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Mes: Julio 2010

Crear hielo a temperatura ambiente o el arte de hacer llover

¿Podemos hacer que llueva a gusto de todos? Y crear hielo a una temperatura diferente de 0ºC? El Grupo de Sistemas Moleculares del Centro de Investigación en Nanociencia y Nanotecnología, CIN2 (CSIC-ICN), está respondiendo a estos interrogantes con vistas a encontrar una aplicación para afrontar algunos efectos del cambio climático.

El equipo centra su atención en la actividad de las moléculas de agua cuando se exponen a diferentes materiales encima de diminutas superficies. Parece que en estas dimensiones su comportamiento es bastante diferente del de niveles superiores, y que esto puede tener implicaciones en campos muy diversos del medio ambiente (sequía, contaminación, lluvia ácida, etc.).

Uno de los aspectos que está estudiando detalladamente este grupo del CIN2 es la formación de hielo a temperatura ambiente o cómo obtener agua sólida a 25 º C ! Los investigadores han visto que encima de cristales de fluoruro de bario (BaF2) el agua se adhiere (se adsorbe) formando dos capas paralelas de estructura hexagonal, muy similar a la del hielo que se encuentra en la Tierra.

Esta estructura facilita la nucleación, es decir, que se agregan las moléculas de agua en forma de pequeños cristales alrededor de una partícula inicial. Es el mismo proceso que, en ambientes cargados de vapor de agua, induce la lluvia por condensación. Por tanto, éste sería un buen candidato para provocar lluvia según las necesidades y de una manera eficiente. “Escogimos el fluoruro de bario”, dicen los investigadores, “porque una de sus caras cristalográficas tiene una estructura hexagonal muy parecida a la del hielo y se pueden conseguir cristales muy puros”.

Las bacterias del río Tinto podrían sobrevivir en Marte

Un experimento, con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ha sometido a un grupo de bacterias a las condiciones de vida en Marte y ha comprobado que un alto porcentaje de ellas sobrevive. El trabajo, que ha empleado organismos y muestras extraídos de la cuenca del río Tinto (Huelva) por su similitud al ecosistema marciano, se recoge en la revista Icarus, publicación de la Sociedad Astronómica de EEUU.

La investigación está dirigida por el científico Felipe Gómez, del Centro de Astrobiología (centro mixto del CSIC y el Instituto Nacional de Tecnología Aeroespacial), en Madrid, y se enmarca en el contexto de las futuras misiones de la NASA y la ESA en el planeta vecino. “Una vez probada la existencia de agua en el pasado y con los indicios indirectos que tenemos, que apuntan la posible presencia de agua en la actualidad, el siguiente paso de las expediciones a Marte será conocer el subsuelo del planeta. Nuestro experimento ha evaluado las condiciones de habitabilidad en este medio“.

“La radiación en Marte es muy alta, lo cual genera mucho estrés oxidativo que parece impedir la vida en la superficie. Queríamos saber si, bajo la protección que ofrece el subsuelo, ésta sería posible”, añade el investigador.

Los datos que han facilitado las sondas que han viajado a Marte han revelado el alto contenido de minerales de hierro en el planeta. Por ello, a la hora de elegir un ser vivo terrestre con el que realizar pruebas de habitabilidad, los investigadores se decantaron por bacterias quimiolitotrofas, muy relacionadas con el ciclo del hierro. “Se desarrollaron pequeñas pastillas de minerales de hierro que simulaban polvo superficial marciano (conocido como regolito), que se depositaron encima de las bacterias”, explica Gómez.

Tras ello, las bacterias fueron sometidas a condiciones muy restrictivas, similares a las marcianas: presiones de 7 milibares, temperaturas que superaban los 170 grados centígrados y condiciones relativas con alta presencia de rayos UV.

Según los autores, los análisis arrojaron altos niveles de supervivencia. Tras un periodo de exposición largo, las supervivencias de bacterias se situaban por encima del 35% cuando éstas estaban protegidas por una capa de subsuelo escasa, de tan sólo dos milímetros. Cuando se aumentó la capa protectora a 5 milímetros, los niveles de supervivencia llegaron al 40% y, al repetirse el experimento con periodos más cortos, se alcanzó el 50%. “Los resultados determinan claramente la viabilidad de estos grupos bacterianos en un ambiente tan restrictivo como el del estudio. Hay que tener en cuenta que sometimos a las bacterias a condiciones mucho más duras de las que se pueden dar en multitud lugares de Marte a lo largo del año”, indica Gómez.

Radio (Ra)

Radio, con símbolo Ra y número atómico 88, fue descubierto en 1.898 , en Francia, por los esposos Curie y su colaborador M.G. Bémont en los residuos obtenidos mientras trataban la pechblenda. Se dieron cuenta de que el mineral era más radiactivo que su componente principal, el uranio, y separaron el mineral en muchas fracciones químicas a fin de aislar las fuentes desconocidas de radiactividad.

El radio es un elemento radiactivo raro, encontrado en minerales de uranio en proporción de una parte por aproximadamente 3 millones de partes de uranio. Desde el punto de vista químico, el radio es un metal alcalinotérreo y tiene propiedades muy semejantes a las del bario. Biológicamente, el radio se concentra en los huesos al reemplazar al calcio y, tras una irradiación prolongada, causa anemia y neoplasias cancerosas. Dado que las radiaciones del radio y de sus productos de descomposición destruyen preferentemente los tejidos malignos, el radio se ha utilizado para detener el crecimiento del cáncer. En su aplicación terapéutica, los compuestos de radio puro se sellan en tubos o agujas; también el radón, producto gaseoso de descomposición del radio, se bombea en tubos pequeños. El empleo del radio en pinturas luminosas para relojes de pared o pulsera y esferas de medida, así como en señales visibles en la oscuridad se basa en su radiación alfa que golpea un tubo de centelleo, como el de sulfuro de zinc.

Se conocen 13 isótopos del radio; todos son radiactivos; cuatro se encuentran en la naturaleza y el resto se produce sintéticamente. Sólo el 226Ra es tecnológicamente importante. Se encuentra ampliamente distribuido en al naturaleza, por lo regular en cantidades mínimas. La fuente más concentrada es la pecblenda (uraninita).

Cuando son de preparación reciente, casi todos los compuestos de radio son blancos, pero se decoloran permanentemente a causa de su intensa radiación. Las sales de radio ionizan la atmósfera que los rodea, por eso parece que emiten un resplandor azul. Los compuestos de radio descargan los electroscopios, velan las placas fotográficas protegidas de la luz y producen fosforescencia y fluorescencia en ciertos compuestos inorgánicos como el sulfuro de zinc. El espectro de emisión de los compuestos de radio se parece al de otros alcalinotérreos; los halogenuros de radio imparten color rojo carmín a la llama.

El Radio está presente de forma natural en el medio ambiente en muy pequeña cantidad. Debido a que siempre estamos expuesto al Radio y pequeñas cantidades de radiacción es liberada al ambiente. Exposiciones a altos niveles de Radio puden causar efecto sobre la salud, como es la fractura de dientes, anemia y cataratas. Cuando la exposición es larga puede incluso causar cáncer y la exposición puede eventualmente producir la muerte. Estos efectos pueden llevar años para desarrollarse. Está causado por la radiacción gamma del Radio, que es capaz de viajar fácilmente largas distancias a través del aire. De cualquiermanera el contacto con el Radio no es necesariamente, la causa de efectos sobre la salud.

Elevadas concentraciones de Radio pueden existir en el agua en algunas localizaciones. Como resultado de los procesos mineros del uráneo elevados niveles de Radio en el agua son encontrados en las aguas cercanas a las minas de uránio. Las plantas absorben uráneo del suelo. Los animales que comen esas plantas acumulan el uráneo y finalmente, el radio puede encontrarse en peces y otros organismos acuáticos y se de la biomagnificación en la cadena trófica.

Saponificación – Reacción química del jabón

Saponificación

La definicion del termino se encuentra abajo;

Que es La Saponificacion?

Se entiende por saponificación la reacción que produce la formación de jabones. La principal causa es la disociación de las grasas en un medio alcalino, separándose glicerina y ácidos grasos. Estos últimos se asocian inmediatamente con los álcalis constituyendo las sales sódicas de los ácidos grasos: el jabón. Esta reacción se denomina también desdoblamiento hidrolítico y es una reacción exotérmica.

La reacción típica es:
ÁCIDOS GRASOS + SOLUCIÓN ALCALINA = JABÓN + GLICERINA

Así es como al mezclar los ácidos grasos (principales componentes de las grasas animales y de los aceites vegetales) con una solución alcalina (hecha a partir de una mezcla de agua y un álcali, como por ejemplo la sosa), se obtiene el jabón (que será realmente suave, porque además el otro subproducto que se obtiene de esta reacción es la glicerina).

El álcali es imprescindible para que se produzca esa reacción, pero hay que tener en cuenta que por sí solo es un elemento cáustico muy peligroso, cuyo manejo implica tomar una serie de precauciones muy importantes para manipularlo con seguridad. Los álcalis más utilizados en la fabricación del jabón son la sosa (hidróxido sódico, NaOH) y la potasa (hidróxido potásico, KOH). Por eso, es necesario tener mucha experiencia y unos conocimientos muy amplios sobre los álcalis y sus reacciones químicas, para proceder a realizar una saponificación que ofrezca totales garantías de que el producto final obtenido no entrañe riesgo alguno para la piel.

Esto no significa que la saponificación sea un proceso terriblemente peligroso, sino más bien muy delicado de realizar: Así, por ejemplo, si en la reacción anterior hay un exceso de sosa, el producto resultante será una masa cáustica inservible; mientras que si por el contrario, la cantidad de sosa es insuficiente, el producto resultante será una mezcla grumosa de aceites, que en nada se parecerá tampoco al jabón. Es por eso que para realizar un buen jabón, perfectamente saponificado, y con unas excelentes cualidades limpiadoras y emolientes, aparte de una gran experiencia y conocimientos de la saponificación, se necesita conocer también una serie de tablas con parámetros y proporciones muy concretas de cada uno de los elementos que constituyen la reacción, así como su correcta formulación.
El conjunto de dichas tablas imprescindibles para la elaborar cualquier tipo de jabón, es lo que se conoce como tablas de saponificación:

0,134g Aceite de oliva 0,190g Aceite de coco
0,141g Aceite de palma 0,134g Aceite de girasol
0,128g Aceite de ricino 0,136g Aceite de almendras
0,133g Aceite de aguacate 0,135g Aceite de soja
0,136g Aceite de maíz 0,133g Aceite de sésamo
0,069g Aceite de joroba 0,156g Aceite de palmiste
0,132g Aceite de germen de trigo 0,069g Cera de abeja
0,137g Manteca de cacao 0,128g Manteca de karité

Forma de Uso:
Para saber cuánta sosa se necesita para saponificar una cantidad de una grasa concreta, sólo hay que multiplicar dicha cantidad por el valor correspondiente que aparece en la tabla. Por ejemplo, para saponificar totalmente 100g de aceite de oliva (en la tabla su parámetro es de 0,134) basta multiplicar 100 x 0,134 = 13,4g de sosa necesitaremos.
En el caso de que vayamos a hacer un jabón con diferentes aceites, habría que buscar la cantidad necesaria de sosa para cada tipo de aceite concreto, y luego sumarlas todas. También por eso, en las recetas de jabón, si queremos sustituir un aceite por otro, también habrá que ajustar la cantidad de sosa necesaria.

Como se fabrican los chicles

El chicle es una mezcla de gomas de resinas naturales o sintéticas, azúcares o edulcorantes en los compuestos sin azucar, además de aromatizantes y colorantes.
Todo esto se mezcla en un proceso que se puede ver en el siguiente vídeo:

Lo que la cafeína le hace a tu cerebro

La explicación habitual es que “la cafeína disminuye el sueño por el bloqueo del receptor de adenosina”, pero ¿qué significa esto?
Todo el tiempo que estamos despiertos las neuronas de nuestro cerebro están produciendo esta sustancia, que actúa en diversos procesos bioquímicos y tiene también “efectos sedantes e inhibitorios sobre la actividad neuronal”. Nuestro sistema nervioso está monitorizando constantemente los niveles de adenosina mediante diversos receptores y cuando alcanzan un cierto punto, lo normal es que comencemos a sentir sueño o ganas de descansar.

La adenosina “no es sólo un modulador, sino un sintonizador”. No sólo pasa al cerebro, sino que se reparte por el cuerpo y “coordina diversos tejidos para acompañar al cerebro en ese estado”. Su efecto puede compararse a una lenta caída de hojas, una a una las moléculas se van acoplando a los receptores y activándolos.

Ahora introduzcamos la cafeína. La sustancia se encuentra de forma natural en muchos productos y anda por nuestro organismo pero, cuando nos metemos un chute de café, comienza a actuar como un auténtico suplantador de la adenosina. Debido a la similitud de las moléculas, éstas llegan hasta los receptores del sistema nervioso y consiguen engañarlos.

En realidad, lo que hace la cafeína es acoplarse a esos receptores, gracias a que es estructuralmente muy parecida a la adenosina, pero no los activa, sino que sólo los bloquea. Con esos receptores bloqueados, otros estimulantes naturales del cerebro, como la dopamina y el glutamato, pueden hacer su trabajo de manera más libre y provocan ese “efecto temporal de restauración del nivel de alerta” que atribuimos a las sustancias como el café o el té.

Todo esto a grandes rasgos y simplificando bastante, porque las decenas de interacciones de la cafeína con otras sustancias del cerebro aún no están del todo claras, y la sustancia tiene un efecto muy diferente en unos individuos y en otros, según la edad, el peso o la genética.

Lo importante es comprender que, más que apretar el acelerador de nuestro cerebro, se podría decir que lo que hace la cafeína es bloquear el suave freno de la adenosina. O dicho de otra forma, retira al cerebro la señal de “estoy cansado” y le obliga a trabajar de una manera distinta y más “despierta”. Aunque el efecto solo dura unas horas y nunca cuando el cansancio es extremo.

Triboluminiscencia

Con el nombre de triboluminiscencia se designa el proceso de emisión de luz que llevan a cabo algunos sólidos al ser triturados o pulverizados. No se sabe con certeza si la triboluminiscencia es debida al propio proceso de pulverización o si tiene su origen en algunos de los efectos asociados. Así, p. ej., tanto la elevación de la temperatura durante el proceso mecánico como la introducción de enormes deformaciones plásticas en la red, con sus defectos estructurales asociados, podrían ser responsables del fenómeno. La triboluminiscencia aparece tanto en materiales específicamente luminiscentes como en otros que no presentan otro tipo de luminiscencia, como el ácido tartárico.

Durante el terremoto en Ica Perú, el 15 de agosto de 2007, se vieron luces de verdes y rojas en el cielo de Lima que podrían atribuirse a este fenómeno. Si bien el color podría modificarse por los minerales presentes en el suelo, tampoco se descarta que se trate de un fenómeno atmosférico. Aún no se tiene una explicación segura del fenómeno.

El choque o rozamiento de toda la masa de la placa de Nazca impactando sobre la placa Continental podría haber liberado una gran energía. Esta energía mecánica podría haber removido la corteza terrestre provocando el sismo o terremoto. Si se produjo una chispa por triboluminiscencia pudo ser de cierta magnitud. La luz de esta chispa habría viajado a través del agua del mar, habiendo adquirido la coloración verde celeste del agua e iluminando la atmósfera con este color, que es justamente la coloración observada por la mayoría de personas. Eso es compatible, con las afirmaciones de muchas personas de que la luminiscencia salió del mar.

Existen decenas de videos filmados por aficionados durante el sismo en la ciudad de Lima. Se aprecian fogonazos de color blanco, azul y rojo. Un ejemplo es el siguiente vídeo:

Como la triboluminiscencia es la producción de luz cuando algo ha sido golpeado, rozado o triturado, podemos hacer un sencillo experimento para observarlo: al triturar un terrón de azúcar con una botella de cristal, rompemos los “cristales” de azúcar, las moléculas chocan entre sí y fuerzan a algunos de sus electrones fuera de sus órbitas. Esos electrones “saltan” al aire donde hay moléculas de nitrógeno y chocan contra ellas, pasando los electrones del nitrógeno a niveles excitados. Cuando estos electrones caen a sus niveles fundamentales, para liberarse del exceso de energía, emiten luz, fundamentalmente UV y algo de luz visible. La porción de luz visible son las ráfagas que observamos.

Líquido a prueba de balas

Unos investigadores británicos han diseñado un líquido que protege de las balas y es más eficaz que el Kevlar. Sus creadores, lo llaman “Natillas a prueba de balas” ya que cuando el líquido recibe un impacto sus moléculas se juntan, creando una superficie más densa.

El funcionamiento del material consiste en que, cuando recibe el impacto de la bala, se convierte en un material mucho más grueso a la vez que pegajoso que impide el avance de la bala. La idea de este líquido no es sustituir al Kevlar, sino complementarlo para crear materiales que sean más ligeros y más flexibles, a la vez que más fuertes.

En las pruebas, un chaleco antibalas de 10 capas de Kevlar y este líquido superó a un chaleco estándar de 31 capas de Kevlar. Sin embargo, no han aclarado qué pasaría si el líquido se saliese por un agujero.

Titanio (Ti)

El titanio es el elemento con número atómico 22 y peso atómico 47.90. Aunque puede conseguir ser estable de distintas maneras, en la mayoría de las ocasiones alcanza la estabilidad librándose de tres o –más frecuentemente– cuatro electrones. Se trata, como en el caso del escandio, de un metal de transición.

El titanio es muy abundante en la Tierra, siendo el noveno elemento más abundante en la corteza terrestre: supone alrededor del 0,63% de su masa. Sin embargo, al contrario que otros metales menos comunes que él, no se encuentra en la naturaleza en forma pura, sino como parte de muchas rocas, en distintas proporciones.

El dióxido de titanio, TiO2, se encuentra comúnmente en una forma negra o de color castaño conocida como rutilo. Las formas naturales que se encuentran menos en la naturaleza son la anatasita y la brooquita. Tanto el rutilo como la anatasita puros son de color blanco. El óxido básico negro, FeTiO3, se encuentra en forma natural como el mineral llamado ilmenita; éste es la principal fuente comercial del titanio.

El dióxido de titanio se utiliza mucho como un pigmento blanco en pinturas exteriores por ser químicamente inerte, por su gran poder de recubrimiento, su opacidad al daño por la luz UV y su capacidad de autolimpieza. El dióxido también se ha empleado como agente blanqueador y opacador en esmaltes de porcelana, dando un acabado final de gran brillo, dureza y resistencia al ácido.

Hoy en día lproducción anual mundial de titanio es de más de cuatro millones de toneladas, aunque casi todo él (un 95%) se emplea en forma de dióxido de titanio, TiO2. Pero la fama actual del titanio se debe fundamentalmente a sus propiedades en aleaciones, dentro de la industria aeroespacial, por ejemplo. Del titanio metálico empleado cada año, casi dos terceras partes se destinan a construir aviones, helicópteros, cohetes y misiles, ya sea como parte de algunos aceros o aleado con aluminio, vanadio y otros metales.

En cuanto a los efectos negativos sobre la salud, el titanio elemental y el dióxido de titanio tienen un nivel bajo de toxicidad. Animales de laboratorio (ratas) expuestos a dióxido de titanio por inhalación han desarrollado pequeñas áreas localizadas de polvo oscuro depositado en los pulmones. Una exposición excesiva en los humanos puede resultar en ligeros cambios en los pulmones.

La sonoluminiscencia

La sonoluminiscencia es un fenómeno físico caracterizado por la emisión de luz en líquidos sometidos a ultrasonidos. Según la teoría más aceptada el ultrasonido genera cavidades (burbujas) que colapsan rápidamente. En el colapso se generan temperaturas muy elevadas que pueden alcanzar los 30.000 grados centígrados. En estas condiciones los electrones se separan de los núcleos de los átomos y se genera un plasma. Éste emitiría la luz observada.También es posible el proceso inverso convertir la luz generada nuevamente en líquido.

La sonoluminiscencia fue descubierta en 1934 por investigadores de la Universidad de Colonia, Alemania. Pero en aquel tiempo el hecho no pasó de ser considerado una peculiar curiosidad científica y a nadie se le ocurrió que fuera un tema interesante de investigación.

Sin embargo, en los últimos años el singular fenómeno ha despertado el interés de la comunidad científica y se han empezado a comprender los procesos físicos en los que se basa. El primer y más importante avance se dio en 1992, cuando el físico D.F. Gaitan y sus colaboradores fueron capaces de producir sonoluminiscencia en una única burbuja que había sido atrapada en una onda sonora estacionaria del mismo tipo que las producidas, por ejemplo, en el interior de los tubos de los órganos de las iglesias. Para conseguirlo es necesario que la temperatura de la burbuja sea de, al menos, 10.000ºC.

Muchas son las incógnitas a las que se enfrentan los científicos que investigan la sonoluminiscencia, entre ellos, el equipo de Laboratorio de Física Acústica de Turín, Italia. Una de las cuestiones que se plantean es cómo una onda sonora que transporta tan poca densidad de energía puede concentrarse en un volumen tan pequeño como el de una burbuja, y ser capaz de causar una emisión de luz que dura menos de 12 billonésimas de segundo. También se preguntan por qué la adición de un gas noble -helio, argón o xenón-, incrementa espectacularmente la intensidad de la luz emitida.

En 2004, investigadores estadounidenses del Instituto Politécnico Rensselaer, de la Universidad de Purdue, y del Oak Ridge National Laboratory, en combinación con la Academia Rusa de Ciencias, consiguieron la fusión nuclear mediante esta técnica –bubble fusion o fusión en burbuja– al alcanzar temperaturas de 100 millones de grados dentro de las burbujas. Aunque sólo duró unos milisengundos, podría abrir un nuevo camino para conseguir una nueva fuente de energía.