Melvin CALVIN (St.Paul, MN, 1911 – Berkeley, CA, 1997) recibió el premio Nobel de Química en 1961 “por su investigación sobre la asimilación del CO2 en las plantas”. Melvin, hijo de emigrantes rusos, se doctoró en 1935 en la Universidad de Minnesota bajo la dirección de George A. Glocker con una tesis sobre la afinidad electrónica de los halógenos. Tras pasar por la Universidad de Manchester (England) donde trabajó con M.Polanyi sobre catálisis en quelatos metálicos, Investigó en la Universidad de California Berkeley con G.N.Lewis (1937) en el comportamiento de las moléculas orgánicas. En su disertación del Nobel, titulada “El ciclo del carbono en la fotosíntesis” empezó diciendo que sus trabajos anteriores le sirvieron para enfrentarse con la reacción de reducción que había sido citada por Emil Fischer hacía ya casi sesenta años:

CO2 + H2O = (CH2O)n +O2 en la clorofila de las plantas verdes y con luz solar.

Calvin empleó C14 como trazador y el alga verde unicelular chlorella. Tenía que llevar a cabo el experimento con rapidez, ya que con el tiempo el C14 podría encontrarse en casi todas las sustancias del tejido del alga. Dispuso las algas en suspensión, con CO2 e iluminación, en un aparato con un tubo de salida que volcaba el material sobre alcohol metílico caliente. En ese tubo inyectaba *CO2 de manera que el carbono radiactivo estuviese sólo 5 segundos operando sobre las algas, que al entrar en contacto con el alcohol morían al instante. Después, las extraía, trituraba y filtraba. En la cromatografía bidimensional en papel obtenía manchas: analizando las manchas radiactivas concluyó que el compuesto marcado era el 3-fosfoglicerato (PG), que se producía a partir de la ribulosa-1,5-difosfato (RDP), según la reacción: RDP + CO2 + H2O = 2 PG. Y el RPD debe formarse constantemente a partir del PG mediante la reacción: PG + 2 H = TP (fosfato de triosa) con la energía aportada por el ATP (adenosin trifosfato). A continuación, TP + TP = RDP + carbohidratos. Esta es, muy resumida, la denominada ‘fase oscura de la fotosíntesis’ o ‘ciclo de Calvin’. Por supuesto, en su conferencia del Nobel, Calvin expuso el impresionante ciclo completo que, por otra parte, puede encontrarse explicado en los buenos libros de bioquímica.

Peter Dennis MITCHELL (Mitcham,UK, 1920 – Bodmin, UK, 1992) recibió el premio Nobel de Química en 1978 “por su contribución a la comprensión de la transferencia de energía en biología mediante la formulación de la teoría quimiosmótica”. Peter, ateo por parte de madre, se implicó en la mejora de la cooperación entre gentes independientes. Se doctoró en Cambridge en 1951 con un estudio sobre el modo de actuar de la penicilina. Entre 1955 y 1963 fue director de química y biología en el Departamento de Zoología de la Universidad de Edimburgo y, en 1964, director de investigación del Glynn Research Lab. Mitchel tituló su lección de aceptación del Nobel “El concepto de cadena respiratoria de David Keilin y sus consecuencias quimiosmóticas”, dejando clara su intención de homenajear al desaparecido descubridor de la importancia de los citocromos como transportadores de electrones en la respiración celular aeróbica. En las plantas y animales el 95% de la energía se guarda y transporta por la molécula ATP (adenosin trifosfato). El ATP se forma en el proceso denominado fosforilación oxidativa, que consiste en la transferencia de electrones desde el NADH (nicotin amido adenin dinucleótido, forma reducida) hasta el O2. La transferencia se produce a lo largo de una cadena de transportadores de electrones: FADH2 (flavin adenin dinucleótido, forma reducida), coenzima Q y los citocromos (proteínas con grupo protético hemo). El ATP, que se genera a partir del ADP (adenosin difosfato) en tres lugares de la cadena, es una especie de depósito de energía capaz de cederla a los sistemas reactivos que lo necesiten. Pero, ¿cómo se construye y rompe el ATP? Los sistemas respiratorios que producen la fosforilación oxidativa están localizados en el interior de las mitocondrias. De acuerdo con la hipótesis quimiosmótica de Mitchell, el proceso se basa en un flujo de electrones y protones a través de las dos membranas mitocondriales de las células. Los transportadores de electrones de la cadena respiratoria están orientados con respecto a las dos caras de la membrana interna mitocondrial. El flujo de electrones conduce a la liberación de protones, los cuales, mediante una reacción de deshidratación, producen un compuesto covalente rico en energía que al romperse hace posible la reacción: ADP + P = ATP + H2O. Todos estos procesos los explicó Mitchell con profusión de diagramas y concluyó diciendo que parecía crecer el consenso a favor de la teoría quimiosmótica.

James Batcheller SUMNER (Canton, MA, 1887 – Buffalo, NY, 1955) obtuvo la mitad del premio Nobel de Química en 1946 “por su descubrimiento de que las enzimas pueden ser proteínas ”. James era hijo de un gran propietario. Tuvo un accidente de caza a los 17 años de edad y le amputaron el brazo izquierdo (era zurdo) por debajo del codo; a pesar de ello practicó toda clase de deportes, demostrando la tenacidad que le acompañó en su aventura científica. Estudió bioquímica en Harvard y se doctoró en 1914; después profesó en la Universidad de Cornell. En su conferencia del Nobel, que tituló “La naturaleza química de las enzimas”, comenzó recordando que, cuando inició sus investigaciones, la creencia general, encabezada por el prestigioso profesor Willstätter, era que las enzimas no eran ni lípidos, ni carbohidratos ni proteínas. Sumner, sabiendo que las enzimas se encuentran en las células en muy pequeña concentración y que se deterioraban con facilidad al intentar manipularlas, investigó la ureasa, la enzima que rompe la urea en CO2 y NH3. Extrajo ureasa de la canavalia, una planta de la familia de las judías que la contenía en mayor abundancia. En 1926 tuvo éxito al aislar, cristalizar y purificar la ureasa, demostrando ya con facilidad que se trataba de una proteína. Todas las enzimas son proteínas , pero no todas las proteínas son enzimas, dijo Sumner para cerrar su discurso.

John Howard NORTHROP (Yonkers, NY, 1891 – Wickenberg, AZ, 1987) y Wendell Meredith STANLEY (Ridgeville, IN, 1904 – Salamanca, 1971) compartieron la mitad del premio Nobel de Química en 1946 “por su preparación de enzimas y de proteínas de virus en forma pura”.

John H. NORTHROP, huérfano de padre muerto en accidente de laboratorio y criado por su madre, una maestra de botánica que introdujo el estudio de la naturaleza en las escuelas públicas de NY, se doctoró en la Universidad de Columbia en 1915. Tras trabajar muchos años en el Rockefeller Institute, fue profesor de Bacteriología y, después, de Biofísica en la Universidad de California. En su lectura de aceptación del Nobel, titulada “La preparación de enzimas puras y de proteínas de virus” explicó que no hay un método general para la cristalización de estas sustancias, aunque es preferible usar sales neutras concentradas, como son las disoluciones saturadas de sulfato de magnesio a 0ºC. Para controlar la pureza, dijo, se emplea la cristalización fraccionada, el análisis en la ultracentrífuga de Svedberg (que no sirve para proteínas muy inestables) y la electroforesis de Tiselius. Northrop, en 1930, cristalizó la pepsina, una enzima digestiva que rompe las proteínas en las secreciones gástricas. En 1932 cristalizó la tripsina y en 1935 la quimotripsina, ambas enzimas digestivas de las secreciones pancreáticas. Sabiendo que las proteínas se derivan de precursores (por ejemplo, la formación de tripsina a partir de tripsinógeno es una reacción autocatalítica o catalizada por enteroquinasa), Northop aisló y cristalizó también los precursores de las tres enzimas antes señaladas, así como las enzimas carboxipeptidasa, hexoquinasa y ribonucleasa, esta última una nucleoproteína con actividad bacteriófaga.

Wendell M. STANLEY se doctoró en la Universidad de Illinois en 1929 y estuvo en Munich haciendo un trabajo posdoctoral con el profesor Wieland. A la vuelta, investigó en el Rockefeller Institute hasta 1948, cuando se fue a la Universidad de California para ser profesor de Bioquímica y, después, de Virología. En su discurso de aceptación del Nobel, titulado “Aislamiento y propiedades del virus del mosaico del tabaco cristalizado”, describió cómo obtuvo el virus que ataca a las hojas del tabaco y el procedimiento que siguió para cristalizarlo. Mostró varias micrografías del virus: unos objetos con forma de varilla de 15 micrómetros de diámetro y 280 de longitud. Tras las muchas pruebas realizadas, en 1934 concluyó que “el virus del mosaico del tabaco es una proteína, o está muy relacionado con una proteína, que puede ser hidrolizado con pepsina”. Encontró 17 aminoácidos y el 6% de ácido ribonucleico: era una nucleoproteína sin metionina o histidina. En su conferencia, Stanley expuso micrografías electrónicas de otros virus, y aludió al desarrollo del conocimiento: se sabía de los virus de la fiebre amarilla, del dengue, de la poliomielitis, de algunas encefalitis, viruela, sarampión, paperas, gripe, neumonía vírica y resfriado común. Estos en las personas, ya que también hay virus en los animales y en las plantas. Los virus, dijo, se reproducen en la célula y mutan por cambios en los aminoácidos tales como la eliminación, la introducción o la concentración. Durante la Segunda Guerra Mundial trabajó con el virus de la gripe y en la preparación de vacunas contra la enfermedad.

Vincent du VIGNEAUD (Chicago, 1901 – White Plains, NY, 1978) recibió el premio Nobel de Química en 1955 “por su trabajo en compuestos de azufre bioquímicamente importantes, y especialmente por la primera síntesis de una hormona polipeptídica”. Doctor en Medicina en 1927 por la Universidad de Rochester,NY. Trabajó con el farmacólogo J.J.Abel de la John Hopkins, con G.Berger de la Universidad de Edimburgo y visitó la Universidad de Londres. De vuelta a América ingresó en la Universidad de Illinois bajo la dirección del profesor W.C.Rose. En 1932 llegó a ser jefe del Departamento de Bioquímica de la George Washington School of Medecine y en 1938 ocupó los mismos cargos en la Universidad de Cornell. En su conferencia del Nobel, titulada “Ruta de la investigación del azufre: de la insulina a la oxitocina”, ironizó con el énfasis, a todas luces excesivo, puesto en el azufre por la Comisión que le concedió el premio. Relató que empezó a investigar la insulina con W.C.Rose y que con J.J.Abel se dedicó al aislamiento de la cistina, el dímero de dos cisteínas unidas por un puente disulfuro, a partir de la insulina cristalizada. Estos trabajos le llevaron a investigar sobre las hormonas de la pituitaria: la vasopresina, que actúa sobre los músculos de los vasos sanguíneos y causa el aumento de la presión de la sangre, y la oxitocina, el agente principal que origina la contracción del útero y la secreción de la leche. Obtuvo oxitocina de las glándulas de vaca, la hidrolizó y encontró nueve aminoácidos que, colocados en el orden debido, dan la fórmula de la oxitocina: cisteína, tirosina, isoleucina, glutamina, asparagina, cisteína, prolina, leucina y glicina. Los resultados obtenidos con la oxitocina de la pituitaria del cerdo fueron análogos. La vasopresina aislada de las glándulas de vaca demostró que contenía seis aminoácidos iguales a los de la oxitocina y fenilalanina y arginina en vez de leucina e isoleucina. Du Vigneaud y su equipo obtuvieron un nonapéptido intermediario que, por oxidación al aire y tratamiento con Na en NH3 líquido, dio lugar a una oxitocina que tenía igual actividad óptica, la misma movilidad electroforética, idéntico coeficiente de partición y patrón de infrarrojo que la oxitocina natural. No sintetizaron la vasopresina pero consiguieron saber su constitución.

Frederick SANGER (Rendcombe, UK, 1918 – Cambridge, UK, 2013) ganó el premio Nobel de Química 1958 “por su trabajo en la estructura de las proteínas, especialmente con la insulina”. Frederick, hijo de un médico, se doctoró en 1943 en el departamento de bioquímica de Cambridge con una tesis sobre el metabolismo del aminoácido lisina. En su lección del Nobel, titulada “La química de la insulina”, comenzó destacando la importancia que tiene el orden en que están colocados los aminoácidos en la proteína, ya que todas las proteínas contienen más o menos los mismos aminoácidos pero difieren en sus propiedades físicas y biológicas. Sanger fue explicando los pasos que tuvo que dar para elucidar la estructura de la insulina, una hormona pancreática que regula el contenido de azúcar en la sangre y cuyo déficit produce la diabetes. Empezó utilizando el 1,2,4,fluordinitrobenceno (FDNB) que reacciona con los grupos amino libres de una proteína para dar el dinitrofenil (DNP) derivado; en medio alcalino débil no se rompen los enlaces peptídicos:

FDNB + proteína = DNP—proteína + HF , y en medio ácido clorhídrico quedan libres los aminoácidos: DNP—proteína = DNP—aminoácido + aminoácidos.

El DNP—aminoácido se separa por extracción con éter. Con este procedimiento, Sanger fue capaz de ir separando de la cadena los distintos aminoácidos y de identificarlos. Después empleó enzimas proteolíticas (pepsina, tripsina y quimotripsina), más específicas que el ácido, y consiguió deducir la secuencia completa de los 30 aminoácidos de la cadena B, encabezada por la fenilalanina, y la secuencia de los 21 aminoácidos de la cadena A, encabezada por la glicocola. También demostró que las dos cadenas estaban conectadas por dos puentes de disulfuro (—S—S—). Advirtió que no había periodicidad en la colocación de los aminoácidos, que estaban dispuestos al azar pero siempre en el mismo orden. Sanger trabajó con insulina de ganado vacuno, pero comprobó que la cadena B es igual para cerdos, ovejas, caballos y ballenas y que la cadena A variaba en las posiciones de tres aminoácidos, lo que sugería que esas posiciones no eran importantes para el funcionamiento de la hormona, ya que actuaba igual en las cuatro especies. Así acabó Sanger la exposición de ocho años de trabajo.

Dorothy Crowfoot HODGKIN (El Cairo, 1910 – Shipston-on-Stour, UK, 1994) recibió el premio Nobel de Química en 1964 “por sus determinaciones con técnicas de rayos X de las estructuras de sustancias bioquímicas importantes”. Dorothy, hija de arqueólogos que participó en excavaciones, se doctoró en Cambridge dirigida por el profesor J.D.Bernal en 1932. Dos años después se trasladó a la Universidad de Oxford donde permaneció hasta su jubilación. En 1937 se casó con el historiador Thomas Hodgkin y tuvo dos hijos y una hija. En su conferencia del Nobel titulada “Análisis de rayos X de moléculas complejas” explicó con detalle su carrera científica. Comenzó haciendo fotografías de rayos X de la pepsina y el colesterol, de las que aprendía a obtener los términos de la serie de Fourier a partir de las amplitudes y fases observadas en los espectros, para representar diagramas de las densidades electrónicas que denotasen la posición de los átomos en la molécula. En 1942 comenzó a estudiar la constitución de la penicilina, para lo que obtuvo cristales de bencilpenicilina. Como la presencia de átomos pesados en las moléculas permite el cálculo de los ángulos de fase, Dorothy Hodgkin preparó p-bromofenoximetilpenicilina. Con los diagramas que obtuvo se supo no sólo la constitución de la penicilina sino también la existencia de un enlace peptídico reactivo responsable de su actividad antibiótica. En 1956, Dorothy Crowfoot H. inició su gran tarea: la elucidación de la estructura de la cobalamina, una coenzima denominada vitamina B12. Consiguió identificar el anillo de corrina, con un átomo de cobalto en el centro unido a los cuatro nitrógenos de cuatro anillos pirrólicos, cada uno de ellos con cadenas sustituyentes. Además, por encima y por debajo del anillo de corrina, se sitúan otras dos estructuras unidas al cobalto: si ambas son complicadas, el conjunto se llama 5’-desoxiadenosilcobalamina, pero si uno de los sustituyentes es el ion cianuro, se tiene la cianocobalamina, la forma más comercial de la vitamina, sintetizada por R.B.Woodward. Hacia el final de su disertación, Dorothy C.H. dijo que había empleado más tiempo en ‘no’ resolver estructuras que en solucionarlas, poniendo como ejemplo la insulina, de la que hizo análisis de rayos X de los cristales cúbicos, monoclínicos y romboédricos que obtuvo, a partir de los cuales Frederick Sanger dedujo la estructura completa.

Max Ferdinand PERUTZ (Viena,1914 – Cambridge, 2002) y John Cowdery KENDREW (Oxford, 1917 – Cambridge,1997) compartieron el premio Nobel de Química en 1962 “por sus estudios sobre las estructuras de las proteínas globulares”.

Max PERUTZ llegó al Cavendish Laboratory de la Universidad de Cambridge financiado por sus padres, que poseían fábricas textiles. Allí se doctoró en 1936 dirigido por el profesor J.D.Bernal, discípulo de Sir W. Henry Bragg y maestro de Dorothy Hodgkin y Rosalind Franklin. Cuando sus padres se arruinaron por la invasión de Austria por las tropas de Hitler, Sir W. Lawrence Bragg le nombró su asistente, por lo que Perutz le consideraba su padre científico. Montañero e investigador de los flujos de los glaciares, compañero de Crick, Watson y Sanger, en 1947 fundó, con Kendrew, el Medical Research Council of Molecular Biology. En su conferencia del Nobel, titulada “Análisis de rayos X de la hemoglobina” explicó que es fácil hacer un patrón de difracción del cristal de hemoglobina, pero muy laborioso obtener los datos de su estructura. La intensidad de las manchas que se obtienen en el patrón está determinada en parte por la distribución atómica en la molécula, dijo. Es necesario encontrar los términos de la serie de Fourier para representar la distribución de electrones en la red. Como referencia, Perutz introdujo dos átomos de mercurio en dos posiciones de la molécula y utilizó el computador más potente asequible en aquellos años para obtener el mapa completo de la densidad electrónica de la hemoglobina. Así, pudo determinar la estructura de esta proteína de peso molecular 64500, casi cincuenta veces mayor que la vitamina B12, que era la mayor estructura resuelta hasta el momento. Perutz dedujo que cuatro de los 10000 átomos de la molécula eran Fe, combinados con protoporfirina para formar cuatro grupos hemo. Los átomos restantes formaban cuatro cadenas de polipéptido separadas, cada una conteniendo 140 moléculas de aminoácidos; las cadenas estaban plegadas porque, por ser hidrofóbicas, se mantenían más estables agrupándose en el interior de la molécula. La estructura de la hemoglobina estaba resuelta, pero aquí no se acabó el trabajo de Perutz. Sabiendo que los grupos hemo, situados en la superficie de la molécula, son capaces de unirse al oxígeno, demostró que la oxihemoglobina es la portadora del oxigeno de los pulmones a los tejidos. Perutz terminó su conferencia pidiendo disculpas por haber expuesto trabajo en proceso.

John KENDREW, hijo de un profesor de climatología y de una historiadora de arte, comenzó su actividad química trabajando en Cambridge bajo la dirección de E.A.Moelwyn-Hughes en cinética de reacciones. Durante la Segunda Guerra Mundial estuvo colaborando en el radar y , después, como asesor científico del Comandante en Jefe aliado. Llegada la paz, entró en el Cavendish Laboratory y se doctoró en 1949 dirigido por Sir W.Lawrence Bragg. Su lección del Nobel 1962 la tituló “Mioglobina y estructura de las proteínas”. Tras los éxitos de Perutz con la hemoglobina, me dediqué a estudiar la mioglobina, una proteína más pequeña y relacionada con aquella, dijo Kendrew. La mioglobina (que obtuvimos de esperma de cachalote) tiene una sola cadena polipeptídica constituida por 150 aminoácidos y un único grupo hemo. Consta de 1260 átomos además de los hidrógenos y su peso molecular es de 17800 g/mol, pero carece de grupos adecuados para colocar los átomos de mercurio que sirvan de marcadores. El patrón de difracción de rayos X consiste en unas 25000 manchas, y cada mancha es un componente de la serie de Fourier, por lo que es necesario el uso de ordenadores, cuanto más potentes, mejor. Realizamos el análisis en tres etapas: tomando 400 manchas obtuvimos una resolución de 6 angstrom, con 10000, de 2 A, y con las 25000, de 1,4 A. Para estas últimas necesitábamos doce horas de computación con un IBM 7090. (Aunque parece que la mejora sobre la de 2 A no fue muy significativa). Obtuvimos la secuencia de los aminoácidos de la cadena, que se plegaba en una molécula compacta con una conformación helicoidal alfa. Los genetistas creen, siguió diciendo Kendrew, que el material hereditario determina sólo la secuencia de aminoácidos de una proteína, no su estructura tridimensional. La proteína se enrollaría sin información adicional; sólo los errores en la secuencia de aminoácidos da lugar a enfermedades hereditarias de la sangre.

Fritz HABER (Wroclaw, 1868 – Basilea, 1934) ganó el premio Nobel de Química en 1918 “por la síntesis del amoniaco a partir de sus elementos”. Estudió química con Robert Bunsen y A.W. Hofmann y trabajó con Ludwig Knorr, en Jena. En 1898 publicó un libro de Electroquímica, así como sus resultados en oxidación y reducción electrolítica, y en 1904 sobre electrolisis de sales. En 1906 fue nombrado profesor de Química Física y Electroquímica; por aquel tiempo inventó, con Cremer, el electrodo de vidrio para medir el pH de las disoluciones, tan usado hasta nuestros días. Estando en Karlsrhue, Hans Bunte y Carl Engler influyeron en su trabajo sobre la descomposición y combustión de hidrocarburos, trabajo que culminó en 1913 con “la síntesis del amoniaco a partir de sus elementos”, como más tarde tituló su conferencia del Nobel. En ella, contaba cómo estudió el equilibrio N2 + 3H2 = 2 NH3 , desplazable hacia la derecha por las presiones altas, y en sentido contrario con las altas temperaturas por tratarse de una reacción exotérmica, pero cuanto más baja fuera la temperatura, más lenta sería la reacción. Haber, en 1905, ya anunció la producción de amoniaco a 1000ºC con hierro como catalizador y, después, con Bosch y Mittalsch, ensayó otros catalizadores a 150 – 200 atmósferas de presión y 500ºC. En la búsqueda de rendimientos óptimos evaluó la constante de equilibrio y el porcentaje de amoniaco obtenido a distintas temperaturas y presiones. La obtención de NH3 tuvo un empleo inmediato en la fabricación de sulfato amónico para abonos artificiales y de nitrato para explosivos que se emplearon en la Gran Guerra. Además, Haber, ultrapatriota alemán, produjo el venenoso gas de cloro como arma de guerra y se ofreció para organizar los ataques y defensas con gases. Y le dieron el Nobel durante la guerra. Después de esta, inventó la lámpara sin llama para uso en minería, el manómetro para bajas presiones, le sugirió a Langmuir una teoría de la adsorción, trabajó en reacciones en cadena, en mecanismos de oxidación y catálisis y emprendió la ilusoria tarea de obtener oro del mar.

Haber fue una personalidad enorme. No sólo dedicó su vida a la ciencia, sino que manifestó su profundo conocimiento de la política, la economía y la historia. También tuvo responsabilidades administrativas: fue director democrático del Instituto Kaiser Wilhelm que ahora se llama Fritz Haber. Sin tener en cuenta sus servicios a Alemania, Hitler lo expulsó por judío. Murió en Suiza.

Carl BOSCH (Colonia, 1874 – Heidelberg, 1940) y Friedrich BERGIUS (Breslau, 1884 – Buenos Aires, 1942) fueron premiados con la mitad del Nobel de Química de 1931 cada uno “en reconocimiento por sus contribuciones al invento y desarrollo de métodos químicos con altas presiones”.

Carl Bosch estudió metalurgia e ingeniería mecánica: era un ingeniero químico. De muchacho, en 1899, participó en la industria del índigo sintético, y ya en 1907 instaló una planta piloto para producir cianuro de bario y fijar el nitrógeno atmosférico. En 1908, la empresa Badische – Anilin Sodafabrik, donde trabajaba Bosch, adquirió el proceso de Haber de síntesis de amoniaco y le encargó que lo desarrollase a escala industrial. Bosch expuso “el desarrollo del método químico de altas presiones durante el establecimiento de la nueva industria del amoniaco”, en su discurso de aceptación del Nobel. Explicó que tuvieron que ensayar nuevos catalizadores, ya que las mezclas de uranio y osmio empleadas eran caras y difíciles de aplicar. La alternativa, muy barata y fácilmente manipulable fueron mezclas de molibdeno. También mostró esquemas del convertidor, un tubo donde los gases N2 y H2 se ponían en contacto, que llegó a medir 12 metros de largo y 1080 milímetros de diámetro interno, así como fotografías de los daños que el hidrógeno, a las elevadas temperaturas de trabajo, originaba en el acero de las paredes del tubo, daños que podían acabar en roturas. Para evitarlas, Bosch protegía los tubos y utilizaba aleaciones de acero con molibdeno, cromo y wolframio. Asimismo, Bosch hizo hincapié en la importancia que tenía la pureza de los gases y mostró los procedimientos empleados para limpiarlos. (Linus Pauling, en su estudio de la reacción, asegura que las impurezas envenenan el catalizador y que a 500ºC y 500 atmósferas de presión, el rendimiento en amoniaco puede ser de un tercio por ciento). Bosch, en su alocución, dijo que en 1931 alcanzaron una producción de 60 toneladas de amoniaco por día. Él, además, tuvo éxito en la producción industrial de abonos con el amoniaco y en 1937 llegó a ser, como Haber, presidente de la Sociedad Kaiser Wilhelm.

Friedrich Bergius, hijo de un empresario químico, trabajó con su padre y en plantas metalúrgicas del Ruhr antes de ir a la universidad. Se doctoró en 1907 en Leipzip con una tesis sobre el ácido sulfúrico como disolvente. En 1909 estudió con Haber el equilibrio en la síntesis del amoniaco. Después desarrolló en su propio laboratorio un método para trabajar a 300 atmósferas y ensayar la hidrogenación del carbón y los aceites pesados para obtener gasolina. Transfirió su laboratorio a la firma Th. Goldschmidt A.G., pero en 1927 fueron la Faberindustrie y la Imperial Chemical Industries quienes se encargaron de la licuefacción del carbón a escala industrial. Bergius, en su disertación del Nobel titulada “Reacciones químicas a altas presiones”, expuso los diversos trabajos que había abordado a lo largo de su vida. Estudié, dijo, el equilibrio de la disociación del peróxido de calcio en un aparato experimental de altas presiones, lo que me sirvió para ensayar en laboratorio los materiales adecuados. Después estudié varias reacciones para obtener hidrógeno puro y barato, principalmente:

C + 2 H2O = CO2 + 2 H2  y   CH4 + 2 H2O = CO2 + 4 H2 ,

trabajando a 600ºC y 200 atmósferas para evitar el CO y separando el CO2 por lavado. Además, estudié la saponificación de compuestos orgánicos de cloro, en particular la conversión de clorobenceno en fenoles, así como el endurecimiento de grasas por hidrogenación a presiones altas y la hidrogenación de aceites minerales pesados. También traté de recuperar los efluentes de la industria de la celulosa: sometiéndolos a 300ºC y presión, la sustancia orgánica se descompone en CO2, en una mezcla de carbón y alquitrán fácilmente separable, en un poco de metanol y mucho acético que se aprovecha en forma de acetato de sodio. Cuando traté el carbón obtenido por carbonificación de la lignina de la celulosa con hidrógeno a 150 atmósferas y 400 – 450ºC, el 80% se transformó en sustancias gaseosas y en líquidos solubles en benceno: esta es la licuefacción del carbón. Y esto no es todo, amigos, se necesita más investigación, dijo como final. Después de la Segunda Guerra Mundial, en la que Alemania utilizó los procedimientos de Bergius para obtener gasolina del carbón y moléculas sencillas (comestibles) a partir de la madera, emigró a España y Argentina, donde murió en Buenos Aires al poco de llegar.

Peter DEBYE (Maastricht, 1884 – Ithaca, NY, 1966) ganó el premio Nobel de Química en 1936 “por sus contribuciones al conocimiento de la estructura molecular mediante sus investigaciones sobre momentos dipolares y de difracción de rayos X y electrones en gases”. Petrus (Peter) se doctoró en física en Munich en 1908 tras ser alumno y asistente de Sommerfeld. En 1911 llegó a profesor de física teórica en Zurich, dicen que sucediendo a Einstein. Después de pasar por las universidades de Utrech, Gotinga, Zurich de nuevo y Leipzig, recaló en Berlín en 1934 hasta que emigró a la Universidad de Cornell (Ithaca, NY) en 1940, dos meses antes de la invasión alemana de su país, Holanda. Se nacionalizó estadounidense en 1946 y permaneció en Cornell hasta su retiro. (Circula una oscura controversia sobre si persiguió a los judíos en Alemania ¿y fue asilado en EEUU a pesar de ello?). En su discurso del Nobel titulado “Métodos para determinar las estructuras eléctrica y geométrica de las moléculas”, dijo que en 1912, siguiendo a Faraday, comenzó a investigar la distribución de la electricidad en las moléculas disturbándolas en un campo estático y midiendo la constante dieléctrica. Indicó que aunque un campo de 300 V/cm sólo produce desplazamientos del orden de una pequeña fracción del tamaño del núcleo, los efectos dieléctricos sobre la polarización de distorsión (producida en cualquier molécula por un campo externo) y la polarización de orientación (producida por el campo en una molécula con momento dipolar permanente) son observables. Con las mediciones realizadas obtuvo la llamada ‘ecuación de Debye’, que corregía la de Mosotti-Clausius para moléculas con momento dipolar permanente, aquellas que tienen una constante dieléctrica elevada. Los tres métodos de medida que utilizó Debye sólo eran aplicables a gases, pero en 1916 comenzó también a medir disoluciones diluidas de moléculas polares en disolventes no polares, equivalentes a un gas con respecto a la libertad de orientación de las moléculas dipolares. Las medidas de momentos dipolares en debyes (D) se utilizan para elucidar la geometría de las moléculas: lineales (HCl, 1,03 D; HBr, 0,78; HI, 0,38; CO2, 0); triangulares (H2O, 1,84; H2S, 1,10 D); piramidales (NH3); tetraédricas (CCl4); cis-trans (1,2-dicloroeteno, con la forma trans de cero debyes); etcétera.

Debye quería medir distancias de enlace ‘dentro’ de la molécula ¿En gases, utilizando rayos X? ¿Con partículas que no tienen, como los cristales, una orientación definida en el espacio? El primer experimento lo realizó con CCl4 y obtuvo interferencias y distancias de enlace. También trabajó con rayos catódicos, observando que tienen la ventaja de que, por ser más fuerte la interacción de los electrones con las cargas eléctricas del átomo, el tiempo de exposición es del orden de segundos, mientras que con los rayos X puede ser de horas. No obstante, dijo, los máximos obtenidos con los rayos X son más pronunciados. Larga tarea hizo Petrus y largo trabajo nos dejó.

Linus PAULING (Portland,1901 – California, 1994) ganó el premio Nobel de Química en 1954 “por su investigación en la naturaleza del enlace químico y su aplicación a la elucidación de la estructura de las moléculas complejas”. Linus, hijo de granjeros de origen prusiano, se doctoró en 1925 bajo la dirección del profesor Roscoe G. Dickinson en el California Institute of Technology y trabajó en Europa con Schrödinger y Bohr. En 1950 protagonizó internacionalmente una campaña antinuclear; tachado de comunista le fue retirado el pasaporte, pero en 1962 obtuvo el premio Nobel de la Paz convirtiéndose en la única persona con dos premios Nobel no compartidos. Escribió unos trescientos cincuenta artículos sobre casi todos los tópicos de la química y dos libros de gran difusión: ‘Química General’ y ‘La Naturaleza del Enlace Químico’. En su conferencia del Nobel, titulada “Química estructural moderna”, Pauling comenzó recordando los nombres de los pioneros: Farkland, Kekulé, van’t Hoff, Werner y Lewis. Conmemorando la llegada de la mecánica cuántica con el método del enlace de valencia (EV) de Heitler y London y el método de los orbitales moleculares (OM) de Condon, puso como ejemplo los enlaces del carbono constituidos por cuatro orbitales híbridos sp equivalentes y tetraédricos. Asimismo, explicó que las configuraciones de los complejos de Werner eran debidas a hibridaciones de los orbitales spd. Sobre el concepto de resonancia dijo que es arbitrario pero útil, y añadió que las estructuras en química orgánica son idealizaciones, ya sean las estructuras del benceno o el simple enlace C—C : en efecto, no es posible sintetizar ‘una’ de las estructuras de Kekulé. Con respecto a los enlaces fraccionarios puso como ejemplo el topacio, un silicato de fórmula Al2SiO4F2 en el que un Al de valencia 3 ¿se reparte en 6 enlaces con medios enlaces?: la estructura estable, dijo, resulta cuando los átomos se colocan de modo que cada cada anión oxígeno y flúor forme enlaces acordes con su valencia. Los enlaces fraccionarios también funcionan en los metales, aunque de manera no completamente satisfactoria todavía. En las proteínas se conocen las distancias interatómicas y los ángulos de enlace, también se sabe que aunque hay libertad rotacional alrededor de los enlaces simples, las fracciones moleculares no pueden aproximarse tanto que se produzcan repulsiones estéricas. Para establecer las estructuras de las proteínas, de los ácidos nucleicos, de los polisacáridos y de otras especies de peso molecular alto hay que construir ‘modelos’ o hacer cálculos numéricos complicados. Y así se despidió el maestro, que tras haber descubierto en 1951 la hélice alfa de las proteínas, marcaba las pautas para la elucidación de estructuras como la del ADN: difractometría de rayos X y modelos moleculares.

William F. GIAUQUE (Ontario, 1895 – Berkeley, 1982) obtuvo el premio Nobel de Química en 1949 “por sus contribuciones en el campo de la Termodinámica Química, particularmente en lo que concierne al comportamiento de las sustancias a temperaturas extremadamente bajas”. El canadiense William, huérfano de padre, se trasladó a Berkeley donde recibió la influencia de G.N.Lewis y donde se doctoró en 1922 investigando sobre las entropías relativas de los cristales de glicerina y el vidrio. En la Universidad de Berkeley fue profesor de química en 1934 y emérito en 1962. Giauque se propuso obtener medidas de entropía cercanas al cero absoluto para confirmar el Tercer Principio de la Termodinámica enunciado por Planck: “La entropía de un cristal perfecto es cero cuando la temperatura absoluta es cero” y por Nernst: “El cambio de entropía para las reacciones entre sustancias cristalinas puras en el cero absoluto es cero”. Con el método de Linde de expansiones sucesivas a temperaturas cada vez más bajas se llegaba al helio líquido a unos 0,7 K; para obtener menores temperaturas, Giauque y otros emplearon sales paramagnéticas (fosfomolibdato de gadolinio decahidrato, por ejemplo) en los que el desorden de los imanes elementales tuviesen una contribución significativa a la entropía. Enfriando la sal previamente con helio líquido e imantándola con un campo magnético fuerte (8000 oersted, p. ej.) tiene lugar una magnetización isoterma, en la que el helio líquido se lleva el calor producido en la alineación de los imanes elementales. Aislando después la sal y eliminando el campo magnético se produce una desimanación adiabática en la cual el desorden consiguiente de los dipolos magnéticos se compensa con una disminución de la temperatura. Con las sales y campos enunciados antes, Giauque obtuvo temperaturas cercanas a las milésimas de grado Kelvin. Él y sus alumnos midieron la variación de los calores específicos con la temperatura de un buen número de gases condensados en un calorímetro de baja temperatura. En su conferencia del Nobel, titulada “Algunas consecuencias de la investigación a baja temperatura en Termodinámica Química”, Giauque explicó que él y D.P.McDougall, en la representación de la capacidad calorífica del oxígeno atmosférico frente al logaritmo de la temperatura absoluta, representación que usaban para calcular la entropía midiendo el área bajo la curva siguiendo el procedimiento habitual de integración gráfica, encontraron tres formas cristalinas del oxígeno que correspondían a los isótopos 16, 17 y 18. Este descubrimiento fue corroborado con el espectro de la luz solar absorbida en la atmósfera terrestre, en el que aparecían unas líneas débiles junto a las fuertes del O16 que fueron asignadas al O17 y O18. Como el peso atómico del oxígeno no podía ser exactamente 16, hubo que cambiar la referencia de las masas atómicas.

Lars ONSAGER (Oslo, 1903 – Coral Gables, USA, 1976) ganó el premio Nobel de Química en 1968 “por el descubrimiento de las relaciones recíprocas que llevan su nombre y que son fundamentales para la termodinámica de los procesos irreversibles”. El noruego Lars, después nacionalizado estadounidense, estudió con Debye en Zurich en 1926, fue doctor en la Universidad de Yale en 1935 con una tesis sobre las desviaciones de la ley de Ohm en los electrolitos débiles y profesor de química teórica en dicha universidad entre 1945 y 1972. En su lección del Nobel titulada “El movimiento de los iones: principios y conceptos”, exploró su contribución a la teoría estadística de Debey – Hückel sobre la conductividad de las disoluciones de electrolitos fuertes. La teoría supone que cada ion está rodeado por una atmósfera iónica de simetría esférica y de signo contrario al ion. Cuando se aplica un campo eléctrico, el movimiento del ion, y por tanto la conductividad de la disolución, depende de tres efectos que tiene en cuenta la, así llamada, ‘ecuación de Onsager’: efecto viscoso, debido a la fricción del disolvente, efecto de relajación, debido a la asimetría de la nube iónica en torno al ion en movimiento, y efecto electroforético, debido a los movimientos opuestos del ion y de su atmósfera. Si se emplean campos eléctricos altos, desaparecen los efectos de relajación y electroforético, porque la atmósfera iónica se queda atrás con respecto al ion, y la conductividad aumenta. Onsager también exploró en su lección los fallos de su ecuación al aumentar la fuerza iónica en disoluciones de sales no multivalentes y en disoluciones diluidas de sales multivalentes.

Es sorprendente que Onsager no tratase en su lección el tema por el que fue premiado: la termodinámica de no equilibrio, que estudia sistemas abiertos al intercambio de energía y de materia con el exterior. Un sistema abierto puede mantenerse indefinidamente fuera del equilibrio en un estado estacionario que supone una prolongación del concepto de equilibrio. Onsager definió las ‘fuerzas’, que describen la magnitud del desequilibrio, y los ‘flujos’ asociados, que representan las tendencias a restablecer el equilibrio. Algunos ejemplos de los muchos sistemas a los que se pueden aplicar estos conceptos son la conductividad térmica (gradiente de temperatura y flujo térmico), la conductividad eléctrica (gradiente de potencial y flujo eléctrico) o la difusión (gradiente de concentración y flujo de partículas). Además, existen procesos irreversibles acoplados, como cuando por un conductor pasa un flujo calorífico y una corriente eléctrica. Onsager relacionó matemática y experimentalmente, en condiciones próximas al equilibrio, los ‘flujos’ y las ‘fuerzas’ a través de los coeficientes fenomenológicos.

Ilya PRIGOGINE (Moscú, 1917 – Bruselas, 2003) ganó el premio Nobel de Química en 1977 “por sus contribuciones a la termodinámica de no equilibrio, particularmente por la teoría de las estructuras disipativas”. Ilya nació unos meses antes de la revolución bolchevique y su familia se marchó a Alemania en 1921, fue a la Universidad Libre de Bruselas, donde, discípulo de Théophile De Donder, se doctoró en 1941 con un estudio sobre las correlaciones entre la afinidad química y la energía libre de Gibbs. Entre las muchas inquietudes intelectuales de Prigogine, estaba la pregunta: ¿Qué pasa en los estados estacionarios alejados del equilibrio en los que los flujos no son funciones lineales de las fuerzas y las relaciones de Onsager no son válidas? Y así lo explicaba: “El no equilibrio es el origen de toda coherencia. Tanto la dinámica como la termodinámica de equilibrio niegan toda ‘creatividad’ del sistema. La ley del aumento de entropía postula que toda fluctuación próxima al equilibrio está condenada a desaparecer. Pero en los sistemas en que se producen constantemente intercambios de energía y de materia con el medio, el equilibrio no es posible, por darse procesos disipativos que producen entropía continuamente. No obstante, a partir de cierta distancia del equilibrio, el segundo principio ya no sirve para garantizar la estabilidad del estado estacionario. Una fluctuación puede no remitir, sino aumentar. El sistema adopta un modo de funcionamiento completamente distinto, aparece un proceso de auto-organización que llamamos ‘estructura disipativa’ (una fluctuación amplificada). Los procesos disipativos tienden a reforzar la fluctuación y los intercambios con el medio a amortiguarla. Cuanto más grande es la fluctuación, más puede desarrollarse. Todos los sistemas son metastables, sobreviven porque pocas perturbaciones pueden destruirlos”. (De su libro ‘¿Tan Solo Una Ilusión?’ Tusquets, ed.). Para Prigogine el desarrollo de la Termodinámica puede establecerse en tres pasos: 1.- Equilibrio: desaparecen tanto las fuerzas como los flujos. 2.- Cuasi equilibrio: los flujos son proporcionales a las fuerzas. 3.- Situación alejada del equilibrio: las fluctuaciones se amplifican. En esta línea de pensamiento, dijo que con la termodinámica de no equilibrio se estudia la vida, que es un proceso disipativo metaestable, una lucha evolutiva por la entropía disponible. En los sistemas vivientes se crea un orden a partir del desorden. En el primer nivel de la escala trófica se encuentran los vegetales, que reciben energía electromagnética del Sol, y esos fotones, excitando electrones, provocan la fotosíntesis produciendo, por ejemplo, hidratos de carbono. Aunque sólo aproximadamente el uno por ciento de la energía que incide sobre la planta se convierte en materia viva, ha habido una disminución de entropía, un aumento del orden, a costa del aumento de entropía en el exterior del sistema.

Hermann STAUDINGER (Worms, 1881 – Friburgo, 1965) recibió el premio Nobel de Química de 1953 “por sus descubrimientos en el campo de la química macromolecular”. Fue ayudante del Profesor J.Thiele en Halle, profesor de química orgánica en 1907 en Karlsruhe y en 1926 en la universidad de Friburgo hasta 1951 cuando, con 70 años de edad, pasó a ser el jefe del Instituto de Investigación de Química Macromolecular. Staudinger, un escritor prolífico, publicó varios libros, editó una revista y escribió numerosos artículos, en todo caso tratando sobre las grandes moléculas y la Biología. En su conferencia del Nobel, titulada “Química Macromolecular”, definió las macromoléculas como aquellas que están constituidas por mil átomos o más y tienen un peso molecular del orden de 10000, aunque pueden llegar al millón y más. Me he dedicado a su estudio desde el año 1920, dijo. A continuación expuso una clasificación de las sustancias macromoleculares: Sustancias naturales (hidrocarburos como el caucho, polisacáridos como la celulosa, ácidos nucleicos, proteínas, etc.); productos de la conversión de las sustancias naturales (caucho vulcanizado, etc.); materiales sintéticos (plásticos). Prosiguió indicando los diferentes métodos por los que pueden obtenerse los productos macromoleculares: Polimerización (por ejemplo, poliestireno); policondensación (por ej. poliamidas); poliadición (poliuretanos). Sobre las disoluciones de macromoléculas dijo que no son monodispersas, sino de tres clases: dispersiones coloidales no dializables, dispersiones groseras visibles al microscopio y dispersiones de partículas de bajo peso molecular dializables y no visibles al microscopio. Las disoluciones coloidales las clasificó en dispersoides, coloides micelares, coloides moleculares y asociaciones macromoleculares. Para el estudio de las estructuras señaló los procedimientos siguientes: Rotura de las macromoléculas y determinación de los pesos moleculares de los fragmentos; transformación de las macromoléculas en polímeros análogos (caucho en clorocaucho, por ejemplo); comparación entre estructuras esféricas y filamentosas; grado de polimerización y propiedades físicas; medidas de la presión osmótica, difusión, viscosidad, etc. de las disoluciones. Finalizó enfatizando sobre la complejidad del campo. Dijo que el número de isómeros posibles de una proteína de peso molecular 100000 constituida por veinte aminoácidos era mayor que el número de moléculas de agua en los mares de la Tierra.

Karl ZIEGLER (Helsa, 1898 – Mülheim, 1973) y Giulio NATTA (Imperia, 1903 – Bérgamo, 1979) compartieron el premio Nobel de Química de 1963 “por sus descubrimientos en el campo de la química y la tecnología de los altos polímeros”.

Karl ZIEGLER se doctoró en Marburgo en 1923 y en 1943 fue director del Kaiser Wilhelm Institute (luego Max Planck) para la investigación del carbón. Antes, en 1928, explicó las reacciones de la síntesis del caucho y, más tarde, sintetizó los compuestos organolíticos, más reactivos que los magnesianos de Grignard. Después de la Segunda Guerra Mundial se concentró en los compuestos orgánicos del aluminio y en la síntesis de los plásticos. Antes que él, la empresa británica ICI obtenía polietileno uniendo al azar las pequeñas moléculas de eteno mediante el empleo de muy altas presiones y agitación en autoclave. El polímero final, de baja densidad, se usaba y se usa para envolver y empaquetar. Cuentan que Ziegler, mientras estudiaba la polimerización del eteno, empleó un reactor no demasiado limpio con restos de níquel y encontró que el proceso se inhibía, lo que le condujo a la investigación de la acción de los metales. No mucho tiempo después, descubrió que cuando utilizaba un catalizador mezcla de tetracloruro de titanio y trietilaluminio obtenía una polimerización rápida a presión atmosférica. El polietileno resultante presentaba unas propiedades distintas del de ICI: fundía a temperatura más alta y tenía una mayor densidad, por lo que se empleó y se emplea para la fabricación de vasos, botellas y juguetes. Ziegler había logrado un polímero de estructura lineal, mientras que el de ICI tenía ramificaciones. En su conferencia del Nobel, titulada “Consecuencias y desarrollo de un invento”, Ziegler expuso, utilizando grandes mapas, la explosión ocurrida hasta 1963 en Europa y en el mundo tanto en las aplicaciones industriales como en la producción fabril de materiales de alto peso molecular (plásticos) y de moléculas sencillas (alquilaluminio y otros). También dio una amplia lección sobre como sintetizó alquilalumino, de sus investigaciones con TiCl4 y con sales de Zr, V, Cr, Mo y Co, que resultaron efectivas, así como sobre el ignoto comportamiento del níquel. Citó el trabajo de su colega, el italiano Natta, sobre la polimerización estereo específica, y como había conseguido polímeros atácticos, isotácticos y sindiotácticos, nomenclatura ideada por la señora Natta.

Giulio NATTA se doctoró en el Politécnico de Milán en 1924 y fue profesor de química en las universidades de Pavía , Roma y Turín. En 1938 era director de investigación de Química Industrial en Milán. Su actividad industrial comenzó con las síntesis de metanol, formaldehído, butiraldehído y ácido succínico. En 1957, en conexión con la firma Montecatini y empleando los catalizadores Ziegler, fabricó polipropileno isotáctico a escala industrial en forma de fibras, películas y monofilamentos. En la conferencia del Nobel, titulada “De la polimerización estereo-específica a la síntesis autocatalítica de macromoléculas”, expuso su andadura investigadora. Comenzó afirmando que no atribuyó la estructura cristalina de los polímeros a un mayor peso molecular, sino a una conformación estérica diferente y lo demostró con análisis de rayos X; además, observó que podían existir carbonos asimétricos y, por tanto, enantiomorfos. Exhibió modelos de polímeros de vinilo con sus cadenas de monómeros unidos ‘cabeza a cola’ mostrando las diferencias entre los atácticos, isotácticos y sindiotácticos. También demostró que los polímeros cristalinos isotácticos tenían una estructura helicoidal análoga a la encontrada para la alfa-queratina por Pauling y Corey. A continuación expuso, por pasos sucesivos, el curso de sus investigaciones. En principio se dedicó a la determinación por rayos X de la estructura de los polímeros estereo-regulares: homopolímeros como el poliestireno isotáctico y copolímeros lineales formados por bloques. Después consiguió un gran número de polímeros estereo-regulares empleando en cada caso catalizadores adecuados que contenían Al, Be, Li o metales de transición: por ejemplo, obtenía polímeros del butadieno cis o trans, de propiedades físicas diferentes, según el catalizador. También obtuvo polímeros estereo-específicos con monómeros no hidrocarburos, como el acrilonitrilo, empleando catalizadores de Al y Mg. Finalmente, informó de que había conseguido polímeros ópticamente activos por polimerización de monómeros con carbonos asimétricos. Y añadió una extensa bibliografía de más de cien citas múltiples.

Paul J. FLORY (Sterling, 1910 – Big Sur, CA, !985) recibió el premio Nobel de Química en 1974 “por sus logros fundamentales, tanto teóricos como experimentales, en la química física de las macromoléculas”. Era hijo de un pastor protestante y de una maestra descendientes de alemanes. Se doctoró en 1934 y entró a trabajar en el departamento de investigación de la Dupont Co. dirigido por W.H.Carothers, el inventor del nylon y el neopreno. Cuando este murió, en 1937, Flory se fue a la universidad; durante la guerra colaboró en la producción del caucho. Después de pasar por las compañías Standard Oil y Goodyear, fue profesor en la Universidad de Cornell (1948) donde publicó el libro ‘Principios de la Química de Polímeros’. Desde 1961 hasta 1976 enseñó química física en la Universidad de Stanford y publicó, en 1969, el libro ‘Mecánica Estadística y Moléculas en Cadena’; después fue emérito. En la conferencia de aceptación del Nobel, titulada “Configuración espacial de las cadenas macromoleculares” trató de explicar cómo relacionaba matemáticamente las propiedades de las macromoléculas naturales y sintéticas con sus configuraciones espaciales. Comenzó considerando que en una cadena lineal hay ángulos y rotaciones, éstas sujetas a los enlaces y sometidas a las interacciones estéricas, por lo que para estudiar la configuración es preciso que la macromolécula esté libre, en disolución diluida. En estas condiciones se pueden estudiar matemáticamente las relaciones entre la constitución química y las propiedades de los polímeros, considerando las propiedades termodinámicas de las disoluciones y, si acaso, su analogía con los gases reales. Flory tiene en cuenta lo que llamó el ‘volumen excluido’ : la cadena no puede adoptar una configuración en la que dos de sus partes o segmentos ocupen el mismo espacio y esto puede ser tratado matemáticamente, como en un gas real, considerando las trayectorias libres de interacciones. Si se anulan las interacciones entre segmentos, el volumen excluido es cero y el segundo coeficiente del virial es cero: es el ‘punto theta’ (o punto Flory) que puede determinarse con medidas de presiones osmóticas, de dispersión de la luz con la concentración, del punto de precipitación en función del peso molecular, de viscosidades intrínsecas de fracciones, etc. Las contribuciones de estas magnitudes a la configuración pueden calcularse con los métodos matemáticos de la mecánica estadística clásica. El análisis de las configuraciones espaciales realizado se refiere a una molécula aislada com existe en una disolución diluida, pero ¿es aplicable a las moléculas en un polímero amorfo sin disolventes?, se preguntaba Flory. Lo será, decía, para moléculas flexibles; no obstante pueden surgir numerosas configuraciones.

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.

Paul KARRER (Moscú, 1889 – Zurich, 1971) recibió el premio Nobel de Química de 1937 “por sus investigaciones en carotenoides, flavinas y vitaminas A y B2”, compuestos que se corresponden exactamente con el título de su conferencia del premio. Aunque nacido en Rusia, sus padres, suizos, volvieron a su país cuando Paul era un niño, por lo que se educó en Suiza, estudió química en la Universidad de Zurich y se doctoró en 1911 bajo la dirección de Alfred Werner. Después trabajó con el profesor Ehrlich, premio Nobel de Medicina o Fisiología en 1908, y en 1919 sucedió a Werner en la cátedra. En la conferencia del Nobel señaló el gran avance que había experimentado la bioquímica moderna gracias a los procesos de adsorción selectiva de Willstätter, las separaciones con la ultracentrífuga de Svedberg y el análisis cromatográfico de Tsvett. Utilizando estos procedimientos, Karrer aisló carotenoides tanto de vegetales como de animales (zanahoria y yema de huevo, por ejemplo), y también vitamina A del aceite de hígado de bacalao. Cuando determinó la estructura del beta caroteno y de la vitamina A, demostró que la fórmula de esta equivalía a la mitad de la molécula del caroteno, tareas que completó en 1930. Después confirmó la constitución de la vitamina C que había sido propuesta por Szent – Györgyi (premio Nobel de Medicina o Fisiología también de 1937). En 1935, utilizando la vitamina cristalizada por Kuhn a partir del suero lácteo, Karrer determinó la fórmula estructural de la riboflavina (o lactoflavina, vitamina B2) y fue capaz de sintetizarla. Al tiempo, deshizo un equívoco: la B2 no tenía nada que ver con la vitamina antipelagra PP, ya que esta era la amida del ácido nicotínico. En 1938 logró la síntesis de la vitamina E (tocoferol) con lo que siguió abriendo puertas a la comprensión del papel de las vitaminas en el metabolismo.

Richard KUHN (Viena, 1900 – Heidelberg, 1967) ganó el premio Nobel de Química en 1938 “por sus trabajos en carotenoides y vitaminas”, pero lo recibió después de la Segunda Guerra Mundial, ya que tuvo que renunciar al premio por orden de Hitler, molesto porque le habían dado el Nobel de la Paz a un prisionero en campo de concentración. Consecuentemente, no hubo lección magistral. Kuhn estudió y se doctoró con Willstätter en 1922 con una tesis sobre la especificidad de las enzimas. Tras trabajar en Zurich se trasladó a Heidelberg como profesor de bioquímica. Investigó en muy diversos campos teóricos: estereoquímica, síntesis de polienos y cumulenos (compuestos con dobles enlaces contiguos), relación entre la constitución y el color, acidez de hidrocarburos; pero fue reconocido principalmente por sus trabajos sobre carotenoides, flavinas, vitaminas y enzimas. Los estudios de los compuestos con dobles enlaces le sirvieron para clarificar la estructura de los carotenoides, de los que descubrió ocho. Kuhn trabajó con las vitaminas A y B2 casi simultáneamente con Karrer obteniendo unos resultados comparables, pero él aisló la B2 cristalizada, así como la B6 (piridoxina). La deficiencia de estas vitaminas produce en las personas inflamaciones en boca y lengua (B2) y dermatitis (B6).

Adolf BUTENANDT (Breuerhaven, 1903 – Munich, 1995) ganó la mitad del premio Nobel de Química de 1939 “por su trabajo en las hormonas sexuales” pero, como a Kuhn y por los mismos motivos, el gobierno alemán le obligó a renunciar al premio. Pudo recogerlo en 1949 al acabar la guerra, pero no hubo conferencia de aceptación. Butenandt fue discípulo de Windaus y con él hizo la tesis doctoral en 1927. Continuó las investigaciones con el colesterol de su maestro y dedujo que las hormonas sexuales eran esteroides que derivaban del colesterol. Trabajando con la técnica del microanálisis de Pregl, utilizando unos 15 microgramos de sustancia, fue capaz de aislar e identificar la estrona, que regula el desarrollo sexual de la mujer, la androsterona, que tiene la misma función en el hombre, y la progesterona, hormona sexual femenina relacionada con el embarazo. A partir de la androsterona obtuvo la testosterona, independientemente de Ruzicka. Su trabajo con las hormonas sexuales condujo a la síntesis industrial de la cortisona.

Butenanadt estuvo itinerando como profesor entre 1936 y 1960, año en el que llegó a director de la Max Planck Society en Munich.

Leopold RUZICKA (Vukovar, 1887 – Zurich, 1976) obtuvo la mitad del premio Nobel de Química en 1939 “por su trabajo en polimetilenos y altos terpenos”. Aunque nació en Croacia, se educó en Alemania y Suiza e hizo la tesis doctoral bajo la dirección del profesor Hermann Staudinger (que no fue Nobel hasta 1953 por su trabajo en química macro molecular). Cuando Staudinger sucedió en Zurich al profesor Willstätter, Ruzicka era su ayudante. En 1917 se nacionalizó suizo y alcanzó el profesorado en 1929. Mientras tanto, ayudado por empresas farmacéuticas y de perfumes, se dedicó al trabajo de laboratorio. En la conferencia del Nobel, titulada “Anillos de muchos miembros, compuestos con muchos terpenos y hormonas sexuales”, celebrada en 1945, después de la guerra y no en el año de la concesión del premio, relató los resultados de sus investigaciones. En el trabajo con perfumes aisló e identificó la civetona, una cetona endocíclica con un anillo de 17 carbonos y la muscona, una cetona de 15 carbonos responsable del aroma del almizcle. (El descubrimiento de estructuras con anillos de tantos átomos de carbono acabó con la teoría de Baeyer que establecía en seis la norma general de estabilidad). También elaboró la ciclopentadecanona, un perfume sintético. Sistematizó el estudio de los terpenos, basando sus estructuras en unidades de isopreno y distinguiendo los sesquiterpenos, de 15 átomos de carbono, los diterpenos como el ácido abiético y los tri y politerpenos. Sus investigaciones con estos compuestos le sirvieron para Identificar el fitol, constituyente alcohólico de la clorofila, y para ayudar al establecimiento de la estructura de la vitamina A. En su trabajo con las hormonas sexuales masculinas clasificó el colesterol como un triterpenoide, definiendo los terpenoides como terpenos con un número diferente de átomos de carbono. Es concebible, dijo, que las hormonas sexuales puedan formarse en el organismo por degradación oxidativa de la cadena lateral del colesterol. Así, en la androsterona, la cadena lateral está sustituida por un grupo ceto y en la testosterona por un grupo OH y el OH del carbono 3 por un grupo ceto. Ruzicka validó el trabajo de Butenandt, que fue quien, con otros colaboradores, aisló las primeras seis hormonas.

Fritz PREGL (Liubliana,1869 – Graz, 1930) obtuvo el premio Nobel de Química en 1923 “por su invento del método de microanálisis de sustancias orgánicas”. Doctor en medicina en 1894, sucedió al profesor Alexander Rollett (1834 – 1903) a su muerte en la cátedra de fisiología e histología de Graz. También había estudiado química con Otswald y Emil Fischer en Alemania. En 1907 empezó a analizar los ácidos biliares, de los que disponía muy pequeñas cantidades, lo que le obligó a perfeccionar los métodos de análisis, como relató en su conferencia del Nobel titulada “Análisis cuantitativo de sustancias orgánicas”. Dijo que empezó utilizando una balanza para metales preciosos que tenía una precisión de 0,001 miligramos y que consiguió mejorarla. Así, fue capaz de analizar nitrógeno y, con mayor dificultad C, H, O y también halógenos y azufre a partir de 2 – 4 mg de sustancia, e incluso a partir de 1 mg dentro de un margen de error permisible. Y recordó que su ayudante Hans Lieb también determinó fosforo y arsénico empleando tan minúsculas cantidades. Además de los elementos químicos, Pregl valoró con microanálisis grupos carboxilo por acidimetría con fenolftaleína como indicador y determinó puntos de ebullición y pesos moleculares con 7 mg de muestra. Para finalizar su alocución, Pregl recordó algunas identificaciones de sustancias orgánicas que diversos investigadores habían logrado empleando microanálisis: caroteno de procedencia animal y vegetal (Willstätter), colesterol (Windaus) y los productos de la descomposición de los ácidos biliares (Wieland).

Heinrich Otto WIELAND (Pforzheim, 1877, Munich, 1957) recibió el premio Nobel en 1927 “por sus investigaciones en la constitución de los ácidos biliares y sustancias relacionadas”. Se doctoró con en 1901 con J.Thiele, dedicándose a las reacciones de los óxidos de nitrógeno con olefinas y compuestos aromáticos, así como al estudio de la dimerización del ácido fulmínico y a la producción de radicales orgánicos estables de nitrógeno. Después se dedicó a investigar sustancias naturales: estructura de la morfina y de la estricnina, constitución del alcaloide del curare, aislamiento de la faloidina y amanitina, y otros varios. En 1912 comenzó a trabajar con los ácidos biliares siguiendo las investigaciones de Pregl, tarea que expuso en la lección magistral de aceptación del Nobel, titulada “La química de los ácidos biliares”. En ella recordó que los ácidos biliares se forman en el hígado y se excretan por la vesícula biliar y participan en la asimilación de sustancias en el intestino. También expuso la estructura de tres ácidos que tenían un esqueleto esteroideo como la que había encontrado Windaus para el colesterol. Estos estudios , culminados en 1932, sirvieron para expandir el conocimiento de la vitamina D y de las hormonas sexuales, de naturaleza esteroidea. Después de la Gran Guerra, Wieland, en su investigación sobre la respiración, dedujo que la deshidrogenación de los tejidos vivos estaba catalizada por enzimas, pero Otto Warburg (1883 – 1970, premio Nobel de Medicina o Fisiología en 1931) se opuso diciendo que era una oxidación en la que el oxígeno era adicionado con la catálisis de enzimas con átomos de hierro. Esta discusión condujo al conocimiento de la respiración de los tejidos, con la producción de dióxido de carbono y agua.

Hasta aquí, la tarea enciclopédica de Wieland, un antinazi que consiguió sobrevivir al nazismo.

Adolf Otto WINDAUS (Berlín, 1876 – Gotinga, 1959) ganó el premio Nobel de Química en 1928 “por los servicios de su investigación sobre la constitución de los esteroides y su conexión con las vitaminas”. Simultaneó sus estudios de medicina con las lecciones de química de Emil Fischer y se doctoró en 1900 con una tesis sobre los venenos cardiacos de la planta digital. En 1901 comenzó con sus investigaciones sobre el colesterol y los esteroides, como relató en su lección del Nobel titulada “Constitución de los esteroles y su conexión con otras sustancias que se encuentran en la naturaleza”. Los esteroles, dijo, son alcoholes secundarios sin nitrógeno de peso molecular alto que contiene radicales alicíclicos. Están presentes en los animales, vegetales y hongos: son los zoosteroles (como el colesterol), fitosteroles (los hay saturados, insaturados y con más de un hidroxilo) y micosteroles (como el ergosterol, con tres dobles enlaces). El colesterol es un alcohol monoinsaturado de fórmula C27H46 O que está en el cerebro, en la corteza suprarrenal y como depósito patológico en las piedras de la vesícula, en la esclerosis aórtica y en otros órganos afectados por la degeneración de las grasas. Su contenido aumenta en la sangre durante el embarazo y disminuye durante las infecciones. Windaus encontró que el ergosterol era capaz de curar el raquitismo, debido a que la radiación ultravioleta de la luz desplazaba los enlaces de la molécula y lo transformaba en la vitamina D antirraquítica. Además, en el estudio de los derivados del imidazol, Windaus demostró que la histidina es imidazolalanina y sintetizó la histamina (imidazoletilalanina), una hormona de gran importancia en fisiología y farmacología. También demostró que en la vitamina B1 había un anillo de imidazol y otro de pirimidina. Y eso fue ¿todo?