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Historia F+Q

Enseñando física y química a través de su historia. Un blog colaborativo de los alumnos del Master de Secundaria

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2ºBac_Q_Bloque 1. La actividad científica

¿A quién le debemos gratitud por la penicilina?

Tras finalizar la Primera Guerra Mundial y volver a su puesto de doctor en la Universidad de Londres, el capitán Alexander Fleming buscaba sustancias antibacterianas que no dañaran los tejidos animales. A finales del año 1928, Fleming preparó unas placas de cultivo inoculadas con bacterias patógenas y se fue de vacaciones, esperando encontrar un crecimiento en ellas a su vuelta. Pero a su regreso encontró una de esas placas contaminada con moho. Le provocó tanta curiosidad el hecho que decidió analizarlo, y observó que, alrededor del hongo la bacteria patógena estaba muerta, mientras que en las zonas alejadas el patógeno había crecido con normalidad. Este hongo, Penicillium notatum, había liberado al medio una sustancia bactericida, a la que Fleming bautizó como penicilina. Sin embargo, Fleming no era químico y todos sus intentos por purificar y estabilizar la penicilina fracasaron.

Fleming descubrió por accidente que las bacterias no crecían alrededor de un tipo de moho
Imagen 1: Cultivo (izquierda). Alexander Fleming (derecha). (ABC, 2015)

 

Durante 10 años la penicilina quedó en el olvido, hasta que un médico,

Imagen 2: Cartel de agradecimiento a la penicilina durante la Segunda Guerra Mundial. (Ortega, 2013)

Howard Walter Florey, y un bioquímico, Ernst Boris Chain, se interesaron de nuevo en su efecto bactericida. Consiguieron purificarla a pequeña escala y en 1940 tuvo éxito en la cura de ratones infectados, mostrando la eficacia terapéutica de esta. Estos tres científicos recibieron el Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1945 gracias a estos descubrimientos.

Durante los años 40, y en plena Segunda Guerra Mundial, la penicilina se convirtió en la droga maravillosa capaz de curar infecciones y salvar millones de vidas. Pero no es hasta el 1945 que una mujer química, Dorothy Hodgkin, descubriera la estructura molecular de la penicilina mediante la técnica de cristalografía de rayos X. Permitiendo la producción de penicilina de manera sintética en el laboratorio y facilitando el acceso a este medicamento. Hecho que hizo que la galardonaran con el Premio Nobel de Química en 1964. (Bernardo García, Hermoso, 2015).

ACTIVIDADES

1.- Lee el texto detenidamente y desarrolla un diagrama cronológico en el que se especifiquen:

  • Descubrimientos destacados
  • Fecha de cada descubrimiento
  • Nombre del autor que realizó el descubrimiento
  • Método de investigación utilizado
  • Los datos que tu consideres más relevantes de dichos descubrimientos respecto su aportación a la sociedad

2.- Ahora que conoces más en profundidad los detalles del descubrimiento de la penicilina y después de repasar entre todos el diagrama cronológico, responde a la pregunta del título del texto, ¿A quién le debemos gratitud por la penicilina? Justifica tu respuesta relacionándola con el descubrimiento que hizo cada científico.

OBJETIVOS

  • Ordenar la progresión de los descubrimientos relacionados con la penicilina y visualizar de cada uno de ellos su aportación a la sociedad.
  • Reflexionar sobre el procedimiento de investigación y la necesidad del trabajo científico continuado y colaborativo.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

  • Organizar los datos del texto de manera cronológicamente correcta y ordenar las ideas importantes de cada uno de ellos.
  • Relacionar los diferentes conceptos de métodos científicos, explicados previamente en clase, y la importancia para la sociedad de cada descubrimiento en sus justificaciones.

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA

Bernardo García, Noelia. Hermoso, Juan A. (2015). La casualidad que llevó al descubrimiento de la penicilina. Ciencia para llevar. Recuperado el 12 de Octubre de 2018 de https://blogs.20minutos.es/ciencia-para-llevar-csic/2015/04/29/la-casualidad-que-llevo-al-descubrimiento-de-la-penicilina/

Escrito por A.R.R

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La vida de la Química

Documento: www.educa2.madrid.org/web/cesar.arenas/historia-quimica

Descripción: Aunque este texto no describe en profundidad ningún hecho histórico en concreto, me ha parecido interesante para introducir la asignatura de Química en 2º de Bachillerato ya que en él se plantea cuál fue el origen de esta ciencia y para qué se empleaba, también quienes la utilizaban más allá de exponer nombres de científicos del momento. Sigue con el desarrollo de la Química a lo largo de los años destacando descubrimientos que promovieron avances en la sociedad y la acerca hasta las evidencias más comunes en las que interviene en nuestros días. Me ha parecido un buen modo de acercar la Química a los alumnos y de que tengan una idea más clara sobre lo que esta ciencia estudia.

Actividades:

  1. Después de leer el texto con atención, los alumnos deberán realizar una “línea del tiempo” en la que marquen las distintas etapas en la historia de la Química desde su aparición hasta nuestros días destacando en cada una de ellas un acontecimiento que les llame la atención.
  2. Se elegiría la fermentación de la cebada como uno de los hechos más antiguos estudiados por esta ciencia, la realizaríamos en el laboratorio de un modo “tradicional”, explicando los cambios que tienen lugar (haríamos por ejemplo una cerveza casera). Después propondría una salida a una fábrica de cerveza donde los alumnos puedan ver cómo se lleva a cabo esta fermentación actualmente y de forma industrial.

Objetivos:

  1. Entender que la Química como ciencia es continua en el tiempo.
  2. Saber diferenciar lo que estudia la Química del campo del saber de otras ciencias.
  3. Anular la imagen abstracta de la química y que los alumnos conciban que es una ciencia actual y que se presenta en nuestras actividades cotidianas.

Criterios de evaluación:

Al ser una actividad de iniciación del curso realizaría un debate formando dos grupos en clase con varios temas a tratar:

  1. Que un grupo expusiese qué campos del saber abarca la química y el otro los que abarca la Física.
  2. Semejanzas y diferencias del proceso de fermentación actual y tradicional.
  3. Cada alumno debe exponer individualmente una situación en su vida cotidiana que interviniese o que pudiese explicar la química.

S.F.A.

Heyrovský: del análisis polarográfico al Nobel

El campo de la química analítica está dedicado, entre otras cosas, al estudio de la composición química de una muestra empleando para ello diversos métodos y técnicas. ¿Alguna vez has leído el etiquetado de una botella de agua? ¿Te has tenido que hacer unos análisis de sangre y orina? Son únicamente dos de las muchas situaciones en las que el análisis químico juega un papel destacado en nuestra vida diaria. ¡Necesitamos saber si un determinado elemento o compuesto está presente en una muestra y, si es posible, saber cuánto hay!

En esta línea, y allá por la primera mitad del siglo XX, Jaroslav Heyrovský (Imagen 1), trabajaba arduamente en su laboratorio. Fruto de tanto trabajo y de tanta excelente calidad, recibió el Premio Nobel en Química en 1959 por su descubrimiento y desarrollo de métodos polarográficos de análisis. Tan importante ha sido este científico que hay un centro de investigación fundamental en Praga (República Checa) que lleva su nombre. Pero… ¿Qué es la polarografía? Se trata de un método electroquímico que nos permite analizar el contenido de diferentes sustancias (analitos) en una disolución a través de medidas eléctricas. Para ello se emplean dos electrodos, uno de los cuales es de mercurio. Al aplicar un potencial característico del analito a cuantificar se produce una reacción redox y la intensidad de corriente aumenta hasta un nivel que depende de la concentración del analito en la disolución. Por lo tanto, a través de una recta de calibrado (Imagen 2), es posible saber la cantidad de analito presente en una muestra problema. Interesante, ¿verdad?

                               Imagen 1                                             Imagen 2

Cuestiones:

  • Sin necesidad de buscar más información, piensa algún ejemplo en el que la química analítica juegue un papel fundamental en los siguientes campos: alimentación, deporte, medicina, medioambiente, industria e investigación.
  • Busca en fuentes fiables algo de información sobre una de las respuestas que hayas dado en la cuestión anterior. ¿Qué métodos y técnicas se emplean para el análisis? ¿Cuáles son los valores correctos que debe dar el análisis?
  • Piensa algún ejemplo que prácticamente puedas ver cada día en el cual tenga gran importancia el fenómeno de la oxidación. Busca algo más de información sobre qué es lo que lo provoca y el proceso en sí.
  • B2: ¿Te atreverías a decir cuál es un inconveniente de la polarografía a día de hoy? Intenta encontrar un par de métodos o técnicas de naturaleza electroquímica y que sean muy utilizados en la actualidad para análisis.

Actividad para profundizar: Práctica: Cálculo de la cantidad de vitamina C que hay en un zumo. Construcción de una recta de calibrado.

Como miembro de un laboratorio de calidad debes realizar el análisis de vitamina C que hay en un zumo. Las técnicas electroquímicas son algunas de las más utilizadas para este análisis. En ellas, la señal eléctrica que obtienes al medir cada muestra es directamente proporcional a la concentración.

La siguiente tabla muestra las concentraciones que has medido de vitamina C (patrones), así como la señal eléctrica que has obtenido:

Concentración (Molar)

Señal eléctrica (microamperios)

0

0

0,0002

1,1

0,001

5,6

0,0015

7,8

0,002

10

0,0025

13,2

0,003

15

0,004

19,5

Con ayuda de un software de cálculo, construye una recta de calibrado. El análisis de la muestra de zumo ha dado una señal eléctrica de 9.1 microamperios. ¿Qué concentración de vitamina C tiene el zumo?

Objetivos:

El post tiene como finalidad introducir a los alumnos en el mundo de la química analítica y de las técnicas con base electroquímica para hacerles ver la importancia del análisis cuantitativo y los procesos redox en el día de hoy.

Modo de trabajo:

Las cuestiones deberán ser realizadas por los alumnos de modo individual o mediante trabajo en grupo. Al finalizar la actividad, y tras tener cada alumno sus propias conclusiones, se realizará una discusión constructiva en clase con orientaciones por parte del profesor.

La actividad para profundizar estará guiada totalmente por el profesor, con participación activa por parte del alumnado.

Criterios de evaluación:

En ambos casos se valorará la originalidad y el trabajo realizado, así como la participación activa para lograr una mayor profundización en los conceptos y en las aplicaciones de los contenidos vistos.

Justificación:

He realizado este post porque mi investigación durante la tesis doctoral ha estado centrada en el mundo del análisis. Además, para los alumnos de 2º Bachillerato, el tema de la electroquímica puede ser complicado, por lo que espero que esta entrada les pueda ayudar y motivar.

Bibliografía:

The Nobel Prize Website:

https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1959/heyrovsky/facts/

Descubriendo la radiactividad

5

El fenómeno de la radiactividad fue descubierto casualmente por Henri Becquerel  en 1896. Estudiaba los fenómenos de fluorescencia y fosforescencia, para lo cual colocaba un cristal de Pechblenda, mineral que contiene uranio, encima de una placa fotográfica envuelta en papel negro y las exponía al sol. Cuando desenvolvía la placa la encontraba velada, hecho que atribuía a la fosforecencia del cristal. Los días siguientes no hubo sol y dejó en un cajón la placa envuelta con papel negro y con la sal de Uranio encima. Cuando sacó la placa fotográfica estaba velada, y no podía deberse a la fosforescencia ya que no había sido expuesta al sol. La única explicación era que la sal de uranio emitía una radiación muy penetrante. Sin saberlo Becquerel había descubierto lo que Marie Curie llamaría más tarde radiactividad.

Mme. Curie junto a su esposo Pierre Curie, empezaron a estudiar el raro fenómeno que había descubierto Becquerel. Estudiaron diversos minerales y se dieron cuenta de que otra sustancia el torio, era “radiactiva”, término de su invención. Demostraron que la radiactividad no era resultado de una reacción química, sino una propiedad elemental del átomo. El fenómeno de la radiactividad era característico de los núcleos de los átomos. En 1898 descubren dos nuevas sutancias radiactivas: el radio y el polonio, mucho más activas que el uranio. Pierre estudiaba las propiedades de la radiación, y Marie intentaba obtener de los minerales las sustancias radiactivas con el mayor grado de pureza posible. Pierre probó el radio sobre su piel, y el resultado fue una quemadura y una herida, pronto el radio serviría para tratar tumores malignos. Era el comienzo de las aplicaciones médicas que Mme. Curie daría a la radiactividad. En 1903 recibieron el premio Nobel de física junto con Becquerel por el descubrimiento de la radiactividad natural.

Al poco tiempo murió Pierre Curie en un accidente debilitado como estaba por el radio. Mme. Curie siguió trabajando y fue la primera mujer que ocupó un puesto en la Universidad de la Sorbona en Paris. Siguió investigando junto a Ernest Rutherford, quien encontró que la radiación que emitían las sustancias radiactivas, tenía tres componentes que denominó:alfa, beta y gamma.

Mme. Curie siguió estudiando el fenómeno de la radiactividad durante toda su vida, prestando especial atención a las aplicaciones médicas de la radiactividad junto con los rayos X, recien descubiertos. Agotada, casi ciega, los dedos quemados y marcados por su querido radio, Mme Curie murió a los 60 años de leucemia en 1934. Su hija Irene continuó su trabajo con la misma pasión junto a su marido, con el que descubrió la radiactividad artificial y por lo que recibieron el premio Nobel.

ACTIVIDADES

  1. Lee el texto y haz una síntesis del mismo.
  2. Con ayuda de la tabla periódica, pon el símbolo, número atómico y masa atómica de los elementos radiactivos que se nombran en el texto.
  3. Buscar información sobre los usos y aplicaciones de la radiactividad
  4. En grupo: poner en común las ideas que cada alumno extrae del texto y de la información obtenida. Sabéis como y dónde se genera?

OBJETIVOS

  • familiarizarse con el concepto de radiactividad
  • saber sus orígenes y sus efectos
  • manejar con soltura la tabla periódica
  • puesta en común de conceptos y trabajo en equipo

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

  1. predisposición para el trabajo en equipo
  2. aprendizaje de nuevos conceptos
  3. actitud positiva frente a actividades grupales
  4. capacidad de selección de fuentes de información fiables
  5. asimilación de conceptos básicos referentes a la radiactividad

REFERENCIAS

http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0504-01/radiactividad.html

¿Conoces a Dorothy Crowfoot?

En el libro “The Nature of the Things”, 1926, escrito por el científico William H. Bragg, Premio Nobel de Física en 1915 se explica una novedosa técnica experimental: la cristalografía de rayos X. Esta técnica permitía “ver” la estructura tridimensional de una molécula y los átomos que la componen. El uso de los rayos X inicialmente revolucionó la física y la química, pero muy pronto hizo lo mismo con la biología.

El desarrollo de la cristalografía de rayos X se vio impulsado porque los biólogos empezaban a sospechar que la arquitectura de las moléculas tenía mucho que ver con su comportamiento y sus funciones; la nueva tecnología se adivinó entonces como uno de los enfoques más prometedores para explicar la estructura molecular de las sustancias biológicas de interés para la salud humana.

Resultado de imagen de cristalografía de rayos X
Imagen 1. Esquema difracción por rayos X.

Básicamente, la técnica consiste en que un haz de rayos X pase a través de un compuesto cristalizado y se disperse de tal modo que el resultado pueda registrarse sobre una placa fotográfica, generando así un conjunto de puntos luminosos. Analizando el brillo de estos puntos, su tamaño y disposición es posible, mediante cálculos matemáticos, deducir la posición tridimensional de cada uno de los átomos del cristal analizado. Las dificultades para su uso radican en que las moléculas de mayor importancia biológica y médica son muy complejas, contienen cientos de átomos y el investigador debe averiguar la ubicación precisa de cada uno de ellos. Los resultados, sin embargo, pueden ser extraordinarios.

Dorothy Crowfoot (1910-1994) comprendió que no debe haber fronteras entre las ciencias, que se pueden realizar investigaciones interdisciplinares entre la química, la biología, la física y las matemáticas. A lo largo de su carrera científica mejoró las técnicas cristalográficas y consiguió desarrollar un sorprendente repertorio de métodos. Logró desvelar la estructura tridimensional de numerosas e importantes biomoléculas que los químicos orgánicos no habían podido descifrar, como el colesterol en 1937, la penicilina en 1945, la vitamina B12 en 1954, o la  insulina  en 1969. Por la determinación de la estructura de muchas sustancias biológicas mediante rayos x, Recibió el Premio Nobel de Química de 1964.

Actividades,

  • ¿Alguna vez te han hecho rayos X? ¿Cuál ha sido el resultado?
  • Busca otro descubrimiento que esté relacionado con la cristalografía de rayos X
  • ¿Cuál es la finalidad de determinar la estructura tridimensional de proteínas? ¿Qué aplicaciones puede tener?
  • Averigua si este es el único ejemplo en el que la química permita avances en otras disciplinas científicas. Pon al menos dos ejemplos.
  • Investiga sobre ganadores de premios nobeles en Química y por qué los obtuvieron.

Referencias: Martínez Pulido, Carolina (2016). Capturada por la química: Dorothy Crowfoot Hodgkin: Mujeres Con Ciencia. https://mujeresconciencia.com/2016/05/11/capturada-la-quimica-dorothy-crowfoot-hodgkin/

FOTOGRAFÍA 51

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El 25 de abril de 1953 se publicaba Una estructura para el ácido desoxirribonucleico  en la prestigiosa revista británica Nature, firmado por James Watson y Francis Crick. Aunque sólo ocupaba una página, revolucionó el mundo de la ciencia porque describía la molécula que almacena y transmite la información hereditaria en todos los organismos vivos, desde las bacterias a los seres humanos.

En 1962, los autores del artículo,  fueron recompensados con el Premio Nobel de Medicina y Fisiología. No obstante, el brillo del triunfo escondía una lamentable historia de engaños, enemistades, ambición, afán de protagonismo, y sobre todo, una apreciable dosis de misoginia y machismo

En el artículo del 25 de abril no se reconoce que en este hecho singular jugó un papel decisivo Rosalind Franklin, notable científica cuya contribución permaneció injustamente en la sombra durante más de veinte años.

En 1950, cuando los estudiosos comprendieron que averiguar la arquitectura del ADN resultaba primordial, Rosalind Franklin era una joven y brillante físico-química, graduada y doctorada en Cambridge, que acababa de pasar tres años en Francia aprendiendo una compleja especialidad: el uso de la cristalografía de rayos X para determinar la estructura tridimensional de macromoléculas biológicas. Franklin se incorporó King’s College de Londres formando parte de un proyecto de investigación para elucidar la molécula. Pronto logró obtener una foto clave, la fotografía 51, que reflejaba la estructura helicoidal de la molécula. Esta foto, a través de un compañero de laboratorio, Maurice Wilkins, y sin el conocimiento de la propia Rosalind Franklin,  llegó a manos de James Watson y Francis Crick, que lograron así completar su investigación y publicar el célebre y premiado modelo de doble hélice.

Referencia: Martinez C. (2016) Recordando a Rosalind Franklin Recuperado de  www.mujeresconciencia.com

ACTIVIDAD

Tareas a desarrollar tras la lectura del texto:

  • Busca la bibliografía de Rosalind Franklin e indica 3 hechos del contexto histórico que pudieron afectar en su vida.
  • Desarrolla el concepto gen y la importancia del ADN como portador de la información genética.
  • Nombra dos aplicaciones de la ingeniería genética que han podido realizarse gracias a este hito.

OBJETIVO DE LA ACTIVIDAD

  • Valorar el descubrimiento y las aportaciones de Rosalind Franklin al desarrollo de la ciencia. Superar las visiones simplistas sobre la ciencia y estereotipadas de las personas que se dedican a la actividad científica y de la descontextualización social e histórica de los conocimientos científicos y aceptación de la construcción colectiva del conocimiento.
  • Identificación, obtención, almacenamiento y recuperación de información. Emplear adecuadamente las TIC para la búsqueda de información.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

  • Describe la estructura y composición química del ADN y reconoce su importancia biológica como molécula responsable del almacenamiento, conservación y transmisión de la información genética.
  • Consulta, busca e identifica información en fuentes variadas y en distintos formatos
  • Selecciona e interpreta la información de manera crítica y distingue las explicaciones científicas de aquellas que no lo son
  • Reconoce los descubrimientos más recientes sobre el genoma humano y sus aplicaciones en ingeniería genética y valora sus implicaciones éticas y sociales

Descubrimiento de la Radiactividad: Marie y Pierre Curie

Marie Curie nació en Varsovia en 1867. En 1891 se trasladó a París, e ingresó en la Universidad de la Sorbona, donde estudió Física y Química. En 1894 conoció a Pierre Curie, descubridor de la piezoelectricidad (producción de un potencial eléctrico por parte de algunos cristales al someterlos a presión), con el que se casó un año más tarde. Seguir leyendo “Descubrimiento de la Radiactividad: Marie y Pierre Curie”

Explosivos, fertilizantes y la primera Guerra Mundial

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Silvertown después de la explosión. Extraida de http://www.newhamstory.com/node/697

“Primera guerra mundial (1914-1918). Casi todos los países de la vieja Europa están en guerra entre ellos (también se unen otros frentes involucrando a muchos países como Canadá, India o los decisivos EEUU). Los viejos imperios (el alemán, el ruso, el otomano y el astro-húngaro) empiezan a ver su fin por su afán de expansión. Otros resisten, como el británico. Se movilizan cerca de 65 millones de soldados que sufren de forma directa los nuevos avances armamentísticos (8 millones de muertos y 6 de inválidos según algunas estimaciones). Seguir leyendo “Explosivos, fertilizantes y la primera Guerra Mundial”

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