{"id":11696,"date":"2024-07-25T11:35:43","date_gmt":"2024-07-25T10:35:43","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=11696"},"modified":"2024-07-25T11:36:05","modified_gmt":"2024-07-25T10:36:05","slug":"objetos-moleculas-agregados-sustancias-materia-y-mecanica-cuantica","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2024\/07\/25\/objetos-moleculas-agregados-sustancias-materia-y-mecanica-cuantica\/","title":{"rendered":"Mol\u00e9culas, agregados, sustancias…Materia… Y, mec\u00e1nica cu\u00e1ntica"},"content":{"rendered":"

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En esencia, podemos agrupar\u00a0las mol\u00e9culas de la vida<\/b> en cuatro grupos: az\u00facares (que aportan la energ\u00eda), l\u00edpidos (cuya funci\u00f3n es principalmente estructural, como la formaci\u00f3n de membranas), prote\u00ednas (que proporcionan la maquinaria que permite el funcionamiento celular, el metabolismo) y \u00e1cidos nucleicos.<\/p>\n<\/blockquote>\n

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\"MOLECULAS\"Mol\u00e9culas<\/p>\n

\"ADN:<\/p>\n

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En los organismos se encuentran cuatro tipos diferentes de mol\u00e9culas org\u00e1nicas en gran cantidad: carbohidratos, l\u00edpidos, prote\u00ednas y nucle\u00f3tidos. Todas estas mol\u00e9culas contienen carbono, hidr\u00f3geno y ox\u00edgeno. Adem\u00e1s, las prote\u00ednas contienen nitr\u00f3geno y azufre, y los nucle\u00f3tidos, as\u00ed como algunos l\u00edpidos, contienen nitr\u00f3geno y f\u00f3sforo. Se ha dicho que es suficiente reconocer cerca de 30 mol\u00e9culas para tener un conocimiento que permita trabajar con la bioqu\u00edmica de las c\u00e9lulas. Dos de esas mol\u00e9culas son los az\u00facares glucosa y ribosa; otra, un l\u00edpido; otras veinte, los amino\u00e1cidos biol\u00f3gicamente importantes; y cinco las bases nitrogenadas, mol\u00e9culas que contienen nitr\u00f3geno y son constituyentes claves de los nucle\u00f3tidos. En esencia, la qu\u00edmica de los organismos vivos es la qu\u00edmica de los compuestos que contienen carbono o sea, los compuestos org\u00e1nicos.<\/span><\/p>\n

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\"FisicaNet<\/p>\n

Modelos de esferas y varillas y f\u00f3rmulas estructurales del metano, etano y butano. <\/span><\/strong><\/p>\n

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Las propiedades qu\u00edmicas espec\u00edficas de una mol\u00e9cula org\u00e1nica derivan principalmente de los grupos de \u00e1tomos conocidos como grupos funcionales. Estos grupos est\u00e1n unidos al esqueleto de carbono, reemplazando a uno o m\u00e1s de los hidr\u00f3genos que estar\u00edan presentes en un hidrocarburo.<\/span><\/p>\n

La enorme variedad de formas, colores, comportamientos, etc que acompa\u00f1a a los objetos, incluidos los vivientes, ser\u00eda una consecuencia de la riqueza en la informaci\u00f3n que soportan las mol\u00e9culas (y sus agregados) que forman parte de dichos objetos. Ello explicar\u00eda que las mol\u00e9culas de la vida sean en general de grandes dimensiones (macromol\u00e9culas). La inmensa mayor\u00eda de ellas contiene carbono. Debido a su tetravalencia y a la gran capacidad que posee dicho \u00e1tomo para unirse consigo mismo, dichas mol\u00e9culas pueden considerarse como un esqueleto formado por cadenas de esos \u00e1tomos.<\/p>\n

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\"Nutrici\u00f3n\"Informaci\u00f3n<\/p>\n

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Podemos encontrar numerosos tipos de silicio, \u00e1cido sil\u00edcico, ortosil\u00edcico, di\u00f3xido de silicio, silicio coloidal, silanol, etc.<\/strong><\/p>\n<\/blockquote>\n

El carbono no es el \u00fanico \u00e1tomo con capacidad para formar los citados esqueletos. Pr\u00f3ximos al carbono en la tabla peri\u00f3dica, el silicio, f\u00f3sforo y boro comparten con dicho \u00e1tomo esa caracter\u00edstica, si bien en un grado mucho menor. Refiri\u00e9ndonos al silicio, que para nosotros es el m\u00e1s importante, se\u00f1alaremos que las \u201cmol\u00e9culas\u201d que dicho \u00e1tomo forma con el ox\u00edgeno y otros \u00e1tomos, generalmente met\u00e1licos poseyendo gran nivel de informaci\u00f3n, difieren en varios aspectos de las mol\u00e9culas org\u00e1nicas, es decir, de las que poseen un esqueleto de \u00e1tomos de carbono.<\/p>\n

El mundo de los silicatos es de una gran diversidad, existiendo centenares de especies minerol\u00f3gicas. Esas diferencias se refieren fundamentalmente a que el enlace qu\u00edmico en el caso de las mol\u00e9culas org\u00e1nicas es covalente, y cuando se forma la sustancia correspondiente (cuatrillones de mol\u00e9culas) o es un l\u00edquido, como es el caso de los aceites, o bien un s\u00f3lido que funde f\u00e1cilmente. Entre las mol\u00e9culas que lo forman se ejercen unas fuerzas, llamadas de Van der Waals, que pueden considerarse como residuales de las fuerzas electromagn\u00e9ticas, algo m\u00e1s d\u00e9biles que \u00e9stas. En cambio, en los silicatos s\u00f3lidos (como en el caso del topacio) el enlace covalente o i\u00f3nico no se limita a una mol\u00e9cula, sino que se extiende en el espacio ocupado por el s\u00f3lido, resultando un entramado particularmente fuerte.<\/p>\n

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\"Cristales\"Cristales<\/p>\n

\"Los<\/p>\n

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Al igual que para los cristales de hielo, en la mayor\u00eda de los silicatos la informaci\u00f3n que soportan es peque\u00f1a, aunque conviene matizar este punto.\u00a0 Para un cristal ideal as\u00ed ser\u00eda en efecto, pero ocurre que en la realidad el cristal ideal es una abstracci\u00f3n, ya que en el cristal real existen aqu\u00ed y all\u00e1 los llamados defectos puntuales que trastocan la periodicidad espacial propia de las redes ideales. Precisamente esos defectos puntuales pod\u00edan proporcionar una mayor informaci\u00f3n.<\/p>\n

Si prescindimos de las org\u00e1nicas, el resto de las mol\u00e9culas que resultan de la combinaci\u00f3n entre los diferentes \u00e1tomos no llega a 100.000, frente a los varios millones de las primeras. Resulta razonable suponer que toda la enorme variedad de mol\u00e9culas existentes, principalmente en los planetas rocosos, se haya formado por evoluci\u00f3n de los \u00e1tomos, como corresponde a un proceso evolutivo. La mol\u00e9cula poseer\u00eda mayor orden que los \u00e1tomos de donde procede, esto es, menor entrop\u00eda<\/a>. En su formaci\u00f3n, el ambiente se habr\u00eda desordenado al ganar entrop\u00eda<\/a> en una cierta cantidad tal, que arrojarse un balance total positivo.<\/p>\n

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No puedo dejar pasar la oportunidad, aunque sea de pasada, de mencionar las sustancias.<\/strong><\/p>\n

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\"\"\"Efectos<\/p>\n

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\"\"\"Sustancias<\/p>\n

Sustancias que afectan a nuestra salud<\/strong><\/p>\n

Las sustancias pueden ser simples y compuestas, seg\u00fan que la mol\u00e9cula correspondiente tenga \u00e1tomos iguales o diferentes. El de las primeras es enormemente inferior al de las segundas.<\/p>\n

Las as\u00ed llamadas, son cuerpos formados por mol\u00e9culas id\u00e9nticas, entre las cuales pueden o no existir enlaces qu\u00edmicos. Veremos varios ejemplos.\u00a0 Las sustancias como el ox\u00edgeno, cloro, metano, amon\u00edaco, etc, se presentan en estado gaseoso en condiciones ordinarias de presi\u00f3n y temperatura. Para su confinamiento se embotellan, aunque existen casos en que se encuentran mezcladas en el aire (os pod\u00e9is dar una vueltecita por el polo qu\u00edmico de Huelva).<\/p>\n

En cualquier caso, un gas como los citados consiste en un enjambre de las mol\u00e9culas correspondientes. Entre ellas no se ejercen fuerzas, salvo cuando colisionan, lo que hacen con una frecuencia que depende de la concentraci\u00f3n, es decir, del n\u00famero de ellas que est\u00e1n concentradas en la unidad de volumen; n\u00famero que podemos calcular conociendo la presi\u00f3n y temperatura de la masa de gas confinada en un volumen conocido.<\/p>\n

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\"Teoria\"Por\"Crean<\/p>\n

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\u00bfY la teor\u00eda cin\u00e9tica molecular?<\/strong><\/p>\n

Dec\u00eda que no existen fuerzas entre las mol\u00e9culas de un gas. En realidad es m\u00e1s exacto que el valor de esas fuerzas es insignificante porque las fuerzas residuales de las electromagn\u00e9ticas, a las que antes me refer\u00ed, disminuyen m\u00e1s r\u00e1pidamente con la distancia que las fuerzas de Coulomb; y esta distancia es ordinariamente de varios di\u00e1metros moleculares.<\/p>\n

Podemos conseguir que la intensidad de esas fuerzas aumente tratando de disminuir la distancia media entre las mol\u00e9culas. Esto se puede lograr haciendo descender la temperatura, aumentando la presi\u00f3n o ambas cosas. \u00a0Alcanzada una determinada temperatura, las mol\u00e9culas comienzan a sentir las fuerzas de Van der Waals y aparece el estado l\u00edquido; si se sigue enfriando aparece el s\u00f3lido. El orden crece desde el gas al l\u00edquido, siendo el s\u00f3lido el m\u00e1s ordenado. Se trata de una red tridimensional en la que los nudos o v\u00e9rtices del entramado est\u00e1n ocupados por mol\u00e9culas.<\/p>\n

Todas las sustancias conocidas pueden presentarse en cualquiera de los tres estados de la materia (estados ordinarios y cotidianos en nuestras vidas del d\u00eda a d\u00eda).<\/p>\n

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\"Finalmente<\/p>\n

\"Espacio<\/p>\n

El plasma<\/a> de las estrellas<\/strong><\/p>\n

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Si las temperaturas reinantes, como dec\u00edamos en p\u00e1ginas anteriores, es de miles de millones de grados, el estado de la materia es el plasma<\/a>, el material m\u00e1s com\u00fan del universo, el de las estrellas (aparte de la materia oscura<\/a>, que no sabemos ni lo que es, ni donde est\u00e1, ni que \u201cestado\u201d es el suyo).<\/p>\n

En condiciones ordinarias de presi\u00f3n, la temperatura por debajo de la cual existe el l\u00edquido y\/o s\u00f3lido depende del tipo de sustancia. Se denomina temperatura de ebullici\u00f3n o fusi\u00f3n la que corresponde a los sucesivos equilibrios (a presi\u00f3n dada) de fases: vapor \u2194 l\u00edquido \u2194 s\u00f3lido. Estas temperaturas son muy variadas, por ejemplo, para los gases nobles son muy bajas; tambi\u00e9n para el ox\u00edgeno (O2<\/sub>) e hidr\u00f3geno (H2<\/sub>). En cambio, la mayor\u00eda de las sustancias son s\u00f3lidos en condiciones ordinarias (grasas, ceras, etc).<\/p>\n

Las sustancias pueden ser simples y compuestas, seg\u00fan que la mol\u00e9cula correspondiente tenga \u00e1tomos iguales o diferentes. El n\u00famero de las primeras es enormemente inferior al de las segundas.<\/p>\n

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\"Los<\/p>\n

Su f\u00f3rmula Cl Na<\/strong><\/p>\n

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El concepto de mol\u00e9cula, como individuo f\u00edsico y qu\u00edmico, pierde su significado en ciertas sustancias que no hemos considerado a\u00fan. Entre ellas figuran las llamadas sales, el paradigma de las cuales es la sal de cocina. Se trata de cloruro de\u00a0 sodio, por lo que cualquier estudiante de E.G.B. escribir\u00eda sin titubear su f\u00f3rmula: Cl Na. Sin embargo, le podr\u00edamos poner en un aprieto si le pregunt\u00e1semos d\u00f3nde se puede encontrar aisladamente individuos moleculares que respondan a esa composici\u00f3n. Le podemos orientar dici\u00e9ndole que en el gas Cl H o en el vapor de agua existen mol\u00e9culas como individualidades. En realidad y salvo casos especiales, por ejemplo, a temperaturas elevadas, no existen mol\u00e9culas aisladas de sal, sino una especie de mol\u00e9cula gigante que se extiende por todo el cristal. Este edificio de cristal de sal consiste en una red o entramado, como un tablero de ajedrez de tres dimensiones, en cuyos nudos o v\u00e9rtices se encuentran, alternativamente, las constituyentes, que no son los \u00e1tomos de Cl y Na sino los iones Cl–<\/sup> y Na+<\/sup>.\u00a0 El primero es un \u00e1tomo de Cl que ha ganado un electr\u00f3n<\/a>, complet\u00e1ndose todos los orbitales de valencia; el segundo, un \u00e1tomo de Na que ha perdido el electr\u00f3n<\/a> del orbital s<\/em>.<\/p>\n

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\"Nombres\"<\/p>\n

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\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0Caracter\u00edsticas del enlace i\u00f3nico<\/strong><\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n
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El enlace i\u00f3nico es debido a fuerzas de atracci\u00f3n electrost\u00e1tica y\u00a0no direccional\u00a0entre iones de signo opuesto producidos por\u00a0transferencia de electrones<\/a>\u00a0entre \u00e1tomos de elementos de elevada diferencia de electronegatividad.<\/b><\/p>\n

Como hemos indicado anteriormente, siempre que se forma un enlace, (del tipo que sea), se produce una liberaci\u00f3n de energ\u00eda, es decir, que el nivel de energ\u00eda de los \u00e1tomos unidos es menor que el de los \u00e1tomos por separado.<\/b><\/p>\n

En el caso de los compuestos i\u00f3nicos se tiene que formar una red cristalina para que se produzca esa liberaci\u00f3n de energ\u00eda\u00a0<\/b><\/p>\n<\/blockquote>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Cuando los \u00e1tomos de Cl y Na interaccionan por aproximarse suficientemente sus nubes electr\u00f3nicas, existe un reajuste de cargas, porque el n\u00facleo de Cl atrae con m\u00e1s fuerza los electrones<\/a> que el de Na, as\u00ed uno pierde un electr\u00f3n<\/a> que gana el otro. El resultado es que la colectividad de \u00e1tomos se transforma en colectividad de iones, positivos los de Na y negativos los de Cl. Las fuerzas electromagn\u00e9ticas entre esos iones determinan su ordenaci\u00f3n en un cristal, el Cl Na. Por consiguiente, en los nudos de la red existen, de manera alternativa, iones de Na e iones de Cl, resultando una red mucho m\u00e1s fuerte que en el caso de que las fuerzas actuantes fueran de Van der Waals. Por ello, las sales poseen puntos de fusi\u00f3n elevados en relaci\u00f3n con los de las redes moleculares.<\/p>\n

Hablando de \u00e1tomos y mol\u00e9culas estamos hablando de ese “universo” de lo muy peque\u00f1o”, ese lugar que estando en nuestro “mundo” parece que est\u00e1 en otro, toda vez que, su infinitesimales medidas, no hacen posible que el ojo lo pueda contemplar a simple vista y, para saber que est\u00e1n ah\u00ed, nos valemos de experimentos de altas energ\u00edas en aceleradores de part\u00edculas.<\/p>\n

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El mundo de lo muy peque\u00f1o (el micro espacio), a nivel at\u00f3mico y subat\u00f3mico, es el dominio de la f\u00edsica cu\u00e1ntica, as\u00ed nunca podr\u00edamos saber, de acuerdo m con el principio de incertidumbre<\/a><\/a>, y, en un momento determinado, la posici\u00f3n y el estado de una part\u00edcula. Este estado podr\u00eda ser una funci\u00f3n de la escala espacio-temporal. A esta escala tama\u00f1os todo sucede demasiado deprisa para nosotros.<\/p>\n

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\"cuerdascuantica.jpg\"\"Relaci\u00f3n\"La<\/p>\n

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El \u201c”universo cu\u00e1ntico\u201d nada es lo que parece a primera vista, all\u00ed entramos en otro mundo que en nada, se parece al nuestro. En la \u00faltima imagen: Funciones de onda del \u00e1tomo de Hidr\u00f3geno.<\/strong><\/p>\n