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Hepatotoxicidade en herboristerías

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A lámpada de Davy

Nas minas de carbón xérase habitualmente unha importante cantidade de CH4 (metano) que, en presenza de aire (O2) e unha fonte de ignición (chama) é explosivo, pois inflámase con moita facilidade. Por iso as lámpadas de chama dos mineiros eran moi perigrosas. Aquí tedes un interesante artigo tomado do magnífico blog de Daniel Torregrosa “Ese punto azul pálido”, sobre a invención da lámpada que pretendía rematar cos accidentes nas minas:

**ATENCIÓN !!! Nunca reproduzades na casa os experimentos que aparecen nos vídeos, porque non controlades todas as variables e podedes ter un gravísimo accidente.

“La lámpara de Davy

 
Existen algunos inventos que han pasado con justicia a la historia de la ciencia y la tecnología por sus inmediatas o prometedoras aplicaciones, invenciones que proporcionaron a sus creadores la fama, el éxito y el reconocimiento social, al ofrecer soluciones a graves problemas de ingeniería o salvar vidas mejorando las condiciones de trabajo; inventos que diseñados inicialmente con una finalidad humanista y para el avance positivo de la tecnología al servicio del hombre, se convirtieron al caer en conciencias sin escrúpulos, en precisamente todo lo contrario.Sobran los ejemplos y la lista es muy larga…, tristemente larga.

Hoy contaremos brevemente la historia de una de estas invenciones, una lámpara diseñada para acabar con la sangría de las muertes de los trabajadores -muchas veces niños- en las explotaciones mineras británicas de principios de siglo XIX, y que nos sirve como una lección más sobre cómo el mal uso de un genial y útil artilugio, aporta un capítulo más a la historia de la infamia.

Los lectores de este blog que hayan estudiado un poco de química, reconocerán la figura de Sir Humphry Davy (1778-1829) como una de las personalidades más emblemáticas de esta disciplina científica. Davy es considerado como uno de los padres de la electroquímica, junto con Volta y Faraday, fue el descubridor de una serie de elementos químicos -aplicando su dominio de la electrólisis- y todo un personaje mediático de su época, siendo muy populares sus conferencias en las que empleaba habitualmente el gas de la risa (óxido nitroso). Pero esa es otra historia, como la que le llevó a pronunciar su célebre frase: “Faraday es mi mayor descubrimiento”. [Volveré a Davy algún día para contarla. 😉]

En 1815, la Sunderland Society for the Prevention of Accidents in Mines, tras una serie de gravísimos accidentes ocurridos en las minas del norte de Inglaterra causados por explosiones de gas grísú, encargó a Davy una solución para evitar más desgracias. Davy había descubierto un par de años antes en sus investigaciones que si se rodeaba una llama con una fina gasa metálica, el calor desprendido por ésta no inflamaba el gas del ambiente exterior. Un fenómeno que se puede observar bastante bien en este vídeo:

Davy consiguió diseñar un prototipo que empleaba un cilindro de malla metálica que rodeaba a la llama de la lámpara. De esta manera se impedía que el calor desprendido inflamara el gas peligroso que podía estar presente (metano contenido en el grisú) y por tanto la peligrosa propagación de la llama. El funcionamiento de la lámpara lo podemos ver de forma más detallada en esta imagen:

Lámpara de Davy

La lámpara de Davy alumbraba la oscuridad de la mina y no representaba una fuente de ignición en presencia de grisú (metano). Atrás quedaba la peligrosa época en que se iluminaba con velas enganchadas a una pértiga. Sin embargo, como en tantos otros inventos y descubrimientos, hubo cierta polémica en cuanto en la autoría del mismo. George Stephenson, minero e hijo de un peón minero, había desarrollado un modelo muy similar unos años antes que Davy. Al final, tras una serie de disputas y reclamaciones prevaleció el nombre de Davy para la lámpara, aunque se reconoció también la labor de Stephenson, quién centró sus esfuerzos posteriores en desarrollar la locomotora de vapor.

Pero esta feliz historia no lo es tanto. Un invento que se diseñó para evitar accidentes y mejorar la seguridad frente a explosiones, tuvo durante un tiempo el efecto contrario. Los explotadores de las minas comenzaron a adquirir, o fabricar ellos mismos, la lámpara de Davy; una lámpara de la que el mismo Davy renunció a la patente. Se dió la circunstancia de que minas que habían sido cerradas por su peligrosidad por presencia de atmósferas explosivas, fueron abiertas de nuevo. La seguridad que ofrecía la lámpara de Davy provocó que hubieran más accidentes y muertes al aumentarse la producción minera, sin tener en cuenta otras mejoras en la seguridad. Los trabajadores eran obligados a trabajar en condiciones extremadamente peligrosas con la perversa garantía de que la lámpara era segura para las explosiones -que lo era-, pero en realidad no evitaba el resto de factores de riesgo.

No obstante esta pequeña historia merece un final con mensaje positivo: La lámpara de Davy/Stephenson fue toda una revolución en su época. Ciencia y técnica al servicio de una clase trabajadora que sufría las consecuencias de unas condiciones miserables de explotación laboral. Fue una pieza en la esperanza de iluminar el oscuro túnel de salida hacia un mañana mejor que ayer.
Finalmente fue sustituida por otro tipo de sistemas de iluminación con la llegada de la electricidad.

ACTUALIZACIÓN (15/04/2012): Impresionante vídeo de los chicos de la universidad de Nottingham (Periodic Videos) donde se explica el invento de Davy y se muestran planos de su prototipo y la lámpara original.”

O sono do benceno

El sueño del benceno.

En 1929 Kathleen Lonsdale con sus gafas de rayos x logró desvelar una pregunta que tenía en vilo a muchos químicos, la disposición de los átomos en la volatil estructura del benceno. Una simple pero escurridiza molécula de seis carbonos y seis hidrógenos que forma un anillo. En concreto publica ‘La estructura del anillo de Benceno en el hexametil benceno’. Es la confirmación más o menos directa de de lo que ocurría en esta extraña y controvertida molécula y sus muchos e importantes derivados. Contó el gran químico Kekulé que la estructura cíclica, hexagonal y resonante del benceno se le ocurrió en un sueño mientras dormitaba frente a la chimenea de su casa de Gante. Soñó con una serpiente que se muerde la cola el Ouroboros de la alquimia, no se sabe si es cierto pero es una de la flipadas más conocidas de la química. Pero volvamos a Kathleen ella comprobó el sueño, más o menos.

Lonsdale en su laboratorio en 1948. Wikimedia Commons

Lonsdale en su laboratorio en 1948.
Wikimedia Commons

La idea de Kekulé de un anillo de seis carbonos, con dos formas resonantes era indudablemente una solución muy elegante y explicativa. Pero, cómo era la naturaleza de este anillo, era plano o deformado, tenía un solo centro de simetría o no, todavía quedaban muchas preguntas para explicar sus propiedades, aromaticidad, reactividad, estabilidad etc.

En el periodo de entre guerras, a finales de los 20 la cristalografía de rayos X estaba lista para abordar la estructura de moléculas orgánicas como el benceno, o empezaba a estarlo. Kathleen Londsdale debido a los problemas para obtener datos de los cristales de benceno (que es un líquido a temperatura ambiente), decidió utilizar para estudiar el anillo aromático un derivado el hexametil benceno, que era cristalino, estable y mostraba una única molécula por celda unidad, lo que facilitaba la interpretación de los datos cristalográficos. Además, no tenía ordenadores ni los procedimientos matemáticos que luego ella misma pondría en funcionamiento. Kathleen Lonsdale mostró en este trabajo, sin duda que el anillo era plano, hexagonal como en el grafito y que además poseía una nube electrónica uniformemente distribuida haciendo las veces de los tres dobles enlaces.

hexamethylbenzene molecule structure lonsdale kathleen x-ray-cristalography 3DC benzene

Kathleen Lonsdale publica el 6 Abril de 1929
La estructura del anillo de Benceno en el hexametil benceno C6 (CH3)6
obtenida por difracción de rayos X. En la figura se ve la planaridad del hexágono formado por los seis átomos de carbono. El hexametil benceno también muestra una estructura casi plana, con los metilos sustituyendo a los hidrógenos.

Paralelamente o casi en 1931 Erich Hückel, un fisico-químico alemán, mediante el desarrollo de métodos resolubles con mecánica cuántica para tratar con moléculas orgánicas con doble enlaces, logró explicar la estabilidad del benceno mediante los enlaces sigma, seis situados en el plano del anillo y los seis electrones pi situados perpendicularmente por encima y por debajo del plano, algo así como una doble corona de santo.

La difracción de rayos x muuestra que los seis enlaces carbono-carbono en el benceno tienen la misma longitud, 140 picometros (pm). Los enlaces C-C tienen una longitud mayor que un doble enlace C=C (135 pm) y más corto que un enlace C-C simple (147 pm). Esta distancia intermedia es consistente con la deslocalización de los electrones: los electrones de los enlaces C-C se distribuyen homogéneamente entre cada uno de los seis átomos de carbono. La molécula tiene 6 hidrógenos en el plano. La descripción en orbitales moleculares conlleva la formación de tres orbitales Pi deslocalizados sobre los seis átomos de C. La descripción de Enlace de Valencia implica la superposición de estructuras resonantes. Esta estabilidad contribuye a las peculiares propiedades químicas y moleculares denominada aromaticidad. Se representa mediante un hexágono con un círculo dentro.

La difracción de rayos x muuestra que los seis enlaces carbono-carbono en el benceno tienen la misma longitud, 140 picometros (pm). Los enlaces C-C tienen una longitud mayor que un doble enlace C=C (135 pm) y más corto que un enlace C-C simple (147 pm). Esta distancia intermedia es consistente con la deslocalización de los electrones: los electrones de los enlaces C-C se distribuyen homogéneamente entre cada uno de los seis átomos de carbono. La molécula tiene 6 hidrógenos en el plano. La descripción en orbitales moleculares conlleva la formación de tres orbitales Pi deslocalizados sobre los seis átomos de C. La descripción de Enlace de Valencia implica la superposición de estructuras resonantes. Esta estabilidad contribuye a las peculiares propiedades químicas y moleculares denominada aromaticidad. Se representa mediante un hexágono con un círculo dentro.

Ese mismo 1931 ya trabajando con W. H. Bragg en la Royal Institution año Kathleen Londsdale publicó ‘Análisis de rayos x de la estructura del hexaclorobenceno, utilizando el método de Fourier’.En este trabajo aplicó por primera vez el método de fourier para calcular las posiciones de los átomos. Aunque los resultados de este trabajo no concluían con suficiente precisión si el anillo de benceno en el hexaclorobenceno era plano o no, suponía un avance en los métodos matemáticos de cálculo, que luego ganarían en resolución e importancia.

Este es un momento no super crucial, sino de esos que producen los pequeños cambios que asientan el plano para nuevas ideas. Como el benceno es la base de los compuestos aromáticos, el descubrimiento hizo posible nuevas incursiones para abundar en su química ya basadas en más que suposiciones. Kathleen Lonsdale fue un pionera en muchos aspectos, la primera mujer que junto con la microbióloga Margaret Stephenson, miembro de la Royal Society en 1945. También fue primera mujer profesor en la University College de Lóndres UCL y la primera presidenta de la Unión Internacional de Cristalografía en 1966 UICr y de la Asociación Británica para la Ciencia en 1968.

Se hizo Cuáquera en 1936 y fue encarcelada en Inglaterra por su activa objeción de conciencia durante la Segunda guerra mundial. Fue una constante activista que no encontró ningún problema entre la ciencia y su Fe. De hecho escribió ‘¿Es posible la Paz? 1957’ y ‘La vida cristiana vivida experimentalmente’ 1976.

NOTA: Esta entrada participa en la XI Edición del Carnaval de Química que celebra el blog La Aventura de la Ciencia @monzonete.

REFERENCIAS

Lonsdale, K. (1929). “The Structure of the Benzene Ring in Hexamethylbenzene”. Proceedings of the Royal Society 123A: 494.
The Structure of the Benzene Ring. K. LONSDALE. Nature 122, 810 (24 November 1928) | doi:10.1038/122810c0

Lonsdale, K. (1931). “An X-Ray Analysis of the Structure of Hexachlorobenzene, Using the Fourier Method”. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 133 (822): 536.

Kathleen Lonsdale Irish Crystallographer

Karhleen Lonsdale. La ciencia en femenino.”

A síntese química

Neste vídeo podedes ver as estapas dun proceso de síntese dun composto orgánico. En primeiro lugar, debe decidirse a estrutura se se desexa obter. O obxectivo é unha estrutura que posúa algunha propiedade que nos interese. Por exemplo, un composto que sabemos que presenta algunha actividade farmacolóxica, ben porque é semellante a algún composto xa coñecido na natureza ou ben porque intensos estudos nos leven a pensar na súa conveniencia.
Unha vez coñecida a estrutura que buscamos, hai que deseñar os pasos que nos levarán a conseguila, ensamblando e introducindo os diversos grupos funcionais a partir de moléculas comerciais.
Estes pasos hai que levalos a cabo no laboratorio a través de sucesivos procesos que se investigan sobre a marcha ou que xa se atopan reportados en bibliografía, reproducindo condicións de temperatura, concentracións, disolventes, reactivos…
Como sabemos se o estamos facendo ben? Os compostos que imos obtendo, vanse aillando e analizando a través de varias técnicas que normalmente combinan cromatografía e espectroscopías diversas.
Finalmente, aillamos o composto que buscábamos. Comprobamos, a través das técnicas analíticas necesarias, que se trata exactamente da estrutura que desexábamos, e por fin xa está lista para efectuar as probas que determinen ou confirmen a súa actividade farmacolóxica.
  • Síntese da benzocaína (anestésico local)
  • Síntese da cocaína

  • Nesta ligazón de XploreHealth aparecen actividades interactivas nas que podes traballar coas etapas que implican o desenvolvemento dun novo fármaco.

Industria química e siderurxia en Langreo

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A localidade de Langreo foi durante finais do s.XIX e principios do s.XX un importantísimo centro siderúrxico en España (chamado La Felguera), preto de ricas minas de carbón e da auga do río Nalón. O núcleo urbano desenvolveuse en torno ao alto forno. Para que vos fagades unha idea da importancia da súa produción, a terceira vía ferroviaria de España foi a liña Langreo-Gijón, precisamente para transportar os materiais cara ao porto de Gijón.
La Felguera foi o primeiro lugar de Asturias onde se produciu aceiro (1887), e o primeiro lugar de España onde se fabricaron: chapa de aceiro para industria naval (1887), ladrillos refractarios (1896), vías para ferrocarril (1868), produtos químicos derivados do etileno (1957) e amoníaco sintético (1925). Tamén foi o lugar onde se inaugurou o maior alto forno español da época. Actualmente o alto forno xa non está en funcionamento e a antiga torre de refrixeración é o Museo da Siderurxia (MUSI).
A planta de Bayer de fabricación de ácido acetilsalicílico (Aspirina) de Langreo instalouse nese lugar porque o alto forno xeraba benceno, un precursor deste composto, no proceso de deshidratación do carbón para preparar o coque. Actualmente e, a pesar de que o alto forno está xa  desmantelado, esta planta farmacéutica bañada polo río Nalón, fabrica o 100% da Aspirina que se vende no mundo ademais doutros compostos.