viernes, 30 de marzo de 2012

Polar y apolar

Como dicen que una chica en biquini siempre aumenta el número de visitas, es la primera foto del artículo. Ya os comentaré si el artículo ha tenido mas visitas...No obstante no vamos a hablar ni de osos polares, ni mucho menos de la cerveza de marca polar, sino de química, y de una parte muy importante de la misma: de la polaridad y de la electronegatividad. 

La historia comienza en 1932, cuando el genio de la física, química y medicina Linus Pauling propone el término electronegatividad y crea una escala de valores (de 1.0 a 4.0) para cada uno de los elementos de tabla periódica. Pauling se dió cuenta de que el enlace covalente entre dos átomos diferentes (A-B) era mas corto, y por tanto mas energético, que el predecible a partir de las moléculas homoatómicas (A-A y B-B). Pauling entendió este hecho como una contribución electrostática en el enlace covalente, y por tanto una componente iónica en el enlace.





La electronegatividad representaría la tendencia de un elemento a atraer electrones del enlace covalente para si mismo. Pauling de esta manera estableció la escala de electronegatividad proponiendo un 1.0 para el sodio y 4.0 para el Fluor, el elemento mas electronegativo de todos, es decir el que tiene mas tendencia a coger electrones, y el sodio de los que tienen menos (el Francio le supera ya que la posee de 0,7). De una forma mas sencilla, se puede decir que el Fluor es el elemento mas egoísta, ya que cuando está enlazado es el que mas tendencia tiene a coger para si los electrones del enlace.


Así pues imaginemos que tenemos un enlace H-H y otro enlace H-Cl. El primer enlace posee dos hidrógenos, y por tanto al ser el mismo elemento poseen los dos átomos la misma electronegatividad. En resumidas cuentas, esto implica que ningún hidrogeno es capaz de coger los electrones del otro, puesto que su electronegatividad es la misma. ¿Que sucede con el enlace H-Cl? Ahora el cloro tendrá tendencia a atraer para si los electrones del enlace (es mas electronegativo que el Hidrógeno (mas egoísta)), dejando al hidrógeno casi sin electrones, creando una separación de cargas y por tanto una contribución iónica en el enlace. Ahora en el enlace H-Cl aparece un momento dipolar, una separación de cargas. El enlace H-H es apolar y el enlace H-Cl es polar.



Una clásica molécula polar es el agua, y muchas de sus propiedades residen en este hecho, que provoca que realice puentes de hidrógeno, unos enlaces intermoleculares relativamente fuertes.


EL EXPERIMENTO 


¿Como podemos distinguir cuando una molécula es polar y cuando no?

Lo cierto es que predecir la polaridad de una molécula es mas complicado, puesto que no solo tenemos un enlace, sino que podemos tener varios, cada uno de ellos pudiendo ser polar o apolar. Ademas hemos de considerar la geometría de la molécula. Pensad que pasaría si la molécula de agua fuese totalmente lineal...aunque los enlaces H-O son polares, la molécula quedaría apolar ya que los momentos dipolares quedarían anulados. El hecho de la molécula de agua sea angular le confiere polaridad y por lo tanto separación de cargas en la molécula en si. Esta separación de cargas es visible en el laboratorio. Si dejamos caer un chorro fino de agua y de otro líquido apolar (como por ejemplo el hexano) y acercamos una barra cargada eléctricamente, el chorro fino de agua se moverá hacia la barra cargada, atraída por la carga electrostática, mientras que la molécula apolar no lo hará.


   

Aquí os dejo con alguna foto del experimento. Lo cierto que es que se trata de uno de mis experimentos favoritos para realizar en clase, siempre gusta mucho, y a mi personalmente me encanta realizar experimentos donde mezclamos teorías químicas, físicas, y de otras ciencias, dando a entender que toda la ciencia está interrelacionada.





¡¡Saludos y hasta la próxima!!


 Sergio

viernes, 23 de marzo de 2012

V Congreso de docencia de química en secundaria

Este pasado miércoles día 21 de Marzo tuve el honor de ser invitado por Marta Planas (directora del departament de química de la UdG) al V Congrès de Docència de Química a secundaria realizado por la Universitat de Girona (UdG) para realizar una charla junto a otros dos profesores: Josep Corominas, profesor de l'escola Pía de Sitges y conocido por sus ingeniosas demostraciones practicas y por sus cursos para el profesorado, y por el Dr Jordi Cuadros de l'Institut Químic de Sarrià, conocido también por su labor docente en el campo del diseño de simuladores. Las conferencias tuvieron lugar en el aula Magna de la Facultat de Ciències de Girona.



Josep Corominas nos explicó como desarrollar el currículo en química tanto en la enseñanza secundaria como en el bachillerato, proponiendo diversas demostraciones prácticas muy originales, desde reacciones en microescala con gotas, a miniescala con jeringas, trabajando de forma práctica el uso de los gases en una reacción. También propuso el uso de actividades POE (Predecir, Observar y Explicar), dando ejemplos de utilización.



Aquí tenéis la presentación que utilizó Josep Corominas para su charla (en catalán), que fue muy amablemente cedida:


Yo mismo fui el segundo conferenciante. Intenté explicar las razones por las que es beneficioso el uso de demostraciones prácticas tanto en el laboratorio como en el aula y realicé unas cuantas: la quimioluminiscencia, el efecto Tyndall (Atardecer químico), sferificaciones, la bola intrigante (aún no redactado), tensión superficial (aun no redactado), equilibrio químico con CoCl2 y actividad óptica de la fructosa.







Aquí os dejo la presentación íntegra (en catalán):


El tercer conferenciante fue el Dr. Jordi Cuadros de l'Institut Químic de Sarrià, realizando una interesante charla sobre el uso de simuladores en física y en química y explicándonos uno desarrollado en parte por él mismo, gratis en su uso y muy útil en muchos aspectos: The Virtual Lab.



El uso de laboratorios virtuales es un nuevo paso en la formación del alumnado y un referente claro en el uso de las TIC en la enseñanza en química. Aquí tenéis su presentación (en catalán) también muy amablemente cedida


Finalmente se entregaron los premios a los mejores treballs de recerca de bachillerato, donde pudimos ver algunos trabajos realmente excelentes.



Podréis encontrar más información sobre este congreso y los anteriores en los blogs Catquímica.cat y Pepquímic.

Sergio

miércoles, 14 de marzo de 2012

Quimioluminiscencia 3: Luminol

Si Peter Jackson tiene la trilogía de El Señor de los Anillos y George Lucas tiene su doble trilogía de Star Wars, yo tengo la trilogía de la quimioluminiscencia. Ya se que no es lo mismo, y desde luego no me haré millonario con éstos vídeos, pero habré puesto mi granito de arena en la divulgación científica y en el almacen de vídeos de youtube. Después de Quimioluminiscencia 1 y Quimioluminiscencia 2 llega la tercera parte con mucha mas acción y mucho mas misterio, puesto que el compuesto que nos ocupa, el luminol, es famoso por intervenir en series como CSI.



Nos explica Ana Castelló Ponce en su libro "Manual de Química Forense" que al contrario que otros fluidos corporales como la saliva, orina, sudor, semen y fluidos vaginales, que pueden ser detectados fácilmente por luz ultravioleta simplemente por su exposición, la sangre necesita un revelador para poderse observar.



Mientras que otos fluidos biologicos son capaces de absorber y emitir luz por fluorescencia, la sangre no emite sino que absorbe. Está comprobado que en superficies totalmente lisas y con un color definido pueden detectarse manchas de sangre al irradiarse con luz, siendo la longitud de onda de 415 nm la de mayor absorción. Así pues se detecta la sangre no por su emisión de luz o fluorescencia sino por su ausencia (en esa zona se vería mas oscura)



Como podeis comprender detectar manchas de sangre es muy difícil de esta manera, así que es mucho mas útil utilizar una reacción que produzca quimiolumniscencia. Existen muchas, pero las mas usadas son el luminol, la fluoresceína y la bencidina. En este vídeo podemos ver el cambio de color por la reacción con bencidina y la detección de sangre con fluoresceína:





En la que nos ocupa, la reacción que se realiza es la de oxidación del luminol para la obtención de 3-aminoftalato de sodio con desprendimiento de luz. Para realizar esta reacción necesitamos oxígeno que aparece por la desproporción del agua oxigenada a oxígeno gas y agua.

LUMINOL



REACCIÓN DEL LUMINOL




Mecanismo de la reacción



Esta reacción es lenta, pero puede acelerarse añadiendo un catalizador, como por ejemplo el hierro de la hemoglobina. Cuando te haces daño y sangras mucha gente utiliza agua oxigenada para desinfectar la herida, la reacción que aparece entonces es justamente la desproporción del agua oxigenada a oxígeno (que mata las bacterias, produciendo el efecto desinfectante) y agua (mas información en Reacciones rápidas)



PROCEDIMIENTO CON LUMINOL PARA DETECTAR SANGRE (Propuesto por Weber en 1966)

Solución de trabajo A:
Disolver 8 g de hidróxido de sodio en 500 ml de agua (0,4N)
Solución de trabajo B:
Mezclar 10 ml de peróxido de hidrógeno al 30% en 490 ml de agau destilada (0,176M)
Solución de trabajo C
Disolver 0,354 g de luminol en 62,5 ml de hidróxido de sodio (0,4N) y enrasar hasta los 500 ml con agua destilada (0,004 M)
Todas estas soluciones se han de mantener refrigeradas.
Solución test:
Mezclar 10 ml de solución A con 10 ml de solución B, 10 ml de C y 70 ml de agua destilada.



Otra ventaja para el uso del luminol en escenas del crimen es que al reaccionar tan solo con el hierro hemático no toca ni altera el ADN, por lo que la sangre encontrada mediante esta técnica puede ser usada por los investigadores para encontrar estructuras genéticas claves para la identificación del individuo. El luminol es tremendamente caro, no obstante aunque se puede sintetizar, como demuestra el vídeo de Nurdrage, quizas es mucho mas sencillo comprar el producto:



Para todos los amantes de la criminología y de las ciencias forenses os dejo este estupendo reportaje sobre el CSI español, donde se desvelan algunas técnicas policiales muy interesantes:



Podreis encontrar también mucha información en el blog de Toni Roig (Elinvestigador) o policias en la red.



Otras páginas donde encontrar información relacionada con química forense son:

- Investigation discovery
- El canal de youtube EberlyScience
- Crime Scene
- TiendaForense

Més vídeos sobre química forense a :

- TheHomeScientist
- Canal de youtube de Tienda Forense


Saludos

Sergio

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