BUSCADOR GOOGLE PREMIUM

jueves, 11 de octubre de 2012

Fábrica Extraordinaria


Todo el que ha visto una refinería de petróleo moderna –con “craqueo catalítico”(reconstrucción de moléculas)– ha quedado impresionado por su tamaño y complejidad. Una fábrica de microcircuitos de computadora, con sus robots y rayos laser, también es impresionante. Nunca he visto una gran planta de fertilizantes a base de gas, pero tengo entendido que también lo son, tanto por lo complejo de sus instalaciones como por su tamaño. Pero ninguna de estas plantas, ni la combinación de todas ellas, se aproxima a la complejidad de la fábrica de leche.
Para darse cuenta de la distancia que las separa basta describir el producto final y la materia prima con la cual se fabrica. El producto –la leche de vaca– es el alimento más completo que se conoce, el único capaz de sostener solo todos los procesos vitales. Las grandes moléculas en suspensión, que hacen opaca a la leche, contienen grasas (3.8%), proteínas (3.2%), carbohidratos –los combustibles del organismo– (4.8%), y minerales (0.7%); el resto es el elemento básico para la vida: agua.
Entre las proteínas hay miles de sustancias diferentes, que van desde enzimas digestivas hasta vitaminas, pasando por las proteínas, los “ladrillos” con los que se construyen los tejidos del cuerpo. Los minerales incluyen todos los que son indispensables para la vida: desde el hierro para transportar oxígeno, hasta el calcio para construír huesos, además de sodio y potasio, cuyos iones son los mensajeros electrónicos de los circuitos nerviosos. La gran variedad de grasas (lípidos: colesteroles, glicéridos, etc.), entre otras funciones sirven para hacer las fundas aislantes del cableado del sistema nervioso. Sin ellos el cortocircuito sería inmediato, haciendo imposible la vida.
A pesar de que según el biólogo especialista Stuart Patton “el número de proteínas descubiertas dentro de la leche está limitado sólo por la paciencia de los investigadores y el grado de sensibilidad de sus métodos”, el envase y la materia prima son aún más notables. Cada gotita de leche, que mide de 3 a 4 micras (“µ”: milésimas de milímetro) y contiene miles de partículas, está rodeada de una membrana de lípidos de 0.02 µ de espesor, capaz de resistir –en un momento dado- una presión de 100 atmósferas (10 veces mayor a la de una llanta de camión). Ahora veamos con que cuenta la fábrica para producir este paquete.
La materia prima para la fabricación de la leche es algún tipo de grass, la alfalfa u otra hoja sinilar. Es más, la materia prima no tiene que ser llevada al procesamiento; si es necesario, la fábrica se moviliza para cosecharla. Es importante mencionar que la estructura básica de las plantas es la celulosa, excelente materia prima para hacer papel; pero los mamíferos carecemos de enzimas para digerirla. El proceso de fabricación de la leche no sólo extrae los minerales y vitaminas que pudiera tener la planta, sino que la trasforma en hidrocarburos, como la lactosa (un azucar), grasas, y las complejísimas proteínas. Un metabolismo teóricamente imposible con el equipo “standard”.
Pero es que la fábrica de leche, que es la vaca, tiene un equipamiento adicional, del que disponen sólo los rumiantes. Entre los llamados “cuatro estómagos”* de la vaca está el “rumen” (que tiene de 110 a 220 litros de capacidad), donde habitan los obreros especializados de la fábrica –bacterias y protozoarios (primitivos organismos microscópicos)– que desarman la celulosa. Estos bichos se encargan de reducir las moléculas de celulosa a sus bloques estructrales básicos. Como piezas de “lego”, con los que la vaca puede construír moléculas tan complicadas como las proteínas.
Dato: * Los tres primeros (rumen, retículo y omaso) son anteriores al estómago, y se formaron del esófago.
Este proceso de construcción se lleva a cabo en un órgano que –si bien es común a todos los mamíferos– en la vaca, por ciertas características, es único en la naturaleza. La llamada “célula lactante” –que produce la leche– es una fábrica en sí, que además se convierte en producto. Es decir que, luego de hacer el metabolismo necesario para construír la”gotita”, parte de la célula se convierte en la envoltura y parte se va dentro de ella. Pero, para que la materia prima llegue a los millones de células lactantes que producen la leche, hay previamente un “proceso industrial”, comparado al cual las fábricas más sofisticadas resultan juguetes.
Ante todo están los controles. A diferencia de otros procesos fabriles, la fábrica de leche tiene controles químicos. Cuando no es requerida, la fábrica se mantiene cerrada con una sustancia mensajera (hormona) llamada progesterona. Cuando la vaca queda preñada, su organismo produce otros mensajeros químicos –las hormonas: insulina, hidrocortisona y prolactina– que retiran la progesterona y dan la señal para echar a andar la fábrica. Los bichos del “rumen” han estado trabajando todo el tiempo, pero la materia prima que producen ha sido usada para construír carne, grasa y otros tejidos. Se puede decir que se dedicaban exclusivamente al mantenimiento de la planta.
Cuando las hormonas dan la orden de producción, el circuito de la materia prima se altera. Tanto el intestino como el hígado han estado depositando “materiales de construcción” en el sistema sanguíneo, que los distribuía de acuerdo a un programa rutinario de mantenimiento. Al arrancar la fabricación del ternero y de la leche, el programa de producción cambia. Igual que todas las hembras de mamíferos, la vaca altera su metabolismo, y una serie de materiales constructivos (aminoácidos, proteínas, azúcares y lípidos) van a dar a las ubres, es decir a las células “lactantes”.
Durante este período se produce un fenómeno que aún no ha sido bien explicado, que es el paso de grandes moléculas de proteínas de la sangre a la leche. Una química en la que parecen intervenir los iones (átomos con carga eléctrica) de potasio, que hacen de “llave” a las membranas celulares. Sin embargo la mayor parte de las proteínas es fabricada por las células mismas, por transcripción de ácido ribonucléico (RNA, mensajero del código genético). Un proceso a nivel de los órganos interiores de la célula (ribosomas) similar al que produce al ternero.
Como acabamos de ver, la vaca no sólo es una fábrica asombrosa –como todo organismo viviente que se reproduce– sino además produce con la materia prima más simple el producto más complejo. Después de la célula “fotosintética” de las plantas –base de la cadena alimenticia– que con luz solar convierten CO2 y agua en carbohidratos, el proceso por el que se produce la leche es el más importante para la vida. La leche de vaca es la más completa, hecha de celulosa, la materia prima orgánica más abundante.
Es cierto que todos los mamíferos producen alguna clase de leche, más pobre y especializada en algunas especies. Por ejemplo los pinípedos, como las focas y morsas, producen una leche que es 50% grasa, para generar la capa que protegerá a la cría del frío y le dará una reserva de energía de rápido consumo. La leche humana, también más pobre y algo más dulce, es similar a la de los primates. Pero la diferencia principal no está tanto en la composición química sino en el “costo”. Mientras que, para producir leche, la foca tiene que comer peces (organismos completos) y la mujer una gran variedad de alimentos con alto contenido de proteína, la vaca lo hace con el humilde pasto o alfalfa.
Cuando se observa estos asombrosos procesos, la aparente facilidad con que se llevan a cabo y su eficiencia, resulta inevitable preguntarse cómo se ha llegado a esa complejidad. La respuesta es tiempo… mucho, mucho tiempo. Cuando los dinosaurios correteaban por la tierra (imagino que haciéndola temblar), nuestros primeros antepasados ya andaban escondiéndose de ellos entre los helechos. Ya habían aparecido las primeras primitivas glándulas mamarias, probablemente muy poco eficientes. Cuando desaparecieron los dinosaurios y dejaron el terreno libre a los mamíferos, estos crecieron y se diversificaron.
La evolución, en 65´000,000 de años –un tiempo difícil de imaginar– hizo muchos falsos intentos. Los más eficientes progresaron, la mayoría de los ineficientes se extinguieron. Entre estos últimos hay uno que sobrevivió, como náufrago en una isla (Australia): el ornitorrinco. Este bicho es el mamífero más primitivo, pues la hembra pone huevos y segrega leche por los poros del abdomen. La cría, apenas sale del cascarón, lame la leche del abdomen de la madre. Nunca he leído que alguien haya probado la leche de ornitorrinco, pero estoy seguro que no compara a la de vaca. A pesar de que el extraño animal (tiene pico, cuatro patas, pelo y es buen nadador) come peces y frutas, no tiene los recursos tecnológicos ni los microobreros que hacen de la vaca la fábrica de alimentos más eficiente del planeta.

METANO Y CAMBIO CLIMATICO


Los geólogos sabían desde hace bastante tiempo que bajo el círculo polar Ártico hay gas metano. Debido al calentamiento global, el norte de Siberia y el Mar Ártico, que cubren estos depósitos, se deshielan aceleradamente. Ya se teme que el hielo del Ártico ha pasado su punto de recuperación , dejando libre el “Pasaje del Norte” entre el Atlántico y el Pacífico. Por otra parte el “permafrost” (hielo permanente) de Siberia se está derritiendo. Tanto los hielos árticos como el permafrost, que contienen el escape del metano, están dejando de hacerlo en algunos lugares.
Una expedición científica en el Ártico ha detectado grandes burbujas de metano escapando del mar al norte de Siberia. El gas metano, el hidrocarburo más liviano, sube rápidamente a la alta atmósfera donde contribuye al calentamiento global veintiún veces más intensamente que el anhidrido carbónico (CO2). Aún no se conoce el volumen de metano que está escapando en las regiones árticas donde, contenido por el hielo y el terreno helado, era digerido por microorganismos que minimizaban su fuga. Este suceso amenaza con una aceleración imprevista del calentamiento global, y del consiguiente cambio climático, cuyas consecuencias ya estamos sufriendo.

miércoles, 16 de mayo de 2012

LOS ELEMENTOS


 neutrino

La Tabla Periódica contiene 109, de los cuales más de 20 son productos de laboratorio, que no existen en la naturaleza, y muchos –si bien existen– son tan escasos que sólo han sido vistos por algunos investigadores. Del resto, presente en mayor o menor cantidad en la corteza terrestre, algunos son esenciales para la vida.

ESENCIALES PARA LA VIDA
El grado de importancia de los elementos no guarda necesariamente relación con su abundancia. En algunos casos se trata de elementos muy abundantes y, en otros, muy escasos; sin embargo, la vida no podría desarrollarse sin ellos. Dos buenos ejemplos son el Oxígeno, indispensable para todas las formas de vida, y a la vez el elemento más abundante de la corteza terrestre, de la cual forma el 49.4%. Por otro lado está el Molibdeno, metal que representa menos de un cienmilésimo de la corteza terrestre; sin embargo, también es indispensable para todas las formas de vida.
A pesar de los avances de la biología, aún no se sabe a ciencia cierta cuantos de los elementos presentes en la corteza terrestre son indispensables para la vida en general, y para el ser humano en particular. Se sabe que por lo menos 18 lo son. Entre éstos algunos resultan evidentes, como el Hidrógeno y el Oxígeno –que forman el agua– o el Carbono que es parte de todos los compuestos orgánicos. El Calcio, en los huesos, el Sodio y el Potasio en el sistema nervioso, son bastante conocidos. Menos evidente es el Hierro, que transporta el Oxígeno en el organismo, y pocos pensarían que la vida en la Tierra sería imposible sin el Magnesio, el Manganeso, el Cobre o el Zinc.

El Fósforo y el Azufre son indispensables para todas las formas de vida. También se cree que el Cloro y el Yodo, los cuales son indispensables para el hombre. A primera vista no parecería evidente que la vida en la Tierra, tal como la conocemos, no es posible sin tantos metales. El hombre además necesita Cobalto, y se cree que otros seres vivientes también. Adicionalmente, los bioquímicos han identificado una serie de elementos, que se cree son esenciales para la vida, pero aun no se ha comprobado.
Entre éstos están el Flúor, el Bromo, el Estaño, el Cadmio, y el Tungsteno. También se sospecha que el Vanadio, el Cromo, el Níquel, el Flúor y el Arsénico son esenciales para el hombre. El demostrarlo, o probar lo contrario, es sumamente difícil. La presencia de estos elementos en los organismos es minúscula y no se conoce su función, sin embargo se cree que su ausencia podría detener la vida.

(Fuente: http://tomasenlinea.com/2012/05/los-elementos/)

miércoles, 25 de abril de 2012

Propiedades periódicas generales


RADIO ATÓMICO:

El tamaño de un átomo no es invariable sino que depende del entorno inmediato en el que se encuentre, de su interacción con los átomos vecinos. Estimar el tamaño de los átomos es un poco complicado debido a la naturaleza difusa de la nube electrónica que rodea al núcleo y que varía según los factores ambientales. Se realizan las medidas sobre muestras de elementos puros no combinados químicamente y los datos así obtenidos son los tamaños relativos de los átomos.
Los radios atómicos aumentan en términos generales hacia abajo en un grupo y disminuyen a lo largo de un periodo.

RADIO IÓNICOS:

La estructura y la estabilidad de los sólidos iónicos depende de manera crucial del tamaño de los iones. Éste determina tanto la energía de red del sólido como la forma en que los iones se empacan en el sólido.

El tamaño de un ion depende de:

• Su carga nuclear.
• Número de electrones.
• Orbitales en los que residen los electrones de la capa exterior.

Los radios iónicos, en general, aumentan al descender por un grupo y disminuyen a lo largo de un periodo.


AFINIDAD ELECTRÓNICA:

Energía desprendida en un proceso en el que un determinado átomo neutro gaseoso en estado fundamental, capta un electrón para dar un ion mononegativo gaseoso en estado fundamental.
Este proceso de captación de electrones suele ser favorable (la atracción nuclear compensa la repulsión electrónica).
Las segundas, terceras, ... afinidades electrónicas son siempre energéticamente desfavorables.
La energía total puesta en juego para pasar de un átomo neutro en estado fundamental y gaseoso a un ion negativo con n cargas es la suma de las afinidades electrónicas.


ELECTRONEGATIVIDAD:

La electronegatividad de un elemento mide su tendencia a atraer hacia sí electrones, cuando está químicamente combinado con otro átomo. Cuanto mayor sea, mayor será su capacidad para atraerlos.
La electronegatividad es una medida de la fuerza con la que un átomo atrae un par de electrones de un enlace. Cuanto mayor sea la diferencia de electronegatividad entre átomos implicados en un enlace más polar será éste.


CARÁCTER METÁLICO

Se entiende por metal un elemento con pocos electrones en su última capa ( 1 ó 2) y excepcionalmente (3 ó 4) y gran tendencia a cederlos.

El no metal tendrá gran tendencia a la captación de electrones.

Por tanto a medida que descendemos en un grupo los electrones están “ más libres” , menos atrapados por el campo de atracción del núcleo y el carácter metálico aumentará.

Al avanzar hacia la derecha en un periodo la afinidad electrónica al aumentar , hace que el átomo tenga tendencia a captar electrones (mayor electronegatividad), y por tanto el carácter metálico disminuirá.


POTENCIAL DE IONIZACIÓN

  • 1er Potencial de ionización:
Energía necesaria para arrancar un e- de un átomo aislado en fase gaseosa en su estado fundamental y obtener un ion monopositivo gaseoso en su estado fundamental más un electrón sin energía cinética. Siempre se les asigna un valor positivo, por tratarse de una reacción endotérmica (abosorve energía).

  • 2º Potencial de ionización:
Energía necesaria para arrancar a un ion monopositivo gaseoso en estado fundamental y obtener un ion dipositivo en las mismas condiciones mas un electrón sin energía cinética.
Energía de ionización total para llegar a un ion determinado es la suma de los sucesivos potenciales de ionización.
Las energías de ionización miden, por tanto, la fuerza con que el átomo retiene sus electrones. Energías pequeñas indican una fácil eliminación de electrones y por consiguiente una fácil formación de iones positivos.
Los potenciales de ionización sucesivos para un mismo elemento crecen muy deprisa, debido a la dificultad creciente para arrancar un electrón cuando existe una carga positiva que le atrae y menos cargas negativas que le repelan.
El conocimiento de los valores relativos de las energías de ionización sirve para predecir si un elemento tenderá a formar un compuesto iónico o covalente.

domingo, 22 de abril de 2012

¿Por qué el número atómico se representa con la letra Z?


Es la pregunta formulada, por mis alumnos de 3º año, y bueno, les dije que buscaría la respuesta y luego de navegar por la red, encontré la siguiente información; la cual comparto con Uds:
En la web de General Chemistry Online dicen que la Z se debe a que en alemán "número atómico" es "Atomzahl", por tanto, la Z vendría de "zhal" que significa: "número" en alemán.
Aunque, en la "Enciclopedia of Symbols" la explicación que dan es la siguiente: "La letra Z es uno de los símbolos del dios más importante en la mitología griega, Zeus. En la física moderna, Z representa la energía más grande en potencia, el poder nuclear, la carga del núcleo".
M (Massenzahl) se utiliza a veces para el número másico, pero el símbolo recomendado por la la IUPAC es la letra A.
Así que, ya sabemos, el porqué la letra “Z” representa el número atómico de un elemento químico.

miércoles, 18 de abril de 2012

HISTORIA DE LA TABLA PERIÓDICA


Los químicos se dieron cuenta desde los comienzos del desarrollo de la Química, que ciertos elementos tienen propiedades semejantes.

En 1829 el químico alemán Döbereiner realizo el primer intento de establecer una ordenación en los elementos químicos, haciendo notar en sus trabajos las similitudes entre los elementos cloro, bromo y iodo por un lado y la variación regular de sus propiedades por otro.

Una de las propiedades que parecía variar regularmente entre estos era el peso atómico. Pronto estas similitudes fueron también observadas en otros casos, como entre el calcio, estroncio y bario. Una de las propiedades que variaba con regularidad era de nuevo el peso atómico. Ahora bien, como el concepto de peso atómico aún no tenía un significado preciso y Döbereiner no había conseguido tampoco aclararlo y como había un gran número de elementos por descubrir, que impedían establecer nuevas conexiones, sus trabajos fueron desestimados.

Desde 1850 hasta 1865 se descubrieron muchos elementos nuevos y se hicieron notables progresos en la determinación de las masas atómicas, además, se conocieron mejor otras propiedades de los mismos.

Fue en 1864 cuando estos intentos dieron su primer fruto importante, cuando Newlands estableció la ley de las octavas. Habiendo ordenado los elementos conocidos por su peso atómico y después de disponerlos en columnas verticales de siete elementos cada una, observó que en muchos casos coincidían en las filas horizontales elementos con propiedades similares y que presentaban una variación regular.

Esta ordenación, en columnas de siete da su nombre a la ley de las octavas, recordando los periodos musicales. En algunas de las filas horizontales coincidían los elementos cuyas similitudes ya había señalado Döbereiner. El fallo principal que tuvo Newlands fue el considerar que sus columnas verticales (que serían equivalentes a períodos en la tabla actual) debían tener siempre la misma longitud. Esto provocaba la coincidencia en algunas filas horizontales de elementos totalmente dispares y tuvo como consecuencia el que sus trabajos fueran desestimados.

En 1869 el químico alemán Julius Lothar Meyer y el químico ruso Dimitri Ivanovich Mendelyev propusieron la primera “Ley Periódica”.

Meyer al estudiar los volúmenes atómicos de los elementos y representarlos frente al peso atómico observó la aparición en el gráfico de una serie de ondas. Cada bajada desde un máximo (que se correspondía con un metal alcalino) y subido hasta el siguiente, representaba para Meyer un periodo. En los primeros periodos, se cumplía la ley de las octavas, pero después se encontraban periodos mucho más largos. Aunque el trabajo de Meyer era notablemente meritorio, su publicación no llego a tener nunca el reconocimiento que se merecía, debido a la publicación un año antes de otra ordenación de los elementos que tuvo una importancia definitiva.

Utilizando como criterio la valencia de los distintos elementos, además de su peso atómico, Mendelyev presentó su trabajo en forma de tabla en la que los periodos se rellenaban de acuerdo con las valencias (que aumentaban o disminuían de forma armónica dentro de los distintos periodos) de los elementos.

Esta ordenación daba de nuevo lugar a otros grupos de elementos en los que coincidían elementos de propiedades químicas similares y con una variación regular en sus propiedades físicas.

La tabla explicaba las observaciones de Döbereiner, cumplía la ley de las octavas en sus primeros periodos y coincidía con lo predicho en el gráfico de Meyer. Además, observando la existencia de huecos en su tabla, Mendelyev dedujo que debían existir elementos que aun no se habían descubierto y además adelanto las propiedades que debían tener estos elementos de acuerdo con la posición que debían ocupar en la tabla. 



Años más tarde, con el descubrimiento del espectrógrafo, el descubrimiento de nuevos elementos se aceleró y aparecieron los que había predicho Mendelyev. Los sucesivos elementos encajaban en esta tabla. Incluso la aparición de los gases nobles encontró un sitio en esta nueva ordenación.

La tabla de Mendelyev fue aceptada universalmente y hoy, excepto por los nuevos descubrimientos relativos a las propiedades nucleares y cuánticas, se usa una tabla muy similar a la que él elaboró más de un siglo atrás.

Los últimos cambios importantes en la tabla periódica son el resultado de los trabajos de Glenn Seaborg a mediados del siglo XX, empezando con su descubrimiento del plutonio en 1940 y, posteriormente, el de los elementos transuránidos del 94 al 102 (Plutonio, Pu; Americio, Am; Curio, Cm; Berkelio, Bk; Californio, Cf; Einstenio, Es; Fermio, Fm; Mendelevio, Md; y Nobelio, No).

Seaborg, premio Nobel de Química en 1951, reconfiguró la tabla periódica poniendo la serie de los actínidos debajo de la serie de los lantánidos.