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Guía 2 de Química: modelos materiales

Hubo un tiempo que fue hermoso… (como dice una bella canción) en el que nos decían que todos los elementos estaban constituidos por átomos, y que esos átomos tenían solamente protones y neutrones en una región llamada “núcleo” con inquietos electrones orbitando a su alrededor.


Aunque aquí vamos a retornar de algún modo a ese pasado sencillo quiero dejar sentado que las nuevas experiencias están demostrando que existen otros conceptos tales como “bosones”, “fermiones”, “quarks”, etc. que exploran más profundamente la materia que nos forma y nos rodea.

ÍNDICE DE ESTA GUÍA

 1 - ¿Qué es la materia?
 2 – Modelos de materia.
 3 – Una más moderna definición de materia.
 4 – Estados de agregación de la materia.
 5 – Sustancias homogéneas y heterogéneas.
 6 – Propiedades de la materia.
 7 – Átomos y moléculas.
 8 – Ley de las proporciones definidas.
 9 – Ley de las proporciones múltiples.
10 – Cambios de la materia.
11 – Técnicas de separación de mezclas.
12 – Ley de la conservación de la materia y la energía.
13 – Partículas elementales: protones, neutrones, electrones.
14 – Detalles del modelo atómico de Bohr.
15 – El Principio de Incertidumbre de Heisenberg (1926).
16 – La Ecuación de Schroedinger (1926).
17 – Números cuánticos.
18 – Principio de exclusión de Pauli (1925).
19 – Principio de máxima multiplicidad de Hund (1927),
20 – Enlaces covalentes y espines.
21 – Propiedades magnéticas de los átomos.

¿Cómo puedes adquirir una copia del archivo e-book de esta Guía? 

Es muy sencillo. Escríbeme un email a mi correo danielgalatro@gmail.com o completa el formulario de contacto que encontrarás en este blog y te diré cuáles son los simples pasos para lograrlo.

Estaré esperándote.

Prof. Daniel Aníbal Galatro
Esquel - Chubut - Argentina

Guía 1 de Química: la Tabla Periódica como nunca la has visto antes


Desde hace muchos años, al explicar la Tabla Periódica de Mendeleiev con los elementos organizados en períodos, grupos y demás, vengo relacionando los comportamientos de los átomos con las formas de comportarse los individuos en una sociedad como la nuestra.

Y resultó así que los alumnos comprendían más fácilmente ciertas propiedades de los átomos de un elemento químico al compararla con individuos de cierta clase social.

Así que te invito a ir leyendo estas consignas teniendo a mano esa maravillosa Tabla Periódica que permitió transformar una Alquimia desorganizada en una Química organizada.


Para ello debes conseguir tu propia copia de esta Guía, algo muy sencillo de lograr. Averigua cómo, enviándome un email a mi correo personal danielgalatro@gmail.com o utilizando el formulario de contacto que encontrarás en este mismo blog.

No dudo que será una experiencia inolvidable que te permitirá comprender muy fácilmente lo que suele resultar dificultoso.

Te estaré esperando.

Prof. Daniel Aníbal Galatro


Molécula mata muchas células cancerosas


Al igual que existen programas informáticos para contrarrestar los ataques de spam (archivos basura), los científicos israelíes están proponiendo un nuevo método de interferencia en la comunicación entre las células y proteínas para bloquear el cáncer desde la raíz.

Fuente: http://porisrael.org/2015/04/09/instituto-weitzman-identifican-una-molecula-que-mata-muchas-celulas-cancerosas/?utm_source=wysija&utm_medium=email&utm_campaign=daily_digest

Si los prometedores resultados iniciales se mantienen, el método podría usarse para tratar diferentes tipos de cáncer, especialmente los que desarrollan resistencia a los tratamientos actuales, y, posiblemente, podría inducir menos efectos secundarios que los tratamientos tradicionales.

La célula viva promedio necesita habilidades de comunicación: Se debe transmitir un flujo constante de mensajes de forma rápida y eficiente de sus muros exteriores al núcleo interior, donde la mayor parte de las decisiones del día a día se hacen. Pero este rápido sistema de comunicación, de larga distancia deja en sí espacio a mutaciones que pueden dar lugar a un “ataque de spam” que promueve el cáncer, dicen los científicos del Weizmann.

El Prof. Rony Seger del Departamento de Regulación Biológica (y su equipo) tiene un método para cortar el exceso de información antes de que pueda llegar al núcleo.

“Si las moléculas eran mensajeros humanos, tendrían que atravesar el equivalente a unos 70 kilómetros para llegar de la membrana externa al núcleo”, dice Seger.

En lugar de enviar mensajes de todo el camino por una sola molécula de mensajería, la célula acelera las cosas con una especie de aviso de que el mensaje se entregó de una molécula a otra. Este sistema completo de comunicaciones de la membrana hasta el núcleo se conoce como una vía de señalización celular, y hay unas 15 vías diferentes para transferir principal de mensajería interna de la célula.

Seger ha identificado algunas proteínas implicadas en estas vías, especialmente en una vía en particular, llamado el MAPK / ERK en cascada, que está implicada en el cáncer. La desregulación de esta vía se presenta en alrededor del 85% de todos los tipos de cáncer.

En las células normales, los mensajes de estas proteínas se entregan normalmente en espigas: La última proteína se desliza en el núcleo de la célula, entrega la nota, y se desliza de nuevo. Pero después de ciertas mutaciones, el mensaje previamente útil se convierte en spam: Se consigue enviado una y otra vez, inundando el núcleo. La respuesta a este “ataque spam” puede ser una cancerosa “bandeja de entrada.”.

Un paso crucial en esta vía tiene lugar cuando una molécula llamada ERK sufre una transformación que permite que pase a través de la membrana que rodea el núcleo. Seger ha investigado este paso en profundidad, revelando todo un proceso complejo que debe ocurrir por ERK para transmitir su mensaje.

Seger se dio cuenta de que un “filtro de correo no deseado” nuclear efectiva en la vía ERK implicaría el bloqueo sólo este paso, evitando así que los “mensajes” ERK específicas de entrar en el núcleo.

Él y su grupo, incluyendo a Alexander Plotnikov, Karen Flores y Galia Maik-Rachline, han diseñado una variedad de moléculas pequeñas para entrar en la célula y bloquear la transferencia de moléculas de ERK en el núcleo de la célula. Trabajando con el Dr. Michal Besser del Centro Médico Sheba, crecieron las células de diferentes tipos de cáncer en la cultura y luego añaden las diferentes moléculas para ver cuál de ellos sería el mejor ERK objetivo.

El equipo identificó una molécula potencial fármaco que funcionó bastante bien, incluso haciendo que muchas de las células cancerosas. Seger dice que las células cancerosas se vuelven “adictas” a la constante flujo de señales ERK, por lo que la adición de un filtro que corta esta señal fuera de ellos da la muerte.

El equipo destacó que esta molécula no afectó a las células normales, lo que sugiere que se dirige principalmente el proceso del cáncer y por lo tanto podría tener menos efectos secundarios que los actuales medicamentos de quimioterapia.

El siguiente paso fue probar la molécula en modelos de ratón de los cánceres humanos. En algunos de los tipos de cáncer, dice Seger, “la molécula funcionó aún mejor en los modelos animales de lo que hizo en abstracto. Los cánceres desaparecieron en cuestión de días y no regresaron”.

El hecho de que las moléculas no destruyen la ERK pero sólo impide que penetre en el núcleo puede ser una buena noticia para las células sanas: El ERK todavía puede enviar un “recibo de entrega” o copia de seguridad del mensaje a los receptores, por lo que no deben volver a enviarlo.

Uno de los tipos de cáncer que la molécula erradicada en los experimentos fue el melanoma, un cáncer a menudo fatal con pocos tratamientos disponibles. Los medicamentos que se utilizan en la actualidad para el melanoma, dice Seger, suelen trabajar por un tiempo y luego el cáncer se vuelve resistente a ellos. La nueva molécula puede ser un agregado al régimen de medicamentos, en rotación con otros para que la resistencia no puede desarrollarse.

Por otra parte, el método de diseño de pequeñas moléculas que pueden introducirse en el interior de las células y detener ciertos mensajes antes de que se conviertan en “spam” podría ser útil en el tratamiento de otras enfermedades, además del cáncer.

“Cada ruta se asocia con una enfermedad diferente”, dice Seger. “El truco es encontrar las moléculas que pueden dirigirse selectivamente sólo una etapa en el proceso.”

Él y su equipo actualmente están experimentando con moléculas para bloquear una vía diferente, uno que está asociado con la enfermedad autoinmune.

Los resultados aparecieron en Nature Communications.

La ciencia para todos - Química

Extractos adaptados que tomamos de una monografía de
Leonel J. R. en monografias.com
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Química - Fenómenos químicos

Podría decirse que la química es la ciencia de las transformaciones de la materia. Durante un cambio químico, la apariencia de las cosas se modifica de manera radical.
Por ejemplo, parece mentira que a partir de un metal muy activo (el sodio) y un gas tóxico verdoso (el cloro) se obtenga la sal con la que condimentamos los alimentos.
Tampoco el leño que se mete a la hoguera en nada se parece a las cenizas que se recogen y a los gases que se producen durante su combustión.
Aunque la explicación científica del cambio químico tardó muchos siglos en llegar, el hombre aprendió a transformar los materiales desde sus primeras épocas.
Hoy, la química es considerada una ciencia básica. Con justicia se le denomina la ciencia central, pues se nutre de los resultados de la física y proporciona a la biología el fundamento molecular de los fenómenos en los seres vivientes.

Hace apenas 200 años que los trabajos de pioneros dieron base sólida y métodocientífico propio a la química. Se trata, sin duda, de una ciencia joven. Sin embargo, ese tiempo relativamente corto ha servido para orientar al hombre hacia la transformación de la naturaleza. La química ha sido útil para obtener nuevos materiales, de los que estamos rodeados, para interpretar multitud de fenómenos, incluida la vida misma. No obstante, no siempre estas transformaciones inducidas se han llevado a cabo con el respeto que la naturaleza merece. En el proceso de sanear nuestra contaminada biosfera, la química también habrá de ser empleada como herramienta central.


Elementos químicos - átomos - teoría atómica de Dalton

Para los griegos, todas las cosas estaban hechas por diferentes proporciones de aire, agua, fuego y tierra. Esta visión cambió conforme pudieron separarse los componentes de las mezclas. Así, los científicos encontraron sustancias puras que no podían descomponerse en otras más simples. Estas sustancias reciben el nombre de elementos químicos. Por ejemplo, hace apenas dos siglos sabemos que ni el aire ni el agua son sustancias elementales.

Fue el inglés John Dalton, un profesor de escuela, quien hacia principios del siglo pasado esbozó la respuesta: Toda la materia está formada de pequeñísimas partículas, los átomos, de los cuales existen en forma natural menos de una centena.
 
Símbolos y fórmulas químicas


Desde el siglo pasado, los químicos usan letras mayúsculas, seguidas en ocasiones por una minúscula, para dar símbolo a un átomo o un elemento. Así, H significa un átomo de hidrógeno, o también el elemento hidrógeno.
Los símbolos químicos provienen de palabras del latín. Por ejemplo, Fe viene de ferrum, la palabra latina para designar al hierro. El extraño símbolo del sodio, Na, viene del latín natrium.


Átomos y moléculas

Los átomos pueden formar agregados estables que caracterizan a todo material puro. Un tipo de agregado, las moléculas, contiene unos pocos átomos reunidos. Otros, por el contrario, están formados por enormes bloques de elementos repetidos que se encuentran enlazados, los llamados sólidos iónicos.

Para abreviar y referir a las sustancias puras con propiedad, el químico hace uso de fórmulas, expresando los elementos presentes y la proporción que existe en aquellas de cada uno de los átomos.


Los ácidos, las bases y las sales

En química, como en todas las ciencias, se acostumbra efectuar clasificaciones. En este caso, lo que se clasifica son los tipos de sustancias puras conocidas.
Existen unas —los ácidos— con sabor agrio, que cuando se disuelven en agua liberan partículas llamadas iones hidrógeno (H+).
Otras sustancias —las bases, también llamadas álcalis— tienen un sabor amargo y se sienten resbalosas al tacto. Al disolver una base en agua se reduce la proporción de iones hidrógeno.
Se puede decidir si un compuesto es ácido o base gracias a sustancias especiales, llamadas indicadores, que cambian de color en funciónde la concentración de los iones hidrógeno presentes. Por ejemplo, el papel tornasol adquiere color rojo en presencia de un ácido, y azul frente a una base.
Ambos tipos de compuestos se combinan, aniquilando uno al otro sus propiedades originales. El resultado es la formación de una sal.
 
Química orgánica e inorgánica
 
De forma muy general, se acepta que la química es el estudio de las sustancias, su estructura, su composición y las transformaciones en las que intervienen. Ahora bien, por razones históricas se acostumbra dividir las sustancias en dos grandes grupos: las orgánicas y las inorgánicas. De esta manera, tradicionalmente se ha hablado de la existencia de dos químicas, la orgánica y la inorgánica.

Aunque muchas sustancias orgánicas, como el azúcar, el vinagre o el alcohol, han sido conocidas desde la Antigüedad, fueron aisladas por primera vez en el siglo XVIII. En esa época, este tipo de compuestos se obtenía por la acción de los seres vivos. Por ejemplo, el ácido láctico fue aislado de la leche por Scheele (1742-1786), quien demostró que su presencia es la causa de que la leche se agrie. Juan Jacobo Berzelius propuso que los compuestos orgánicos sólo podían obtenerse por la acción de la fuerza vital y que por lo tanto existían dos tipos de compuestos en la naturaleza: los materiales inorgánicos, presentes aun en ausencia de vida, y los orgánicos, reservados para la materia animada.

Poco le iba a durar el gusto a Berzelius, pues en 1828 el químico alemán Federico Wöhler preparó urea (que se sabía era un producto de desperdicio de los seres vivos) a partir de una sal inorgánica llamada cianato de amonio.

A pesar de lo arbitrario de la clasificación, ésta persiste hasta nuestros días. Hoy se llama química orgánica a la relacionada con los compuestos que contienen carbono (salvo algunas excepciones, como los óxidos de carbono o los carbonatos). Como veremos en el siguiente capíptulo, el carbono es un elemento peculiar. Existen tantos compuestos de carbono que conviene estudiarlos en paquete. No obstante, hay que subrayar que la química es única. Los compuestos orgánicos e inorgánicos también reaccionan entre sí. Una rama moderna de la química, la organometálica, se encarga del estudio de un tipo de compuestos que no podríamos clasificar dentro de ninguna de las dos químicas tradicionales.

Ácidos y Bases - Teoría de Lewis


Teoría de Gilbert Lewis

En esta teoría se define como ácido una molécula o un ión que acepta un par solitario de electrones para formar un enlace covalente, y una base como una molécula o ión que puede donar un par solitario de electrones para formar un enlace covalente.

Considera las reacciones como “ácido-base” (neutralización) cuando forman enlaces entre las dos sustancias.

Electropositividad

Electropositividad es una medida de la tendencia de un átomo (o una molécula) a ceder electrones (es el concepto opuesto a "electronegatividad").

En la tabla periódica, aumenta de arriba hacia abajo y disminuye de izquierda a derecha.

Electronegatividad

Electronegatividad es una medida de la tendencia de un átomo (o una molécula) para atraer electrones.

En la tabla periódica, disminuye de arriba hacia abajo y aumenta de izquierda a derecha.

El menos electronegativo es el Cesio y el más electronegativo es el Flúor.

Según las electronegatividades relativas de los átomos que participan de un enlace serán las características de éste.

Símbolos y fórmulas

Los átomos se representan mediante símbolos (una o dos letras), en tanto que las moléculas se representan mediante fórmulas (con los símbolos de los átomos que las forman y la proporción en que cada uno de ellos se encuentra).

Un átomo corresponde a un elemento.
Una molécula corresponde a un compuesto.

Invariabilidad de la composición química

Se encuentre ésta en estado sólido, líquido o gaseoso, los átomos o moléculas que constituyen una sustancia determinada no pierden sus propiedades físicas ni químicas.
Solamente en estado de "plasma" sufre una desintegración que separa sus protones, neutrones y electrones, perdiendo así aquéllas propiedades originales.