Alquimia

Laboratorio alquimista

El análisis de metales en el siglo XVI tenía mucho más en común con el refinado que con la química moderna, como se observa por la presencia de distintos hornos en esta ilustración de un laboratorio de ensayo. Los trabajadores, denominados ensayadores o alquimistas, aparecen controlando los procesos de combustión, fundición, mezcla y refinado. El hombre del centro está fabricando ácido nítrico, utilizado para separar el oro de la plata.

Alquimia, técnica antigua practicada especialmente en la edad media, que se dedicaba principalmente a descubrir una sustancia que transmutaría los metales más comunes en oro y plata, y a encontrar medios de prolongar indefinidamente la vida humana. Aunque sus propósitos y procedimientos eran dudosos, y a menudo ilusorios, la alquimia fue en muchos sentidos la predecesora de la ciencia moderna, especialmente de la ciencia química.

La alquimia nació en el antiguo Egipto, y empezó a florecer en Alejandría, en el periodo helenístico; simultáneamente, se desarrolló una escuela de alquimia en China. Se considera que los escritos de algunos de los primeros filósofos griegos contienen las primeras teorías químicas, y la teoría expuesta en el siglo V a.C. por Empédocles —todas las cosas están compuestas de aire, tierra, fuego y agua— influyó mucho en la alquimia. Se cree que el emperador romano Calígula apoyó experimentos para producir oro a partir del oropimente, un sulfuro de arsénico, y que el emperador Diocleciano ordenó quemar todos los trabajos egipcios relacionados con la química del oro y la plata, con el fin de detener tales experimentos. Zósimo de Tebas (hacia el 250-300), descubrió que el ácido sulfúrico era un disolvente de metales y liberó oxígeno del óxido rojo de mercurio.

Taller de alquimia

Esta caricatura ilustra un taller alquimista del siglo XVII, burlándose de la búsqueda de la piedra filosofal, con la cual los metales ordinarios podrían convertirse en oro. Aquí, los alquimistas observan un experimento mientras bombean fuelles para alimentar el fuego. Aunque los dibujos como éste revelan un cierto desdén por este arte, la alquimia desempeñó un papel importante en el desarrollo de la ciencia. La transmutación de metales se consiguió en el siglo XX mediante el bombardeo con neutrones.

El concepto fundamental de la alquimia procedía de la doctrina aristotélica de que todas las cosas tienden a alcanzar la perfección. Puesto que otros metales eran considerados menos ‘perfectos’ que el oro, era razonable suponer que la naturaleza formaba oro a partir de esos metales en el interior de la Tierra, y con la habilidad y la diligencia suficientes, un artesano podría reproducir este proceso en el taller. Al principio, los esfuerzos hacia este objetivo eran empíricos y prácticos, pero en el siglo IV, la astrología, la magia y el ritual habían empezado a ganar fuerza.

Durante los califatos de los Abasíes, desde el 750 hasta 1258, floreció en Arabia una escuela de farmacia. El primer trabajo conocido de esta escuela es la obra que se difundió en Europa en su versión latina titulada De alchemia traditio summae perfectionis in duos libros divisa, atribuida al científico y filósofo árabe Abu Musa Yabir al-Sufi, conocido en Occidente como Geber; este trabajo, que podemos considerar como el tratado más antiguo sobre química propiamente dicha, es una recopilación de todo lo que se creía y se conocía por entonces. Los alquimistas árabes trabajaron con oro y mercurio, arsénico y azufre, y sales y ácidos, y se familiarizaron con una amplia gama de lo que actualmente llamamos reactivos químicos. Ellos creían que los metales eran cuerpos compuestos, formados por mercurio y azufre en diferentes proporciones. Su creencia científica era el potencial de transmutación, y sus métodos eran principalmente intentos a ciegas; sin embargo, de esta forma encontraron muchas sustancias nuevas e inventaron muchos procesos útiles.

LA ALQUIMIA EN EUROPA

La alquimia, como sucedió con el resto de la ciencia árabe, se transmitió a Europa a través de España, gracias al extraordinario florecimiento que las ciencias y las artes experimentaron en al-Andalus durante la edad media. Los primeros trabajos existentes de la alquimia europea son los del monje inglés Roger Bacon y el filósofo alemán Alberto Magno; ambos creían en la posibilidad de transmutar metales inferiores en oro. La idea estimuló la imaginación, y más tarde la avaricia, de muchas personas durante la edad media. Seguían creyendo que el oro era el metal perfecto y que los metales más comunes eran más imperfectos que el oro. Por tanto, pensaron en fabricar o descubrir una sustancia, la famosa piedra filosofal, mucho más perfecta que el oro, que podría ser utilizada para llevar a los metales más comunes a la perfección del oro.

Roger Bacon creía que el oro disuelto en agua regia era el elixir de la vida. Alberto Magno dominaba la práctica química de su época. El filósofo escolástico italiano santo Tomás de Aquino, el polígrafo mallorquín Ramon Llull y el monje benedictino Basil Valentine también contribuyeron mucho, por la vía de la alquimia, al progreso de la química, con sus descubrimientos de los usos del antimonio, la fabricación de amalgamas y el aislamiento del espíritu del vino, o alcohol etílico.

Las recopilaciones importantes de fórmulas y técnicas de este periodo incluyen Pirotecnia (1540), del metalúrgico italiano Vannoccio Biringuccio; Acerca de los metales (1556), del mineralogista alemán Georgius Agricola, y Alquimia (1597), de Andreas Libavius, un naturalista y químico alemán.

El más famoso de todos los alquimistas fue el suizo Paracelso, que vivió en el siglo XVI. Mantenía que los elementos de los cuerpos compuestos eran sal, azufre y mercurio, que representaban respectivamente a la tierra, el aire y el agua; al fuego lo consideraba como imponderable o no material. Sin embargo, creía en la existencia de un elemento por descubrir, común a todos, del cual los cuatro elementos de los antiguos eran simplemente formas derivadas. A este elemento principal de la creación Paracelso lo llamó alcaesto, y mantenía que si fuera encontrado podría ser la piedra filosofal, la medicina universal y el disolvente irresistible.

Después de Paracelso, los alquimistas de Europa se dividieron en dos grupos. El primero estaba compuesto por aquellos que se dedicaron intensamente al descubrimiento científico de nuevos compuestos y reacciones; estos científicos fueron los antecesores legítimos de la química moderna, tal como lo anuncia el trabajo del químico francés Antoine Lavoisier. El segundo grupo aceptó la parte visionaria y metafísica de la vieja alquimia y desarrolló una práctica, basada en la impostura, la magia negra y el fraude, de la que se deriva la actual noción de alquimia.

martes, 14 de septiembre de 2010

Estrellas famosas

Alpha Centauri, también llamada Rigil Kentaurus, es un sistema de tres estrellas en la constelación de Centauro. A simple vista, Alpha Centauri aparece como una única estrella con una magnitud aparente de -0,3, que la convierte en la tercera estrella más brillante del cielo. Cuando se observa a través de un telescopio se advierte que las dos estrellas más brillantes, Alpha Centauri A y B, tienen magnitudes aparentes de -0,01 y 1,33 y giran una alrededor de la otra en un periodo de 80 años. La estrella más débil, Alpha Centauri C, tiene una magnitud aparente de 11,05 y gira alrededor de sus compañeras durante un periodo aproximado de un millón de años. Alpha Centauri C también recibe el nombre de Proxima Centauri, ya que es la estrella más cercana al Sistema Solar, a una distancia de 4,3 años luz.

Beta Centauri

Beta Centauri, segunda estrella más brillante de la constelación del hemisferio sur Centauro, y undécima más brillante del firmamento. Es conocida también con los nombres de Hadar o Agena. Es una estrella supergigante azul de magnitud 0,6, aunque ligeramente variable debido a las pequeñas variaciones de tamaño que experimenta cada pocas horas. Beta Centauri se encuentra a unos 350 años luz de la Tierra. En realidad es una estrella doble; su compañera, de magnitud 3,8, es visible con telescopios potentes. Alpha Centauri y Beta Centauri actúan como indicadores de la constelación Crux, la Cruz del Sur.

Estrella doble

Estrella doble o Estrella binaria, pareja de estrellas que se mantienen unidas por gravitación y giran en torno a su centro de masas común. Los periodos orbitales, que van desde minutos en el caso de dobles muy cercanas hasta miles de años en el caso de parejas distantes, dependen de la separación entre las estrellas y de sus respectivas masas. La observación de las órbitas de estrellas dobles es el único método directo que tienen los astrónomos para pesar las estrellas. En el caso de parejas muy próximas, su atracción gravitatoria puede distorsionar la forma de las estrellas, y es posible que fluya gas de una estrella a otra en un proceso denominado transferencia de masa (véase Estrella variable). Al observar muchas estrellas, aparentemente simples, al telescopio, se descubre que son dobles; pero en el caso de parejas muy próximas sólo se averigua que se trata de dos estrellas cuando se estudia su luz mediante espectroscopia: entonces se ven los espectros de dos estrellas, y su movimiento orbital se puede deducir por los diferentes efectos Doppler en ambos espectros. Estas parejas se denominan binarias espectroscópicas. Los estudios muestran que la mayoría de las estrellas que vemos en el cielo son dobles o incluso múltiples. Ocasionalmente, una de las estrellas de un sistema doble puede ocultar a la otra al ser observadas desde la Tierra, lo que da lugar a una binaria eclipsante. En la mayoría de los casos, se cree que las componentes de un sistema doble se han originado simultáneamente, aunque otras veces, una estrella puede ser capturada por el campo gravitatorio de otra en zonas de gran densidad estelar, como los cúmulos de estrellas, dando lugar al sistema doble.

Cruz del Sur

Cruz del Sur, también Crux, constelación del hemisferio sur situada entre Centauro y la Mosca. Contiene cuatro estrellas brillantes situadas de tal forma que representan los extremos de una cruz latina. La constelación está ubicada encima del círculo polar antártico y es visible en su totalidad hasta los 25° latitud N.

Canopus

Canopus, estrella de primera magnitud, la segunda estrella más brillante del firmamento, situada en la constelación de la Quilla. Aunque Canopus está a unos 98 años luz de la Tierra, sólo es media magnitud más débil que la estrella más brillante, Sirio, que está a 8,7 años luz. A causa de su brillo, Canopus se utiliza a menudo como punto de referencia para la orientación de las naves espaciales.

Agujero negro

Agujero negro, hipotético cuerpo celeste con un campo gravitatorio tan fuerte que ni siquiera la radiación electromagnética puede escapar de su proximidad. El cuerpo está rodeado por una frontera esférica, llamada horizonte de sucesos, a través de la cual la luz puede entrar, pero no puede salir, por lo que parece ser completamente negro. Un campo de estas características puede corresponder a un cuerpo de alta densidad con una masa relativamente pequeña, como la del Sol o inferior, que está condensada en un volumen mucho menor, o a un cuerpo de baja densidad con una masa muy grande, como una colección de millones de estrellas en el centro de una galaxia.

El concepto de agujero negro lo desarrolló el astrónomo alemán Karl Schwarzschild en 1916 sobre la base de la teoría de la relatividad de Albert Einstein. El radio del horizonte de sucesos de un agujero negro de Schwarzschild solamente depende de la masa del cuerpo: en kilómetros es 2,95 veces la masa del cuerpo en masas solares, es decir, la masa del cuerpo dividida por la masa del Sol. Si un cuerpo está eléctricamente cargado o está girando, los resultados de Schwarzschild se modifican. En la parte exterior del horizonte se forma una “ergosfera”, dentro de la cual la materia se ve obligada a girar con el agujero negro. En principio, la energía sólo puede ser emitida por la ergosfera.

Según la relatividad general, la gravitación modifica intensamente el espacio y el tiempo en las proximidades de un agujero negro. Cuando un observador se acerca al horizonte de sucesos desde el exterior, el tiempo se retrasa con relación al de observadores a distancia, deteniéndose completamente en el horizonte.

FORMACIÓN

Formación de un agujero negro

Cuando el gas y el polvo interestelares de una nebulosa se condensan (1), se forma una protoestrella que emite chorros de materia. Ésta continúa condensándose por gravitación al tiempo que se calienta. Cuando la temperatura del núcleo de la protoestrella llega a 10 millones de grados, se inician una serie de reacciones nucleares (2) y nace así una estrella nueva. Más adelante, la corteza del astro sufre una expansión acompañada de calentamiento (3), lo que da lugar a la formación de una gigante roja, de diámetro entre 10 y 100 veces el del Sol. La evolución de la gigante roja depende de su masa. Si es inferior a 1,4 veces la del Sol, el astro es inestable, lanza las capas externas al espacio (5) y crea una nebulosa planetaria. A continuación, la estrella se contrae de nuevo (6) y se transforma en enana blanca, un astro del tamaño de la Tierra. Esta pequeña estrella se enfría y da lugar a una enana negra, que por su baja temperatura no brilla. Si la gigante roja es muy grande, produce hierro y otros elementos pesados, aumenta de tamaño (4) y se transforma en supergigante. Después estalla y libera la materia en el espacio. Si estalla el astro completo (8), evoluciona hacia una supernova; si sólo estalla la parte externa (7), se forma una nova. Según su masa, la supernova engendra una estrella de neutrones (9), o un agujero negro (10) si el núcleo del astro desintegrado tiene una masa suficientemente elevada.

Los agujeros negros pueden formarse durante el transcurso de la evolución estelar. Cuando el combustible nuclear se agota en el núcleo de una estrella, la presión asociada con el calor que produce ya no es suficiente para impedir la contracción del núcleo debida a su propia gravedad. En esta fase de contracción adquieren importancia dos nuevos tipos de presión. A densidades mayores de un millón de veces la del agua, aparece una presión debida a la alta densidad de electrones, que detiene la contracción en una enana blanca. Esto sucede para núcleos con masa inferior a 1,4 masas solares. Si la masa del núcleo es mayor que esta cantidad, esa presión es incapaz de detener la contracción, que continúa hasta alcanzar una densidad de mil billones (10¹⁵) de veces la del agua. Entonces, otro nuevo tipo de presión debida a la alta densidad de neutrones detendría la contracción en una estrella de neutrones. Sin embargo, si la masa del núcleo sobrepasa las 1,7 masas solares, ninguno de estos dos tipos de presión es suficiente para evitar que se hunda hacia un agujero negro. Una vez que un cuerpo se ha contraído dentro de su radio de Schwartschild, teóricamente se hundirá o colapsará en una singularidad, esto es, en un objeto sin dimensiones, de densidad infinita.

En 1994, el telescopio espacial Hubble proporcionó sólidas pruebas de que existe un agujero negro en el centro de la galaxia M87. La alta aceleración de gases en esta región indica que debe haber un objeto o un grupo de objetos de 2,5 a 3.500 millones de masas solares.

El físico inglés Stephen Hawking ha sugerido que muchos agujeros negros pueden haberse formado al comienzo del Universo. Si esto es así, muchos de estos agujeros negros podrían estar demasiado lejos de otra materia para formar discos de acreción detectables, e incluso podrían componer una fracción significativa de la masa total del Universo. En reacción al concepto de singularidad, Hawking ha sugerido que los agujeros negros no se colapsan de esa forma, sino que forman “agujeros de gusano” que comunican con otros universos diferentes al nuestro.

Un agujero negro de masa suficientemente pequeña puede capturar un miembro de un par electrón-positrón cerca del horizonte de sucesos, dejando escapar al otro (véase Rayos X: Producción de pares). Esta partícula sustrae energía del agujero negro, provocando la evaporación de éste. Cualquier agujero negro formado en los comienzos del Universo, con una masa menor de unos pocos miles de millones de toneladas ya se habría evaporado, pero los de mayor masa pueden permanecer.

En enero de 1997, un equipo de astrofísicos estadounidenses presentó nuevos datos sobre los agujeros negros. Sus investigaciones se extendieron a nueve sistemas binarios de estrellas, emisores de rayos X (binarias de rayos X). En cinco de los nueve casos, cuando el material de la estrella de menor masa golpea la superficie del otro objeto, éste emite una radiación brillante en su superficie; se trata de una estrella de neutrones. En las otras cuatro binarias, de las que se creía que contenían agujeros negros, la radiación emitida por el segundo objeto es mínima: la energía desaparecería a través del horizonte de sucesos. Estos datos constituyen el conjunto de pruebas más directo (aunque no definitivo) de la existencia de agujeros negros. El mismo equipo de investigadores informó también del descubrimiento de tres nuevos candidatos a agujeros negros localizados en los centros de las galaxias NGC 3379 (también conocida como M105), NGC 3377 y NGC 4486B.

Fuego eterno en Australia

Durante miles de años un fuego inextinguible devora una montaña en Australia. El hecho ocurre a 25 kilómetros al norte de Scone en Hunter Valley, Nueva Gales del Sur. Los primeros exploradores pensaron que las columnas de humo procedían de un volcán, pero al fin se comprobó a que a 150 metros de profundidad se quemaba una veta de carbón. Se cree que hace unos 2,000 años algún árbol, quizá incendiado por un rayo cayó sobre la zona de la veta de carbón expuesta a la intemperie. El fuego prendió el carbón y, a lo largo de los siglos la lenta combustión se ha propagado. Otra teoría explica que la veta se prendió por el calor engendrado por la oxidación de la pirita. Los aborígenes recelan de aquel paraje , aunque lo asocian con Bhaiami, el creador, y con Turramulan su mediador en la Tierra, y que habla a través del humo.

sábado, 11 de septiembre de 2010

El petróleo

En 1959 Edwin Drake, un ferroviario estadounidense  retirado, dedicó sus ahorros a  realizar un sondeo  y se convirtió en el primer propietario de un pozo perolero en el mundo.

El  hecho ocurrió a 120 kilómetros de Pittsburg, en Pensilvania. Drake perforaba  sobre el emplazamiento  de un antiguo poblado de indios sénecas, cuando una sustancia negra y untuosa salió a borbotones a la superficie. El joven John D Rockefeller  enviado por un banco para redactar un informe, declaró que el hallazgo no parecía rentable pero el mismo refutaría este dictamen durante el resto de su vida, al convertirse en  la primera fortuna  del universo precisamente por los pozos petrolíferos.

Con la aprobación de Rockefeller o si ella, se formó inmediatamente la Seneca Oil Company, que puso fin a la dependencia  del hombre  respecto a las ballenas  como fuente de combustible  líquido. En sólo un año aquel lugar abandonado se convirtió en una comunidad floreciente  a la que se dio el nombre de Oil City. Se realizaron prospecciones, con la esperanza  de hallar  combustible líquido  para el alumbrado y la calefacción.

La búsqueda de petróleo se inició con la esperanza de descubrir un sustituto barato  del aceite de ballena para las lámparas de alumbrado. Al principio el petróleo se desechaba  como subproducto inútil, pero a medida que pasaban los años  se convirtió en fuente energética que mueve al mundo.

En realidad el petróleo se conoce desde hace miles de años, aunque su explotación  como recurso ineludible sea un fenómeno moderno. Hacía el año 3,000 A. J.,  sumerios, asirios y babilonios utilizaban el betún  como mortero en la construcción y para engastar joyas. El betún era el petróleo  filtrado naturalmente a la superficie y secado por el sol.

Durante su éxodo los hijos de Israel se guiaban durante el día por una columna de humo y durante la noche por una columna de fuego: ello supone una perfecta descripción  de incendios de filtración  de petróleo.

Más tarde los persas  y los árabes se sirvieron del petróleo para el  alumbrado y la limpieza de la seda. Hacía el año 300 los chinos lo usaban ya con fines medicinales, el petróleo que descubrieron por casualidad  al excavar yacimientos de sal  sobre campos petrolíferos.  Los cronistas   del siglo XVI nos describen el uso que los aborígenes de México  hacían del chapopote, “betún que sale del mar  y ándala a recoger a la orilla”:  como incienso para perfumar los templos, como pegamento, y, mascado para limpiar los dientes  y curar las reumas.

En 1272 el viajero veneciano Marco Polo describía los manantiales petrolíferos  de la península  de Baku, en el mar Caspio. Allí durante 2,000 años había existido un culto al fuego en torno a “hogueras eternas” ; es decir, filtraciones de petróleo que ardían noche y día. Pero no fue hasta el siglo XVIII que no se llegaron a apreciar la potencialidad del petróleo.

En 1850 James Young, químico  industrial escocés, para la obtención de petróleo a partir del carbono  y las pizarras bituminosas. Luego refinó el procedimiento con parafina. Su petróleo competía tan exitosamente con el combustible de ballena, que pronto se levantaron en Gran Bretaña  y en otros países, plantas  transformadoras, junto alas minas de carbón.

Pero aún ase buscaba dar otro paso. Con objeto de simplificar el proceso señalado por Young, se buscaba el  petróleo  filtrado a la superficie  a  través de la corteza terrestre.

Y aquel fue el momento en que Edwin Drake  emprendió sus perforaciones para obtener petróleo natural.

A Drake sin duda le visitó la suerte, pues luego se sabría que hay petróleo donde ocurren una serie de circunstancias  fortuitas. El petróleo procede de la descomposición de incalculables billones  de pequeños animales  y plantas acuáticas. Con el transcurso del tiempo fueron comprimidos  hasta convertirse en petróleo por el peso de las rocas que  los cubrieron.

El petróleo se ha formado sólo en latitudes tropicales. Los depósitos de Alaska , los del mar del Norte y los de otras zonas lejanas  a los trópicos  se hallan en sus lugares  actuales por el desplazamiento de los continentes.

El petróleo queda cautivo en el subsuelo cuando se cierra herméticamente  los estratos de roca que lo envuelven. Son las bolsas de petróleo perseguida por los prospectores. Pero ni los  instrumentos más perfectos pueden revelar la presencia de petróleo, hasta que que no se llega con un pozo hasta él.

Hubo un tiempo que el éxito de las prospecciones  venía indicado por un inmenso  surtidor de petróleo  que el gas natural comprimía y empujaba  a la superficie en un gran chorro. En ocasiones se tardaban días enteros en dominar la emisión. En 1901, por ejemplo, en Texas se perdieron 30 millones de galones  de petróleo por ese motivo.

La producción del pozo se normalizó cuando sólo quedaban bajo tierra 14 millones de galones. Hoy día  las técnicas modernas de sondeo han superado este riesgo.

Pero las reservas de petróleo son limitadas; los campos petrolíferos de tierra firme se han detectado en su totalidad, la industria del petróleo  lo extrae del subsuelo de los mares profundos en grande plataformas petroleras.

Los depósitos de petróleo tardan en formarse millones de años, y solo hace un siglo que Edwin Drake  alumbró  el primer pozo petrolero. No obstante ya se han agotado un gran porcentaje  de las reservas petrolíferas  del mundo.  probablemente  el petróleo dentro de algunos años no pueda bastecer la demanda mundial; el hombre busca desesperadamente otras fuentes energéticas menos contaminantes.

Ataque a Pearl Harbor

Minutos antes de las ocho de la mañana del domingo 7 de diciembre de 1941, aviones japoneses iniciaron un ataque por sorpresa a la flota estadounidense del Pacífico en la base de Pearl Harbor, Hawaii. Los japoneses esperaban acabar con la flota americana, a la que consideraban como la principal amenaza en una guerra contra Estados Unidos. En pocas horas, los japoneses habían destrozado cuatro acorazados y dañado cuatro más, incluido el USS Arizona (en la fotografía), hundido otros buques y un gran número de aviones de combate, y matado y herido a personal militar. A consecuencia del ataque y, a petición del presidente Franklin D. Roosevelt, el Congreso de Estados Unidos declaró la guerra a Japón al día siguiente.

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