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Ulises y la Ciencia

Desde abril de 1995, el profesor Ulises nos ha ido contando los fundamentos de la ciencia. Inspirado por las aventuras de su ilustre antepasado, el protagonista de la Odisea, la voz de Ulises nos invita a visitar mundos fascinantes, sólo comprendidos a la luz de los avances científicos. Con un lenguaje sencillo pero de forma rigurosa, quincenalmente nos cuenta una historia. Un guión de Ángel Rodríguez Lozano.

El dificilísimo mundo de los polímeros.

Polímeros - Ulises y la Ciencia - Cienciaes.com

Hoy Ulises nos propone un acertijo dificilísimo: Encontrar una palabra que contenga la “i” cinco veces… El juego deriva en la presentación de las casi infinitas palabras que se pueden formar con un abecedario de más de 100 letras. No crean que un abecedario así es tan difícil de encontrar, lo tienen ustedes a su alrededor, incluso lo llevamos dentro todos y cada uno de nosotros.

Las letras atómicas.

Las letras de ese abecedario tan especial están formadas por las unidades básicas de la materia, los átomos, ya saben… el oxígeno, el hidrógeno, el oro, etc. Hasta ahora hemos comprobado la existencia de 118 tipos de átomos diferentes. El más ligero y más abundante en el Universo es el hidrógeno, el combustible de las estrellas. El más pesado, el ununoctium, fue creado artificialmente en octubre de 2006 por científicos del Joint Institute for Nuclear Research en Dubna, Rusia, junto a científicos del Departamento de Energía y del Lawrence Livermore National Laboratory de los Estados Unidos de América. Se trata de un átomo artificial 294 veces más pesado que el hidrógeno pero con una vida mucho más efímera, apenas sobrevive un milisegundo antes de desintegrarse en trozos y desaparecer.

Lógicamente, el ununoctium no forma parte de nuestro cuerpo ni de la materia que nos rodea, tan sólo se trata de una rareza más creada por los científicos durante sus investigaciones sobre los constituyentes de la materia. Debo añadir que el ununoctium no ha sido el último en descubrirse, en 2010 se crearon artificialmente varios átomos del elemento 117, el ununseptium, pero se trata de un elemento químico más ligero que el anterior que vino a rellenar un hueco existente en la Tabla Periódica de los elementos.

Moléculas, las palabras.

En todos los idiomas se utilizan letras para formar palabras y en el idioma de la Naturaleza las palabras son las moléculas. Molécula significa “masa pequeña” y en los tiempos antiguos se utilizó este nombre para definir la última unidad indivisible de una sustancia. Ahora sabemos que una molécula puede dividirse en átomos y éstos en partes aún más pequeñas pero, en cierto sentido, la idea era correcta. Una molécula de azúcar, de agua, o de cualquier otra sustancia, pierde su identidad cuando la rompemos en sus átomos constituyentes. La molécula de azúcar es la parte más pequeña de azúcar que podemos obtener, por debajo de ese punto tenemos carbono e hidrógeno pero…. el azúcar habrá desaparecido.

Las moléculas de las sustancias más comunes suelen ser muy pequeñas, monosílabos en el idioma de la materia. El agua, por ejemplo, solo tiene tres letras, un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno, la sal común solo dos, el cloro y el sodio. Como suele suceder en cualquier idioma, no todas las letras se utilizan con la misma frecuencia y en el de la naturaleza sucede lo mismo. De todas las letras atómicas, el carbono es una verdadera joya capaz de realizar proezas increíbles. Hasta los compuestos del carbono más simples, como el butano que utilizamos en la cocina o en la calefacción, contienen un gran número de átomos, una molécula de butano contiene 14. La molécula de azúcar que empleamos en la fabricación de dulces y golosinas es mucho más compleja, contiene nada menos de 45 letras, 12 átomos de carbono, 22 de hidrógeno y 11 de oxígeno. Pero estos son sólo ejemplos de palabras químicas sencillas, cuando el carbono entra en el juego puede crear palabras de miles de millones de letras. Ulises nos cuenta una historia que ayuda a comprender esto.

La pelota saltarina

En uno de sus viajes a América, Cristóbal Colón observó que los nativos sudamericanos jugaban con unas pelotas elaboradas a partir de la savia endurecida de un árbol. Las pelotas botaban una barbaridad y, como diversión, trajo algunas a Europa como recuerdo. Doscientos cincuenta años después, Joseph Priestley, el descubridor del oxígeno, se dio cuenta que ese material era capaz de borrar las marcas de lápiz ¡Había descubierto la primera goma de borrar!

No acabaron ahí los descubrimientos. En 1823 a un escocés llamado Macintoch se le ocurrió la idea de colocar una capa de goma entre dos de tela y consiguió así la primera tela impermeable. No estaba exenta de problemas, la tela con el calor se volvía pegajosa y con el frío se endurecía. Años después un norteamericano llamado Goodyear vertió accidentalmente una mezcla de goma y azufre sobre una estufa y cuando intentó quitarla comprobó que no podía porque se había endurecido rápidamente. Sin proponérselo, Goodyear había descubierto un método que ahora se conoce como “vulcanización” del caucho. Todo ello gracias a una pelota saltarina hecha con la resina de un árbol del Nuevo Mundo.

Las propiedades del caucho eran sorprendentes pero faltaba conocer su esencia molecular. Un químico francés llamado Bouchardat calentó un pedazo de caucho en ausencia de aire y, como residuo, obtuvo un líquido llamado isopreno – el isopreno es una sustancia con cinco átomos de carbono. Después de muchos estudios, los investigadores llegaron a esta conclusión: El caucho está formado por cadenas de miles y miles de moléculas de isopreno enlazadas entre si como las cuentas de un collar. Pronto empezaron a aparecer muchos otros productos formados por moléculas encadenadas, algunos, como el almidón o la celulosa, están formados por largas cadenas de glucosa pero con los eslabones enlazados de manera diferente. Así fue como se descubrió que la naturaleza emplea moléculas encadenadas de muchas clases, formas y tamaños. Las llamaron polímeros, una palabra que literalmente significa “muchas partes”.

En los últimos años la ciencia ha aprendido a modelar los eslabones de las cadenas y las cadenas mismas de los polímeros con verdadera maestría. Se obtienen materiales polímeros duros como el acero, otros moldeables, otros resistentes al fuego o a la tracción,… Con ellos se elaboran prótesis capaces de sustituir huesos y los dientes, herramientas, materiales compatibles con la vida, materiales aislantes y conductores de la electricidad, etc. Prácticamente no hay actividad humana que no esté relacionada directamente con alguna de estas sustancias. No obstante, a pesar de lo mucho que hemos aprendido, la naturaleza nos lleva mucha ventaja porque ha conseguido modelar con polímeros a todas sus criaturas, incluidos nosotros mismos.

Hoy, como complemento a las explicaciones de Ulises, les ofrecemos una entrevista con D. Julio Sanromán Profesor de Investigación del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros del CSIC.

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