Bitácora de Física y Química

Como este año es el Año Internacional de la Química, una de las profesoras de las Aulas Hospitalarias del Hospital Universitario Central de Asturias (HUCA), Mar Estévez, se puso en contacto conmigo y me invitó a dar una pequeña charla sobre química a los alumnos de este singular centro, así que  allí estuvimos una lluviosa tarde del pasado mes de noviembre.

He de decir, como ya les comenté a los protagonistas de esta historia, que pocas veces he gozado de un público tan participativo, alegre, entregado y entendido. Durante más de una hora (el tiempo pasó volando) todos disfrutamos (quien esto escribe sobremanera) de una tarde de química, amistad y buen rollo. ¡Fantástica tarde!

Desde aquí, y transcurrido un tiempo desde la experiencia, me gustaría decir algunas cosas:

• Cum Laude para el equipo que trabaja en las Aulas Hospitlarias. Además de entusiasmo (desbordante) poseen humanidad, sensibilidad y capacidad didáctica para regalar. Algunas, además, son capaces de hacer pequeñas obras de arte como la exposición dedicada al Año Internacional de la Química o el magnífico dibujo de Propanáin que se muestra debajo.

• Gracias, gracias y más gracias a todos y a todas los que estuvisteis allí esa tarde por vuestra entusiasmo y vuestra capacidad de asombro. No la perdáis nunca.
• La Química,  la Física , la Historia, la Literatura … el conocimiento en general,  nos pueden mostrar cosas tan nuevas y sorprendentes que siempre merece la pena dedicarles un poco de tiempo y esfuerzo.
• No sé lo que vosotros podéis haber aprendido, pero yo he aprendido cantidad de cosas que no se me olvidarán fácilmente.

Un enorme abrazo a todos.

En la mañana del 8 de abril de 1982 Dan Schechman  (Premio Nobel de Química 2011) no podía creer lo que estaba viendo a través del microscopio electrónico. El patrón de difracción de una mezcla de alumnio y manganeso  (ver foto que encabeza el post) exhibía una simetría que los libros de texto consideraban imposible. Según todos los tratados de cristalografía un cristal no puede presentar simetría de orden cinco o diez. Las configuraciones correspondientes a esos órdenes muestran que el espaciado entre los átomos no es el  mismo, lo que hace imposible este tipo de simetría (para más información ver FisQuiWeb). Cuando comentó su descubrimiento alguno de sus colegas lo ridiculizaron, incluso su jefe le ofreció un libro de cristalografía con la recomendación de que se lo leyera, y poco después, ante el empecinemiento de Schechman, incluso terminó pidiéndole que abandonara el grupo de investigación.

La publicación en las revistas científicas tampoco fue un camino de rosas. En algunas ocasiones el artículo fue devuelto a vuelta de correo. Por fin Physical Review Letters accedió a publicar el artículo que cayó como una bomba entre los cristalógrafos: podían existir cristales en los que no hubiera una repetición periódica de un determinado patrón.

La gran pregunta, no obstante, era averiguar cómo se colocaban los átomos en el interior de un cristal para dar semejantes patrones de difracción.

La respuesta vino de una dirección inesperada: los llamadaos mosaicos aperiódicos, ya conocidos por los árabes y de los cuales hay espléndidas muestras en La Alhambra. En ellos no existe ninguna estructura a partir de la cual pueda obtenerse la totalidad del mosaico mediante traslaciones o rotaciones.

Los cristales de Schechman tampoco eran periódicos por lo que recibieron el nombre de cuasicristales.

Los cuasicristales, además de mostrar una estructura sorprendente, poseen propiedades desconcertantes: son muy resistentes, antiadherentes y poco conductores del calor y la electricidad.

Los cuasicristales nos han mostrado, además de su extraña estructura y propiedades, que en el mundo de la ciencia nada se debe dar por sentado, ni ninguna proposición tiene el rango de verdad absoluta.

El 2011 ha sido declarado Año Internacional de la Química, así que para celebrarlo acepté la invitación del C.P La Vallina en Luanco y hasta allá me fui una mañana a explicar qué es eso de la Química y qué hacen los químicos. Allí me encontré con un público expectante. Nada más entrar y contemplar aquel  semicírculo de caras mirándome e interrogándome ¿qué vas a hacer? recordé una frase del Informe Rocard sobre la enseñanza de las ciencias “… el contacto positivo con la ciencia en una fase temprana juega, en la ulterior formación de actitudes  hacia la ciencia, un papel crucial” y yo allí, muy a mi pesar, iba  a jugar, seguramente, algún papel en ese primer contacto.

Les presenté a Propanín, les encantó. No podían suponer que a  base de unir átomos podían obtenerse moléculas semejantes, así que aquello nos dio pie para comentar que lo que hacen los químicos, para lo que estudian, para lo que investigan y a lo que dedican su vida, es a unir átomos para formar nuevas sustancias que nos faciliten la vida. Bueno… algunas veces también los compuestos químicos nos la complican, pero es que a menudo los químicos no tienen la culpa de la mala utilización de la química por otras personas.

Después separamos mezclas, sublimamos yodo (y entendimos por qué yodo en griego significa “violeta”), comprobamos como el magnesio (un metal) arde con una llama de brillo cegador,  descompusimos el agua en sus elementos y comprobamos como el hidrógeno puede explotar combinado con el oxígeno del aire (así entendimos un poco mejor lo que está sucediendo en Fukushima), obtuvimos plomo de un compuesto similar en su apariencia a la sal común (nitrato de plomo (II)), entendimos por qué el nombre latino del mercurio (hidrargirium) significa “plata líquida”, logramos que un billete ardiera sin consumirse y nos los pasamos de miedo tratando de hinchar un globo. ¡Increíblemente había gente (y no precisamente la más débil) que era incapaz de hincharlo!

Todos pasamos un buen rato. El resultado de los experimentos era, en ocasiones, asombroso. Había quien decía que aquello era magia, pero no. Aquello era ciencia. Todo tenía su explicación y ésta, algunas veces, resultaba tan sorprendente como la propia experiencia… Y es que la ciencia proporciona la oportunidad de descubrir cosas y en el descubrimiento puede haber mucha emoción.

Como final una foto de grupo para tener un recuerdo del día. ¡Muchas gracias chavales por vuestra curiosidad y entusiasmo!

Zircaloy es un acrónimo de zirconio y allow (aleación en inglés), y es el nombre del material empleado para construir las vainas que contienen el material fisible empleado en las centrales nucleares.

El zircaloy es una aleación que contiene un 95 % de zirconio y un 5 % de otros metales, tales como niobio, hierro, cromo, niquel, estaño… etc. La aleación resultante es dúctil, dura y presenta una gran resistencia a la corrosión. Además, el zirconio tiene una propiedad sumamente interesante para su uso en reactores nucleares: presenta una tendencia muy baja a absorber neutrones.

Los neutrones son “las balas” que hacen que el material fisible (normalmente ²³⁵U) se rompa en dos núcleos más pequeños (fisión) a la vez que se desprende una gran cantidad de energía, debido a que una pequeña parte de la masa se convierte en energía (E = mc²). Los neutrones, por tanto, son muy necesarios para provocar la reacción que suministra energía y no es conveniente que sean absorbidos por otros materiales.

No obstante, no todo son ventajas. La química del zirconio presenta un  lunar para su uso en reactores nucleares. De todas maneras, hasta hoy, esto tenía poca importancia, y es que lo que está pasando en Fukushima es el clásico accidente que “los expertos” afirman que nunca puede pasar.

Volvamos a la química. Si la temperatura del zirconio (Zr) es suficientemente alta puede reaccionar con el agua. La reacción es similar a la que casi todos los estudiantes tuvieron ocasión de contemplar alguna vez en clase de química cuando el sodio reacciona violentamente con el agua:

 Zr _(s) + 2 H₂O _(l) —> ZnO_2 (ac) + 2 H_2(g)

Este proceso ha sido posible en Fukushima al fallar la refrigeración del combustible con el consiguiente aumento de la tempetatura de las vainas de zircaloy.

El desprendimiento de hidrógeno es un grave inconveniente ya que este gas, en contacto con el oxígeno del aire, forma una mezcla explosiva. Son estas explosiones las que han desmantelado los edificios de los reactores de Fukushima.

Pero el problema del desprendimiento de hidrógeno no termina ahí ya que una pequeña parte difunde al interior del zircaloy y reacciona con el zirconio formando hidruros. Estos hidruros son menos densos que la aleación (lo que implica la formación de “burbujas” en su interior) y presentan menor dureza, lo que hace que las vainas que contienen el material fisible se deterioren y se vuelvan frágiles (”hidrogen embrittlement”).

El panorama, como puede verse, es más que complicado.

El agua es, químicamente, una rareza. Tiene un punto de ebullición anormalmente alto, gracias a lo cual se mantiene líquida a las temperaturas en las que la vida adquiere su máximo esplendor; tiene un elevado calor específico, lo que le permite actuar como almacén de energía suavizando las temperaturas; su estructura molecular le permite, extrañamente, solidificar albergando grandes espacios entre las moléculas, de esta manera la densidad del hielo es inferior a la del agua líquida lo que condiciona que flote sobre ella impidiendo que en invierno los mares, lagos y ríos se congelen en su totalidad impidiendo la vida en ellos. Su capacidad como disolvente es legendaria. Las reacciones químicas se producen mucho mejor y más rápido si las sustancias se encuentran disueltas, algo básico para la vida.

Nuestro cuerpo necesita el agua casi tanto como el aire que respiramos. Entre el 50 y el 70% de nuestro peso corporal es aportado por el agua retenida en nuestro organismo. La supervivencia sin agua se reduce a pocos días.

El mantenimiento de la calidad del agua en nuestro planeta y su suministro es uno de los grandes retos que el futuro nos plantea.  Aunque más del 70% de la superficie de la Tierra está cubierta de agua, sólo un escaso 3% es dulce. De los 6 420 millones de habitantes del planeta el 21,8% no tiene agua potable y cerca de un tercio carece de servicios de saneamiento. El Banco Mundial vaticina que las guerras del siglo XXI se librarán por el agua. Naciones Unidas ha identificado 300 zonas en el mundo, con 3 000 millones de habitantes, que serán escenario de conflictos por el agua en años futuros.

Este año celebramos el Año Internacional de la Química, por eso ANQUE (Asociación Nacional de Químicos de España) se ha sumado a una iniciativa de la Real Sociedad Británica de Química para realizar una gran exposición internacional que incidirá sobre la calidad del agua y su suministro en el mundo. Para ello convoca  a los estudiantes de ESO y 1º de Bachillerato a que con sus fotografías y pinturas traten de responder a la pregunta:

“El agua es un bien que todos utilizamos en nuestro día a día, ¿cómo se garantiza el uso seguro, cómo la utilizas, cuál es tu actitud?

El plazo de entrega de los trabajos finaliza el 4 de marzo de 2011.

Bases del concurso: basesagua.pdf 

 El Año Internacional de de la Química 2011 (AIQ 2011) pretende la celebración a nivel mundial de los logros de la química y su contribución al bienestar de la humanidad.
Bajo el lema  “Química;  nuestra vida, nuestro futuro”, el Año Internacional de la Química  ofrecerá una gama de actividades interactivas, entretenidas y educativas para todas las edades.
Los objetivos del AIQ 2011 son aumentar el reconocimiento público de la Química en el mundo como conocimiento fundamental para satisfacer las necesidades de la sociedad, fomentar el interés por la química entre los jóvenes y generar entusiasmo por el futuro creativo de esta rama de la ciencia.
El año 2011 coincide con el centenario del Premio Nobel de Química otorgado a Madame Marie Curie (1911): una oportunidad para celebrar las contribuciones de las mujeres a la ciencia.
En 2011 también se celebra el centenario de la Fundación de la Asociación Internacional de Sociedades Químicas, proporcionando una oportunidad para destacar los beneficios de la colaboración científica internacional.

El AIQ_2011 en FisQuiWeb

Queridos Reyes Magos:

Aquí os dejo mi carta para este año. Sé que la lista puede resultar un poco larga, pero confío en que Sus Majestades, con la sabiduría que dan largos años de experiencia, sepan seleccionar las más interesantes. De todas maneras cualquiera de ellas será excelentemente acogida.

Os pido:

Paciencia, para seguir en la brecha.

Humor para digerir algunas cosas que no son de risa.

Tranquilidad, que siempre viene bien.

Veinte años menos, porque no hay derecho a que en 3º de ESO mis alumnos/as tengan siempre los mismos años y yo sea cada vez más viejo.

Un laboratorio nuevo, porque el de mi instituto ya necesita la jubilación.

Más trabajo (y mejor pagado) para todo el mundo. Bueno de aquí puedes quitar a banqueros y demás gente con poco dinero.

Que el grupo de 3º C hable menos y cuando se le pregunte

Que estos rapacinos y rapacinas se den cuenta de que el único conocimiento que no se aplica nunca es aquel que no se tiene.

Que mis alumnos/as sean capaces de darse cuenta de que de lo único de lo que no se van a arrepentir en la vida es de haber estudiado cuando tenían quince años.

Que mis alumnos/as sean capaces de darse cuenta de que de lo único de lo que se van a arrepentir en la vida es de no haber estudiado más cuando tenían quince años.

Una impresora nueva, que esta ya tiene mucha mili.

Que todos/as sin excepción se den cuenta de que son gente muy importante y que por ello nunca hay que tirar la toalla.

Que, a pesar de los pesares y de lo que parece, siempre es preferible parecerse y admirar a Konstantín Novoselov (Premio Nobel de Física de este año) que a Belén Esteban (que todavía no sé lo que hizo aparte de juntarse y desjuntarse con Jesulín).

Paz, que no hay forma de convencer a la gente que matarse a palos nunca arregló (ni arreglará) nada.

Que el IES La Magdalena sea el mejor de Asturias (de momento).

Que todos tengamos presente que para conseguir que la petición anterior sea una  realidad la contribución de cada uno/a es imprescindible.

Que alguno de mis alumnos/as consiga el Premio Nobel de Química (me conformo con el de Física, en realidad me da lo mismo. Tampoco me importa esperar unos años).

Que sigan existiendo los Reyes Magos porque gracias a ellos estoy escribiendo esta carta, puede que no sirva de nada, pero a mi me está gustando escribirla.

Que al final, en junio, la frase más oída en este grupo sea: “todo aprobado, pero me lo he currado”.

En fin, queridos Reyes Magos, no os distraigo más, que la cosa ya ha dado de sí bastante. Un afectuoso saludo y, lo dicho, muchas gracias por estar ahí. Hasta el año próximo.

El Suanzes (IES Juan A. Suanzes) ya no existe. En Avilés se ha recompuesto el mapa de la oferta educativa y en las instalaciones de lo que antes era el IES Juan A. Suanzes se ha montado el Centro de Enseñanzas Integradas de Formación Profesional de Avilés (CEIFP Avilés) que engloba la práctica totalidad de la oferta de estas enseñanzas en la ciudad. Para hacer esto posible los alumnos y profesores de la ESO y Bachillerato nos hemos trasladado al IES La Magdalena que de esta forma pasa a ser un centro de tamaño medio (casi 500 alumnos) y aquí hemos empezado este curso.

Si todos los comienzos tienen su dificultad, el realizar la mudanza de todo el material de laboratorio, buscarle sitio en el nuevo emplazamiento, organizarlo,  y procurar que todo funcione el primer día de clase como si nada se hubiese movido, se comprenderá que no es nada sencillo. Creemos que lo hemos logrado y nuestro empeño es seguir trabajando en la misma dirección: hacer la asignatura atractiva y accesible incidiendo en el trabajo experimental y el aprendizaje práctico y funcional de los conceptos.

El Suanzes ha muerto. ¡Viva La Magdalena!

Es Manuel Ángel Pérez Vega, uno de los miembros del Departamento de Física y Química del IES Juan A. Suanzes y está estampando la firma de la que sería su última clase. Ha llegado la jubilación.

Manuel Ángel fue primero alumno de este centro y más tarde desarrolló gran parte de su vida profesional como profesor en sus aulas, así que en este caso el tópico de “toda una vida dedicada a la docencia” se puede concretar en toda una vida en el Suanzes.

Fue un apoyo clave cuando decidimos intentar un giro en la forma de hacer las cosas, de introducir lo que entonces se llamaban nuevas tecnologías, de decantar la balanza hacia el lado de la experimentación y de una enseñanza más práctica. Sin él nada habría sido posible.

También mantuvo el tipo en momentos difíciles, que los hubo, y siempre aportó en sus relaciones con los demás miembros del departamento, con el resto de los profesores, y sobremanera con los alumnos, la dosis necesaria de empatía y cordialidad para que las cosas fueran un poco más agradables.

Manuel también tenía una intuición especial a la hora de encontrar la solución a ese problema que nos dejaba a todos perplejos (ya se sabe, teóricamente “sabemos”, pero cuando las cosas se llevan a la práctica surgen preguntas complicadas), siempre aportaba alguna reflexión, algún detalle que mostraba el camino hacia la solución.

El lenguaje (escrito en este caso) es el vehículo fundamental de la comunicación, pero, a veces, es bastante imperfecto, tiene limitaciones importantes. Es demasiado sintético, porque ¿hay forma de explicar lo que son cerca de cuarenta años dedicado a explicar cinemática, ondas, el enlace químico o qué es una reacción química?, ¿hay manera de transmitir los afectos, frustraciones, alegrías y decepciones que eso trajo consigo? Un  profesor tiene su público, que siempre te exige. Vivimos de cara a nuestros alumnos y, como los actores, muchas veces tenemos que dar la clase como si nada pasara, pero sí que pasan cosas… y ese día toca explicar ondas estacionarias.

A mí, personalmente, tu marcha me apena, creo que perdemos mucho. Intentaremos rellenar el hueco que dejas, aunque me temo que esto no va a ser posible. Hay personas difíciles de sustituir. Probablemente la opción sea no intentar sustituirlas. Es tu caso.

Voy a tener que terminar, creo que se me ha metido algo en el ojo.

Muchas gracias por todo, Manuel.

La Agenda Ciudadana es una iniciativa de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) con la cual se trata de canalizar la opinión de los ciudadanos sobre temas de ciencia e innovación y hacerla llegar a los responsables europeos.

En la web se presentan catorce retos que la ciencia y la innovación deberá afrontar en el horizonte del 2030. Cada reto está presentado (mediante un vídeo) por una persona relacionada con el mismo. Son catorce europeos cuyos descubrimientos e iniciativas nos han cambiado la vida.

La idea es que votes por uno de esos retos. Un marcador electrónico situado en el hall del Consejo Euroipeo, en Bruselas, recogerá el resultado de las votaciones.

Hasta el 26 de mayo.