Isabel Ellie Knaggs, la cristalógrafa que observó por primera vez la forma del carbono y vio cómo el mérito se lo llevaba otro

De todas las mujeres que impulsaron la rama científica de la cristalografía, Isabel Ellie Knaggs no es de las más recordadas ni siquiera hoy. Desde luego no tiene el estatus de Rosalind Franklin, excluida del Nobel que Watson y Crick lograron gracias a las fotografías de la doble hélice que ella tomó. Pero eso no quiere decir que no fuese una pionera o que no hiciese una importante aportación a la química estructural de su época: utilizar la refracción de rayos X para demostrar que la estructura de las moléculas de carbón enlazadas era tetraédrica.

Knaggs nació en 1983 en Durban, Sudáfrica. Su padre, inglés, se había trasladado allí para atenuar los síntomas de lo que parecía una tuberculosis. Cuando su madre murió como consecuencia del parto, ella y su hermana Marjorie volvieron a Inglaterra para vivir con su abuelo y su cuarta esposa, una mujer adinerada.

Sus nuevos tutores eran gente avanzada en cuanto a ideas educativas, de forma que las hermanas Knaggs pudieron estudiar. Acudieron al North London Collegiate School, dirigido por entonces por la matemática Sophie Bryant, la primera mujer en obtener un doctorado en ciencias en Reino Unido. Siguiendo su ejemplo, Knaggs estudió química en el Girton College, que por entonces no era aún parte de la Universidad de Cambridge. Allí las mujeres podían asistir a clase y examinarse, pero no obtener un título. Más adelante, en 1923, sí que se doctoraría en el Imperial College de Londres.

¿Cómo saber qué estructura tiene un átomo?

Knaggs pronto se unió a William Henry Bragg, premio Nobel en 1915 por sus aportaciones a la cristalografía, en el Laboratorio Davy Faraday de la Royal Institution (RI). El objetivo de su trabajo allí tres días a la semana sería producir estructuras de cristal de carbono, aunque también llevó a cabo investigaciones basadas en materiales potencialmente explosivos ricos en nitrógeno, probablemente como parte del esfuerzo de guerra de su país.

La cristalografía requiere una gran cantidad de análisis matemático que hoy hacen ordenadores pero que en tiempo de Knaggs se hacían a mano. En ese momento el trabajo requería analizar las marcas que dejaba en el papel fotográfico la radiación X que se refractaba al atravesar átomos cristalinos. Interpretar la estructura química de los elementos a través de la posición de esas marcas requería intrincados cálculos matemáticos. Cálculos matemáticos que dependían de la simetría del cristal en cuestión, que en la época de Knaggs a veces era desconocida en parte o incluso completamente para determinados compuestos. Para completar la investigación los cristalógrafos partían de moléculas que por otras vías ya ofreciesen algunos indicios de cuál era su estructura y, a partir de ahí, deducir correctamente lo que aún no se sabía.

Knaggs sabía que Bragg y su hijo (con el que éste compartió el Nobel) habían deducido en 1913 a partir de diamantes que el átomo de carbono básico de este material debía tener una forma tetraédrica. Sin embargo, si el átomo de carbono en moléculas sueltas tenía también esa forma o no, aunque era una hipótesis ampliamente aceptada, no había sido aún confirmado con cristalografía de rayos X. En 1925, Knaggs analizó otros compuestos y determinó que sus cálculos solo podían dar como resultado estructuras lógicas si los enlaces del átomo de carbono central estaban también colocados en forma de tetraedro.

Ella lo dijo antes

Knaggs comunicó sus conclusiones primero en una publicación privada al consejo del Girton College en 1927. En 1928 un grupo alemán publicó la hipótesis de que era una estructura piramidal lo que había en el centro de esos compuestos. Knaggs publicó una refutación en la revista Nature, antes de publicar sus resultados completos. “Esa es la primera afirmación inequívoca derivada de datos obtenidos con rayos X” sobre esta cuestión, explica Bart Kahr, investigador del departamento de Química de la Universidad de Nueva York y autor del estudio Broader Impacts of Women in Crystallography, en el que recoge el impacto de las mujeres pioneras en la cristalografía.

¿Por qué es importante precisar que fue Knaggs la primera que determinó la estructura tetraédrica del átomo de carbono en estas circunstancias? Porque después su logro quedó opacado y desplazado durante décadas. Cuando en 1938 dos químicos de la Universidad de Manchester retomaron el modelo preliminar que ella desarrolló, apuntaron que “no servía para nada” discutir la estructura molecular que ella había deducido. Es solo un ejemplo de cómo sus conclusiones fueron despreciadas.

Borrada de investigaciones posteriores

Mientras tanto, en 1926, otro investigador, el japonés Isamu Nitta, publicó resultados similares aunque menos completos que los de Knaggs. Utilizando sus datos de refracción de rayos X, Nitta establece que solo hay dos posibilidades de simetría para estas moléculas, pero admite que “puede que estos datos no sean suficientes para decidir”. Según el trabajo de Kahn, no es hasta 1937 cuando Nitta concluye en la posibilidad correcta de simetría.

En esa investigación, el japonés escribió que “no hay ninguna otra investigación de rayos X que confirme la presencia” de átomos de carbono tetraédricos en cristales orgánicos, ignorando así el trabajo de Knaggs una década antes. Nitta aparece como autor de este descubrimiento en la página web de la Unión Internacional de Cristalografía (de la que fue vicepresidente entre 1963 y 1969).

Helen Megaw, otra alumna del Girton College que coincidió con Knaggs, cuenta en este artículo que publica la web Chemistry World de la Real Sociedad de Química británica que Kanggs era una persona amable y muy tímida. “Iba a las reuniones científicas pero le costaba hacerse oír”. Elaine Mayer, su sobrina, dice en el mismo texto que no era una persona extrovertida: “Mi impresión es que mi tía habría estado profundamente decepcionada y enfadada, pero no sorprendida” por lo que hizo Nitta con su trabajo.

¿Puede que él no lo supiera? Para Kahn esta posibilidad no es muy probable. Él cree que Nitta conocía el trabajo de Knaggs pero que le resultaba incómodo. “La ausencia de menciones a ella en el razonamiento de él es sospechosa. Los autores corteses no escriben así, la ciencia es un saber compartido”.

Referencias

• Isabel Ellie Knaggs, Wikipedia
• Andy Extance, Ellie Knaggs and tetrahedral carbon, Chemistry World, 20 enero 2020
• Skralix, Isabel Ellie Knaggs finally gets credit for her crucial discovery, 91 years later, Daily Kos, 26 enero 2020

Sobre la autora

Rocío P. Benavente (@galatea128) es periodista.