QUÍMICA 11

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MALLA CURRICULAR ONCE QUIMICA

PLAN QUÍMICA 11 PRIMER PERIODO J.T

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SAPONIFICACIÓN

Domingo, 2 junio 2013
Química

Fotografían por primera vez los cambios atómicos que sufre una molécula en una reacción química

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Conseguir una imagen de una molécula mientras está sufriendo una reacción ha sido considerado uno de los santos griales de la química. Científicos de la Universidad de Berkeley (EEUU) y de la Universidad del País Vasco (España) han logrado, por primera vez, fotografiar con gran precisión una molécula antes e inmediatamente después de una reacción orgánica compleja. Las imágenes permiten apreciar los procesos de ruptura y creación de enlaces entre los átomos que componen la molécula. El artículo, titulado Direct Imaging of Covalent Bond Structure in Single-Molecule Chemical Reactions, del que son autores los grupos de Felix Fischer (Departamento de Química de la Universidad de Berkeley), de Michael Crommie (Departamento de Física de la Universidad de Berkeley) y de Ángel Rubio (catedrático de la UPV/EHU e investigador del Centro de Fisica de Materiales CSIC-UPV/EHU y del Donostia International Physics Center) apareció el 30 de mayo, entre las investigaciones destacadas por la edición online Science Express y saldrá a mediados de junio en la edición en papel de Science. El primer autor del artículo es Dimas Oteyza, que acaba de reincorporarse al Centro de Física de Materiales CSIC-UPV/EHU tras su estancia postdoctoral en Berkeley.

Las reacciones químicas orgánicas son, en general, los procesos fundamentales que subyacen en toda la biología, así como en importantísimos procesos industriales, como, por ejemplo, la producción de combustible líquido. Los modelos estructurales de moléculas en los que tradicionalmente se ha confiado para comprender estos procesos provienen de medias que se han calculado sobre medidas indirectas de un enorme número de moléculas (del orden de 1020), así como de cálculos teóricos. Nadie había tomado antes imágenes de moléculas individuales antes e inmediatamente después de una reacción orgánica compleja.

“La importancia de nuestro descubrimiento es que hemos sido capaces de obtener imágenes detalladas de las estructuras en las que una molécula se puede transformar sobre una superficie, y de esa manera hemos podido determinar los movimientos atómicos que subyacen en esas transformaciones químicas”, explica Ángel Rubio. En concreto, los investigadores han captado imágenes de alta definición de un oligo-enediyne (una molécula simple compuesta por tres anillos de benceno enlazados por átomos de carbono) depositados en una superficie plana de oro. La técnica utilizada es la llamada non-contact Atomic Force Microscopy (nc-AFM), que se basa en un instrumento con una sonda táctil extraordinariamente sensible. Este microscopio de fuerza atómica utiliza una aguja muy fina que puede detectar las más pequeñas protuberancias a escala atómica, de forma parecida a la que usamos para leer una palabra escrita en Braille con las yemas de los dedos. Como las moléculas de oligo-enediyne son tan pequeñas (~10–9 m), la punta de la sonda se configuró para que consistiera en un único átomo de oxígeno. Ese átomo provenía de una única molécula de monóxido de carbono, CO, adsorbida en la punta del microscopio AFM y actúa como “dedo” en la lectura táctil.

[Img #13866]

(Foto: Science)

Moviendo este “dedo” atómico adelante y atrás a lo largo de la superficie, obtuvieron perfiles que correspondían con las posiciones precisas de los átomos y los enlaces químicos del oligo-enediyne. Avances recientes en esta técnica de microscopia la han hecho tan precisa que los investigadores han podido incluso distinguir si los enlaces entre los átomos de carbono eran simples, dobles o triples. Después, calentaron la superficie en la que se encontraban las moléculas, induciendo una reacción química relacionada estrechamente con las ciclizaciones. Las ciclizaciones, descubiertas por el profesor Bergman, de la Universidad de Berkeley, a comienzos de los años 70, consisten en la formación de anillos aromáticos, es decir, átomos de carbono enlazados en cadenas se pliegan en forma de anillo. “Los perfiles que registramos tras hacer reaccionar las moléculas muestran claramente cómo se forman nuevos enlaces químicos y cómo los átomos dentro de las moléculas se reorganizan para formar nuevas estructuras”, explica Dimas Oteyza. Los resultados se han podido interpretar y analizar microscópicamente gracias a simulaciones realizadas en el grupo de Angel Rubio.

Además de conseguir una sorprendente confirmación visual de los mecanismos microscópicos que subyacen a las reacciones químicas orgánicas predichas teóricamente, este trabajo tiene relevancia para la fabricación de nuevos materiales y aparatos electrónicos de medida de alta precisión a escala nanométrica. (Fuente: UPV)


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http://es.scribd.com/doc/11365316/La-Hibridacion-y-El-atomo-de-Carbono1

Lunes, 4 marzo 2013
Física

¿Una nueva física por “debajo” del Cero Absoluto?

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Lo que es normal en invierno para muchas personas, hasta ahora ha sido imposible en la física: Una temperatura por debajo de cero. Para mucha gente, las temperaturas bajo cero en la escala Celsius (grados centígrados) sólo son sorprendentes en verano. En la escala absoluta de temperatura, llamada también escala Kelvin y usada por los físicos, no es posible descender por debajo de cero, al menos no en el sentido de que algo esté más frío que cero grados kelvin.

Según el significado físico de temperatura, la temperatura de un gas está determinada por el movimiento caótico de sus partículas. Cuanto más frío esté el gas, más lentamente se mueven sus partículas. A cero grados Kelvin (273 grados centígrados bajo cero), las partículas dejan de moverse y desaparece todo ese desorden. Por tanto, nada puede estar más frío que cero grados en la escala Kelvin.

Sin embargo, unos físicos en la Universidad Ludwig-Maximilian de Múnich, y el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Garching, ambas instituciones en Alemania, han creado ahora en el laboratorio un gas atómico que llega a alcanzar valores negativos en la escala Kelvin, siguiendo las definiciones convencionales adoptadas. Estas temperaturas absolutas negativas tienen varias implicaciones aparentemente absurdas: Aunque los átomos en el gas se atraen entre sí y producen una presión negativa, el gas no se colapsa, una conducta también postulada en la cosmología para el efecto principal de la energía oscura.

Con la ayuda de temperaturas absolutas negativas, se podría, hipotéticamente hablando, crear motores térmicos capaces de proezas imposibles en el mundo físico conocido, como por ejemplo un motor de combustión con una eficiencia termodinámica superior al 100 por cien.

Para convertir al agua en vapor, hay que suministrar energía. A medida que el agua se calienta, las moléculas de agua incrementan su energía cinética y en promedio se mueven cada vez más rápido. Sin embargo, las moléculas individuales poseen energías cinéticas distintas, desde muy lentas hasta muy rápidas. Los estados de baja energía son más comunes que los de alta energía, es decir, sólo unas pocas partículas se mueven con mucha rapidez. En física, esta distribución se conoce como Distribución de Boltzmann. El equipo de físicos de Ulrich Schneider e Immanuel Bloch ha dado ahora con un gas en el que esta distribución está invertida: muchas partículas poseen energías altas, y sólo unas pocas tienen energías bajas. Esta inversión de la distribución de energía implica que las partículas han asumido, al menos en ese aspecto, una temperatura absoluta negativa.

[Img #12313]

A una temperatura absoluta negativa, la distribución de energía de las partículas se invierte en comparación con lo que ocurre a una temperatura positiva. (Imagen: © LMU / MPG Munich)

La Distribución de Boltzmann invertida es el sello distintivo de la temperatura absoluta negativa, y esto es lo que Schneider y Bloch han logrado. Sin embargo, el gas no está más frío que cero grados Kelvin, sino más caliente, otra aparente paradoja.

Como mejor se puede ilustrar el significado de una temperatura absoluta negativa es con esferas que ruedan en un paisaje en el que los valles representan una energía potencial baja, y las colinas una energía potencial alta. Cuanto más rápido se muevan las esferas, mayor es su energía cinética: Si se parte de temperaturas positivas y se aumenta la energía total de las esferas calentándolas, esas esferas se moverán cada vez más hacia regiones de alta energía. Si fuera posible calentar las esferas hasta una temperatura infinita, las probabilidades de que estuvieran en algún punto del paisaje serían la mismas para cualquier punto, independientemente de la energía potencial. Si en esa situación se pudiera añadir aún más energía y por tanto calentar aún más las esferas, éstas se reunirían preferentemente en estados de alta energía, y estarían aún más calientes que una temperatura infinita. La distribución de Boltzmann se invertiría, y la temperatura sería por tanto negativa. A primera vista, puede parecer extraño que una temperatura absoluta negativa sea más caliente que una positiva. Sin embargo, esto es simplemente una consecuencia de la definición histórica de Temperatura Absoluta; si estuviera definida de manera diferente, esta contradicción aparente no existiría.

Esta inversión de la población de estados de energía no es posible en el agua o en cualquier otro sistema natural, ya que el sistema tendría que absorber una cantidad infinita de energía, algo imposible. Sin embargo, si existiera un límite superior para la energía de las partículas, como sería el caso de la cima de la colina en el símil del paisaje de energías potenciales, la situación sería completamente diferente. El equipo de Bloch y Schneider parece que ha dado ahora con un sistema de gas atómico de ese tipo, caracterizado por un límite superior de energía. Este aparente logro es fruto de su trabajo en el laboratorio, siguiendo las propuestas teóricas de Allard Mosk y Achim Rosch.

Hipotéticamente, la existencia de materia a temperaturas absolutas negativas tiene toda una serie de implicaciones sorprendentes, de entre las que destaca la ya citada de un motor de combustión con una eficiencia superior al 100 por cien. Sin embargo, esto no significa que se viole la ley de conservación de la energía. Lo que ocurriría es que el motor no sólo podría absorber energía de un medio más caliente, sino también de uno más frío.

El logro de los físicos de Múnich también podría ser interesante para la cosmología, ya que la conducta termodinámica de la temperatura negativa presenta semejanzas con la llamada energía oscura. Los cosmólogos consideran que la energía oscura es la fuerza misteriosa que acelera la expansión del universo, cuando parece lógico que el cosmos debería contraerse por la atracción gravitatoria entre todas las acumulaciones de masa del cosmos.

Existe un fenómeno similar en la nube atómica creada en el laboratorio de Múnich: El experimento se basa en el hecho de que los átomos en el gas no se repelen entre sí como en un gas convencional, sino que sus interacciones son de atracción. Esto significa que los átomos ejercen una presión negativa en vez de una positiva. Como consecuencia, la nube de átomos “quiere” contraerse y debería colapsarse, tal como cabría esperar que pasara con el universo bajo el efecto de la gravedad. Pero debido a la temperatura negativa de la nube de átomos, esto no sucede.

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9 comments

  1. bn son particulas q estan moviendose individualmente en determinadas velocidades bn la gran mayoria de los gases se encuentra en en gran parte en las sustancias de la tierra y el universo.
    gas real:Son los gases que existen en la naturaleza, cuyas moléculas están sujetas a las fuerzas de atracción y repulsión. Solamente a bajas presiones y altas temperaturas las fuerzas de atracción son despreciables y se comportan como gases ideales.
    gas ideal:Un gas ideal es un gas teórico compuesto de un conjunto de partículas puntuales con desplazamiento aleatorio que no interactúan entre sí.

  2. esto es lo que entendí xd
    gas ideal:no es correspondientemente un gas, si no que es una forma de relacionar el comportamiento de los gases con la matemática a través de presión (p), temperatura (T), volumen (v).

  3. Se denomina gas el estado de agregación de la materia que bajo ciertas condiciones de temperatura y presión permanece en estado gaseoso. Las moléculas que constituyen un gas casi no son atraídas unas por otras, por lo que se mueven en el vacío a gran velocidad y muy separadas unas de otras
    los gases se miden con un manómetro..

  4. q los gases tiene sus leyes las cuales lo pueden medir en cual quier parte por q con la precion cambia su volumen por q se puede expander y con variedad de calor cambia en mucho su forma de moverse q con la leyes q nos dice el el prime vídeo son las q uno puede calculas mas fácil los gases q son las partículas q tiene mas separadas

  5. pues lo que entendí fue que el gas ideal: no es un gas en si si no que se relaciona
    el movimiento de los gases con la materia a trabes de la presión y que los gases tienen como su propias leyes a seguir

  6. los gases se empezaron a estudiar en el siglo 18 o 19. los gases son particulas muy separadas de distintas velocidades. los gases idelaes son particulas en donde no tienen interaccion y sus choques son elasticos

  7. pues lo que entendí fue que el gas ideal no es un gas en si. si no que es una forma de relacionar el movimiento de los gases con la materia a trabes de la presión y que también tiene unas leyes que tienen que seguir

  8. los gases son partículas que están individuales que están moviendosen están en el estado gaseoso en las sustancias de la tierra y el universo están en constante movimiento se relacionan con la temperatura y el volumen que tienen sel nombre presión y volumen

    se relacionan con presión-volumen:se compone por la ley de BOYLE :son los limites de alto y bajo temperatura .
    se relaciona con la temperatura-volumen: se compone con la ley de CHARLES:dependen de la energía de las moléculas
    se relaciona con la cantidad-volumen:se componen de la ley de AVGADRO: esta misma condición es presión y temperatura que contiene igual numero de moles.

    GASES IDEALES=son moleculas que no tan relacionadas una a otra y se repelan aparesen en la física química etc. en es gas es un modelo matamaticos sobre temperatura y volumen y moles

  9. Lo que entendi de los videos de los gases fue que el gas es una propiedad de la materia en la cual explica que tiene varias caracteristicas como Masa densidad volumen y presion que tambien se pueden clasificar en el analisis de varios cientificos al determinar cierta interaccion de los gases y se le denominaron
    -la ley de Boyle
    -Ley de charles
    -Ley dde Avogrado
    dejandonos asi formulas de unidad en las cuales se pueden medir los gases o su comportamiento frente a otros cambios.

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