Wednesday, March 24, 2010

Investigadores del CSIC estudian la toxicidad de las nanopartículas de plata en algas

Han descubierto que las nanopartículas de plata pueden ser tóxicas porque liberan iones de plata, conocidos por sus propiedades antibacterianas
04-03-2010 - Las nanopartículas de plata, por su conocido efecto bactericida, forman parte de numerosos productos de consumo, como textiles, aditivos para lavar, pinturas, material quirúrgico e incluso suplementos alimentarios. Diferentes estudios señalan que los nanomateriales pueden acabar por liberarse en el medio ambiente a través del uso o del desgaste de los productos de consumo a los que han sido incorporados. Dada la necesidad de identificar los mecanismos de toxicidad de los nanomateriales cuando entran en contacto con organismos vivos, un equipo del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y del Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology, en Suiza, ha estudiado la toxicidad de las nanopartículas de plata sobre la fotosíntesis del alga unicelular Chlamydomonas reinhardtii.
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Los investigadores han descubierto que las nanopartículas de plata pueden ser tóxicas porque liberan iones de plata, conocidos por sus propiedades antibacterianas. El trabajo, que destaca hoy, lunes, el servicio ScienceWatch de Thomson Reuters, describe cómo con concentraciones suficientemente elevadas de plata iónica se conseguía inhibir por completo la actividad fotosintética de dichas algas. Thomson Reuters es el principal proveedor de servicios de referencia y evaluación de la calidad científica internacional. Este trabajo científico fue publicado en 2008 y reseñado ahora como uno de los más influyentes en su campo. Ello se debe al alto número de citas recibidas desde el día de su publicación. El investigador del CSIC Enrique Navarro señala: "Esta inhibición parece ser el resultado del incremento del estrés oxidativo provocado por los iones de plata en las algas, y que afecta, por ejemplo, a la síntesis de proteínas, ADN o ARN”. Para medir el efecto tóxico de la plata sobre las algas, los investigadores utilizaron la fluorometría, una técnica no destructiva que permite medir la actividad fotosintética de las plantas.

"También hay que considerar que en los sistemas naturales difícilmente se alcanzan concentraciones de plata como las utilizadas en este estudio. Las numerosas sustancias presentes en aguas naturales u otras generadas por las algas pueden unirse asimismo a la plata iónica y reducir, de este modo, la concentración de plata disponible desde un punto de vista biológico”, añade Navarro.

Según diferentes hipótesis, los mecanismos de acción de estas nanopartículas van desde asentarse en la superficie de las células para perturbar su comportamiento a actuar como caballo de Troya para entrar en la célula y, una vez allí, liberar iones de plata que dañen la maquinaria celular.

Para los investigadores, este trabajo permitirá el desarrollo de nuevos enfoques en los estudios de toxicidad de las nanopartículas metálicas y sus efectos tóxicos sobre los organismos. "A partir de este estudio se podrá mejorar el diseño de nuevos experimentos, incluso en otros organismos y medios”, subraya el investigador del CSIC.

Debido a la escala nanométrica a la que están estructurados los nanomateriales, manifiestan propiedades nuevas o potenciadas respecto a las que muestran a escala macroscópica. Este hecho los convierte en aditivos muy interesantes para productos de consumo, a los que añaden nuevas propiedades o características.

"El problema con las nuevas características que proporcionan los nanomateriales es que, precisamente por estas nuevas propiedades, los ensayos toxicológicos habituales pueden resultar inadecuados y no cubrir completamente todos los posibles mecanismos de toxicidad”, aclara Navarro.

Enrique Navarro, Anders Baun, Renata Behra, Nanna B. Hartmann, Juliane Filser, Ai-Jun Miao, Antonietta Quigg, Peter H. Santschi,Laura Sigg; "Environmental behavior and ecotoxicity of engineered nanoparticles to algae, plants, and fungi."; Ecotoxicology , 2008, 17:372–386..

Tuesday, March 23, 2010

Curando un problema y creando otro...

Los químicos que se usaron para "calmar" la crisis ambiental en los noventa (el hoyo en la capa de Ozono) podrían estar creando otro problema, lluvia ácida.
Los científicos Jeffrey Gaffney, Carrie J. Christiansen, Shakeel S. Dalal, Alexander M. Mebel y Joseph S. Francisco publicaron recientemente un artículo en el que explican lo siguiente:
Los hidroclorofluorocarbonos (HCFCs) surgieron como reemplazo de los CFC porque no dañaban la capa de ozono. Sin embargo, estudios realizados recientemente mostraron que es posible que se necesite cambiar estos también debido a que los HCFCs actúan como super gases invernadero, 4500 veces más potente que el dióxido de carbono. La preocupación también radica en que esto podría hacer que se forme en la atmósfera álta ácido oxálico, uno de los componentes de la lluvia ácida.

Estos científicos también desarrollaron un modelo por computadora que logra simular este proceso y puede ser útil para simular los efectos de los futuros reemplazos para analizar si son tan amigables con el ambiente como parecen antes de que se inviertan millones de dólares en utilizarlos y causen más daños en el planeta.


Fuente: American Chemical Society (2010, March 16). Chemicals that eased one environmental problem may worsen another. ScienceDaily. Retrieved March 23, 2010, from http://www.sciencedaily.com/releases/2010/03/100303114001.htm

Irritación por Oxidación

Ultimamente se han detectado varios problemas respiratorios en las personas y habitantes de varias ciudades. Muchos piensan que son enfermedades respiratorias como infección de garganta, tos, principios de gripe o resfriado, incluso alergia. Pero una de las posibles causas de tales situaciones es el esxceso de O3 en la atmosfera inferior.
Esta sustancia se está formando en la troposfera y, segun algunos científicos, tardara alrededor de siete u ocho años en ascender a la parte superior de la atmosfera, y con esto es probable que ayude a la formación de la capa de ozono. Las consecuencias de las altas concentraciones de O3 en la troposfera es la irritación, mas no alergia. Las vías respiratorias son las que reciben una oxidación exesiva, provocando así dolor de garganta u algunos otros síntomas que se podrías confundir con algunas otras enfermedades. Para poder evitarlo es necesario consumir antioxidantes naturales, como lo es la vitamina C, tener plantas naturales de hoja grande y no hacer actividades al aire libre en días soleados, ya que la reacción de formación de O3 se lleva a cabo.

Sunday, March 21, 2010

Métodos y procesos para el ablandamiento de agua II

Método de intercambio iónico
Este método es una aplicación de un viejo proceso que desde hace años se ha usado para suavizar el agua doméstica. El sistema funciona mediante el intercambio de iones de una solución con los iones de carga similar de una resina. Cuando se utiliza el intercambio iónico para recuperar plata el complejo de tiosulfato de plata, de carga negativa, que se encuentra en el agua de lavado o en una mezcla de aguas de lavado residuales, se intercambia con el anión de la resina. A esto se le llama paso de agotamiento, y se realiza haciendo fluir la solución a través de una columna que contiene la resina.
Se utilizan tres sistemas comunes de intercambio iónico : el intercambio iónico convencional, la precipitación in situ y el circuito electrolítico de intercambio iónico (combinación de los dos primeros métodos).


Intercambio iónico convencional
La unidad de intercambio iónico colecta la plata del blanqueador-fijador. Después se relava con tiosulfato de amonio [(NH4) 2S2O3)] y, luego se desplata electrolíticamente. El efluente que sale de la unidad de desplatado se usa entonces para la siguiente etapa de relavado.
Intercambio iónico con precipitación in situ
Se utiliza ácido sulfúrico diluido para que la plata se precipite en los trozos de resina como sulfuro de plata, en vez de extraerla con un regenerador. La resina puede usarse en muchos ciclos sin que pierda su capacidad de recuperar plata. Cuando finalmente la pierde (al cabo de seis meses a un año), o cuando la plata es insuficiente para que la recuperación sea costeable, la resina se envía a un refinador de plata, que la incinera para extraer el metal.
Sistema electrolítico e intercambio iónico combinados
Este método usa un sistema electrolítico para la recuperación primaria, y un sistema de intercambio iónico con precipitación in situ para desplatar aún más el efluente.

Fuente: http://www.textoscientificos.com/quimica/dureza-ablandamiento-agua

Métodos y procesos para el ablandamiento de agua I

El ablandamiento del agua es un proceso importante que sirve para eliminar los iones que hacer que el agua se vuelva dura.
Cuando el agua es dura, puede atascar las tuberías y el jabón se disolverá menos fácilmente. El ablandamiento del agua puede prevenir estos efectos negativos.
El agua dura causa un alto riesgo de depositos de cal en los sistemas de agua de los usuarios. Debido a la deposición de la cal, las tuberías se bloquean y la eficiencia de las calderas y los tanques se reduce. Esto incrementa los costes de calentar el agua para uso doméstico sobre un 15 a un 20%.
Otro efecto negativo de la precipitación de la cal es que tiene un efecto dañino en las maquinarias domésticas, como son las lavadoras. El ablandamiento del agua significa aumental la vida media de las maquinarias domésticas, como son las lavadoras, y aumentar las vida de las tuberías, incluso contribuye a incrementar el trabajo, y una expansión en la vida de los sistemas de calefacción solar, aires acondicionados y muchas otras aplicaciones basadas en agua.
En la mayoría de las aplicaciones, por ejemplo en la preparación de agua potable, el agua en las industrias cerveceras y soda y en sistemas de refrigeración y alimentación de calderas, la dureza del agua es un factor muy importante.
Existen diversos métodos para el ablandamiento de agua como:
Método de cal – soda
El proceso de ablandamiento con cal – soda (Ca(OH)2 – Na2CO3) precipita la dureza del agua. En este proceso se llevan a cabo las siguientes reacciones, las cuales se deben de tener en consideración para estimar las cantidades de cal y soda necesarias para el ablandamiento.
1. CO2 + Ca(OH) 2 → CaCO3 + H2O
2. Ca (HCO3)2 + Ca (OH) 2 → 2CaCO 3 + 2H2O
3. Mg (HCO3)2 + Ca (OH) 2 → CaCO 3 + MgCO3 + 2H2O
4. MgCO3 + Ca(OH) 2 → Mg(OH) 2 + CaCO3
5. 2NaHCO3 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 + Na2CO3 + 2H2O
6. MgSO4 + Ca(OH) 2 → Mg (OH) 2 + CaSO4
7. CaSO4 + Na2CO3 → CaCO3 + Na2SO4
Fuentes:
http://www.lenntech.es/procesos/ablandamiento/preguntas-mas-frecuentes/faq-ablandamiento-agua.htm#ixzz0iromkZC7
http://www.lenntech.es/processes/softening/softening.htm#ixzz0irqFviHb
http://www.quiminet.com/ar5/ar_bcBuadddsaAAss-el-ablandamiento-del-agua.htm

Agua Dura

Dureza del agua

La dureza del agua se reconoció originalmente por la capacidad que tiene el agua para precipitar el jabón, esto es, las aguas requieren de grandes cantidades de jabón para producir espuma. Otra característica de suma importancia en la industria, reconocida posteriormente, es la producción de incrustaciones en los tubos de agua caliente, calentadores, boilers y algunas otras unidades en las que la temperatura del agua es alta.
La capacidad de consumo de jabón es de importancia desde el punto de vista económico y por la dificultad de obtener condiciones apropiadas para una limpieza óptima. Sin embargo, con los detergentes sintéticos este problema ha disminuido, por lo que, la demanda del público de aguas suavizadas en las plantas de tratamiento municipal también ha disminuido y la tendencia es hacia instalaciones de ablandamiento privadas e industriales excepto en aquellos lugares en los que la dureza es sumamente alta.
El problema de las incrustaciones no ha disminuido y es de consideración muy importante, principalmente en la industria, porque las incrustaciones pueden obstruir las tuberías a tal grado que se produzcan explosiones o que se inutilicen las unidades de los procesos industriales, resultando más económico darle a las aguas un tratamiento de ablandamiento, que sustituir tuberías, equipo, etc.
La dureza en el agua es causada principalmente por la presencia de iones de calcio y magnesio. Algunos otros cationes divalentes también contribuyen a la dureza como son, estroncio, hierro y manganeso, pero en menor grado ya que generalmente están contenidos en pequeñas cantidades.
La dureza la adquiere el agua a su paso a través de las formaciones de roca que contienen los elementos que la producen. El poder solvente lo adquiere el agua, debido a las condiciones ácidas que se desarrollan a su paso por la capa de suelo, donde la acción de las bacterias genera CO2, el cual existe en equilibrio con el ácido carbónico. En estas condiciones de pH bajo el agua ataca las rocas, particularmente a la calcita (CaCO3), entrando los compuestos en solución.
Según el grado de dureza las aguas se clasifican de la siguiente forma:
0 – 75 mg/1 CaCO3 agua blanda
75 – 150 mg/1 CaCO3 agua semi-dura
150 – 300 mg/1 CaCO3 agua dura
más de 300 mg/1 CaCO3 agua muy dura
Cuando la dureza es numéricamente mayor que la suma de las alcalinidades de carbonatos y bicarbonatos, la cantidad de dureza que es su equivalente a esta suma se le llama dureza carbonatada, también llamada temporal, ya que al elevarse la temperatura del agua hasta el punto de ebullición, el calcio y el magnesio se precipitan en forma de carbonato de calcio e hidróxido de magnesio respectivamente.
La cantidad de dureza en exceso de la carbonatada se le llama dureza de no carbonatos y se distingue como permanente, es decir, no puede eliminarse por agitación térmica, sino que son necesarios procesos químicos para eliminarla del agua. Entre estos procesos se pueden mencionar el ablandamiento con cal, cal-soda e intercambiadores iónicos como ciertas resinas.
Las aguas duras no causan problemas al cuerpo humano y son tan satisfactorias como las aguas blandas sin embargo, la aceptación del público es variable de un lugar a otro, y su sensibilidad depende del grado de dureza al que las personas estén acostumbradas. Muchos consumidores ponen objeción cuando la dureza del agua excede de 150 mg/1 CaCO3.
Fuente:
http://www.textoscientificos.com/quimica/dureza-ablandamiento-agua

Una anécdota del inventor de la escala del pH…


La escala de pH fue originalmente descrita en 1909 por Søren Sørensen. Mientras demostraba las exquisiteces de la Química a su pequeño hijo (Søren II), Sørensen derramó amoniaco concentrado sobre su mano. Comenzó a gritar “Fff! Fff!” pero se detuvo inmediatamente, recordando que su impresionable hijo estaba junto a él. Cuando el niño preguntó a su padre qué sucedía, Sørensen le contestó, apretando los dientes, que el líquido que papá había derramado en su mano era alto en el “Fff metro”. La reciente invención del telephone (teléfono), donde la “ph” en inglés se pronuncia como “Fff” le dio origen al nombre pH. Más tarde, Søren Sørensen denominó pH por el latín Pondus Hydrogenii - potencial de hidrógeno.


Søren Sørensen: El pionero del pH



Hace un siglo, el químico Søren Sørensen inventó lo que se convertiría en una herramienta de diagnóstico crucial: la escala pH.


Desde su fundación en 1876 por el magnate de la cerveza, J.C. Jacobsen, el Carlsberg Laboratory (de la cervecería con el mismo nombre) en Copenhagen ha sido un centro de descubrimientos bioquímicos. Para el siglo XX, sus científicos habían sintetizado varios aminoácidos esenciales para la salud humano y analizado la química de las proteínas. Exactamente hace 101 años, Søren Sørensen, director de química en Carlsberg, creó una herramienta vital de diagnóstico para medir acidez, progresando en la detección de desórdenes digestivos, respiratorios y metabólicos.
El invento de Sørensen fue la escala de pH. El término pH (del latín Pondus Hydrogenii que significa potencial de hidrógeno) dio utilidad a los descubrimientos del siglo XIX de que los ácidos liberan iones H+ en solución acuosa, mientras de los compuestos alcalinos se combinan con los iones H+ en solución acuosa. Para 1890, el químico Wilhelm Ostwald ya había inventado un equipo de conductividad eléctrica para medir la cantidad de iones H+ en una solución; pero Sørensen logró expresar esas mediciones en una elegante fórmula y colocar los resultados en una escala. Las soluciones que analizó recibían valores de pH de 0 (las más ácidas) a 14 (las más alcalinas).

Sørensen observó que las enzimas que aceleraban reacciones bioquímicas trabajaban adecuadamente en ambientes con cierto pH y pobremente en ambientes con otro pH. Por ejemplo, la pepsina (compuesto en los jugos gástricos) es compatible con ácidos, pero la lipasa (encontrada en el páncreas) requiere alcalinidad. La sangre humana oscila en valores de pH de 7.35 a 7.45 (punto neutro de la escala). Niveles mayores o menores que el pH sanguíneo ayuda a diagnosticar problemas metabólicos y respiratorios. La acidez indica problemas pulmonares o en riñones. La alcalinidad puede significar deshidratación o problemas en el hígado. Hoy en día, la medición del pH se ha convertido en una rutina en el análisis sanguíneo para detectar inclusive diabetes e infecciones urinarias.

A pesar de que Sørensen ganó una gran cantidad de premios por su trabajo, el Premio Nobel lo ignoró. Quizá encontró alivio en la cerveza producida en Carlsberg, pues se reporta que era un hábil catador.


http://protomag.com/assets/soren-sorensen-pioneer-ph

Thursday, March 18, 2010

Nuevos catalizadores en el horizonte


Nuevos catalizadores podrían facilitar la transición hacia una economía del hidrógeno, tanto para su producción a partir de luz solar como para su consumo en pilas de combustible para producir electricidad in situ.


Los metales nobles son los catalizadores más comúnmente usados en procesos. Por ejemplo, el platino, se ha hecho casi insustituible para catalizar determinadas reacciones químicas. Un catalizador facilita una determinada reacción química conservándose en el proceso. De este modo podemos utilizar el catalizador una y otra vez sin gastarlo. Esto es una ventaja, ya que en general los catalizadores, sobre todo si usan platino y otros metales nobles, son muy caros. Esos elementos son además escasos en la corteza terrestre. En los tubos de escape de los automóviles modernos hay pequeñas cantidades de metales nobles que permiten transformar algunos gases tóxicos en otros que lo son menos, reduciendo la contaminación. Los catalizadores de platino se han utilizado desde hace mucho tiempo en la industria petrolera o química y se han perfeccionado mucho. Una pequeña cantidad suele ser suficiente para cumplir su misión, sobre todo si está distribuida sobre una gran superficie. Además de platino también se suele emplear rodio y paladio, que son igualmente son muy caros. Hay dos tareas para las que el platino no ha sido sustituido adecuadamente hasta el momento: para la producción directa de hidrógeno a partir del agua y luz solar y para la producción de electricidad en pilas de combustible. Dos resultados recientes nos dicen que quizás pronto dispongamos de catalizadores económicos para ambas tareas.La idea de la producción de hidrógeno directa a partir de la luz del sol es bastante seductora. Se añade un catalizador al agua corriente y al ser expuesto a la luz visible burbujea hidrógeno. No hay mediación de electrolisis necesaria. Esos catalizadores existen desde hace 30 años pero son muy caros por basarse en el platino. Hay otros basados en polímeros, pero sólo funcionan con luz ultravioleta, que constituye una parte pequeña del espectro electromagnético que llega al suelo. Xinchen Wang del Instituto Max Planck, ha conseguido recientemente desarrollar un catalizador basado en polímeros que funciona tanto bajo luz visible como UV para producir hidrógeno, además es más económico que los catalizadores basados en metales nobles. Este resultado nos acerca más a la meta de contar con un catalizador barato, termoestable, versátil, estable en agua y no tóxico para cumplir esta función. El nuevo material es un polímero formado por largas cadenas de carbono y nitrógeno que forma capas de manera similar a las del grafito. Este material se introduce en el agua tratata y cuando el conjunto se ilumina con luz visible o UV el agua se divide en iones de hidrogeno (protones) y de oxígeno. El carbono ayuda a producir el hidrógeno molecular (proceso de reducción) a partir de los protones mediante la donación de electrones por parte del nitrógeno. El nitrógeno por otro lado ayuda además a la formación (proceso de oxidación) de oxígeno molecular al robar los electrones (que posteriormente dona) a los iones de oxígeno.El resultado abre el camino para futuros catalizadores baratos de alto rendimiento. Quizás en el futuro produzca el hidrógeno que alimente las pilas de combustibles de automóviles, autobuses o camiones del futuro.Pero para la otra parte de la ecuación: una pila de combustible económica, también hacen falta nuevos catalizadores. De nada sirve desarrollar sistema de almacenamiento de hidrógeno para automóviles si la pila de combustible es cara o utiliza elementos escasos en la corteza terrestre.Las pilas o células de combustible se desarrollaron para la carrera espacial y desde entonces se ha investigado mucho sobre su aplicación al transporte terrestre. Su ventaja es que son muy ligeras y pueden proporcionar gran potencia. Algo que las baterías normales no consiguen.La base de su funcionamiento es sencilla, se trata de combinar hidrógeno y oxígeno para producir agua y que la energía de su reacción produzca electricidad.En las pilas de combustibles habituales el catalizador de platino sobre uno de los electrodos rompe el hidrógeno molecular en dos protones y dos electrones. Los protones pasan a través de una membrana de intercambio de protones hacia un segundo electrodo que reacciona con el oxígeno para producir agua. Los electrones circulan por un circuito eléctrico externo de un electrodo a otro y constituye la corriente producida en el proceso. Las membranas usadas están en un ambiente ácido y de ahí el uso del platino, ya que éste resiste la corrosión en ese ambiente. Ahora el grupo de Lin Zhuang en la Universidad de Hubei (China) ha diseñado una membrana que funciona en ambiente alcalino en lugar de ácido haciendo posible la utilización de níquel en lugar de platino como catalizador. En estudios previos se intentó el uso de líquidos en lugar de sólidos para tener un medio alcalino, pero formaban carbonatos que terminaban bloqueando la pila. Otros intentos daban pilas que no funcionaban por encima de 40 grados centígrados, pero se requieren temperaturas de operación superiores a esa si queremos una pila práctica.De momento el rendimiento de esta pila es de sólo 50 milivatios por centímetro cuadrado a 60 grados. Aunque es bajo no se puede comparar con las décadas de desarrollo de las pilas de combustible tradicionales. Es de esperar que se consiga aumentar ese rendimiento en el futuro.

La revista Science declara al etanol peor que los combustibles fósiles

Ya se han escuchado antes algunos de los problemas que presentan varias de las políticas relacionadas con el etanol, pero Jon Markman de MSN Money, no tiene problemas en declarar que "la producción de etanol basada en el maíz, con seguridad se convertirá en uno de los mayores errores en la política energética de Estados Unidos". Pero Markman no se detiene ahí: "el reemplazar los combustibles fósiles con etanol hecho a partir de maíz, doblará las emisiones de gases dentro de las próximas tres décadas. Los estudios sugieren que el mijo, una alternativa al etanol que es más hierba que planta, aumentará las emisiones en un 50%". Todas estas declaraciones están basadas en un informe aparecido en la revista Science.

El problema no está en los automóviles en sí, que efectivamente contaminan menos usando etanol, sino en todo el proceso que debe ocurrir antes para generar el mismo. La limpieza y fertilización de tierras, la cosecha, la refinación del combustible, además de la pérdida irremediable de bosques y hábitats nativos en Sudamérica y África, hacen que la suma de las emisiones sea peor para el medio ambiente que el uso de combustibles fósiles.

Monday, March 15, 2010

Teletransportan por primera vez información entre dos átomos

Un equipo de científicos del Joint Quantum Institute (JQI), de la Universidad de Maryland y de la Universidad de Michigan, ha conseguido teletransportar información entre dos átomos situados en dos recintos no conectados entre sí, y separados por una distancia de un metro.

Este logro supone un paso significativo hacia el procesamiento cuántico de información, esto es, hacia la creación de los ansiados ordenadores cuánticos.

Anteriormente si se había logrado la teletransportación con fotones a través de muy largas distancias, con fotones y conjuntos de átomos, y con dos átomos cercanos, con la acción intermediaria de un tercer átomo, pero nunca se había proporcionado un medio útil de almacenamiento y gestión de la información cuántica a larga distancia.

Según publica la revista Science los científicos informan que, con su método, tal transferencia de información de átomo a átomo puede recuperarse con una exactitud perfecta en un 90% de las veces.

los investigadores aseguran que el sistema desarrollado podría sentar las bases para un “repetidor cuántico” a gran escala. Un repetidor cuántico permitiría entrelazar las memorias cuánticas a través de vastas distancias.

Todos estos pasos resultan esenciales para el desarrollo de un nuevo concepto de información basado en la naturaleza cuántica de las partículas elementales, que promete llegar a abrir increíbles posibilidades al procesamiento de datos. Los especialistas vaticinan la realidad cuántica llegará a revolucionar el mundo de la información

Logran crear un compuesto iónico con un solo elemento

Si os interesa un poquito la química y en general el desarrollo de nuevos compuestos y materiales os sorprenderá el primer caso de un cristal iónicocompuesto únicamente con un solo elemento químico, el boro.

Este sorprendente avance se ha publicado en la revistaNature y ha sido desarrollado por un equipo de investigadores de varias universidades estadounidenses y europeas.

Para lograrlo se tuvieron que emplear condiciones extremas, a altas temperaturas y presiones superiores a 100.000 atmósferas. ¿Pero cómo puede ser un elemento iónico si necesitamos dos cargas diferentes y hablamos del mismo elemento? Se consigue mediante una nueva estructura que incorpora dos tipos de “nanoclusters” muy diferentes, con propiedades electrónicas diferentes y de nuevo gracias a la nanotecnología. Como las electronegatividades de estos dos clusters son diferentes, provoca la redistribución y la aparición de un carácter iónico parcial en la estructura elemental.

Sorprendentemente, los centros de masa se encuentran en la misma posición que el ejemplo clásico de compuesto iónico, el NaCl (cloruro sódico o sal común).

Y como es lógico, no sólo la estructura es similar, si no que también se detectan propiedades típicas de los compuestos iónicos.

Factores que influyen en el equilibrio químico. Principio de Le Chatelier

El Principio de Le Chatelier se puede enunciar de la siguiente manera: Si en un sistema en equilibrio se modifica algún factor (presión, temperatura, concentración,..) el sistema evoluciona en el sentido que tienda a oponerse a dicha modificación.

Cuando algún factor que afecte al equilibrio varía, éste se altera al menos momentáneamente. Entonces el sistema comienza a reaccionar hasta que se reestablece el equilibrio, pero las condiciones de este nuevo estado de equilibrio son distintas a las condiciones del equilibrio inicial. Se dice que el equilibrio se desplaza hacia la derecha (si aumenta la contentración de los productos y disminuye la de los reactivos con respecto al equilibrio inicial), o hacia la izquierda (si aumenta la concentración de los reactivos y disminuye la de los productos).

Thursday, March 11, 2010

Nueva luz sobre reacciones químicas en el espacio


Un nuevo estudio sobre las reacciones químicas a muy bajas temperaturas, como la del espacio interestelar.Stephen Klippenstein, químico del Argonne National Laboratory, con sus colegas del Sandia National Laboratories; the Institute of Physics, University of Rennes y University of Cambridge han desarrollado un detallado entendimiento de la dinámica de reacciones entre radicales neutros y moléculas neutras, conocido como reacciones "neutral-neutral", a temperaturas tan bajas como 20 grados Kelvin, aproximadamente la temperatura del espacio interestelar.En su trabajo, Klippenstein y sus colaboradores determinaron porqué ciertas moléculas reaccionaron rápidamente incluso a bajas temperaturas al comparar cuidadosamente teoría y experimentos para una clase de reacciones (O3P + alquenos) van de las no-reactivas a las muy reactivas.Los resultados observados del experimento tienen una estrecha correlación con las predicciones teóricas, según explica el científico."Fue notable lo bien que teoría y experimento concuerdan a lo largo de todo el espectro desde los 20 Kelvin a la temperatura ambiente. Esto significa que podemos confiar en la teoría para predecir qué reacciones ocurrirán rápidamente"Establecer un modelo para la química interestelar es epecialmente importante dada la dificultad de realizar experimentos de gran escala, de acuerdo a Klippenstein."Mis colaboradores han desarrollado algunas técnicas experimentales para medir estas reacciones a baja temperatura. Pero semejantes experimentos son aún muy consumidores de tiempo y además son difíciles de aplicar a muchas reacciones. Por lo que esquemas para predecir la reactividad para reacciones arbitrarias, ya sea a priori o por extrapolación de mediciones a temperaturas más altas, son de gran utilidad para los modelos de química interestelar".Experimentos previos con el CRESU (Reaction Kinetics in Uniform Supersonic Flow) técnicamente demostraron que un "sorprendente número" de reacciones neutral-neutral permanecen rápidas a muy bajas temperaturas. Como resultado, esas reacciones pueden jugar un rol importante en la química del espacio interestelar, en contraste con la sabiduría convencional de que la química del espacio es esencialmente basada en iones.

El paper, titulado “Understanding Reactivity at Very Low Temperatures: The Reactions of Oxygen Atoms with Alkenes”, aparece en la edición del 6 de julio de Science.Fuentes y links relacionados
EurekAlert:
New light cast on key chemical reactions in interstellar space
ANL: Nota de prensa
El País: Descifrar la química del universo
IAFE (PDF):Moléculas orgánicas en el medio interestelar
Astrochemistry
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http://www.noticiasdelcosmos.com/2007/07/nueva-luz-sobre-reacciones-qumicas-en.html

Tuesday, March 09, 2010

Tecnologías amigables al medio ambiente

Los automóviles con una antigüedad de más de 10 años pueden contaminar cien veces más que uno nuevo
CIUDAD DE MÉXICO.- El científico mexicano Mario Molina, premio Nobel de Química 1995, urgió a México a reducir el impacto medioambiental de los vehículos de automoción e impulsar el uso de otras energías como la de carbono, eléctrica o hídrica para el transporte público y privado. Los automóviles con una antigüedad de más de 10 años pueden contaminar cien veces más que uno nuevo, se dijo durante el taller "Medidas de mitigación del cambio climático: La importancia de las normas para vehículos", al que asisten Molina y una veintena de expertos en transporte y medio ambiente.
"Se requiere de un plan de desarrollo a largo plazo que revierta el impacto ambiental", consideró el premio Nobel en el foro.
La utilización de autos más modernos y pequeños, reducir el azufre en el diesel y fomentar los biocombustibles sin afectar las selvas tropicales sería un buen inicio para reducir las emisiones de gases contaminantes y de partículas nocivas en el aire, consideró Molina.
El científico dijo que en las ciudades mexicanas fronterizas con EU se ha elevado la compra de vehículos viejos, lo que representa un problema de contaminación.
En una rueda de prensa posterior a su participación en el foro, Molina propuso medidas que consideró antipopulares pero efectivas para la reducción de la contaminación. Entre ellas, el aumento del precio del diesel o el cobro de la tasa de tenencia a camiones o automóviles viejos.
Al foro asistieron funcionarios de los ministerios de Energía y Medio Ambiente y representantes de la Asociación Mexicana de la Industria Automotriz (AMIA) y de otros organismos como el Consejo Internacional sobre Transporte Limpio (ICCT, por sus siglas en inglés) o el estadounidense Oak Ridge National Laboratory (ORNL).
El taller se lleva a cabo como parte de un debate sobre una nueva norma que el Gobierno mexicano busca para verificar las condiciones físico-mecánicas y de seguridad de los vehículos usados en el país.

Saturday, March 06, 2010

Catálisis, ¿sólo un proceso industrial?

Como se ha visto, los catalizadores juegan un papel sumamente importante en los procesos industriales que conocemos y muchas veces de ello depende que se produzcan cientos de productos en tiempos relativamente cortos comparados con el tiempo de real de reacción.

Pero, ¿juegan éstos un papel en nuestro cuerpo si es que lo hacen?

Una de las moleculas más importantes de nuestro organismo son las proteinas; las cuales tienen funciones estructurales, de defensa entre otras, pero una función verdaderamente iimportante de dichas biomoléculas es su función enzimática o catalizadora. por lo que muchas veces se refiere a las enzimas como biocatalizadores.

Se cree que la función biológica relacionada a esta acción se encuentra en todas las proteínas, además de considerar algunos venenos y toxinas como proteínas enzimáticas. Pero hablar de enzimas no es sencillo, ya que se componen de estructuras sumemente complejas formadas por varias partes:

La apoenzima es la parte proteica de gran pero molecular que no atraviesa membranas semipermeables y que se destruye por el calor, mietras que la coenzima, de naturaleza no proteica (orgánico), que se adhiere a la proteína se disocia porque puede atravesar membranas semipermeables, como una vitamina; a ámbas se les denomina como grupo prostético y a la unión entre ellas se le conoce como holoenzima.

Las enzimas tienen la función de catalizar unicamente un sustrato específico (sustrato es el compuesto sobre el que actuará la enzima para su transformación), la cual, al final de la reacción se recupera intacta además de no haber afectado la reacción en sí; unicamente su velocidad.

Pero ahora, ¿que tan importantes son en nuestro cuerpo?

Para responder la cuestón anterior utilizaremos ejemplos de algunas de las principales enzimas de nuestro cuerpo, con el fin de argumentar su importancia vital.

1. Enzimas digestivas: la mayoria de los alimentos que ingerimos, siempre llevamos un buena dieta, contienen grandes cantidades de nutrientes indispensables para nuestra nutrición y supervivencia. No obstante, son de tamaños sumamente grandes que no permiten su paso a travez de la membrana celular, por lo que dichas moléculas deben ser desdobladas en componentes sencillos más pequeños que puedan penetrar la berrera celular.

Ahora imaginemos almidón, presente en un gran grupo de alimentos de consumo diario, un carbohidrato de tamaño relamente grande que al desdoblarse se obtienen sus componentes básicos: monosacáridos y disacáridos; los cuales son perfectamente aprovechables por la célula para la producción de energía.

2. Enzimas nucleares: SOn enzimas que se encuentran presentes en la célula, esta ocasión hablaremos de la desoxirribonucleasa o DNasa., la cual es una enzima que acelera el rompimiento de los enlaces fosfodiéster en el DNA; cuando el enlace es terminal se le denomina exodesoxirribonucleasa y si se trata de un enlace interno, se denomina endodesoxirribunucleasa. de la función de ésta enzima depende, en parte, la síntesis de proteínas, proceso vital para la supervivencia de las células y por ende del organismo.

Como podemos ver, la acción catalítica de las enzimas es uno de los procesos más importantes en nuestro cuerpo.

Fuentes:

Gutiérrez, Manuel. Bioquímica. SEV. México. Décima reimpresión.

Enzimas digestivas, encontrado en http://es.wikipedia.org/wiki/Enzimas_digestivas el 6 de marzo de 2010

DNasa, encontrado en http://www.medicoscubanos.com/diccionario_medico.aspx?q=desoxirribonucleasa%20o%20DNasa el 6 de marzo de 2010

Thursday, March 04, 2010

Atrapando la luz Solar con Nanocables de Silicio

Las celdas solares son una gran promesa para ser una parte importante de la energía renovable "verde" en el futuro. Aunque actualmente hay técnicas que permiten capturar la luz solar y convertirla en energía con una eficiencia del 20%, los costos son demasiado altos para su uso a gran escala. Los investigadores del laboratorio de Berkeley están desarrollando una nueva aproximación para reducir estos costos. La clave está en encontrar mejores maneras de atrapar la luz solar.

El director de la investigación, Peidon Yang, dice que esto se puede lograr con películas delgadas de arreglos verticales de nanocables de silicio, las cuales han logrado incrementar la luz atrapada en las celdas solares por un factor de 73. Yang comenta que éste es un proceso químico acuoso relativamente simple y escalable , por lo que se aumentaría la eficiencia y reducirían los costos.


Esta celda fotovoltáica está compuesta por 36 arreglos individuales de nanocables de silicio con uniones radiales tipo P-N. La dispersión del color demustra la excelente periodicidad sobre todo el substrato.

The "Silver Song"

Este video es obra creativa de Armando Isaac, para el curso de Química Inorgánica I.