Los investigadores del Instituto de Bioingeniería de la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche Ángela Sastre y Fernando Fernández presentan algunos de sus elementos químicos favoritos. Ambos pertenecen al grupo de investigación Diseño y Síntesis Molecular de la UMH. En su laboratorio y en sus despachos se pueden consultar distintas copias de la tabla periódica, desde grandes formatos con dibujos alegóricos de los elementos, hasta pequeñas ediciones en japonés donde la reactividad de los átomos se representa con personajes de distinto peinado. Curiosidades que han ido coleccionando a lo largo de su carrera.
Carbono
Para la catedrática de Química orgánica de la UMH Ángela Sastre, el carbono es el elemento fundamental porque es básico para la química orgánica: «Todo lo que hacemos en el laboratorio tiene que ver con enlaces carbono-carbono”. El átomo de carbono tiene cuatro electrones en su capa exterior, lo que le permite enlazarse con hasta cuatro átomos, es tetravalente. Para su trayectoria científica, que va enfocada principalmente a la búsqueda de compuestos con propiedades optoelectrónicas con aplicaciones en biotecnología y en nanotecnología, es muy importante que haya enlaces carbono-carbono, sencillos y dobles. A través de los enlaces, los electrones cambian de sitio y esto confiere a las moléculas sintetizadas en su laboratorio interesantes propiedades de conducción y excitación con distintas aplicaciones. Los fulerenos (estructuras cerradas de carbono descubiertas en 1985), los nanotubos de carbono (estructuras cilíndricas creadas en 1991) y el grafeno (una lámina de dos dimensiones de átomos de carbono aislada en 2004) revolucionaron el conocimiento de las estructuras moleculares de este elemento. Actualmente, uno de los grandes objetivos de la ciencia es la relación de las propiedades de las moléculas de carbono con el origen de la vida.
Hidrógeno
“El más importante es el hidrógeno”, replica el catedrático de la UMH Fernando Fernández, “porque es el primero y es el combustible que utilizan las estrellas”. Entre el primer segundo y los dos minutos tras el Big Bang, protones y neutrones se fundieron formando los primeros núcleos atómicos: hidrógeno y después helio, que siguen siendo los dos elementos más abundantes del Universo. Hidro genos significa productor de agua. Tal como indica el investigador, “si no hubiera enlaces de hidrógeno, las propiedades del agua serían totalmente diferentes”. La molécula más conocida, H20O, debe muchas de sus propiedades al enlace de hidrógeno. Sin éste estos, el agua fundiría a -100 ºC y haría ebullición a -80 ºC. Malas condiciones para ser la base de la vida tal y como la conocemos.
Boro
“Del boro me gusta su simetría. Uno de los compuestos, las subftalocianinas, a los que tengo mucho cariño, y con los que no he trabajado desde mi tesis doctoral, contienen boro”, relata la profesora Sastre. El boro se extrae principalmente del Valle de la Muerte en California, donde se encuentra en distintas formas minerales. Este elemento ha acompañado a la humanidad durante toda su historia. Desde los productos que utilizaban los antiguos egipcios para embalsamar a sus muertos, al interior de los reactores nucleares, que utilizan boro para modular la producción de energía. En su tesis y en la actualidad investiga las ftalocianinas, compuestos parecidos a los que se encuentran en la hemoglobina de la sangre o la clorofila de las plantas. Estas moléculas producen colores muy vivos y se utilizan en pinturas y tintes y pueden albergar en su interior más de 70 elementos de la tabla periódica. Como le ocurre con el carbono, el color y la luz también están muy presentes en el trabajo de la investigadora. Un elemento que utiliza habitualmente en la preparación de las ftalocianinas es el zinc, que sirve como plantilla para ayudar en el proceso de su síntesis y que les confiere a dichas moléculas propiedades muy interesantes en sus estados excitados para aplicaciones, por ejemplo, en terapia fotodinámica contra el cáncer y en la preparación de células solares.
Silicio
“Un elemento al que tengo especial cariño es el silicio”, dice Fernández. En Alemania, trabajó con ftalocianinas de silicio y actualmente también trabajamos en el Instituto de Bioingenieria en su preparación. Según explica el investigador, este elemento vive una apasionada historia de amor con el flúor que ellos mismos han aprovechado muchas veces para provocar reacciones químicas en el laboratorio. Por ejemplo, para sustituir el silicio de un compuesto por indio sin necesidad de trabajar a temperaturas bajo cero y con otras técnicas muy complicadas.
“Otro elemento importante es el wolframio”, indica Fernández. El único elemento aislado en la península ibérica por los hermanos Elhuyar y una de las tres contribuciones de españoles a la tabla periódica junto con el vanadio y el platino. “Y como elemento curioso está el tecnecio”. Cuando en la serie Big Bang Theory sale la pregunta “¿Cuál es el elemento químico más ligero que no tiene isótopos estables?”, Fernando Fernández conoce la respuesta. Es el tecnecio que, a pesar de estar en mitad de la tabla junto a elementos naturales y abundantes, es artificial y tiene una vida media de 6 horas que suelen emplearse en la monitorización de cánceres difíciles de detectar.
Fuentes:
- http://protocolo.umh.es/files/2016/01/Laudatio-madrina.pdf
- http://tablaperiodica.analesdequimica.es/
- Astrophysics for People in a Hurry, Neil deGrasse Tyson. W. W. Norton & Company, 2017.
- https://qoudo.wordpress.com/temarios/tema-4/puentes-de-hidrogeno/