27 de septiembre de 2011

El agua del mar no quita la sed... ¿por qué?

Apenas unas cuántas líneas para dar respuesta a una pregunta de uno de los alumnos de ESO, surgida en una conversación informal acerca de los placeres y aventuras familiares del verano. La pregunta fue directa y da título a esta entrada: "¿Por qué el agua de mar no quita la sed y no se debería beber en una situación de supervivencia?".

La respuesta es relativamente sencilla y se basa en la concentración en sal del agua de mar y la capacidad de nuestros riñones en filtrar ese agua.

Los riñones son los filtros que separan las materias de deshecho de la sangre, que son almacenadas en forma de orina en la vejiga, dispuestas para su expulsión al exterior.

Aunque los riñones pueden realizar su trabajo sin que bebamos mucha agua, tienen la limitación de que son incapaces de producir orina con una concentración de sales superior al 2 por 100. El agua marina contiene un 3 por 100 de sal, por lo que, si bebemos un litro, nuestros riñones necesitarán al menos un litro y medio de agua pura para diluir toda la sal. Para conseguirlo, se verán obligados a retirar medio litro extra de agua de nuestro cuerpo, con el consiguiente incremento de la deshidratación y de la sensación de sed. Esto explica por qué es preferible no beber nada a beber agua del mar y también el hecho de que muchas bebidas formadas principalmente por agua no quiten la sed.


22 de septiembre de 2011

Biografía de Marie Curie


Dado que este año 2011 es el Año Internacional de la Química, no podemos dejar de homenajear desde nuestro blog a una impresionante mujer cuya enorme aportación al mundo de la Ciencia está fuera de toda duda, abriendo caminos nunca explorados hasta entonces tanto en el mundo científico, como social. No olvidemos que fue la primera mujer en licenciarse en Física en La Sorbona, y en obtener el Premio Nobel de Física.

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Científica polaca nacida en Varsovia el 7 de noviembre de 1867, y muerta en Sancellemoz (Francia) el 4 de julio de 1934. Casada con el físico Pierre Curie, descubrió junto con su marido dos nuevos elementos, el polonio (Po) y el radio (Ra), elemento este último en el que continuó investigando en solitario en el Institut Curie du Radio. Ocupó también la Cátedra de Física en La Sorbona a la muerte de su marido (1906), y recibió el Premio Nobel de Física de 1903 y el de Química de 1911. Su nombre de soltera era Marya Sklodowska.

Era hija de Wladyslaw Sklodowski, quien impartía clases de física en un colegio, y de una institutriz. Su padre le inculcó sus primeras nociones científicas. Marchó a Cracovia, en la zona austriaca, para trabajar como institutriz, con el objetivo de ayudar a su hermana Bronia a estudiar en París. En 1891, ella misma se trasladó a esta ciudad. Allí, con el dinero que había ahorrado trabajando en Polonia y algo más que le enviaba su padre, se alojó en un pequeño piso del barrio Latino, donde vivía una pequeña comunidad de polacos, y continuó sus estudios en la Universidad de La Sorbona. Tenía una clara vocación intelectual; estudiar era su única ocupación y, en parte por ello, en parte por su falta de medios, apenas comía, circunstancia que la llevó a padecer una fuerte anemia.

Se licenció en Física y después comenzó estudios de Matemáticas. Había proyectado regresar a Polonia tras obtener el título de maestra, pero a los veintiséis años conoció a Pierre Curie, profesor de Física, que como ella estaba dedicado a la investigación. La afinidad de caracteres les condujo al matrimonio en 1895. Se establecieron en un apartamento de la calle La Glacière, en París, cuya única decoración eran estanterías de libros. En 1897 nació su primera hija, Irène, lo que la obligó a repartir su tiempo entre su casa y el laboratorio.

El descubrimiento del polonio y del radio

A finales de 1897, Marie Curie, que ya poseía dos títulos y había publicado un estudio sobre la imantación del acero templado, comenzó a buscar un tema de investigación para doctorarse. Le atrajo una publicación de Henri Becquerel sobre las sales de uranio, que emitían una radiación cuyo origen se desconocía; así, su tesis se llamó El Estudio de los Rayos Uránicos. Gracias a la mediación de su marido, pudo utilizar para sus investigaciones un pequeño local en la escuela de Física en la que Pierre trabajaba (École Municipale de Physique et de Chimie Industrielles, 'Escuela Municipal de Física y Química Industriales').

Su primer descubrimiento, en condiciones materiales poco adecuadas, fue el de la radiactividad de un compuesto de torio. Pero le intrigó especialmente el hecho de que la radiactividad del uranio y del torio fuera mayor que la que cabía esperar de la cantidad de mineral. Intuyó que el exceso de radiación debía de provenir de un elemento más activo que los otros dos; no podía tratarse de ninguno conocido (en sus experimentos los había revisado todos) sino de uno nuevo.

Pierre Curie, que hasta entonces había trabajado en otras investigaciones, dedicó a partir de ese momento todo su tiempo a ayudar a su esposa. Examinando detenidamente un tipo de mineral de uranio (pechblenda), advirtieron que en realidad eran dos elementos los que originaban una radiación tan fuerte. En julio de 1898 identificaron uno de ellos, que bautizaron con el nombre de "polonio" en honor del país de origen de Marie. A los pocos meses, en diciembre del mismo año, identificaron el segundo, al que llamaron "radio" por su gran actividad radiactiva. Sin embargo, aún era necesario aislar ambos elementos, para lo cual trabajaron con residuos de pechblenda que les proporcionó el gobierno austriaco. Hasta 1902 no lograron su propósito: preparar una décima de gramo de radio puro en polvo y determinar su peso atómico. Les había supuesto una enorme entrega en tiempo y salud, y Marie había tenido que trabajar además como profesora en un colegio femenino próximo a Versalles.

Entre las características del radio que señalaron, se encontraba una intensidad tres millones de veces mayor que la del uranio, que atravesaba cualquier material, salvo el plomo.

Marie se doctoró en 1903, gracias a su descubrimiento; en junio de ese año, Pierre dio una conferencia sobre el radio invitado por el Real Instituto de Inglaterra, institución que en noviembre del mismo año concedió a ambos la Medalla Davy. El mes siguiente, la Academia de Ciencias de Estocolmo otorgó el Premio Nobel de Física a Pierre y Marie Curie, compartido con el ya citado Henri Becquerel, "en reconocimiento a los extraordinarios servicios prestados por su investigación conjunta sobre los fenómenos de radiación descubiertos por el profesor Henri Becquerel".

La muerte de Pierre Curie

En diciembre de 1904 nació la segunda hija de Pierre y Marie, Ève, lo que no impidió que Marie volviese muy pronto al laboratorio y a la escuela. Continuó con los estudios sobre el radio, mientras que Pierre se dedicaba a investigar sobre las radiaciones de este elemento; fruto de sus estudios aparecieron algunas publicaciones que ponían de manifiesto su valor terapéutico. En julio de 1905, su marido ingresó en la Academia de Ciencias, y ese mismo año la Universidad de La Sorbona le concedió por fin una Cátedra de Física (en 1898 no había podido conseguir la de Química), aunque sin laboratorio a su disposición.

El 19 de abril de 1906, Pierre Curie fallecía instantáneamente al ser atropellado por un coche de caballos. Marie rechazó la pensión que le ofrecía el gobierno francés, al considerar que todavía tenía edad para trabajar. Sí aceptó, en cambio, el ofrecimiento de la cátedra de su marido en la Facultad de Ciencias (mayo de 1906); era la primera mujer que lo conseguía en Francia. Comenzó su primera clase con las mismas últimas palabras que Pierre había pronunciado en el aula. A continuación fue homenajeada por numerosas academias, y estuvo a punto de lograr el ingreso en la Academia de Ciencias.

Finalmente, tras aislar el radio en estado metálico con la ayuda de André Debierne (1910), en 1911 obtuvo un segundo Premio Nobel, esta vez de Química, "en reconocimiento a sus servicios en el avance de la química por el descubrimiento del radio y del polonio, por el aislamiento del radio y el estudio de la naturaleza y compuestos de este notable elemento". Hasta 1961, fue la única persona que había recibido dos veces el importante premio.

Ambos científicos habían renunciado a patentar como propio el proceso de obtención de radio mediante purificación de la pechblenda (en 1921, Marie diría al respecto: "la humanidad [...] tiene necesidad de soñadores para quienes las prolongaciones desinteresadas de una empresa son tan cautivadoras que les resulta imposible mirar por sus propios beneficios materiales").

El Institut Curie du Radio

Poco después, la Universidad y el Instituto Pasteur fundaron el Institut Curie du Radio ('Instituto Curie de Radio') con dos secciones, según las investigaciones que habían realizado los esposos Curie: un laboratorio de radiactividad, dirigido por la propia Marie Curie, y un Servicio de Investigación Biológica y Oncológica.

Al comenzar la Primera Guerra Mundial en 1914, Marie participó como voluntaria en el servicio médico como conductora de un vehículo equipado con material radiológico, y además enseñó a su hija Irène a hacer radiografías. Marie había regalado al Institut Curie un gramo de radio, de gran valor científico y económico, que ella misma había aislado. Conocido el hecho por un grupo de mujeres estadounidenses, reunieron 100.000 dólares con la ayuda del periodista W. B. Meloney y compraron un gramo de radio para el Instituto del Radio de Pittsburgh; además, la invitaron a visitar su país. Marie Curie aceptó, y allí fue homenajeada por numerosas universidades de Estados Unidos; pero las multitudes la intimidaron demasiado y el constante movimiento resintió su frágil salud, hasta el punto de tener que regresar a Francia.

No obstante, a partir de aquel viaje, Marie Curie se prestó en mayor medida que antes a asistir a congresos y ceremonias cuando su salud lo permitía, y en todas esas ocasiones fue aclamada por los asistentes. Perteneció a diversas instituciones y sociedades: desde 1911 hasta su muerte, formó parte del Consejo de Física Solva; a partir de 1922 perteneció al Comité de Cooperación Intelectual de la Liga de las Naciones. En 1929, gracias a la aportación del presidente estadounidense Hoover y de sus admiradoras norteamericanas (que le regalaron de nuevo el valor de otro gramo de oro), abrió un laboratorio de radiactividad en Varsovia, bautizado como Instituto Marie Sklodowska-Curie.


Poco atenta a sus análisis de sangre, que mostraban alteraciones, tuvo que guardar cama a causa de una gripe. Envenenada por tantos años de exposición a las radiaciones del radio, que le habían producido leucemia, murió de un fallo cardiaco el 4 de julio de 1934. Fue enterrada dos días después en el cementerio de Sceaux (en las afueras de París), junto a su marido, con la sola asistencia de su familia, amigos y algunos científicos. En 1996, los cuerpos de ambos fueron trasladados solemnemente al Pantheón de París, donde reposan las más ilustres figuras de Francia. Marie Curie fue la primera mujer enterrada en dicho lugar por méritos propios, pues Sophie Berthelot lo había sido como esposa del químico Marcellin Berthelot.

Premios y obras

Además de los dos Premios Nobel, se le concedieron otros en gran número, no sólo en Ciencias, sino también en Leyes y Medicina.

Escribió Le Polonium et le Radium, leur découverte par les rayons de Becquerel (El Polonio y el Radio, su descubrimiento por los rayos de Becquerel, 1899);Recherches sur les substances radioactives (Investigaciones sobre las sustancias radiactivas, 1904); Traité de radioactivité (Tratado de radiactividad, 1910); Pierre Curie (1921).

En su honor y en el de su marido, se ha llamado curie a la unidad en que se mide la radiactividad, y curio al elemento de número atómico 96; el Musée Curie de París tiene su sede en una calle dedicada al matrimonio Curie, la rue Pierre et Marie Curie, al igual que centros de enseñanza (incluida una Universidad parisina), asociaciones, monedas y billetes, medallas, sellos e, incluso, dos cráteres, uno en la Luna y otro en Marte. También se han rodado películas sobre la vida de ambos ilustres personajes.

Marie Curie tuvo dos hijas, Irène (1897-1956) y Ève; la primera se casó con Frédéric Joliot, y ambos continuaron las investigaciones de los esposos Curie, hasta el punto de recibir en 1935 el Premio Nobel de Química por el descubrimiento de la radiactividad artificial. La segunda, Ève, escribió una biografía de su madre publicada en 1938 en parís con el título de Madame Curie, y traducida a numerosos idiomas; su marido, Henry R. Labouisse, era un importante diplomático estadounidense que trabajó para la ONU y que obtuvo a su vez, como director de UNICEF, el Premio Nobel de la Paz en 1965. Por todo ello, se ha llamado a los Curie, "la familia de los cuatro Premios Nobel".


16 de septiembre de 2011

¿Cómo se originó el oro de la Tierra?

El oro es de los metales preciosos más buscados de la Tierra. Cientos de exploraciones se hacen cada año para seguir extrayendo este material del suelo terrestre.

Seguramente muchos hayan escuchado hablar de los alquimistas, aquellas personas que dicen poder convertir cualquier metal en oro. Bueno, esto en realidad, no es posible.

Pero la pregunta es: ¿Si los alquimistas no pueden hacerlo, de dónde viene todo el oro? o ¿Cómo se forma el oro?

Formación

Al igual que cientos de otros materiales de la tierra, los cuales no pueden ser reproducidos, el oro es producto de una "evolución" de millones de años.

Un grupo de científicos de la Universidad de Bristol ha formulado una teoría basada en estudios hechos sobre rocas ubicadas en Groenlandia.

Estas rocas, con una antigüedad de aproximadamente cuatro mil millones de años serían la clave para entender la formación del oro terrestre.

Los estudios han revelado que seguramente una sucesión de bombardeos de meteoritos hace alrededor de unos 200 millones de años podría ser la causa de que hoy tengamos oro y otros metales preciosos en la Tierra.



Cantidad de oro

Durante la formación de la tierra, muchos metales como el hierro y otros metales preciosos como el oro y el platino fueron arrastrados hacia el núcleo del planeta.

En el centro de la Tierra se calcula que existe suficiente metal como para cubrir toda la superficie del planeta con una capa de grosor de unos 4 metros de altura.

En las proximidades de la superficie terrestre también hay un gran excedente de materiales preciosos, muchos más de lo que se calculaba en algún momento. Se cree que esta abundancia es fruto de los bombardeos de asteroides.


Composición

Estas rocas antiguas estudiadas por los científicos han dado una pista de el proceso de formación del oro. Estas rocas presentan una variedad en cuanto a la composición isotópica del tungsteno en relación a las rocas más jóvenes, las cuales cuentan con una cantidad menor de tungsteno.

Estos elementos encontrados en las rocas antiguas mostrarán en gran medida las diferencias y el camino que tuvieron que recorrer los metales para encontrar sus variaciones como el oro, el platino, la plata, el cobre, etc.


10 de septiembre de 2011

El Fuego de San Telmo

Apenas unos días antes de dar comienzo al nuevo curso escolar, cumplo una de mis promesas del final de curso pasado, cuando en uno de los debates en clase de 1º Bachillerato surgió el tema del Fuego de San Telmo. Sirva por tanto esta nueva entrada para cumplir aquella vieja promesa y para dar comienzo a un nuevo curso escolar en nuestro blog. De corazón os deseo a todos los alumnos lectores mucho éxito en este nuevo curso.
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La atmósfera experimenta movimientos debidos a la energía solar, por variaciones en la temperatura, presión y humedad, originando los fenómenos atmosféricos: viento, nubes y precipitaciones. La meteorología estudia los componentes y los fenómenos que existen en la atmósfera, la envoltura gaseosa que rodea nuestro planeta. Comprender los mecanismos que determinan esta masa de aire y predecir el tiempo que va a hacer supone una importante ayuda para la población. Estas previsiones se emplean en aspectos como la agricultura y para evitar grandes desastres. Los fenómenos de origen atmosférico se denominan meteoros y se clasifican por su diversidad en climáticos, ópticos y eléctricos. Entre los primeros se distinguen los térmicos, los acuosos y los aéreos. En el segundo grupo, el principal es el arco iris. Y dentro del tercero destacan el rayo y el Fuego de San Telmo.


El fuego de San Telmo o Santelmo es un meteoro ígneo consistente en una descarga de efecto corona electroluminiscente provocada por la ionización del aire dentro del fuerte campo eléctrico que originan las tormentas eléctricas. Aunque se le llama «fuego», es en realidad un plasma de baja densidad y relativamente baja temperatura provocado por una enorme diferencia de potencial eléctrico atmosférica que sobrepasa el valor de ruptura dieléctrica del aire, en torno a 3 MV/m.

En pocas palabras, se trata de descargas de corriente estática, generadas por los intensos campos eléctricos que se dan en el interior de las tormentas eléctricas. Estas descargas toman la forma de rayos o chispas de color blanco-azulado, producidas por la ionización del aire entorno a zonas puntiagudas del avión (generalmente), como el cono de morro o las puntas de los planos.

Fuego de San Telmo en el parabrisas de un Airbus 320
Esta particular luminiscencia también ocurre frecuentemente en navíos antiguos y, en menor proporción, en barcos actuales, tras haber cursado bajo una tormenta eléctrica, siendo el brillo de los mástiles y el aura brillante que comúnmente rodea al barco y que logra hacerlo visible a kilómetros de distancia lo que ha asombrado a los hombres de mar desde tiempos inmemoriales.

Como es lógico, la falta de comprensión del fenómeno hizo que a través de las época se le atribuyeran distintas causas: muchos romanos, quienes nombraban al fenómeno como Corpusants -cuerpos santos-, creían que éste era un hechizo protector de Poseidón para protegerlos de la ira de Júpiter -el Dios del trueno-. No obstante el nombre actual proviene del Cristianismo, nombrándose en honor a San Telmo, patrono de los marineros, ya que comentaban que éste era en realidad una protección contra la tormenta ofrecida por el santo. Sería gracias a Benjamín Franklin y su investigación sobre el tema que el suceso comienza a ser visto como un fenómeno eléctrico.

Vemos para terminar, un breve vídeo en el que podemos observar el fenómeno, desde el cockpit de un Airbus 319.



31 de agosto de 2011

Los 8 libros de ciencia que cambiaron el mundo

Los libros de ciencia son como tsunamis neuronales, tormentas culturales, movimientos sísmicos cuyo epicentro se encuentra en lo que consideramos indudable, intocable o dogma de fe. Cada libro de ciencia, a lo largo de la historia, ha provocado estos efectos en menor o menor medida.

Vamos a presentaros algunos de los que llegaron más alto en ese movimiento capaz de hacer resquebrajarse los pilares del mundo conocido. Sin duda podríamos incluir muchos más, pero por la gran influencia mediática que tuvieron, hemos elegido estos ocho:

Claudio Ptolomeo
1. Cosmographia de Claudio Ptolomeo: presenta la Tierra como centro del universo y determina la concepción del mundo entre los siglos II y XVI. Sus datos falsos sobre la extensión de Asia motivaron los viajes de Colón. El autor vivió y trabajó en Egipto (se cree que en la famosa Biblioteca de Alejandría). Fue astrólogo y astrónomo, actividades que en esa época estaban íntimamente ligadas. Ptolomeo también catalogó muchas estrellas asignándoles un brillo y magnitud y estableció criterios para predecir eclipses.

2. Elementa Geométrica de Euclides (s. III a. C.): el manual de matemáticas más antiguo del mundo. Hoy todavía resulta útil, dado que el lenguaje de las matemáticas es universal. Por citar algunos de los más conocidos: La suma de los ángulos interiores de cualquier triángulo es 180°; o en un triángulo rectángulo el cuadrado de la hipotenusa es igual a la suma de los cuadrados de los catetos.

3. Ópera de Galeno: Libro fundamental de medicina hasta la Edad Moderna. Su doctrina de la mezcla de los humores corporales influyó fuertemente en la literatura y el teatro. Sus puntos de vista dominaron la medicina europea a lo largo de más de mil años. Entre otras cosas, Galeno demostró cómo diversos músculos son controlados por la médula espinal, que es el cerebro el órgano encargado de controlar la voz, demostró las funciones del riñón y de la vejiga, y también que por las arterias circula sangre, y no aire (como pensaban Erasístrato y Herófilo).

4. Historia natural de Plinio el Viejo: Enciclopedia de la ciencia de la Antigüedad que cita más de 400 fuentes griegas y romanas. Abarca todas las ramas del saber, desde la física hasta a la literatura. Fue el libro de consulta más importante de la Edad Media.

Nicolás Copérnico
5. Sobre las revoluciones de las orbes celestes de Nicolás Copérnico (1473-1543): explica los movimientos celestes observables afirmando que la Tierra gira alrededor del Sol, y éste alrededor de sí mismo. Por esa razón, en 1616 fue incluido en el índice de libros prohibidos por la Iglesia. Copérnico pasó cerca de veinticinco años trabajando en el desarrollo de su modelo heliocéntrico del universo. En aquella época resultó difícil que los científicos lo aceptaran, ya que suponía una auténtica revolución.

6. Principios matemáticos de la filosofía natural de Isaac Newton (1643-1727): teoría que demuestra que todos los fenómenos del Sistema Solar pueden deducirse y predecirse a partir de las leyes de la dinámica y de la gravitación. Sin duda, la obra más importante de la ciencia natural. El poder divino se sustituye por las leyes de la causalidad y de la mecánica.

7. Systema Naturae de Carl von Linneo (1707-1778): fundamentación de la botánica y de la zoología modernas mediante una clasificación sistemática del mundo vegetal y animal en géneros y especies. La nomenclatura latina que establece Linneo es la que se sigue usando actualmente.

8. Enciclopedia de Diderot y D´Alembert (1751-1765): la obra más importante de la Ilustración europea y que contribuyó al descrédito del Antiguo Régimen. sin duda emocionará a los que, como yo, consideran la razón un triunfo y la Ilustración la mayor zancada intelectual de la hombre. Una obra sobre otra obra inclasificable para la época que no sólo removió conciencias sino que dio trabajo a miles de personas y conmovió a la sociedad para siempre. La casualidad convirtió a ambos autores de la enciclopedia en pioneros que hicieron crecer su obra hasta niveles titánicos, transformando un simple trabajo remunerado en un estilo de vida que revolucionaría la industria editorial y plantaría cara a las críticas, a lo políticamente correcto y hasta al mismísimo Papa, aunque ello conllevara la cárcel.


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