Desde la cristalografía con amor

Desde la Cristalografía con amor
Cuando entré a primero de Químicas tuve que cursar ciertas asignaturas: Física, Matemáticas,
Química Orgánica…, bastante lógicas para un recién llegado. Pero de entre ellas había dos que
resultaban muy llamativas: Introducción a la estereoquímica de los compuestos Inorgánicos y
Cristalografía.
A la primera no entraré a detallarla pero todos aquellos planos, ejes, simetrías… toda aquella
parafernalia para un barbilampiño de apenas 18 años era gracias al aporte de la cristalografía.
Entrando a dicha materia, la cristalografía ha sido uno de los engranajes donde se han
ensamblado con la armonía de un reloj suizo la mayoría de las áreas de conocimiento
científico. Ahora que el 2014 se nos desliza de entre los dedos y que algunos sabrán decirle
adiós al ritmo de los ejes, poleas y péndulos del reloj de la puerta del Sol en Madrid, desde La
Separata homenajeamos este año 2014 año de la Cristalografía.
La Cristalografía es tan multidisciplinar y variada que sirvió de aporte para, por ejemplo, el
diseño de la Fortaleza de la Soledad, guarida del ahora conocido como Hombre de acero.
Nuestra rama de la ciencia puesta hoy sobre la mesa examina el mundo de los cristales. Su
razón de ser, su estructura, su forma de analizarlos. Es sin duda un amplio y variado campo
que consta de muchos suscriptores por su belleza y maravilla. Uno al hablar de cristales piensa
en diamantes, rubíes, esmeraldas… aunque obviamente se extiende esta definición hasta
donde nunca se sospecharía.
Debió ser esta clase de piedras preciosas las que inspiraron a Stendhal. Esta serie de cristales
donde se ven reflejados el amor, la poesía, la belleza y el encanto natural, donde se inmortaliza
la perfección y lo ideal y parecen quedar atrás las oscuras irregularidades y faltas de simetría y
armonía que poblan nuestro día a día. A estas alturas puede que hasta un catedrático en
cristalografía se ande preguntando: ¿Quién es el tan Stendhal? No conozco su trabajo. No se
apure, que aquí reside el encanto y la demostración de la cristalografía de no poseer límites.
Henri Beyle “Stendhal”:
Grenoble, 23 de enero de 1783 –
París, 23 de marzo de 1842.
Cuando uno lee una novela romántica o acude al cine a ver la última película de Hugh Grant o
Jennifer Aniston cree estar absorbiendo amor, cuando en realidad en la mayoría de los casos
está recibiendo una obra sobre el enamoramiento, la primera fase de lo que se espera sea
para toda la vida. Stendhal es un escritor francés del siglo XIX que apercibió este hecho sobre
los relatos de su época y decidió indagar en su obra “Ernestina o el nacimiento del amor” sobre
las, para él, siete fases del amor verdadero. A la quinta y séptima las denomina, por ese orden,
primera y segunda cristalización del amor. Y es que para este autor después de la fase de
enamoramiento uno debe cristalizar los conceptos ideales que se poseen del ser amado, y
cito, textualmente, sobre su primera cristalización:
“En las minas de Salzburgo, arrojan una rama sin hojas a un lugar abandonado. Dos o tres
meses después la sacan de ahí cubierta de un depósito de cristales brillantes. La vara más
pequeña, no más grande que la uña de un gato, está repleta de una galaxia de diamantes
centelleantes. La rama original es irreconocible.”
Nótese la unión de conceptos filosóficos, psicológicos y sociales con algo puramente científico
dentro del mismo terreno de juego. La maestría con que nos es contado nos permite ensoñar y
a la vez comprender ideas poco tangibles por lo icónico de las mismas.
Volviendo a un plano más terrenal y cercano, la cristalografía ha sido clave en todas las áreas:
medicina, geología, farmacia, etc. En 1912 Max von Laue descubrió que la interacción de los
rayos X con un cristal daba lugar a un patrón único. Dos años después recibiría el premio
Nobel, en 1914, y ahora, 100 años después, se conmemora el año de la cristalografía. En
sencillas palabras, desde entonces se supo que:
Patrón
Átomos/
Moléculas
Cristal ideal
Tras sesudos estudios surgen las 14 redes de Bravais, solo 14 posibles redes cristalográficas
(patrones) capaces de formar en la naturaleza un cristal. Se denomina cristal ideal pues la
naturaleza otorga numerosos defectos a los cristales. Ello no tiene por qué ser negativo.
Citaremos a modo de explicación una razón químico física: El hecho de añadir defectos hará
aumentar la entropía pues el cristal con defectos es más desordenado que el ideal. Y un
aumento de entropía siempre contribuye a mejorar la estabilidad. De hecho en ocasiones
estos defectos se introducen intencionadamente y de forma artificial, como es el caso de los
matraces de laboratorio, cuyo vidrio está dopado con boro para soportar grandes
temperaturas sin romperse. Curiosamente el vidrio que habitualmente conocemos es amorfo,
y no un cristal exactamente. Aunque hoy no dispongo de mucha munición y prefiero librar esa
batalla en próximos capítulos.
Los aportes cristalográficos a la química son incontables: Rigor en la inorgánica, diseño y
estructura en aceros, biofísica de las proteínas, determinación estructural… Por citar un caso,
las zeolitas son aluminosilicatos hidratados altamente cristalinos que al deshidratarse
desarrollan, en el cristal ideal, una estructura porosa con diámetros de poro de 3 a 10
angstroms. (Siendo un angstrom lo siguiente: 1 Å = 1x10-8 cm)
Este diámetro tan
pequeño sirve como
filtro, pues no todas
las moléculas pasan
por ahí. Es lo que se
conoce como tamiz
molecular.
Finalmente citaré aportes a otras ramas, como es el caso de la biología y la medicina.
En biología de muchos es sabido el enorme hallazgo de Fleming al obtener un potente
bactericida que denominó penicilina, pero fracasó en sus intentos de purificarla y extraerla.
Cuando en julio de 1943 un grupo de químicos logran resolver la estructura del compuesto
primordial lo hacen gracias a la cristalografía de rayos X. También jugó un papel destacado esta
técnica en la resolución de las fibras de ADN llevado a cabo por Rosalind Franklind y que
permitió los estudios posteriores de Watson y Crick.
Penicilina (ejemplo de una beta
lactama)
Famosa imagen de Watson y Crick
junto a la doble hélice.
En medicina, la cristalografía fue clave al resolver la mioglobina, un almacén y transportador
de oxígeno sanguíneo de 1261 átomos, primera proteína en ser determinada en las 3
dimensiones, y que causa el origen de la conocida hoy como biología molecular.
Este artículo ha sido escrito por José Carlos Linares Pérez, Licenciado
en Química, haciendo referencia al año internacional de la
cristalografía, 2014.
Para saber más:
http://www.iycr2014.info/ano-internacional-cristalografia/
http://faena.com/es/content/%C2%BFc%C3%B3mo-es-que-el-amor-se-cristaliza-stendhalresponde#!/
http://www.areaciencias.com/DESCUBRIMIENTOS%20CIENTIFICOS/COMO%20SE%20DESCUBR
IO%20LA%20PENICILINA.htm