Himalaya isostasia

Hoy ha comenzado a publicarse en el Cuaderno de Cultura Científica nuestra nueva serie sobre conceptos básicos de ciencia con una anotación sobre la isostasia.

La serie De… pretende presentar, desde un punto de vista histórico, algunos conceptos fundamentales de la ciencia que, según nuestro criterio, toda persona culta debería conocer.

El título genérico de las anotaciones intenta reflejar cuatro intenciones a la hora de concebirlas. En primer lugar no son presentaciones sistemáticas o muy detalladas ya que no pretenden ser un texto definitivo sobre el asunto que se trata y, por eso mismo, y en segundo lugar, intentan ser una invitación a la exploración y al descubrimiento. En tercero, la presentación histórica puede ayudar a comprender mejor algunos conceptos y, finalmente, esta misma aproximación histórica tiene como objetivo presentar la ciencia como la actitud dinámica y sistemática de adquisión de conocimiento que es. Todo ello condensado en un simple De…

Calcita

A finales del siglo XVIII Martin Heinrich Klaproth continuó el trabajo donde Dolomieu lo había dejado. Klaproth identificó tres formas cristalográficas diferentes de carbonato cálcico: calcita, aragonito y vaterita. Publicó las diferencias detalladas entre estos tres minerales en su Beiträge zur chemischen Kenntniss der Mineralkörper, obra en cinco volúmenes publicada entre 1795 y 1810. Haüy se mostró muy interesado en este descubrimiento, pero le desconcertaba el aragonito: a diferencia de la calcita, no se rompía en romboedros.

Aragonito

Eilhard Mitscherlich

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Como seguramente ya sabes, este 2014 es el Año Internacional de la Cristalografía (IYCr). Con este notivo Bernardo Herradón tuvo la iniciativa de crear el Festival de la Cristalografía. Experientia docet tiene el privilegio de acoger la segunda edición (la del monoclínico primitivo) entre el 1 y el 31 de enero de este año.

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Las normas de participación son muy simples y, por eso mismo, es necesario leerlas:

Recién formada

Hay descubrimientos que acaparan portadas en la prensa generalista y que se publican en las revistas científicas más prestigiosas que parece que van a cambiar de forma revolucionaria nuestras ideas sobre algún aspecto importante de nuestro conocimiento del mundo. Hay veces, las menos, en que esto es así. El que sea poco frecuente se debe a que la ciencia es acumulativa y a que, por tanto, los nuevos descubrimientos deberían encajar con lo ya archicomprobado. Por eso se dan casos en los que estos descubrimientos “revolucionarios” que suponen “un cambio de paradigma” se encuentra que tenían un error serio de base; recordemos los neutrinos superlumínicos o la vida basada en arsénico. Hoy traemos otro caso muy reciente que ha pasado más desapercibido y que nos permitirá invitar al repaso de algunas cosas de las que hemos visto en esta sección del Cuaderno durante el año que ahora acaba.

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Moléculas integrantes

La teoría de Haüy introdujo en la cristalografía un concepto fundamental, el de periodicidad. En los primeros estudios sobre el empaquetamiento de esferas la periodicidad estaba implícita, pero fue Haüy quien hizo énfasis en este punto. De Haüy en adelante los cristales pasaron a considerarse agregados de materia en los que la materia se repite periódicamente. Esta visión se mantuvo inalterada, y sigue siendo correcta para la inmensa mayoría de los casos, hasta el descubrimiento de los cuasicristales en la década de los ochenta del siglo XX.

Más interesante es que, desde un punto de vista puramente químico, afirmar que un cristal es una ordenación periódica tridimensional de unidades poliédricas implica que cada unidad tiene que tener la misma composición química que el conjunto y, si esta unidad es realmente la más pequeña, representa una “molécula” del compuesto. Haüy era plenamente consciente de esto. De hecho en su Essai d’une théorie sur la structure des crystaux (1784) llamaba a las unidades constituyentes fundamentales “molécules intégrantes”. Su empleo de la palabra “molécula” para referirse a un grupo de átomos conectados está en línea con el uso que de la palabra se hacía desde mediados del siglo XVII en que Pierre Gassendi la empleó en su Syntagma Philosophiae Epicuri (1646).

No sólo eso. Si las moléculas en el sentido de Haüy tienen una forma geométrica (poliédrica) definida de aquí se sigue que cada sustancia química tiene una forma cristalina característica. Otro corolario es que dos sustancias de diferente composición química, en general, no tendrán el mismo aspecto externo (hábito) salvo que sus molécules intégrantes sean muy simétricas, cúbicas por ejemplo.

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Hasta la Wikipedia conoce los estados de oxidación del uranio

Uno de los problemas de tener según qué profesores es que hay datos (inútiles la inmensa mayoría del tiempo) que se te quedan grabados a fuego durante décadas. Yo estudié química inorgánica en el curso 85-86, y de ahí, por motivos que no vienen al caso, viene el que los estados de oxidación del uranio estén indeleblemente marcados en mi memoria: del +3 [U(III)] al +6 [U(VI)], lo que quieras. Por eso hay noticias, de medios por lo demás muy solventes, que captan mi atención en milisegundos: decir que se ha descubierto el estado de oxidación +5 [U(V)] en el uranio es como decir que se ha descubierto el Mediterráneo. Salvo, aparentemente, si eres físico.

La noticia titulada Uranium Oxidation State Finally Revealed aparece como un breve (synopsis) en la web de Physics y hace referencia a un paper publicado, ni más ni menos, en Physical Review Letters titulado Chemical State of Complex Uranium Oxides.

En la noticia se cuenta que los investigadores, estudiando los óxidos U4O9 y U3O8 con rayos-X de 3700 eV han descubierto que en estos óxidos hay parte del uranio que está en estado de oxidación +5. Y acaba con la siguiente frase: Los autores dicen que esta observación pide una revisión del pensamiento actual sobre la química del uranio , en línea, por otra parte, con lo que afirman en el abstract del artículo técnico. Si esto fuese así quedaría confirmado que Enrique Gutiérrez Ríos, aparte de supernumerario, era un viajero en el tiempo.

Efectivamente, en mi copia (ex libris 18-11-1985) de la 2ª edición revisada (1984) de Química Inorgánica, aliasel Guti”, este terminator de la química decía en la página 720:

René Just Haüy El cura rompecristales

Durante la década de 1770 el joven cura René Just Haüy solía pasar buena parte de su tiempo en el jardín botánico de París. Hacía tiempo que se interesaba por la ciencia y había decidido que estudiar botánica. Con objeto de avanzar en sus estudios compró un ejemplar de Systema naturae de Linneo. Poco después empezó a descuidar sus asuntos botánicos y a asistir al curso que sobre mineralogía impartía Louis-Jean-Marie Daubenton. Una vez concluido el curso Haüy sólo se dedicaría a los minerales.

Calcita

Si hubiésemos de creer a Georges Cuvier, el primer descubrimiento de Haüy se debió a la serendipia. En 1780, mientras observaba un hermoso agregado de grandes cristales prismáticos de calcita, uno de los prismas se rompió, cayó al suelo se rompió en pequeñas piezas. Para su sorpresa todas las piezas eran de la misma forma, no prismática, sino romboédrica como el espato de islandia, otra variedad de calcita. Este hecho habría ocurrido en la historia centenares de veces pero, como diría después Pasteur, “el azar favorece a la mente preparada”. Haüy corrió a su estudio, cogió un escalenoedro grande de calcita y, sin dudarlo, le arreó un martillazo. Para su deleite, los añicos eran todos romboédricos. Haüy llegó a la conclusión de que todos los cristales de calcita, independientemente de su hábito (aspecto geométrico) externo, estan compuestos de “moléculas” romboédricas. No nos resistimos a la tentación del juego de palabras facilón: Haüy, como abad, era buen conocedor del tema: el hábito no hace al monje, en este caso, al cristal.

No hay dos personas que perciban los olores igual

Un equipo de investigadores encabezado por Joel Mainland, de la Universidad de Duke (EE.UU.), publica en Nature Neuroscience los resultados de un estudio según el cual no hay dos personas que perciban los olores igual; la variación entre los receptores de dos personas elegidas al azar es de al menos el 30%. Este resultado podría tener implicaciones filosóficas además de ser de interés para la industria de los perfumes, la de aditivos alimentarios y la alimentaria en general.

Los qualia (plural de quale) son la forma en que yo experimento las cosas, como el color verde o el olor a rosas. Lo que percibo cuando huelo una rosa no es algo que pueda explicar o transmitir a otra persona que, por su parte, pueda estar experimentando algo diferente a mi; así, a mi me puede gustar mucho ese olor pero para ella podría ser un olor nauseabundo, por ejemplo. Los qualia son importantes en filosofía de la mente porque para algunos suponen un vacío explicativo que ha de ser completado por una teoría no materialista de la mente. Lo que estos no tienen en cuenta es que la investigación en genética y neurociencia puede estar reduciendo el tamaño de este presunto vacío.

Existen alrededor de 400 genes que codifican los receptores del olor, y según el Proyecto 1000 genomas, hay más de 900.000 variaciones de esos genes. Un olor determinado activará un conjunto de receptores en tu nariz, creando una señal que será procesada por el encéfalo. Por lo tanto qué receptores y cómo son esos receptores determinarán qué tipo de señal recibirá el encéfalo de una persona cuando percibe un olor.

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Ya hemos tratado anteriormente en el Cuaderno los pies de barro del falsacionismo, notablemente en Las teorías científicas no son falsables, donde intentamos explicar que la falsabilidad es una actitud y no una característica de las teorías, o cuando pretendimos ilustrar los límites de los razonamientos confirmatorio y disconfirmatorio en Desviación de la luz y falsabilidad. Sin embargo, para una comprensión completa de nuestro razonamiento en ambos artículos era quizás necesario un conocimiento previo de la tesis de Duhem-Quine. Por ello en esta entrega final de la serie volvemos a recapitular el por qué la falsación ya no es lo que era, a saber, ese criterio fácil y lógico que nos permite distinguir lo científico de lo que no lo es, la hipótesis “correcta” de la “incorrecta”.

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La UNESCO ha declarado 2014 como el año internacional de la cristalografía. Ninguna disciplina ha producido tantos premios Nobel como la cristalografía (29 concesiones y contando, lo que supone 48 personas de momento) y sin embargo sigue siendo una gran desconocida no sólo para el gran público, sino también para muchos científicos.

En Experientia docet nunca hemos ocultado nuestra debilidad por un campo científico que combina como ningún otro la física, la química, la biología, la geología y las matemáticas; cuyo conocimiento nos permite explorar otros mundos y diseñar materiales portentosos. Estamos intentando plasmar algo de esa multidisciplinariedad y del encanto de la cristalografía en nuestra serie sobre su historia.

En España se desarrollarán muchas actividades a cuenta del IYCr2014, pero en la web probablemente la más relevante sea el Festival de la Cristalografía que, creado por Bernardo Herradón, consta con el reconocimiento de la International Union of Crystallography.

Para ir calentando motores, ¿qué mejor que una estupenda conferencia combinando lo mejor de lo antiguo y lo nuevo?