Archivo mensual: enero 2009
¿Por qué reciben el calificativo de nobles algunos gases? ¿Son de más categoría o qué?
Los elementos que reaccionan difícilmente o que no reaccionan en absoluto con otros elementos se denominan inertes. Y así se denominó gases inertes a los gases descubiertos en la atmósfera en la última década del siglo XIX: helio, neón, argón, kriptón, xenón y radón.
¿Y por qué son reacios a reaccionar?
Para que se produzca una reacción química es necesario el intercambio de electrones, un elemento lo cede y otro lo gana. Esto es especialmente fácil cuando los elementos en cuestión necesitan electrones para completar su órbita exterior o les sobran electrones en dicha órbita. Y estos gases inertes lo son porque el conjunto de electrones de cada uno de sus átomos están distribuidos en órbitas o capas especialmente estables, así que “no muestran un interés especial” en combinarse.
Esta resistencia a la combinación recordaba un poco a la altanería de la aristocracia y de ahí el origen del apelativo. Pero no todos son igual de nobles o inertes, el grado de inercia depende de la fuerza con la que el núcleo —cargado positivamente y situado en el centro del átomo— sujeta a los electrones del nivel energético exterior. Cuantas más capas haya entre la exterior y el núcleo, más débil será la atracción y menos inerte resultará el gas.
Por ejemplo, el xenón tiene 8 electrones en su 5ª y exterior capa, que está entonces bastante alejada del núcleo. Lo que ayudó al químico canadiense Neil Bartlett a combinarlo con fluór en 1962. Y por contra el neón con 8 electrones en su 2ª y última capa sigue siendo completamente inerte.
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Se dice que la fotografía fue tomada por un trabajador de una plataforma petrolífera, en las aguas del extremo oriental de la península del Labrador (Canadá).
Quizá las condiciones de luz hicieron posible la instantánea o quizá la foto esté retocada. En cualquier caso, es hermosa.
Nota sabionda: Un iceberg es una gran masa de hielo flotante arrastrada hacia latitudes más bajas por las corrientes marinas, como es el caso de la Corriente del Labrador o de Groenlandia.
Nota sabionda: De un iceberg sobresale del agua sólo una octava parte de su volumen total, por lo que estas masas gélidas constituyen un peligro para la navegación, ya que pueden alcanzar dimensiones enormes. Un famoso iceberg fue el causante del hundimiento del Titanic el 14 de abril de 1912.
Nota sabionda: El hielo que forma los icebergs está formado en los glaciares continentales, es hielo de agua dulce.
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En esta entrada se trató acerca de la temperatura más baja que se puede alcanzar: el cero absoluto. Ahora, el buen curioso se pregunta: ¿Y la más alta?
La energía interna es la energía que una sustancia contiene en su interior debido al hecho de que sus átomos y moléculas están en movimiento. Y la temperatura es un concepto inventado por el hombre para asignar un número a esa energía, de manera que podamos comparar o establecer aumentos o disminuciones.
Entonces una mayor temperatura se corresponderá a una mayor velocidad de vibración, de desplazamiento y de choque de los átomos y moléculas que forman la sustancia. Y si existe límite a la temperatura que se puede alcanzar vendrá determinado por un máximo de velocidad.
¿Existe ese límite de velocidad para el desplazamiento de las partículas atómicas? Veamos antes qué sucede al calentar un sólido añadiéndole energía calorífica.
En primer lugar se operará un cambio de estado y el sólido se fundirá en un líquido, situación en la que las moléculas gozarán de más libertad de movimiento y podrán seguir aumentando su velocidad. Después se operará un nuevo cambio de estado físico y el líquido se evaporará convirtiéndose en vapor o gas, en una condición en la que sus átomos y moléculas se moverán rápida y libremente en todas direcciones.
Si la sustancia está compuesta de moléculas, tarde o temprano éstas se desharán en fragmentos más pequeños o en átomos como resultado de las violentas colisiones y la elevada velocidad. Incluso los átomos se romperán a una temperatura lo suficientemente alta, con los electrones arrancados de sus órbitas y los núcleos atómicos disgregados, dando como resultado un hirviente y fluido infierno de electrones libres y fragmentos atómicos cargados, que conocemos con el nombre de plasma y que muchos califican de cuarto estado de la materia.
¿Podemos seguir calentándolo? Sí, pero hasta un límite. Hasta que esas partículas alcancen la máxima velocidad posible en el Universo: la velocidad de la luz en el vacío. Una velocidad fijada en 1.080 millones de Km/h (300.000 Km por segundo).
La Teoría de la Relatividad de Einstein nos explica que cualquier objeto, un electron por ejemplo, puede aproximarse a la velocidad de la luz pero no alcanzarla. También que conforme una partícula se mueve más rápidamente se vuelve más pesada. Así que ha de existir un límite antes de que las partículas de un plasma alcancen la velocidad de la luz y un peso infinito. Consideraciones teóricas sitúan esa temperatura en 14×10^31 grados.
No se puntualiza si Fahrenheit o Celsius, pero a esos niveles… ¡qué más da!
Nota sabionda: Este estado de agregación fue identificado por primera vez por Sir William Crookes en 1879, y fue denominado plasma por Irving Langmuir.
Nota sabionda: El estado de plasma es más corriente de lo que parece. De hecho, la mayor parte de la materia del Universo visible se encuentra en estado de plasma. La materia de las estrellas y las nebulosas, por ejemplo, se encuentra en ese estado merced a las elevadas temperaturas.
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El cero absoluto es el cero en la escala Kelvin, el equivalente a -273,15º C, pero… ¿qué significa? ¿la ausencia de calor? ¿la temperatura más baja posible?
Primero es necesario distinguir entre energía interna, calor y temperatura, para aclarar ideas. El calor La energía interna es la energía que una sustancia contiene en su interior debido al hecho de que sus átomos y moléculas están en movimiento. El calor es el flujo o transferencia que se da de forma espontánea entre dos cuerpos de diferente energía interna. Y la temperatura es un concepto inventado por el hombre para asignar un número a esa energía, de manera que podamos comparar o establecer aumentos o disminuciones.
Así, cuando decimos que aumenta la temperatura de una sustancia, que se calienta, lo que decimos realmente es que sus átomos y moléculas se mueven más rápido porque se le ha añadido energía calorífica. Y cuando decimos que la temperatura disminuye, que la sustancia se enfría, lo que decimos realmente es que sus átomos y moléculas se mueven más lentamente porque pierden energía calorífica.
Tanto la escala Celsius como la Fahrenheit nos proporcionan una medida de esa variación energética, pero no marcan sus límites referidas a ese movimiento molecular, sino a otros fenómenos. Por ejemplo, la escala Celsius tiene el 0 en el punto de congelación y 100 en el punto de ebullición del agua. Y la Fahrenheit cifra esos mismos sucesos físicos en 32 y 212 grados. La esencia del problema es que ninguna de las dos escalas de temperatura contempla el cero de contenido calorífico, la total ausencia de calor.
Lord Kelvin (1824-1907), aristócrata y científico británico, preparó una escala de temperaturas que comienza en la nada de calor, en la situación en que una sustancia es tan fría como puede llegar a ser, en el cero absoluto. Cuando los átomos y las moléculas de la sustancia dejan de moverse por completo y no hay ninguna energía calorífica.
Nota sabionda: En realidad el movimiento atómico y molecular no se detiene del todo en el cero absoluto. Según la mecánica cuántica siempre queda una pequeña porción de energía residual, llamada energía de punto cero, para poder así cumplir el principio de indeterminación de Heisenberg. El cero absoluto no puede ser alcanzado aunque se han realizado experimentos que se han acercado a unas billonésimas de grado de él.
Nota sabionda: Según la teoría a esa temperatura un gas se solidificaría y se encogería tanto con el frío que llegaría a desaparecer.
Nota sabionda: A temperaturas cercanas al cero absoluto se dan fenómenos especiales en la materia, como son la superconductividad y la superfluidez.
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Cualquier célula del cuerpo tiene la capacidad latente de volverse maligna, así que el cáncer puede afectar al corazón. Pero se da con tan poca frecuencia que de estos casos se obtienen unos valores muy poco significativos estadísticamente hablando.
¿Y eso por qué? ¿Goza este órgano de algún tipo de inmunidad?
El cáncer aparece a partir de mutaciones en el ADN de una célula y, en general, son diversas las mutaciones que la célula ha de experimentar antes de convertirse en una cáncer invasivo y mortal. La mayoría de estas mutaciones ocurren durante el proceso de división celular y la replicación de ADN que ésta conlleva, y se transmiten a las células hijas.
Pero las células cardíacas se limitan a bombear sin replicarse para crear nuevas células, a menos que haya ocurrido alguna lesión. Comoquiera que existe tan poca división celular en el corazón, la probabilidad de que se produzcan mutaciones y que éstas pasen a las células hijas es muy baja.
Otros tipos de cáncer, como el de colon o el de piel, son más habituales porque la renovación celular es constante. Además estas células están expuestas a agentes externos que inducen mutaciones, como los rayos ultravioletas en el caso del cáncer de piel o los carcinógenos alimenticios en el caso del cáncer de colon. El corazón tampoco está expuesto a muchos carcinógenos.
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