Año internacional de la Química

¡Buen Año Internacional de la Química!

Hoy se ha procedido a la inauguración del Año Internacional de la Química en el Salón de Actos del CSIC en su sede central de Serrano en Madrid, con la asistencia del Vicepresidente Primero de Gobierno, los ministros de Educación y Ciencia e Innovación, el Presidente del CSIC y el Presidente del Foro Química-Sociedad, además de ilustres investigadores y personalidades del mundo de la Química y de otras disciplinas científicas.

El Año Internacional de la Química conmemora el centenario del segundo Premio Nobel concedido a Marie Curie (el de Química de 1911). Es una iniciativa de la IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry), secundada por la UNESCO. Los químicos españoles, en coordinación con sus homólogos europeos e internacionales, han diseñado una amplia panoplia de actividades a lo largo de este año, que si duda alguna conseguirán acercar la química a la sociedad.

Los matemáticos, desde este blog Matemáticas y sus fronteras, promovido por el Instituto de Ciencias Matemáticas (ICMAT), desean el mayor de los éxitos a sus colegas químicos.

Un informe norteamericano a rescatar

Aprovechando la ocasión, y puesto que este blog trata de matemáticas, nos gustaría recordar un informe de hace algunos años realizado por un comité denominado Committee on Mathematical Challenges from Computational Chemistry que tenía como encargo: “investigar e informar sobre las oportunidades de colaboración en matemáticas que puedan acelerar el progreso en química teórica y computacional y sus aplicaciones, así como el hacer recomendaciones para promover esta investigación”.

Este estudio fue desarrollado a iniciativa del National Research Council y está publicado por las National Academies de los Estados Unidos. Recomendamos vivamente su lectura tanto a matemáticos cómo a químicos (se puede encontrar en este enlace http://www.nap.edu/openbook.php?record_id=4886)

He aquí un breve listado de aplicacioes de diversas áreas de las matemáticas a l investigació química, en algunos casos han conducido a una auténtica investigación inter y mutidisciplinar:

• Aplicaciones de las ecuaciones diferenciales y en derivadas parciales a la cinética de las reacciones químicas.
• Uso de la estadística para predecir las propiedades de moléculas usadas como medicamentos o en agricultura
• Aplicaciones del análisis numérico en problemas de química computacional.
• Uso de las ideas geométricas en espacios multidimensionales para comprender el plegado de proteínas (la distance geometry, que en esencia estudia el problema de, conocidas las distancias entre puntos dados, calcular las coordenadas de los mismos).
• Instrumentos topológicos (característica de Euler de los poliedros) para entender los fullerenos.
• Aplicaciones del análisis harmónico al estudio de cuasi-cristales.
• Aplicaciones de grupos y álgebras de Lie  por Moody y patera al estudio de cuasi-cristales.
• Aplicaciones de la teoría de grafos y la combinatoria:
  • Al estudio de la estructura de las moléculas.
  • A la estereoquímica.
  • A la organización y estructuración de la literatura química.
  • A la representación de las reacciones químicas.

• Aplicaciones de la teoría de probabilidades al estudio de las propiedades de cristalografía de rayos X.

Las matemáticas para la formación de los químicos

Vamos a reproducir aquí las recomendaciones de la American Chemical Society sobre lo que los estudiantes de químicas deberían conocer de matemáticas:

• Una sólida formación en los fundamentos y aplicaciones del cálculo, incluyendo conocimientos de ecuaciones diferenciales y de ecuacioes en derivadas parciales.
• Una buena formación en los principios básicos del álgebra lineal y un conocimiento práctico de la estadística con aplicaciones a problemas de diseño de experimentos, validación de datos y procedimientos de optimización.
• Experiencia con ordenadores, incluyendo programación, análisis numérico, computación simbólica, simulaciones, así cómo el conocimiento y el uso de las bases de datos (incluyendo el como generarlas).

Undergraduate Professional Education in Chemistry: Guidelines and Evaluation Procedures, American Chemical Society, Washington, D.C., 1992.

Podríamos cerrar estos parráfos reclamando en la dirección contraria el conocimiento de los estudiantes de matemáticas de los procesos elementales de la química, recuperando los cursos selectivos que trataban de dar una formación científica básica en materias como Química, Física, Biología o Geología.

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Manuel de León (CSIC, Real Academia de Ciencias) es Director del Instituto de Ciencias Matemáticas (ICMAT), Miembro del Comité Ejecutivo de IMU y Miembro del Core Group de PESC (ESF).