CIENCIA FÁCIL Nº 167

Autora: María Cristina Chaler.
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¿Por qué se empañan los vidrios en el invierno?
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Cuanto habremos jugado durante nuestra infancia con esos vidrios  empañados sin preguntarnos porque.....

En invierno los vidrios que están en contacto con el exterior se enfrían mucho. El vapor de agua que se encuentra en el interior de la habitación al tomar contacto con ellos se condensa y pasa  del estado gaseoso al líquido, empañándolo con   pequeñas gotitas de agua que se forman en esa superficie refrigerante. Si la temperatura del vidrió fuese inferior a los cero grados Celsius (0 ºC)  en lugar de agua se depositara  escarcha, una fina capa de hielo.

Pasa lo mismo con una botella que se retira de la heladera que al tomar contacto con el aire de la habitación funciona como refrigerante y se cubre de gotas de agua, empañándose, si en lugar de sacarla de la heladera la retirásemos del friser que tiene una temperatura inferior a los cero grados, la botella se escarcha.

Y habiendo respondido ese por qué sería bueno recordar algunos conceptos útiles.
El aire que nos rodea es una solución gaseosa compuesta por
v Nitrógeno (N2) en un 78,03 %
v Oxígeno (O2) 20,99 %
v Dióxido de Carbono (CO2)0,03%
v Gases inertes (Argón, Neón, Helio, Criptón, Xenón) 0,941686 %
v Hidrogeno (H2) 0,01 %
v Metano (CH4) 0,0002 %
v Óxido de nitrógeno(N2O) 0,00005 %
v Agua (H2O) partículas Ozono (O3) en cantidades que varían según las condiciones climáticas.

Las cantidades de agua que posee la atmósfera provienen de la evaporación de los mares, ríos, océanos y de la emisión de los biomas (evapotranspiración). Esta cantidad de agua recibe el nombre de humedad y su porcentaje varía según el clima del lugar que tiene una relación directa con el punto geográfico del planeta.
Cuando expresamos el porcentaje de humedad como la cantidad de vapor en gramos por volumen en metros cúbicos (m3) de aire a una determinada presión y temperatura, nos referimos a la humedad absoluta (Ha).

Estamos acostumbrados a escuchar la frase humedad relativa ambiente (Hr) cuando nos anuncian el clima, Esta es un valor dado por el cociente entre la humedad absoluta a determinada presión y temperatura y la máxima cantidad de vapor (humedad de saturación) que admite esa misma masa de aire en esas condiciones de presión y temperatura. Se suele expresar como un porcentaje ya que a ese ese cociente se lo multiplica por 100. Esta medida nos da una idea bastante acabada del contenido de humedad en el aire que nos rodea pero es variable pues depende de la temperatura del momento.
El instrumento que se usa para medir la humedad relativa se llama higrómetro.

El poético rocío

El punto de rocío es la temperatura a la cual se produce la condensación del vapor de agua sobre las superficies de la tierra o ellugar, es un pasaje de vapor a líquido. No es un valor fijo, depende de la humedad relativa y de la temperatura del lugar.
Las pequeñas gotitas de rocío se pueden observar sobre la superficie de las hojas, sobre las flores, en los finos cordeles de una telaraña. Es un fenómeno metereológico que moviliza a poetas por la belleza que provoca.
Cundo la temperatura exterior es inferior a 0ºC ese rocío se solidificará y se transformará en escarcha, tal vez más bella y más inspiradora.
Este porque esta asociado a determinados cambios de estados de vapor de agua que contiene el aire ambiental.
Condensación.... pasaje de vapor a liquido cuando baja la temperatura.

Solidificación...pasaje de liquido a solido cuando la temperatura desciende de 0 grados centigrados.

Continuamos descubriendo pequeños misterios que se nos presentan en la vida cotidiana

¿por què las plantas tienen raíces? 184

CIENCIA FÁCIL                                                                       Nº 184

Autora:  María Cristina Chaler.

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¿Por qué las plantas tienen raíces? ( leída 2900 veces)

Simbólicamente las raíces nos aferran a la tierra, nos sostienen en la vida. No por nada estamos arraigados a nuestro país, nuestras familias y a nuestros afectos. No por nada es importante conocer nuestro verdadero origen. Esas, las llamadas nuestras raíces, las necesitamos cerca, seguras y cuando nos alejamos de ellas en general  tambaleamos por su pérdida y sufrimos consecuencias que si bien no son a veces reconocidas a nivel consciente ESTÁN PRESENTES en nuestros dolores aunque pretendamos evadir de alguna forma esa realidad. 

¿Por que las plantas poseen raíces?

Aquí el símbolo se hace realidad, la vida de la planta depende, de la presencia de sus raíces.

• Se introducen en el suelo y crecen hacia abajo  alejándose de la luz solar (foto tropismo negativo) mientras que toda la planta crece en busca de la luz solar   (foto tropismo positivo)
• Absorben de la tierra el agua y las sustancias necesarias  para la vida de la planta través de unos pelos que las recubren.El agua junto con las sustancias alimenticias (savia bruta)  es transportadas en sentido contrario a la gravedad por los vasos conductores (xilema) hacia toda la planta y en las hojas se produce el proceso de elaboración de alimento mediante el dióxido de carbono que la planta absorbe del ambiente y la acción de la energía solar que desencadena el proceso de fotosíntesis. Una compleja serie de reacciones químicas biológicas dan como resultado la fabricacion del alimento principal de la planta LA GLUCOSA.  La savia químicamente modificada desciende por unos vasos denominados floema  llena de los nutrientes que la planta utiliza  para VIVIR Y CRECER.
• Constituyen el sostén y permiten que el vegetal se asiente y afirme a la tierra que la nutre. Cuanto MAYOR tamaño y profundidad poseen las raíces, mayor será la posibilidad de que la planta aérea se desarrolle y crezca.
• Se asocian con bacterias y hongos beneficiosos  para degradar las sustancias inorgánicas del suelo como el fósforo y el nitrógeno atmosférico, para que puedan ser absorbidas por la planta. Esto permite el equilibrio de nitrógeno y Fósforo del planeta.El equilibrio del suelo es parte del equilibrio de los biomas.
• Algunas raíces acumulan sustancias que le servirán de alimento a la planta para producir en el futuro las flores, frutos y semillas.Eso dependerá de la región geográfica en donde la planta crece y el clima de la misma.
•  A nivel medio ambiente las raíces protegen a los suelos de la erosión y algunos ácidos que segregan sirven para eliminar sustancias contaminantes o bien disgregar sustancias útiles que enriquecen a los mismos.

Se han desarrollado a través del tiempo y la evolución diferentes formas de raíces, adaptadas a los medios  

• Axomorfas una gruesa raíz principal y raíces secundarias que salen de ellas.
• Fasciculadas todas las raíces presentan el mismo grosor.
• Napiforme poseen una raíz principal que acumula sustancias de reserva.
• Tuberosa presentan varios engrosamientos con acumulación de sustancias de reserva.
• Ramificada varias raíces gruesas y ramificadas.
• Adventicias son raíces que se forman en ciertos lugares del tallo y que le sirven a la planta para  extenderse, trepar o sobrevivir.

Nos planteamos los ¿por qué? y vamos conociendo la vida de las plantas, seres vivos  que pertenecen a los diferentes ecosistemas del planeta. Sin ellas la vida del reino animal y nuestra propia vida serían imposibles.

¿por qué los cuerpos caen? 182

CIENCIA FÁCIL
                                                Nº 182

Autora:  María Cristina Chaler.

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¿Por qué los cuerpos caen?

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Cuando planteamos este porqué la respuesta es inmediata… por la acción de la fuerza de gravedad.

¿Cuánto conocemos de la gravedad? 

Es bueno usar de excusa esta pregunta para profundizar en lo que ella significa.

Fuerza gravitatoria: es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza de largo alcance transmitida por el gravitón (partícula todavía no detectada con la actual tecnología)

Para responder a esta inquietud nos limitaremos a analizar la fuerza gravitatoria que está unida a un gran misterio ya que se supone que existe una partícula dentro de la materia llamada gravitón que es la que la transmite, pero hasta el momento no ha sido detectada y pertenece al campo de la Física teórica.

El  LHC( Gran acelerador de Hadrones) en el CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear) (European Organization for Nuclear Research) Cerca de Ginebra (Suiza)  comenzó a funcionar el  30 de marzo del 2007 con un experimento  que quizás  cambiará el paradigma científico y REVOLUCIONARÁ EL MUNDO . 

Se piensan descubrir las partículas subatómicas que distintas teorías suponen que existen. Los conceptos de la física que se manejan hasta el momento actual cambiarían vertiginosamente y surgirían modelos diferentes que a su vez  impulsarían tecnologías de avanzada.

Estamos viviendo unos de los momentos históricos más importantes de la ciencia.
Se trata del Experimento Científico Universal en donde intervienen  500 universidades y 6000 físicos e ingenieros, además de técnicos e investigadores, de todo el mundo.
La Argentina se encuentra oficialmente presente ya que son 8 (ocho) los argentinos que trabajan en este laboratorio, de los cuales 4 (cuatro) son de la Universidad de Buenos Aires (UBA) y los otros 4(cuatro) de la Universidad nacional de la Plata (UNLP).

a fuerza de gravedad es sólo atractiva, por eso los cuerpos caen y todos los habitantes de este mundo se encuentran adheridos a él.

Es una fuerza débil, no resulta tan difícil vencerla, al levantar un brazo, saltar o levantar un peso, ya lo estamos haciendo.Su alcance es Universal, pues todo el  universo se encuentra  afectado por ella.

Para Einstein el espacio-tiempo se deforma por la presencia de las masas. El espacio lo piensa como una enorme malla de goma que se hunde mucho más, cuanto más grande es la masa presente en él, la gravedad esta motivada por esta curvatura o "pozo"  que una masa planetaria provoca. Al acercarse un cuerpo caerá en el pozo hacia el planeta. Todo cuerpo menor que se acerque caerá hacia el cuerpo masivo mayor a través de la deformación del espacio y quedará  pegado a él si la masa es pequeña. Un satélite natural como el caso de la luna o de otro cuerpo celeste, quedará  orbitando en la misma zona atraído por esa fuerza gravitatoria que lo afecta , compensado el movimiento por las fuerzas que provocan la  traslación en esa danza universal de los cuerpos celestes.
 

Los misterios se van develando porque la mente del científico  se plantea preguntas y duda de la realidad que observa sólo con sus limitados ojos. Es necesario para el avance de la Ciencia que existan personas que se pregunten ¿por qué?, que duden de la realidad y que investiguen para encontrar respuestas.

¿Por què no se mezclan el agua y el aceite? 178

CIENCIA FÁCIL                                                       Nº178

Autora: María Cristina Chaler.

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¿Por qué el agua y el aceite no se mezclan?

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La materia  visible o invisible que conforma todo lo que nos rodea, aún la de nuestro cuerpo, está constituida por átomos que son básicamente electricidad, cargas positivas o protones, concentradas en un pequeño núcleo y electrones que las neutralizan girando a su alrededor.  Estos átomos  se unen entre sí a través de sus propiedades eléctricas, formando moléculas de distintas formas y tamaños y millones de ellas se encuentran formando diferentes sustancias. 

Tanto el agua como el aceite  a temperatura ambiente son líquidos y lo notable es que cuando agregamos aceite al agua o viceversa, éste quedará flotando sobre la superficie y no se mezclará. Formarán un sistema de dos fases líquidas inmiscibles.

Para poder encontrar la respuesta al ¿por qué? debemos conocer la naturaleza íntima de   de las sustancias y en especial la del agua y el aceite.

Las moléculas  son un conglomerado de núcleos positivos rodeados de electrones que los estabilizan. Estos núcleos adoptan en el espacio tridimensional diferentes formas y en general se posicionan geometricamente en puntos espaciales que les confieren mayor estabilidad. Se respeta la simetría. Los electrones se colocan en las posiciones de máxima repulsión, formando un conglomerado eléctrico que suele tener dos características básicas diferentes.

•     Con cargas eléctricas simétricas: molécula no polar.

•    Con cargas eléctricas asimétricas: molécula polar

Las densidades eléctricas diferentes les confieren zonas con menor cantidad de electrones o  positivas y otras zonas densamente  cargadas de electrones o negativas.

Cuando las moléculas son polares se transforman en pequeños imanes permanentes que se atraen entre sí desde los polos opuestos se pegan unas a otras y esto facilita la conformación del estado líquido. Si la atracción es tan grande que pierden movilidad espacial y solo vibran en lugares fijos se formara un solido.Cuando la molécula es no polar no existen atracciones especialmente a temperaturas y presiones normales  y la sustancia se presentara en estado gaseoso.

Veamos qué pasa con el agua…

El agua (H2O) es una molécula polar, la zona negativa se encuentra sobre el átomo de oxígeno que es un gran atractor de electrones y los hidrógenos son densamente positivos. Cuando millones de moléculas se juntan, el oxígeno se encontrará pegado a los hidrógenos y viceversa y a pesar de sus movimientos, mantendrán esa atracción, esto facilita la formación del estado líquido a temperatura ambiente.

Les llamaba la atención a los químicos que siendo una molécula tan pequeña poseyera un punto de ebullición tan alto (100ºC) y se preguntaron ¿por qué? La respuesta dio como resultado la presencia de otro tipo de unión llamada puente de hidrógeno que además de la atracción entre los dipolos moleculares, en el agua, el átomo de hidrógeno refuerza la unión entre las moléculas formando una especie de puente llamado “puente de hidrógeno” que le confiere   estabilidad al estado líquido y hace que sea necesario darle mayor cantidad de energía para llegar a la ebullición, es decir  pasaje de toda la masa acuosa a estado de vapor. Los hidrógenos unen con una especie de puente a los diferentes átomos de oxigeno de las moléculas del agua formando así una macro molécula gigante difícil de evaporar.

Las moléculas de aceite…

Son no polares pero mucho más grandes que las de agua, la no polaridad favorece al estado gaseoso, pero el tamaño   y la gran cantidad de electrones que poseen a su alrededor, hace que se presenten dipolos transitorios y se generen atracciones entre ellas así, el aceite se presentará en estado líquido con moléculas fluidas de bastante movimiento y con menor atracción entre sí en comparación con las del agua. Una masa de aceite igual que la del agua ocupará mayor volumen generando una sustancia de menor densidad.
Recordemos que  

  d = masa/volumen cuando aumenta el volumen disminuye su densidad por ese motivo será menos denso que el agua y flota sobre ella.

Al ser las moléculas de naturaleza diferente no tienden a difundir  , cada fase se mantiene con sus propias moléculas que se atraen entre si formando una interfase de separación definida.

El aceite y el agua  son sustancias que naturalmente se rechazan . A las moléculas de aceite se las clasifica como hidrofóbicas, que significa que le tienen fobia al agua, no son capaces de difundir  espontáneamente en ella.

Si forzamos la situación con agentes emulsionantes o batido violento podemos generar una suspensión de aceite en agua que se estabiliza por un tiempo, como es el caso de las cremas o lociones faciales pero a la larga tienden a separarse.

l hecho de que el aceite y el agua no se mezclen es una propiedad que mantiene estable a la materia viva, nuestro cuerpo  o el cuerpo de cualquier ser vivo, es un conglomerado de agua y grasa (aceites en estado sólido) en donde se producen reacciones químicas de vida, si estas sustancias se solubilizarían entre sí la vida dejaría de ser.

Es otra de las maravillas construidas por la naturaleza para permitir la existencia de los seres vivos.

CIENCIA FÁCIL Nº 176

Autora: María Cristina Chaler.

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¿Por qué la luna se muestra con diferentes formas?
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Gran inspiradora de poetas y románticos, la luna fue y es un misterio y fuente de leyendas.

¿Compañera del planeta desde siempre?Hay varias teorías al respecto, algunas asocian a la luna y a la tierra un origen común, otras explican que en realidad fue atraída en algún momento por la tierra o bien que se trata de un desprendimiento del planeta y la más aceptada hasta el momento es que se formó luego de un gran impacto de la tierra con otro cuerpo celeste.
Está clasificada como satélite natural, es decir gira  alrededor del planeta lo acompaña en la traslación alrededor de la estrella central (sol). Es uno de los satélites de mayor tamaño del sistema solar. Aunque la veamos brillar, no tiene luz propia, sólo vemos el reflejo de la iluminación del sol y como su rotación (giro sobre su eje) está en sincronía con su traslación observamos siempre la misma cara. Esto parece no ser casual ya que se repite en varios de los satélites de nuestro sistema solar.

Todos habremos visto las diferentes formas en que la luna se presenta en el cielo. Esas formas se llaman fases y dependen de la posición que tiene la luna respecto del sol y la tierra.

Como la tierra gira alrededor del sol y la luna lo hace alrededor de la tierra, las posiciones que adopta frente a la luz solar pueden ser las siguientes
T (tierra) ----L (luna) ---- S (sol) en donde desde la tierra vemos la cara oscura y la luminosa enfrenta al sol, esta es la fase invisible llamada luna nueva. Que se hace invisible a nuestros ojos.

Cuando se aparta de esa posición con la rotación en sentido horario se colocará T-----L-----S con cierto desplazamiento que hace que comencemos a ver  una luna nueva Creciente una fina letra C. en el hemisferio Sur.
Esa letra poco a poco va creciendo hasta la posición
             L

T-------S  donde se transformó en un semicírculo o cuarto creciente cuando la Luna se encuentra a 90º con respecto a la línea que une al sol con la tierra:

Continúa rotando hasta

L------T-------S el plenilunio o luna llena en donde vemos su cara totalmente iluminada.

Continua su giro horario hasta adquirir la siguiente posición::
 T-------S

L

 formando un angulo  de 90 grados hacia abajo. Comienza a mostrarse como una letra D cuando decrece la fase iluminada o sea en los cuartos menguantes es un semicírculo en forma de D  y continúa menguando hasta volver a la posición de luna nueva invisible.
Este recorrido dura aproximadamente 28 días de modo que en un año suele hacer 13 recorridos lunares. En el hemisferio norte la forma C corresponde a menguante mientras que la D corresponde a creciente.
Este pequeño satélite por leyes físicas ejerce sobre la tierra fuerzas atractivas al igual que el sol, de modo que los fluidos (el mar y la atmósfera) van a ser atraídos hacia ella provocando las mareas y variaciones en la presión atmosférica entre 990 Hp (hecto pascales) y 1040 Hp siendo la presión normal de 1013 Hp. Cuando la presión baja la marea sube y viceversa.

Un Hp provoca una variación de 1cm en la marea barométrica. Generando las mareas alta o pleamar o la marea baja o bajamar.
En nuestro país, el servicio de hidrografía naval perteneciente a la Secretaría de planeamiento del Ministerio de defensa, publica las predicciones diarias con el horario y las alturas de las pleamares y bajamares de los puertos de la República Argentina y las predicciones diarias de las corrientes de marea. Los cálculos los realiza el Centro de Cómputos del departamento de oceanografía.

Preguntándonos ¿por qué? vamos de a poco avanzando en el camino del Conocimiento Científico.

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CIENCIA FÁCIL Nº 163

Autora: María Cristina Chaler.

Serie Juguemos a los ¿por qué?(leída 1540 veces)


¿Por qué existen los diferentes estados de la materia en nuestro planeta?

Las uniones entre las moléculas es la causa principal de que la materia se presente ante nuestros ojos como sólida, líquida o gaseosa.
Las moléculas están formadas por átomos que se atraen eléctricamente de diferente forma, a veces comparten sus electrones y otras se “pegan”; esto hace genera moléculas que poseen distintas formas geométricas espaciales y en consecuencia diferencias eléctricas considerables en su nube de electrones. Algunas poseen zonas con abundancia de electrones (negativas) y zonas con defecto de los mismos (positivas) formándose así los llamados dipolos eléctricos permanentes que propiciarán el acercamiento molecular. 
Otras moléculas,las no polares, tienen su nube electrónica simétrica con respecto a los núcleos atómicos y no presentarán dipolos y no se atraerán entre sí. Están mas libres en el espacio.
En una sustancia  formada por millones y millones de moléculas bipolares la parte positiva atraerá a la negativa y viceversa. Cuanta más atracción haya entre ellas, mayor tendencia a estar juntas en el espacio,y mayor tendencia a la quietud. SOLO VIBRARAN EN LA POSICIÓN QUE OCUPEN. Serán SÓLIDOS.La tracción es tan fuerte que las moléculas ocupan lugares fijos en el espacio en los vértices de cuerpos geométricos y la movilidad es muy pobre pues sólo vibran en un lugar fijo.

Si a pesar de la atracción, se pueden mover con cierta facilidad, el estado en que esa materia se presentará como líquido y fluirá con cierta facilidad.

Las moléculas, que tienen una nube electrónica simétrica, son relativamente pequeñas, no presentarán dipolos, la atracción entre ellas prácticamente no existe de modo que se pueden mover libremente en el espacio y se expandirán ocupando el lugar al máximo.

Conclusión la atracción eléctrica entre las moléculas determina el estado de la materia


¿Por qué una misma sustancia en nuestro planeta puede encontrarse en los tres estados?
El ejemplo más conocido es el del agua que la encontramos como líquido, como hielo y como vapor.
El estado de una sustancia no sólo depende de la geometría molecular sino también de la influencia de la presión atmosférica y de la temperatura. Las condiciones externas a la molécula muchas veces intensifican las propiedades bipolares porque afectan   la nube de electrones y al movimiento molecular. La baja temperatura y la alta presión pueden polarizar a la nube electrónica molecular aún en aquellas moléculas simétricas, por este motivo se pueden licuar los gases aumentando la presión y enfriando .

Cuando la presión aumenta se favorece la atracción, las moléculas se acercan entre sí, y se atraen con mayor facilidad, ello genera tendencia al estado líquido o al sólido dependiendo de la temperatura. Cuando baja la temperatura, el frío hace que las moléculas tengan menor energía y menor movimiento que favorece la atracción y la tendencia al estado sólido. 

El agua entre los 0ºC y 100ºC se presenta como líquido, pero una vez colocada en el refrigerador, cuando alcanza los 0 ºC (punto de fusión) se solidificará y se mantendrá sólida por temperaturas por debajo de 0ºC, sus moléculas ocuparán lugares fijos en el espacio, estarán fuertemente atraídas y tendrá forma y volumen propio. Pasados los 100ºC alcanzará la energía necesaria para pasar al estado gaseoso.Sus moléculas se podrán escapar de la fase liquida con facilidad.
Lo curioso es que aún a temperatura ambiente en el aire que nos rodea existe un pequeño porcentaje de agua gaseosa formado por aquellas moléculas que alcanzaron la energía suficiente para evaporarse de la superficie de las masas líquidas del planeta, y por el agua desprendida de los procesos metabólicos del bioma.

Los diferentes estados ayudan a los seres vivos para el desarrollo de sus funciones biológicas. Todo en nuestro mundo y mas ampliamente en el Universo cumple una función que le es útil a otro u otros.

Continuamos develando estos pequeños misterios que nos presenta permanentemente la Naturaleza

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CIENCIA FÁCIL N º 148

Biotecnología y bacterias beneficiosas (leída 1930 veces)

Autora: María Cristina Chaler.

Recordemos que estos pequeños organismos no siempre  son perjudiciales, en estos tiempos  con los nuevos adelantos, resultan de gran utilidad para el hombre en varias áreas de la biotecnología.

Ya en notas anteriores habíamos mencionado que muchas bacterias tienen una enorme capacidad de resistencia a las condiciones más extremas, han sobrevivido largamente y resultan ser la vida más abundante en nuestro planeta. Estas condiciones son aprovechadas por el hombre para inventar métodos que resulten útiles ya sea por sus propiedades o por sus productos.  
El tamaño de una bacteria es mayor que el de los virus. La unidad con que se miden son los micrómetros es decir el 1/1000000m que corresponde a 1mm dividido en 1000 partes. Hay algunas excepciones las hay de gran tamaño y pueden verse a simple vista.

Las bacteria y la vida.

En el tracto digestivo de todo ser vivo habitan bacterias que se conforman a partir del momento de su nacimiento, la llamada flora intestinal encargada de proteger y reforzar el sistema inmunológico. Sin su presencia algunos nutrientes no se podrían asimilar. Esta flora en el ser vivo forma una especie de micro ecosistema que se mantiene en equilibrio y evita que proliferen las bacterias patógenas. Una buena nutrición y una vida sana hacen que se mantenga en buenas condiciones. El exceso de antibióticos las mata. Si bien a veces es necesario ingerirlos para combatir  a aquellas bacterias que nos enferman (patógenas), siempre hay que tener en cuenta que se destruyen las beneficiosas y hay que compensar de alguna manera este efecto.

Nuestro Planeta y las bacterias
También el equilibrio de nuestro planeta está sostenido por bacterias. Intervienen en la cadena trófica (Alimentaria) como degradadoras de la materia orgánica, se encargan de la limpieza planetaria, limpiando la basura y manteniendo el medio ambiente equilibrado. (Ciencia fácil Bacterias).

La industria.

Ya mencionamos la utilidad de algunas de ellas en la industria farmacéutica donde se aplican técnicas de ADN recombinanante para la fabricación de medicamentos como la insulina y algunas vacunas, o para el desarrollo de otros productos. Tradicionalmente, en la industria alimentaria se usan para la fabricación de comestibles fermentados como el vinagre y productos lácteos como yogures, leches ácidas, probióticos, prebióticos, etc.

La Minería

Las bacterias mineras _ “Acidithiobacillus ferrooxidans”son de gran utilidad. Cuando el mineral de cobre (cuprífero) en una mina, posee bajo porcentaje  (menor al 0,5 %) su explotación no resulta rentable, se impulsaron métodos de investigación para generar mayor eficiencia y rendimiento  que permitan aprovechar minerales con bajos porcentajes del metal.
Las bacterias quimiolitoautotróficas (come rocas), a diferencia de los seres humanos cuyo combustible de vida es la glucosa, oxidan compuestos inorgánicos para generar su alimento. Esta capacidad metabólica es la que se aprovecha para solubilizar cobre. Reciben el nombre de bacterias mineras por ser capaces de degradar las rocas   alimentándose de ellas. Este proceso recibe se llama biolixiviación  aprovechando que las bacterias transforman al azufre en ácido sulfúrico y oxidan al mineral de hierro liberando Cobre y haciéndolo soluble. Con el avance tecnológico se ha secuenciado el genoma de estas bacterias mineras y se piensa emplearlas en forma más eficiente.

La piro metalurgia es uno de los métodos que se aplica para la extracción del cobre en un 70 % de los casos. Se funde el mineral metálico en hornos a 1200 °C. Los más pesados van al fondo y los  más livianos flotan sobre ellos, como es el caso del cobre.
La hidrometalurgia  consiste en disolver el mineral con ácido sulfúrico (H2SO4) y separando de este modo el cobre de otros metales. Este proceso resulta de bajo rendimiento cuando se tratan   minerales que posean azufre,óxidos de hierro y pequeñas cantidades de cobre, aquí es donde las bacterias mineras resultan útiles porque se alimentan del hierro y azufre y separan al cobre. Se genera una disolución rica en cobre ( 30 gramos por litro) que se puede enviar a refinerías para su extracción.

Bacterias descontaminantes

Las bacterias descontaminantes, se pueden utilizar en los efluentes de las industrias mineras que  deben cumplir con estándares de descargas y reducir al mínimo la presencia de metales pesados.Significaron siempre un serio problema medioambiental y quizás este proceso sea una de las soluciones. La propiedad que se utiliza es la biosorción basada en la capacidad que poseen las bacterias de captar en su superficies iones de metales pesados y hacerlos insolubles reteniéndolos y purificando el medio de metales como Cu 2+ (ión cobre), Zn2+ (ión zinc), Fe+3 (ión férrico) y Cd+2(ión cadmio).
Este método se ha ido mejorando a través del tiempo, cultivando bacterias en superficies inertes, que tienen gran capacidad de absorción de metales y poca movilidad que les permite retenerlos mejor  durante el proceso. Esta absorción es reversible y la biomasa  se recupera volviendo a las condiciones iniciales para ser  utilizada. 
Este proceso es el resultado de más de 10 años de Investigación en los laboratorios de Microbiología y Biotecnología y Operaciones Unitarias de la facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas de la Universidad de Chile. Se está tratando de convertirlo en un método de descontaminación generalizado.

El hombre debe pensar que el planeta que sostiene su vida es sumamente frágil. Tiene la responsabilidad de cuidarlo para sí y para los habitantes del futuro. Loa científicos generan como resultado  de sus investigaciones métodos y técnicas cada vez más sofisticados y eficientes. 
El avance de la tecnología debe ser acompañado por el cuidado del medio ambiente, de lo contrario es retroceso.

Autora: María Cristina Chaler.

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CIENCIA FÁCIL Nº 109

El idioma de la química

Los óxidos de los no metales ( Leída 17053 veces)

Los no metales cuando se combinan con oxígeno, forman óxidos que también son llamados anhídridos. En general estos óxidos suelen estar en estado gaseoso ya que sus moléculas son bastante pequeñas y poco polares.
Se desprenden de la actividad volcánica y de la actividad industrial del planeta y se incorporan a la atmósfera, causando problemas ambientales ya que incrementan el efecto invernadero y la lluvia ácida.

Recordemos que los elementos no metálicos son los que pertenecen al grupo del Boro (B), el del Carbono(C), Nitrógeno(N), el del Oxígeno(O) y los Halógenos que están encabezados por el Fluor (F)

¿Como actúan los no metales cuando se unen entre sí?
Por supuesto que se respeta la regla del octeto y la tendencia de los elementos a semejarse a los gases Nobles que le preceden, si son metales, o al gas noble siguiente del periodo en que se encuentran si se trata de los no metales.

Recordemos la Nota de Uniones Químicas formadoras de sustancias

“Cuando el Hidrógeno que tiene un sólo electrón (1) se encuentra con el oxígeno que tiene 8 electrones (2_6), este último necesita dos electrones para semejarse al Neón (2_8) pero al hidrógeno no le interesa perder su electrón pues de este modo no se parecería a ninguno de los nobles, en realidad, necesita un electrón para parecerse al Helio (2) por lo tanto el problema se soluciona fácilmente: Se asocian 2 (dos) hidrógenos con un oxígeno y comparten sus electrones, de este modo cada uno de ellos se mantiene en la sustancia como si fueran gases nobles ¿Cuál es esa sustancia? Simplemente el agua (dos hidrógenos y un oxígeno). Este tipo de unión donde los electrones se comparten se llama unión covalente y se da en las sustancias donde los átomos que se combinan son no metales.”

Boro (B)
Este es un caso bastante especial, ya que el átomo de Boro posee 5 electrones en total dispuestos en sus niveles como 2-3. Vemos en el último nivel posee los tres electrones con los que va a trabajar en las uniones con otros átomos. Resulta muy dificultoso conseguir los cinco que le faltan para completar su octeto, de modo que este elemento será de los pocos que forman óxidos con el octeto incompleto.

Cuando se une con el oxígeno forma:

B2O3
Tradicionalmente: óxido bórico
Modernamente: trióxido de di boro
Nomenclatura Stock: óxido de Boro


En este óxido los 2(dos) Boros aportan 6 (seis) electrones y como cada oxigeno necesita 2(dos) para completar su octeto quedan estabilizados como el Neón, pero el Boro quedará con 6 (seis) electrones en el último nivel de los cuales 3(tres) posee naturalmente y otros tres les aportan los oxígenos (dos por cada uno repartido entre los boros presentes). Así este óxido estará en permanente búsqueda de un par electrónico para que los Boros completen su octeto.
Los compuestos de este tipo suelen formar sustancias de adición con aquellas otras que posean pares electrónicos libres.
Esta necesidad de captar pares electrónicos los transforma en Ácidos de Lewis, a diferencias de aquellas sustancias que poseen pares electrónicos libres y se denominan Bases de Lewis.


Carbono (C)
El Carbono posee 6 (seis) electrones en total, dispuestos 2-4, de modo que en su último nivel posee 4 (cuatro) electrones y necesitará otros cuatro para semejarse al Neón

Este no metal en la naturaleza forma dos óxidos importantes
Uno de ellos es

CO
Tradicionalmente: Óxido carbonoso
Modernamente: Monóxido de carbono
Nomenclatura Stock: Óxido de Carbono (II)

En este compuesto el carbono comparte con el oxígeno sólo dos de sus cuatro electrones, así el oxigeno completa su octeto pero el Carbono no lo hace y queda con seis electrones(cuatro que posee y dos que comparte), este es uno de los motivos por el cual este óxido es sumamente tóxico y mortal al ser inhalado, ya que en el organismo vivo ocupa el lugar del oxígeno gaseoso en la Hemoglobina, pero como posee un octeto incompleto, la unión con el Hierro de Grupo hemo resulta muy estable y permanente de modo que va desplazando poco a poco y en forma permanente al oxígeno de la sangre y se produce muerte por asfixia.

El otro óxido que forma es el

CO2
Tradicionalmente: óxido carbónico
Modernamente: Dióxido de Carbono
Numeral stock: óxido de Carbono (IV)

En este compuesto el carbono comparte con cada oxígeno dos electrones de modo que completa su octeto y forma el compuesto tan conocido por todos y sumamente estable ya que cada uno de los átomos son isoeléctricos (igual cantidad de electrones-igual configuración electrónica) con el Neón.

Nitrógeno (N)
Este átomo tiene siete electrones en total dispuestos como 2-5 de modo que completará su octeto compartiendo 3(tres) de sus electrones ya que en el último nivel posee 5(cinco).

Formará los siguientes óxidos

N2O3
Tradicionalmente: óxido nitroso
Modernamente: Trióxido de di nitrógeno
Numeral Stock: óxido de Nitrógeno (III)

Los tres oxígenos comparten dos de sus electrones con los dos nitrógenos de modo que cada uno de ellos recibe los tres electrones que les falta para semejarse al gas Noble que le corresponde por el período.
Este compuesto es estable en la Naturaleza ya que cada uno de los átomos que lo conforman está estabilizado como gas Noble con su octeto completo

Pero el Nitrógeno tiene otro óxido estable…

N2O5
Tradicionalmente: óxido nítrico
Modernamente: Pentóxido de di nitrógeno
Numeral Stock: óxido de nitrógeno (V)

Es un óxido estable del Nitrógeno en donde se produce una unión covalente dativa.

Veamos de qué se trata
En el compuesto N2O3 cada átomo está estabilizado con la configuración del Neón de modo que ya no necesitan compartir más electrones a ninguno de ellos. Pero como habíamos dicho anteriormente cada nitrógeno posee 5(cinco) electrones en el último nivel de modo que les sobra un par electrónico que no utilizan pues no trabaja en la unión, es así, que a estos pares se les pega un oxígeno que al poseer 6 electrones externos necesita de ese par completar su octeto y se forma un oxido tan estable que tiene 5 (cinco) oxígenos por cada 2(dos) nitrógenos, dos de esos oxígenos están aprovechando el par sobrante de cada uno de los nitrógenos formando una unión llamada covalente dativa.
Cuando en un compuesto cada uno de los átomos tiene su octeto completo y posee pares sobrantes, estos pueden ser aprovechados por el oxígeno para completar el suyo, se pega a los mismos, y respeta siempre la simetría molecular.

Azufre (S)
El azufre tiene 16 electrones en total dispuestos 2-8-6
De modo que en el último nivel tiene 6(seis) electrones y necesita 2 para parecerse electrónicamente al Argón
Cuando se combina con el oxígeno formará tres óxidos estables

SO
Tradicionalmente: óxido hiposulfuroso

El prefijo hipo se utiliza en esta nomenclatura cuando un elemento actúa combinándose con el menor número de electrones posible.

Modernamente: Monóxido de azufre
Numeral stock: Óxido de azufre (II)

En este caso el azufre usa sólo 2 (dos) de sus 6(seis) electrones y así completa su octeto semejándose al Argón

Como al azufre le sobran dos pares de electrones formará:

SO2
Tradicionalmente: Óxido sulfuroso
Modernamente: Dióxido de azufre
Numeral stock: Óxido de azufre (IV)

Donde forma una unión covalente dativa con un oxígeno

SO3
Tradicionalmente: Óxido sulfúrico
Modernamente: trióxido de azufre
Numeral Stock: Óxido de azufre (VI)

Donde un tercer oxigeno aprovecha el par sobrante y forma una unión covalente dativa.



Cloro (Cl)
Este átomo tiene 17 electrones en total dispuestos 2-8-7 de modo que como en su último nivel posee 7 (siete) electrones con sólo compartir uno completará su octeto y se asemejará al Argón. Formará cuatro óxidos estables donde actuará con 1, 3,5 y 7 electrones así que la nomenclatura tradicional los distinguirá con los prefijos

Hipo----oso cuando actúa con 1 electrón
Oso cuando actúa con 3 electrones
Ico cuando actúa con 5 electrones
Per------ico cuando actúa con los 7 electrones

Formará

Cl2O
Tradicionalmente: óxido hipocloroso
Modernamente: monóxido de di cloro
Nomenclatura stock: oxido de Cloro (I)

Aquí cada Cloro le aporta un electrón al oxígeno completando el octeto del mismo y quedando completo su propio octeto ya que sólo necesita un sólo electrón.


Como a cada uno de los Cloros le sobran 3(tres) pares de electrones se formarán el resto de los óxidos con uniones covalentes dativas formándose

Cl2O3
Tradicionalmente: óxido cloroso
Modernamente: trióxido de dicloro
Numeral stock: Óxido de Cloro (III)

Dos de los oxígenos con unión covalente dativa.

Cl2O5
Tradicionalmente: óxido Clorico
Modernamente: pentóxido de dicloro
Numeral stock: Óxido de Cloro (V)

Cuatro de los oxígenos con unión covalente dativa.

Cl2O7
Tradicionalmente: óxido perclórico
Modernamente: heptóxido de di Cloro
Numeral stock: Óxido de Cloro (VII)

Seis de los oxígenos con unión covalente dativa.

En esta Nota hemos aprendido a nombrar y escribir los principales óxidos de los no metales, el Idioma Químico es un idioma más, pero posee valor a nivel internacional ya que sus reglas son universales dentro de la Ciencia Química

SERIE LAS MES LEÍDAS

Autora: María Cristina Chaler.

CIENCIA FÁCIL Número: 88

Bioquímica, la química de la vida.Hablemos de Hormonas III 

(LEIDA 3008 VECES)

Sus Propiedades

Con la profundización del tema conoceremos la maravilla del “Gran Laboratorio”.

Son específicas: una hormona actúa sobre un determinado blanco llamado “blanco diana”. Es un número limitado de células que poseen determinados receptores o moléculas que reciben a la hormona para generar la respuesta deseada.Unida la hormona al receptor se produce una respuesta que provoca los cambios buscados.

Poseen vida media: las hormonas son degradadas para evitar su acumulación que es perjudicial para el organismo vivo.El tiempo medio de vida puede variar desde un segundo a días dependiendo del tipo de hormona.

Son altamente activas: actúan en muy pequeñas cantidades como las enzimas (catalizadores biológicos) por lo tanto los niveles de las mismas en sangre son sumamente bajos.

Poseen ritmo de acción y velocidad:esto dependerá del medio y de la necesidad que se presente en cada momento.La alimentación, el clima, el sexo, las situaciones de estrés, la edad de la persona o el ciclo de vida en el que se encuentre. La secreción de determinadas hormonas en los diferentes momentos depende de todo lo antedicho.

Hablemos de receptores

Estos son macromoléculas que se encuentran en el interior o exterior de la membrana celular.Las hormonas no polares pueden atravesar bicapa lipídica (membrana celular) y unirse a receptores internos, como lo hacen los esteroides, la vitamina D y las hormonas de la tiroides.Las hormonas que son polares no pueden atravesar la membrana y se unen a receptores externos.Los receptores son sumamente específicos como en el caso de las enzimas con sus sustratos (ver notas de enzimas) y la hormona requiere de una adaptación estructural al receptor.La cantidad de receptores es limitada y en determinados momento se ocupan todos de modo que esto produce la saturación.

La unión de la hormona con el receptor se puede revertir y una misma hormona provoca respuestas diferentes en células distintas.Muchas veces hay sustancias que provocan respuestas parecidas o de mayor intensidad que las que produce la hormona, estas reciben el nombre de agonistas. Otras sustancias se unen al receptor como si fuera la hormona pero no producen ningún tipo de respuesta, estas reciben el nombre de antagonistas e inhiben la acción hormonal.

En farmacología se utilizan estas sustancias para potenciar o inhibir las acciones hormonalesComo dijimos en la nota anterior la cantidad de receptores varía desde 10000 a 20000 por célula y la respuesta se produce con una cierta cantidad de receptores ocupados que no tiene que ser la totalidad de los que existan, ya que los no ocupados servirán para reserva.Hay ciertas enfermedades que producen la absoluta o relativa disminución de la actividad de los receptores, ya sea por alteraciones genéticas, intoxicaciones u otras causas.

El complejo Hormona-Receptor (HR) debe interactuar con otras estructuras de la célula para generar la respuesta.Un aumento sostenido de hormona provoca la disminución de receptores para así mantener el equilibrio en la respuesta, este fenómeno de regulación se llama “down regulation” (desensibilización). El fenómeno opuesto es el “up regulation” que se produce cuando hay disminución de la hormona.La down regulation a veces se produce por un fenómeno de degradación de receptores por los lisosomas celulares luego de la introducción de los mismos en el interior de la célula (endocitosis).

Poco a poco iremos conociendo todos los secretos de estas moléculas

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Autora: María Cristina Chaler.

CIENCIA FÁCIL Número: 77

Y ahora separamos sistemas sólidos (leída 1466 veces)

La química muchas veces responde al sentido común más que a la sabiduría.

Es bueno conocer con qué métodos podemos separar los diferentes componentes de un sistema heterogéneo. Daremos algunos ejemplos de Sistema de mezclas sólidas heterogéneas

Pensemos que los sistemas se encuentran depositados en recipientes de laboratorio que los contiene.
Empecemos por los BIFÁSICOS (poseen dos fases)

ARENA con PIEDRAS

Observamos sólidos están juntos formando un sistema heterogéneo, pero de diferentes tamaños de modo que empleamos un tamiz y la arena pasará a través del mismo mientras que las piedras quedarán retenidas en el tamiz. (Método de tamización).

ARENA con SAL

A este sistema no lo podemos tamizar porque ambos sólidos poseen prácticamente el mismo tamaño, pero si tenemos en cuenta que la sal se disuelve en agua aplicamos el método de disolución, agregamos agua, en donde se disolverá la sal luego separamos la solución de agua y sal por decantación de modo que el arena quedará adherida al fondo del recipiente.
A la solución de agua y sal le aplicamos calor para evaporar el agua y quedarnos con la sal.
La disolución es un método que se puede aplicar cuando uno de los sólidos es soluble en un solvente, en este caso el solvente es el agua

ARENA con LIMADURAS DE HIERRO

Aquí nos encontramos con encontramos con un sistema de sólidos que tiene la característica de que uno de ellos tiene propiedades magnéticas de modo que acercando un imán podremos separar el hierro, que quedará adherido al mismo y así logramos la separación.
Este método se denomina magnético y se aplica para separar sólidos con propiedades magnéticas

CORCHO MOLIDO con ARENA
Este sistema si bien se puede separar por tamización porque los tamaños de cada uno de sus componentes son evidentemente diferentes. La diferencia de peso de peso entre el corcho y la arena permite aplicar otro método como ser: arrastrar al mismo por medio de una corriente suave de agua (levigación) y de ese modo poder separarlo de la arena.
Podríamos también usar una corriente de aire suave (venteo) que arrastraría al corcho por ser mas livianos que la arena.

SÓLIDOS DE GRAN TAMAÑO
Siempre que aparezca entre los sistemas un sólido de tamaño considerable, podemos sacarlo utilizando una pinza, este método se suele llamar tría.

Veamos algunos trifásicos

UNA PIEDRA, ARENA Y SAL
Cuando que encaremos la separación de un sistema material es bueno usar el sentido común, y basarse en los métodos que hemos empleado para sistemas bifásicos

1er paso. (Una piedra, arena y sal)

Extraemos la piedra con tría

2do paso (carbón en polvo y sal)

Usamos el método de disolución, es decir agregamos agua y luego de revolver la sal se disolverá en agua.
Sacamos el agua salada por decantación, es decir simplemente inclinamos el recipiente, dejamos caer la solución en otro recipiente y así logramos separar la sal de la arena.

3er paso (sal con el agua agregada)
Calentamos el sistema y dejamos evaporar el agua de este modo logramos separar la sal.

CORCHO MOLIDO, CARBÓN EN POLVO Y LIMADURAS DE HIERRO

1er paso (carbón en polvo, corcho molido y limaduras de hierro)

Acercamos un imán y extraemos las limaduras de hierro (método magnético) y así lo separamos del sistema.

2do paso (carbón en polvo y corcho molido)
Aquí es conveniente usar la tamización ya que los sólidos presentan tamaños diferentes.
Por el tamiz pasará el carbón en polvo y el corcho molido será retenido por éste.

Estos son pequeños experimentos que nos permiten ponernos en contacto con los sistemas materiales sólidos, conocerlos y manipularlos y despertar el sentido común para separarlos.
Lo pueden hacer los jóvenes y aún los niños más pequeños.
La química fue, es y será parte de nuestra vida cotidiana.