martes, 22 de diciembre de 2015
domingo, 6 de diciembre de 2015
Pongamos cara y vida a la Ciencia. Friedrich A. KEKULÉ
Fuente: qumicaorganica.net
Friedrich August Kekulé nació en Darmstadt (Alemania) el 7 de
Septiembre de 1829 y falleció el 13 de julio de 1896 en Tessin
(Alemania). Durante la segunda mitad del siglo XIX, Kekulé llegó a ser
considerado el químico más importante e influyente en el posterior
desarrollo de la Química Orgánica. A él se debe la principal
contribución al establecimiento de la Teoría de la Estructura Química
(1857 - 1858). Esta teoría parte de la idea de la tetravalencia del
atomo de carbono y su capacidad para enlazarse consigo mismo. Aunque
otros químicos llegaron a las mismas conclusiones que Kekulé, se le debe
a él el gran impuso que tomaría la Química Orgánica gracias a sus
ideas.
Inicialmente, August Kekulé (él jamás usó su primer nombre,
Friedrich) se matriculó en la Universidad de Gießen con la intención de
estudiar Arquitectura, ya que tenía buenas cualidades para el dibujo y
su padre era amigo de conocidos arquitectos. Pero tras asistir a unas
conferencias de Justus von Liebig (nacido como él en Darmstadt y
profesor en Gießen), decidió estudiar Química. Tras acabar la carrera en
esa universidad, en la que se doctoraría en 1852 bajo la tutela de
Liebig, estuvo becado en París, a las órdenes de Jean Baptiste Dumas y
de Charles Frédéric Gerhardt, en Chur (Suiza), donde fue asistente con
Adolph de Planta, y en Londres, donde recibió la influencia de otro de
los químicos destacados de la época, Alexander Williamson (muy conocido
por ser el primero en explicar la reacción de síntesis del éter).
En 1856, Kekulé se convirtió en Privatdozent (aspirante a
profesor universitario) en la Universidad de Heidelberg. Y en 1858, fue
contratado como profesor titular en la Universidad de Gante. En 1867
recibió una oferta de la Universidad de Bonn, donde permaneció durante
el resto de su carrera. Basando sus ideas en las de sus predecesores
como Williamson, Edward Frankland, William Odling, Charles Adolphe Wurtz
y otros, Kekulé fue el principal impulsor de la Teoría de la Estructura
Química. Esta teoría se basa en el concepto de valencia y fué Kekulé
quien introdujo la tetravalencia del carbono en 1857 y su capacidad para
formar largas cadenas de átomos en 1858. Esta nueva forma de comprender
la estructura de los compuestos supuso una revolución que dió el
impulso definitivo para que la Química Orgánica adquiriera madurez como
campo independiente del resto de disciplinas que integran las Ciencias
Químicas. No sólo arrojó luz sobre la estructura de los compuestos
orgánicos sino que permitió pensar en una nueva organización del trabajo
de análisis y de síntesis de nuevos compuestos.En 1861 publicó el
primer tratado que existe sobre la química de los compuestos del carbono
"Lehrbuch der organischen Chemie".
Pero, a pesar de la enorme aportación que Kekulé hizo a la Química
Orgánica como ciencia naciente, la aportación más recordada de Kekulé
fue, sin duda, su explicación de la estructura del benceno.
Estando en la Universidad de Gante, Kekulé publicó en 1865 un artículo
en el que presentaba la conocida estructura del benceno en forma de
anillo de seis átomos de carbono unidos medante enlaces sencillos y
dobles alternados. Hacia ya algunos años que se conocía la fórmula
empírica del benceno C6H6 pero no se sabía el
porqué presentaba una insaturación tan alta. Hay que tener en cuenta que
un hidrocarburo saturado de seis átomos de carbono debería contener
también catorce átomos de hidrógeno... Otros investigadores habían
sugerido algunas estructuras que contenían múltiples enlaces dobles o
triples o bien múltiples anillos, pero no existían todavía evidencias
experimentales que ayudaran a decidirse por ninguna estructura en
particular. Kekulé se centró en acumular durant aquellos años las
evidencias necesarias para proponer su estructura. Por ejemplo, todos
los monoderivados del benceno parecían tener un único isómero, mientras
que entre los diderivados siempre aparecían tres isómeros. El anillo
simétrico de Kekulé explicaba perfectamente estos hechos.
Esta aportación fué sumamente importante para el desarrollo de la
Química Orgánica en general y de la Química de los Hidrocarburos
Aromáticos en particular, de tal modo que la fama de Kekulé creció entre
toda la comunidad científica. En 1895, Kekulé fue premiado por el
Kaiser Guillermo II de Alemania, con el título, añadido a su nombre, de "von Stradonitz",
en referencia a una antigua posesión de su familia en Stradonice,
Bohemia. Para comprender la enorme labor de Kekulé, bastará con darse
cuenta de que entre los cinco primeros Premios Nobel en Química que se
concedieron años más tarde, tres fueron ganados por estudiantes suyos.
sábado, 31 de octubre de 2015
Dinámica. Subiendo la cuesta.
Aquí tenéis unos enlaces a Educaplus para practicar los diagramas de fuerzas.
martes, 27 de octubre de 2015
Pongamos cara y vida a la Ciencia. PIETER ZEEMAN
Fuente: biografíasyvidas.com
(Zonnemaire, 1865 - Amsterdam,
1943) Físico holandés. Cursó estudios superiores de Física en la Universidad de
Leiden; en esta misma universidad impartió clases entre 1897 y 1900. A partir
de 1900 fue profesor de la Universidad de Amsterdam y desde 1908 ocupó el cargo
de director del Instituto de Física de Amsterdam.
Zeeman estudió las conexiones
establecidas entre la luz y el magnetismo, aportando de igual modo la
posibilidad de identificar posteriormente al electrón y de construir una base
sobre la cual poner a prueba la validez de las teorías mecánico-cuánticas
acerca de la estructura atómica.
Comenzó observando que, cuando
se aplicaba un campo magnético a llamas de sodio o litio, las líneas del
espectro de emisión de la llama exhibían un aparente ensanchamiento. Localizó
el origen del fenómeno en la descomposición de las líneas en dos o tres más
delgadas. Sus observaciones se ajustaron a los resultados de Lorentz, a partir
de su clásica teoría de la luz, interpretada como producto de la vibración
electrónica en el interior de los átomos.
El efecto Zeeman ordinario se
manifiesta cuando una línea espectral se descompone en dos, bajo el efecto de
la aplicación de un intenso campo magnético paralelo a la trayectoria descrita
por la luz, o en tres si el campo es perpendicular. En cualquier caso, y en
general, los átomos suelen presentar este efecto anómalo que implica la
descomposición similar a la del caso anterior, pero en numerosas líneas
próximas entre sí.
Zeeman recibió el premio Nobel
de Física en 1902, junto a Hendrik Antoon Lorentz, por sus estudios sobre las
reacciones entre magnetismo y radiación luminosos y por llegar a demostrar la
separación de las rayas espectrales bajo la acción de los campos magnéticos en
1896.
Pongamos cara y vida a la Ciencia. JOSEPH J. THOMSON
Fuente: biografíasyvidas.com
(Cheetham Hill, Reino Unido,
1856 - Cambridge, id., 1940) Físico británico. Hijo de un librero, Joseph John
Thomson estudió en el Owens College y más tarde en la Universidad de Manchester
y en el Trinity College de Cambridge. Se graduó en matemáticas en 1880, ocupó
la cátedra Cavendish y, posteriormente, fue nombrado director del Laboratorio
Cavendish de la Universidad de Cambridge.
Thomson investigó la
naturaleza de los rayos catódicos y demostró que los campos eléctricos podían
provocar la desviación de éstos. Llevó a cabo numerosos experimentos sobre su
desviación, bajo el efecto combinado de campos eléctricos y magnéticos,
buscando la relación existente entre la carga y la masa de la partículas,
proporcionalidad que se mantenía constante aun cuando se alterase el material
del cátodo.
En 1897 descubrió una nueva
partícula y demostró que era aproximadamente mil veces más ligera que el
hidrógeno. Esta partícula sería bautizada con el nombre de electrón,
designación propuesta años antes por el irlandés George Johnstone Stoney, que
había teorizado sobre su existencia. Joseph John Thomson fue, por lo tanto, el
primero que identificó partículas subatómicas, y llegó a importantes
conclusiones sobre estas partículas cargadas negativamente: con el aparato que
construyó obtuvo la relación entre la carga eléctrica y la masa del electrón.
Thomson examinó además los
rayos positivos, estudiados anteriormente por Eugen Goldstein, y en 1912
descubrió el modo de utilizarlos en la separación de átomos de diferente masa.
El objetivo se consiguió desviando los rayos positivos en campos eléctricos y
magnéticos, método que en la actualidad se llama espectrometría de masas. Con
esta técnica descubrió que el neón posee dos isótopos, el neón-20 y el neón-22.
Todos estos trabajos sirvieron
a Thomson para establecer un nuevo modelo de la estructura del átomo que
resultó incorrecto, pues suponía que las partículas cargadas positivamente se
encontraban mezcladas homogéneamente con las negativas.
Thomson recibió el premio
Nobel de Física en 1906 por sus estudios acerca del paso de la electricidad a
través del interior de los gases. Calculó la cantidad de electricidad
transportada por cada átomo y determinó el número de moléculas por centímetro
cúbico. Escribió varias obras, entre las que destacan The Discarge of
Electricity Through Gases, Conduction of Electricity Through Gases, The
Corpuscular Theory of Matter, The Electron in Chemistry y Recollections and
Reflections. En 1937, su hijo George Paget Thomson obtuvo también el premio
Nobel de Física por el descubrimiento de la difracción de los electrones.
Pongamos cara y vida a la Ciencia. ARNOLD SOMMERFELD
Fuente: biografíasyvidas.com
(Arnold Johannes Wilhelm
Sommerfeld; Königsberg, 1868 - Munich, 1951) Físico y matemático alemán que
introdujo en el modelo atómico de Bohr las órbitas elípticas de los electrones
para explicar la estructura fina del espectro, de lo que resultó un modelo
perfeccionado conocido como modelo atómico de Sommerfeld. Formado en la
Universidad de Königsberg, en la que fue discípulo de Lindermann y Hilbert,
ejerció la docencia primero en la Escuela Técnica de Aquisgrán y en la
Universidad de Berlín, y, posteriormente, en la Universidad de Munich, donde transcurrió
la mayor parte de su carrera científica y docente.
Aunque el modelo atómico de
Niels Bohr podía justificar las cinco series espectrales del átomo de
hidrógeno, presentaba el importante inconveniente de no explicar los espectros
de los demás elementos. Incluso en el caso del hidrógeno, al perfeccionarse los
métodos espectroscópicos se descubrió, junto a cada línea de las series del
hidrógeno, un conjunto de líneas muy próximas entre sí (estructura fina del
espectro) que no tenían explicación. Arnold Sommerfeld modificó el modelo
atómico de Bohr admitiendo que las órbitas de los electrones, tal como había
dicho Bohr, podían ser circulares, pero añadiendo que también podían ser
elípticas; en tal caso, el núcleo se hallaría ubicado en uno de los focos de la
elipse.
Estas órbitas cuantizadas, y
posibles para cada nivel energético, se llaman subniveles y se caracterizan
mediante un número cuántico secundario, l. Para un nivel energético n, los
valores que puede tomar l son 0, 1, 2, 3, ... n-1. Para Bohr sólo era posible
una órbita del electrón, y aquí vemos que sólo se cumple para n = 1. En los
demás casos existirán tantas órbitas posibles como indique el número cuántico
n. En el caso del átomo de hidrógeno, por ejemplo, si n = 1 sólo es posible una
órbita circular, cuyo radio coincide con el calculado por Bohr. Para n = 2
existen dos valores posibles para el número cuántico secundario, l = 0 y l = 1.
Por consiguiente, existen dos órbitas posibles, una circular y otra elíptica.
Con esta modificación se
explica que la energía liberada en un salto no es única y, por consiguiente, la
frecuencia de la radiación correspondiente tampoco lo será. Quedaba
justificada, de este modo, la estructura fina del espectro. A estos subniveles
se les asignaron símbolos alfabéticos basados en la apariencia que presentan en
el espectro: s "sharp" (nítido), p "principal", d
"difuse" y f "fundamental".
Por otra parte el electrón, al
describir órbitas alrededor del núcleo, crea un campo magnético que se puede
representar por un vector perpendicular al plano que contiene la órbita (L). Al
someter un átomo a la acción de un campo magnético, el número de rayas
espectrales aumenta (efecto Zeeman). Arnold Sommerfeld explicó este fenómeno
considerando que el plano de órbita del electrón sólo puede tomar determinadas
orientaciones cuantificadas respecto de la dirección del campo magnético
empleado (H), e introdujo un tercer número cuántico, m (magnético), que
representa el número de orientaciones posibles de las órbitas.
Pongamos cara y vida a la Ciencia. DIMITRI I. MENDELEIEV
Fuente: biografíasyvidas.com
(Tobolsk, actual Rusia,
1834-San Peterburgo, 1907) Químico ruso. Su familia, de la que era el menor de
diecisiete hermanos, se vio obligada a emigrar de Siberia a Rusia a causa de la
ceguera del padre y de la pérdida del negocio familiar a raíz de un incendio.
Su origen siberiano le cerró las puertas de las universidades de Moscú y San
Petersburgo, por lo que se formó en el Instituto Pedagógico de esta última
ciudad.
Más tarde se trasladó a
Alemania, para ampliar estudios en Heidelberg, donde conoció a los químicos más
destacados de la época. A su regreso a Rusia fue nombrado profesor del
Instituto Tecnológico de San Petersburgo (1864) y profesor de la universidad
(1867), cargo que se vería forzado a abandonar en 1890 por motivos políticos, si
bien se le concedió la dirección de la Oficina de Pesos y Medidas (1893).
Entre sus trabajos destacan
los estudios acerca de la expansión térmica de los líquidos, el descubrimiento
del punto crítico, el estudio de las desviaciones de los gases reales respecto
de lo enunciado en la ley de Boyle-Mariotte y una formulación más exacta de la
ecuación de estado. En el campo práctico destacan sus grandes contribuciones a
las industrias de la sosa y el petróleo de Rusia.
Con todo, su principal logro
investigador fue el establecimiento del llamado sistema periódico de los
elementos químicos, o tabla periódica, gracias al cual culminó una
clasificación definitiva de los citados elementos (1869) y abrió el paso a los
grandes avances experimentados por la química en el siglo XX.
Aunque su sistema de
clasificación no era el primero que se basaba en propiedades de los elementos
químicos, como su valencia, sí incorporaba notables mejoras, como la
combinación de los pesos atómicos y las semejanzas entre elementos, o el hecho
de reservar espacios en blanco correspondientes a elementos aún no descubiertos
como el eka-aluminio o galio (descubierto por Boisbaudran, en 1875), el
eka-boro o escandio (Nilson, 1879) y el eka-silicio o germanio (Winkler, 1886).
Mendeléiev demostró, en
controversia con químicos de la talla de Chandcourtois, Newlands y L. Meyer,
que las propiedades de los elementos químicos son funciones periódicas de sus
pesos atómicos. Dio a conocer una primera versión de dicha clasificación en
marzo de 1869 y publicó la que sería la definitiva a comienzos de 1871.
Mediante la clasificación de los elementos químicos conocidos en su época en
función de sus pesos atómicos crecientes, consiguió que aquellos elementos de
comportamiento químico similar estuvieran situados en una misma columna
vertical, formando un grupo. Además, en este sistema periódico hay menos de
diez elementos que ocupan una misma línea horizontal de la tabla. Tal como se
evidenciaría más adelante, su tabla se basaba, en efecto, en las propiedades
más profundas de la estructura atómica de la materia, ya que las propiedades
químicas de los elementos vienen determinadas por los electrones de sus capas
externas.
Convencido de la validez de su
clasificación, y a fin de lograr que algunos elementos encontrasen acomodo
adecuado en la tabla, Mendeléiev «alteró» el valor de su peso atómico
considerado correcto hasta entonces, modificaciones que la experimentación
confirmó con posterioridad. A tenor de este mismo patrón, predijo la existencia
de una serie de elementos, desconocidos en su época, a los que asignó lugares
concretos en la tabla.
Pocos años después (1894), con
el descubrimiento de ciertos gases nobles (neón, criptón, etc.) en la
atmósfera, efectuado por el químico británico William Ramsay (1852-1816), la
tabla de Mendeléiev experimentó la última ampliación en una columna, tras lo cual
quedó definitivamente establecida.
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