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10 curiosidades de los elementos químicos

En el Universo y en los seres vivos los átomos que más abundan son los de hidrógeno, y en la Tierra son los de oxígeno. El elemento menos abundante de todos es el ástato, en la Tierra solo hay 25 gramos.



 



El metal más ligero es el litio, el más pesado es el osmio (concretamente 42'5 veces más pesado que el litio).

Por ejemplo, una manzana de osmio macizo pesaría 32'5 kilos; y de litio 1'4 kilos.





El metal más caro es el rodio. Unas 10 veces más caro que el oro. Se utiliza principalmente como catalizador (acelerar reacciones lentas), como por ejemplo en los tubos de escape de los coches, donde acelera la reacción que convierte gases tóxicos en gases inocuos.



 

El primer elemento que se formó fue el hidrógeno, el último que desaparecerá se espera que sea el bismuto. Además, forma unos cristales policrómicos preciosos.







Los billetes de euro tienen europio, los detectores de humo tienen americio y la piedra de los mecheros tienen cerio. Esto son algunos ejemplos de los usos cotidianos de los elementos de las llamadas "tierras raras".






 
3 elementos han sido descubiertos por españoles: platino, wolframio y vanadio (descubrimiento compartido con un sueco). El país que más ha descubierto es el Reino Unido, seguido de los estadounidenses.

Foto de archivo de los químicos españoles del siglo XVIII celebrando los descubrimientos. 



En las minas de una pequeña isla sueca (Ytterby), se han descubierto cuatro elementos químicos: itrio, el erbio, el terbio e iterbio.



La vida en la Tierra está basada en el carbono. Si hubiera vida en otros planetas, esta podría estar basada en el carbono, pero también en el silicio (bastante parecido), el nitrógeno, el boro, el fósforo, el cloro, el arsénico o el azufre. Imaginarse la bioquímica de formas de vidas hipotéticas resulta ser muy entretenido para muchos bioquímicos. También imaginan una vida sin agua, donde esta sería sustituído por el amoniaco, el fluoruro de hidrógeno, el metanol ...


Las radiografías tienen plata y algunos dispositivos de los ordenadores tienen oro. En YouTube hay variedad de videos donde explican como hacerlo.

En próximos post explicaré la explicación química de estos procesos.
 

 


El descubrimiento del flúor fue una labor en la que muchos fracasaron, y algunos murieron. Se sabía dónde estaba, pero no se conseguía aislar porque era muy reactivo (es la especie más oxidante de todas, luego reacciona con casi todo). Muchos murieron intoxicados o por explosiones. Lo consiguió Moissan, quien ganó el Premio Nobel en 1906 por esto.

Moissan recibiendo el Nobel.

El porqué del experimento del huevo y el alcohol

Si cascamos un huevo en un plato con alcohol etílico de 95º (el de las heridas), veremos como este empieza a cocinarse. A los pocos minutos, el huevo parecerá listo para servir con una patatas fritas y unos chorizos (un chute de colesterol para ir olvidándonos de los propósitos del 2015). ¿Por qué?




Los péptidos son uniones de aminoácidos, moléculas de tamaño pequeño - mediano y que tienen un grupo amino (-NH2) y un grupo ácido (-COOH). Si ese péptido cumple una función (estructural, transporte, defensiva, enzimática, reserva ...), le llamamos proteína. En el huevo hay bastantes proteínas, principalmente ovoalbúmina.


 
Las proteínas son moléculas muy grandes. Cientos o miles de aminoácidos unidos (la más grande, la titina, puede llegar a tener 33000 aminoácidos). Para que cumpla una función, todo tiene que estar perfecto: el tamaño de los aminoácidos, el carácter de los aminoácidos, las interacciones entre estos, la distancia, pero no solo esto.


Las proteínas están "hechas" para trabajar a una determinada temperatura, a un determinado pH y en un determinado disolvente.


Las proteínas del cuerpo humano está acostumbradas a trabajar a 37 ºC. A 40 ºC (fiebre), empiezan a perder su función y podemos tener problemas. Estas deben trabajar a pH 7 (excepto las del estómago, donde el pH es 1, muy ácido).


Cuando una proteína pierde su función por un cambio de condiciones, se dice que se ha desnaturalizado. Dos "ejemplos gastronómicos":


Cuando freímos un huevo o lo cocemos, lo que hacemos es desnaturalizar sus proteínas (principalmente albúmina) aumentando la temperatura.


 
Cuando hacemos una cuajada, lo que hacemos es desnaturalizar las proteínas de la leche (principalmente caseína) cambiando el pH (generalmente bajándolo, es decir, añadiéndole un ácido).


¿Por qué el etanol desnaturaliza? Por el disolvente.


Las proteínas del huevo están preparadas para trabajar con el agua como disolvente. Cuando les ponemos como disolvente etanol, se desnaturalizan.  Esto se debe a dos motivos


PERMITIVIDAD


Es la tendencia de un disolvente a mantener separadas las cargas. Algunos aminoácidos tienen partes ionizables, que pueden tomar carga negativa o positiva. Cargas positivas atraen a carga negativa, y a esas interacciones electrostáticas se debe gran parte de la funcionalidad de la proteína. 

El agua tiene más tendencia a separar las cargas que el etanol. O sea, una carga negativa puede que no sea lo suficientemente fuerte para atraer una carga positiva en agua, pero en etanol, sí.


POLARIDAD


Los moléculas son por definición neutras, o sea, cargas positivas + cargas negativas = 0. Pero esto en conjunto. En una molécula puede haber una parte más positiva que otra, y esto es la polaridad.

 
Por ejemplo, el agua, H2O, es neutra. Ahora bien, el oxígeno tiene carga parcial negativa, y el hidrógeno carga parcial positiva. Y la carga parcial del oxígeno más la del hidrógeno es 0.


 
Estas "cargas parciales" son mucho más pequeñas que las cargas de los iones que el disolvente mantenía más o menos separadas. Pero son muy importantes.

 
El agua es más polar que el etanol, y al pasar de un medio más a polar a uno menos, puede haber un desajuste en la estructura que provoque la infuncionalidad de la proteína.



 
SOLUBILIDAD

 
En este proceso no todo son las proteínas. Las grasas son insolubles en agua (ejemplo, agua y aceite), pero en etanol (al ser un disolvente menos polar) son ligeramente solubles. Los lípidos del huevos (principalmente la yema) pasarán al etanol, y esto provocará un cambio en el aspecto físico del huevo.

 
¿Y SI NO TENGO ETANOL?

 
También se podría usar propanona (acetona, el quitaesmalte). Esta es mucho más polar que el agua y mantiene las cargas mucho más unidas que esta. Luego el proceso sería más rápido. ¿Por qué no se usa? El quitaesmalte tiene una pureza muy baja. Para que sirviera tendría que ser una proponona más pura, y no es fácil para comprar.


¿SE PUEDE HACER CON BEBIDAS ALCOHÓLICAS?


Mientras que la graduación del alcohol de las heridas es de 95º, la del whisky (por ejemplo) está entorno a 40º. O sea, hay más agua que alcohol, por lo que el proceso no se dará con algunas bebidas y con otras será muy lento. 

 
¿SE PUEDE COMER?

 
No. Es tóxico. El alcohol de las heridas no se puede beber, ya que no ha sido fabricado pensando en el consumo humano, y puede provocar serios problemas para la salud.

La Cristalografía y el chocolate

Está a punto de terminar el Año Internacional de la Cristalografía, y al menos un post debemos dedicar a esta parte de la Ciencia tan desconocida como presente en nuestras vidas. 


La Cristalografía es la ciencia que se encarga del estudio de las estructuras cristalinas y sus propiedades. Los sólidos están formados por moléculas o iones con poca libertad de movimiento (si tuviera más libertad, serían líquidos o gases). Si estas partículas están ordenadas, entonces hablamos de estructura cristalina (derecha), si no, hablamos de estructura amorfa (izquierda).



El chocolate es una pasta de cacao y azúcar (chocolate negro), a la que se le puede añadir leche, frutos y especias. Como todos los alimentos, no se trata de un compuesto químico determinado, si no de una mezcla de proteínas, lípidos (grasas), glúcidos (azúcares) y sales minerales. 




Presenta distintas estructuras cristalinas. La cuestión es: ¿de qué? O sea, volviendo a la imagen de arriba, en el caso del chocolate, ¿qué son las bolitas? Pues aunque proteínas, glúcidos y sales minerales pueden cristalizar; en este caso lo hacen los lípidos. Las propiedades físicas (puntos de fusión y densidad, entre otras) varían al pasar de una estructura a otra.


Tipo I:      17'3 ºC
Tipo II:     23'3 ºC
Tipo III:    25'5 ºC
Tipo IV:    27'3 ºC
Tipo V:     33'8 ºC
Tipo VI:    36'3 ºC

La densidad y la estabilidad de la estructura crecen con los puntos de fusión.





El cuerpo humano se encuentra a unos 37 ºC. Coger con las manos un chocolate de tipo I no es muy cómodo: nada más tocarlo ya se habrá derretido. Además, es un chocolate muy blando (el menos denso).


Siguiendo esta lógica, el mejor debe ser el tipo VI: su punto de fusión es parecido a la temperatura del cuerpo humano, luego tarda más en derretirse. Pero no, ya que se trata de un chocolate muy difícil de hacer (4 meses, al menos, calentando) y muy duro.


El mejor chocolate es el tipo V, que tarda lo suficiente en derretirse, no es ni muy duro ni muy blanco, y se puede hacer a temperatura ambiente. Los tipos por debajo de V se hacen enfriando.