La contradicción de Haber

Para la sociedad, la química puede tener mala prensa por la cantidad de productos químicos que se relacionan con sustancias irritantes, nocivas o perjudiciales para la salud. Esto puede ser fatal si se le da mal uso, pero existe la cara más amable, la química mejora la calidad de vida, se sintetizan medicamentos que salvan vidas o da lugar a procesos que sin darnos cuenta facilitan nuestro día a día. Son las dos caras de la química.

Estas dos caras se pueden aplicar al científico judío-alemán Fritz Haber. Es conocido por descubrir la síntesis de amoníaco a partir del nitrógeno gaseoso del aire y de hidrógeno. Las primeras síntesis se realizaban en condiciones extremas de 200ºC y 200 atm de presión y la reacción era muy lenta. Junto al químico inglés Le Rossignold buscaron un catalizador que acelerase notablemente la velocidad de reacción. Realizaron ensayos con más de 4000 catalizadores hasta que encontraron el más óptimo, una mezcla de hierro y pequeñas cantidades de óxido de aluminio.

La síntesis de amoníaco permitió obtener abonos nitrogenados que hicieron aumentar de forma espectacular la producción agrícola mundial. Tras estallar la Primera Guerra Mundial en agosto de 1914, la marina británica dejó de suministrar nitrato de Chile, la principal fuente de nitratos de la época. Gracias al proceso de Haber, Alemania pudo obtener fertilizantes que aumentaron las cosechas y facilitó alimento para la población. Por ello, Haber obtuvo el Premio Nobel de Química en 1918. Su primera cara: indirectamente salvó la vida de miles de personas.

Más tarde, Haber fue nombrado jefe de la sección química del ministerio de la Guerra. Efectuó pruebas con gases lacrimógenos. Utilizó tubos cilíndricos llenos de gases tóxicos instalados en el suelo. Durante la noche del 10 al 11 de abril de 1915 estos tubos se instalaron en el frente de Ypres, a 30 km de la costa belga. Se utilizaron 6000 tubos que expandieron 150 toneladas de gas cloro en 7 km. Murieron 5000 soldados franco-argelinos y unos 15000 resultaron afectados.

Cuando Haber regresó a Berlín, su mujer, Clara Immerwahr (judía como Haber), se suicidó con la pistola de su marido mientras él dormía.

Haber en el frente en 1917 (dominio público)

En 1918, cuando Alemania perdió la guerra, Haber fue declarado criminal de guerra por los aliados y huyó a Suiza. Después, los aliados abandonaron su demanda de extradición y el científico regresó a Alemania. En secreto continuó con la fabricación de gases tóxicos. Desarrolló un preparado que contenía ácido cianhídrico que exterminaba los insectos de los cultivos y otro producto irritante que se podía utilizar para advertir la presencia de personas en el entorno.

En abril de 1933, los nazis decretaron el despido de todos los funcionarios de origen judío, incluido Haber. Otro científico, Max Planck abogó por Haber ante el recién nombrado canciller de Alemania, Hitler. Esta petición no fue escuchada y entonces Haber huyó a Inglaterra. Después se marchó a Suiza donde murió en 1934 a la edad de 65 años.

Si hubiese vivido diez años más hubiese constatado cómo su preparado químico era utilizado en lo campos de Auschwitz y Oranienburg como instrumento de exterminio de seres humanos, entre ellos algunos amigos y familiares del propio Haber.

Cámara de gas durante la Segunda Guerra Mundial

Su segunda cara: indirectamente quitó la vida a miles de personas.

Ésta es la contradicción de Haber. Dos caras opuestas.

Fuente: Proyecto Exedra. Física y Química.
             Oxford Educación.
            

Cielos azules, atardeceres y amaneceres rojos

En verano, como el tiempo está más despejado se puede ver más claramente las distintas tonalidades que presenta el firmamento. ¿Alguna vez te has preguntado por qué el cielo es azul o por qué predominan las tonalidades rojizas en los amaneceres y atardeceres?

Cielo azul en el término municipal de Puebla del Príncipe (Ciudad Real)

La explicación tiene relación con un fenómeno denominado como esparcimiento de la luz o dispersión Rayleigh. Un haz luminoso es una mezcla de ondas de frecuencias muy variables. Si nos centramos en la luz visible, las distintas frecuencias o longitudes de onda corresponden con los distintos colores.

Para explicarlo más sencillamente, empezaremos por la dispersión de la luz solar, ésta se produce cuando los rayos luminosos chocan con las partículas del aire. Por ejemplo, cuando los rayos de luz penetran por un medio transparente y vemos el polvo que hay en suspensión, cada partícula de polvo dispersa la luz enviando rayos esparcidos. 

Dispersión de la luz en el Cañón del Antílope (Estados Unidos)

Cuando existe mucha separación entre las moléculas de un medio, como ocurre con las moléculas del aire, sucede lo siguiente: si la frecuencia de la radiación incidente (luz) no coincide con la frecuencia natural de dichos átomos o moléculas, éstos irradian luz de la misma frecuencia. Al estar las moléculas muy separadas, la luz reemitida no va a parar, en su mayor parte, a las moléculas o átomos vecinos, sino que se esparce en todas las direcciones.

Cielo azul-rojizo en Peñarroya- Pueblonuevo (Córdoba)

Por otro lado, si el tamaño de las moléculas del aire es inferior a la longitud de onda de la luz incidente y la separación entre moléculas es grande en comparación con dicha longitud de onda se produce el esparcimiento Rayleigh, según el cual la intensidad de la luz esparcida es proporcional a la frecuencia elevada a la cuarta potencia. Los colores violeta y azul tienen menores longitudes de onda, lo que se traduce en mayores frecuencias y por tanto mayor intensidad, por esa razón vemos el color azul y no el rojo que tiene mayor longitud de onda, así menos frecuencia y menor intensidad. Pero...¿por qué no percibimos el violeta que es el que menor longitud de onda tiene? La razón es que la sensibilidad de nuestros ojos al violeta es mucho menor que al azul. Si fuesen sensibles a ambos colores en la misma medida, veríamos un cielo violeta.

Atardecer en el Puerto de Andratx (Mallorca)

¿Por qué el cielo se ve rojizo en los amaneceres y atardeceres?Lo que ocurre es que la luz solar que atraviesa un mayor tramo de atmósfera ha experimentado ya un mayor esparcimiento de luz azul, mientras que, por el contrario, la luz roja no ha sufrido tanto esparcimiento y es capaz de atravesar más distancia atmosférica. Por esta razón, la componente azul de la luz que nos llega del Sol en los crepúsculos ha sido eliminada por el esparcimiento y la luz es claramente rojiza.

Atardecer desde Puebla del Príncipe

Fuente: Física 2º Bachillerato Editorial Oxford

              Wikipedia

Ignaz Semmelweis

En otro post he comentado la idea básica del método científico. Cuando lo trabajamos en clase propongo una lectura curiosa sobre el médico Ignaz Semmelweis que gusta mucho a los alumnos. Demuestra que no es necesario seguir todas las etapas del método científico para llegar a una conclusión acertada. En este caso solo con la observación y la toma de datos bastó. También nos ayuda a pensar los prejuicios que a veces se tiene para cambiar las cosas ya establecidas.

EL MÉTODO CIENTÍFICO

"Ignaz Semmelweis, un médico húngaro que trabajaba en el hospital de Viena, observó que en una sección de maternidad del hospital un porcentaje alto de mujeres que daban a luz moría a causa de una enfermedad denominada “ fiebre de postparto”, mientras que en otra sección del mismo hospital la proporción de mujeres que contraían la enfermedad era muy baja. 

De Agostini Picture Library/ Getty Images

¿Cómo explicar esta diferencia? Una opinión atribuía la gran mortalidad de la primera sección a los reconocimientos poco cuidadosos que realizaban los estudiantes en prácticas que trabajan allí, pero no en la otra sección. Para intentar solucionar el problema se redujo el número de estudiantes que pasaban consulta permitiendo trabajar solo a aquéllos que demostraban grandes conocimientos y buenas actitudes, pero la mortalidad no disminuyó.

Años más tarde, se pensó que quizás la mortandad era debida a que los estudiantes antes de ir al hospital realizaban disecciones en la sala de autopsias (es decir, estudiaban con cadáveres) y solo se lavaban con agua y jabón.

Ignaz Semmelweis dictó una orden por la que obligaba a todos los médicos y estudiantes a lavarse las manos con un desinfectante (agua clorada) antes de reconocer a las mujeres embarazadas. La mortalidad empezó a decrecer y llegó a ser inferior a la de la otra sección.

Su descubrimiento chocó con las ideas de los ginecólogos de su época que no aceptaron como válido este razonamiento. Semmelweis fue expulsado del colegio de médicos y acabó en un hospital psiquiátrico. En una salida, introdujo una herramienta quirúrgica en un cadáver putrefacto y se hirió con ella. Tres semanas más tardes murió con los mismos síntomas que las mujeres parturientas, demostrando que llevaba razón. Tuvieron que pasar cincuenta años para que otros médicos compartiesen esta idea y fuese aceptada mundialmente"

PARA PENSAR

1. ¿Qué problema tenía el médico?

2. ¿Planteó alguna hipótesis para resolver su problema?¿Cuáles?

3. ¿Cuál es la hipótesis incorrecta? ¿Por qué?

4. ¿Cuál es la hipótesis correcta? ¿Por qué?

5. Razona si Ignaz Semmelweis utilizó o no el método científico.

6. Busca información sobre otras investigaciones científicas que no fueron inicialmente aceptadas.

Experiencias caseras

Los últimos días de clase realizamos diferentes experimentos en el tema de reacciones químicas. Algunas de estas experiencias se pueden llevar a cabo en casa porque son muy sencillas y requieren de materiales y reactivos fáciles de conseguir.

Experiencia 1. Fabricación de un plástico biodegradable.

Los materiales que se requieren son: almidón de maíz (Maizena), agua, vinagre y glicerina.

Se trata de mezclar el almidón de maíz con agua, en una proporción 1: 4. Cuando el almidón esté disuelto se añade una porción de vinagre y otra de glicerina. Se calienta la mezcla y se agita lentamente hasta alcanzar la textura de pasta de dientes.

Después se deja en un recipiente para que se enfríe.

Si hacemos más cantidad se puede echar en moldes y obtener el plástico con la forma deseada.

Explicación: Se produce una reacción de polimerización con el almidón, se forman cadenas largas de monómeros (moléculas pequeñas). El almidón contiene en su estructura dos componentes básicos, la amilopectina y la amilosa. El primer compuesto le confiere una estructura ramificada y corta, el segundo larga y recta como deseamos. Para eliminar las ramificaciones de amilopectina se utiliza el vinagre, se produce una reacción de hidrólisis ácida (ruptura de enlaces usando un ácido), el vinagre es el ácido acético. La glicerina es un plastificante, actúa como lubricante a nivel molecular.

Experiencia 2. Fabricación de jabón.

Los materiales son hidróxido de sodio, aceite reciclado y agua. Las cantidades son: 1,8 litros de aceite, 2 litros de agua y 200 gramos de sosa (hidróxido de sodio). Se puede hacer en cantidades proporcionales a éstas.

La sosa se disuelve en agua, hay que tener cuidado porque se produce una reacción exotérmica, el vaso se calienta. La sosa es corrosiva y puede producir quemaduras en contacto con la piel.

Se vierte el aceite reciclado.

Se mezcla el aceite y la sosa y se agita. Poco a poco la mezcla va espesando.

Se vierte en moldes y se deja reposar.

Explicación: Se produce una reacción de saponificación.

Realidad aumentada

En el curso de gamificación he descubierto un recurso muy interesante, la realidad aumentada. La fórmula es muy sencilla, a partir de la aplicación gratuita Quiver que se puede instalar en móviles y tabletas, te puedes descargar distintas ilustraciones para colorear, seguidamente enfocas el dibujo con tu móvil a través de la aplicación y la ilustración puede observarse con movimiento y en 3D.

Esta aplicación se puede instalar fácilmente a partir de Google Play.

Los dibujos para colorear se pueden descargar e imprimir de la base de datos de la aplicación, pinchando en el icono del libro. Las ilustraciones son variadas: dibujos animados, mapas, la célula, el perfil de un volcán...

En este caso, el dibujo es de la célula vegetal.

Nosotros hemos coloreado la célula animal, y este es el resultado.

Así es como se observa a través de la aplicación.

Aplicado a los mapas, el resultado es el siguiente.

Seleccionando distintas opciones que te ofrece la app, se puede observar el mapa con los colores que tú has pintado, o como se ve el planeta Tierra durante el día o durante la noche.

Si tienes curiosidad  e instalas esta aplicación, comprobarás que el resultado es mucho más espectacular de lo que se observa en estas fotografías.

Las astrónomas de Harvard

En verano, tenemos la oportunidad de observar el cielo por las noches y redescubrir la posición de las distintas constelaciones.

La Astronomía es la ciencia que estudia la estructura y composición de los astros, su localización y leyes de sus movimientos. El estudio del firmamento es muy antiguo, desde Aristarco de Samos hasta Ptolomeo, pasando por Galileo, Kepler, Copérnico o el mismo Newton; pero pocos conocen los trabajos de las llamadas astrónomas de Harvard. A finales del siglo XIX, fueron contratadas por el director del Observatorio de Harvard, Edward Charles Pickering, un grupo de mujeres cuyo trabajo era analizar, catalogar y registrar datos sobre estrellas. Era considerado un trabajo menor, de oficina, que los hombres se negaban a hacer. En la foto, aparecen las astrónomas acompañadas de Pickering.

Créditos: Harvard University Archives

Estas mujeres clasificaron los sutiles colores de las estrellas y los cambios de brillo de más de 250.000 estrellas. Algunas de estas astrónomas fueron Henrietta Swan Leavitt (1868-1921), analizó millares de imágenes del firmamento, estableció la relación entre período y luminosidad de las cefeidas, un tipo de estrella pulsante muy habitual. Estableció que las más brillantes pulsaban más lentas y las más tenues lo hacían más rápidamente. Sus estudios ayudaron a la confirmación de Hubble de la expansión del Universo. Además, intuyó que la Vía Láctea no era la única galaxia del Universo.

Otras astrónomas son Annie Jump Cannon (1863-1941) que llegó a catalogar 5000 estrellas en un mes, realizó la clasificación espectral de las estrellas atendiendo a la temperatura superficial. En la actualidad esta clasificación es universal. Trabajó junto a Williamina Paton Fleming (1857-1911), sirvienta de Pickering. Ambas clasificaron las estrellas de las más frías a las más calientes. Observaron miles de placas fotográficas.

Los estudios de estas astrónomas abrieron la puerta a otras mujeres como a Cecilia Payne-Gaposchkin (1900-1979). Determinó que el componente mayoritario de las estrellas es el hidrógeno. En 1956 fue nombrada la primera mujer asociada de la Universidad de Harvard, con posterioridad llegó a dirigir un departamento.

La historia de estas mujeres, junto a otras astrónomas como María Mitchell (1818-1889), profesora pionera, tercera mujer en descubrir un cometa y líder en la lucha por el acceso de la mujer a los estudios superiores, inspiró la novela "Las calculadoras de estrellas" de Miguel A. Delgado.

Trata sobre el desconocido papel que jugaron centenares de mujeres anónimas en importantes descubrimientos astronómicos posteriores. Es una interesante y curiosa opción de lectura para este verano.

El método científico

La semana pasada estuve realizando un curso sobre gamificación en el aula. Debía realizar un proyecto y el tema elegido ha sido "El método científico". He realizado una presentación de imágenes que describen muy bien las etapas del método científico.

EL MÉTODO CIENTÍFICO

1. Planteamiento del problema: A partir de la observación del entorno.

2. Elaboración de la hipótesis: Son suposiciones o conjeturas verosímiles y contrastables que pueden explicar el problema.

3. Procedimiento experimental: Se diseñan experimentos para descartar o confirmar la hipótesis.

4. Tratamiento y análisis de datos: Se estudia la relación entre las variables que intervienen en el proceso mediante la elaboración de tablas y gráficas.

5. Conclusiones: Si se confirma la hipótesis, se recoge en leyes y teorías que explican problemas similares.

Si se descarta la hipótesis, se formula una nueva y comienza un nuevo proceso de investigación.