Harold Clayton UREY (Walkerton IN, 1893 – La Jolla CA, 1981) recibió el premio Nobel de Química en 1934 “por su descubrimiento del hidrógeno pesado”. Harold, hijo del Reverendo Urey y nieto de pioneros en Indiana, se doctoró en California en 1923 (bajo la dirección de Gilbert Newton Lewis, maestro del enlace) y, después, trabajó con Niels Bohr en Copenhague. En principio, el Dr. Urey investigó sobre la entropía de los gases diatómicos, los espectros de absorción y las estructuras atómicas y moleculares. Profesor en la Universidad de Columbia en 1929, encontró, junto a sus asociados F.G.Brickwedde y G.M.Murphy, que en la fracción inferior de la destilación por etapas del hidrógeno líquido aparecían dos débiles líneas que no pertenecían al espectro del átomo normal del hidrógeno; dedujeron que eran debidas a un átomo de hidrógeno de masa doble, un isótopo al que llamaron deuterio (D) . Esto sucedió en diciembre de 1931. En julio de 1932, el profesor Urey y el doctor E.W.Washburn encontraron que al realizar la electrolisis del agua acidulada con sulfúrico, el agua que permanecía en la cuba se hacía más y más pesada debido a la presencia del deuterio, es decir, a las moléculas DOH y D2O. (El agua pesada pura la obtuvo G.N.Lewis, dicen).

Urey tituló su conferencia del Nobel “Algunas propiedades termodinámicas de los átomos H y D y de las moléculas H2 y HD”. En ella, dio datos de presiones de vapor, de calores de vaporización y de las longitudes de onda de las líneas de Balmer de H, D y T (tritio, producido por Rutherford y su equipo a partir del deuterio y aislado por Luis W. Alvarez). Además, calculó las constantes de los equilibrios:

H2 + 2 DCl = D2 + 2 HCl , H2 + 2 ID = D2 + 2 HI y H2 + D2 = 2 HD

datos útiles para la separación de isótopos por intercambio.

Urey también obtuvo carbono y nitrógeno enriquecidos en C13 y N15 utilizando la propiedad de los isótopos ligeros de reaccionar más rápidamente que los pesados. (Los isótopos fueron empleados por Schoenheimer como marcadores en reacciones bioquímicas). Esta experiencia sirvió para preparar el uranio enriquecido en U235 que se empleó en la primera bomba atómica. Como Urey estaba en contra de las armas nucleares, se dedicó a otras tareas, por ejemplo, al estudio de los cambios de temperatura de los océanos a lo largo de los periodos geológicos, midiendo la proporción de isótopos del oxígeno en las conchas marinas. También, suponiendo que la atmósfera primitiva terrestre era reductora y contenía N2, NH3 y CH4, propuso a su alumno Stanley Miller que realizase el famoso experimento de obtención de aminoácidos.

George Charles de HEVESY (Budapest,1885 – Friburgo, 1966) obtuvo el premio Nobel de Química de 1943 “por su trabajo en el uso de los isótopos como trazadores en el estudio de procesos químicos”. Georg von Hevesy, austrohúngaro de familia aristocrática y educación alemana, se doctoró en 1908 en la Universidad de Friburgo. En 1911 trabajó en Manchester bajo la dirección de Rutherford. Durante su estancia en Copenhague, Bohr le indicó que el hueco de la Tabla Periódica situado justo debajo del zirconio podría ser ocupado por un elemento que estuviese presente en la ganga de ese metal. Hevesy y el holandés Dirk Coster encontraron, aislaron e identificaron con análisis de rayos X el elemento número 72, al que llamaron hafnio, nombre latino de la ciudad de Copenhague. Hevesy fue profesor en Friburgo en 1926; pero cuando ganaron los nazis (era judío) huyó a Copenhague y en 1943 se instaló en Estocolmo, donde permaneció hasta casi el final de su vida. El mayor impacto internacional de su obra lo tuvo el empleo de los trazadores isotópicos para el estudio de los mecanismos de las reacciones metabólicas de los organismos vivos. Así lo contó en su lección de aceptación del Nobel titulada “Algunas aplicaciones de los indicadores isotópicos”. Dijo: A sugerencia de Rutherford y durante dos años intente separar el radio del plomo y fallé, así que utilicé el conjunto como marcador para intentar la solución o comprobación de algunos problemas y teorías. En efecto, Hevesy comprobó el concepto de autodifusión de Maxwell midiendo la penetración del plomo marcado con radio en el plomo. También confirmó la teoría de la disociación electrolítica de Arrhenius con cloruro de plomo y nitrato de plomo marcado: el plomo se distribuía por igual entre el cloruro y el nitrato. Y fue capaz de determinar cuantitativamente el plomo contenido en las rocas ígneas. En cambio, hizo un trabajo negativo cuando intentó estudiar procesos en vegetales con el plomo marcado, un veneno, por lo que empleó el agua pesada diluida al 0,5% de Urey para estudiar la circulación de agua en el organismo y medir, por ejemplo, la duración de su estancia. De ahí pasó Hevesy a hacer un repaso de los estudios realizados con los isótopos radiactivos artificiales carbono, iodo y, sobre todo, fósforo, tan fáciles de seguir gracias a la gran sensibilidad del contador de Geiger – Muller. En su lección proporcionó una bibliografía de 89 citas, algunas múltiples.

Edwin Mattison McMILLAN (California, 1907 – 1991) y Glenn Theodore SEABORG (Michigan, 1912 – California, 1999) compartieron el premio Nobel de Química de 1951 “por sus descubrimientos sobre la química de los elementos transuránidos”.

Edwin McMILLAN se doctoró en física en Princeton con una tesis sobre haces moleculares. Después entró en el Laboratorio de Radiación de la Universidad de California Berkeley para colaborar con el profesor Lawrence en el desarrollo del sincrotrón (que aceleraba protones hasta 12 MeV) y del sincrociclotrón (que alcanzaba los 740 MeV). Años después llegó a ser el director del laboratorio. En 1940, McMillan empleó el acelerador para irradiar uranio con neutrones y obtuvo el elemento número 93, que llamaron neptunio. Así lo contó en su conferencia del Nobel, que tituló “Los elementos transuránidos: historia temprana”. Comenzó diciendo que la historia anterior a 1939 ya la habían contado Hahn y Fermi en sus conferencias del Nobel. Con respecto a su trabajo, señaló que no utilizó cámaras de ionización o niebla ni amplificadores de pulso, sino algo más sencillo: cuando ocurre la fisión de uranio, dijo, los dos fragmentos salen proyectados; medí la distancia que alcanzaban observando la profundidad de penetración en láminas de diversos tipos (papel, celofán, aluminio) colocadas como las hojas de un libro. Con tal sistema, pudo examinar dos elementos cuyas vidas medias eran de 23 minutos uno y de 2,3 días el otro. Yo no soy químico, dijo McMillan dirigiéndose al Comité del Nobel; pero afortunadamente apareció por el laboratorio Philip Abelson, y entre los dos hicimos química. En efecto, consiguieron precipitar los especímenes con fluoruros, incluso oxidarlos, e identificar el elemento 93. McMillan acabó su lección mostrando las reacciones nucleares: El U238 pasa instantáneamente a U239 al absorber un neutrón, el cual emite una partícula beta y da Np239 de 23 minutos de vida media; este emite beta y pasa a Pu239 de 2,3 días. Y se despidió diciendo que el resto de la historia le correspondía contarla a Seaborg.

Glenn SEABORG se doctoró en Berkeley en 1937 con una tesis sobre la dispersión inelástica de neutrones rápidos. En 1940, continuó el trabajo de McMillan y con la colaboración de A.C.Walhy y J.W.Kennedy separó del neptunio una fracción que tenía actividad alfa, que requirió agentes oxidantes más fuertes que el neptunio, que tenía al menos dos grados de oxidación y que fue identificada como el elemento número 94: el plutonio. Seaborg, al igual que McMillan y Abelson, participó en el proyecto Manhattan; él encabezó el trabajo sobre el plutonio que dio lugar a la construcción de una de las dos primeras bombas atómicas. El presidente Truman le nombró miembro de la Atomic Energy Commission y el presidente Kennedy Chairman del Committee. Siguiendo a McMillan tituló su conferencia del Nobel “Los elementos transuránidos: estado actual”. Comenzó su lección alabando el excelente espíritu de cooperación que encontró en el Radiation Laboratory bajo la dirección del profesor E.O.Lawrence, donde contaban con el crucial ciclotrón para el bombardeo con partículas aceleradas. Mostró fotos del laboratorio que montaron para el estudio del plutonio puro del que encontraron grados de oxidación III, IV, V y VI, los mismos que el neptunio. Él y su equipo (era el líder) se dispusieron a obtener e identificar isótopos, nada menos que: U237, Np237, Am241, Cm242, Bk249, Bk243, Bk250, Cf250, Cf244 y Cf246. Entre ellos se contaban cuatro nuevos elementos: americio, número 95, curio, 96, berkelio,97 y californio,98. Seaborg expuso en su lección un cuadro con los núclidos transuránidos y predijo las vidas medias de los elementos 99, 100, 101 y 102, que se llamaron einstenio, fermio, mendelevio y nobelio. Como despedida, mostró la nueva serie de los actínidos colocada en el sistema periódico.

Willard Frank LIBBY (Colorado, 1908 – Los Ángeles, 1980) recibió el premio Nobel de Química de 1960 “por el método de usar carbono14 para la determinación de la edad en arqueología, geología, geofísica y otras ramas de la ciencia”. Doctor en 1933 en la Universidad de California Berkeley y colaborador en el proyecto Manhattan, el presidente Eisenhower le nombró miembro de la Atomic Energy Commission en 1954. Libby fue un químico físico profesor en varias universidades, especialista en radioquímica y dedicado al estudio e utilización del isótopo radiactivo del carbono. En 1952 publicó un libro que tuvo varias ediciones y difusión internacional titulado “Datación por radiocarbono”, el mismo título de la lección que impartió con motivo de la recepción del Nobel. En ella, explicó que los rayos cósmicos producían en el dióxido de carbono de la atmósfera C14; este CO2 marcado era asimilado por las plantas y, de ahí, a los animales, por lo que todos ellos albergarían el isótopo y ese isótopo podría ser detectado. De hecho, cuando un organismo muere y cesa el suministro de CO2 atmosférico, también lo hace el de C14, que se iría desintegrando a la velocidad determinada por su vida media (5730 años). En consecuencia, midiendo la cantidad de isótopo existente en los diversos materiales (sean maderas, tejidos,etc.) y comparándolo con muestras vivas o muertas recientemente de materiales similares, se podían determinar antigüedades de hasta 45000 años. Para conseguir la datación era necesario medir con precisión: Libby convertía las muestras en CO2, en acetileno o en carbón sólido y las introducía en el contador Geiger (del cual mostró una foto). Así midió la actividad de, por ejemplo, maderas de los cuatro continentes, pelo de egipcia, puntas de flecha norteamericanas, una muestra del pergamino encontrado en el mar Muerto del libro de Isaías… y presentó un gráfico con la edad histórica en años frente al contenido en radiocarbono.