14 años del blog flagellum

Nuevos antivirales, criptocromos y posibles brújulas magnéticas cuánticas, la importancia de la Rubisco en la vida en la tierra, el ribosoma y la vida prebiótica, el Rover Rosalin Franklin que iba a ir a Marte, pero que se quedó entre los vaivenes de la historia, bacterias en nuestro interior que a veces ayudan y otras no, son algunas de las historias de ciencia que he tratado este año y hay más. El centenario del experimento Stern-Gerlach que reveló algo en el átomo de plata extraordinario, algo que tomaba dos valores espaciales según el campo magnético externo aplicado, y que luego llevaría al descubrimiento de una propiedad explícita de las partículas elementales, el espín, son algunos de los temas tratados en el blog en este año ya cuasi postpandémico.

14 años Impulsando la compresión de la ciencia. Basado en los orbitales atómicos f calculados para el átomo de hidrógeno (parte angular.) Al ser l=3 tiene tres nodos angulares y un conjunto de 7 orbitales f que podrían dar cabida a 14 electrones según el principio de exclusión de Pauli. La dirección del orbital es dada por el número ml desde -l a l de uno en uno: -3, -2,-1, 0, 1, 2, 3

14 es un número que parece poco atractivo a primera vista, es par y no especialmente representado en la naturaleza, salvo porque 14 son las redes de Bravais, 14 modelos distintos de redes tridimensionales en la que ordenar átomos reales en un cristal.

Así mismo, 14 son los electrones que caben en la maravillosa sub capa electrónica f de los átomos y que hacen tan especiales a los elementos con electrones f en cuanto a su comportamiento magnético y propiedades.

Aunque el cerio es el primer átomo con un electrón en la subcapa f [Xe] 4f1 5d1 6s2, se parece como lantanoide que es en propiedades químicas al lantano [Xe] 5d1 6s2 . Desde este hasta el lutecio [Xe] 4f14 5d1 6s2, como vemos en la tabla periódica, se van añadiendo electrones en la capa f más interior que las 5d y 6s hasta 14 posibles. En cristales de las sales 3+ de estos lantanoides los iones están separados lo suficientemente como para comportarse como imanes casi independientes unos de otros. Esto permitió en los años 10 y 20 del siglo XX el cálculo del momento magnético de estos iones con precisión y poder comprobar así las predicciones de los distintos modelos teóricos del modelo atómico.

Los elementos que en sus estados basales tienen electrones en la capa f se agrupan en el bloque f de la tabla periódica como lantánidos y actínidos. NO es la forma más correcta de colocar la tabla, pero nos muestra los elementos con electrones f por separado.

En concreto, Friedrich Hund se basó en estas medidas hechas por grupos de todo el mundo, incluyendo el laboratorio de Blas Cabrera en España en los 1910-20 para enunciar sus reglas para el llenado de orbitales atómicos por los electrones en los distintos elementos en 1927. Los cálculos de Hund del momento magnético se ajustaban en gran parte a las medidas experimentales, salvo en el caso del samario y el europio que son un poco especiales. El llenado de los catorce electrones de estos orbitales incluso tenía más sorpresas como la contracción lantánida y efectos relativistas en ella, pero esa es otra historia,

El 14 es el número atómico del silicio y participa de manera destacada en la protección frente a la radiación solar del James Webb Space Telescope y en las maravillosas imágenes que este está obteniendo este año. Como se puede ver en la imagen, la pantalla solar del Webb consta de cinco capas de kapton recubiertas con aluminio altamente reflectantes, pero esto no estaría del todo completo sin el silicio. Las capas que se calientan más la primera y la segunda también tienen un recubrimiento de silicio dopado para reflejar el calor que reciben devuelta al espacio. Esto es así por su la alta emisividad del silicio, que se deshará del la mayor parte del calor y luz que puedan afectar a los instrumentos infrarrojos del lado oscuro del telescopio. Por otro lado, el dopaje del silicio es para volverlo algo conductor y eliminar la electricidad estática que se pueda crear en este entorno hostil.

Gracias a este escudo protector de silicio sobre aluminio y Kapton del tamño de una cancha de tenis el James Webb Space Telescope situado en el punto L2 del sistema tierra-sol, como ya contamos, está obteniendo unas imágenes en el infrarrojo realmente extraordinarias. Esperemos que siga siendo un año con 14 o más maravillas científicas.

La imagen de Hubble de la nebulosa de Orión ya era una maravilla, pero el detalle de la capturada por el JWST en el infrarrojo es realmente detallada y nítida.

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