las propiedades de los mismos, ensayar su comportamiento y desarrollar nuestra percepción sensitiva. Desgranaremos estos aspectos a lo largo del texto.

Vayamos por partes. Para formar los casi 10.000 minerales que existen en nuestro planeta, las innumerables moléculas orgánicas que componen las formas vivas y los millones de compuestos artificiales que empleamos en el mundo contemporáneo tan solo son necesarios poco más de noventa tipos de átomos con los que la naturaleza nos ha obsequiado. Mendeléiev tuvo la genial intuición de agruparlos, según su comportamiento y propiedades, en un infograma: la tabla periódica de los elementos químicos. Con el paso del tiempo, esta se ha enriquecido con nuevos conocimientos hasta convertirse en un potente mapa visual de la estructura atómica.

En esta ocasión, nuestro objetivo será coleccionar muestras -cuanto más puras, mejor- del mayor número posible de elementos y hacerlo de forma que se convierta en una experiencia estimulante y formativa. Expliquémonos. Podríamos caer en el error de solventar el tema a golpe de tarjeta de crédito, ya que lo más cómodo y rápido sería comprarlos de una vez en Internet -se venden muestras espectaculares perfectamente envasadas- o en alguna tienda de material de laboratorio o productos químicos. Pero eso sería poco enriquecedor y muy, muy caro. Por otro lado, si al elemento químico le sumamos ejemplos de sus fuentes de obtención y aplicaciones, obtendremos una auténtica enciclopedia elemental. Ilustremos este punto con un ejemplo.

El cobre es un elemento abundante, fácil de conseguir y con importantísimas aplicaciones. Como muestra del elemento puro podemos hallar sin dificultad un buen trozo de barra prismática en algún taller de electricidad industrial. También podemos obtener el cobre a partir de un amplio abanico de minerales. En cuanto a las aplicaciones, se utiliza, sobre todo, para el suministro eléctrico, la refrigeración, la conducción de agua en el ámbito doméstico y la preparación de aleaciones como el latón o el bronce.

A menudo, cuando alguien se propone confeccionar una colección de elementos me pregunta por dónde empezar. La respuesta es simple: hallaremos muestras de elementos químicos puros básicamente en cuatro ámbitos o, lo que es lo mismo, explorando cuatros grandes "yacimientos". Comenzaremos por lo cercano y avanzaremos hacia lo abstracto.

Nuestra primera expedición será de andar por casa. Tanto en nuestro hogar como en comercios de proximidad podemos proveernos de un buen número de especímenes de elementos prístinos; eso sí, en forma de aplicación, casi nunca en bruto. En el joyero encontraremos oro y plata casi puros. En el estudio, carbono (en el lápiz de grafito), wolframio (en el filamento de una bombilla antigua) e iridio (en la punta de una pluma estilográfica). En la cocina, aluminio (en forma de papel) y cobre (en forma de cable eléctrico). Y en el botiquín, quizá mercurio (en aquel viejo termómetro que deberíamos sustituir por uno menos tóxico). Sin salir de casa podemos localizar entre 10 y 15 elementos químicos.

Salgamos ahora a la calle. En la tienda de recambios de automóvil encontraremos iridio y platino (en los electrodos de una bujía). En la carpintería metálica, aluminio, hierro y cobre (en forma de perfiles). En la ferretería, tornillos cromados, niquelados, zincados y cadmiados, que, sin ser muestras macizas de cromo, níquel, zinc ni de cadmio, sí permiten descubrir el color de estos elementos. En la fontanería encontraremos plomo y estaño puros (en forma de varillas). En la droguería, azufre. En una tienda de productos de seguridad, americio (en los detectores de humo por ionización). En la farmacia, yodo. En establecimientos dedicados a tatuajes y piercings, titanio y niobio (en los adornos corporales). Y en las tiendas de esoterismo o minerales, bismuto, silicio y carbono vítreo (se venden como pseudominerales), además, claro está, de los minerales que ya de por sí constituyen muestras de elementos relativamente puros de origen natural.

Pasemos ahora a los elementos o minerales nativos que acabamos de citar. Todos sabemos que, esparcidas por ahí, hay pepitas de oro que se buscan con afán. Ello se debe a la nobleza química de este preciado elemento. Sus vecinos de arriba (en la misma columna de la tabla periódica), la plata y el cobre, también se encuentran puros en el sustrato mineral. Pero, curiosamente, hay muchos elementos más reactivos que se pueden encontrar libres en plena naturaleza cuando la mineralogénesis lo permite. Nos referimos al azufre, el selenio, el telurio, el mercurio, el platino, el bismuto, el antimonio, el arsénico, el hierro, el plomo y el carbono (tanto en forma de diamante como de grafito). Y la lista sigue. Preparando esta colaboración he descubierto con asombro que también se han hallado, en estado casi puro, iridio, osmio, aluminio, silicio, cromo, zinc, molibdeno, rutenio, cadmio, indio, estaño y wolframio. Es decir, el sustrato geológico de nuestro planeta nos ofrece al menos unos 25 elementos químicos de origen natural, sin duda las joyas de nuestra colección.

Si de minerales se trata, se nos abre un nuevo espacio de obtención: la síntesis -permítanme la broma- en condiciones de laboratorio. A partir de la malaquita es muy fácil obtener cobre (un calentamiento intenso con algo de carbón mezclado será suficiente). Lo mismo podemos hacer con la plata y sus minerales [ véase " Arqueometalurgia", por Marc Boada; Investigación y Ciencia, marzo de 2005]. Más difícil, pero no demasiado, es conseguir plomo a partir de la galena, estaño de la casiterita, antimonio de la estibina o zinc de la blenda. Mayor pericia experimental deberá tener el coleccionista que quiera obtener hierro [ véase " Microsiderurgia", por Marc Boada; Investigación y Ciencia, febrero de 2015], cobalto, níquel, manganeso y cromo de sus óxidos naturales. Y, ya con mayor detenimiento, podemos separar el silicio y el titanio de la arena de playa [ véase " Tesoros en la arena", por Marc Boada; Investigación y Ciencia, agosto de 2011].

La capacidad de experimentación metalúrgica es importante, no solo para obtener los elementos metálicos de sus fuentes minerales (recordemos que son la parte del león de la tabla periódica), sino también porque, una vez conseguido ese reto químico y disponiendo de la técnica necesaria, resulta mucho más fácil fundir lingotes idénticos de los distintos metales.

No terminaríamos de buscar elementos metálicos si antes no atendiéramos a otras posibilidades. La primera: el reciclaje. Fundir esos lingotes a partir de latas de aluminio, de tuberías de plomo y cobre e, incluso -y es una afición que cuenta con muchos seguidores- separar el oro de los diversísimos componentes electrónicos que quedan obsoletos cada día es fácil, muy fácil. Y, para los más expertos, existen todavía otras opciones como la obtención electrolítica de sodio, potasio, litio o calcio por la vía de la electrolisis de las sales fundidas. Mediante procedimientos puramente metalúrgicos o electrometalúrgicos podemos proveernos, pues, de unos 15 o 20 elementos.

Para los que no dispongan de un excelente sistema de ventilación o una cabina de absorción de gases donde llevar a cabo esos experimentos, lo mejor es localizar alguna empresa especializada en la venta de metales técnicos. Estas compañías ofrecen metales listos para su aplicación a un precio mucho más razonable que el de las muestras purísimas que acostumbran a vender los suministradores de material para laboratorio, sector al que deberemos llegar para conseguir buena parte de la tabla periódica.

Elementos interesantes porque dan paso a un amplio grupo de la tabla periódica, como el cerio, con espectros de emisión espectaculares como el estroncio, o con propiedades físicas singulares como el gadolinio, escapan a nuestras posibilidades experimentales. Por desgracia, estos tienen siempre un precio elevado y la inversión se justifica solo, quizá, por su interés científico.

Pasemos ahora a los elementos que son gases a temperatura ambiente. El aire es una mezcla cuyos componentes mayoritarios son el oxígeno y, sobre todo, el nitrógeno. Podemos considerar que un balón de vidrio lleno de aire contiene una muestra de nitrógeno con una quinta parte de impurezas. Pero podemos purificarlo mucho más mediante un simple proceso de absorción del oxígeno presente. Llenemos un balón de vidrio con el aire insuflado a través de un tubo de cobre lleno de lana de acero calentados fuertemente con un soplete. El gas que emerge es nitrógeno casi puro. Pasemos ahora al oxígeno. Pongamos agua oxigenada en un matraz, añadamos algo de pirolusita machacada o unas gotas de sangre humana. Empezará una fuerte efervescencia (ambas sustancias catalizan la descomposición del peróxido de hidrógeno), que liberará oxígeno suficiente para llenar un globo. Otra opción para conseguir oxígeno consiste en electrolizar agua acidulada, con lo que, además, obtendremos hidrógeno. Atención: ¡la mezcla es explosiva!

¿Qué ocurre con los otros gases? Sorprendentemente, podemos conseguir con facilidad lámparas eléctricas rellenas con algunos de ellos. Hay bombillas con argón, neón, xenón y criptón. Bajo una suave descarga eléctrica, lucen con bellos colores. Otra opción más cara la encontraremos en algunas páginas web que ofrecen tubos de descarga a alta tensión de todos los gases. Y, ya en otro plano, podemos localizar lámparas industriales de vapor de mercurio, de sodio y de amalgama de galio.

Vemos, pues, que, buscando por casa, visitando tiendas y ferias de minerales, explorando talleres mecánicos, ferreterías, lampisterías, buscando por Internet en páginas para coleccionistas o solicitando oferta a especialistas en productos químicos podemos materializar buena parte de la tabla periódica. Sin embargo, como decíamos al principio, resulta más interesante aderezar la colección con las aplicaciones prácticas y, atención, específicas, de cada elemento.

Recomiendo centrarse primero en las aplicaciones que materializan una propiedad física singular. Por ejemplo: el hierro destaca por su tenacidad, flexibilidad o por sus propiedades magnéticas; el aluminio, por su baja densidad, y lo mismo le ocurre al magnesio. Por tanto, buscaremos aplicaciones que pongan de manifiesto estos aspectos.

También podemos explorar el mundo de los medicamentos. Se prescriben compuestos de litio para tratar los estados de ánimo bajos; de bismuto, para mejorar el funcionamiento del sistema digestivo; el potasio, en forma de cloruro, para las articulaciones; el gadolinio, como contraste, se utiliza en la obtención de resonancias magnéticas; el nitrógeno, en forma de nitroglicerina, para evitar ciertos problemas cardíacos... la lista es larguísima.

Y no solo la farmacopea tiene un nexo directo con los elementos. También el arte. Los pigmentos blancos se obtienen a partir de compuestos sencillos de estaño, plomo o titanio. Los verdes, de hierro o cromo. El zinc, el cadmio y el manganeso se utilizan en pinturas al óleo; el oro, el uranio y el cobre, en vidrieras de colores. Más aún, ¿de cuántos elementos químicos puros, o casi, se fabrican tornillos? No será fácil, pero el coleccionista los puede encontrar de al menos 7 elementos casi puros y de, como mínimo, 5 grandes grupos de compuestos. ¿Adivina cuáles?

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El arte de coleccionar elementos químicos

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Decía el extraordinario Jorge Wagensberg, divulgador científico y museólogo de prestigio internacional, que la tabla periódica pergeñada por Dmitri Mendeléiev hace ahora 150 años es uno de los mayores logros intelectuales de la ciencia contemporánea. Admiraba esa forma de resumir en una simple hoja de papel el vasto corpus de conocimiento necesario para describir los elementos químicos y sus propiedades.

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Adiós al cristal: la revolución de la madera transparente de un científico sueco (que vas a querer poner en tus ventanas) | ICON Design | EL PAÍS

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Adiós al cristal: la revolución de la madera transparente de un científico sueco (que vas a querer poner en tus ventanas) | ICON Design | EL PAÍS

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Quien ha visitado la Glass House, o Casa de Vidrio, de Philip Johnson en Connecticut (EE.UU.) afirma que tiene la sensación de estar caminando por el campo con un techo pesado encima. El arquitecto construyó esta casa en la que vivió hasta su muerte con la convicción de intervenir apenas en la naturaleza utilizando muros de . Esta opción de paredes transparentes, hoy puede estar más cerca del uso doméstico.

El científico sueco Lars Berglund, profesor del Wallenberg Wood Science Center del Real Instituto de Tecnología de Estocolmo (KTH), ha creado la primera madera transparente y biodegradable que puede llegar a convertirse en el elemento constructivo del futuro. Para ello, eliminó la lignina de la madera de balsa, el componente que da rigidez a este material y responsable de que sea opaca, y el sustrato resultante lo impregnó en un polímero transparente. Así obtuvo un material similar a la madera en rigidez, que deja pasar la luz y, además, es capaz de absorber el calor.

"La madera es, con mucho, el material de base biológica más utilizado en los edificios; es, además, muy atractivo porque proviene de fuentes renovables y ofrece excelentes propiedades mecánicas, que incluyen resistencia, tenacidad, baja densidad y baja conductividad térmica", aclara el científico sueco.

Uno de los efectos directos que tiene el uso de este tipo de madera transparente va dirigido a su capacidad de absorción del calor, provocando el efecto contrario al que siente en el sofocante interior de un edificio de cristal expuesto al sol. Con su utilización, el sector de la construcción ahorraría costes para una climatización correcta y ayudaría al desarrollo de la energía solar. "La madera transparente es un buen material para utilizarse en grandes superficies de placas solares, pues es de bajo coste, fácil de llegar a él y renovable", cuenta Berglund.

Pero lo que la comunidad científica y los arquitectos se preguntan es si este material también podría utilizarse para ventanas y fachadas. "Cuando extraemos la lignina, la madera se vuelve blanca, pero no naturalmente transparente", aclara. Es decir, que sería perfecto para crear muros que dejaran pasar la luz pero mantuvieran la privacidad del interior.

Diego Barajas, del estudio español Husos Arquitectos, reflexiona sobre esta madera transparente, además, bajo una perspectiva social: "Sería interesante preguntarnos cómo podría servir para construir nuevos microclimas no solo en términos térmicos y ambientales, sino también sociales. A lo mejor, facilitando la construcción de espacios térmicamente protegidos y a la vez más fluidos y visualmente menos fragmentados, con el paso de la luz, se generarían sombras o nuevos matices lumínicos, dando lugar quizás a nuevas relaciones visuales entre actividades de la ciudad que suelen permanecer separadas".

Lars Berglund, que comenzó con estas investigaciones en 2016, está trabajando actualmente en la producción industrial de este nuevo material, con otras tipologías de maderas, mejorando su transparencia. Hace unos días comentó, frente a la Sociedad Americana de Química, que "la única parte de este material que no es biodegradable es el acrílico, pero esperamos poder reemplazarlo por otro polímero de base biológica". En cinco años, Berglund prevé las primeras aplicaciones domésticas en diseño de interiores.

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Adiós al cristal: la revolución de la madera transparente de un científico sueco (que vas a querer poner en tus ventanas)

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Durante años su proyecto era motivo de risas, hasta que han visto el resultado. Ahorra energía, es biodegradable, no genera efecto lupa en el interior de la vivienda, preserva la privacidad... Su inventor calcula que en cinco años se estará usando en las casas

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physicsfun en Instagram: “Gas Collection for Emission Spectra: pure samples of hydrogen, nitrogen and five noble gasses are subjected to the high frequency pulsed…”

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Disputas en la tabla periódica | Investigación y Ciencia | Investigación y Ciencia

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El estado de ánimo en el castillo de Bäckaskog, en el sur de Suecia, debería haber sido optimista cuando un grupo de químicos y físicos se reunió allí para un simposio, en mayo de 2016. El encuentro, patrocinado por la Fundación Nobel, ofreció a los investigadores la posibilidad de evaluar los esfuerzos globales para investigar los límites de la ciencia nuclear, y para celebrar la reciente incorporación a la tabla periódica de cuatro nuevos elementos. Sus nombres tenían que ser anunciados al cabo de unos días, lo que era un gran honor para los científicos y los países responsables de los descubrimientos.

A pesar de que muchos de los presentes estaban encantados con el desarrollo de este campo -y con los titulares que generaba-, un buen número de ellos mostraba una gran inquietud. Temían que hubiera fallos en la evaluación de los trabajos sobre los nuevos elementos y les preocupaba que las revisiones de esos descubrimientos hubiesen podido quedarse cortas. Algunos pensaban que no había suficientes pruebas para aceptar los elementos más controvertidos, los de número atómico 115 y 117. La integridad científica de la tabla periódica estaba en juego.

Hacia el final de la reunión, uno de los participantes pidió una votación a mano alzada sobre si debían o no anunciar los nombres de los elementos según estaba planeado. La petición revelaba la profunda preocupación de los asistentes. Numerosos investigadores votaron que se retrasara el anuncio, afirma Walter Loveland, químico nuclear de la Universidad Estatal de Oregón en Corvallis. Ello desencadenó una reacción inusitada en algunos de los investigadores rusos que habían encabezado los trabajos que dieron como resultado tres de los elementos. "Patearon y se fueron", recuerda Loveland. "Nunca había visto eso en una reunión de científicos."

Con todo, los nombres de los elementos fueron comunicados poco después. El nihonio (número atómico 113), el moscovio (115), el teneso (117) y el oganesón (118) se unieron a los 114 elementos descubiertos anteriormente como adiciones permanentes a la tabla periódica. Casi 150 años después de que Dmitri Mendeléyev soñara con esta estructura organizativa, se completó oficialmente la séptima fila de la tabla.

Sin embargo, el modo en el que acontecieron los hechos molestó profundamente a algunos científicos. Claes Fahlander, físico nuclear de la Universidad de Lund, confía en que los resultados experimentales respaldarán, al final, los anuncios del moscovio y el teneso. No obstante, mantiene que fue "prematuro" aprobar esos elementos. "Somos científicos", dice. "No nos valen las creencias, queremos pruebas."

Mientras el mundo celebra en 2019 el Año Internacional de la Tabla Periódica, el debate sobre las cuatro últimas incorporaciones ha obligado a reformar el proceso de verificación de otros nuevos elementos en el futuro. Y la controversia ha puesto una nube de incertidumbre sobre la última fila de elementos: es posible que los órganos decisorios soliciten la reevaluación de algunos de los últimos descubrimientos.

Parte de la controversia proviene de una desavenencia entre algunos químicos y físicos sobre quiénes deberían ser los legítimos custodios de la tabla periódica. Históricamente, los químicos han ocupado este rol, porque fueron ellos quienes descubrieron, mediante técnicas químicas y a lo largo de siglos de trabajo, los elementos de origen natural.

Durante las últimas décadas, sin embargo, los físicos nucleares son los que han liderado la búsqueda de nuevos elementos, creándolos artificialmente haciendo chocar núcleos atómicos. Puede tardarse años en obtener un solo átomo de estos elementos superpesados, que son también notoriamente inestables, pues se rompen por desintegración radiactiva a veces en fracciones de segundo. Dado que los grupos compiten para ser los primeros en crear los nuevos elementos, cada vez se hace más difícil validar sus hallazgos.
Rivalidad entre hermanos
La responsabilidad de aprobar o rechazar nuevos elementos recae en dos organizaciones hermanas: la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC, por sus siglas en inglés) y la Unión Internacional de Física Pura y Aplicada (IUPAP). Desde 1999 se ha confiado en el juicio de un comité de expertos conocido como el Grupo de Trabajo Conjunto (Joint Working Party, JWP), presidido por Paul Karol, químico nuclear y profesor emérito de la Universidad Carnegie Mellon. Se reúne periódicamente para evaluar los hallazgos de nuevos elementos. El grupo en su última composición, formada por Karol y cuatro físicos, se reunió en 2012 y se disolvió en 2016.

Durante ese tiempo, el JWP atribuyó el mérito del descubrimiento de los elementos 115, 117 y 118 a una colaboración rusoestadounidense dirigida por el veterano físico nuclear Yuri Oganessian, del Instituto Conjunto para la Investigación Nuclear, en Dubna. Asimismo, atribuyó el hallazgo del elemento 113 a los investigadores del Centro Nishina de Ciencia basada en el Acelerador RIKEN, cerca de Tokio.

Las decisiones del JWP fueron anunciadas públicamente el 30 de diciembre del año 2015, cuando la IUPAC emitió un comunicado de prensa proclamando el descubrimiento de los cuatro nuevos elementos (que todavía no habían recibido su nombre oficial). Los responsables de la Unión dijeron que habían trabajado rápido para comunicar las decisiones. De hecho, hicieron el anuncio antes de que el comité ejecutivo de la Unión pudiera aprobar las conclusiones del JWP, tal como especifican las reglas publicadas por la Unión (pueden consultarse en el volumen 38 de International Chemistry, la revista de noticias de la IUPAC); esta aprobación tuvo lugar al mes siguiente. Y, lo que todavía resulta más polémico, dice el entonces presidente de la IUPAP, Bruce McKellar, de la Universidad de Melbourne, las propuestas del JWP ni tan siquiera habían sido mostradas a la IUPAP, que habría deseado haberlas visto antes.

Esa omisión agravó las tensiones preexistentes entre las dos organizaciones. Cecilia Jarlskog, física de la Universidad de Lund y presidenta de la IUPAP antes que McKellar, afirma que, durante años, la IUPAC ha dominado injustamente el proceso de asignación de los descubrimientos. (Karol explicó a Nature que, al preparar los informes del JWP, trabajó en contacto, casi de forma exclusiva, con la institución química.) Al expresar su frustración en la reunión de 2016 en Suecia, acusó a la IUPAC de intentar acaparar la atención anunciando el descubrimiento por su cuenta y argumentó que tan solo los físicos "son competentes" para evaluar los anuncios de nuevos elementos.

En esta ocasión, las tensiones entre las comunidades de físicos y de químicos se acentuaron por la crítica hacia el modo en que el JWP había evaluado los hallazgos de los elementos 115 y 117. El JWP apoyó las conclusiones del equipo que había descubierto estos elementos, el cual encontró que las cadenas de desintegración radiactiva de los elementos 115 y 117 encajaban de tal manera que reforzaban ambos hallazgos. Pero este tipo de análisis de "bombardeo múltiple" es especialmente
complicado para los elementos de número atómico impar. Fahlander y sus colaboradores de la Universidad de Lund afirmaron que es bastante improbable que exista coincidencia en el caso del 115 y del 117 -una inquietud que se puso en conocimiento del JWP en febrero de 2015.

Robert Barber, miembro del comité y físico nuclear de la Universidad de Manitoba en Winnipeg, dice que, a pesar de que él y sus compañeros "estaban muy preocupados" por el tipo de prueba (bombardeo múltiple), concluyeron que no había alternativa y llegaron a un consenso sobre todas sus decisiones. Loveland también apoya la decisión general. E incluso si el último JWP se equivocó en algunos detalles, dijo, la historia muestra que es poco probable que sus decisiones sean revocadas.

Sin embargo, el físico nuclear Vladimir Utyonkov, de Dubna, apunta contra el JWP. A pesar de que no está de acuerdo con el argumento del grupo de Lund sobre el bombardeo múltiple y de que está seguro de que los descubrimientos de la colaboración rusoestadounidense son sólidos, mantiene que el comité carecía de expertos "de alto nivel" en síntesis de elementos pesados, y dice que sus informes preliminares contenían numerosos errores. Karol defiende el trabajo que él y sus colegas llevaron a cabo en el JWP, afirmando que intentaban atenerse a los criterios publicados que rigen el proceso de evaluación. En general, dice, "creo que el comité estaba extremadamente cómodo con su informe".

Pero parece que, en la reunión de 2016 en Suecia, la mayoría de los delegados fueron críticos con el JWP. David Hinde, físico nuclear de la Universidad Nacional de Australia en Canberra, preguntó a una cincuentena de los presentes si pensaban que las conclusiones del comité eran "científicamente satisfactorias". Comenta que recibió muy pocas respuestas positivas.
Cuestión de evaluación
A pesar de esos problemas, la IUPAC y la IUPAP siguieron adelante en junio de 2016 y anunciaron los nombres de los cuatro nuevos elementos. McKellar admite que tenía dudas al respecto, pero dice que según la mayoría de los físicos y químicos que consultó, las conclusiones generales del JWP -si bien no todos los detalles de sus análisis- probablemente eran sólidas.

Jan Reedijk, entonces presidente de la división de química inorgánica de la IUPAC, explica que el anuncio inicial se hizo pronto para evitar filtraciones a la prensa y satisfacer las demandas de los laboratorios peticionarios, que estaban impacientes por dar la noticia. Para facilitarlo, dice, aprobó rápidamente las conclusiones del JWP en diciembre de 2015 en nombre de su división, después de que hubiesen sido revisados y aceptados para su publicación en la revista Pure and Applied Chemistry de la IUPAC. "Me pareció que se había hecho la revisión adecuada, así que di mi "sí" en menos de una hora."

Sin embargo, no está claro si tuvo lugar una revisión verdaderamente independiente. Según el director ejecutivo de la unión química, Lynn Soby, antes de hacerse público, el trabajo del JWP se revisó en un proceso en dos etapas. Primero, sus conclusiones (sobre todo las vinculadas a los últimos descubrimientos) pasaron por la revisión de varios laboratorios, así como por otro revisor sugerido por uno de los laboratorios solicitantes. Después, los informes del JWP se mandaron a miembros del comité de terminología, nomenclatura y símbolos de la unión química.

Según Soby, el trabajo del comité fue verificar los errores de expresión y formato; dependía, por tanto, de los propios laboratorios proporcionar el análisis científico. Según ella, ese procedimiento fue adecuado, dado que son los laboratorios los expertos en este campo. Pero uno de esos investigadores, Utyonkov, creyó que la unión química había reclutado a 15 expertos independientes para hacer la revisión científica. Supuso que a él y a dos colegas de Dubna se les había pedido que comprobaran tan solo los hechos y las cifras que aparecían en los informes. "No entiendo cómo podemos ser considerados árbitros independientes", dice.

Pensándolo ahora, Jarlskog habría deseado que ella y el resto de la comunidad de físicos hubiesen prestado más atención a cómo se completó todo el proceso de evaluación, y en especial al arbitraje de las conclusiones del JWP. "Voy a tener pesadillas por lo negligentes que hemos sido."

Para abordar las inquietudes planteadas, las dos instituciones han acordado nuevos procedimientos para evaluar cualquier futuro elemento. Según las reglas modificadas que se dieron a conocer en mayo de 2018 (pueden consultarse en go.nature.com/2ji1gv4), los presidentes de la IUPAC y la IUPAP tendrán ahora la posibilidad de revisar, independientemente, las conclusiones del JWP antes de anunciarlas de forma conjunta. Para ello deberán llevar a cabo un proceso de evaluación por pares independiente en paralelo al de la revista Pure and Applied Chemistry.

McKellar dice que los cambios tendrán un efecto positivo. "Las uniones internacionales han tejido una relación de confianza al trabajar juntas en esto", dice.

Pero esos cambios no satisfacen a algunos críticos como Jarlskog. "Simplemente, no creo que las nuevas reglas vayan a cambiar nada", vaticina.

[ Artículo original publicado en Nature, vol. 558, págs. 175-176, 2018. Traducido con el permiso de Nature Research Group © 2019]

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El estado de ánimo en el castillo de Bäckaskog, en el sur de Suecia, debería haber sido optimista cuando un grupo de químicos y físicos se reunió allí para un simposio, en mayo de 2016.

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Elemento S | Artificial, naturalmente | SciLogs | Investigación y Ciencia

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La S es la letra ese mayúscula del alfabeto latino. Pero significa muchas más cosas. Refiriéndonos solo a la s mayúscula, es la abreviatura del sur geográfico, del siglo, de las antiguas matrículas de Santander, de las matrículas de Suecia... En ciencia tiene también otros significados. Es la magnitud entropía, la representación de la superficie, la representación del aminoácido serina, el símbolo del siemens (unidad de conductancia eléctrica)... Y el símbolo del azufre. Naturalmente, la letra aislada no permite saber a qué se refiere, pero el contexto permite deducir fácilmente el significado.

Para el caso de la química, esta variedad de significados para un solo símbolo es aún mayor de lo que se ha mostrado.

La definición de elemento (elemento químico) de la IUPAC reza, una vez traducida:

1. Un tipo de átomos; todos los átomos con el mismo número de protones en su núcleo atómico.

2. Una sustancia química pura compuesta por átomos con el mismo número de protones en su nucleo atómico. En ocasiones este concepto se denomina sustancia elemental, entendida como distinta del elemento químico definido en 1, pero en la mayoría de ocasiones se usa el término elemento químico para ambos conceptos.

Hay, pues, un solapamiento en la definición entre los átomos como tales y la sustancia que dichos átomos forman, la sustancia elemental. Pero ciertamente la distinción entre elemento-átomo y elemento-sustancia elemental, que es implícita para todo químico, no suele ser tan clara en los libros de texto ni en las divulgaciones. Para complicarlo todo, hay dos conceptos que hacen que exista una pluralidad de formas en las que se presenta un elemeto químico: la isotopía y la alotropía.

Veamos una tabla periódica cualquiera, de aquellas cuyo diseñador ha optado por colocar bastante información en cada elemento. En la figura 1 se muestran nueve casillas centradas en el azufre, de una tabla periódica muy difundida, la de Editorial Tébar Flores, que tiene el asesoramiento de la Real Sociedad Española de Química. A su lado, la leyenda para descifrar cada uno de los números y letras de cada casilla. La figura 2 muestra un fragmento de la página de Wikipedia en español correspondiente a las propiedades del azufre. En ambos casos, algunas de las propiedades que se muestran corresponden a los átomos de azufre como tales: su número atómico, sus radios atómicos, su configuración electrónica (para el azufre, [Ne]3s ²3p ⁴). Pero, al lado y sin distinción, aparecen un conjunto de propiedades que solo se pueden atribuir a la sustancia elemental azufre: su punto de fusión, su punto de ebullición, su calor específico, sus conductividades eléctrica y térmica, su densidad, su presión de vapor. Un solo átomo de azufre no tiene ninguna de estas propiedades, que son macroscópicas y atribuíbles solo a una cantidad apreciable de la sustancia elemental azufre.

Lo mismo puede decirse de su color, ilustrado en la figura 3: se muestra un fragmento de la portada del libro de Theodore Gray The Elements (traducción al catalán) con fotografías de Nick Mann. Ahí no hay datos, solo fotos de elementos. El amarillo del azufre es de la sustancia elemental, pues un solo átomo no tiene color.

Compliquémoslo con la isotopía. Todos los átomos de azufre son representados por S, y todos tienen 16 protones en su núcleo. Pero su núcleo puede tener un número distinto de neutrones, ¡hasta veinticinco valores! Hay, pues, veinticinco tipos distintos de átomos de azufre, denominados isótopos porque ocupan el mismo ( iso) lugar ( topos) de la tabla periódica. Se distinguen por un superíndice que indica su masa atómica. Así, todos los isótopos del azufre están entre el ²⁹S y el ⁴⁹S, que tienen respectivamente 13 y 33 neutrones. Son los isótopos. Hay solo cuatro isótopos estables, ³²S, ³³S, ³⁴S y ³⁶ S, con unas abundancias de 95,02 %, 0,75 %, 4,24 % y 0,02 %. El resto son isótopos radiactivos, con períodos de desintegración de pocos milisegundos o nanosegundos. Todos ellos son "el átomo de azufre". La existencia de isótopos y su distinta abundancia es lo que determina los pesos atómicos fraccionarios de la mayoría de elementos.

La mayor parte de elementos tienen isótopos, empezando por el hidrógeno que tiene tres: el hidrógeno ordinario ¹H, el deuterio ²H (a veces representado por D) y el tritio ³H (a veces representado por T). Entre todos los elementos hay 256 isótopos estables, y muchísimos más inestables. [+]

¿Y si pasamos a la sustancia elemental azufre? Como otros elementos, presenta el fenómeno de la alotropía. Los alótropos son "las diferentes modificaciones estructurales de un elemento", según la IUPAC. Del griego alos (distinta) y tropos (forma). Traducido, ello significa que el elemento puede encontrarse en distintas agrupaciones moleculares de átomos unidos de distintas formas, en número y en estructura. Por ejemplo, son bien conocidas las formas alotrópicas del carbono: el diamante, estructura cristalina en forma de red tetraédrica, el grafito, en forma de láminas con redes bidimensionales hexagonales; el grafeno, que son láminas individualizadas de grafito; y los fullerenos o estructuras esféricas de composición C ₆₀ o similares. Un concepto más general , que se aplica no solo a elementos sino a compuestos, es el de polimorfismo, que es la posibilidad de que una misma sustancia se presente en distintas estructuras cristalinas.

Pues bien, el azufre, la sustancia elemental azufre, es la que más alótropos muestra de todos los elementos de la tabla periódica. Puede presentarse en no menos de veinte formas. Las más simples son moléculas diatómicas S ₂, triatómicas S ₃ o tetraatómicas S ₄ , presentes en el azufre vapor. Se han identificado diversas moléculas en forma de anillo de cinco, seis u ocho átomos de azufre unidos (S ₅, S ₆ y S ₈) y aún otros ciclos de hasta 20 nucleos de azufre. Existen también cadenas, no cerradas, y mezclas de varios alótropos. Y aún se pueden considerar muchas formas cristalinas de cada una de estas formas alotrópicas. Existen también formas de azufre amorfo.

El azufre, el sólido amarillo que todos conocemos, está formado muy mayoritariamente por anillos de ocho átomos en forma de corona, el S ₈ o ciclo-octoazufre, con pequeñas proporciones del ciclo S ₇. Es la forma más estable a temperatura ordinaria, y recibe distintos nombres comunes: azufre ortorómbico, flor de azufre, azufre rómbico y otros. Es la típica sustancia amarilla que aparece en la figura 3. Esta sustancia elemental, la más estable en condiciones normales, es la que tiene las propiedades físicas y químicas que aparecen en las casillas de las tablas periódicas: tiene densidad, punto de fusión, conductividad térmica y eléctrica, presión de vapor, dureza, color... Cada uno de los ocho átomos de azufre que forman el ciclo comparten un electrón con sus dos átomos vecinos, dando enlaces covalentes bastante fuertes. Estos anillos se unen después con otros mediante enlaces débiles, formando estructuras denominadas sólidos moleculares.

En resumen, tenemos docenas de átomos y sustancias, todas ellas escondidas en una simple S.

La distinción entre los dos conceptos de átomo y de sustancia elemental hace que algunas pocas tablas periódicas los distingan. Así, en una cara de la tabla describen las propiedades de los átomos, y el la otra cara indican las propiedades de la sustancia elemental y, en particular, su fórmula. En las casillas de los gases nobles, sustancias monoatómicas, aparecen los símbolos clàsicos: He, Ne, Ar. Los gases no nobles suelen ser diatómicos: F ₂, Cl ₂, N ₂, O ₂. El azufre aparece con su S ₈ ya visto y el fósforo con P ₄. Y todos los metales tienen fórmulas tipo Na n, Fe n, Pb n, indicando con n el estado metálico formado por infinidad de nucleos del elemento unidos por la nube electrónica común.

Y hay aun un tercer concepto adicional relacionado con los elementos: el del azufre combinado, esto es, el átomo de azufre que podemos imaginar que comparte sus electrones con otros elementos, en formas variadas. Así, el sulfuro de hierro (FeS) que se forma entre la clara y la yema de un huevo duro y que le da una tonalidad verdosa, Aquí el átomo de azufre ha ganado dos electrones del hierro y se ha convertido en el ion sulfuro, S ²⁻ que se une mediante atracción electrostática -un enlace iónico- al ión hierro Fe ²⁺. O, en el caso del ácido sulfúrico y los sulfatos (H ₂SO ₄ y SO ₄ ²⁻, respectivamente, el S central comparte seis electrones con 4 oxígenos de su alrededor mediante enlaces covalentes. de varias clases ¿Podemos seguir denominando "átomos de azufre" a esos núcleos de azufre que han cedido dos electrones, o que han compartido todos sus electrones de su nivel exterior? Desde luego que no. El primero es una entidad química distinta denominada ion sulfuro, y el segundo forma parte de una entidad química denominada ion sulfato. El azufre puede formar miles de combinaciones distintas, y en ninguna encontramos el elemento azufre como tal.

En resumen, es correcto hablar de los átomos del elemento azufre cuando están aislados, y cuando nos referimos a la idealización del átomo, a la estructura electrónica formada por un núcleo de 16 protones y un número de neutrones entre 13 y 33 (el conjunto de isótopos), con 16 electrones en su entorno. También es correcto hablar de la sustancia elemental azufre, que puede existir en forma de más de veinte alótropos, de los cuales el más común es el S ⁸. Y es también correcto hablar de los compuestos con azufre, en que la preposición "con" indica que ahí el azufre ha sufrido cambios en su estructura electrónica y ya no tiene ni la estructura electrónica del átomo de azufre ni las propiedades físicas y químicas de la sustancia elemental azufre, sino que estamos en presencia de otras sustancias químicas distintas, cuyas propiedades no tienen por qué tener nada que ver con las propiedades de los elementos que constituyen sus moléculas.

Tales distinciones no son divertimentos de químicos, sino distinciones pertinentes para una comunicación veraz. Alguna vez he visto describir el cloruro de sodio, nuestra sal de mesa, como compuesto que contiene dos elementos muy peligrosos: el cloro, gas tóxico, y el sodio, que arde en contacto con el agua. Cuidado con la sal...

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El símbolo de un elemento engloba tres conceptos: el átomo del elemento (entendido como su estructura electrónica), la sustancia elemental (el elemento en su forma más estable en la naturaleza) y el elemento combinado en las múltiples sustancias en que puede aparecer. Las cosas se complican más todavía si tenemos en cuenta los conceptos de isotopía y alotropía.

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Confirmada la existencia de un metal sólido y líquido a la vez | Tecnología | EL PAÍS

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Al calentar el hielo a cero grados, una parte empieza a ser líquida. Pero el nuevo estado une componentes sólidos y fluidos a la vez sin experimentar ningún cambio de fase. Cassie Matias Unsplash

"Si pudiese sujetarlo en la mano, sería un pedazo sólido que escurre una parte líquida del mismo material", dice Andreas Hermann, físico de materia condensada en la Universidad de Edimburgo (Escocia). Lo que Hermann describe es un estado exótico de la materia cuya existencia era solo una hipótesis hasta ahora. Utilizando un programa de inteligencia artificial, él y otros investigadores de Reino Unido y de China acaban de confirmarlo: hay una fase estable de los metales que combina átomos en configuración sólida y otros en estado líquido a la vez.

La sorprendente estructura se forma al aplicar enormes presiones y alta temperatura a un bloque de potasio puro, aunque los científicos sospechan que al menos otros seis elementos químicos -más metales como el sodio y el bismuto- podrán existir en este estado.

La experiencia cotidiana dicta que un material solo puede ser sólido y líquido cuando está en cambio de fase, por ejemplo un cubito de hielo que se derrite. Sin embargo, el nuevo estado, que se llama el chain-melted state ("fusión en cadenas"), existe en un amplio rango de condiciones; no está en proceso de fusión ni de solidificación.

"El material es estable. Lo podrías poner en un colador y atravesaría los poros en su forma líquida, pero luego sería capaz de reconstituir una parte sólida al otro lado", explica Hermann. Aunque es difícil imaginar aplicaciones tecnológicas para una estructura que solo aparece con mucho calor y alta presión, los investigadores recuerdan que, en el universo, la mayor parte de la materia está sujeta a estas condiciones extremas, en el interior de planetas y otros cuerpos astronómicos.

A presión atmosférica y temperatura ambiente, la conformación interna de una barra metálica de potasio es sencilla: muchas hileras ordenadas de átomos. Sin embargo, al comprimir y calentar el material, su estructura cristalina se complica. Desde hace años, los científicos saben que pueden aparecer simultáneamente dos configuraciones sólidas de átomos, pero la forma exacta de cada una se desconocía.

No basta con conocer la ordenación de un puñado de átomos y asumir que se puede extrapolar a todo el material. Según explica Rafael Molina, un físico teórico de materia condensada del Instituto de Estructura de los Materiales (IEM-CSIC), los cristales forman estructuras "no conmensuradas", lo cual significa que la distancia entre los átomos en una red no es igual en otra. "No son periódicas exactamente", resume: "Para entender bien estos materiales, hacen falta simulaciones de muchos átomos".

Hermann y sus compañeros recurrieron a la inteligencia artificial para esclarecer las propiedades de estas redes grandes, según explican en la revista PNAS. Entrenaron a una inteligencia artificial con las propiedades de pequeños grupos de átomos de potasio, para que aprendiese a predecir la estructura de la materia bajo diversas condiciones. El programa incorporó elementos de la mecánica cuántica, que es la teoría más realista que tienen los físicos para explicar el comportamiento de las partículas. Así fue capaz de simular con éxito la configuración de un bloque de 20.000 átomos de potasio, algo que nunca se habría logrado realizando los cálculos matemáticos de la mecánica cuántica, por su complejidad.

Esquema de la estructura atómica del potasio en el nuevo estado descrito. Las hileras de átomos en cian son líquidas. PNAS

Al aumentar la presión, el programa predice que los átomos de potasio, efectivamente, forman dos estructuras sólidas pero independientes. Aproximadamente el 80% de ellos se organizan en cinco tubos cilíndricos que componen una cruz griega (un cilindro en el centro, cuatro en los extremos). El 20% restante forma cuatro hileras de átomos que se acomodan en los huecos de la cruz. En el rango de 127 a 527 grados centígrados, y entre 20.000 y 40.000 veces la presión atmosférica -condiciones comparables a las del manto terrestre-, solo las hileras de átomos se vuelven líquidas. Fluyen de manera independiente a la estructura de cruz, que permanece sólida.

La aportación más valiosa del estudio, según Molina, quien no participó en la investigación, es que el programa de inteligencia artificial también predice con sorprendente precisión los cambios de fase que ya se conocían del potasio. Eso es "una indicación muy fuerte de que realmente tienen razón", explica, a pesar de que todavía nadie ha observado a nivel atómico este nuevo estado de la materia.

El algoritmo que han desarrollado Hermann y sus compañeros se podrá utilizar para predecir si otros elementos experimentan también este cambio de fase, o incluso estados nuevos todavía desconocidos. El potasio, concretamente, es un elemento muy reactivo y rara vez se encuentra en estado puro, por lo que "es poco probable que exista así en la naturaleza", confiesa Hermann. Pero los científicos ahora tienen una herramienta para entender cambios extremos y naturales de la materia, como los que se producen en la desintegración de un meteorito o en el impacto de una bala.

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Confirmada la existencia de un metal sólido y líquido a la vez

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"Si pudiese sujetarlo en la mano, sería un pedazo sólido que escurre una parte líquida del mismo material", dice Andreas Hermann, físico de materia condensada en la Universidad de Edimburgo (Escocia). Lo que Hermann describe es un estado exótico de la materia cuya existencia era solo una hipótesis hasta ahora.

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A Boy And His Atom: The World's Smallest Movie

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El apellido Bosch se reconoce fácilmente como vinculado al mundo de la ingeniería y la industria, debido sobre todo Robert Bosch, inventor de la bujía y fundador de la compañía que lleva su nombre. Su sobrino Carl no se quedó atrás y fue también un poderoso industrial. Pero además se le considera uno de los dos científicos cuyos hallazgos han servido para salvar más vidas: 2.720 millones, según la web ScienceHeroes.com. Estos son los descubrimientos científicos, y sus protagonistas, a los que debemos un homenaje como grandes salvavidas de la ciencia.

1. Fertilizantes

Fritz Haber y Carl Bosch

El nitrógeno es un nutriente esencial para las plantas, pero no pueden tomarlo directamente en la forma gaseosa inerte presente en la atmósfera; necesitan que los microbios hagan el trabajo por ellas. Hasta comienzos del siglo XX sólo el estiércol y el nitrato de Chile, procedente del guano de las aves, podían suministrar el nitrógeno a las plantas de forma aprovechable.

Esto era así hasta que el 3 de julio de 1909 el químico alemán Fritz Haber (1868-1934) logró por primera vez unir nitrógeno e hidrógeno, a alta presión y temperatura y mediante el uso de un catalizador metálico, para producir amoníaco. En la compañía BASF, Carl Bosch (1874-1940) se encargó de transformar el experimento de Haber en un proceso a escala industrial. Ambos recibirían el premio Nobel de Química, Haber en 1918 y Bosch en 1931.

El proceso de Haber-Bosch cambió el mundo: se calcula que la alimentación de la mitad de la población mundial depende de los fertilizantes derivados de él. Pero tiene un reverso oscuro; este método permitió la fabricación a gran escala de los explosivos modernos, responsables de entre 100 y 150 millones de muertes en el último siglo. Con ocasión de la Primera Guerra Mundial, Haber fue además un entusiasta impulsor de las armas químicas, creando el gas cloro cuyo uso en las trincheras supervisaba él mismo. Se cree que esta actividad de Haber provocó el suicidio de su primera esposa, la también química Clara Immerwahr, de convicciones pacifistas.

2. Grupos sanguíneos y transfusiones

Karl Landsteiner y Richard Lewisohn

Con 1.094 millones de vidas salvadas, los artífices del descubrimiento de los grupos sanguíneos y de las técnicas de transfusión merecen el segundo puesto en el podio de los científicos salvadores. La lista de aportaciones a este campo de la ciencia es inmensa, dado que las primeras transfusiones se intentaron ya poco después de que en 1628 el médico inglés William Harvey hiciera la primera descripción detallada y completa de la circulación sanguínea.

Entre los siglos XVII y XIX proliferaron los intentos de transfundir sangre entre animales, entre humanos, o entre ambos, a menudo con consecuencias fatales. Con el nacimiento del siglo XX, el austríaco Karl Landsteiner (1868-1943) comprendió que la aglutinación de sangre de diferentes personas se debía a la existencia de distintos grupos sanguíneos, que nombró A, B y C. Por su parte y mientras trataba de vincular las enfermedades mentales con las de la sangre, en 1907 el psiquiatra checo Jan Janský definió los cuatro grupos que hoy conocemos como el sistema AB0. En 1937 Landsteiner, en colaboración con Alexander S. Wiener, añadió el descubrimiento del f actor Rhesus o Rh, pero ya antes las transfusiones sanguíneas habían empezado a tomar forma científica.

Las primeras transfusiones empleando criterios de compatibilidad se realizaron en el Hospital Monte Sinaí de Nueva York a cargo de Reuben Ottenberg, que identificó la existencia de un grupo donante universal. Pero fue el cirujano germano-estadounidense Richard Lewisohn (1875-1961), del mismo hospital, quien en 1915 aplicó con éxito el anticoagulante citrato sódico para conservar las muestras refrigeradas durante dos o tres semanas, lo que abrió la posibilidad de almacenar la sangre en bancos. El hallazgo llegó justo a tiempo, ya que las transfusiones salvarían miles de vidas durante la Primera Guerra Mundial.

3. Microbios y sepsis

Louis Pasteur y Joseph Lister

Hasta el siglo XIX todavía se creía que los seres vivos podían surgir espontáneamente de la nada; por ejemplo y según Aristóteles, los pulgones nacían de las gotas de rocío. La existencia de los microbios había comenzado a postularse desde mediados del siglo XVI, pero no fue hasta los experimentos de fermentación del químico francés Louis Pasteur (1822-1895) cuando pudo confirmarse que la generación espontánea no existía, y que todo ser vivo nacía de otro ser vivo.

Pasteur descubrió que los microorganismos eran responsables de la contaminación de las bebidas, y que esto no sucedía cuando se esterilizaban por calor y después se mantenían en recipientes cerrados. En 1865 Pasteur patentó su método, que hoy conocemos como pasteurización. Pero además de sus aplicaciones industriales, el químico intuyó que los microbios eran responsables de las enfermedades a través de las infecciones.

Las ideas de Pasteur llegaron al conocimiento del cirujano británico Joseph Lister (1827-1912). Por entonces, las infecciones de las heridas se atribuían a las miasmas, o aire podrido. Pero cuando Lister supo que el trabajo de Pasteur demostraba la contaminación de los alimentos incluso en ausencia de aire, decidió aplicar una esterilización química al material y a las heridas en sus operaciones. Para ello empleó ácido carbólico, hoy llamado fenol. La web ScienceHeroes.com no llega a estimar el número de vidas salvadas por los hallazgos de Pasteur y Lister, pero es evidente lo que todos les debemos a ambos, incluso en lo más cotidiano: en 1879 un químico de Missuri creó un antiséptico bucal al que llamó Listerine.

4. Vacunas

Edward Jenner

El del médico y cirujano inglés Edward Jenner (1749-1823) es un caso de constancia y método, pero también de una audacia que hoy le habría llevado a prisión. Contrariamente a lo que a veces se presenta, la idea de la vacunación no le surgió de un momento "eureka": en su época se practicaba la variolización, o inoculación de costras o pus de la viruela en personas sanas para protegerlas de lo que entonces era una terrible plaga.

En ocasiones funcionaba, pero en otros casos los resultados eran fatales. Varios médicos antes que Jenner habían notado que los ganaderos contraían una versión benigna, la viruela vacuna, permaneciendo inmunes a la enfermedad humana, e incluso habían ensayado inoculaciones con este material. El de Jenner fue el primer estudio extenso sobre la materia, para el que eligió como primer paciente a un niño de ocho años, James Phipps, hijo de su jardinero.

Por fortuna, el método funcionó: la vacunación, o inoculación con la viruela vacuna, protegió al niño de la posterior exposición a material de la enfermedad humana. Sin embargo, los experimentos de Jenner inicialmente suscitaron escepticismo e incluso burlas. Desde sus ensayos iniciales en 1796, tuvieron que transcurrir 44 años, con Jenner ya fallecido, para que el gobierno británico adoptara oficialmente la vacunación.

En 1979 y como fruto de una extensa campaña, la Organización Mundial de la Salud declaró la erradicación de la viruela. El trabajo de Jenner ha salvado unos 530 millones de vidas, pero a ellas deberíamos añadir las muertes evitadas por otras vacunas contra numerosas enfermedades mortales. Estas vacunas tienen sus propios héroes, pero todas ellas se derivan del trabajo pionero de Jenner.

5. Cloración del agua

Linn Enslow y Abel Wolman

La falta de acceso a agua potable continúa siendo hoy una de las principales causas de mortalidad en los países en desarrollo. Según la Organización Mundial de la Salud, 1,6 millones de personas mueren cada año por enfermedades diarreicas vinculadas al agua contaminada; el 90% son niños menores de cinco años. Pero hasta bien entrado el siglo XX, el agua era un factor de riesgo sanitario en todo el mundo: los países más industrializados ya contaban con canalizaciones para el abastecimiento, pero a menudo la calidad era deficiente, y el grifo podía servir de entrada a infecciones letales como el cólera, el tifus o la disentería.

A finales del siglo XIX comenzó a experimentarse con la cloración del agua como método de esterilización, pero a veces el remedio era peor que la enfermedad, dado que el cloro es tóxico. Encontrar el punto exacto para aprovechar sus propiedades antisépticas sin envenenar a la población parecía un reto demasiado espinoso, hasta que un ingeniero sanitario del Departamento de Salud Pública del estado de Maryland (EEUU) llamado Abel Wolman (1892-1989) se propuso dar con la fórmula precisa. Para ello contó con la ayuda del químico Linn Enslow (1891-1957). Entre ambos diseñaron en 1919 un método estandarizado para clorar el agua de la red de Baltimore.

Aunque inicialmente las autoridades eran reacias a verter cloro en sus canalizaciones de agua, el sistema de Wolman y Enslow se probó fiable y seguro, extendiéndose por todo el mundo en unas décadas. La cloración del agua ha sido calificada como uno de los mayores avances en salud pública del pasado milenio, que según la web ScienceHeroes.com ha salvado 177 millones de vidas en todo el mundo.

Por Javier Yanes para Ventana al Conocimiento

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El apellido Bosch se reconoce fácilmente como vinculado al mundo de la ingeniería y la industria, debido sobre todo Robert Bosch, inventor de la bujía y fundador de la compañía que lleva su nombre. Su sobrino Carl no se quedó atrás y fue también un poderoso industrial.

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La tabla periódica en el arte: ¿Qué átomos hay en una obra? — Cuaderno de Cultura Científica

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Hace 150 años un ruso de prominente barba llamado Dmitri Ivánovich Mendeléyev propuso un elegante sistema para ordenar los elementos químicos en función de su peso atómico y sus propiedades químicas. Su trabajo sigue ofreciendo hoy un marco común en el ámbito de la Química y, no en vano, 2019 ha sido declarado el Año Internacional de la Tabla Periódica. Esta sección del Cuaderno de la Cátedra Científica se quiere unir a tan especial celebración y para ello, a lo largo de este año, haremos un recorrido por los elementos químicos que mayor importancia han tenido en la Historia del Arte. No olvidemos que conocer la composición química de los materiales artísticos es vital tanto para el proceso creativo como para la conservación y restauración de nuestro patrimonio cultural. Pero, antes de entrar de lleno con la tabla periódica, dedicaremos este artículo a una pregunta de vital importancia: ¿Cómo podemos saber qué elementos químicos hay en una obra de arte?

En entradas anteriores hemos hablado largo y tendido sobre numerosas técnicas analíticas que nos ayudan a conocer la composición química de los materiales artísticos. Hoy nos detendremos en una que, de una manera relativamente sencilla, nos permite saber qué tipo de átomos forman una obra de arte: la fluorescencia de rayos X. Es importante recalcar que esta técnica no nos ofrecerá una fórmula molecular exacta de una sustancia, tan solo nos dará información sobre los átomos que la forman. Por ejemplo, en una pintura que contenga amarillo de Nápoles, no nos revelará que la composición química es Pb Sb O , pero sí que nos desvelará que hay plomo (Pb) y antimonio (Sb). En muchas ocasiones eso es más que suficiente para descifrar qué compuesto químico tenemos entre manos. Veamos brevemente en qué consiste la fluorescencia de rayos X antes de conocer algunas de sus aplicaciones en el mundo del arte.

La fluorescencia de rayos X se basa en la interacción de la materia con una radiación como los rayos X o los rayos gamma. En la Imagen 2 (izquierda) vemos una representación esquemática del proceso que nos ayuda a descubrir la identidad de los átomos de una muestra (aunque la realidad de los orbitales difiere bastante de la de ese modelo planetario). Empleando una radiación de alta energía se expulsa un electrón de un orbital cercano al núcleo, es decir, un electrón de un nivel energético bajo. Esto provoca que un electrón de un nivel energético superior ocupe esta "vacante", ya que el átomo tiende a minimizar su energía. En ese proceso el exceso de energía se libera también en modo de radiación (rayos X). Y, precisamente, esta radiación liberada es la clave que nos permite descubrir de qué elemento químico se trata. Esto es posible gracias a que los electrones sólo pueden tener ciertos valores de energía concretos que variarán en función del átomo y del orbital que ocupen. Haremos otra simplificación valiéndonos de nuevo de la Imagen 2 (derecha). Según la física clásica un electrón podría tener cualquier valor energético (podría estar en cualquier punto de la rampa), pero gracias a la mecánica cuántica sabemos que sólo puede tener unos valores discretos (los escalones). Al pasar de un nivel energético a otro (pasar de un escalón a otro), se libera una energía característica que nos permite conocer que elemento químico estamos analizando (la altura entre escalones depende del átomo). La fluorescencia de rayos X se puede aplicar a la mayoría de los elementos que forman la tabla periódica, con excepción de los que tienen un número atómico menor que el sodio (carbono, oxígeno, etc.) que son difíciles de detectar, especialmente con los instrumentos portátiles.

Ahora ya sabemos que la fluorescencia de rayos X nos descubre los elementos químicos presentes en una obra de arte, gracias a lo cual podemos deducir su composición química empleando ciertos conocimientos sobre materiales artísticos. Por ejemplo, si analizásemos la cerámica griega de figuras negras de la Imagen 3 detectaríamos hierro por toda la superficie. ¿Significaría eso que está formada por un solo tipo de compuesto químico? En tal caso sería difícil explicar la existencia de dos colores. La realidad es que las zonas rojizas están compuestas por hematita (Fe O ) y las negras por magnetita (Fe O ), colores que los griegos lograban mediante una hábil combinación de reacciones de oxidación y de reducción del hierro presente en la arcilla.

Obviamente, identificar los compuestos no siempre es tan sencillo como hemos visto en este caso. A alguien ya se le habrá ocurrido que la fluorescencia de rayos X ofrece ciertas limitaciones a la hora de discernir la composición química exacta y diferenciar entre sustancias. Efectivamente, podría darse el caso en que dos pigmentos que tengan el mismo color estén compuestos por los mismos elementos químicos, pero en diferentes proporciones. Por ejemplo, si en una pintura verde se detecta cobre, podría estar formada por malaquita (Cu CO (OH) ) o por verdigrís (Cu(CH COO) ). Afortunadamente esos casos no son tan abundantes, ya que la química de los pigmentos no es tan compleja como podríamos pensar, especialmente si nos referimos a las pinturas que se empleaban antes de la aparición de la síntesis orgánica. Además, cuando se detectan varios elementos químicos en una muestra la cosa se puede simplificar. Para entender esto mejor, pongamos que en otra pintura verde detectamos cromo. Bien podría tratarse de un óxido de cromo (Cr O ·2H O) o de una combinación de amarillo de cromo (PbCrO ) y otro pigmento azul como el azul cobalto (CoO·Al O ). ¿Cómo diferenciarlos? Pues, porque de darse la segunda opción, también encontraríamos cobalto (del azul) y plomo (del amarillo). En este último caso no habría que sacar conclusiones precipitadas, ya que el plomo también podría venir del blanco de plomo, tan empleado históricamente en mezclas de pinturas y preparaciones de soportes.

De pigmentos que (casi) se pierden

Una de las grandes ventajas de la fluorescencia de rayos X es que nos permite trabajar con rastros mínimos de pintura. Así, podremos conocer los pigmentos empleados en esculturas que hayan perdido la mayoría de su policromía. Dos casos célebres que reflejan este uso son la columna de Trajano (de la que ya hablamos en su momento) y la Dama de Elche. Gracias a los análisis realizados sobre la más famosa de las esculturas iberas, conocemos los pigmentos que una vez le dieron color (sí, estaba pintada), información que se ha empleado para realizar diferentes reconstrucciones (Imagen 4). Quizás lo más llamativo de este estudio es la presencia de azul egipcio (CuAlSi O ), que refleja el intercambio cultural entre los iberos y el país del Nilo.

Un caso mucho más reciente de identificación de pigmentos lo encontramos en "El jardín de Daubigny" de Vincent van Gogh. Aunque en este caso la pintura no estaba perdida, sino oculta. Durante los últimos meses de vida el genio holandés pintó tres versiones de este jardín, entre ellas las dos que podéis observar en la Imagen 5. Como veis, hay claras diferencias compositivas entre las que destaca la presencia de un gato en la versión superior. Si observamos la misma zona en el otro cuadro podremos observar que van Gogh sepultó al gato con pinceladas de hierba. Pues bien, dicha zona se analizó mediante fluorescencia de rayos X y se encontró hierro y cromo, lo que permite pensar que el gato había sido pintado con una mezcla de amarillo de cromo (PbCrO ) y azul de Prusia (Fe C N ).

La fluorescencia de rayos X no se limita al estudio de un solo punto de una obra de arte, sino que permite analizar toda la superficie para obtener una especie de mapas de abundancia de elementos químicos. Un ejemplo perfecto es el de La Joven de la Perla (Imagen 6). En la imagen vemos mapeo del mercurio en blanco y negro, de modo que las zonas más blancas indican una mayor cantidad de este elemento. El mercurio proviene del uso que Vermeer hizo del pigmento bermellón (HgS) que, como vemos, abunda en los labios de la muchacha. También podemos observar la presencia de mercurio en el rostro de la joven, aunque con una menor intensidad. En cambio, el turbante y el fondo son completamente oscuros. La explicación es simple: Vermeer empleó bermellón para ajustar la tonalidad que deseaba lograr en la pintura con la que pintó la cara.

Aunque la última imagen que os he mostrado está en blanco y negro, estos mapeos se obtienen empleando programas informáticos que permiten lograr resultados mucho más visuales. Esto lo ilustra perfectamente el mapeo de pigmentos del manuscrito tibetano que tenéis en la Imagen 7. Sabiendo qué elementos abundan en cada zona no es complicado saber que pigmentos fueron usados: bermellón (HgS) para el borde rojo, pan de oro (Au) para la piel y la mandorla, minio (Pb ₃O ₄) para el traje, y compuestos con cobre para los azules y los verdes, posiblemente azurita (Cu ₃(CO ₃) ₂(OH) ₂) y malaquita (Cu ₂CO ₃(OH) ₂) respectivamente.

Con este artículo hemos realizado un primer acercamiento a la tabla periódica desde el punto de vista de los materiales artísticos. A lo largo de este año iremos profundizando en aquellos elementos químicos que mayor trascendencia han tenido a lo largo de la historia del arte. ¡No os lo perdáis!

Simon Fitzgerald. Non-destructive micro-analysis of Art and Archaeological objects using micro-XRF [PDF]. Acheometriai Műhely 2008/3.

Sobre el autor: Oskar González es profesor en la facultad de Ciencia y Tecnología y en la facultad de Bellas Artes de la UPV/EHU.

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La tabla periódica en el arte: ¿Qué átomos hay en una obra?

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Solving the puzzle of the periodic table - Eric Rosado

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The Periodic Table Song (2018 Update!) | SCIENCE SONGS

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The genius of Mendeleev's periodic table   Lou Serico

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Una hora, una bici y un ciclista: o cómo romper barreras tecnológicas en el Récord de la Hora

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Una hora, una bici y un ciclista: o cómo romper barreras tecnológicas en el Récord de la Hora

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Sin recurrir a Google, ¿sabrías decir quién es Ondrej Sosenka y por qué será recordado, casi con toda probabilidad, durante el resto de su vida? Si la respuesta es negativa, no te preocupes: ni siquiera la mayoría de los más fieles seguidores del ciclismo en sus distintas modalidades acertarían a identificar a este semi-anómico ciclista checo como el actual poseedor del Récord de la Hora. Hace ya casi nueve años, el diecinueve de julio de 2005, en Moscú, Sosenka recorrió 49 kilómetros y 700 metros en sesenta minutos.

De este modo, el campeón checo, enrolado en las filas del humilde equipo italiano Acqua & Sapone, realizaría su sueño particular y la gesta que, años atrás, gozaría de tanto prestigio y reconocimiento profesional como la victoria total en el Tour de Francia. ¿Qué ha sucedido en el camino del Récord de la Hora para que, tras ser un anhelo en la mente de todo ciclista profesional, su carácter haya quedado tan devaluado?

Retrocedamos algo en el tiempo para observar el cuadro con mejor perspectiva. En 1965, durante su primer año como profesional, Eddy Merckx, a la postre el ciclista con el palmarés más impresionante de todos los tiempos, era preguntado por sus ambiciones como joven y prometedor corredor. El belga, conocido durante sus años como profesional como El Caníbal por su ambición desmesurada en cada nimia prueba que corría -cariz que engrosó su palmarés de forma exponencial-, no dudó: "Ganar el Tour de Francia y establecer un nuevo Récord de la Hora".

Siete años después, en México D.F. -altura mediante-, Merckx hacía realidad sus deseos y fijaba los límites del ser humano sobre la bicicleta, en una hora de esfuerzo continuado y máximo, en 49 kilómetros y 431 metros. Ese mismo año el belga había obtenido su tercer Giro de Italia, su cuarto Tour de Francia y otro sinfín de pruebas de máximo prestigio más. Entre ellas, relucía como la que más el Récord de la Hora.

Volvamos al presente: la noticia el pasado mes de febrero de la intención formal de Fabian Cancellara de establecer un nuevo Récord de la Hora se recibió con tibia algarabía entre los foros ciclistas. El ciclista suizo ha sido uno de los más destacados contrarrelojistas de la pasada década -cuatro títulos mundiales en la especialidad mediante- y siempre ha mostrado un más o menos velado deseo por enfrentarse a tan histórico reto.

Tras más de diez años de protagonismo indudable en el pelotón internacional, Cancellara, a la edad de treinta y dos años y ya en la recta final de su carrera -en teoría-, sacrificará parte de su calendario anual para, en México, como ya hiciera Merckx en 1972, superar la distancia marcada por Sosenka en 2005. Su propio equipo reconoce el sacrificio, que no el honor: cumplidos con creces sus objetivos de temporada -y de carrera deportiva-, Cancellara se puede permitir el lujo, el capricho, de batir el Récord de la Hora.

El Récord más allá de la bicicleta

Será en agosto y conforme al reglamento incorporado por la UCI tras el inicio del siglo XXI. La progresiva decadencia de la prueba encuentra su razón de ser, primariamente, en los cambios de reglamentos frecuentes y la anulación de récords pasados obtenidos con reglas contemporáneas pero, a la postre, desechadas. Sería un error pensar en Sosenka como el ser humano que más distancia ha recorrido en una hora utilizando sólo su fuerza motriz.

Queda lejos de ello, de hecho, si pensamos en la increíble velocidad media obtenida por Sam Wittingham en julio de 2004 sobre el Varna III, un pequeño vehículo fabricado con forma de bala y fibra de carbono para eliminar por completo la resistencia del aire. Wittingham recorrió 86 kilómetros y 770 metros en una hora. Técnicamente es el auténtico Récord de la Hora.

El problema reside en la naturaleza del vehículo empleado: es cierto que Wittingham utilizó sólo su fuerza motriz y que el 'Varna III' estaba propulsado por pedales, pero sólo usando mucho la imaginación podríamos definirlo como bicicleta. El dilema es tan antiguo como lo es el deporte. En 1933 la persecución del hito se dividió entre quienes opinaban que los límites tecnológicos debían ser inexistentes y quienes pensaban exactamente lo opuesto. El resultado son dos asociaciones internacionales regulando el mismo objetivo por distintos medios.

La primera es la UCI, que se encarga del récord de la hora sobre una bicicleta convencional -o no tanto, ahora veremos por qué-. La segunda es la Asociación Internacional de Vehículos de Propulsión Humana - IHPVA por sus sigas en inglés -, bajo cuyo paragüas cabe todo. Aquí la cuestión radica en la tecnología y no tanto en el propio talento físico humano, exactamente al contrario que los valores que en su día enarboló la Unión Ciclista Internacional y que, teóricamente, están más vigentes que nunca hoy en día.

Una pugna emocionante e histórica

No siempre ha sido así. Hablar del récord de la hora sobre una bicicleta convencional nos lleva, inevitablemente, a hablar de sus inicios románticos y a su apogeo dorado entre los cincuenta y los setenta, posiblemente los años más gloriosos del ciclismo en cuanto a talento, espectáculo y popularidad. Antes de la Segunda Guerra Mundial, evento que supone un antes y un después generacional en el ciclismo europeo, el récord de la hora se había roto en numerosas ocasiones, algunas de ellas el mismo año -da fe de ello la gloriosa rivalidad entre el suizo Marcel Berthet y Oscar Egg, que rompieron consecutivamente el Récord de la Hora cuatro veces entre 1913 y 1914-.

Eran tiempos de bicicletas anticuadas y pesadísimas, pero que en esencia no variarían hasta entrada la década de los ochenta. Pero no debemos despreciar la imaginación de sus participantes: se empleaban innovaciones aerodinámicas de todo tipo en busca de más velocidad, algunas de ellas realmente surrealistas. Y era un reto fabuloso por lo que representaba: un hombre frente al tiempo, sin viento, sin colinas, sin asperezas, el momento de la verdad definitivo. La naturaleza de la prueba empujó al óvalo, poco a poco, a los mejores ciclistas de cada era.

El primer gran héroe que inscribió su nombre en la leyenda del Récord de la Hora fue Fausto Coppi, en Milán, en 1942, mientras las bombas estremecían la ciudad. Coppi, aún desconocido por entonces, superó la marca vigente de Maurice Archambaud sólo por un puñado de metros, y su anonimato, unido al tiempo turbulento de la guerra, propició que muchos no dieran crédito a las informaciones que llegaban de Milán.

Aún con todo, la gesta de Coppi ganó celebridad con el paso de los años: sus exhibiciones alucinantes en el Giro de Italia y el Tour de Francia hicieron del Récord de la Hora un preciado tesoro. Tanto que su siguiente conseguidor sería el primer gran dominador en serie de la historia del Tour de Francia: Jacques Anquetil, quien alcanzó por primera vez los 46 kilómetros.

Tras Anquetil otros ciclistas superarían la marca. No sería hasta 1972 cuando un hipercampeón volvería a grabar su nombre en los libros del ciclismo: Eddy Merckx, tras una temporada triunfal en todos los terrenos, deseaba coronarse también como el mejor ciclista frente al reloj de siempre. "Yo soy, por encima de todo, un rodador. Debo atacar el récord como una obligación. Debo terminar la temporada en mi pico de forma, de ese modo tendré la oportunidad de batir el Récord de la Hora". Palabras mayores viniendo de alguien que había ganado Paríx-Roubaix, Lieja-Bastoña-Lieja o Giro de Lombardía ese mismo año.

Para Merckx el récord era una prueba por encima de toda consideración, un test definitivo: eligió México en detrimento de Milán para cuajar su hazaña, dispuesto a poner de su propio bolsillo 20.000 dolares para tal fin. Frente a dos mil personas, moviendo un desarrollo de 52x14 y superando en todo momento el registro anterior, Merckx fijó la marca en 49 kilómetros y 431 metros. "No volveré a intentarlo jamás", aseveró cuando se bajó de la bicicleta, exhausto. No lo hizo.

Ni él ni, en sus mismas condiciones, prácticamente nadie más. El récord de Merckx fue batido sucesivamente en las siguientes décadas pero, paradojas del reglamento, sobre el papel no fue superado hasta que Chris Boardman lo logró en pleno siglo XXI. He aquí la historia de la tecnología y la épica de la mano: un paseo por los récords más anhelados y, sin embargo, descatalogados.

La tecnología sobre el físico

La sombra de Merckx fue tan alargada casi como la de Coppi. Su hazaña se mantuvo vigente más de una década y siempre en condiciones tecnológicas mucho más avanzadas que las suyas. El de Merckx fue el último récord clásico, sobre una bicicleta convencional sin modificaciones específicas. Es por ello por lo que la UCI se remitió a él y a su bicicleta cuando introdujo el nuevo reglamento. A partir de 1972 todo cambiaría: Francesco Moser superaría los 50 kilómetros sobre una bicicleta extravagante de diseño clásicamente ochentero, rueda trasera gigante y lenticular y cuadro descendente.

Moser lo rompería primero el 19 de enero de 1984 para, cuatro días más tarde, montando un desarrollo ligeramente más grande -57x15 frente al 56x15-, volver a superarlo otra vez. Una exhibición sin precedentes aupada por la tecnología. La veda se había abierto y la experimentación se impondría sobre las condiciones físicas. Merckx ironizó sobre ello y afirmó que por primera vez el récord lo había superado alguien menos dotado que el anterior poseedor.

La máxima podría aplicarse a otro nombre clave de la historia, Graeme Obree, escocés que no sólo revolucionó el diseño de las bicicletas sino también la postura contrarreloj. Primero encogido sobre sí mismo gracias a un manillar extraordinariamente corto y más tarde totalmente expandido en una postura conocida popularmente como "Supermán" -gozó de gran popularidad en el pelotón-, Obree causó auténticos quebraderos de cabeza a la UCI.

El ciclista, muy lejos de los focos del pelotón internacional a principios de los años noventa, fabricaba sus propias bicicletas y ponía de manifiesto lo lejos que podía llegar la disciplina más allá del cuerpo. Mantuvo una rivalidad notable con Chris Boardman, otro británico especialista en el récord que utilizó asimismo diseños de bicicletas específicas para la prueba, de cuadros gigantes y compactos. Grabaría su nombre en el palmarés de la hazaña tres veces. En 1996 llegó más lejos que nadie hasta la fecha: 56 kilómetros.

Acaso el ejemplo paradigmático de la preponderancia de la tecnología, casi obsesiva, sobre la virtud física se encontraba en la bicicleta que Miguel Induráin empleó para batir el Récord de la Hora en septiembre de 1994, pocos meses después del primer triunfo de Boardman y pocos días antes de sendas exhibiciones de Tony Rominger en el velódromo -con un vehículo más convencional pero también específico-.

Induráin, que en 1994 se encontraba en la cima de su carrera deportiva, empleó una bicicleta expresamente diseñada por Pinarello y bautizada como 'Espada'. Fabricada de una sola pieza, de tan sólo siete kilos, diseñada con el apoyo de un ingeniero de Fórmula 1, hecha a la medida del ciclista navarro, pura fibra de carbono, tendría uso en pruebas en ruta y se convertiría probablemente en la bicicleta más famosa de todos los tiempos. Tanto que el récord de Induráin es tan recordado por él mismo como por su bicicleta. El Récord de la Hora había llegado demasiado lejos: simplemente no se competía sobre las mismas condiciones.

Vuelta a los clásicos: el debate

Tanto es así que la UCI decidió hacer tábula rasa en el año 2000: la competición había derivado en una deformación de su ideario original y las máquinas, al igual que en las competiciones de motor, parecían tener tanta importancia como los ciclistas, cuando no más. Asesorada por el propio récordman del momento, Boardman, la unión ciclista estableció reglas muy estrictas sobre las bicicletas que, de entonces en adelante, deberían utilizarse para validar el récord.

Un mínimo de dieciséis radios en las ruedas -no lenticulares y de idéntica medida-, cuadro triangular con tubos de no 2.5 centímetros, manillares tradicionales de entre 50 y 34 centímetros, neumáticos de entre 16 y 25 milímetros y un sinfín de limitaciones tecnológicas más. En esencia, el Récord de la Hora debería acometerse con una bici muy parecida a la que Merckx había utilizado en 1972. Todos los récords desde entonces hasta el 2000 quedaban anulados. Algunos llegaron a afirmar que se había retrocedido treinta años en el tiempo.

El propio Boardman se encargaría de demostrar que aún era posible ir más allá de todo límite conocido: con una bicicleta semejante a la que empleó Merckx, recorrería escasos diez metros más que el campeón belga el 27 de octubre del 2000. La diferencia con la bici que él mismo había utilizado en 1996 era evidente. Cinco años más tarde, el desconocido, envuelto en casos de dopaje y ciclista de tercer nivel Ondrej Sosenka fijaría la actual distancia. Desde entonces, un páramo salpimentado por un debate recurrente en el mundo del ciclismo: ¿qué ha sucedido para que el anhelo ancestral de todos y cada uno de los grandes campeones de la historia de este deporte haya quedado reducido a un mero exotismo, a una prueba anclada en el pasado tecnológico y en la memoria del aficionado?

Hay quienes opinan que el Récord de la Hora se ha convertido en una estatua petrificada en el pasado. La UCI ha creado reglas específicas y particulares para una modalidad que niega la tecnología como un modo de mostrar la fuerza humana pura. Ni siquiera los modelos más avanzados pero acordes a la legalidad vigente de las pruebas de pista están permitidos. Las consecuencias de esta política son evidentes: la competición ha perdido comba porque los fabricantes ya no la perciben como un espacio publicitario. Pinarello encontró un filón comercial gracias a su Espada y a Induráin.

Trek no correría la misma fortuna con una bicicleta convencional, por más que la misma estuviera dirigida por Fabian Cancellara e incorporara los mejores materiales. Del mismo modo, la tan anhelada igualdad de condiciones a lo largo de los tiempos, la del paradigma universal e inalterable, es inalcanzable: Cancellara emplearía una bicicleta de fibra de carbono frente a la pesadez de los materiales de antaño, por mencionar sólo una diferencia significativa. Puede que Merckx empleara un vehículo en esencia idéntico al del pionero Desgrange, pero la industria le había regalado décadas de ventaja e investigación.

Dada esta situación, ¿tiene sentido cercenar la evolución lógica de la tecnología? En cierto modo sí: basta echar un vistazo a la clase de vehículos y posturas empleadas en el otro récord. Más allá de los elementos básicos de la bicicleta, el Récord de la Hora se convierte en un pulso tecnológico. Su sentido primario y genuino, su espíritu irreductible y el reto intergeneracional que presenta a todos los ciclistas de cada época se anula en favor de innovaciones técnicas.

El mayor atractivo del test, su capacidad casi incontestable para juzgar pasado, presente y futuro del ciclismo a un mismo tiempo gracias a condiciones más o menos predecibles y semejantes, se evaporaría. ¿Es esto lo más conveniente desde un punto comercial y tecnológico? Posiblemente no. Pero el espíritu del Récord de la Hora nunca se ha preocupado tanto de convencionalismos publicitarios como de los héroes que sin más ayuda que sus piernas y su cabeza se enfrentan a él.

Actualización: ayer mismo, ironías de la vida, la Unión Ciclista Internacional anunciaba una nueva modificación en el reglamento del Récord de la Hora. A partir de ahora se podrán utilizar todo tipo de bicicletas siempre y cuando entren dentro de la legalidad vigente en las pruebas de pista. Del mismo modo, los récords obtenidos desde Merckx hasta el año 2000 vuelven a ser oficialmente "Récords de la Hora". Sin embargo, la marca vigente sigue siendo la de Ondrej Sosenka. Este confuso encaje de bolillos permitirá a Cancellara, o cualquier otro, acometer el reto con tecnología incorporada y, por tanto, batir fácilmente la distancia del ciclista checo. Los 56 kilómetros de Chris Boardman vuelven a ser, de facto, la marca a batir.

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Una hora, una bici y un ciclista: o cómo romper barreras tecnológicas en el Récord de la Hora

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Sin recurrir a Google, ¿sabrías decir quién es Ondrej Sosenka y por qué será recordado, casi con toda probabilidad, durante el resto de su vida? Si la respuesta es negativa, no te preocupes: ni siquiera la mayoría de los más fieles seguidores del ciclismo en sus distintas modalidades acertarían a identificar a este semi-anómico ciclista checo como el actual poseedor del Récord de la Hora.

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Materiales en la fabricación de cuadros MTB. Introducción (Parte I) | El Blog de NBICI.es

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Materiales en la fabricación de cuadros MTB. Introducción (Parte I) | El Blog de NBICI.es

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Y así fue cómo la tecnología en materiales se cargó tu deporte favorito

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Y así fue cómo la tecnología en materiales se cargó tu deporte favorito

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Tecnología y deporte han ido de la mano desde la invención del segundo. Basta observar los materiales empleados por los pioneros de cada respectiva modalidad para entender el impacto que, tanto desde el punto de vista del rendimiento como de la universalización de cada uno, han tenido los avances tecnológicos. Es natural entender que la tecnología ha hecho mucho más bien por el deporte que mal. Ahora bien: ¿ha sido siempre así? La combinación de nuevos materiales aplicados a la práctica deportiva ha llegado en múltiples ocasiones a desvirtuar la propia naturaleza de la misma. Desde la natación al ciclismo, pasando por el tenis o por el golf.

Por supuesto, aquí no hablaremos de los deportes de motor, aquellos firmemente enraizados en la evolución tecnológica de la cual viven y por la cual tienen tantos y tantos aficionados. Al contrario, el objetivo de este breve resumen es sintetizar cuándo la tecnología tuvo un efecto adverso en un deporte concreto y por qué los organismos internacionales reguladores del mismo o bien tomaron medidas o bien se lo plantearon, siempre con un debate de fondo sobre hasta dónde la tecnología debe llevar los límites del atleta.

Natación: la polémica de los bañadores

Entre 2008 y 2009 una innovación tecnológica introducida primero por Speedo y más tarde por el resto de marcas dedicadas a la natación catapultó a los nadadores. En los Mundiales al aire libre de Roma en 2009, por ejemplo, se batieron quince récords del mundo en tan sólo tres días. La evolución de las marcas anteriores quedaba totalmente desdibujada por bañadores fabricados en poliuretano que, en el caso de los hombres, cubrían ahora desde el cuello hasta los tobillos. La novedad permitió disparar las capacidades de los deportistas.

Entre otras ventajas, los nuevos bañadores, no fabricados con materiales textiles, mejoraban por defecto la flotabilidad de los nadadores. Según algunas voces autorizadas dentro de la natación internacional, la ventaja era más evidente para aquellos competidores mediocres: si los nadadores más talentosos contaban con una gran fotabilidad, la introducción de bañadores más ligeros y elásticos beneficiaba especialmente a aquellos menos dotados. El avance era incluso cuantificable: 54 centésimas de ventaja por defecto. En natación, un mundo.

Los bañadores de poliuretano, en resumen, eran menos densos que el agua de las piscinas gracias a su particular composición molecular. Esto les hacía menos resistentes y un caramelo en dulce para los nadadores. Preocupados por el creciente número de marcas pulverizadas en tan escaso tiempo (finalmente se contabilizaron más de un centenar de nuevos récords gracias al efecto de los modernos beñadores), la FINA (Federación Internacional de Natación) decidió actuar y comenzó a revisar las reglas relativas al uso de bañadores en competiciones oficiales.

De cara a futuras competiciones, y apelada por deportistas de la talla de Michael Phelps, la FINA decidió imponer drásticos requisitos a los futuros bañadores. En lo relativo a los hombres, éstos ya no podrían cubrir la parte superior del tronco ni tampoco los tobillos. Adiós a estampas tan célebres como la celebración de Ian Thorpe de sus medallas de oro en Sidney. Y en términos generales, las nuevas prendas deberían ser fabricadas con materiales textiles, no deberían acumular aire y tanto el espesor como la permeabilidad como la flotabilidad estarían regulados por la federación. Fin de la bicoca.

¿Resultado? Un panorama totalmente distinto. Las marcas se mantuvieron. El actual plusmarquista mundial de los 50 metros mariposa, por ejemplo, es el español Rafa Muñoz, que obtuvo su récord enfundado en un bañador de poliuretano. Aunque si bien es cierto que los bañadores favorecieron nuevas marcas, también lo es que algunas de ellas ya se han batido. La FINA finalmente no revocó los récords. Y lo cierto es que, mirando por encima la tabla de plusmarcas mundiales de natación, 2009 sigue siendo el año que más se repite. Una huella indeleble y el tradicional debate sobre tecnología frente a esencias del deporte más abierto que nunca.

Ciclismo: el récord de la hora

El Récord de la Hora, largamente anhelado por todos los campeones ciclistas de la historia, se convirtió a mediados de los ochenta en una competición por ver quién utilizaba el modelo de bicicleta más tecnológicamente avanzado con el que batir la marca del legendario Eddy Merckx, fijada en 1972. Tras una sucesión de bicicletas diseñadas con alta tecnología en las que las posturas variaban de forma notable, la Unión Ciclista Internacional decidió recuperar la bicicleta clásica con la que Merckx consiguió su récord, anulando todos los hasta entonces cosechados.

La medida provocó el descrédito de la prueba, a principios del siglo XXI, y ningún otro gran ciclista decidió acometer el reto, como había sido la norma. De hecho, el actual récordman de la Hora es un desconocido ciclista checo con logros muy menores en su palmarés. Hace muy pocos días la UCI cambiaba de nuevo su reglamento: del purismo de la bicicleta básica de los años setenta a todo avance tecnológico válido en las pruebas de pista. Un término medio, además de la recuperación de facto de los extraordinarios récords anulados, que empujará a Fabian Cancellara, uno de los mejores ciclistas del presente, a batirse contra la hora este mismo año.

Tenis, hockey y golf: el instrumento importa

La cuestión, en casi todos los deportes, se resume a dónde debemos empezar a atribuir méritos a la tecnología y dónde debemos comenzar a restárselos al atleta. Ciclismo y natación no escapan a este dilema, acaso de manera muy específica por tratarse de deportes dedicados a la velocidad. ¿Pero qué sucede en aquellos deportes donde las virtudes son otras, acaso la precisión? Que el dilema continúa vigente. El tenis no ha escapado al debate. El golf tampoco. El atletismo, en muchas de sus distintas modalidades, tampoco.

Comencemos por el tenis. Son algunas las voces que se muestran nostálgicas y críticas con la forma de jugar de los tenistas actuales. Antiguamente, las grandes estrellas se hallaban en la necesidad de utilizar mejor sus recursos, de acomodar su técnica mejor a las condiciones materiales que la tecnología les ofrecía. Las raquetas de madera, con una superficie de golpeo mucho más pequeña que las actuales, eran más pesadas y requerían de un mayor conocimiento de su cuerpo y de sus habilidades al tenista.

Si se quería ganar, se debía invertir más tiempo en el desarrollo de virtudes puramente técnicas. Los puntos eran más elaborados, la estrategia importaba porque era muy complicado ejecutar puntos ganadores con tanta facilidad. El arte, en suma, la finura, como la llaman quienes reclaman su espíritu perdido, primaba sobre la fuerza bruta. El tenis era, dicen, un deporte más bonito.

¿Qué sucede hoy? Las raquetas ultraligeras de titanio con superficies de golpeo amplísimas han desterrado al tradicional tenista técnico cuya principal virtud era la lectura del partido y la inteligencia en la pista. El perfil del atleta moderno radicaría en una capacidad física absolutamente envidiable y en una necesidad casi patológica por terminar los puntos cuanto antes. Los puntos ganadores, de este modo, comenzarían a dominar las canchas internacionales: el juego ya no sería tan importante, la estrategia tampoco. Sólo la fuerza.

Es cierto que en toda esta argumentación también existe el clásico halo de nostalgia que invade a quienes siempre piensan que cualquier tiempo pasado fue mejor. El tenis, se podría argumentar, se juega ahora de otra manera del mismo modo que se juegan los demás deportes. Han sido algunos, como McEnroe, quienes han sugerido regresar a la raqueta de manera como una suerte de prueba de fuego, para limpiar del circuito internacional a todos aquellos tenistas mediocres que radican sus virtudes únicamente en las nuevas raquetas y en su físico, una combinación que les permite sobrevivir donde años atrás no lo hubieran podido hacer.

Al final depende de lo que uno entienda por deporte. La raqueta siempre tendrá que ser empuñada por un tenista, y en última instancia será el punto clave de todo ello. Algo muy parecido sucede en el golf o el hockey: el desarrollo de palos ligeros y de aluminio y otros materiales asociados a la innovación tecnológica permite golpes más certeros y un reducto de duda mínimo. Al igual que el tenis, quienes antaño tuvieran que emplear palos más pesados y menos precisos se veían obligados a trabajar la técnica mucho más. El esfuerzo y el talento relucían más, simplemente porque los mediocres quedaban en mayor evidencia. En resumen: el deporte era más difícil.

También en los deportes de pista existen dilemas parecidos: ¿no son las innovaciones tecnológicas aplicadas a las carreras de velocidad (camisetas con mejor resistencia al viento, zapatillas muy poco pesadas) una ventaja exponencial para las nuevas generaciones a la hora de batir récords? ¿O no se puede decir lo mismo acaso de las pértigas ligeras que permiten saltar más alto? ¿Qué porcentaje de esas marcas que se baten hoy en día vienen determinadas por la tecnología y qué porcentaje es dictaminado por el talento individual?

Fútbol: de balones giratorios

Pero la tecnología no es por defecto siempre positiva o bien acogida en un deporte. Si bien la evolución de los balones reglamentarios siempre había favorecido las condiciones en las que practicar el fútbol, la innovación tecnológica introducida recientemente por Adidas en sus balones destinados a competiciones oficiales (Mundial y Eurocopa) no satisfizo a prácticamente nadie. Desde la llegada del Roteiro en la Eurocopa 2004, celebrada en Portugal, los nuevos balones siempre han estado acompañados de polémicas varias.

El ejemplo más significativo fue el del pasado balón del Mundial 2010, en el que la selección española se proclamó campeona. El ya célebre Adidas Jabulani, ensamblado de una pieza, sin costuras, provocó estragos en las porterías de casi todas las selecciones. Goles imposibles desde distancias lejanas (véase el increíble gol de Giovanni van Bronckhorst a Uruguay en una de las dos semifinales), quiebros, disparos cuya trayectoria se modifica hasta dos veces durante su ejecución y ridículo generalizado para los porteros del campeonato. Tal era su ligereza que fue comparado con un balón de playa. Y tal su importancia que pasó a la historia en el mismo escalón que al vuvuzela.

¿Atleta o innovación tecnológica?

Al final, el debate se resume a una cuestión que se remonta a la esencia misma del deporte: ¿hasta qué punto las innovaciones tecnológicas pueden suplantar el desempeño del deportista? ¿Es saludable para los deportes que la ciencia interfiera en el talento, que las mejoras tecnológicas puedan desvirtuar el resultado de una competición? Las posturas, por supuesto, difieren notoriamente.

Por un lado, los más clásicos, podrían argumentar que el deporte ha perdido naturalidad en pro de un efectismo y un espectáculo mal entendido. El aumento de la competitividad y la profesionalización de muchos deportes ha contribuido, asimismo, a buscar cualquier ventaja que permita doblegar al rival. Como consecuencia, el deporte es menos interesante: ya no se trata de competiciones mano a mano, fuerza natural contra inteligencia, como de atletas hiperespecializados utilizando herramientas infalibles. La natación sería el ejemplo más evidente de todo ello.

Por otro lado, los más heterodoxos, podrían defender la necesidad del deporte de reinventarse. No es lógico ni tampoco positivo para las diferentes disciplinas deportivas mantenerse ancladas en un pasado irreal. Requieren de evolución del mismo modo que el resto de la sociedad evoluciona: un estancamiento en sus raíces proto-tecnológicas incurriría en su decadencia. No sólo eso: espantaría a los fabricantes y patrocinadores y, en resumen, convertiría al deporte en un oasis del pasado sólo interesante para nostálgicos.

Sin duda, la realidad se ubica en un término medio. La incorporación natural e inevitable de nuevas herramientas tecnológicas que permitan evolucionar al deporte se debe compaginar con una regulación sensata que no prime al deportista mediocre sobre el talentoso ni que desvirtúe el espíritu de la competición. Un adecuado término medio contentaría tanto a nostálgicos irredentos como a seguidores de la innovación hasta sus últimas consecuencias. El debate, no obstante, queda lejos de estar zanjado. ¿Vosotros qué opináis?

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Y así fue cómo la tecnología en materiales se cargó tu deporte favorito

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Tecnología y deporte han ido de la mano desde la invención del segundo. Basta observar los materiales empleados por los pioneros de cada respectiva modalidad para entender el impacto que, tanto desde el punto de vista del rendimiento como de la universalización de cada uno, han tenido los avances tecnológicos.

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Què Sabem?
Què Volem saber?
Com ho aprendrem?

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Aquí va la segunda entrega sobre los materiales empleados en la fabricación de cuadros de bicicletas mtb. En la parte I se presentaban algunas de las características que ha de presentar un cuadro de bicicleta y cómo la elección de los distintos materiales (acero, aluminio, titanio y fibra de carbono) afecta a las mismas.

Esta parte tiene un enfoque más técnico y está orientada a presentar las propiedades técnicas de los diferentes materiales así como una pequeña comparación de las propiedades de los mismos; para luego mostrar algunas de las aleaciones más utilizadas ya en la siguiente entrega.

Si bien, y como se comentó en la anterior entrada, se puede hacer un cuadro de bicicleta con la calidad deseada con cualquiera de los materiales usados, seleccionando los diámetros de tubos adecuados, espesores y la geometría del mismo.
PROPIEDADES
Algunas de las propiedades mecánicas más importantes a tener en cuenta son las siguientes:

Densidad: O el peso del material para un determinado volumen. Como dato significativo la densidad del aluminio supone 1/3 de la del acero y el titanio aproximadamente 1/2 de la densidad del acero. Pero esta propiedad no la hace excluyente, pues existen otras propiedades que han de jugar un papel esencial en la elección.

Rigidez: La rigidez viene determinada por una propiedad del material llamada "módulo elástico" o "módulo de Young". El módulo elástico es independiente de la calidad o elementos de aleación en un metal dado.

Resistencia: La resistencia se determina por una propiedad del material llamada "límite elástico" o la fuerza aplicada sobre el material que origina una deformación permanente. El límite elástico se ve muy afectado por la calidad, tratamiento térmico y los elementos de aleación utilizados en una marca/modelo particular de la tubería.

Vida a fatiga: Hace referencia a la resistencia y vida del material sometido a cargas cíclicas de tensión inferior a la resistencia máxima. El pedaleo y las continuas irregularidades del terreno pueden suponer ciclos de carga que comprometan la vida del cuadro.

Ductilidad: Es la capacidad de un material metálico para deformarse plásticamente sin romperse bajo un esfuerzo de tracción. En el ámbito de la metalurgia se entiende por metal dúctil aquel que sufre grandes deformaciones antes de romperse, siendo el opuesto al metal frágil. La elongación es una medida de esta capacidad y depende del tratamiento térmico y composición de la aleación.

Tenacidad: Es la capacidad de un material para absorber energía y deformarse plásticamente antes de la fractura y ha de suponer un balance entre resistencia y ductilidad. Un metal tenaz es más dúctil y se deforma en vez de presentar una fractura frágil antes de la fractura, sobre todo en la presencia de aumento de tensión tales como grietas y muescas. Un requisito importante de los tubos del cuadro es su capacidad para deformarse y dar aviso del fallo inminente por lo que la tenacidad es una propiedad importante a medir.

Como hemos comentado el módulo elástico (rigidez) y densidad (peso) son más independientes de la calidad del material, tratamiento térmico y elementos que componen la aleación. Mientras que el límite elástico (resistencia) si se ve afectado por las diferentes calidades del la rigidez afecta al diámetro de estos, la resistencia influye sobre todo en el espesor de las paredes y el peso lo hace en ambas, diámetro y espesor del tubing. Pero hay que resaltar que no se fabrican tubos con las mismas dimensiones para los distintos materiales por lo que no es útil comprar todas las propiedades de golpe. Pero si sirve para resaltar como estas propiedades influyen en el dimensionado de los tubos. Así, tubing.
Comparación de propiedades
El gráfico siguiente muestra la comparación de propiedades de los distintos materiales. La escala va del 1 al 5 siendo el orden creciente de menos a más óptimo.

A la vista del gráfico podría pensarse que las propiedades del titanio son mucho mejores que las del aluminio, por ejemplo.Pero haciendo referencia a lo comentado sobre el titanio en la parte I, el balance entre necesidades, uso y fabricación determina la elección de unos u otros. E insistir en que esta comparación sólo trata de mostrar las propiedades más características de los materiales y cómo estas pueden influir en su elección a la hora de fabricar un cuadro; pero sin que esto suponga excluir a los demás sólo por una valoración cuantitativa de las propiedades.

Héctor Puente Rubio ( 7 Posts)

Héctor es el ingeniero aeronáutico de NBICI.es y debido a su formación técnica en este blog nos hablará de fabricación de cuadros, materiales, aleaciones... Y quien sabe quien más. Además de biker en sus ratos libres también le gusta ser un runner.

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Aquí va la segunda entrega sobre los materiales empleados en la fabricación de cuadros de bicicletas mtb. En la parte I se presentaban algunas de las características que ha de presentar un cuadro de bicicleta y cómo la elección de los distintos materiales (acero, aluminio, titanio y fibra de carbono) afecta a las mismas.

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A Mèxic (i altres països llatinoamericans) la construcció tradicional de fàbrica es fa amb el que s'anomena "mampostería confinada", és a dir fàbrica confinada (confined masonry). La fàbrica confinada consisteix en l'execució de parets de càrrega de fàbrica tradicional, amb maons o blocs i morter, que queden confinades per pilarets verticals (castillos a mx) i congrenys horitzontals (dalas a mx).

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A Mèxic (i altres països llatinoamericans) la construcció tradicional de fàbrica es fa amb el que s'anomena "mampostería confinada", és a dir fàbrica confinada (confined masonry). La fàbrica confinada consisteix en l'execució de parets de càrrega de fàbrica tradicional, amb maons o blocs i morter, que queden confinades per pilarets verticals (castillos a mx) i congrenys horitzontals (dalas a mx).

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Se cumplen 150 años de la creación de la tabla de los elementos y lo celebramos con este divertido test elaborado con la ayuda de varios expertos. ¿Te atreves a poner a prueba tus conocimientos?