Nanocar

11 05 2008

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 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.

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1808

2 05 2008

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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.



A vueltas con el mol

27 04 2008

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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

 



Wolframio

6 04 2008

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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



¡¡¡Boooom!!!

30 03 2008

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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



Propanín

2 03 2008

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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)

Esta película necesita Flash Player 7

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

propanin.swf



Moléculas

23 02 2008

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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!!

 

Esta película necesita Flash Player 7



Informe Rocard II

17 02 2008

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No es la primera vez que en este blog se habla del Informe Rocard (ver post de 20-06-2007). Volvemos a la carga porque en el último número (55) de Alambique se ha publicado una traducción al castellano del documento (el original está en inglés) que puede facilitar su lectura (ver enlace al final del post).

El llamado informe Rocard es un documento elaborado por un grupo de expertos de la UE, encabezados por el ex-primer ministro francés M. Rocard, en el que se trata de identificar las causas del alarmente descenso en el interés de los más jóvenes por los estudios de ciencias y matemáticas.

Se afirma en dicho informe que esta pérdida de interés se debe en gran medida a la manera como se enseña la ciencia en las escuelas y en los centros de secundaria, y se trata de diseñar una estrategia para intentar modificar esta situación.

El informe es largo, pero jugoso, y convendría que ningún profesor/a de ciencias dejara de leerlo y reflexionar sobre lo que se puede hacer, qué se puede cambiar y qué hemos de hacer para cambiarlo. Igual de conveniente sería que lo leyesen con atención nuestros responsables políticos y educativos ya que son ellos en última instancia (así se dice en el informe) quienes tienen los recursos y la capacidad para provocar un cambio en la enseñanza de la ciencia:

  • Medidas para promover la adopción de nuevas técnicas docentes.
  • Medidas para ayudar al profesorado a presentar la materia de forma atractiva.
  • Medidas que estimulen el aprendizaje basado en la investigación entre los jóvenes.

También deben darse por aludidas las asociaciones de profesores de ciencias, sociedades de caracter científico, fundaciones que orientan su actividad al mundo de la  ciencia y la tecnología, universidades y un largo etc. ¿Sería posible entre todos empezar a pensar seriamente en los verdaderos problemas de la enseñanza?. ¿O seguiremos dedicando cantidades ingentes de tiempo y energía a discutir problemas menores?

informe-rocard.pdf



Nanomundos

10 02 2008

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Todo empezó en 1985 cuando Curl, Kroto y Smalley descubrieron los fullerenos o  buckyesferas (por ese descubrimiento les dieron el Premio Nobel de Química en 1996), una sorprendente estructura que constaba de sesenta átomos de carbono originalmente enlazados: 20 hexágonos y 20 pentágonos unidos de forma tal que formaban prácticamente una esfera :

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Hoy día los químicos son capaces de producir fullerenos endoédricos. Es decir, fullerenos que tienen en su interior átomos o moléculas, lo cual transforma radicalmente sus propiedades posibilitando su utilización en biomedicina o en ciencia de nanomateriales.

La técnica conocida como cirugía molecular permite en la actualidad generar fullerenos endoédricos mediante la apertura del fullereno, introducción del átomo o molécula “huesped” y “cosido” posterior del fullereno.

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Los nanotubos de carbono (CNTs) están formados por láminas de grafeno (láminas integradas por hexágonos de átomos de carbono) curvadas y cerradas formando estructuras tubulares sencillas (SWNTs) o por varios tubos concéntricos unos dentro de otros (MWNTs). Los nanotubos tienen un espesor 10.000 veces inferior al cabello humano  (del orden de 10-9 m) y presentan una enorme resistencia, una increíble elasticidad y propiedades eléctricas sorprendentes.

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Pero la cosa no queda aquí también hay nanocebollas (CNOs), estructuras esféricas concéntricas, similares a las muñecas rusas que presentan una elevada capacidad lubricante; nanotubos de carbono con forma de cuencos apilados, formando unas estructuras similares a las que pueden formar una pila de moldes de magdalenas; otras con forma de toro (anillo) o similares a estrellas de varias puntas; nanotubos en cuyo interior se introducen unidades de fullereno…

En fin un mundo alucinante que va a conducirnos en un corto espacio de tiempo a una auténtica revolución en la generación de nuevos materiales.

Web de IBM dedicada a la nanotecología

Instituto Nacional del Carbón (Oviedo)

En el número de octubre-diciembre de la revista Anales de Química de la RSEQ, hay un interesantísimo y muy documentado artículo sobre nanoestructuras de carbono.



Bombillas

9 01 2008

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La vieja bombilla de filamento parece que tiene los días contados. En un mundo en el cual la preocupación por el medio ambiente crece, parece un lujo insoportable seguir iluminando nuestros hogares  a base de poner incandescente un filamento de wolframio. Y es que a la temperatura a la que se calienta en las bombillas, el wolframio emite un espectro contínuo similar al de la figura:

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La zona visible está señalada con un rectángulo punteado (longitudes de onda comprendidas entre 350 y 750 nm) y así nos podemos explicar por qué la luz de estas bombillas tiene un color rojo-amarillo (la mayor intensidad de luz emitida se corresponde con la de estos colores). Sin embargo es evidente que un gran porcentaje de la radiación emitida no es visible, sino infrarroja. Esto es, la mayor parte de la energía consumida no se emite en forma de luz visible, sino que se transforma en calor (casi un 85%). El invento de Edison, que nos iluminó durante décadas, se muestra como un dispositivo muy poco eficiente.

La alternativa parece que son las llamadas lámparas flouorescentes compactas (LFC o CFL, en inglés). Estas lámparas consisten en una mezcla de gases inertes (Ne, Kr y Ar) y vapor de mercurio. Cuando los gases son calentados (mediante un filamento) se ionizan y los iones chocan contra los átomos de mercurio que de esta forma son excitados y emiten luz ultravioleta que produce la fluorescencia del material que recubre el interior de la lámpara. Consumen un 80 %menos que las convencionales y duran 10 veces más (lo que compensa su elevado precio).

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Sin embargo tienen un inconveniente. En el número de diciembre de 2007 de Investigación y Ciencia, David Appell resalta el lado oscuro de las CFL: contienen mercurio. Concretamente 5 mg por bombilla. Aparentemente poca cosa (un termómetro de los “de antes” contenía unos 500 mg de metal líquido). El problema es que está en estado gaseoso (mayor peligro ante una eventual rotura) y si se multiplican esos inocentes 5 mg por la enorme cantidad de bombillas  nos da una cantidad respetable de mercurio que no debería verterse sin más al medio ambiente. La solución está en establecer puntos de recogida con el fin de reciclar las bombillas, pero parece que lo primero es el negocio (vender bombillas) y del reciclado ya hablaremos.

Pero esto no es todo. Los ingenieros de una compañía canadiense: Group IV Semiconductor Inc. han desarrollado una tecnología totalmente revolucionaria que permitirá construir bombillas cuya luz se origine al pasar la corriente eléctrica a través de silicio. Estarán listas a partir de 2010, consumen un 90 % menos de energía que las actuales, duran 50.000 h (frente a las 5.000 h de las CFL), proporcionan una luz de excelente calidad  y además ¡no se calientan!

Da la impresión que las CFL, también tienen sus días contados. Esperemos que su breve paso por nuestro planeta no deje un rastro de mercurio difícil de limpiar.

Las CFL en Wikipedia

Artículo de Investigación y Ciencia (transcripción en un blog)

Así funcionan las CFL

Bombillas de silicio