1.5 Primera revolución de la química

La materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma

Aportaciones de Lavoisier: la Ley de conservación de la masa

 

Lavoisier-13
Imagen tomada de http://www.venamimundo.com

 

Una parte fundamental de la ciencia es confirmar que las teorías propuestas coincidan con la realidad, mediante observaciones, experimentos y mediciones. Cuando una teoría no se puede comprobar, ésta se descarta.

Antoine-Laurent de Lavoisier ayudo a descartar dos teorías fundamentales en su época:

  1. Teoría de los cuatro elementos: que dictaba que toda la materia en el mundo surgía a partir del aire, la tierra, el agua o el aire.
  2. Teoría del flogisto: que dictaba que el flogisto era una sustancia combustible que era liberada en el proceso de combustión, y por eso disminuía la masa.

¿Y cómo logro esto?

Con un experimento dividido en dos fases:

  1. Calentar mercurio (Hg) en un recipiente cerrado hasta transformarlo en óxido de mercurio (HgO). Al medir la masa total del recipiente demostró que la masa no cambia a lo largo de la reacción.
  2. Procedió a calentar el HgO obtenido en un recipiente al que adaptó un aparato para recoger los productos subsecuentes de la descomposición. La sustancia empezó a desprender un gas (oxígeno), formando nuevamente el mercurio metálico con el que había empezado el experimento.

 

Laboratorio_Lavoisier.jpg
Laboratorio de Lavoisir. Imagen tomada de encina.pntic.mec.es

 

Con los resultados obtenidos en el experimento, Lavoisier llegó a dos conclusiones:

  1. La teoría del flogisto acerca de la combustión era falsa, ya que no existía el flogisto (supuesto material que abandonaba la materia al momento de quemarse), sino que todo era una reacción entre el oxígeno y la sustancia que se quema.
  2. La materia cambia y forma sustancias nuevas, pero no surge de la nada o desaparece en ella.

Por lo que enuncio en 1789 la Ley de conservación de la masa, que dice: “En la naturaleza nada se crea, nada se destruye, todo se transforma. Esto propició que la Química, que en esa época era catalogada como una disciplina pseudofilosófica, se convirtiera en una ciencia formal dotada de principios y campos propios.

Gracias a estos aportes, Lavoisier es considerado el padre de la química.

Primera revolución química

Lavoisier consiguió dar una reinterpretación radical del pensamiento existente durante varios siglos, acerca de la composición de la materia y del fenómeno de la combustión, mejoró formas de proceder en la investigación de la naturaleza y aportó un nuevo nivel de comprensión de la materia.

Desafortunadamente en 1789 también estalló la Revolución Francesa, y para 1792 los antimonárquicos radicales tomaron el control del país y ordenaron la detención de los recaudadores de impuestos, entre los que se encontraba Lavoisier, y fue sentenciado a muerte. Fue guillotinado el 8 de mayo de 1794, a los 50 años de edad.

Desafortunadamente se perdió una de las mentes científicas más grande del mundo.

El conocimiento científico es un producto social y su producción está condicionada por el contexto cultural en el que se desarrolla, y ésta misma puede frenarlo o impulsarlo.

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1.4 ¿Cómo saber si la muestra de una mezcla está más contaminada que otra?

 

aire1
Imagen tomada de liriano.wordpress.com

Empecemos por hablar de partes por millón (ppm)…

 

Es una propiedad intensiva que determina cuantas partes de soluto están contenidas en 1 millón de partes de solución.

(Si no recuerdas que es una propiedad intensiva puedes revisar de nuevo el tema 1.2 Identificación de las propiedades físicas de los materiales)

Por ejemplo: tenemos un millón de granos de arroz, si pintamos un arroz de negro, este grano representaría 1 parte por millón (1ppm).

Tenemos dos formas de calcular las ppm:

Volumen

  • ppm = m (mg) / V (L)

Masa del soluto en miligramos dividido entre el volumen de la solución en litros

Masa

  • ppm = m (mg) / m (Kg)

Masa del soluto en miligramos dividido entre la masa de la solución en kilogramos

  • ppm = (m / m) x106

Masa del soluto dividida entre la masa de la solución (ambas deben de ser equivalentes mg/mg, g/g o kg/kg), el resultado lo multiplicamos por un millón

Puedes revisar el siguiente video donde hay una explicación más detallada acompañada de ejercicios.

Las ppm nos ayudan sobre todo para saber la calidad del aire en el mundo, en México, la evaluación del aire se realiza a través de 27 estaciones remotas de monitoreo que conforman la Red Automática de Monitoreo Atmosférico (RAMA).

La RAMA mide el monóxido de carbono (CO), dióxido de nitrógeno (NO2), dióxido de azufre (SO2), ozono (O3) y las partículas suspendidas (PM10 y PM2.5, partículas sólidas o líquidas dispersas en la atmósfera). A su vez difunde sus resultados en una escala conocida como IMECA.

Los puntos IMECA es una representación de las ppm de cada partícula medida para saber si la calidad del aire es buena, regular, mala, muy mala o extremadamente mala.

Los resultados diarios de la Ciudad de México son publicados en la página de internet:

Así mismo el gobierno capitalino puso en marcha la app Aire para Iphone y Android para tener en tu propio smartphone la calidad del aire.

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¿Qué tanto sabes de la leche materna?

Sabías que…

Funny cow on a green meadow looking to a camera with Alps on the
Imagen tomada de misteriosyconspiraciones.com

9 de cada 10 vasos de leche en el mundo provienen de las vacas, el vaso restante puede ser leche de… ¡Cabras, búfalos, ovejas, camellos, alpacas, llamas, alces o bueyes!

Todos los mamíferos producen leche, pero debido a que cada especie tiene diferentes necesidades y viven en distintos ambientes, la leche también tiene características específicas. Aunque pueden tener ingredientes similares, los tienen en proporciones diferentes.

Por ejemplo…

La leche materna de la foca capuchina tiene el 61% de grasa, 5%de proteínas y 1% de azúcares, ya que al nacer las crías necesitan desarrollar rápidamente una capa de grasa que le permita mantenerse caliente y así poder sobrevivir a las duras condiciones de su medio ambiente.

¡La madre foca solo tiene 4 días para transferir a su cría 28 Kg de grasa láctea!

foca
Imagen tomada de BBC Mundo

 

Otro ejemplo…

Los animales que pastan libremente no tienen que transferir tanta energía en tan poco tiempo, las madres pueden alimentar a sus crías durante semanas o meses, administrando una cantidad similar de nutrientes en pequeñas dosis.

Los rinocerontes negros tienen 0.2% de grasa en su leche materna, mientras que los gorilas tienen 1.5% en su leche materna.

Por lo que concluimos que algunos mamíferos necesitan ser bonitos y gorditos en poco tiempo, y otros engordan con calma y a su tiempo.

Pero… ¿Qué contiene la leche humana?

mujer-amamantando-a-un-bebe
Imagen tomada de Telemundo.com

 

Como ya sabrás, los humanos requieren un largo período de cuidado por parte de los padres, y esto permite que su leche sea más acuosa.

¡La leche humana contiene 4% de grasa, 1.3% de proteína, 7.2% de lactosa y cerca del 90% es agua!

Y las cebras tienen una leche similar a la nuestra, ya que está conformada por 2.2% de grasa, 1.6% de proteína, 7% de lactosa y 89% de agua.

¿Cómo puede ser similar la leche entre dos especies (entre humanos y cebras) que están separadas por unos 95 millones de años?

Simple… La evolución es la respuesta

Los humanos necesitan una leche más diluida porque su velocidad de desarrollo en la etapa infante es muy lenta; mientras que las cebras necesitan mucha agua debido a que su medio ambiente es muy caliente y seco (si sabes que viven en África, ¿no?).

Misma fórmula, para objetivos distintos.

Y bueno, ya que empezamos a hablar de evolución, hablemos de la evolución de la leche.

Amy L. Skibiel, bióloga de la Universidad de Auburn (EU), acumuló estadísticas de la leche producida por 130 especies de mamíferos.

Skibiel descubrió que las especies que tienen vínculos más cercanos tienden a producir una leche con una composición similar (esto se refiere a especies de diferentes animales que tienden a socializar en un mismo ecosistema).

Después de la filogenia (justo lo que acabamos de explicar en el párrafo anterior), otro elemento determinante para la composición de la leche, es el período destinado por la madre para amamantar. Las focas capuchinas tienen 4 días, mientras que los delfines nariz de botella pueden hacerlo a lo largo de 18 meses.

Otro elemento es el tipo de dieta: los mamíferos carnívoros tienen más grasa y proteína en su leche que los mamíferos herbívoros.

En este link puedes leer el artículo completo sobre la investigación de Skibiel.

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1365-2656.12095/full

Y en este link puedes contactar a Skibiel, a través de la Universidad de Auburn.

http://www.auburn.edu/academic/cosam/faculty/biology/skibiel/

Siguiendo con la evolución lactaria…

Una hipótesis sugiere que la leche materna surgió como un medio para repotenciar el sistema inmunológico de los recién nacidos. De esta forma, los anticuerpos de la madre pasan a la cría, sirviéndole para protegerse de los patógenos a los que la madre ha estado expuesta.

¡Esto significa que el sistema inmunológico de las crías recibe un respaldo de información, que le ayudará en la lucha contra posibles enfermedades que pueda contraer la misma cría y que ya contrajo la madre en alguna etapa de su vida!

Otra hipótesis sugiere que en nuestros ancestros más viejos (tan viejos que aún no eran mamíferos), la leche se desarrolló inicialmente como un tipo de barniz para el huevo, para formar una sustancia que impermeabilizara la cáscara que protegía a las crías. Y una muestra de la evolución de este sistema, podrían ser los ornitorrincos recién nacidos que no beben leche materna de pezones, sino que la lamen de glándulas sudoríparas que se han modificado.

En resumen…

Aun cuando no sepamos con exactitud la causa de su origen, si fue la nutrición, el reforzamiento del sistema inmunológico o una capa para impermeabilizar la cáscara (en nuestros ancestros más viejos), o tal vez es un poco de todo…

Todos le debemos dar las gracias al protomamífero (nuestro primer ancestro mamífero, o que ya empezaba a dar señales de ser mamífero) ponedor de huevos que vivió hace unos 160 millones de años, por darnos un tesoro tan preciado como lo es la leche materna.

Recuerden mamis, la leche materna es TODO lo que necesita el bebé, ya que le provee todo lo que el necesita.

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1.3 Experimentación con mezclas

Es muy raro que las sustancias simples (ya sean elementos o compuestos) existan en estado puro en la naturaleza. Por ejemplo: el aire es una mezcla de gases; el agua de mar es una mezcla de varios minerales disueltos en agua; el suelo es una mezcla compleja de minerales y materia orgánica.
Mezclas homogéneas y heterogéneas

Entonces podemos definir a una mezcla como un material que contiene dos o más sustancias y pueden ser heterogénea u homogénea:

  • Mezcla homogénea: en este tipo de mezcla no pueden distinguirse sus componentes.
  • Mezcla heterogénea: en este tipo de mezcla sí pueden distinguirse sus componentes.

También debes recordar que en las disoluciones o mezclas homogéneas hay dos sustancias involucradas:

  • Disolvente: la sustancia que disuelve al soluto. Por ejemplo, el agua.
  • Soluto: la sustancia que se disuelve en el disolvente. Por ejemplo, el azúcar.

Disolución = disolvente + soluto

Cálculos en mezclas

Hay una forma muy fácil de poder sacar las concentraciones de las disoluciones, es decir, el porcentaje de disolvente y de soluto necesario para llevar a cabo la mezcla.

Todo se realiza con la regla de tres.

Vamos a explicarte esto con algunos ejemplos, paso por paso:

  1. Si debes preparar un suero fisiológico para rehidratar a una persona de 3 litros que contenga 27 g de NaCl (cloruro de sodio). ¿Cuántos g de NaCl hay en cada litro de disolución?
Paso #1 3 L de suero ———- 27 g NaCl
Paso #2 3 L de suero ———- 27 g NaCl
1 L de suero ———- x
Paso #3 Multiplicas 1 L de suero por 27 g NaCl (1L x 27 g = 27 L/g)
Paso #4 Divides tu resultado entre 3 L de suero (27 L/g) / (3 L) = 9 g NaCl
Paso #5 3 L de suero ———- 27 g NaCl
1 L de suero ———- x = 9 g NaCl
Ahora necesitamos 345 ml de suero
Paso #6 Transformamos litros a mililitros 3 L = 3 000 ml
Paso #7 3 000 ml de suero ———- 27 g NaCl
345 ml de suero ———- x = 3.105 g NaCl

 

  1. ¿Qué porcentaje de azúcar obtenemos al mezclar 10 g de esta, en 240 g de té?
Paso #1 240 g de té + 10 g de azúcar = 250 g de disolución
Paso #2 250 g de disolución ———- 100 %
10 g de azúcar —————- x
Paso #3 Multiplicas 10 g por 100 % (10g x 100 % = 1000)
Paso #4 Divides tu resultado entre 250 g (250 g / 1000) = 4 % de azúcar
Paso #5 250 g de disolución ———- 100%
10 g de azúcar —————- x = 4 %
Una vez que tenemos el porcentaje calculado (100% y 4%), podemos sacar diferentes cálculos:
DISOLUCIONES
Ahora necesitamos 300 g de disolución
Paso #6 300 g de disolución ———- 100%
x =12 g de azúcar ————- 4 %
Ahora necesitamos 500 g de disolución
Paso #7 500 g de disolución ———- 100%
x =20 g de azúcar ————- 4 %
AZÚCARES
Ahora necesitamos 45 g de azúcar
Paso #8 x = 1 125 g de disolución ———- 100%
45 g de azúcar ———————— 4%
Ahora necesitamos 3.4 g de azúcar
Paso #9 x = 85 g de disolución ———- 100%
3.4 g de azúcar ——————- 4%
Fíjate que los porcentajes ya no se modifican (100% y 4%) entonces si nos piden modificar la disolución el resultado que busco es el azúcar (pasos #6 y #7), en cambio sí nos piden modificar los g de azúcar, el resultado que busco es la disolución final (pasos #8 y #9).

 

  1. Debemos preparar una disolución de 130 ml de alcohol isopropílico con 64 ml de agua, ¿Qué porcentaje en volumen está el alcohol?
Paso #1 130 ml de alcohol + 64 ml de agua = 194 ml de disolución
Paso #2 194 ml de disolución ———- 100 %
130 ml de alcohol ————– x
Paso #3 Multiplicas 130 ml por 100 % (130 ml x 100 % = 13000)
Paso #4 Divides tu resultado entre 194 ml (194 ml / 13000) = 67.01 % de alcohol
Paso #5 194 ml de disolución ———- 100%
130 ml de alcohol ————– x = 67.01 %
DISOLUCIONES
Ahora necesitamos 680 ml de disolución
Paso #6 680 ml de disolución ——————– 100%
x = 455.668 ml de alcohol ————– 67.01 %
Ahora necesitamos 450 ml de disolución
Paso #7 450 ml de disolución ——————– 100%
x = 301.545 ml de alcohol ————– 67.01 %
ALCOHOLES
Ahora necesitamos 946 ml de alcohol
Paso #8 x = 1 411.7 295 ml de disolución ———- 100%
946 ml de alcohol —————————– 67.01 %
Ahora necesitamos 400 ml de alcohol
Paso #9 x = 596.9 258 ml de disolución ———- 100%
400 ml de alcohol ————————— 67.01 %
Como lo vimos en los ejemplos anteriores, una vez calculados los porcentajes (100% y 67.01%) podemos calcular diferentes disoluciones para buscar los ml de alcohol necesarios (pasos #6 y #7), o bien podemos calcular con diferentes volúmenes de alcohol los ml de disolución final (pasos #8 y #9).

Ahora hagamos unos ejercicios para reforzar nuestro conocimiento.

Se necesitan 5 g de NaCl para preparar 400 ml de una disolución de suero
Paso #1 400 ml de suero ———- 5 g NaCl
¿Cuántos g de NaCl se necesitan para preparar 250 ml de una disolución de suero?
Paso #2 400 ml de suero ———- 5 g NaCl
250 ml de suero ———- x =
Paso #3 Multiplicas 250 ml de suero por 5 g NaCl (250 ml x 5 g = 1 250 ml/g)
Paso #4 Divides tu resultado entre 400 ml de suero (1 250 ml/g) / (4 ml) = 3.125 g NaCl
Paso #5 400 ml de suero ———- 5 g NaCl
250 ml de suero ———- x = 3.125 g NaCl
¿Y si necesitáramos 300 ml de suero?
Paso #6 400 ml de suero ———- 5 g NaCl
300 ml de suero ———- x = 3.75 g NaCl
¿Y si necesitáramos 675 ml de suero?
Paso #7 400 ml de suero ———- 5 g NaCl
675 ml de suero ———- x = 8.4375 g NaCl
Y ahora… ¿Si tuviéramos 15 g de NaCl?
Paso #8 400 ml de suero ———- 5 g NaCl
x =                         ———- 15 g NaCl
Paso #9 Multiplicas 400 ml de suero por 15 g de NaCl (400 ml x 15 g = 6 000 ml/g)
Paso #10 Divides tu resultado entre 5 g NaCl (6 000 ml/g) / (5 g NaCl) = 1 200 ml de suero
Paso #11 400 ml de suero —————– 5 g NaCl
x = 1 200 ml de suero ———- 15 g NaCl
¿Y si ahora tenemos 3 g de NaCl?
Paso #12 400 ml de suero ————— 5 g NaCl
x = 240 ml de suero ———- 3 g NaCl
¿Y si ahora tenemos 34.5 g de NaCl?
Paso #13 400 ml de suero —————– 5 g NaCl
x = 2 760 ml de suero ———- 34.5 g NaCl

Métodos de separación de mezclas  

Estuvimos hablando de unir dos sustancias para formar mezclas homogéneas o heterogéneas, así mismo podemos deshacer la mezcla separando sus componentes.

Separación de mezclas heterogéneas

  • Imantación: es el proceso de separación de materiales con propiedades ferromagnéticas de materiales que no tienen propiedades ferromagnéticas, por medio de un imán.
  • Filtración: consiste en retener partículas sólidas que no se encuentran disueltas en un líquido por medio de una barrera, que puede ser una malla, una fibra, o algún material poroso como el papel filtro.
  • Decantación: con esta técnica podemos separar mezclas líquido-sólido como líquido-líquido, insolubles y de distinta densidad.
  • Disolución fraccionada: las mezclas de sólidos pueden separarse adicionado un disolvente que actúe sobre uno de los sólidos. Por ejemplo: tenemos una mezcla de virutas de madera, arena y sal, entonces agregamos agua para disolver sal y así podemos separar la madera y la arena.

Separación de mezclas homogéneas

  • Destilación: con esta técnica podemos separar un líquido de un sólido, evaporando el líquido y condensándolo posteriormente; o separar un líquido de otro líquido, que tengan diferentes puntos de ebullición.https://www.youtube.com/watch?v=3XyqwMfCKXM
  • Cristalización: sirve para separar un sólido disuelto en un líquido, y consiste en calentar la mezcla hasta que alcance el punto de ebullición y posteriormente hay que enfriar la mezcla en un baño de hielo para formar los cristales.
  • Cromatografía: está basada en la capacidad de movimiento de los componentes de la mezcla a través de un material, separada en una fase estacionaria y en una móvil.https://www.youtube.com/watch?v=_Zr5fOTmbBE
  • Extracción: sólido-líquido consiste en poner un disolvente que disuelva al sólido, líquido-líquido consiste en poner a la mezcla líquida en contacto con un disolvente que sea insoluble para uno o varios de los componentes, para obtener dos fases líquidas y después poder separarlas por decantación.

TIP EXTRA

Otro tipo de cálculo que te servirá en tu curso de Química, es la notación científica. La notación científica simplemente es la representación corta de cantidades demasiado grandes o demasiado pequeñas y suelen representarse con el símbolo x10.

Por ejemplo:

14×10-5 o 14×105

Esto significa que se va a recorrer el punto según sea el caso, si es negativo el exponencial se recorre a la izquierda y si es positivo se recorre a la derecha. Entonces quedaría así:

14×10-5 = 0.00 014

14×105 = 1 400 000

En estos ejemplos no teníamos un punto de referencia, por lo que se empieza a recorrer desde la derecha del número 14. Si tuviéramos ejemplificado el punto, se recorre a partir de este mismo. Por ejemplo:

4.765×10-5 = 0.00 004 765

4.765×105 = 476 500

Veamos más ejemplos para reforzar nuestro conocimiento:

35.87×10-6 = 0.00 003 587

4837×10-4 = 0.4 837

0.345×10-7 = 0.0 000 000 345

23×105 = 23 000 000

0.98×103 = 980

6945×104 = 69 450 000

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1.2 Identificación de las propiedades físicas de los materiales

Si miras alrededor tuyo podrás darte cuenta que vivimos rodeados de diferentes materiales y en diferentes presentaciones. Dependiendo de las características de cada material, será el uso que se les dé, desde herramientas, utensilios, armas, etc.

A continuación nos vamos a dedicar a describir las propiedades de los materiales, para que te sea más fácil el irlos identificando

Propiedades cualitativas

Empezamos por las propiedades físicas, que son aquellas que pueden determinarse sin alterar la composición química del material. Algunas propiedades físicas de la materia, sin duda alguna, se dan a través de los sentidos. Basta manipular un objeto para determinar algunas de sus propiedades:

  • ¿Cuál es su color?
  • ¿Cuál es su estado de agregación?
  • ¿Se disuelve en agua?
  • ¿Qué forma tiene?
pasaje de estados.png
Imagen tomada de 2011-quinto-a.blogspot.com

 

Una de las características fundamentales de los materiales, es sin dudas, el estado de agregación.

  • Sólidos: tiene forma y volumen bien definidos, con partículas que se mantienen estrechamente unidas entre sí.
  • Gases: tienen un volumen indefinido, pero no forma fija, y sus partículas se mueven independientemente entre sí, por lo que adoptan la forma del recipiente que los contiene
  • Líquidos: tiene volumen definido, pero no tiene forma definida, y sus partículas están unidas entre sí, firme pero no rígidamente, y puede adoptar la forma de la porción del recipiente que los contiene.

El estado físico de la materia, también es un factor a tomar en cuenta, y depende de las condiciones de presión y temperatura a las que se encuentre sometida dicha materia. Por ejemplo, a temperatura ambiente y a presión normal, el azúcar es un sólido, el alcohol un líquido y el oxígeno un gas.

estadosmateria.jpg
Imagen tomada de liceoagb.es

 

Ya que medir las propiedades de la materia con nuestros sentidos dejaba muchas dudas, nos dimos a la tarea de inventar aparatos de medición (reglas, relojes, balanzas, microscopios, termómetros, etc.) y a su vez, esto nos llevó a ponernos de acuerdo sobre como expresar las mediciones de cada aparato, estableciendo unidades y patrones. Así, el Sistema Internacional de Unidades, estableció el kilogramo (Kg) y el metro cúbico (m3) como unidades para medir la masa y el volumen, respectivamente.

De esta manera convertimos en números las propiedades de todo lo que nos rodea.

¿Ves por qué son importantes las matemáticas? ¡Están en todas partes!

Las propiedades que no dependen de la masa de un objeto, reciben el nombre de propiedades intensivas. Mientras que las propiedades que si dependen de la cantidad de masa de un objeto, reciben el nombre de propiedades extensivas.

Propiedades extensivas

Propiedades extensivas de la masa

Múltiplos y submúltiplos del gramo
Unidades Símbolo Equivalencia en gramos Ejemplo
Múltiplos Gigagramo Gg 1,000,000,000
Megagramo Mg 1,000,000 Avión Jumbo Jet 500Mg
Unidad Kilogramo Kg 1,000 1 litro de agua, 1Kg
Submúltiplos Gramo g 1 1 cucharada de agua, 5g
Decigramo dg 0.1 1 huevo de colibrí, 5dg
Centigramo cg 0.01 1 huevo de polilla, 1.7 cg
Miligramo mg 0.001 1 aguja, 75mg
Microgramo μg 0.000,001 1 grano de sal, 100μg

 

masa
Imagen tomada de instrumentosparamedirmasa.blogspot.mx

 

Propiedades extensivas del volumen

1m3 = 1,000L
1L = 1 dm3 = 1,000 cm3 = 1,000ml
1cm3 = 1 ml

 

volumen.jpg
Imagen tomada de trabajosenelaula.blogspot.com.mx

 

Propiedades intensivas

Densidad

Es la relación entre la masa y el volumen y se expresa de la siguiente manera:

d = m / v

Y dependiendo de la medición que busquemos, las variaciones despejando la fórmula anterior pueden quedar así:

m = (d) (v)

v  = m / d

Recuerda que…

La densidad de un material no depende de la masa, pues su valor es igual para cualquier porción del mismo. Pongamos un ejemplo, ¿Cuál será la densidad de un cubo de acero de 5cm3 y 39 g, y otro de 20cm3 y 156 g?

  • Cubo 1: =  = 7.8 g/cm3

 

  • Cubo 2: =  = 7.8 g/cm3

Por lo tanto el valor de la densidad no se modifica al variar la masa.

Densidad
Sólidos Kg/m3
g/cm3
Líquidos g/L
g/ml
Gases g/cm3
g/m3

densidad.jpg

Imagen tomada de jpimentel.com

Veamos un ejemplo para calcular densidad:

¿Cuál es la densidad de un líquido que pesa 84.9 g y tiene un volumen de 258.5 ml?

d = m / v

d = 84.9 g / 258.5 ml

d = 0.2973 g/ml

Viscosidad

Es la resistencia de los líquidos y gases a desplazarse o fluir de un lugar a otro. La viscosidad sirve para identificar los tipos de líquidos.

Puede medirse con un viscosímetro, y funciona de la siguiente manera:

El líquido es colocado en el viscosímetro y cuando alcanza la temperatura de prueba, se mide el tiempo requerido para que 60 ml de líquido pase a través del orificio situado al fondo del viscosímetro. Por lo tanto la velocidad con la que el líquido sale por el orificio es la viscosidad que tiene.

viscosimetros.jpg
Imagen tomada de pdpsteel.com

 

Temperatura

Primero tenemos que asociar dos conceptos

  1. Calor: indica la cantidad de energía dentro de un sistema o una cantidad de energía añadida o retirada de un sistema. (El término sistema hace referencia a la entidad que se enfría o se calienta).
  2. Temperatura: es una medida de la intensidad del calor.

La temperatura puede expresarse en varias escalas diferentes:

  1. Celsius: la unidad de temperatura es el grado °. El intervalo de las temperaturas de congelación y ebullición del agua se divide entre 100 partes iguales o grados, siendo 0°C el punto de congelación y 100°C el punto de ebullición.
  2. Fahrenheit: la unidad de temperatura es el grado °, pero no es igual al °C. La escala F tiene 180 grados entre las temperaturas de congelación y ebullición del agua. El punto de congelación es de 32°F y el punto de ebullición es de 212°F.
  3. Kelvin: se conoce como la escala absoluta de temperatura porque 0 K es la temperatura mínima posible teóricamente. El 0 K equivale a 273.15°C bajo 0. El punto de congelación del agua es de 273.15 K y el punto de ebullición es de 373 K.

Entonces…

Puntos de congelación: 0°C = 273 K = 32°F.

Puntos de ebullición: 100°C = 373 K = 212°F.

¿Cómo podemos calcular las diferentes escalas de temperatura?

Es muy sencillo relativamente, ya que existen fórmulas correspondientes a cada escala.

K = °C + 273.15

°C = K – 273.15

°C = (°F – 32 ) / 1.8

°F = (1.8 X °C) + 32

Entonces podemos decir que hay dos tipos de temperaturas definidas:

  1. Temperatura de fusión: es la temperatura a la que se congela un líquido (líquido- sólido) o la temperatura a la que se funde un sólido (sólido-líquido).
  2. Temperatura de ebullición: es la temperatura a la que el líquido hierve (líquido-gas).
T.gif
Imagen tomada de www3.gobiernodecanarias.org

Veamos un ejemplo para calcular temperatura:

Se calentó una muestra de bromo a 50 °C, ¿Cuánto se calentó en K y en °F?

K = °C + 273.15

K = 50 °C + 273.15

K = 323.15

°F = (1.8 X °C) + 32

°F = (1.8 x 50 °C) + 32

°F = 90 °C + 32

°F = 122

Solubilidad

Es la cantidad máxima de soluto que puede disolverse en una cierta cantidad de disolvente a una temperatura determinada.

Por ejemplo:

  • La solubilidad de la sal es de 36 g/100 g de agua. Entonces la máxima cantidad de sal que se puede disolver en 100 g de agua a 20°C es 36 g.
  • La solubilidad del azúcar es de 206.9 g/100 g de agua. Entonces la máxima cantidad de azúcar que se puede disolver en 100 G de agua a 20°C es 206.9.

Por lo general la solubilidad de los sólidos aumenta al incrementarse la temperatura, mientras que en los gases la solubilidad disminuye.

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Imagen tomada de lidiaconlaquimica.wordpress.com

 

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¡Las palomitas están al borde de la extinción!¿Qué?

Antes que nada, sabías que…

Las palomitas eran conocidas como “flores blancas” y eran parte de ceremonias especiales en la época prehispánica.

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Imagen tomada de mayaland-tierramaya.blogspot.com

 

¿No? Ok, regresemos al tema antes de que mueras del susto.

El grano que da origen a las palomitas, el maíz palomero, está en riesgo de desaparecer. En México, existen solo 514 hectáreas cultivadas con esta variedad del grano, según el gobierno mexicano.

Las cosechas se realizan, sobre todo, en campos de Tamaulipas, en el noreste del país; en el resto del país no hay cultivos de este maíz, a pesar de que existen 8 variedades de maíz palomero.

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Imagen tomada de toltecayotl.org

 

El empresario Rafael Mier, en una entrevista realizada por la BBC Mundo y que encabeza un proyecto independiente para conservar las semillas originales de maíz palomero, menciona que “las 8 variedades están en riesgo de desaparición porque son contados los productores y están muy dispersos” aún cuando “México es la cuna de las palomitas a nivel mundial, se tienen que conservar la riqueza genética concentrada en estas 8 especies.”

Actualmente todas las palomitas que consumimos en México, ¡se importan de EU!. Que dato tan triste.

Ahora hagamos una pausa para que digieras la información y vamos con un poco de historia.

Lo que ahora conocemos como palomitas, son en realidad granos de maíz que se revientan con el calor y adquieren una forma de roseta. Historiadores y Antropólogos creen que este descubrimiento fue esencial en la alimentación de los habitantes originarios de lo que hoy es México.

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Imagen tomada de inventionary.com.ar

 

A su vez, fue importante la domesticación de la gramínea que sucedió hace unos 8,700 años en la zona central del país.

Debe quedar claro que no todas las variedades del maíz pueden formar rosetas al calentarse, y aparte de las especies mexicanas, se han encontrado especies en Arizona, Nuevo México y Perú.

El maíz palomero con más historia es la originaria del Valle de Toluca, Estado de México, cerca de lo que sería Tenochtitlán. De esta variedad provienen las palomitas que acompañaron rituales prehispánicos, también es una de las variedades de la que se derivaron otras especies utilizadas para elaborar tortillas. Y si esto no era suficiente, el maíz palomero de Toluca, ayudó a descifrar el genoma completo de la gramínea en el 2006.

¡Suficiente de historia!, ¿Qué va a pasar con las palomitas?

El Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo, y el Colegio de Posgraduados del Estado de México, consiguió 120 semillas del palomero toluqueño. Con esos granos se empezó a cultivar en Valle de Bravo, en la misma zona donde se cultivaba originalmente. Ya que “este maíz toluqueño debe de estar a una altitud superior a los 2,000 msnm, tiene condiciones muy específicas para crecer”, señala Mier. La primera cosecha se espera conseguir en octubre, para luego seleccionar a los granos con mejor desarrollo para cultivarlos de nuevo.

El proyecto no sólo trata de conservar esta variedad del maíz, sino que eventualmente los productores empiecen a sembrar las 8 especies de maíz palomero en sus estados.

Cifras desfavorables…

Actualmente la producción anual promedio es de 3,000 toneladas cosechadas únicamente en Tamaulipas. Pero cada año los mexicanos consumen entre 30 y 40 mil toneladas de maíz palomero, según el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP).

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Imagen tomada de newsoaxaca.com

 

En resumen…

Con suficiente tiempo, recursos y apoyos del gobierno así como de dueños de cines y tiendas comerciales, se pueden rescatar las 8 especies de maíz palomero mexicano.

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1.1 La ciencia y la tecnología en el mundo actual

El hombre no podría visualizar todos sus logros sin el conocimiento científico y tecnológico, una prueba de esto es que la ciencia ha sido la herramienta que nos ha permitido alcanzar una mayor esperanza y calidad de vida.

A su vez, la ciencia y la tecnología son las herramientas que necesitamos para resolver las necesidades de nuestro tiempo:

  • Alimentos suficientes
  • Energías limpias
  • La posible cura de enfermedades como el cáncer y el sida, entre otras
  • La producción de nuevas tecnologías

Química y alimentación

La organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO por sus siglas en inglés) señala que cerca de 793 millones de personas en el mundo siguen careciendo de suficiente comida para tener una vida saludable. Sin embargo, la desnutrición ya no afecta a 218 millones de personas desde hace 25 años, y a 169 millones de personas desde hace 10 años (FAO, 2015).

FAO

*Mapa de desnutrición mundial de la FAO

En México, el Instituto Nacional de Estadística Geográfica e Información (INEGI), señala que en el 2014 hubo 7,300 muertes por desnutrición y otras deficiencias nutricionales, esto se traduce en aproximadamente 23 muertes al día por desnutrición. A su vez contamos con 1.8 millones de niños desnutridos y 4.1 millones de niños con obesidad (INEGI, 2014).

La química puede ayudar en este problema con el apoyo a tecnologías como los transgénicos. Por ejemplo, un equipo de investigadores de la UNAM logró desarrollar en la zona del Bajío dos tipos de grano de maíz con un rendimiento más alto que el tradicional. Estos granos producen entre 10.8 y 9.5 toneladas de maíz por hectárea, a diferencia del tradicional que producía 7.6 toneladas. Además resiste enfermedades provocadas por los hongos (Jara, 2014).

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Imagen tomada de pib2.files.wordpress.com/2012/02/transgenicos1.gif

Química y salud

La industria química ha visto su mayor trascendencia en el cuidado de la salud humana, ya que es responsable de la fabricación de medicamentos que ayudan en la lucha contra las enfermedades y en la mejora de la calidad de vida hasta edades muy avanzadas.

Productos químicos relacionados con la salud:

  • Antibióticos, inhiben el desarrollo de los microorganismos
  • Analgésicos, reducen el dolor
  • Antipiréticos, quitan la fiebre
  • Vacunas, sirven para prevenir enfermedades
  • Antiinflamatorios, disminuyen la respuesta inflamatoria natural del cuerpo
  • Antisépticos, impiden el desarrollo de los microorganismos

Química y fuentes de energía alterna

Puedes acceder al siguiente link para más información sobre las fuentes de energías limpias en México y los propósitos del país respecto a la Ley de Cambio Climático.

Fuentes de energía limpia en México

Química y materiales

La Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y la Universidad Autónoma del Estado de México (UAEM) crearon el 9 de septiembre del 2008, el Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable (CCIQS), donde una de las líneas de investigación es la Química de materiales.

Esto implica investigar la relación entre la estructura y las propiedades de los materiales. Es una área multidisciplinaria que involucra disciplinas como la química, física, biología y diferentes ingenierías. Desde la perspectiva de la química, la ciencia de materiales desarrolla procesos de síntesis para la fabricación de materiales funcionales y estructurales, se establece la relación entre la estructura y sus propiedades, así como evaluar las aplicaciones de los materiales generados.

Las línea de investigación específicas que se llevan acabo en el CCIQS son:

  • Biosíntesis de nanopartículas metálicas
  • Síntesis de nanopartículas y películas delgadas de óxidos metálicos
  • Síntesis y caracterización de magnetos moleculares
  • Caracterización de materiales por SEM-EDS, AFM, TEM y XPS
  • Propiedades ópticas de nanoestructuras y su aplicación en el área biomédica
  • Generación de nanobiocompositos
  • Nanocatálisis
  • Caracterización por medio de espectroscopias
  • Aplicaciones ambientales de nanobiocompositos

Puedes revisar el sitio del CCIQS en el siguiente link:

http://www.cciqs.uaemex.mx/index.php?option=com_content&view=article&id=102&Itemid=60

Química y protección del ambiente

La química ambiental es el estudio de las fuentes, reacciones, transporte, efecto, y destinos de las especies químicas en el agua, el aire y suelo como también de la influencia de la actividad humana sobre estos procesos.

UAG

*En el PDF de la Universidad Autónoma de Guadalajara, puedes encontrar causas de contaminación del suelo, aire y agua.

 Actualmente, la cantidad de problemas ambientales alteran la estabilidad del planeta, tal es el caso del calentamiento global, los abundantes desechos industriales y la basura urbana, la extinción de especies animales y vegetales, la contaminación del agua y el aire, la destrucción de la capa de ozono, entre otros.

La participación de la química ha sido decisiva, ayudando en el reciclaje de materiales para la reducción de contaminantes y desperdicios industriales, el desarrollo de convertidores catalíticos que eliminan las emisiones de hidrocarburos en los automóviles, el reemplazo del freón por ciclopentano en los refrigeradores para disminuir la concentración de los fluorocarbonos que reducen la capa de ozono, la elaboración de productos ecológicos, por dar algunos ejemplos (Jara, 2014).

En conclusión

La química no va a resolver nuestros problemas por si sola, pero tampoco es posible hacerlo sin ella. Los enormes beneficios que nos proveen la química y la tecnología siempre tendrán un costo, y el uso que se les dé depende de los valores con que se asuman. El reto a tomar entre la química y la tecnología será que se desarrollen procesos que maximicen los beneficios y reduzcan al mínimo el impacto sobre la salud y el ambiente.

Si quieres saber más sobre la influencia de la Química en nuestra vida diaria, puedes ver el siguiente PDF de http://www.quimicaysociedad.org

vida

*Jara, R. S. (2014). Acércate a la Química. Ediciones Larousse. México, D.F. 272 pp.

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Inhibidor de células cancerígenas ¡wow!

¡Mexicanos hallan inhibidor de células cancerígenas en hongos!

A partir del hongo arenícola Aspergillus sp., científicos de la Facultad de Química de la UNAM detectaron una serie de compuestos que cuentan con propiedades únicas para desarrollar fármacos inhibidores de la glicoproteína de permeabilidad (P-gp) involucrada en procesos cancerígenos, en especial en aquellos resistentes a agentes quimioterapéuticos.

“En el laboratorio del Departamento de Farmacia hacemos investigación … con la finalidad de encontrar especies que produzcan compuestos importantes para la cura y tratamiento de diversos tipos de cáncer” subrayó Mario Alberto Figueroa Saldívar, del Laboratorio de Productos Naturales de Origen Microbiano.

UNAM
El es Mario Alberto, imagen tomada de la UNAM

Mario Alberto también resalta que los alcaloides aislados han demostrado ser candidatos para inhibir proteínas involucradas en los procesos de crecimiento de células cancerígenas.

¿Eh?¿Qué es un alcaloide?

Es un metabolito secundario de las plantas sintetizado a partir de aminoácidos, son solubles en agua y solventes orgánicos. Algunos ejemplos de alcaloides son la nicotina, la cocaína o la morfina.

¡Oh! Y aprovechando… ¿Qué es una glicoproteína de permeabilidad?

Es una proteína formada por 1,280 aminoácidos con dos dominios de unión a ATP citoplasmáticos y dos dominios hidrofóbicos, implicada directamente en la permeabilidad celular ya que estas características le permiten atravesar la membrana celular.

Muy bien, entonces podemos continuar con la nota…

En un comunicado la UNAM señaló que a la fecha cuentan con una colección de más de 400 taxones fúngicos y actinomicetos en forma pura. También observaron que tanto bacterias como hongos tienen propiedades citotóxicas contra diversas líneas celulares de mama y colon.

Las bacterias fueron obtenidas a partir de muestras de sedimentos de distintos pozos de agua en la reserva ecológica de Cuatro Ciénagas,  Coahuila. Los hongos a su vez fueron aislados de muestras de suelo en ese mismo entorno natural.

Los científicos recolectaron cerca de 7 muestras y han explorado biológicamente una colección endémica de 80 hongos, y encontraron que aproximadamente 10% de éstos son muy activos en inhiben, en concentraciones muy pequeñas, el crecimiento de las líneas celulares tumorales.

Pero aún asi,  es un buen augurio ¿no?

En resumen…

Estamos dando los primeros pasos para la creación de fármacos potenciales para el tratamiento del cáncer y el subsecuente desarrollo de medicamentos.

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El mecanismo de Anticitera ¿La primera computadora?¿Será?

¿Acaso la primera computadora fue hecha por los griegos?

Bueno para empezar…

¿Cómo encontraron el mecanismo?¿Dónde?¿Cuándo? ¡Quiero respuestas!

¡Tranquilo! A eso vamos…

El mecanismo de Anticitera fue recuperado en 1901 en el Mar Mediterráneo entre los restos de un barco mercante romano.

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Imagen recuperada de la Revista de Tecnología e Informática Histórica

Cuando se pudo retirar la cubierta calcificada que lo cubría, se pudo observar los restos de un engranaje de bronce corroído y diales que mostraban escalas científicas e inscripciones griegas.

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Imagen recuperada de antikitera.wordpress.com

El primero en examinar en detalle los 82 fragmentos recuperados fue el físico inglés y padre de la cienciometría Derek J. de Solla Price, junto con el físico nuclear griego Charalampos Karakalos.

Tomaron imágenes con rayos x y rayos gamma de las piezas y descubrieron que había 27 ruedas de engranaje adentro, y que era tremendamente complejo.

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Imagen recuperada de antikitera.wordpress.com

Se concluyó que este mecanismo, construido a finales del siglo II a.C., calculaba y mostraba información del calendario lunar y solar. Además, calculaba las fechas de los eclipses al modelar los movimientos aparentes de la Luna y registraba fechas de sucesos de gran importancia social, como los distintos eventos deportivos.

Por otra parte, la precisión de estos calendarios permitía predecir los momentos apropiados para cosechar y celebrar algunos eventos religiosos.

Porque si algo era importante para los griegos era… ¡comer bien y festejar a los dioses! (pretextos nada más)

Ok, pero… ¿Quién la construyó?

La evidencia apunta a que el diseñador era un corintio y que vivía en la colonia más rica gobernada por esa ciudad: Siracusa.

Y Siracusa era el hogar del más brillante de los matemáticos e ingenieros griegos…

Chan chan chan chaaan!

¡Arquímedes!

Solamente el científico más importante de la Antigüedad clásica, el hombre que había determinado la distancia a la Luna, encontrado cómo calcular el volumen de una esfera y pi (3.1416…)

Una prueba de que Arquímedes estaba detrás de Anticitera fue lo que escribió Cícero “Arquímedes encontró la manera de representar con precisión en un sólo aparato los variados y divergentes movimientos de los cinco planetas con sus distintas velocidades, de manera que el mismo eclipse ocurre en el globo que en la realidad”.

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Imagen recuperada de la BBC

 

En fin…

Tuvieron que pasar unos 1,500 años antes de que algo que se aproximara al mecanismo de Anticitera volviera a aparecer, en la forma de los primeros relojes mecánicos astronómicos, en Europa.

¡Increíble!

En resumen…

Anticitera es la primera computadora creada por el hombre y contenía todo el conocimiento del mundo, el tiempo, el espacio y el Universo.

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Posible representación de Anticitera

 

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Si te interesó esta entrada, te recomendamos visitar los siguientes links y material adicional:

Anticitera

  • Artículo en inglés directamente de Grecia

Antikythera

  • Documental “El mecanismo de Anticitera”

¿Qué los neandertales eran caníbales? ¿What?

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Imagen tomada de 24-horas.mx

 

Descubren primera evidencia de canibalismo neandertal del norte de Europa, datada entre hace 40,500 y 45,500 años, en el yacimiento de Goyet (Bélgica), donde se han identificado 99 restos óseos pertenecientes a un mínimo de cinco individuos.

El estudio realizado por la antropóloga de la Universidad de California, Hélène Rougier, con la participación de Asier Gómez Olivencia, investigador de la Universidad del País Vasco y de la Fundación Vasca para la Ciencia, Ikerbasque, fue publicado por la revista Scientific Reports.

El estudio indica que los restos encontrados en la Tercera Caverna de Goyet, presentan una gran proporción de marcas producidas por herramientas de piedra al cortar la carne, así como fracturas, que intuyen fueron realizadas para extraer el tuétano.

Además, se constata que algunos huesos fueron también utilizados como herramientas para tallar útiles de piedra.

Bueno cada quién usa lo que tiene a la mano, ¿no?…

Regresando a lo nuestro…

En los restos neandertales encontrados en la gruta, se acredita la presencia de 4 adolescentes o adultos y un niño, todos tienen marcas de corte  o fracturas, y comparándolos con los restos de fauna como caballos y renos, recuperados en el mismo yacimiento “sugiere que las tres especies fueron consumidas de manera similar”,

En resumen…

Esta es la primera evidencia de canibalismo neandertal en el norte de Europa, porque en el sur ya habían sido descubiertas estas evidencias. Tanto en Moula-Guercy y Les Pradelles, Francia como en Zafarraya y El Sidrón, España.

No cabe duda que el hambre es canija.

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