Categoría: Química

El elemento 23 de la tabla periódica es el vanadio, un metal de transición usado en aleaciones para fortalecer el acero y aligerar piezas de algunas máquinas; de hecho, el primer uso sustancial del vanadio fue como parte del chasis de los automóviles Ford T de la década de 1910. Un compuesto de vanadio, el pentóxido vanádico (V₂O₅) se emplea como catalizador en la producción de ácido sulfúrico. En la mayoría de los seres vivos, el vanadio se encuentra en proporciones minúsculas, pero parece participar en las enzimas de algunos microorganismos, los cuales concentran el elemento para realizar sus funciones vitales.

Esta capacidad de algunos microorganismos de concentrar vanadio ha llevado al desarrollo de una técnica que permitiría demostrar la presencia de vida (actual o en el pasado) en el planeta Marte.

¿Vanadio en microfósiles marcianos?

Cuando se encuentre evidencia de vida en Marte, si es que se llega a encontrar, no será por el descubrimiento de restos de una civilización perdida o a través del contacto con «hombrecillos verdes». La búsqueda seria de vida en Marte involucra el estudio de posibles rastros de microorganismos que pudieron haber habitado el planeta rojo en tiempos remotos.

Uno de los grandes retos en esta búsqueda de microorganismos fósiles es el de encontrar una serie de criterios que permitan distinguir sin sombra de duda entre un auténtico resto de microorganismo y una formación similar a un ser vivo pero generado por un proceso abiótico (físico o químico). Ya en pasadas misiones a Marte se han hallado impresiones semejantes en forma y tamaño a huellas de organismos que vivieron en el planeta Tierra hace millones de años. Sin embargo, aún no ha sido posible demostrar que tales muestras realmente provienen de seres vivos que en alguna época hayan habitado nuestro planeta vecino.

Un equipo de geólogos y químicos encabezado por Craig P. Marshall,  de la Universidad de Kansas, ha propuesto recientemente tres procedimientos que podrían zanjar las dudas sobre la identidad de posibles restos de microorganismos. Primero, la muestra debe tener el aspecto, forma y tamaño que tienen los microfósiles conocidos de la tierra. Segundo, se debe demostrar la presencia de carbono. Finalmente, propone el equipo, se debería demostrar una concentración comparativamente alta de vanadio en las supuestas células fósiles. Por separado, o de dos en dos, estos criterios no son suficientes para demostrar la identidad de los microfósiles, pero si una muestra presenta las tres condiciones, la probabilidad de que su origen sea orgánico es muy alta.

Los dos primeros criterios no requieren mayor explicación (todos los seres vivos forman células y están construidos con moléculas de carbono), pero ¿por qué el vanadio tendría algo que ver con la detección de microfósiles? Resulta que algunos organismos en la tierra, particularmente seres unicelulares fotosintéticos (las antes llamadas microalgas) tienden a concentrar vanadio en sus células, y hasta se ha sugerido que este elemento químico podría jugar un papel importante como componente de algunas enzimas o incluso como sustituto del magnesio en las moléculas de clorofila. Aún después de la muerte de los organismos se da un proceso de sustitución de magnesio por vanadio, lo que causa una acumulación de este metal en cantidades detectables para los modernos equipos de fluorescencia de rayos X.

Marshall y su equipo ya han encontrado cantidades mensurables de vanadio en muestras fósiles que se han asignado sin duda a seres unicelulares similares a los dinoflagelados llamados acritarcos, que vivieron en el Devónico, hace unos cuatrocientos millones de años. Con estos resultados, ahora proponen incorporar una prueba de vanadio en los experimentos de detección de microfósiles planeados por la NASA para sus vehículos de exploración de Marte de la misión Mars 20/20,  que está en la agenda de la agencia espacial para partir de la tierra en el año 2020.

En el siglo XXI el vanadio podría ser un auxiliar indispensable en la búsqueda de vida extraterrestre. Hace doscientos años, en los albores del siglo XIX, los sabios de la época contaban apenas con herramientas rudimentarias para la identificación de los elementos químicos, entre ellos el vanadio. La historia del descubrimiento del vanadio comienza en un pintoresco pueblo del centro de México llamado Zimapán.

El descubrimiento del vanadio

El 11 de octubre de 2018 se anunció que Zimapán, un pequeño poblado del estado mexicano de Hidalgo, había sido integrado a la lista de «pueblos mágicos» de la Secretaría de Turismo. Los principales atractivos del municipio de Zimapán, según los comunicados de promoción, son sus escenarios naturales, su gastronomía tradicional y los vestigios históricos dejados por la centenaria actividad minera y metalúrgica de la región.

Tal actividad comenzó pocos años después de la conquista de México, cuando los exploradores enviados por Hernán Cortés hallaron abundante plata en la región. Zimapán se convirtió pronto en uno de los más ricos veneros de metales preciosos de la Nueva España. Una de las primeras minas de la zona fue La Purísima, localizada en una localidad llamada El Cardonal. Durante siglos, de las vetas argentíferas de La Purísma se extrajeron cantidades ingentes de ricos minerales que abultaron significativamente las arcas españolas. Ya en los últimos años del virreinato, una muestra extraída de esta mina fue protagonista de una historia científica de la mayor importancia: el descubrimiento de un nuevo elemento químico.

En 1801 llegó al Real Seminario de Minería de la ciudad de México un espécimen proveniente de La Purísima, que fue prontamente examinado por Andrés del Río, el joven pero experimentado catedrático de geología y mineralogía del Seminario. Andrés Manuel del Río y Fernández había nacido en Madrid en 1764 y desde muy joven había mostrado dotes intelectuales excepcionales, lo que le permitió graduarse de bachiller de la Universidad de Alcalá de Henares a los 18 años. Posteriormente realizó estudios con los mejores químicos e ingenieros de minas de la época en París, en la Academia de Minas de Frieberg (en Sajonia, hoy parte de Alemania), en Schemnitz (actualmente en Hungría)  y en Londres. A raíz de la revolución francesa, y tras la ejecución de su mentor Antoine Lavoisier en 1794, del Río regresó brevemente a España. para después trasladarse a la Nueva España, en donde se incorporó al recién creado Real Seminario de Minería por invitación del primer director del colegio, Fausto Elhúyar, el co-descubridor del tungsteno o wolframio. 

Del Río procedió a aplicar en la muestra de La Purísima (aquel «plomo pardo de Zimapán») las pruebas para separar metales que había aprendido en la academia de  química analítica de Schemnitz y no tardó mucho en darse cuenta de que el mineral contenía, además de plomo, algún otro tipo de componente cuyos compuestos presentaban variados colores, por lo que llamó pancromo («todos los colores») al misterioso metal y zimapanio al mineral del que lo había extraído. Semanas después, al obtener cristales de un color rojo muy vivo, del Río llamó eritrono (del griego erythró, rojo) a lo que, cada vez con mayor certeza, parecía ser un elemento químico desconocido.

Andrés del Río detalló sus observaciones en una carta enviada a sus colegas franceses, pero la misiva se perdió en el naufragio del navío que la transportaba a Europa. La única descripción original del descubrimiento del nuevo elemento que sobrevive hasta nuestros días está escrita como notas en la traducción que del Río hizo de un texto alemán de geología, las Tablas de Kersten.

En 1803, el barón Alexander von Humboldt arribó a la Nueva España para emprender un viaje de exploración y aprovechó la ocasión para visitar a su amigo Andrés del Río, a quien había conocido en la Academia de Minas de Frieberg.  Cuando del Río comentó a Humboldt sobre sus experimentos con el plomo pardo de Zimapán, el sabio germano replicó que el misterioso componente del zimapanio podría ser el cromo, un elemento descubierto en 1797 por Nicolas-Louis Vauquelin. Del Río se convenció de que el barón tenía razón, y por mucho tiempo pensó que su eritrono no era otra cosa que el cromo. De todas maneras, cuando Humboldt regresó a Europa llevó consigo un manuscrito de del Río en el que se detallaban sus observaciones y  una muestra del «plomo pardo de Zimapán» para que la analizaran los expertos franceses y germanos de la época.

En 1830, el químico sueco Nils Gabriel Sefström, al estudiar muestras de hierro, logró aislar el cloruro de un metal desconocido, al que llamó vanadio en honor de Vanadis, una deidad escandinava de la belleza y la fertilidad. Sefström envió muestras de pentóxido de vanadio a su compatriota Jöns Jacob Berzelius, quien demostró que el vanadio era diferente del uranio. A su vez, Berzelius envió las muestras de vanadio a Friedrich Wohler, quien estaba reanalizando las muestras de plomo de Zimapán que el barón von Humboldt había llevado a Europa. Wohler mostró sin sombra de duda que el vanadio de Sefström era exactamente el mismo elemento que el eritrono de Andrés del Río. Berzelius escribió en 1831:

This metal, recently discovered by Professor Sefström…has also been found in a mineral of Zimapán, in Mexico… Del Río had already analyzed this mineral in the year 1801… *

George William Featherstonhaugh, el geólogo inglés considerado el padre de esa disciplina en los Estados Unidos, invitó en 1832 a del Río a publicar en el Monthly American Journal of Geology and Natural Sciences un recuento de su descubrimiento de 1801. En su contribución al Journal, del Río incluyó una traducción al inglés de las notas publicadas en su traducción de las Tablas de Kersten, así como su malestar por la manera en la que Humboldt y otros eruditos europeos parecían menospreciar su trabajo. La respuesta de Featherstonhaugh es una encendida defensa de la prioridad de del Río en el descubrimiento del nuevo elemento y una propuesta para honrar el nombre del mexicano y llamar rionium (rionio) al metal, en lugar del nombre de «una ridícula deidad escandinava que ni siquiera existe».

A pesar de la demostración de que Andrés del Río era el verdadero descubridor del «vanadio», el nombre propuesto por Sefström se impuso y es con el que se conoce actualmente al elemento 23. Asimismo, el zimapanio se conoce oficialmente como vanadinita, y ahora se sabe que es un clorovanadato de plomo, Pb₂Cl(VO₄).

Hoy en día se reconoce universalmente a Andrés Manuel del Río como el descubridor del vanadio, aunque es una lástima que los nombres que él propuso hayan quedado en el olvido. De todas formas, aunque su nombre no haya quedado grabado en la nomenclatura química oficial, Zimapán siempre será recordado, además de por ser un pueblo mágico, por ser el lugar de origen de las muestras que llevaron al descubrimiento del elemento 23.

Nota

* La cita es a una traducción al inglés del texto de Berzelius, tal como aparece en Caswell (2003), p. 38.

Referencias

Caswell, L. R. 2003. Andrés del Río, Alexander von Humboldt, and the twice-discovered element. Bulletin History Chemistry 28:35-41.

Cintas, P. 2004. The road to chemical names and eponyms: Discovery, priority, and credit. Angewandte Chemie International Edition 43:5888-5894.

del Río, A. M. 1832. The Brown lead ore of Zimapan. Monthly Journal of Geology and Natural Sciences, marzo de 1832:438-440.

Del Río, A. M. 1835. Del zimapanio. Revista Mexicana, Periódico Científico y Literario 2(tomo I): 83-85 [Consultado en Trabulse 1985, pp. 181-184]

Featherstonhaugh, G. F. 1832. Remarks [respuesta al comunicado de Andrés del Río]. Monthly Journal of Geology and Natural Sciences, marzo de 1832:440-444.

Marshall, C..P. 2017. Imaging of vanadium in microfossils: A new potential biosignature. Astrobiology 17:1069-1076.

Trabulse, E. (ed.). 1985. Historia de la ciencia en México. Cuarta Parte. Siglo XIX. Fondo de Cultura Económica. México.

Uribe Salas, J. A. 2006. Labor de Andrés Manuel del Río en México: Profesor en el Real Seminario de Minería e innovador tecnológico en minas y ferrerías. Asclepio, Revista de Historia de la Medicina y de la Ciencia 58:231-260.