OZONO: ¿BUENO Y MALO?

El ozono (del griego ozein = oler) es un gas de color azul, descubierto en 1840 por Christian Schömbein, quien lo llamó así por su olor metálico y picante, que se puede detectar durante las tormentas y cerca de equipos eléctricos. En 1863 J. L. Soret demostró que es una forma alotrópica del oxígeno: su molécula está formada por 3 átomos (O₃), mientras que la del oxígeno sólo por 2 (O₂). Por su gran efecto oxidante y su acción bactericida y virulicida (mata bacterias y virus) el ozono se usa para tratar aguas negras, como desinfectante, blanqueador y para esterilizar el aire (para asmáticos). Es mucho más eficaz que el cloro en la desinfección de agua: más rápido, extermina sólo bacterias y virus y no deja residuos nocivos ni sabor u olor.

En la atmósfera terrestre, el ozono puede ser “bueno” o “malo” dependiendo de dónde se encuentre. El ozono “bueno” está en la estratósfera (capa entre los 17 y 48 km de altura) y actúa como un filtro que detiene la parte más perjudicial de la radiación ultravioleta proveniente del sol. El “malo” está en la tropósfera (la región más próxima a la superficie terrestre, hasta unos 17 km de altura). Es perjudicial para la salud de animales y plantas.

El ozono “bueno” se forma a partir del oxígeno (O₂) del aire, por acción de la luz UV (ultravioleta). El proceso es reversible (el O₃ se descompone lentamente a O₂) y ocurre principalmente en la parte superior de la estratósfera (30-45 km de altura) originando una capa (“capa de ozono”) renovable y de una concentración que no varía porque la velocidad de formación es igual a la de descomposición. La concentración de ozono varía con el lugar y la época del año. Su concentración no es muy alta pero es vital para la vida porque absorbe casi el 99% de la radiación UV tipo B (de 280-320 nm) que es la responsable de mutaciones genéticas (cáncer de piel) y cataratas. Además, debilita el sistema inmunológico y disminuye la fotosíntesis de las plantas.

En 1930 se prepararon los cloro-flúor-carbonos (CFC), compuestos fáciles de sintetizar, de bajo peso molecular y considerados inofensivos por no ser tóxicos, ni corrosivos, ni inflamables y de muy baja reactividad. Rápidamente se usaron en equipos de refrigeración y aire acondicionado, en la fabricación de espumas sintéticas y como propelentes para aerosoles.

En 1974 los químicos Sherwood Rowland y Mario Molina (ganaron el Premio Nobel de Química, 1995 junto con Paul Crutzen) indicaron que los CFC estaban produciendo una disminución en la concentración de ozono en la estratósfera. En 1984 científicos británicos detectaron una reducción de un 40% de este ozono. El “agujero” descubierto era del tamaño del continente europeo y crecía regularmente. Por muchos años se consideró que la disminución era estacional y que se situaba cerca de la Antártida, pero se ha comprobado que la disminución se produce en todas las épocas del año (aunque con distinta intensidad) y que ocurre a nivel global.

La causa principal de esta disminución son las actividades humanas (antropogénicas) que liberan átomos de cloro o bromo. Los CFC al ser liberados en la atmósfera, viajan lentamente hacia la estratósfera (10 a 20 años) en donde, por acción de la radiación UV de alta energía, se descomponen y desprenden átomos de cloro que son los que transforman el ozono en oxígeno molecular. Un átomo de cloro puede destruir miles de moléculas de ozono. La aparición y el crecimiento constante del “agujero de la capa de ozono” ha sido motivo de la preocupación internacional y han originado una serie de recomendaciones para disminuir el uso de CFC y reemplazarlo por compuestos menos dañinos a la capa de ozono.

La acción perjudicial del ozono “malo” fue descubierta en 1940 al hallarlo responsable del deterioro de neumáticos y artículos de goma almacenados por mucho tiempo y, además, afectaba la vegetación. Los primeros en percibir su efecto fueron los asmáticos que, hasta entonces, utilizaban aire purificado con ozono. Son varias las fuentes que lo originan: una parte viene de la estratósfera, al ser arrastrado por los vientos hacia la tropósfera. Otra parte se origina por un complicado proceso químico en el que participan la luz solar, el óxido de nitrógeno y una serie de compuestos orgánicos volátiles (COV). Éstos provienen de procesos biológicos (de la vegetación, fermentación), de los gases volcánicos y de emisiones de motores de vehículos e industrias.

El ozono es el componente principal del “smog”. Su inhalación causa irritación de las mucosas, tejidos pulmonares y ojos, tos, dolores de cabeza, etc. Si la concentración es muy alta, puede provocar inflamaciones pulmonares y afectar gravemente la función respiratoria. Como las reacciones que originan el ozono se activan por la luz solar, la mayor concentración de éste ocurre en las horas del día. Es también altamente tóxico para las plantas: afecta las paredes celulares, disminuye la fotosíntesis y perjudica su crecimiento, provocando la disminución de la vegetación y la producción.

BIBLIOGRAFÍA

1.     “Ciencia Ambiental”.- Miller G. Tyler.- Thomson.- México 2003.

2.     http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ozone.html

Q. F. Juan José León Cam <jjleon @ lamolina.edu.pe>

Departamemto de Química. U. Nacional Agraria La Molina

VAN'T HOFF Y EL PODER DE LA IMAGINACIÓN

El 30 de agosto de 1852 nació Jacobus Henricus Van’t Hoff en Roterdam (Holanda). En sus primeros años escolares demostró mucho interés por la poesía y la filosofía. A los 17 años se interesó por la ciencia y la naturaleza e ingresó a la Escuela Politécnica de Delft, donde fue un estudiante brillante y terminó su carrera de Química en dos años (en un programa de 3 años). Luego de su graduación (1871), decidió estudiar matemática en la Universidad de Leyden (Holanda) y química orgánica con los profesores F. Kekulé en Bonn – Alemania (1872 – 1873) y A. Wurtz en París – Francia (1873-1874).

De regreso a Holanda (1874) obtuvo su doctorado en la Universidad de Ultrecht y, a la edad de 22 años, hizo una revolucionaria propuesta: que las cuatro valencias del átomo de carbono tetravalente están dirigidas hacia los vértices de un tetraedro regular (geometría tetraédrica), en contraste con la idea predominante en esa época, que lo consideraba plano. Casi al mismo tiempo, Joseph Le Bel, un químico francés de 27 años hizo una propuesta muy similar. En consecuencia, cuando estos carbonos están unidos a 4 grupos o sustituyentes diferentes, pueden obtenerse 2 moléculas distintas que, como nuestras manos, una es la imagen en el espejo de la otra. De esta manera se pueden explicar los experimentos de Pasteur sobre el ácido tartárico y otros hechos experimentales de la naciente isomería óptica. Esto fue crucial para el entendimiento de la química orgánica y sentó las bases de la estereoquímica o estudio de las moléculas en las tres dimensiones.

Sus revolucionarias ideas fueron bien recibidas por Wislicenus pero no así por Kolbe quien, considerando un exceso de su juvenil imaginación, comentó: “Un cierto Dr. J. H. Van’t Hoff, del Colegio Veterinario, parece no tener gusto por la investigación química exacta. Él encuentra una tarea menos ardua montar su Pegaso (evidentemente prestado por el Colegio Veterinario) y elevarse a su Parnaso Químico, para mostrar en su obra LA QUÍMICA DEL ESPACIO cómo encuentra los átomos situados en el espacio”. Años después, Bragg comprobó, mediante análisis por rayos X que las ideas de Van’t Hoff y Le Bell eran correctas.

Uno de los aspectos a destacar es la gran imaginación que poseía Van’t Hoff para atacar los problemas químicos y encontrarles solución. Consideraba muy importante la imaginación en el trabajo científico. En su disertación inaugural como Profesor de Química de la universidad de Amsterdam (1878) discute el papel de la imaginación en el esclarecimiento de la relación entre causa y efecto y la tituló “El poder de la imaginación en la ciencia”. Después de un minucioso análisis de las biografías de un gran número de científicos, llegó a la conclusión que los más productivos tuvieron una gran imaginación y que, frecuentemente, también poseían grandes potencialidades artísticas.

En 1884 publicó su investigación titulada “Estudio de dinámica química”, en 1885 demostró que la presión osmótica de las disoluciones suficientemente diluidas es proporcional a su concentración y a la temperatura absoluta. En 1886 demostró que las disoluciones diluidas y los gases se comportan de una forma muy similar. En 1887 fundaron, junto con Ostwald, la influyente revista científica “Journal of Physical Chemistry”.

En 1901 recibió el Primer Premio Nobel de Química, por su trabajo pionero en la dinámica química y la presión osmótica de las disoluciones. Sus investigaciones sobre las sustancias en disolución tienen grandes consecuencias prácticas, cuyos beneficios se comprenderán mejor si recordamos que las reacciones químicas se producen fundamentalmente en disolución y que las funciones vitales de los organismos vivos se mantienen por procesos metabólicos que ocurren en disolución. El 1 de marzo de 1911 murió en Steglitz, cerca de Berlín.

BIBLIOGRAFÍA

1. Guevara R., Juan de Dios. “Figuras Cumbres de la Física y de la Química”. Lima – Perú. 2000. P. 140 – 144.

2.  http://www.aiqula.org/sitio/index.php/imagenpersonajemes/jacobus-vant-hoff

3.  http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1901/hoff-lecture.pdf

MSc. Elvito F. Villegas Silva <elvito @ lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. U. Nacional Agraria La Molina

DEL GRAFITO AL GRAFENO

Las propiedades de los materiales dependen no sólo de su composición química y de su estructura, sino también del tamaño y forma de sus partículas. Si el tamaño de sus partículas es menor a un “tamaño crítico” (escala nanométrica), las propiedades de los materiales (ópticas, mecánicas, térmicas, eléctricas, magnéticas y químicas) son diferentes. Así, es posible preparar nuevos materiales, con nuevas propiedades y aplicaciones, controlando el tamaño y forma de las partículas de materiales conocidos.

Esto ha llevado a la aparición y consolidación de un área del conocimiento llamada “nanociencia y nanotecnología”, un campo interdisciplinario en el que participan físicos, químicos, matemáticos, ingenieros, etc. El prefijo “nano” se usa para designar la milmillonésima parte (10⁻⁹) de cualquier magnitud. Los nanomateriales son aquellos que poseen por lo menos una dimensión dentro de la escala de tamaño nanométrico, es decir, entre 1 y 100 nanómetros. El término NANOTECNOLOGÍA fue acuñado por el japonés Norio Natiguchi en 1974, para diferenciar lo que ocurre en la nanoescala de aquello de escalas mayores (microescala). En 1996 se concedió el Premio Nobel de Química a Kroto, Curl y a Smalley por su colaboración en el descubrimiento de estos compuestos, cuyas propiedades aún están siendo intensamente estudiadas.

Los materiales tradicionales formados por átomos de carbono son el grafito y el diamante. En 1985 se descubrió una tercera forma: los “fullerenos” que están formados por átomos de carbono unidos en forma hexagonal, como un “panel de abejas”, con un carbono en cada vértice y que puede formar esferas (“buckyesferas”), o cilindros (“nanotubos” o “buckytubos”) o elipsoides. Se los llamó “fullerenos” en homenaje al arquitecto norteamericano Buckminster Fuller quien empleó con éxito la cúpula geodésica en la arquitectura, sus obras más célebres son los “domos geodésicos”.

El Premio Nobel de Física 2010 fue concedido a André Geim y Konstantin Novoselov, profesores de la Universidad de Manchester, por la preparación y estudio del “grafeno”, una molécula plana de gran superficie que, según afamados científicos de hace unos 70 años, no podía existir por ser inestable termodinámicamente. Su nombre proviene de GRAFITO + ENO, porque se trata de una sola de las láminas que forman el grafito y es el componente estructural básico del grafito y los fullerenos.

El grafeno es una lámina muy fina con un número inmenso de anillos aromáticos fusionados y con el grosor de un solo átomo de carbono. Es el material más fuerte y más duro del mundo, además de ser un excelente conductor del calor y la electricidad. Según el Comité del Premio Nobel, una hipotética hamaca de un metro cuadrado de grafeno perfecto, soportaría un gato de 4 kilogramos. La hamaca pesaría 0,77 miligramos - menos que el peso de los bigotes del gato – y sería prácticamente invisible. 

El grafeno es un semiconductor que permite construir dispositivos electrónicos mucho más diminutos (a escala nanométrica). Sus innumerables aplicaciones pueden revolucionar la industria en virtud de sus propiedades singulares: es ligero y extraordinariamente flexible; de gran elasticidad y dureza; su resistencia es 200 veces superior a la del acero; conductividad térmica superior a la de cualquier otro material; conductividad eléctrica tan alta como la del cobre; más eficiente que el silicio al conducir electrones; es tan transparente y tan denso que ni siquiera los átomos de helio – los más pequeños que existen en estado gaseoso y sin combinar- pueden atravesarlo.

Por ahora, se sabe que el grafeno podría utilizarse como componente de los circuitos integrados. Se estima que su principal aplicación sería reemplazar al silicio en muchos transistores y microprocesadores. Sin embargo, la fiebre del grafeno recién ha empezado y en unos cuantos años ya podría revolucionar la electrónica y participar en el desarrollo de nuevos materiales.

BIBLIOGRAFÍA

-      Química Nova, Vol 30, Nº 6, 1469-1479, 2007.

-      Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales.- Vol XXXII, Nº 123 Junio 2008.- pág. 213-233.

-      http://es.wikipedia.org/wiki/Grafeno

- http://apuntesdearquitecturadigital.blogspot.com/2010/04/como-construir-un-domo-geodesico-de.html

MSc. Elsa Huamán Paredes <ehuaman @ lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. U. Nacional Agraria La Molina

LA INSULINA Y LA “ORINA DULCE”

La diabetes es una enfermedad tan antigua que sus primeras referencias aparecen en el Papiro de Ebers. En las literaturas hindú y china se resaltan sus síntomas y la atracción de las hormigas por la “orina dulce” de los enfermos. En esa época ya se distinguían sus 2 formas: una se presenta en jóvenes delgados que no sobreviven por mucho tiempo y la otra en personas mayores y obesas, formas que corresponden a los tipos 1 y 2 de nuestros días.

La primera referencia en la literatura médica occidental se debe a Thomas Willis (1621 – 1675). Casi un siglo después, el médico inglés Mathew Dobson (1725 – 1784) señaló la presencia de azúcar en la sangre y orina de los enfermos. En 1889 Oskar Minskowski y Josef von Mering observaron que al extirparle el páncreas a un perro se producían todos los síntomas de una diabetes severa.

En 1893 se descubrió que el metabolismo de los carbohidratos es controlado por una sustancia que llamaron “insulina” por producirse en los “Islotes de Langerhans” del páncreas y se hicieron grandes esfuerzos por aislarla, obteniéndose extractos de páncreas capaces de reducir los síntomas de la diabetes en perros, aunque ellos producían también graves efectos tóxicos.

La insulina fue descubierta en 1921 por Sir Frederick Grant Banting, luego de los experimentos realizados en la cátedra de John J. MacLeod, profesor de fisiología de la U. de Toronto, con el apoyo de Charles Best, un estudiante de Química que se encargó de aislarla. Así obtuvieron un extracto purificado de páncreas y comprobaron que reducía el nivel de azúcar en perros con diabetes experimental. Por estos trabajos MacLeod y Banting recibieron el Premio Nobel de Medicina, 1923. Banting protestó porque MacLeod fuera premiado en lugar de Best y compartió su parte del Nobel con este último.

En 1922 se inyectó insulina a un niño diabético y los resultados fueron espectaculares. En 1923 se empezó a producir insulina a partir de páncreas de buey y cerdo. Se necesitaban 800 a 1000 kg de páncreas para obtener 100 g. de insulina cristalizada. Como la acción de esta insulina es de corta duración y requería frecuentemente de otra administración a media noche, se desarrollaron insulinas de acción prolongada. La insulina no sólo disminuye la glucosa en sangre, también aumenta su transporte al interior de las células, su conversión a glucógeno y su oxidación. En la actualidad, existen diversos preparados de insulina con diferente velocidad de absorción, lo que permite un mejor tratamiento a los pacientes.

La insulina es una hormona de naturaleza proteica, producida por las células “beta” del páncreas. La dilucidación de su estructura es una proeza realizada en 1954 por Frederick Sanger y colaboradores. Ellos establecieron el orden o secuencia (“estructura primaria”) de sus 51 aminoácidos, utilizando el método químico tradicional para estudiar grandes moléculas: fragmentarlas en trozos pequeños que, después de ser identificados, se unen como las piezas de un rompecabezas. Fue la primera vez que se conoció la estructura primaria de una proteína y, por este logro, Sanger ganó el Premio Nobel de Química, 1958.

Luego se estudió la insulina de varias especies animales, encontrándose que la insulina de los vertebrados consta de 2 cadenas peptídicas (“A” y “B” de 21 y 30 aminoácidos respectivamente) y tres puentes disulfuro (−S−S−). Las insulinas de diferentes especies pueden diferir sólo en algunos aminoácidos. Así, las de humanos, vacunos y corderos difieren en los aminoácidos 8, 9 y 10 de la cadena “A”. Como estas diferencias tienen poco efecto en su actividad biológica, la insulina de una especie presenta actividad en otra especie.

La insulina también fue la primera proteína en ser sintetizada. En los años 1963-1965 grupos de científicos de USA, China y Alemania lograron sintetizarla, pero su aplicación a escala industrial era difícil por su alto costo y complejidad (consta de 170 reacciones). En 1980 se logró transformar insulina de porcino en humana, sustituyendo alanina (aminoácido Nº 30 de la cadena “B”) por treonina. El uso de insulina humana carece de los inconvenientes que producen las de origen animal (molestias renales y afecciones oculares). Actualmente se produce insulina humana mediante técnicas de ingeniería genética, constituyendo uno de los mayores logros médicos del siglo XX.

BIBLIOGRAFÍA

1.      Neckers y Doyle.- Química Orgánica.- Tercera edición. México 1985.

2.      http://www.iqb.es/d_mellitus/historia/historia06.htm

 Q. F. Juan José León Cam <jjleon@lamolina.edu.pe>

Departamento de Química.- Universidad Nacional Agraria La Molina

EL CABELLO: TESTIGO SILENCIOSO

En 1950 el científico sueco Sten Forshufvud, al leer las memorias del asistente de Napoleón Bonaparte sobre los últimos días de la vida del emperador (cien años atrás), identificó en el relato los síntomas clásicos del envenenamiento con arsénico y empezó a sospechar que Napoleón fue asesinado y no murió (como se suponía) de cáncer al estómago.

Para comprobarlo, consiguió una muestra del pelo de Bonaparte y los análisis demostraron que contenía una cantidad de arsénico 30 veces superior al promedio normal, reforzando su hipótesis del asesinato. Se sabe que el arsénico se une fuertemente a los átomos de azufre de la queratina (proteína que forma el cabello) y, normalmente, el pelo contiene rastros del arsénico absorbido del ambiente. Lamentablemente, el misterio no se logró aclarar por completo pues, en los años ochenta, un análisis del papel que cubría las paredes del cuarto ocupado por Napoleón en su exilio, arrojó arsenito de cobre, sal usada en esa época como pigmento amarillo y que, en condiciones ambientales, produce pequeñas cantidades de un gas altamente tóxico (trimetil-arsina). Con ello existiría la posibilidad que Napoleón habría muerto intoxicado por este fenómeno y no por asesinato.

Esta investigación nos deja como reflexión que el pelo de una persona es una fuente sorprendente de información que, con métodos de análisis que puedan detectar cantidades muy pequeñas de compuestos, puede constituirse en un mudo testigo de ciertas situaciones y, si se dan las condiciones, constituirse en un agente de la verdad que hablará sin falsedades.

El pelo, la saliva, sudor, etc. son muestras conocidas en la actualidad como “matrices biológicas alternativas”. Para casos de consumo de cocaína el análisis de cabello ofrece una fiabilidad diagnóstica de cien por cien. En orina sólo puede detectarse rastros de la cocaína consumida hasta tres días antes del análisis, pero en un mechón de pelo se puede determinar si la persona ha consumido la droga mucho tiempo atrás. Además, se puede determinar qué drogas y por cuánto tiempo se han consumido, distinguiendo los distintos perfiles de consumidores – esporádico, asiduo, crónico o no consumidor – ya que permite detectar el tiempo de permanencia de la droga.

También se utiliza en otros estudios como: detección del dopaje en deportistas, diagnóstico de intoxicaciones en niños, en madres drogadictas, prevención de malformaciones en el feto y, como los resultados son válidos aún en personas fallecidas, puede usarse en medicina forense y en antropología. Además, puede monitorearse otras sustancias como insecticidas, aditivos de comidas, agentes carcinógenos, tóxicos ambientales y sustancias terapéuticas.

No está totalmente esclarecido el mecanismo de incorporación de la droga a la matriz del pelo. Se ha demostrado que la concentración de la droga es mucho mayor en pelo pigmentado que en pelo claro, por su afinidad por la melanina. Algunos estudios sugieren que los resultados son más confiables en las personas de origen africano que en las de origen caucásico.

El sudor juega un rol importante en la incorporación de drogas en el pelo y se ha encontrado en éste, drogas intactas, que no han sido metabolizadas, mientras que en la orina predominan los productos del metabolismo. Por ej. la cocaína cuando está en sangre se transforma rápidamente en un derivado llamado benzoíl-ecgonina (BZE) y permanece en ella durante 24 horas o más, pero es excretada sin metabolizar en el sudor en un tiempo variable, de 2 a 48 horas, período en el que la droga se transfiere hacia el pelo.

 El hallazgo de cocaína en pelo fue reportado por primera vez en 1981 en muestras de pelo de adictos, para verificar una historia previa de consumo. En 1987 usando métodos modernos de análisis, se encontró en el pelo cocaína y no BZE, reafirmándose las ventajas prácticas de usarlo para detectar drogas. Los análisis tradicionales pueden complementarse con el del cabello ya que la orina y sangre brindan información sobre la exposición a la droga en el corto tiempo, mientras que el análisis de pelo lo hace a través del tiempo y ello depende de su longitud. En Italia y en Estados Unidos ya se admite como prueba complementaria para otorgar licencias de conducir.

La toma de muestra de cabello es muy sencilla, debe colectarse en la región posterior de la cabeza porque ésta dispone de un 85% de pelo en fase de crecimiento activo y, por tanto, mayor cantidad de droga puede fijarse en ella. Debe cortarse tan próximo como sea posible al cuero cabelludo o la piel, en una cantidad de 100 – 200 mg (equivalente al diámetro de un lápiz).

Como el pelo de las personas crece a una velocidad aproximada de un centímetro al mes, el resultado del análisis del primer centímetro del pelo (el cercano a la raíz), corresponde al consumo de droga durante el mes anterior. La abstinencia total no altera los resultados, los que tampoco pueden ser adulterados, porque el pelo no se descompone como los fluidos biológicos u otros tejidos. La limpieza externa del cabello no afecta las trazas de droga que están en él. Estudios recientes han encontrado droga en personas que no la han consumido, pero han permanecido largos periodos en ambientes cerrados con vapores de cocaína básica o donde se ha fumado Cannabis.

Bibliografia

1.    http://www.comoves.unam.mx/articulos/quimica_pelo/quimica_pelo.html

2.    http://www.solociencia.com/noticias/0807/17190413.htm

3.    Cuadernos de medicina forense Año 3 Nº 1 (31-41)

4.    Orellana Pineda, R.M., Mixco Duke, M.A. Detección del consumo crónico de cocaína utilizando el cabello como matriz biológica alternativa. Trabajo de investigación para optar al título de maestro en ciencias forenses, Agosto 2007 San salvador, El Salvador

5. http://www.ama-med.org.ar/peritos_articulos1.asp?id=99

MSc. Cecilia Nieto Aravena <cnieto @ lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. U. Nacional Agraria La Molina.

OSTWALD Y LA TEORÍA DEL COLOR

Friedrich Wilhelm Ostwald nació el 2 de septiembre de 1853, en el seno de una familia de alemanes del Báltico, en la ciudad de Riga, Estonia; donde realizó sus estudios de primaria y secundaria. En 1872, ingresó a la universidad de Dorpat (actualmente Universidad de Tartu), y terminó sus estudios de Química en tres años, graduándose en 1875. De inmediato se inició como Asistente en Física con el Profesor A. Von Oettingen; ocupando posteriormente una posición similar en el laboratorio de Química con el profesor C. Schmidt y con el geólogo J. Lemberg.

En el año 1877 obtuvo su habilitación como “privatdozent” (adjunto), siendo admitido como profesor académico no remunerado en la Universidad de Dorpat hasta 1881. Estudió el comportamiento de ácidos y bases (1878), la velocidad de  hidrólisis de sales y ésteres (1873), la conductividad de ácidos (1878 – 1887), la constante de afinidad de ácidos y bases (desde 1885), la ley de dilución (1888), la viscosidad de las disoluciones (1891), la ionización del agua pura (1893) y la catálisis. Obtuvo el grado de doctor en 1878, bajo la dirección de C. Schmid.

En 1881 fue designado profesor de Química a tiempo completo en la Escuela Politécnica de Riga; donde desarrolló sus investigaciones en el campo de la física y la química. En 1887 aceptó una invitación para convertirse en profesor de Química Física de la Universidad de Leipzig, Alemania y se encargó de organizar el Departamento de Química Física. En 1897 logró construir e inaugurar el Instituto de Físico-Química, primer centro de investigación en el mundo, creado con la orientación especial a la Fisicoquímica. En este instituto tuvo como discípulos y colaboradores a: W. Nernst, S. Arrhenius, G. T. Tammann, U. Le Blanc, R. Luther, U. Bodestein, G. Breding, C. Drucker, H. Freunlich, W. Bottger, P. Walden, A. Mittasch, etc.

En 1900 descubrió un procedimiento de preparación del ácido nítrico por oxidación del amoníaco, facilitando la producción masiva de fertilizantes y de explosivos para Alemania durante la primera Guerra Mundial (1914–1918).

Ostwald se trasladó a Estados Unidos (1904-1905), como el primer profesor de intercambio de la Universidad de Harvard, Cambridge, MA. Retornó a Leipzig y  permaneció en la universidad hasta que, en 1906, se retiró de la actividad docente para dedicarse a tiempo completo al estudio y la investigación. Recibió el Premio Nobel de Química en 1909 por sus investigaciones sobre la catálisis, los principios fundamentales que gobiernan los equilibrios químicos y la velocidad de reacción. Amplió su campo de investigación de fenómenos fisicoquímicos a los biológicos, psicológicos, sociológicos y, en general, a todos los procesos del universo. También fue un destacado escritor y editor científico, contando entre sus obras: Filosofía natural (1902) y Ciencia del color (1923).

Estudió el color como fenómeno físicoquímico, creando en Dresde (1920) un laboratorio destinado a su estudio. Elaboró una nueva teoría del color, estableciendo las primeras relaciones sólidas entre los colores y las sensaciones o percepciones del color, propuso que son cuatro los colores básicos o sensaciones cromáticas elementales: rojo, verde y azul (los colores luz primarios), más el amarillo, además de dos gamas de sensaciones acromáticas. El doble cono de Ostwald es uno de los modelos de organización y clasificación cromática más usados. El modelo consiste en un doble cono con una base única. Sobre la circunferencia común a ambos conos están situados los 24 tonos que, desde el amarillo, pasando por el rojo, el violeta y el azul conducen al verde, volviendo otra vez al amarillo. El paso del blanco al negro se efectúa a través de una escala de grises que va desde el negro, situado en el vértice inferior, hasta el blanco, en el vértice superior.

Ostwald es considerado uno de los fundadores de la moderna Físicoquímica llegando a ser una autoridad internacional con influencia sobre los químicos de todo el mundo. Aún hoy persiste su influencia y su teoría del color se aplica a los aparatos de televisión de última generación, para ofrecer una mayor definición y una mayor homogeneidad en la transición de los colores. Falleció el 4 de abril de 1932 en su casa de campo (Grossbothen) cerca de Leipzig.

BIBLIOGRAFÍA

1. Guevara R., Juan de Dios. “Figuras Cumbres de la Física y de la Química”. Lima – Perú. 2000. P. 140 – 144.

2. http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1909/ostwald.html

3. http://www.cenoposiciones.com/docs/files/2012_dibujo_11_13_2.pdf

MSc. Elvito F. Villegas Silva <elvito @ lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. U. Nacional Agraria La Molina

CORAZONES QUE FUNCIONAN CON LITIO

El marcapasos es un milagro de la ciencia moderna que muchos de nosotros tomamos como algo común y corriente a excepción, desde luego, de aquellas personas cuya vida depende de ellos. El marcapasos es un pequeño dispositivo alimentado por una batería o pila que ayuda al corazón a latir con un ritmo constante, regulando su ritmo en casos de frecuencia cardiaca lenta, rápida o irregular o de bloqueo en su sistema de conducción eléctrica. Tiene aproximadamente el tamaño de una caja de fósforos y debe funcionar, sin descanso, las 24 horas del día, los 365 días del año. De esta forma, el corazón late al ritmo de las reacciones químicas que ocurren en las pilas que alimentan su marcapasos, permitiendo que muchas personas agreguen años a sus vidas.

Las pilas de los marcapasos tienen que cumplir con requerimientos muy específicos debido a que se encuentran insertadas dentro del marcapasos y éstos son implantados dentro del cuerpo humano.  Las pilas deben ser resistentes, a prueba de fugas, tener una larga vida útil, un peso mínimo y, por supuesto, no ser tóxicas.

Las primeras pilas utilizadas en los marcapasos generaban electricidad mediante el cinc y el óxido de mercurio, necesitando de soluciones conductoras (electrolitos) en medio acuoso para poder funcionar. La electricidad es transportada por unas partículas (llamadas iones) que se producen cuando los electrolitos se disuelven en agua. Estas pilas tenían una vida útil promedio de dos años lo que obligaba al paciente a sufrir periódicas operaciones quirúrgicas para su reemplazo; y ello se traducía en un stress excesivo y un aumento del riesgo para el paciente.

Los químicos comenzaron a estudiar este problema y las investigaciones en electroquímica condujeron al descubrimiento de las grandes cualidades del litio como material para la construcción de pilas de larga duración. El problema es que el litio es un metal muy reactivo, que se quema en el aire y reacciona con el agua produciendo hidrógeno el que se inflama por el calor desprendido en la misma reacción química. Para poder usarlo en nuevas pilas era necesario descubrir electrolitos que no tuvieran agua. Por lo tanto, el problema, para los químicos quedó bien definido: se debía diseñar una pila que no requiera de agua.

Las intensas investigaciones realizadas probando solventes y materiales nuevos, que fueran adecuados para su uso en pilas de alta energía y larga vida, condujeron al descubrimiento de un electrolito sólido adecuado para su uso con litio: el yodo. Así nació la pila de yodo-litio con amplias aplicaciones en medicina. Estas son las pilas que se usan actualmente y tienen una duración de 10 años. Los beneficios, para quienes deben depender de un marcapasos para vivir, son incalculables.

La pila yodo-litio no es el final de la historia. Solamente es una mejora con respecto a sus predecesores y muy útil en los marcapasos, aunque no posee una potencia lo suficientemente grande como para ser de utilidad en otras aplicaciones.

En el horizonte se ve la necesidad de nuevas pilas o baterías de gran potencia para su uso en otros órganos implantables en el cuerpo humano como los riñones y corazones artificiales. Ya sabemos que la respuesta a este problema se debe buscar en la investigación científica. Esto ha funcionado bien en el pasado y lo hará, sin lugar a dudas, en el futuro.

BIBLIOGRAFÍA

1.  BOTTANI, E. ODETTI, H. (2009). Química General. Centro de Publicaciones. Universidad Nacional del Litoral.

2.    http://www.texasheartinstitute.org/hic/topics_esp/proced/pacemake_sp.cfm

Dr. Héctor Santiago Odetti <hodetti @ fbcb.unl.edu.ar>

Dpto. de Química General e Inorgánica. Facultad de Bioquímica y Ciencias Biológicas.

Universidad Nacional del Litoral. ARGENTINA.