Químicos Modernos: El árduo camino al Nobel de Marie Curie.

El 10 de diciembre de 1911, Marie Curie recibía el premio Nobel de química por “los servicios para el desarrollo de la química  mediante el descubrimiento de los elementos radio y polonio”. Fue la primera mujer en recibir un premio Nobel y la primera persona en recibir dos (ella, Pierre Curie y Henri Becquerel habían compartido el premio de física de 1903 por su trabajo sobre la radiación). El impacto de Marie en el mundo científico, y en el papel de las mujeres en él, fue de tal magnitud que uno de los cuatro objetivos del Año Internacional de la Química 2011 (IYC2011) es celebrar el centenario de su premio. Con esta entrada Experientia docet le rinde homenaje e inaugura la serie Químicos Modernos que con motivo del IYC2011 dedica a los grandes personajes, muchos desconocidos, de la química del último siglo y medio.

Maria Salomea Sklodowska nació el 7 de noviembre de 1867 en Varsovia (Polonia). Sus padres eran ambos maestros (su madre murió cuando ella tenía 10 años) que supieron educar y motivar excepcionalmente a su hija. En aquella época Polonia era un estado súbdito de Rusia y las mujeres no tenían acceso a la educación superior, por lo que en 1891 Maria decidió unirse a su hermana Bronia en París, matriculándose en la Universidad de la Sorbona. Marie, ya con su nombre afrancesado, recibió sus títulos en física en 1893 y matemáticas en 1894 con calificaciones extraordinarias. La historia de cómo Marie llegó a titularse con 27 años en un país que no era el suyo, en un idioma que no era el suyo y teniendo que trabajar para sobrevivir nos habla ya de la extraordinaria mujer que era.

Conoció a Pierre Curie en la primavera de 1894, y se casaron en 1895 en una ceremonia civil en Sceaux (cerca de París). Ambos eran muy tímidos y nada mundanos, no preocupándoles gran cosa las ambiciones  económicas y sociales. Su principal afición era el ciclismo, pero ambos compartían también un profundo amor por la ciencia y una dedicación obsesiva a ella. Su primera hija, Irène, nacería en 1897.

Los resultados que obtuvo Pierre sobre la piezoelectricidad, la simetría de cristales y el magnetismo mientras era profesor en la Escuela Superior de Física y Química Industriales (ESPCI, por sus siglas en francés) de la ciudad de París siguen teniendo hoy día una importancia fundamental, especialmente los conceptos de temperatura de Curie (por encima de la cual los imanes pierden su magnetismo) y la ley de Curie que relaciona magnetismo y temperatura. Marie publicó su primer artículo en 1897 sobre la magnetización de los aceros pero buscaba un tema de investigación propio, que encontraría en la radioactividad. Un año después de la observación por parte de Wilhelm Röntgen de los rayos X en 1895, Henri Becquerel descubrió la radioactividad del uranio al comprobar cómo unas placas fotográficas envueltas en papel negro y guardadas cerca de unas sales de uranio se habían velado sin que les llegase luz.

A Marie se le concedió una habitación húmeda de la ESPCI para su investigación de doctorado. Allí pudo analizar toda una variedad de materiales inorgánicos, de entre los que el uranio y el torio eran los únicos elementos conocidos entonces que presentaban radioactividad. Sus muestras las colocó en una placa de condensador cargada hasta 100 V y unida a uno de los electrómetros de Pierre, pudiendo de esta forma medir cuantitativamente su radioactividad. Encontró que los minerales pechblenda (UO₂) y torbernita (Cu(UO₂)₂(PO₄)₂·12H₂O) eran más radioactivos que el uranio puro, de lo que dedujo que debían contener otros constituyentes aún más radioactivos. El 12 de abril de 1898 Marie presentó sus primeros resultados: “estos minerales podrían contener un elemento que sea mucho más activo que el uranio”. Pierre y ella decidieron que ella se concentraría en los aspectos químicos del aislamiento del elemento, mientras que el estudiaría sus “propiedades radiativas”.

En abril de 1898 Marie disolvió pechblenda en ácido clorhídrico (HCl) y trató la disolución con ácido sulfhídrico (H₂S): el uranio y el torio se mantenían en disolución, pero los sulfuros del precipitado seguían siendo muy radioactivos. Después de varias manipulaciones más encontró que este material radioactivo coprecipitaba con bismuto (Bi). En julio ella y Pierre publicaron un artículo (creando el nombre “radio-activo” en su título) presentado por Becquerel a la Academia de Ciencias. En él sugerían por primera vez que la radiactividad era un fenómeno asociado con el átomo y proponían que el nuevo elemento, una vez confirmada su existencia, debería llamarse polonio.

El análisis de las distintas fracciones del tratamiento de la pechblenda hizo que la pareja se diese cuenta de que debería haber otro elemento radioactivo, que no lo precipitaba ni el (H₂S), ni el sulfuro de amonio ((NH₄)₂S), ni el amoniaco (NH₃) y que formaba un carbonato insoluble en agua parecido al de bario BaCO₃ y un cloruro algo menos soluble que el de bario (BaCl₂) que actuaba de portador. A este elemento lo llamaron radio, publicando sus resultados el 26 de diciembre de 1898; el espectroscopista Eugène-Anatole Demarçay encontró una nueva línea espectral atómica del nuevo elemento, lo que ayudó a confirmar su existencia.

Dado que el nuevo elemento era mucho más radioactivo que el polonio, los Curie sus esfuerzos en él. Estaba claro que haría falta mucha más pechblenda para obtener cantidades significativas de radio. Terminarían procesando 8.000 kg de pechblenda austriaca. Durante los cuatro años siguientes trabajaron en unas condiciones y con unos medios que sólo pueden ser calificados como heroicos: en un cobertizo sin ventilación y sin calefacción, con un frío terrible en invierno y un calor abrasador en verano. Marie escribió: “Tuve que pasar todo el día mezclando una masa hirviente con una pesada barra de hierro casi tan grande como yo. Estaba rota de fatiga al acabar el día”. Sin embargo ella describió la vida en “este cobertizo miserable” como “los mejores y más felices años de nuestra vida”, y se sentía muy honrada cuando famosos científicos, entre ellos Lord Kelvin, de paso por París se acercaban a saludarles allí.

Trabajaron con lotes de 20 kg de pechblenda: moliendo, disolviendo y refinándola hasta conseguir pequeñas disoluciones. En 1902 consiguieron aislar 0,1 g de RaCl₂ después de miles de recristalizaciones a partir del más soluble BaCl₂ en HCl, determinando que el peso atómico del radio era 225. Marie completó su tesis doctoral, una de las más impresionantes que se recuerdan, en junio de 1903

En noviembre de 1903 los Curie y Becquerel recibían la noticia de que les había sido concedido el premio Nobel de física por su trabajo sobre la radioactividad. Becquerel acudió a Estocolmo, pero no así los Curie: Pierre estaba enfermo y desbordado con sus obligaciones y Marie se estaba recuperando de un aborto. El premio tuvo aspectos positivos y negativos: por una parte fue una ayuda financiera pero, por otro, les expuso a la alabanza y al escrutinio públicos. Marie escribiría más tarde “la pérdida de nuestro aislamiento voluntario fue causa de verdadero sufrimiento para nosotros”.

Se creó una cátedra para Pierre en la Sorbona con un puesto para Marie en 1904; en junio Pierre daba la conferencia Nobel en Estocolmo y al año siguiente Pierre fue elegido miembro de la Academia de Ciencias. En diciembre de 1905 nacía la segunda hija del matrimonio, Eve Denise. El lluvioso 16 de abril de 1906 Pierre resbalaba en el empedrado de la Rue Dauphine y moría en el acto al ser atropellado por un carro.

Marie pasó a ocupar la cátedra de la Sorbona de Pierre, convirtiéndose así en la primera catedrática de Francia. Ese mismo año Lord Kelvin escribió en el periódico The Times un artículo en el que especulaba con la posibilidad de que el radio podía ser un compuesto de plomo que contuviese cinco átomos de helio. Marie decidió probar más allá de toda duda razonable que el radio era un elemento. En 1907 consiguió 0,4 g de RaCl₂ y volvió a determinar el peso atómico, obteniendo 226,45. No satisfecha, en 1910 aisló el radio elemental por electrolisis de RaCl₂ en mercurio y destilándolo de la amalgama. Ya no había duda posible.

El 8 de noviembre de 1911 la Academia Sueca anunciaba que se había concedido el premio Nobel de Química  a Marie Curie por el descubrimiento del polonio y el radio.