La evolución de la ciencia narrada por la filatelia - UAM-I

La evolución de la ciencia narrada por la filatelia
Juan Méndez Vivar
Depto. de Quı́mica. UAM–Iztapalapa*
siglo XXI todavı́a existe el correo postal y a la espera de que siga siendo un medio de comunicación
perdurable. Resulta más importante todavı́a justificar la existencia de este texto y sus coloridas ilustraciones al vislumbrar la posibilidad de que los medios electrónicos arrasen también con el arte de la filatelia en un futuro no muy lejano, como ha ocurrido con otros medios de expresión y de comunicación considerados indispensables en su momento; arcaicos, desaparecidos y casi olvidados en un perı́odo
de tiempo extraordinariamente corto; el telégrafo,
por ejemplo.
El descubrimiento de elementos quı́micos y su
conmemoración
Pierre y Marie Curie
Los Premios Nobel se instituyeron a iniciativa del investigador sueco Alfred Nobel (1833–1896) quien especificó detalladamente en su testamento las categorı́as en que se otorgarı́a: Fı́sica, Quı́mica, Fisiologı́a o Medicina, Literatura y promoción de la fraternidad de las naciones (Premio Nobel de la paz) (E.
Crawford, 1984). En lo que respecta a los premios de
Fı́sica y Quı́mica, estos son otorgados por la Academia de Ciencias de Estocolmo. En 1911 Marie Curie (1867-1934) obtuvo el premio Nobel de Quı́mica (J. M. Sánchez Ron, 2000) en reconocimiento a
sus servicios al avance de la quı́mica con el descubrimiento de los elementos radio y polonio, el aislamiento del radio y el estudio de la naturaleza y compuestos de este extraordinario elemento. En esta ocasión el premio se le otorgó a ella solamente, a diferencia del Premio Nobel de Fı́sica que habı́a obtenido en
1903, mismo que compartió con su esposo Pierre Curie (1859-1906) y con Henri Becquerel (1852-1908),
por sus investigaciones sobre los fenómenos de radiactividad. Cabe destacar que Marie Curie ha sido la única mujer en haber obtenido dos veces el Premio Nobel, primero en Fı́sica y después en Quı́mica.
Francia ha emitido varios timbres postales dedicados a los descubrimientos cientı́ficos, entre ellos uno
dedicado al descubrimiento del elemento radio (llamado ası́ por ser el prototipo de un elemento radiactivo en cuanto a la intensidad de su actividad); ver
Fig. 1.
Recibido: 11 de marzo de 2010
Aceptado: 05 de abril de 2010
Abstract
Philately has been an important part of the humankind memory, playing an important role in spreading many scientific discoveries to any social levels.
In this manuscript some commemorative stamps are
showed relating to such discoveries, and accompanied to the explaining text. In addition, the reader
is invited to reflect on the astonishing changes that
the communication media is leading us as a society.
Resumen
La filatelia ha sido parte importante de la memoria
histórica, participando en la difusión de muchos descubrimientos cientı́ficos. En este artı́culo se presentan algunos timbres postales conmemorativos de tales descubrimientos y los textos explicativos correspondientes. Adicionalmente, se invita al lector a la
reflexión sobre la rapidez con que están cambiando los medios de comunicación.
Palabras clave: ciencia, quı́mica, fı́sica, filatelia
Introducción
Entre los múltiples temas que la filatelia ha presentado a lo largo de la historia desde sus inicios en
1840, uno de ellos ha sido el de la evolución de las
llamadas ciencias exactas, con el propósito de honrar a los personajes que han propiciado su desarrollo
a través de sus descubrimientos. También se ha conmemorado el desarrollo de algunas ramas especı́ficas de investigación o la celebración por el descubrimiento de ciertas técnicas de análisis, etc. (S. L. Rovner, 2007). Se puede decir que la filatelia ha servido como un medio que ha recopilado acontecimientos históricos importantes y como tal, es parte de la
memoria de la humanidad.
Las ilustraciones que acompañan el texto de este
artı́culo no representan un búsqueda exhaustiva de
material gráfico; más bien, son un pretexto para tratar de acercar al público en general y a los estudiantes de los niveles medio y medio superior a las ciencias y su estudio, aprovechando que en los albores del
* Av. San Rafael Atlixco 186, Col. Vicentina, México, D.F.
09340. [email protected]
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bles de otros elementos; por ejemplo el núcleo de radionitrógeno generaba un núcleo de carbono. El proceso de fisión nuclear y la generación de núcleos radiactivos aparece descrito gráficamente en una estampilla emitida en Francia en 1982 para honrar la
memoria de estos investigadores; ver Figura 2.
Figura 1. Descubrimiento del elemento radio por Pierre
y Marie Curie.
En ella aparecen Pierre y Marie Curie en su laboratorio, sosteniendo un tubo (una muestra de una sustancia radiactiva). Si bien en la Fig. 1 aparece la fecha de noviembre de 1898, el anuncio oficial del descubrimiento del elemento radio lo hicieron Pierre y
Marie ante la Academia Francesa de Ciencias el 26
de diciembre del mismo año con un artı́culo intitulado “Sur une nouvelle substance fortement radioactive, contenue dans la pechblende” (Acerca de una nueva sustancia fuertemente radiactiva, contenida en la
pechblenda). Con respecto a la leyenda que aparece al pie de la Fig. 1, en donde se reconoce el patrocinio de la Unión Internacional contra el cáncer, o su
iniciativa para la emisión de la estampilla, esto se debe a que durante muchos años se han realizado experimentos médicos encaminados al estudio de los potentes efectos analgésicos de algunas sustancias radiactivas en el tratamiento de varios tipos de tumores cancerı́genos. Varios paı́ses han emitido timbres sobre el tema.
Frédéric e Irène Joliot-Curie
Irène Joliot-Curie (1897–1956) fue la primera de dos
hijas de Pierre y Marie Curie, en tanto que Frédéric
Joliot (1900-1958) realizó sus primeras investigaciones bajo la dirección de Marie Curie. Irène y Frédéric
se casaron en octubre de 1926, habiendo realizado
ambos sus tesis doctorales sobre las propiedades radiactivas del polonio, principalmente (J. M. Sánchez
Ron, 2000). Irene obtuvo el doctorado en 1925 y
Frédéric en 1930. En 1935 ambos investigadores recibieron el Premio Nobel de Quı́mica “en reconocimiento de su sı́ntesis de nuevos elementos”. Los experimentos consistieron en la fisión (desintegración) de
núcleos atómicos mediante la irradiación. Especı́ficamente, realizaron la irradiación de muestras de elementos tales como boro, magnesio y aluminio empleando muestras de polonio radiactivo para obtener núcleos radiactivos de los elementos nitrógeno,
silicio y fósforo, (denominados radionitrógeno, radiosilicio y radiofósforo, respectivamente). Este proceso se conoce como fisión nuclear. Después de algunos minutos estos materiales producı́an núcleos esta-
Figura 2. Proceso de desintegración nuclear y la generación de núcleos radiactivos, 1982.
La difracción de rayos X
Es una técnica desarrollada por dos investigadores en
Fı́sica, W. Henry Bragg (1862–1942) de origen Inglés
y su hijo W. Lawrence Bragg nacido en Australia (1890–1971) a partir de el estudio del fenómeno
von Laue. Este fenómeno fue descubierto por el fı́sico Max T. F. von Laue (1879–1960) y consiste en
la naturaleza ondulatoria de los rayos X, manifiesta a través de su difracción al hacerlos incidir en cristales. Max von Laue ganó el Premio Nobel de Fı́sica en 1914 por haber descubierto el fenómeno de difracción de los rayos X.
En 1913–1914 Henry y Lawrence Bragg, desarrollaron conjuntamente una nueva rama de la ciencia para analizar la estructura de materiales cristalinos, estudiándolos mediante rayos X. Si bien, ya desde el
otoño de 1912 W. L. Bragg realizó los primeros estudios sobre el tema y los publicó en los Proceedings
of the Cambridge Philosophical Society en el mes
de noviembre. Ambos investigadores tuvieron trayectorias académicas sobresalientes en varios paı́ses
pero principalmente en universidades de Inglaterra
y Australia.
En 1915 ambos recibieron el Premio Nobel de Fı́sica por sus contribuciones al emplear un espectrómetro de rayos X para obtener difractogramas y estudiar la estructura de materiales cristalinos. Esta
ha sido hasta hoy la única ocasión en que dos investigadores padre e hijo comparten tal distinción.
Además, como dato curioso, W. Lawrence Bragg ha
sido el investigador más joven en recibir la presea, a
la edad de 25 años. Para celebrar este acontecimiento el Royal Institute of Chemistry de la Gran Bretaña emitió un timbre postal en ocasión de su centenario (1877–1977). En el timbre se puede observar el
perfil del busto de la Reina Isabel II y una referen-
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cia al otorgamiento del Premio Nobel a los investigadores W. H. y W. L. Bragg en 1915, ası́ como la celda unitaria del cristal de una sal de un compuesto (que en el timbre no se especifica cuál es), donde las esferas pequeñas, de color verde en la figura original (ver Fig. 3) son los cationes y los anio-
Figura 3. Premio Nobel de Fı́sica de 1915 otorgado a los
fı́sicos W. H. y W. L. Bragg.
nes son las esferas de mayor tamaño, en color azul en
la imagen original. Esta es la estructura de los cristales de sales como la fluorita (CaF2 ) donde el catión es el ion Ca+2 y los aniones son los iones F− ; ver
Fig. 3. A este tipo de cristales se les denomina estructuras cúbicas centradas en las caras, donde el número de coordinación del catión es 6, es decir, está enlazado quı́micamente a 6 aniones (B. H. Mahan ,
1977). Otros ejemplos de cristales con la misma estructura son SrF2 , BaF2 y UO2 . En la Fig. 4 aparece otro timbre, en este caso uno conmemorativo
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la de diferentes maneras en el espacio tridimensional. El desarrollo de este análisis lo hicieron Derek
H. R. Barton (1918–1998) y O. Hazle (1897–1981)
de manera independiente y lo aplicaron a muchos
compuestos, principalmente a los productos naturales y entre ellos a los esteroides. Ambos investigadores se hicieron acreedores al Premio Nobel de Quı́mica en 1969 por sus contribuciones al desarrollo del
concepto de conformación y su aplicación en quı́mica. En el caso de Barton, en 1960 desarrolló lo que
se conoce como la reacción de Barton, que consiste en la sı́ntesis de la hormona aldosterona. En la
Fig. 5 se observa la ilustración de medicamentos en
varias presentaciones (comprimidos, cápsulas, ampolletas y una solución inyectable) ası́ como la estructura del núcleo esteroide perhidrociclopentanofenantreno en la conformación de silla (A. L. Lehninger, 1990). Este timbre lo emitió El Royal Institute of Chemistry en 1977, en ocasión de su primer centenario.
Figura 5. Premio Nobel de Quı́mica de 1969.
Figura 4. Conmemoración del 150 aniversario de la fundación del King William´s College, 1983.
del 150 aniversario del King William´s College con
el busto de W. H. Bragg y en la parte inferior las
fechas 1875–1881, perı́odo en el cual realizó estudios en dicha institución. También aparece el aparato que diseñó para producir la difracción de los
rayos X, acompañado de la estructura de un cristal. Este timbre lo emitió la Isla del Hombre (localizada entre Gran Bretaña e Irlanda; no es parte del Reino Unido) en 1983.
El análisis conformacional y su aplicación en
Quı́mica
En este caso se trata del estudio de las moléculas
orgánicas y la manera en que los enlaces entre los
átomos de carbono pueden generar diferentes formas geométricas o “conformar” la misma molécu-
La sı́ntesis de la vitamina C
Walter N. Haworth (1883–1950) de origen inglés sintetizó la vitamina C en 1934 mientras trabajaba en
la Universidad de Birmingham. Esta fue la primera vitamina sintetizada en un laboratorio y se le conoce también como ácido ascórbico. Es muy importante mencionar que simultáneamente la sı́ntesis la
realizó también el bioquı́mico suizo T. Reichstein
quien recibió el Premio Nobel en Fisiologı́a y Medicina en 1950 (M. Alfonseca, 1996).
Actualmente la vitamina C está disponible como un
suplemento barato, pero antes de su descubrimiento las personas que tenı́an deficiencia de ella desarrollaban la enfermedad llamada escorbuto, que era un
problema principalmente para los navegantes marinos. Haworth determinó la estructura de muchos carbohidratos (ejm. glucosa, lactosa, maltosa, sacarosa
y otros azúcares). Una parte importante de su trabajo consistió en descubrir que la glucosa puede existir en dos formas llamadas alfa y beta, en las que la
molécula forma un anillo de seis átomos, cinco átomos de carbono y uno de oxı́geno. Estas estructuras se denominan fórmulas de Haworth.
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El Premio Nobel en Quı́mica de 1937 se le otorgó a
Haworth quien lo compartió con P. Barrer (1889–
1971); este último estudió las vitaminas A, B2 , C y
E; también descubrió que el caroteno, la sustancia
que proporciona el color anaranjado a la zanahoria,
es un precursor de la vitamina A.
En la Fig. 6 se observa en primer plano la estructura de la molécula del ácido ascórbico (C6 H8 O6 ) donde aparecen los átomos de carbono como esferas de
color azul oscuro, los átomos de oxı́geno en color azul
claro y los átomos de hidrógeno en color rojo, acompañada en el fondo de la representación de un cı́trico de color anaranjado partido a la mitad. Los frutos cı́tricos como la naranja y el limón son una fuente natural importante de la vitamina C. Este timbre al igual que el de la Fig. 5 fue emitido por el Royal Institute of Chemistry en la conmemoración de
su centenario.
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ma al consumir forraje con estas caracterı́sticas. A
partir de los resultados de sus investigaciones, Virtanen publicó en 1943 un libro intitulado AIV system as the basis of cattle feeding (El sistema AIV como base para la alimentación del ganado). Note el
lector que las siglas AIV son las iniciales del investigador. Para honrar su memoria, Finlandia su paı́s de
origen emitió un timbre en 1980, haciendo referencia al Premio Nobel en Quı́mica que obtuvo en 1945;
ver Fig. 7. En ella se observa al investigador soste-
Figura 7. Premio Nobel de Quı́mica de 1945.
Figura 6. Conmemoración del Premio Nobel de Quı́mica
de 1937.
Los procesos de fermentación
Son importantes en la producción de los vinos y
la cerveza, tan importantes para la salud cuando
se consumen moderadamente. Estos procesos pueden ser indeseables cuando se pretende conservar
en almacenamiento durante perı́odos prolongados de
tiempo productos naturales como el forraje para la
alimentación del ganado. Entre los cientı́ficos interesados en desarrollar un método para evitar la fermentación del forraje destacó el biólogo y bioquı́mico
finlandés Artturi I. Virtanen (1895–1973) quien también investigó las bacterias fijadoras de nitrógeno en
las raı́ces de las leguminosas. Se considera que su logro más importante fue haber descubierto que cuando la concentración del ácido láctico contenido en el
forraje excede cierto valor, el proceso de fermentación, (descomposición que en caso extremo conduce a la putrefacción) se detiene. La solución al problema de descomposición la halló Virtanen al proponer un aumento de la acidez de manera artificial impregnando el forraje con soluciones diluı́das de ác.
sulfúrico (H2 SO4 ) o ác. clorhı́drico (HCl) para obtener un pH ácido inferior a 4 para evitar la fermentación. El ganado no presenta ningún proble-
niendo un matraz Kitasato (llamado ası́ en honor
a su inventor, otro Premio Nobel pero de Medicina). En la imagen el investigador inspecciona el crecimiento de unas plantas sembradas en el laboratorio y “alimentadas” artificialmente mediante tubos de látex con un pequeño flujo de nitrógeno para propiciar su crecimiento.
La cromatografı́a
Es una técnica de análisis quı́mico empleada como
método de separación de mezclas, que desarrolló inicialmente en el siglo XIX el quı́mico alemán Friedlieb F. Runge (1795–1867) y que se conoce como
cromatografı́a sobre papel. Posteriormente, Archer
J. P. Martin (1910–2002) y Richard L. M. Synge (1914–1994) ambos investigadores en bioquı́mica, de nacionalidad británica, desarrollaron la cromatografı́a de reparto (también llamada cromatografı́a de partición) que consiste en usar dos lı́quidos inmiscibles y un sólido en forma de polvo depositada como una capa fina sobre un soporte de vidrio.
Cuando se analiza una muestra, uno de los lı́quidos empleado en la técnica permanece fijo (estacionario) al sólido en polvo disolviendo algunos componentes, mientras que el otro arrastra otras sustancias que componen la muestra, separándolas e identificándolas con diferente color; ver Fig. 8. El desarrollo de esta técnica tuvo un gran impacto en aplicacio-
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tados Unidos) estableció en su honor una medalla
en 1922, que se otorga periódicamente para reconocer la trayectoria de quı́micos notables en la actualidad. Joseph Priestley falleció en 1804 en los Estados Unidos, paı́s que ha reconocido su trayectoria con un timbre postal; ver Fig. 9.
Figura 8. Conmemoración del Premio Nobel de Quı́mica
de 1952.
nes en Quı́mica, Biologı́a y Medicina. Martin y Synge también perfeccionaron la cromatografı́a de gases , en la cual la muestra a analizar es arrastrada
por un gas a presión, que puede ser hidrógeno o helio. En 1952 el Premio Nobel de Quı́mica le fue otorgado a Martin y Synge por el desarrollo de la cromatografı́a de reparto; ver Fig. 8. En ella aparecen varias manchas coloridas que corresponden a los componentes separados de una muestra. También se observa en la parte inferior una gráfica con varios picos. Se trata del resultado de la elución de los componentes (generalmente una mezcla de aminoácidos)
de una muestra. El área debajo de cada pico es proporcional a la cantidad de cada uno de los aminoácidos en dicha muestra.
Joseph Priestley
Nació en Yorkshire (Inglaterra) en 1733 e incursionó en múltiples actividades, tales como filosofı́a,
religión, educación, polı́tica, y por supuesto, en la
ciencia. A la edad de 39 años se interesó en la quı́mica. Durante esa época vivió cerca de una cervecerı́a,
de donde obtenı́a el gas bióxido de carbono (CO2 )
para algunos de los experimentos que realizó (T. L.
Brown et al., 1993). Se le considera el inventor del
agua carbonatada, tan popular en las bebidas gaseosas comerciales actuales (aunque no obtuvo beneficio económico de dicha invención). Formó parte de la controversia en torno a la Teorı́a del flogisto consistente en la creencia de que todo material inflamable contenı́a cierta cantidad de “flogisto”, misma que se liberaba durante la combustión. Descubrió varios gases, entre ellos los que llamó “aire nitroso” (óxido nı́trico, NO), “aire ácido” (ác. clorhı́drico
puro, HCl), “aire alcalino” (amonı́aco, NH3 ) y “aire desflogistado” (oxı́geno, O2 ); éste último en 1774,
a partir de la descomposición del sólido HgO haciendo incidir sobre él un haz de luz concentrado usando lentes de vidrio (Schofield, 2004). La obra de este cientı́fico no se puede resumir fácilmente, pero para dar al lector una idea de la importancia de sus logros como investigador, basta decir que la American Chemical Society (Sociedad Quı́mica de los Es-
Figura 9. Joseph Priestley.
Comentarios finales
Las reseñas presentadas en este artı́culo solamente
son una muestra de los múltiples homenajes que la filatelia ha rendido a las ciencias, a los descubrimientos y a los investigadores que han entregado su vida para el mejoramiento de la nuestra. Faltarı́a espacio para hablar otros descubrimientos trascendentales que la filatelia ha abordado; por ejemplo el descubrimiento de la penicilina, la quinina, el bacilo de
Koch, etcétera.
Bibliografı́a
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Study of His Life and Work from 1773 to 1804. University Park: Pennsylvania State University Press,
2004.
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