Bitácora de Física y Química

Foto: Fundación Príncipe de Asturias

El pasado jueves (entrada gratuita y libre), y en la biblioteca de la antigua facultad de Derecho, pudimos ver y oir a los galardonados con el Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica. Allí, a muy pocos metros de quien esto escribe, Whitesides nos contó qué es el autoemsamblado molecular y cómo puede usarse para obtener materiales con propiedades “a la carta” que mejoren, por ejemplo, las células solares y permitan un abaratamiento sustancial de la tecnología destinada al aprovechamiento de la energía solar.

Nakamura nos habló de sus LEDs y de las enormes posibilidades que brindan: son diez veces más eficientes que las bombillas actuales, no emiten calor y su vida es prácticamente ilimitada. Su bajo consumo los convierten en una opción para los paises más pobres con problemas de distribución en su red electrica, ya que pueden ser utilizados en combinación con los paneles solares.

Iijima nos presentó los ya famosos nanotubos de carbono, comentó sus espectaculares propiedades y las enormes posibilidades de utilización de los nanometariales. Una de las aplicaciones de los nanotubos puede ser su utilización para almacenar hidrógeno, el combustible del futuro

Langer nos alucinó con su relato de “ollas” de medicamentos, nanopartículas rellenas de medicamentos que pueden ser liberados por control remoto (o mediante sensores biológicos) en función de las necesidades. La posibilidad de utilizar materiales especiales como andamiaje para que células madre creen los tejidos que necesitemos, ya no es ciencia ficción.

Y por fin Tobin Marks, el único que no uso el consabido Power Point para ilustrar su exposición, se limitó, practicamente, a agradecer el premio. Tobin recibió el premio por su contribución a crear nuevos tipos de plásticos biodegradables y flexibles que pueden ser usados en la fabricación de nuevas células fotovoltaicas mucho más eficientes y baratas. Además, es el padre de los OLED,o diodos emisores de luz, basados en materiales orgánicos con los que se fabrican PDAs, móviles o el papel electrónico.

Un placer y un privilegio haberlo vivido. Gracias Amador.

El Consenso de Copenhague es un proyecto patrocinado por el Ministerio de Asuntos Exteriores de Dinamarca que trata de establecer un orden de prioridades en el gasto en beneficio de la comunidad internacional.

Ocho de los mejores economistas del mundo (cinco de ellos premios Nobel) determinaron el orden de prioridad para gastar (en teoría) 75.000 millones de dolares en cuatro años.

El resultado es sorprendente. El objetivo situado en primer lugar (sólo costaba 60 millones de dolares al año) era proporcionar vitamina A y zinc a 112 millones de niños que padecen desnutrición.

¿Por qué el zinc?

El cuerpo de un adulto humano sano contiene de 2 a 3 g de zinc que se encuentra repartido por todo el cuerpo: 60% en el músculo, 30% en los huesos y alrededor del 5% en la piel. En la próstata y en el semen se encuentran cantidades especialmente elevadas.

La denominada Ingesta nutricional de referencia (RNI), o cantidad de nutriente que es recomendable para un 97% de la población, es de 9,5 mg para hombres adultos y 7,0 mg para las mujeres y se encuentra, sobre todo, en las carnes y también (aunque en menor proporción) en los productos lácteos, legumbres, levadura, frutos secos y cereales integrales.

El zinc juega un papel fundamental en el crecimiento y la división de células y participa en la formación del ADN, ARN, proteínas, carbohidratos y lípidos.

La carencia de zinc, produce:  crecimiento lento, aumento de infecciones, disfunciones en el sentido del gusto y del olfato, lesiones en la piel o mala cicatrización de las heridas, entre otros problemas.

La mayor parte de las veces el tamaño (cantidad en este caso) no importa. Con 3 escasos gramos el zinc es capaz de mantenernos sanos y en forma. 

La semana pasada se falló el Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica 2008. La candidatura ganadora (propuesta por Amador Menéndez Velázquez a quien tan bien conocemos en el Suanzes) es un magnífico puzzle de ingenieros y químicos unidos por sus descubrimientos en el campo de la Nanotecnología.

Los cinco galardonados son:  (fotografía que encabeza el post, fila superior y de izquierda a derecha) Robert Langer ,Sumio Iijima,Tobin Marks, , (fila inferior de izquierda a derecha) George Whitesides y Shuji Nakamura.

La mejor manera de acercarse a la personalidad y a la obra de todos ellos es leerse el artículo que Amador publicó el jueves en La Nueva España. Y es que Amador, una vez más, es capaz de transmitir lo más complicado de una manera clara, amena y no exenta de poesía:

Amador Menéndez.

Un nido más ecológico (LNE). 

Un nido más ecologico. pdf

 Langer ha conseguido medicamentos más eficaces contra el cáncer y materiales usados en la fabricación de tejidos y órganos para trasplantes.

Iijima abre, con sus nanotubos de carbono, un mundo de posibilidades ilimitadas en la síntesis de nuevos materiales ultraligeros y ultrarresistentes, capaces de almacenar hidrógeno, el combustible del futuro.

Marks se toma muy en serio el respeto por el medio ambiente, ya que los materiales por él sintetizados son reciclables e inocuos y la nueva generación de células solares (basadas en materiales orgánicos) son mucho más eficientes y de bajo coste que las actuales de silicio.

Nakamura es el padre de los diodos LED, “bombillas” ecológicas de bajo consumo, destinadas a sustituir a las actuales lámparas de incandescencia (el propio Amador regaló una linterna equipada con diodos LED a Victor Arniella, la última vez que estuvo en el instituto).

Whitesides es un auténtico “manipulador de átomos”, mediante la técnica denominada autoemsamblado molecular, lo que permite obtener materiales prácticamente a la carta.

No debemos olvidar que si el futuro llega a ser algo amable, Marks, Nakamura, Iijima, Langer y Whitesides habrán tenido mucho que ver.

 Seguramente será el coche más pequeño del mundo, mide unos tres nanómetros (1 nm = 10^-9 m. Esto es, una milmillonésima de metro o una millonésima de milímetro) y lo han construído científicos de la universidad de Rice (Tejas, EE.UU). El “chasis” está formado por nanotubos de carbono y las “ruedas” por fullerenos. Lo sorprendente es que las ruedas pueden girar, lo que permite que el “coche” se desplace.

En la foto el nanocoche se desplaza sobre una superficie de oro calentada a 200 ⁰C. El calentamiento impide que las interacciones eléctricas entre los átomos de oro de la superficie y los del nanocoche dificulten el desplazamiento.

El mismo equipo está considerando la posibilidad de incorporar un “motor” a la estructura.  Los fotones de un rayo laser incidirán sobre una minúscula “rueda de paletas” haciendo que el conjunto se mueva.

Más información

1808 nos suena a fusilamientos, Goya, levantamientos populares, Móstoles, inicio de la Guerra de la Independencia, lucha contra los “gabachos”… (más aún si cuando te levantas el calendario marca la fecha mítica del 2 de mayo).

No obstante, 1808 también quedó como una fecha fundamental en la historia de la Química,  ya que ese año John Dalton publicó A New System of Chemical Philosophy. En esta obra Dalton  afirmaba que “… todos los cuerpos de una magnitud sensible, sean líquidos o sólidos, están constituidos por un vasto número de partículas sumamente pequeñas, o átomos de materia, a los que mantiene unidos una fuerza de atracción, que es más o menos poderosa según las circunstancias…” . Así se recuperaba la teoría atómica de la materia que un auténtico visionario, Demócrito (460 adJC-370 adJC), había enunciado 2.200 años antes: “Aparte de átomos y espacio vacío, nada existe, el resto es ilusión”.

Los átomos de Dalton sufrieron un periodo de auténtica cuarentena durante todo el s. XIX, época en la que se vivió una encarnizada lucha entre equivalentistas (que explicaban las reacciones químicas basándose en los los pesos equivalentes) y los atomistas: “Los átomos son aún más increíbles que el flogisto […] La teoría atómica no tiene ninguna base experimental.” (Mills, 1871)

Otro inglés, J. J. Thomson, logró en 1897 “romper” lo irrompible cuando identificó los electrones como las partículas que formaban los rayos catódicos. Los electrones formaban parte de los átomos. Los “atomos” tenían partes y el camino estaba señalado. Desde Thompson hasta el comienzo de la Física Cuántica, median menos de treinta años.

Dalton escribía en 1794: “La parte de la imagen que otros llaman rojo aparece ante mi poco más o menos como una sombra o deficiencia luminosa” y naranja, amarillo y verde le parecian “diferentes tonalidades de amarillo”. Fue el primero que describió por escrito (e investigó las causas) de la discromatopsia o imposibilidad de distinguir los colores, enfermedad más conocida como daltonismo en honor del químico inglés.

Un curso más… ¡hay que volver a explicar lo que es un mol! Hace algo más de un año en este blog se suscitó un debate (ver Debate en la barra de menús) sobre el concepto y algunos profesores/as dejaron su opinión sobre el mismo. Lo que se aprecia leyendo los comentarios es que existe bastante diversidad de opiniones a la hora de enfrentar el concepto y, sobre todo, se reconoce una cierta dificultad a la hora de transmitirlo a los alumnos/as.

No quedaría bien que quien lanzó la discusión no se mojara dando su opinión sobre el asunto, pero lo que debería ser un post con una extensión razonable se fue alargando, así que he optado por elaborar un documento en el que se trata con bastante detalle mi idea de lo que es un mol.

Muy ligado al concepto de mol está el Número de Avogadro. Lograr que nuestros alumnos/as tengan una idea, al menos aproximada, de su magnitud, es otro desafío. Una estrategia para lograrlo se recoge en el segundo de los documentos que se muestran más abajo.

Espero que todo esto sea útil. Al menos, es un  intento.

A vueltas con el mol: avueltasconelmol.pdf

Número de Avogadro: numeroavogadro.pdf

Sólo tres elementos han sido descubiertos por españoles:

• Platino (Pt). Descubierto por D. Antonio de Ulloa en 1735 en las minas de oro del rio Pinto en Colombia. El descubrimiento no fue publicado hasta 1748.
• Vanadio (V). Descubierto en 1801 por Andrés Manuel del Rio Fernández en una mina de plomo en Zimapán (México). Inicialmente recibió el nombre de eritronio debido al color rojo de sus sales.
• Wolframio (W).  Aislado en 1783 por los hermanos Juan José y Fausto Delhuyar (naturales de La Rioja) y que trabajaban en el Seminario Patriótico de Vergara en Guipúzcoa. La IUPAC admite también para él el nombre de Tungsteno.

Como este año se cumplen 225 años del descubrimiento del wolframio (que tanto nos “iluminó” a todos, ya que de wolframio están hechos los filamentos de las bombillas de incandescencia), la Real Sociedad Española de Química (RSEQ) y el Foro Permanente Química y Sociedad, convocan un concurso de cómics sobre la vida y obra de los hermanos Delhuyar.

Se estrablecen tres premios de 600 €, uno para cada una de las tres categorías:

Categoría A: estudiantes de E.S.O.

Categoría B: estudiantes de Bachillerato.

Categoría C: estudiantes universitarios.

La fecha tope para la recepción de los originales es el 20 de junio a las 14:00 horas.

Más información: IIconcursocomics.pdf

Artículo sobre el nombre del elemento: Wolframio, sí; tungsteno,no

La versión española de la obra Nomenclatura de Química Inorgánica. Recomendaciones de la IUPAC de 2005 (publicada a finales de 2007) recoge las últimas recomendaciones de esta organización para la nomenclatura y formulación de las sustancias inorgánicas. Lo cierto es que las novedades que introduce son muy llamativas. Uno se atrevería a decir que dinamitan (de ahí el título de este post) las directrices anteriores que son las que seguimos enseñando a día de hoy en los institutos:

• Desaparece la nomenclatura sistemática de oxoácidos (y oxosales). Aquella de ácido tetraoxosulfúrico (VI) o tetraoxosulfato (VI) de hidrógeno, y se sustituye por otra que pone su énfasis en la estructura de los oxoácidos y que considera a éstos como compuestos de adición en los que los ligandos (OH y O) se unen al átomo central. He aquí un ejemplo:

H₂SO₄ = [SO₂(OH)₂]        dihidroxidodioxidoazufre

• Se abandonan los nombres de fosfina, arsina y estibina. Ahora pasan a llamarse fosfano, arsano y estibano.

• Una de las novedades más llamativas: Cl₂O = ¿monóxido de dicloro?. ¡¡No!!.  El compuesto se deberá de escribir como OCl₂, ya que el cloro es más electronegativo que el oxígeno y, además, ¡no se nombra como óxido! Su  nombre IUPAC es ahora dicloruro de oxígeno.

• ¿Y las sales? Pues es Na₂CO₃ se nombra como trioxidocarbonato de disodio.

Tranquiliza saber que los nombres que casi todo el mundo utiliza: ácido sulfúrico o carbonato de sodio son admitidos como correctos.

Más información: Fisquiweb

Causa sensación entre mis alumnos/as. Es un modelo de la molécula de propano (C₃H₈). Las esferas negras representan los átomos de carbono y las blancas los átomos de hidrógeno. Los enlaces de cada carbono tienen una disposición tetraédrica y el resultado final no puede ser más parecido a ¡un perro de peluche!: cuatro patas, dos orejas, hocico y rabo.

Propanín se está convirtiendo en una verdadera mascota. Si alguien cumple años, tiene permiso para que Propanín le acompañe en su mesa durante toda la clase. Las mejores ocurrencias a la hora de solucionar un problema o resolver una cuestión, también tienen como premio su compañía.

Por eso había que intentar “dar vida” a Propanín. No poniéndole pilas como alguien sugería. En vez de ponerle las pilas a Propanín, hubo que ponérselas uno mismo para intentar que Flash animara lo inmóvil. Este es el resultado (clic en el botón situado debajo de la imagen)

Puedes bajarte la animación (clic botón derecho> Guardar destino como…):

propanin.swf

NOTA: Una descripción detallada de la actividad que se comenta se puede encontrar en FisQuiWeb

Esta semana tocaba en 3º de ESO plantear la actividad de construir moléculas. Se hace inmediatamente después de explicar el enlace químico y antes de comenzar formulación. El objetivo es fijar el concepto de molécula, ver que éstas no son  estructuras planas (como puede sugerir una fórmula escrita), que tienen una geometría y que la fórmula es una representación abreviada de las mismas.

Hay que tener en cuenta que cuando se les plantea la actividad nunca se ha mencionado la posibilidad de que los átomos se puedan enlazar mediante enlaces múltiples (dobles o triples). Es algo que deben descubrir como consecuencia de la aplicación de una reglas muy sencillas que se les dan para la construcción de las moléculas.

Tampoco saben formular (al menos compuestos ternarios).

Este año se han batido todos los records. Hubo equipos que agotaron todas las fotocopias de las fichas que habíamos dispuesto. Ocho fichas (16 moléculas) solucionadas en unos 40 min. Un promédio de vértigo: unos 2 min 30 s por molécula. ¡Ojo con éstos!. ¡¡Son la generación de la nanotecnología!!