La historia de cómo decenas de elementos se agruparon en una tabla periódica va más allá de una persona y un punto en el tiempo. Los científicos clasificaron y predijeron elementos antes y después del descubrimiento del patrón subyacente de la tabla periódica de Dmitri Mendeleev en 1869. Y muchos más trabajaron para encontrar y explicar estas nuevas sustancias. Los gases nobles, la radiactividad, los isótopos, las partículas subatómicas y la mecánica cuántica eran todos desconocidos a mediados del siglo XIX.
Este año la Asamblea General de la ONU declaró 2019 el Año Internacional de la Tabla Periódica. Aquí destacamos algunas de las mujeres que revolucionaron nuestra comprensión de los elementos.
Marie Curie es la más célebre, por su doble premio Nobel de investigación sobre radioactividad y por descubrir el polonio y el radio. Las historias de los roles de otras mujeres son escasas.
Probar el descubrimiento de un nuevo elemento es difícil. El primer paso es encontrar actividad inusual: comportamiento químico o propiedades físicas que no puedan atribuirse a elementos conocidos, como emisiones radiactivas inexplicables o líneas espectroscópicas. Luego, el elemento, o su compuesto, debe aislarse en cantidades lo suficientemente grandes como para que sea pesado, probado y usado para convencer a otros.
Buscar y ordenar
Marie Curie no estaba buscando elementos cuando comenzó su doctorado en «rayos de uranio» en 1897. Quería explorar la radioactividad, que acababa de descubrir Henri Becquerel en 1896. Se encontró con Pitchblenda, un mineral con radiactividad demasiado fuerte para ser explicado por el uranio solo. Ella sospechó la presencia de otros elementos.
En 1898, identificaron líneas espectroscópicas de dos nuevos elementos: el radio y el polonio. Sin embargo, les llevó más de tres años moler, disolver, hervir, filtrar y cristalizar toneladas del mineral para extraer solo 0.1 gramos de compuesto de radio (lucharon por hacer lo mismo con el polonio debido a su corta vida media). Le siguieron los premios Nobel: el primero compartido por la pareja y Becquerel en 1903 por descubrir la radiactividad, el segundo solo por Marie en 1911 por sus descubrimientos de polonio y radio, y para el aislamiento y estudio del radio.
Justo después de que Mendeleev preparara su mesa, la química rusa Julia Lermontova aceptó el desafío, probablemente a petición de Mendeleev, para refinar los procesos de separación de los metales del grupo del platino (rutenio, rodio, paladio, osmio, iridio y platino). Este era un requisito previo para el siguiente paso, ponerlos en orden. El único relato de su trabajo (a nuestro entender) se encuentra en los archivos de Mendeleev, junto con su correspondencia.
Lermontova estudió química en Heidelberg, Alemania, bajo la tutoría de Robert Bunsen (quien descubrió el cesio y el rubidio en 1860 con Gustav Kirchhoff, usando su espectroscopio recién inventado), y fue la primera mujer en recibir un doctorado en química en Alemania en 1874.
Asegurar los valores para pesos atómicos también fue crucial para elaborar series de decaimiento radiactivo y para diferenciar nuevos elementos y versiones desconocidas de los existentes: isótopos. Esto resolvió el problema y muchos elementos nuevos «aparecían», pero solo quedaban algunos espacios vacíos en la tabla periódica. Aunque el químico británico Frederick Soddy introdujo el concepto de isótopos en 1913, fue la doctora Margaret Todd quien sugirió el término (que significa «mismo lugar» en griego) durante una cena.
Stefanie Horovitz, una química polaca-judía, proporcionó pronto una prueba experimental de los isótopos. Trabajando en el Radium Institute de Viena, demostró que incluso un elemento común como el plomo puede tener diferentes pesos atómicos, dependiendo de si proviene del decaimiento radioactivo del uranio o el torio.
Otro problema fue una naturaleza de curiosa «emanación» del radio. ¿Era una partícula o un gas? Harriet Brooks, estudiante canadiense graduada de física, lo resolvió con su supervisor Ernest Rutherford en la Universidad McGill en Montreal, Canadá. En 1901, Brooks y Rutherford mostraron que la emanación se difundió como un gas pesado, lo que proporciona la primera evidencia de que se podría producir un nuevo elemento durante el decaimiento radiactivo. En 1907, William Ramsay sugirió que el gas, más tarde llamado radón, pertenecía al «grupo de elementos de helio», ahora llamado gases nobles.
En 1902, Rutherford y Soddy anunciaron su teoría de la desintegración radioactiva: los átomos se descomponen espontáneamente en nuevos átomos mientras emiten rayos. Rutherford recibió el Premio Nobel de Química en 1908 por sus investigaciones; la contribución del radón de Brooks fue un primer paso crucial. Rara vez se le acredita.
Aunque el primer artículo fue escrito por Brooks y Rutherford, el siguiente publicado sólo llevaba el nombre de Rutherford, con un crédito por la ayuda de Brooks. Como mujer, a Brooks le resultó difícil obtener citas permanentes (especialmente una vez casada) y seguir una línea de investigación constante.
Profundizando
Las ideas en física acerca del núcleo atómico continuaron emergiendo. En 1917-18, la física Lise Meitner y el químico Otto Hahn descubrieron el elemento 91, protactinio, en Berlín. Meitner era austriaca y se había ido a Alemania después de su doctorado para mejorar sus oportunidades profesionales. En 1907, fue admitida como colaboradora sin sueldo de Hahn en el departamento de química de la Universidad de Berlín. Tenía que trabajar en el sótano, pues las mujeres no estaban destinadas a ser vistas. En 1913, después de que Hahn se mudó al Instituto de Química Kaiser-Wilhelm en Berlín-Dahlem, fue nombrada «asociada» del instituto.
Otro elemento, el número 75, renio, fue descubierto conjuntamente en 1925 por los químicos alemanes Ida Noddack y su esposo Walter Noddack en Berlín, junto con Otto Berg en la empresa de ingeniería eléctrica Siemens-Halske (más tarde parte de la firma Siemens). Ida Noddack (Ida Eva Tacke, nombre de soltera), era una ingeniera química que abandonó la industria para buscar elementos perdidos. En 1925, comenzó como investigadora invitada no remunerada en el Physikalisch-Technische Reichsanstalt (Instituto Imperial de Física y Técnica) en Berlín, donde Walter dirigió el laboratorio de química. Los Noddacks lucharon para producir cantidades pesadas de renio, nombrado así por el Río Rin (en latín), es uno de los elementos más raros en la Tierra y no es radiactivo.
Los Noddacks también afirmaron haber encontrado el elemento 43, al que llamaron masurium (de Masuria, región de la antigua Prusia Oriental, ahora Polonia). Pero nunca lograron reproducir sus líneas espectrales o aislar el material. En 1937, el elemento 43 se convirtió en el primero en ser producido artificialmente, llamado tecnecio.
Ida Noddack trabajó como invitada en el laboratorio de su esposo durante la mayor parte de su vida. Esta fue una de las razones por las que no fue tomada en serio cuando, en 1934, sugirió que el núcleo se podría dividir, un proceso que ahora llamamos fisión.
Los descubrimientos del neutrón en 1932 y de la radiactividad inducida en 1934 abrieron una nueva línea de investigación: fabricar elementos en el laboratorio bombardeando átomos con partículas. En 1934, el físico Enrico Fermi y sus colaboradores en la Universidad de Roma anunciaron que habían producido los elementos 93 y 94 al disparar neutrones al uranio. Ida Noddack señaló en un artículo en Angewandte Chemie que Fermi no había demostrado que no se hubieran producido otros elementos químicos, incluidos los más ligeros. «Es concebible», argumentó, «que el núcleo se rompa en varios fragmentos grandes». Los físicos la ignoraron.
Luego, en 1938, Meitner y Hahn se dieron cuenta de que uno de los elementos que Fermi había creado era el bario, y que el núcleo de uranio se había dividido. Para entonces, en el período previo a la Segunda Guerra Mundial, Meitner, siendo judía, había huido a Suecia, aunque fueron sus cálculos los que convencieron a Hahn de que el núcleo se había dividido, él no incluyó el nombre de Meitner en la publicación del resultado de 1939, ni tampoco dejó las cosas claras cuando aceptó al Nobel de química en 1945.
La mayoría de estas pioneras trabajaron con colaboradores masculinos, y es difícil separar sus contribuciones. Marguerite Perey es una excepción: la física francesa es considerada la única descubridora del elemento 87, francium, en 1939. Perey se unió al instituto de Marie Curie en París a la edad de 19 años como técnico de laboratorio, bajo la dirección de Irène Joliot-Curie y André Debierne. Ambos le pidieron de forma independiente que proporcionara un valor preciso para la vida media del isótopo actinio-227, un procedimiento técnico delicado durante el cual ella identificó el nuevo elemento. Como ninguno de los dos podía ponerse de acuerdo sobre para quién trabajaba Perey en ese momento, cada uno no pudo reclamar un papel en el descubrimiento. Perey pasó a dirigir el departamento de química nuclear de la Universidad de Estrasburgo, y en 1962 se convirtió en la primera mujer elegida para la Academia Francesa de Ciencias, como miembro correspondiente (aunque no hubo una regla contra la admisión de mujeres, la primera miembro de pleno derecho no fue elegida hasta 1979).
El francium fue el último elemento por descubrir en la naturaleza. Hoy en día, tal descubrimiento requiere grandes equipos con aceleradores de partículas y grandes presupuestos. El significado de un elemento químico ha cambiado, desde el concepto de Mendeleev de una sustancia estable e intransferible hasta las especies isotópicas que existen solo por milisegundos.
Usando estas técnicas, la química estadounidense Darleane Hoffman dio un salto monumental a principios de los años setenta. Demostró que el isótopo fermio-257 podría dividirse espontáneamente, no solo después de ser bombardeado con neutrones. La primera mujer en dirigir una división científica en el Laboratorio Nacional de Los Álamos en Nuevo México, Hoffman también descubrió el plutonio-244 en la naturaleza. Ella formó generaciones de científicas. Una es Dawn Shaughnessy, ahora investigadora principal del proyecto de elementos pesados (y varios otros) en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California, que ha ayudado a descubrir seis nuevos elementos (números 113-118).
Utilizando elementos
Muchas más mujeres ampliaron nuestro conocimiento de los elementos. Después de que el químico francés Henri Moissan aislara el flúor en 1886, un equipo de mujeres (en particular, Carmen Brugger Romaní y Trinidad Salinas Ferrer) trabajaron con José Casares Gil en la Universidad de Madrid en la década de 1920 y principios de la década de 1930 para estudiar sus efectos en la salud y su presencia en aguas minerales. Cuando tuvieron que abandonar la investigación después de la guerra civil española de 1936–39, su trabajo cayó en la bibliografía de Casares.
La química Reatha Clark King fue la primera científica afroamericana en trabajar en la Oficina Nacional de Normas en Washington DC. En la década de 1960, estudió la combustión de mezclas gaseosas de flúor, oxígeno e hidrógeno: la alta reactividad del flúor le dio un uso potencial en propulsores para cohetes. Algunas mezclas eran tan explosivas que requerían aparatos y técnicas especiales, que ella diseñó y adoptó la NASA.
En la década de 1910, la médica e investigadora estadounidense Alice Hamilton demostró la toxicidad del plomo y su daño para el público y los trabajadores metalúrgicos. Forzó a las compañías de seguros y fabricantes a tomar medidas de seguridad y compensar a los afectados. También organizó acciones sociales para reconocer las enfermedades relacionadas con el trabajo de las personas que trabajan con otros metales pesados como el mercurio. En 1919, se convirtió en la primera mujer nombrada para la facultad de la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts. Ella habló en contra de la introducción del plomo en la gasolina desde 1925.
La técnico japonés-estadounidense Toshiko ‘Tosh’ Mayeda dominó la medición de los radioisótopos de oxígeno en la década de 1950. Designada para lavar artículos de vidrio en el laboratorio de Harold C. Urey en la Universidad de Chicago, Illinois, pronto fue puesta a cargo de los espectrómetros de masas. Ayudó a medir la proporción de isótopos de oxígeno en conchas fosilizadas para deducir las temperaturas de los océanos prehistóricos, y expandió ese método a los meteoritos.
Como todos los estadounidenses de ascendencia japonesa, Mayeda fue enviada a campos de internamiento después de que Pearl Harbor fue atacada el 7 de diciembre de 1941, y enfrentó discriminación. Con solo una licenciatura en química, podría haber sido una de las muchas técnicas femeninas que permanecieron en gran parte invisibles mientras hacían contribuciones cruciales. Felizmente, Mayeda recibió el apoyo de sus superiores y su nombre apareció en publicaciones en pie de igualdad con los titulares de doctorados y cátedras.
Una imagen más amplia
El rastreo de las mujeres en la historia de la química revela una imagen más completa de todas las personas que trabajan en descubrimientos científicos, desde asistentes y técnicos no remunerados hasta líderes de grandes laboratorios. En este año de celebración de la tabla periódica, es crucial reconocer cómo se ha construido, y se sigue configurando, por estos esfuerzos individuales y amplias colaboraciones.
Fuente: Nature
