1 Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas Departamento de Química Orgánica y Fisicoquímica Programa de Doctorado Historia y Filosofía de la Ciencia Profesor: Dr. Jorge Valenzuela Pedevila http://www.filosofia.tk/foto/museo/La%20escuela%20de%20Atenas.jpg Historia y Filosofía de la Ciencia

2 La Química en la segunda mitad del siglo XX. Basado en el trabajo de Andoni Garritz, Educación Química, 10, 13-24, 1999

3 Hacia 1950, habían ocurrido tres revoluciones en la Química: La primera, que encabeza Lavoisier entre 1772 y 1789, con el trabajo cuantitativo a conciencia que conduce al concepto de composición química. La primera, que encabeza Lavoisier entre 1772 y 1789, con el trabajo cuantitativo a conciencia que conduce al concepto de composición química. La segunda, que se inicia en 1852 con Frankland y su teoría de la valencia, que atraviesa por el ordenamiento de los pesos atómicos de Cannizzaro y concluye con la tabla periódica de Meyer y Mendeleiev, así como la propuesta de van´t Hoff en 1874, sobre la geometría tetraédrica del carbono. La segunda, que se inicia en 1852 con Frankland y su teoría de la valencia, que atraviesa por el ordenamiento de los pesos atómicos de Cannizzaro y concluye con la tabla periódica de Meyer y Mendeleiev, así como la propuesta de van´t Hoff en 1874, sobre la geometría tetraédrica del carbono. La tercera, entre 1904 y 1923, que se inicia con la sugerencia de Abegg de la existencia de una correlación entre la tabla periódica y el número de electrones de valencia, y culmina con la aparición de libro de Lewis “Valence and the Structure of Atoms and Molecules”. La tercera, entre 1904 y 1923, que se inicia con la sugerencia de Abegg de la existencia de una correlación entre la tabla periódica y el número de electrones de valencia, y culmina con la aparición de libro de Lewis “Valence and the Structure of Atoms and Molecules”.

4 Pauling, 1939. Pauling, 1939. “todas las interacciones químicas pueden entenderse ahora en términos de la mecánica cuántica”. Stent, 1969. Stent, 1969. “aunque el número total posible de reacciones químicas es muy grande, al igual que la variedad de ellas, el objetivo de la química en cuanto a entender los principios de comportamiento de tales moléculas está claramente alcanzado y es limitado”.

5 Química Sintética

6 Derek H.R. Barton, 1918-1998 http://www.chem.tamu.edu/news/index.php?story_id=2

7 http://www.nobelpreis.org/castellan o/chemie/barton.html Premio Nobel, 1969. Artífice del análisis conformacional orgánico. Esta área del conocimiento indaga las consecuencias químicas que tiene la estructura tridimensional de las moléculas, mediante una combinación de estereoquímica, cinética y fisicoquímica. Dijo que “ahora todo el mundo intenta ver las cosas cuidadosamente en tres dimensiones. Cuando yo era estudiante, nadie se molestaba en ello”. Aportes: -Descubrimiento de algunas barreras rotacionales (ej. La barrera sutil de 12 kJ/mol que existe entre etano alternado y eclipsado) --Las conformaciones especiales de los esteroides cuando rotan alrededor de los enlaces sencillos C-C

8 http://www.kfki.hu/~cheminfo/ hun/olvaso/histchem/szerves/d barton.html Después se dedicó a la biosíntesis y dijo: “lo único nuevo está en las grandes moléculas. No creo que nadie vaya a revolucionar la química estudiando moléculas pequeñas”. Sus contribuciones abrieron el camino para el entendimiento de la reactividad en Bioquímica (enzimas, sitios activos, biología molecular, etc.)

9 Elias J. Corey, 1928 http://www.nobelpreis.org/castellano/chemie/ corey.html

10 http://www.albany.edu/new s/releases/2005/apr2005/co rey_noble.htm Premio Nobel 1990. Reúne y sistematiza en los años sesenta el análisis retrosintético, que tanta influencia ha tenido en la enseñanza de la química orgánica. De lo que se trata es de establecer el árbol de síntesis que muestre las trayectorias e intermediarios para alcanzar alguna molécula determinada a partir de ciertos reactivos.

11 Carl Djerassi, 1923 http://www.chemistry.msu.edu/Portraits/Portrait sHH_Detail.asp?HH_LName=Djerassi

12 http://www.chemheritage.org/class room/chemach/pop/07pharma/julia n2.html La carrera por la píldora anticonceptiva culmina ya en esta segunda mitad del siglo, con la síntesis de la noretindrona en 1951 por Carl Djerassi en los laboratorios mexicanos de la empresa Syntex. Noretindrona. http://www.minerva.unito.it/Chimica&Industria /Dizionario/Supplementi01/Pillola/Pillola03.htm

13 Gracias al entendimiento de los mecanismos de reacción, actualmente casi no hay reto en las síntesis orgánicas. Ejemplo de esto es la síntesis de la vitamina B-12, por Robert Woodward(en la foto) y Albert Eschenmoser, en 1973. http://www.monog rafias.com/trabajos 11/lasvitam/Image 655.gif http://www.chemistry.msu.edu/Portra its/PortraitsHH_Detail.asp?HH_LName =WoodwardA

14 Reacción de Wittig http://en.wikipedia.org/wiki/Wittig_reaction La reacción de Wittig de 1954, le valió el Premio Nobel en 1979.

15 Química de Materiales

16 La gran época de los polímeros había pasado antes de 1950. La bakelita y el nylon ya eran historia. Pero… La gran época de los polímeros había pasado antes de 1950. La bakelita y el nylon ya eran historia. Pero…

17 Karl Ziegler, 1889-1973 http://www.anorg.chemie.uni- frankfurt.de/AK_Fink/priv/frankfurt/ hoechst/hoechst.htm Descubre en 1953 el catalizador (compuesto de alquilaluminio combinado con complejos de metales de transición) para la síntesis del etileno a baja temperatura y presión.

18 Giulio Natta, 1903-1979 http://www.polisilk.com/fils.ht m Inventa la polimerización estereoespecífica del propileno (logra que los grupos metilos laterales queden todos del mismo lado en la cadena polimérica, todo- cis, o alternados uno a uno, todo-trans. A él y a Ziegler se les otorgó el Premio Nobel en 1963, al lograr que en un laboratorio se pudiera sintetizar por primera vez el duplicado exacto del hule natural, el poliisopreno todo-cis.

19 Química Teórica Química Teórica

20 Kenichi Fukui, 1918-1998 http://www.chemistry.msu.edu/Portraits/P ortraitsHH_Detail.asp?HH_LName=Fukui Premio Nobel, 1981

21 Roald Hoffmann, 1939 http://www.chemistry.msu.edu/Portraits/PortraitsHH_Detail.asp?HH_LName=Hoffmann Premio Nobel 1981

22 Walter Kohn, 1923 http://www.physics.ucsb.edu/~koh n/ Premios Nobel, 1998 John Pople, 1925 http://www.chemistry.msu.edu/Portraits/ PortraitsHH_Detail.asp?HH_LName=Pople

23 La idea de que la física daría sustento y explicación a todos los fenómenos químicos ha quedado atrás. Los químicos han debido esperar no sólo el impulso teórico sino el crecimiento tecnológico de las computadoras y el de los algoritmos apropiados para garantizar que los resultados fuesen confiables, tanto en el sentido de su robustez teórica como en el de su precisión numérica. Éstas han mejorado notablemente en los últimos años, como para permitir a los químicos establecer consolidadas líneas de investigación en química teórica. La idea de que la física daría sustento y explicación a todos los fenómenos químicos ha quedado atrás. Los químicos han debido esperar no sólo el impulso teórico sino el crecimiento tecnológico de las computadoras y el de los algoritmos apropiados para garantizar que los resultados fuesen confiables, tanto en el sentido de su robustez teórica como en el de su precisión numérica. Éstas han mejorado notablemente en los últimos años, como para permitir a los químicos establecer consolidadas líneas de investigación en química teórica.

24 Química Biológica Química Biológica

25 Linus Pauling, 1901-1994 http://osulibrary.oregonstate.edu/specialcollections/coll/pauli ng/bond/people/pauling-linus.html

26 http://www.janbiro.com/respected.html En 1950 Linus Pauling propone una estructura tipo hélice para los residuos de aminoácidos en las proteínas. http://www.ac-orleans- tours.fr/svt/mol3d/3d/module3/html/3page.ht m

27 Stanley Miller, 1930 http://universe-review.ca/I11-40-SMiller.jpg

28 http://www.cbs.dtu.dk/staff/dave/roanok e/bio101ch19a.htm En 1953, Stanley Miller produce aminoácidos a partir de una mezcla gaseosa supuestamente correspondiente a la de la atmósfera primitiva terrestre sujeta a descargas eléctricas, con lo cual soporta la hipótesis de A. Oparin sobre el origen de la vida.

29 Watson y Crick, 1953 http://www.hallucinogens.com/lsd/francis- crick.html Watson Crick

30 http://www.ncbe.reading.ac.uk/DNA50/menu.html

31 En 1953, Watson y Crick proponen la estructura de hélice doble para el ADN. Prosperan las propuestas sobre la duplicación del ADN, así como el conocimiento del código genético. CrickWatson http://www.explora.cl/exec/recurso.e3?id=399

32 En 1961 Heinrich Matthaei descifro la primera palabra del código genético a partir de modelos moleculares de los tripletes de bases puricas y pirimidicas con Marshall Nirenberg. Nirenberg Matthaeihttp://profiles.nlm.nih.gov/JJ/Views/Exhibit/o ther/visuals.html

33 Frederick Sanger, 1918 http://www.britannica.com/nobel/micro/524_62.html

34 http://www.iqb.es/d_mellitus/ historia/historia06.htm Determinó la primera secuencia completa de aminoácidos de una proteína.

35 Química y energía El gran proyecto de energía de esta segunda mitad del siglo fue la bomba atómica. A partir de ese momento los químicos se han enfocado en procesos limpios. El gran proyecto de energía de esta segunda mitad del siglo fue la bomba atómica. A partir de ese momento los químicos se han enfocado en procesos limpios. http://inventors.about.com/library/w eekly/aa050300a.htm

36 Química y ambiente http://www.nrdc.org/air/pollution/hozone. asp En 1974, proponen que el cloro de los freones puede generar reacciones catalíticas que acaben con miles de moléculas de ozono. Años más tarde se comprobó el adelgazamiento de la capa de ozono.

37 http://www.esa.int/esaCP/ESA3JQUTYWC_Finland_ 1.html

38 LA MATEMÁTICA SIGLO XX

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42 KURT GODEL (Brno, 1906 – 1978) En 1931 Gödel publicó un famoso trabajo que tuvo un extraordinario impacto en la Matemática y en la Filosofía, que terminó con las esperanzas de hacer de la Matemática una disciplina reducible a la Lógica. Su trabajo se tituló “Sobre sentencias formalmente indecibles de Principia Mathematica y sistemas afines.” En 1931 Gödel publicó un famoso trabajo que tuvo un extraordinario impacto en la Matemática y en la Filosofía, que terminó con las esperanzas de hacer de la Matemática una disciplina reducible a la Lógica. Su trabajo se tituló “Sobre sentencias formalmente indecibles de Principia Mathematica y sistemas afines.”

43 En este trabajo señala, en lo esencial, que “no es posible lograr un reduccionismo completo en los sistemas matemáticos clásicos, ya que existen sentencias de las que que no podemos demostrar si son o no ciertas, y sistemas cuya consistencia es imposible verificar. Un sistema como la aritmética contiene proposiciones cuya verdad no se puede probar desde dentro del sistema. En este trabajo señala, en lo esencial, que “no es posible lograr un reduccionismo completo en los sistemas matemáticos clásicos, ya que existen sentencias de las que que no podemos demostrar si son o no ciertas, y sistemas cuya consistencia es imposible verificar. Un sistema como la aritmética contiene proposiciones cuya verdad no se puede probar desde dentro del sistema.

44 W.van O. Quine, lógico y filósofo de la ciencia, señaló: W.van O. Quine, lógico y filósofo de la ciencia, señaló: “El famoso teorema de incompletitud de Gödel muestra que no hay ningún método de prueba formal para demostrar todas las verdades de la matemática, y ni siquiera de la teoría elemental de los enteros positivos. Su prueba, en sí misma estrictamente matemática, produjo un brusco giro en la filosofía de la matemática, pues se había supuesto que la verdad matemática consistía en la demostrabilidad.” “El famoso teorema de incompletitud de Gödel muestra que no hay ningún método de prueba formal para demostrar todas las verdades de la matemática, y ni siquiera de la teoría elemental de los enteros positivos. Su prueba, en sí misma estrictamente matemática, produjo un brusco giro en la filosofía de la matemática, pues se había supuesto que la verdad matemática consistía en la demostrabilidad.”

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46 ALAN TURING (BRITÁNICO, 1912 – 1954) En 1936, Turing publicó el artículo “Sobre números computables, con una aplicación al problema de la decisión” (“On computable numbers, with application to the Entscheidungsproblem”). En este artículo responde a la pregunta planteada por Hilbert en 1900 ¿existe algún procedimiento capaz de decidir cualquier cuestión matemática? En 1936, Turing publicó el artículo “Sobre números computables, con una aplicación al problema de la decisión” (“On computable numbers, with application to the Entscheidungsproblem”). En este artículo responde a la pregunta planteada por Hilbert en 1900 ¿existe algún procedimiento capaz de decidir cualquier cuestión matemática?

47 Para contestar la pregunta necesitaba una definición del concepto método y para ello analizó que era lo que hacía una persona para transformar un proceso metódico, y buscar la forma de hacer esto mecánicamente. Expresó el análisis en téminos de una máquina teórica que sería capaz de transformar con precisión operaciones elementales previamente definidas en símbolos en una cinta de papel (Máquina de Turing, presentada en 1936).

48 Al mismo tiempo, Alonzo Church (USA, 1903 – 1995), anunció en forma más formal la transformación de todas las fórmulas matemáticas a una forma estándar. Los trabajos de Turing y Church tuvieron grandes consecuencias en el desarrollo de las Ciencias de la Computación. El ingeniero alemán Konrad Zuse diseño el primer computador binario (Z1) en 1941. Al mismo tiempo, Alonzo Church (USA, 1903 – 1995), anunció en forma más formal la transformación de todas las fórmulas matemáticas a una forma estándar. Los trabajos de Turing y Church tuvieron grandes consecuencias en el desarrollo de las Ciencias de la Computación. El ingeniero alemán Konrad Zuse diseño el primer computador binario (Z1) en 1941.

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50 Edward Lorenz (USA, 1917 - ) Analizando los datos obtenidos con un computador, observó que existen sistemas que pueden desplegar un comportamiento altamente complicado, impredicible, sistemas en los que pequeñas diferencias en una sola variable tienen efectos profundos en la historia posterior del sistema, provocando que este cambie radicalmente. Los llamó “sistemas caóticos.” Analizando los datos obtenidos con un computador, observó que existen sistemas que pueden desplegar un comportamiento altamente complicado, impredicible, sistemas en los que pequeñas diferencias en una sola variable tienen efectos profundos en la historia posterior del sistema, provocando que este cambie radicalmente. Los llamó “sistemas caóticos.”

51 Lorenz señaló en una conferencia (diciembre 1972): Lorenz señaló en una conferencia (diciembre 1972): “El aleteo de una mariposa en Brasil puede producir un tornado en Texas." “El aleteo de una mariposa en Brasil puede producir un tornado en Texas."

52 Otros sistemas no lineales muy interesantes descubiertos por matemáticos son las estructuras geométricas llamadas “fractales.” Otros sistemas no lineales muy interesantes descubiertos por matemáticos son las estructuras geométricas llamadas “fractales.”

53 Un fractal es un objeto semi geométrico cuya estructura básica se repite a diferentes escalas. El término fractal fue introducido por Benoit Mandelbrot en 1975 y deriva del latín fractus, que significa quebrado o fracturado. Los fractales son figuras geométricas irregulares y detalle infinito. Muchas estructuras naturales son fractales. Un fractal es un objeto semi geométrico cuya estructura básica se repite a diferentes escalas. El término fractal fue introducido por Benoit Mandelbrot en 1975 y deriva del latín fractus, que significa quebrado o fracturado. Los fractales son figuras geométricas irregulares y detalle infinito. Muchas estructuras naturales son fractales. Ejemplos: las montañas, los copos de nieve, las nubes, las líneas costeras Ejemplos: las montañas, los copos de nieve, las nubes, las líneas costeras

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55 John von Neuman (húngaro, 1903 – 1957) Gran aporte en el desarrollo de los computadores y en la formalización de la estructura de la mecánica cuántica. Gran aporte en el desarrollo de los computadores y en la formalización de la estructura de la mecánica cuántica. En 1932 escribió el famoso libro “Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik” (Fundamentos matemáticos de la mecánica cuántica). También contribuyó a la teoría de los juegos con el economista austriaco Oskar Morgenterrn (1902 – 1977). En 1932 escribió el famoso libro “Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik” (Fundamentos matemáticos de la mecánica cuántica). También contribuyó a la teoría de los juegos con el economista austriaco Oskar Morgenterrn (1902 – 1977).

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59 Andrew Wiles (Inglaterra, 1953- ) En septiembre de 1994, resolvió (148 páginas), el “Último Teorema de Fermat.” En septiembre de 1994, resolvió (148 páginas), el “Último Teorema de Fermat.” Afirma que si n es un entero mayor que 2, la ecuación Afirma que si n es un entero mayor que 2, la ecuación no tiene solución si x, y, z son enteros positivos. no tiene solución si x, y, z son enteros positivos.

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