ELEMENTOS QUÍMICOS EN EL CUERPO HUMANO

Elemento	%	Elemento	%	Elemento	%	Elemento	%	Elemento	%
0	65	K	0,4	Fe	0,1	Sn	-	Va	-
C	18,5	S	0,3	Al	-	F	-	Zn	-
H	9,5	Na	0,2	B	-	Mn	-
N	3,2	Cl	0,2	Cr	-	Mo	-
Ca	1,5	Mg	0,1	Co	-	Se	-
P	1,0	I	0,1	Cu	-	Si	-

Conocer los elementos químicos que componen el cuerpo humano es importante ya que nos ayuda a comprender su funcionamiento, sus mecanismos fisiológicos, las interacciones que ocurren en el organismo, etc, y también, en función de lo anterior, nos brinda una idea de las necesidades que debemos cubrir a través de lo que ingerimos, qué alimentos necesitamos para que el organismo funcione adecuadamente, qué ocurre cuando hay déficit de elementos químicos...

En un adulto normal (sano) de 70 Kg unos 26 elementos químicos son fundamentales y necesarios para sostener la vida humana ya que componen mayoritariamente el cuerpo humano como indica la siguiente tabla:

Los elementos químicos más abundantes son: oxígeno (presente en el agua y en moléculas orgánicas y necesario para la respiración), carbono (presente en todas las moléculas orgánicas), hidrógeno (presente en el agua, nutrientes, moléculas orgánicas y desempeña una importante función cuando está como ion en la acidez), nitrógeno (presente en proteínas y ácidos nucleicos) y calcio. 

El 63% de todos los átomos del cuerpo son de H, 25% de O, 10% de C y 1,4 de N. La mayor parte de estos átomos están presentes en compuestos orgánicos como los carbohidratos, proteínas, lípidos, etc. 
El Ca es un elemento estructural importante en dientes y huesos e interviene en la transmisión de los impulsos nerviosos, la contracción muscular y la coagulación de la sangre. 
El fósforo es muy importante en las estructuras óseas y es parte de las moléculas de ATP importante fuente de energía de las células. 
Algunos elementos químicos (en la tabla anterior: Al inclusive y siguientes; estos elementos están en concentraciones mínimas y en conjunto constituyen el 0,1 % de la masa total del cuerpo) están presentes en muy escasa concentración pero cumplen importantes funciones en el organismo y su presencia o deficiencia afectan la salud humana. 

Pirámide de alimentación, algunas fuentes alimenticias y posibles problemas de salud.

La pirámide alimentaria es un gráfico diseñado a fin de indicar en forma simple cuáles son los alimentos que es necesario incluir en la dieta, y en qué medida consumirlos, para lograr una dieta sana y balanceada, una dieta saludable.

La tabla siguiente  nos muestra fuentes alimenticias que nos proporcionan algunos elementos químicos y consecuencias de la deficiencia en el organismo humano de los elementos químicos que se indican.

Nota: no se incluyen en dicha los elementos químicos presentes en mayor proporción (mencionados antes) cuyas fuentes alimenticias son los alimentos ricos en proteínas, carbohidratos, etc. 

Elemento Químico	Fuente	Su deficiencia produce:
Calcio (Ca)	Pescado enlatado, leche, productos lácteos	Raquitismo en niños, osteomalacia  osteoporosis en adultos
Magnesio (Mg)	Pescados y mariscos, granos de cereal, nueces, vegetales de color verde oscuro	Falla cardiaca debida a espasmos
Potasio (K)	Jugo de naranja, plátanos, frutas secas, papas	Funcionamiento nervioso deficiente; ritmo cardiaco irregular; muerte repentina durante el ayuno
Sodio (Na)	Carnes, alimentos procesados con sal, sal de mesa	Jaqueca, debilidad, sed, mala memoria, pérdida del apetito
Cobalto (Co)	Hígado, proteínas animales	Anemia
Cromo (Cr)	Hígado, tejido animal y vegetal	Pérdida de eficiencia de la insulina con la edad
Flúor (F)	Pescados y mariscos, agua potable fluorada	Deterioro dental
Hierro (Fe)	Hígado, carnes, vegetales de hojas verdes, granos enteros	Anemia, cansancio y apatía
Manganeso (Mn)	Hígado, riñón, germen de trigo, legumbres, nueces, té	Pérdida de masa, dermatitis.
Níquel (Ni)	Pescados y mariscos, granos, semillas, frijoles, vegetales	Cirrosis del hígado, falla de los riñones, tensión nerviosa.
Selenio (Se)	Hígado, vísceras, granos, vegetales	Enfermedad de Kashan (una enfermedad cardíaca)
Yodo (I)	Pescados y mariscos, sales yodadas	Bocio
Zinc (Zn)	Hígado, mariscos, carnes, germen de trigo, legumbres	Anemia, crecimiento atrofiado

"EL INTRUSO" POEMA DE DELMIRA AGUSTINI

24 de Octubre: recordando en el aniversario de su nacimiento a Delmira Agustini a través de uno de sus poemas. 

EL INTRUSO 

   Amor, la noche estaba trágica y sollozante 

Cuando tu llave de oro cantó en mi cerradura; 

Luego, la puerta abierta sobre la sombra helante, 

Tu forma fué una mancha de luz y de blancura. 

            Todo aquí lo alumbraron tus ojos de diamante; 

Bebieron en mi copa tus labios de frescura, 

Y descansó en mi almohada tu cabeza fragante; 

Me encantó tu descaro y adoré tu locura. 

Y hoy río si tú ríes, y canto si tú cantas; 

Y si tú duermes duermo como un perro á tus plantas! 

Hoy llevo hasta en mi sombra tu olor de primavera; 

Y tiemblo si tu mano toca la cerradura, 

Y bendigo la noche sollozante y oscura 

Que floreció en mi vida tu boca tempranera! 

Extraído de el libro: "Los Cálices Vacíos"

Algo más sobre Delmira Agustini.

En el seno de una familia burguesa y conservadora, hija de madre argentina y padre uruguayo, nace Delmira el 24 de octubre de 1886. Muy pronto demostró una especial sensibilidad e inteligencia (a los cinco años sabía leer y escribir correctamente, a los diez componía versos y ejecutaba en el piano difíciles partituras) cualidades que fueron muy valoradas por sus progenitores lo que, para algunos, llevó a que aquellos la sobreprotegieran en su formación: pasaba grandes horas ensimismada en el placer de la lectura, la escritura, el piano, creciendo en un ambiente introvertido y callado, con escaso contacto con otros niños, recibiendo clases de francés, música y pintura.

También desde temprana edad demuestra su marcada vocación poética. Sus primeros trabajos serán prosas publicada en revistas de la época como ser: "Rojo y Blanco", "La Alborada".

De 1907 data su primer gran obra: "El libro blanco". Serán publicados posteriormente: "Cantos de la mañana" (1910); "Los cálices vacíos" (1913); y otras póstumas: en 1924 "Obras Completas ( Tomo I, El rosario de Eros, Tomo II, los astros del abismo) y en 1969 es publicada Correspondencia Íntima.

Delmira Agustini fue una de las grandes exponentes de la poesía hispanoamericana del siglo XX, formó parte de la llamada "Generación de 1900" al cual pertenecían escritores tales como Leopoldo Lugones, Julio Herrera y Reissing, Ruben Darío (a quien conoció personalmente y consideró que era su Maestro). Obtuvo el reconocimiento de muchos intelectuales de la época. En suma: se destacó trascendiendo las fronteras de su país por su obra, sus poemas (la mayoría de las veces ambientados en mundos sombríos y atormentados y llenos de belleza, originalidad y lirismo, alternando la realidad y los sueños) y también cabe agregar el hecho no menor, del contexto histórico que le tocó vivir, del hecho de ser mujer y haber encontrado, fruto de su talento, un lugar trascendente dentro de un movimiento artístico "dominado" por los hombres.

Otro rasgo de su vida personal es que la misma está llena de peripecias sentimentales que incluso provocaron su muerte trágica y tempranera. En efecto: luego de un corto matrimonio del cual obtuvo su divorcio, el 6 de Julio de 1914, su ex marido dio muerte a Delmira suicidándose de inmediato.

Reconocimientos y ...

La imagen nos muestra una placa recordatoria ubicada en Montevideo, en la esquina de Eugenio Garzón y Ariel frente a la vivienda que fuera el último domicilio de Delmira Agustini: vivienda que ... no tuvo la "suerte" que se merecía.

La figura de Delmira Agustini en nuestro país es y ha sido valorada desde diversos ámbitos. Prueba de ello es que: actualmente su obra es abordada en cursos de Literatura de la Educación Secundaria; algunas calles y bibliotecas llevan su nombre; desde 1992 es la única mujer cuyos restos mortuorios están en el llamado Panteón Nacional; en reconocimiento a la trayectoria cultural recientemente (Agosto de 2013) se entregaron las primeras medallas correspondientes a los premios (fueron galardonados en esta instancia: Nybia Mariño, Circe Maia, "China" Zorrilla y Daniel Vidart).

Sin embargo, decíamos antes la última vivienda de Delmira Agustini "no corrió con mucha suerte". En efecto: como se dijo vivió en una casa ubicada en Sayago: en la esquina de Eugenio Garzón y Ariel. La imagen a la derecha nos muestra lo que queda de  la casa de Delmira: sólo quedan restos (al lado de la placa recordatoria, del lado de atrás, se pueden apreciar) de una de una fuente que adornaba el jardín. La casa fue destruida y así, una vivienda que debió transformarse en Patrimonio Nacional, "se convirtió" en un "simple" comercio.
Sin duda, otra debió ser la "suerte" de esta vivienda, pero, en fin, estas cosas desafortunadas,  como lo expresa un conocido verso  de una vieja canción: "son cosas que pasan".

16 DE OCTUBRE: DÍA MUNDIAL DE LA ALIMENTACIÓN.

El 16 de Octubre de cada año, se celebra el Día Mundial de la Alimentación, proclamado en 1979 por la Conferencia de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación  (FAO). Su finalidad es concientizar a los pueblos del mundo sobre el problema alimentario mundial y fortalecer la solidaridad en la lucha contra el hambre, la desnutrición y la pobreza.
Si bien para muchos organismos, nacionales e internacionales, Uruguay es uno de los países que ha logrado erradicar el problema del hambre, esta problemática debe formar parte de las preocupaciones y análisis no sólo de "entendidos" en la materia sino de la población en general a los efectos de colaborar en la búsqueda y conquista de una sociedad mejor.

Pirámide Alimenticia

Se trata de una guía que distingue cuatro grupos alimenticios, todos de igual  importancia y que no pueden reemplazarse.
Tus menús diarios deben incluir el número de porciones que se recomienda para tu nivel de actividad física.

Fases alimenticias

Primera fase
Es la base de la pirámide, estos alimentos provienen de granos. Proveen carbohidratos y otros elementos vitales. Aquí se encuentran las pastas, el maíz, los cereales, el arroz, el pan etc. Es preferible que no se consuman en forma refinada. Por ejemplo la harina común blanca es refinada y no tiene el mismo valor nutritivo de la harina integral sin refinar.
Segunda fase
Aquí se encuentran las plantas, los vegetales y las frutas. Son alimentos ricos en fibras, vitaminas y minerales. Se deben de ingerir de 3 a 5 porciones de vegetales cada día y 2 a 4 porciones de frutas. 115
Tercera fase
En este nivel se encuentran dos grupos, la leche y sus derivados y las carnes. Aquí se encuentran alimentos derivados de la leche como el yogurt, la leche y el queso. También se encuentra el grupo de proteínas como la carne de pollo, pescado, frijoles, lentejas, huevos, y nueces. Son alimentos ricos en minerales esenciales como el calcio, el hierro y proteínas. Lo ideal es ingerir de 2 a 3 porciones de estos alimentos al día.
Cuarta fase
La punta de la pirámide, esto significa que de este grupo no debemos consumir mucho. Las grasas, los aceites, los postres y los dulces están aquí. La crema, los refrescos gaseosos (sodas), pasteles, repostería, los aderezos grasosos y bebidas ricas en azúcares. Estos alimentos no proveen casi ningún nutriente a nuestro cuerpo pero son abundantes en calorías.

Celebración año 2013.

En 2013 este día se celebra bajo el lema: "Sistemas alimentarios sostenibles para la seguridad alimentaria y la nutrición"

Sin olvidar que este tema debe ser de constante análisis y preocupación, la celebración de esta jornada ayuda a incrementar la comprensión de los problemas y las soluciones en la lucha contra el hambre.
Las cifras nos muestran una realidad mundial alarmante: hoy día cerca de 842 millones de personas en el mundo sufren desnutrición crónica. Y como lo señala la FAO en parte se debe a los modelos aplicados en diferentes países que además de no mitigar el problema y de engendrar injusticia social, estos "modelos insostenibles de desarrollo están degradando el ambiente natural, amenazando a los ecosistemas y la biodiversidad que serán necesarios para nuestro abastecimiento futuro de alimentos”.
Un sistema alimentario está formado por el entorno, las personas, las instituciones y los procesos mediante los cuales se producen, elaboran y llevan hasta el consumidor los productos agrícolas.
Todos los aspectos del sistema alimentario influyen en la disponibilidad y accesibilidad final de alimentos variados y nutritivos y en la capacidad de los consumidores de elegir dietas saludables. En consecuencia, las políticas y las intervenciones relacionadas con los sistemas alimentarios deberían diseñarse con la nutrición como objetivo principal. Las medidas a adoptar deben por tanto integrar y complementar aspectos no solo concernientes a la agricultura y al sistema alimentario: también involucran los recursos naturales, la sanidad pública, la educación, salud, políticas sociales, etc. 

Además en un mundo globalizado se deben tener en cuenta no sólo el ámbito nacional sino también los factores regionales e internacionales que influyen.

REACCIÓN ENTRE BICARBONATO DE SODIO Y ÁCIDO CLORHÍDRICO

BICARBONATO DE SODIO, NaHCO_3.

El bicarbonato de sodio es un compuesto sólido cristalino de color blanco, muy soluble en agua. 

Tiene múltiples usos algunos de los cuales son: como gasificante en panadería (levaduras) y en la producción de gaseosas; es el componente fundamental de los polvos de extintores de incendio; como antiácido estomacal; como limpiador de manos y suavizante (neutraliza los olores desagradables); en artículos de limpieza (cepillos, peines, azulejos, baldosas,ayudar a reducir grasas y alimentos en vajillas, ollas, sartenes, etc.); limpiar microondas y hornos; en limpieza de baterías y para neutralizar el ácido derramado en caso de derrame del mismo; etc.

ÁCIDO CLORHÍDRICO, HCl.

El ácido clorhídrico es un líquido transparente. Es altamente corrosivo por lo cual se deben tomar precauciones en su manipulación para evitar quemaduras sobre los tejidos corporales y otros daños que puede ocasionar (puede dañar o incluso destruir algún metal dependiendo de la composición de éste). La corrosividad del ácido aumenta a medida que aumentar la concentración del mismo.

El uso más común de este ácido es como reactivo químico. Se utiliza para eliminar residuos de caliza (carbonato de calcio) basándose dicha aplicación en la siguiente reacción: 
CaCO₃ + 2 HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O. 

También se utiliza en las síntesis de cloruros orgánicos (compuestos que se utilizan como insecticidas, disolventes, etc.). 

Otro uso importante del ácido clorhídrico es en la regeneración de resinas de intercambio iónico (una de cuyas aplicaciones es eliminar cationes sodio y calcio en disoluciones acuosas y obtener agua desmineralizada)..

REACCIÓN ENTRE HCl EN SOLUCIÓN ACUOSA Y BICARBONATO DE SODIO SÓLIDO

PROCEDIMIENTO: En un matraz erlenmeyer, se coloca un poco de solución acuosa de ácido clorhídrico. Se coloca un poco de bicarbonato de sodio sólido dentro de un globo. A continuación se tapa el matraz con el globo sin dejar caer el bicarbonato en el ácido.
Por último se deja caer el bicarbonato sobre el ácido y se observa lo que ocurre.

MANIFESTACIONES MACROSCÓPICAS DE LO OCURRIDO.

La imagen nos muestra lo que observamos a simple vista: el globo se infla y en el matraz queda una solución turbia de color blanco. Además se observa efervescencia mientras se produce la reacción.

EXPLICACIÓN DEL PROCESO OCURRIDO.

Al entrar en contacto el bicarbonato de sodio con el ácido clorhídrico se produjo una reacción química (una reacción de neutralización en este caso) representada por la siguiente ecuación:

HCl_(ac)    +    NaHCO_3(s)    →    NaCl_(ac)   +   H₂O_(l)   +   CO_2(g)

Observando los productos formados notamos que uno de ellos es dióxido de carbono, CO_{2(g), un compuesto en estado gaseoso, y en el sistema cerrado las partículas del mismo ocuparán el espacio libre disponible y hace que el globo se infle.
Por otro lado, vemos que se forma una sal disuelta en agua: es decir una solución acuaosa. La misma corresponde a la formación de cloruro de sodio (NaCl, fórmula química de la "sal común", soluto) en solución acuosa (en la cual el solvente es el agua). Esto explica el resultado obtenido una vez finalizada la reacción en el matraz: la solución líquida.
Nota: también es posible que en el fondo del matraz quede un sólido blanco correspondiente al bicarbonato de sodio sin reaccionar cuando el mismo está en exceso.}

Nota

Los

REACCIÓN ENTRE SODIO METÁLICO Y AGUA LÍQUIDA

PROPIEDADES DEL SODIO

El sodio es un metal alcalino blando, untuoso, de color plateado y muy abundante en la naturaleza. Su número atómico es 11 y el símbolo Na. En la naturaleza no se encuentra en forma metálica sino que está formando parte de una gran cantidad de minerales y en el océano, por ejemplo, se encuentra en forma iónica (catión sodio con carga +1). Además de ser un elemento esencial para la vida, se utiliza en la elaboración de aditivos antidetonantes para gasolinas, como medio de 

transferencia de calor, lámparas, en la elaboración de productos químicos utilizados en síntesis orgánica 
y productos farmacéuticos. 
El pictograma anterior nos indica que el sodio en forma metálica es fácilmente inflamable y por eso debe manipularse con cuidado y almacenarse en atmósfera inerte, generalmente de argón o éter de petróleo, para evitar el contacto con el agua (con la cual reacciona de manera explosiva) y otras sustancias con las que el sodio reacciona.

REACCIÓN DEL SODIO SÓLIDO CON AGUA

TÉCNICA:

Esta actividad se realizará a temperatura ambiente. En un vaso de bohemia se coloca agua en cantidad suficiente. Con una pinza se extrae una pequeña porción de sodio que se encuentra dentro de un frasco cerrado en éter de petróleo (tapar de inmediato el frasco. Se agrega el sodio al agua y se observa lo ocurrido.

Es conveniente realizar este ensayo químico utilizando gafas por posibles explosiones y mantenerse a una distancia prudente para realizar las observaciones pertinentes.

MANIFESTACIONES MACROSCÓPICAS DEL PROCESO OCURRIDO

Las imágenes siguientes nos muestran lo que ocurre a nivel macroscópico.

Se observa que hay una reacción violenta: el sodio "se desplaza" velozmente por la superficie del agua y de inmediato se desprenden abundantes "humos" blancos (figura superior del lado izquierdo). Por otro lado se perciben fuertes explosiones (algo así como un "chisperío") y  llamas de color amarillo anaranjado como nos indica la imagen del lado izquierdo. La imagen restante nos indica lo que quedo en el vaso de bohemia una vez transcurrida la reacción química.

FUNDAMENTO TEÓRICO DE LO OCURRIDO

La ecuación química para esta reacción es la siguiente:

2Na(s) + 2H₂O(l) --> 2NaOH(ac) + H₂(g)

El sodio sólido, Na(s), reaccionó violentamente con el agua y uno de los productos obtenidos es hidróxido de sodio (soda cáustica) en solución acuosa y corresponde a la disolución observada en la imagen última (sobre la parte inferior izquierda). 

El otro producto obtenido es hidrógeno gaseoso (molécula diatómica de hidrógeno): H₂(g).

El hidrógeno gaseoso es altamente inflamable y reacciona violentamente en el aire con oxígeno, halógenos y oxidantes fuertes provocando riesgo de incendio y explosión. 
En este caso la reacción es muy exotérmica (desprende mucha energía) y el calor producido es suficiente para causar que el hidrógeno formado se prenda o explote.

Además como la reacción es exotérmica, el sodio metal se calienta y puede entrar en ignición y quemarse dando lugar a una característica llama naranja.

En consecuencia lo observado en la figura del lado derecho (las llamas y explosiones producidas) serían debido al posible sodio (que aún no ha reaccionado) que calentado entró en ignición y, fundamentalmente, al hidrógeno gaseoso formado que reacciona con  el oxígeno del aire, y otras posibles sustancias.

ACCIÓN DEL ÁCIDO NÍTRICO SOBRE MONEDAS DE COBRE.

EXPERIMENTANDO, OBSERVANDO Y DESCUBRIENDO

 La imagen muestra al químico estadounidense Ira Remsen (1846-1927). En !901 publicó un texto narrando parte de sus experiencias y descubrimiento en torno a la acción del ácido nítrico sobre el cobre. 

A modo de introducción del presente material, transcribimos el texto aludido.

"Mientras leía un texto de Química, me topé con la afirmación de que "el ácido nítrico actúa sobre el cobre" y decidí averiguar que significaba esto. Habiendo encontrado un poco de ácido nítrico sólo me faltaba aprender qué significaban las palabras "actúa sobre". En aras de este conocimiento estaba incluso dispuesto a sacrificar uno de los pocos centavos de cobre que tenía en mi haber. Coloqué uno de ellos en la mesa, abrí un frasco rotulado "ácido nítrico", vertí un poco del líquido sobre el cobre y me preparé a efectuar una observación. Pero, ¿qué maravilla estaba contemplando? El centavo ya había cambiado, y el cambio no había sido pequeño. Un líquido azul-verdoso espumaba y producía humos sobre el centavo y sobre la mesa. El aire adquiría un color rojo oscuro. ¿Cómo podía pararse esto? Intenté agarrar el centavo y lanzarlo por la ventana, y aprendí algo más: el ácido nítrico actúa sobre los dedos. El dolor me llevó a efectuar otro experimento no premeditado. Froté los dedos contra mi pantalón y descubrí que el ácido nítrico actúa sobre los pantalones. Ése fue el experimento más impresionante que jamás he realizado y lo sigo relatando todavía con interés; fue una revelación para mi. Es evidente que la única forma de enterarse de este tipo de acciones extraordinarias es ver los resultados, experimentar, trabajar en el laboratorio."
Texto extraído de: Brown; Le May; Bursten. "Química. La Ciencia Central." Ed. Pearson. Prentice Hall. Novena Edicción.

ACCIÓN DEL ÁCIDO NÍTRICO CONCENTRADO SOBRE UNA MONEDA

   

En el experimento realizado en laboratorio, se usaron 2 vasos de Bohemia. En uno de ellos se colocó una moneda de 10 pesos uruguayos y en el otro 1 peso uruguayo. Luego, a cada uno de los vasos a temperatura ambiente se agregó en cantidad suficiente ácido nítrico concentrado,HNO_3. 
De inmediato a nivel macroscópico se observa lo que ocurre, tal como nos indica la imagen del lado inferior izquierdo.
Se observa el desprendimiento de abundante "humo" de color marrón rojizo, los cuales son fácilmente percibidos no sólo por su color sino también por el olor impregnado al ambiente. Además dichos humos resultan ser irritantes y en consecuencia hay que tener la precaución de no inhalarlos. Por esta razón el laboratorio debe estar suficientemente ventilado y con las ventanas abiertas (convendría realizar esta reacción debajo de una campana).
Por otro se forma una solución (que burbujea) de color azul verdoso.
Por último, al tocar los vasos de bohemia notamos que han aumentado su temperatura lo que está indicando que la reacción desprende calor (es decir: es exotérmica).
Transcurrida la reacción, cuando a simple vista no se observan más cambios, se procedió con una pinza a separar los "restos" de las monedas de la solución obtenida.
La imagen adjunta del lado inferior derecho nos muestra lo ocurrido con las monedas.
En la moneda de 10 pesos, el anillo exterior no sufrió cambios y del anillo interior sólo quedó un resto de color amarillo.
La restante figura corresponde a lo sucedido con la moneda de 1 peso: se observa que el ácido nítrico actuó sobre la misma quedando una parte sin reaccionar.
Nota: se reiteró el ensayo con abundante ácido nítrico más diluido que en el caso anterior,  HNO_{3 al 62 %. En este caso se obtuvo el anillo exterior de la moneda de 10 pesos sin reaccionar y no quedaron "rastros" ni del anillo  central de la misma ni de la moneda de 1 peso.}

_{FUNDAMENTO TEÓRICO DE LO OCURRIDO}

La acción del ácido nítrico sobre los metales depende de la temperatura y de la concentración del mismo. Recordemos entonces, que la explicación del cambio químico ocurrido está basada en la  acción del ácido nítrico concentrado y a temperatura ambiente.

Para entender los cambios observados, veamos previamente la composición química de las monedas uruguayas actuales. La moneda de 10 pesos está formada por un anillo exterior de acero inoxidable (que le confiere buena resistencia a la acción del ácido nítrico en todas las concentraciones y temperaturas) y un anillo central cuya composición química es: 92 % de cobre (Cu), 6 % de aluminio (Al) y 2 % de níquel (Ni).

La monedas de 1 peso (al igual que las 2 y 5 pesos) están constituidas por cobre, aluminio y níquel en las mismas proporciones que el núcleo central de la moneda de 10 pesos.

En las condiciones del experimento (a temperatura ambiente y con ácido concentrado), el ácido nítrico actúa sólo sobre el cobre; no reacciona ni con el acero inoxidable ni con los metales aluminio y níquel ( para estos dos últimos la razón por la cual el ácido nítrico no reacciona es porque se pasivan: se forma una capa de óxido gruesa y dura de disolver la cual protege al metal de ataques posteriores).

En consecuencia los restos de monedas que quedaron sin ser atacados por el ácido nítrico se deben a la presencia de dichos metales y del acero inoxidable.

La solución azul verdosa y los vapores marrón rojizos obtenidos se deben a la acción del ácido nítrico con el cobre (cabe destacar: que está reacción se da a cualquier temperatura y concentración, variando en parte según el caso los productos obtenidos).

La ecuación correspondiente a este cambio químico es:

 Cu_(s)   +   4HNO_{3(sol concentrada)}   →   Cu(NO₃)_2(ac)   +   2H₂O_(l)   +   2NO_2(g)

_{Los productos son: a) dióxido de nitrógeno en estado gaseoso,} NO_{2. Este es un gas tóxico de color marrón rojizo y corresponde al "humo" observado que se desprendía durante la reacción; b) una solución acuosa (disuelta en agua) de nitrato cúprico,} Cu(NO₃)_{2 y} H₂O, de color azul verdoso que explica el resto de lo observado a nivel macrócopico.

Observación: si se hubiese hecho la reacción con ácido nítrico diluido se obtendría la misma solución acuosa de cobre pero en vez de dióxido de nitrógeno se obtendría monóxido de nitrógeno gaseoso que también es tóxico y de color similar al anterior. Se sugiere plantear la ecuación química correspondiente.

CELEBRACIÓN DE LA DESCONFIANZA

“El primer día de clase, el profesor trajo un frasco enorme:

- Esto está lleno de perfume –dijo a Miguel Brun y a los demás alumnos-Quiero medir la percepción de cada uno de ustedes. A medida que vayan sintiendo el olor, levanten la mano-

Y destapó el frasco. Al ratito nomás, ya había dos manos levantadas. Y luego cinco, diez, treinta, todas las manos levantadas.

- ¿Me permite abrir la ventana, profesor? – Suplicó una alumna, mareada de tanto olor a perfume, y varias voces le hicieron eco. El fuerte aroma que pesaba en el aire, ya se había hecho insoportable para todos.

Entonces el profesor mostró el frasco a los alumnos, uno por uno. El frasco estaba lleno de agua.”

Extraído de el “Libro de los Abrazos” de Eduardo Galeano

RADIACTIVIDAD: CONCEPTOS BÁSICOS Y EMISIONES NUCLEARES.

INTRODUCCIÓN: PICTOGRAMAS DE ADVERTENCIA

Las emisiones radiactivas son peligrosas ya que pueden provocar daños (sobre las personas, sobre los alimentos, sobre el suelo, etc.) a corto o mediano plazo dependiendo de las condiciones de exposición y del tipo de radiación recibida. Por lo anterior los materiales radiactivos y los lugares donde se trabaja con ellos deben estar debidamente señalizados. Tradicionalmente, y aún se sigue usando, se ha utilizado sólo el trébol de tres hojas en diferentes colores para indicar la presencia o no de fuentes radiactivas. El color del trébol es un indicador de la intensidad de las radiaciones y puede ser, de menor a mayor intensidad, gris azulado, verde, amarillo, naranja o rojo.

Dicha gama de colores nos brinda una idea del posible grado de contaminación radiactiva o, dicho en otros términos, la presencia no deseada de sustancias radiactivas en el entorno en función de parámetros preestablecidos. Si la exposición a radiaciones supera en intensidad a determinados valores los riesgos y efectos de la radiación aumentarán y será preciso entonces adoptar medidas preventivas. En el primer caso el símbolo nos advierte que existen radiaciones pero las dosis a las que se está expuesto no superarían el límite legal preestablecido por lo que es una zona vigilada que no tendría riesgos de contaminación. En el otro extremo (dado por el color rojo) se indica que es muy probable que se supere el límite antes mencionado, los efectos de riesgos sobre la salud productos de la exposición a la radiación son elevados por lo que está prohibido su acceso sin medidas precautorias: en caso de acceder a esa zona, básicamente por alguna situación de emergencia, debe hacerse con traje protector adecuado y no permanecer en el lugar más de cinco minutos.

Desde el año 2007 los pictogramas anteriores se han cambiado por la imagen que se muestra. En un comunicado la OIEA (International Atomic Energy Agency) señala que el nuevo pictograma pretende "reducir las muertes innecesarias y daños serios por la exposición fortuita a focos radiactivos". El nuevo emblema busca reforzar la advertencia de riesgo ya que la anterior imagen carecía de significados intuitivos y era de conocimiento restringido a aquellos que de alguna manera la habían aprendido con anterioridad. La nueva imagen: sobre un fondo rojo (que podría simbolizar la sangre que se ve en los accidentes) mantiene en la parte superior el símbolo anterior agregándole rayos que salen, la imagen de la muerte y una figura humana disparando (yéndose del lugar) guiado por una flecha que le ayuda a darse cuenta hacia donde debe salir. De esta manera el pictograma nuevo sería mucho más claro y llamativo, más expresivo "del peligro y del manténgase alejado" y por lo tanto más comprendida por todos.

RADIACTIVIDAD Y TRANSFORMACIONES NUCLEARES

Por definición los isótopos tienen igual número atómico (son átomos del mismo elemento) y diferente número de masa y su abundancia en la naturaleza es diferente. Además se diferencian por la estabilidad de sus núcleos: algunos de ellos ( como por ejemplo el ¹⁴₆C ) son inestables, radiactivos y mediante un proceso de desintegración espontánea emiten partículas subatómicas y radiación. Las causas de la inestabilidad nuclear son: exceso de neutrones, elevada cantidad de protones y neutrones y exceso de energía, exceso de protones (en núcleos de isótopos sintetizados por el hombre). Los isótopos que reúnen los requisitos anteriores se denominan radioisótopos  y a sus núcleos los llamaremos radionucleidos. Podemos definir entonces la radiactividad como la desintegración espontánea de núcleos atómicos mediante la emisión de partículas subatómicas y de radiaciones electromagnéticas (rayos γ y X).
El proceso general de desintegración nuclear podemos representarlo mediante el siguiente esquema:
Núcleo Padre (inestable, alto contenido energético)    →  Núcleo Hijo (más estable, menor contenido energético)  +  partículas o ondas electromagnéticas (α, β o γ)  +  energía.
Como veremos existen varios tipos de emisiones y según los casos estaremos frentes a diferentes cambios o trasformaciones nucleares (que se producen en forma natural o provocadas por el hombre). Brevemente y antes de analizar las diferentes emisiones, se resumen las principales características de las transformaciones nucleares: las sustancias cambian; excepto en las emisiones  γ, los elementos químicos cambian; la masa no se conserva: la masa perdida se transforma en gran cantidad de energía que se libera (durante la desintegración nuclear se emite energía).

 EMISIONES α

El esquema corresponde a la emisión de un núcleo de Radio: el de número másico 226. Este núcleo se desintegra transformándose en un núcleo de Radón ( ²²²₈₆Rn) emitiendo una partícula α.

Las partículas α son núcleos de Helio: se representan por:  ⁴₂He  o  ⁴₂α; están formados por 2 protones y 2 neutrones: en consecuencia su masa es elevada con respecto a las partículas β y se mueven a menor velocidad. Entonces: el poder de penetración en la materia es escaso y pueden ser detenidas por una hoja de papel o una lámina de plástico.

Por otro lado estas partículas tienen carga +2 y eso hace que sean las más ionizantes (y como veremos más dañinas al ingerirlas).

Por último en estas transformaciones nucleares el número másico disminuye en 4 al tiempo que el número atómico lo hace en 2.

ECUACIONES NUCLEARES

Antes de continuar con otras emisiones nucleares, indicaremos que estas trasformaciones se representan mediante una expresión llamada ecuación nuclear: a la izquierda se coloca el núcleo emisor y a la derecha la radiación emitida y el núcleo resultante (ambos miembros de la ecuación se separan mediante una flecha que indica el sentido de la transformación). Además en cada especie participante se colocan: como superíndices el número másico y como subíndice el número atómico (o la carga según corresponda de la partícula emitida). Lo anterior se debe a que la ecuación nuclear debe estar balanceada: se debe cumplir que el número total de protones y neutrones (números másicos)  y el número total de cargas nucleares deben ser los mismos en ambos miembros de la ecuación.

Así la ecuación nuclear que representa la transformación anterior es:  ²²⁶₈₈ Ra   →   ²²²₈₆ Rn   +   ⁴₂α 

 Observamos que la ecuación está balanceada: a) la suma de los números másicos (superíndices) es: 226 a la izquierda de la ecuación y 222 + 4 = 226 a la derecha de la ecuación.

 b) la suma de cargas (subíndices) es: 88 a la izquierda de la ecuación y 86 + 2 = 88 a la derecha de la ecuación.

EMISIONES β

La ecuación anterior corresponde a una emisión del núcleo de carbono-14: éste emite una partícula β y se transforma en núcleo de nitrógeno-14.

Con el ejemplo observamos que las emisiones β son electrones (⁰_-1e) saliendo del núcleo atómico y por lo tanto tienen carga -1. Los electrones son partículas subatómicas que se mueven en la periferia del átomo. Surge entonces la pregunta: ¿cómo es posible que escape un electrón de un núcleo si dicha partícula no está ahí? La respuesta es que un neutrón (¹₀n) que estaba en el núcleo se transforma en un protón (¹₁p) que queda en el núcleo y un electrón (⁰_-1e) que sale del átomo. El cambio producido en el núcleo durante una emisión β lo podemos representar mediante la siguiente ecuación:  ¹₀n   →   ¹₁p   +   ⁰_-1e.

La ecuación anterior explica además que en una emisión  β el núcleo resultante aumentará su número atómico en una unidad con respecto al núcleo emisor (asimismo mantendrá el número másico del núcleo original).

Las emisiones β al tratarse de electrones tienen masa muy pequeña y se moverán con mayor velocidad que las partículas α y en consecuencia tienen mayor poder de penetración en la materia que las mismas. Esto provocará daños más difusos en los tejidos al liberar energía en un trayecto largos (en los tejidos vivos puede llegar hasta los huesos). Esta radiación puede detenerse con una lámina de aluminio.

Por otro lado al tener menor carga que las partículas α  el poder ionizante de las emisiones β será menor que en la radiación α. 

Por último observamos que la ecuación nuclear planteada está balanceada (como debe ser).

EMISIONES γ

Consideremos 2 ejemplos de emisiones gamma (γ): correspondientes a núcleos de Tecnecio-99 y Uranio-236 como lo muestran las ecuaciones nucleares respectivas. Observamos que los núcleos resultantes han mantenido los números atómicos y los números másicos del núcleo original. Por otro lado, el núcleo emisor se ha escrito entre paréntesis y con un asterisco como superíndice. Lo anterior se debe a que en esta emisión un núcleo inestable, con exceso de energía se estabiliza emitiendo una radiaciones γ: que tienen carga y masa nula y en realidad son ondas electromagnéticas de elevada energía y de naturaleza similar a la de la luz. Una consecuencia es que estas radiaciones se desplazan a una velocidad mucho mayor que las anteriores emisiones vistas (α y β) resultando muy penetrantes: atraviesan el cuerpo humano y la protección sólo es posible con láminas de plomo o gruesos bloques de hormigón. A medida que estas radiaciones atraviesan la materia van perdiendo energía y pueden producir importantes modificaciones en la materia (en los tejidos vivos se pueden producir daños de diferentes magnitud, algunos irreparables.

Por último al no tener cargas las radiaciones γ son menos ionizantes que las emisiones vistas anteriormente.

RESUMEN DEL PODER DE PENETRACIÓN DE LAS EMISIONES VISTAS.

OTRAS EMISIONES

EMISIÓN DE POSITRONES.

La imagen nos brinda una idea de una de las aplicaciones de este tipo de emisión: es una técnica de medicina nuclear de gran utilidad que junto a otras permite obtener un diagnóstico de afecciones  oncológicas, cardiológicas, neurológicas,etc.

Un ejemplo de esta emisión es producida por el núcleo de carbono-11 según la siguiente ecuación nuclear: ¹¹₆C   →   ¹¹₅B   +   ⁰₁e. Se observa que un núcleo de carbono-11 produce un núcleo de boro de igual número másico y libera un positrón.

Un positrón es una partícula similar al electrón pero con carga positiva. 

Como se observa, en esta emisión el núcleo resultante mantiene el número másico del núcleo original y con respecto a éste disminuye su número atómico en una unidad.

En esta emisión un protón del núcleo original se convierte en un neutrón (que pertenecerá al núcleo resultante) y se libera un positrón. La ecuación que nos muestra esta conversión es la siguiente:  ¹₁p   →   ¹₀n   +   ⁰₁e.

CAPTURA ELECTRÓNICA.

En este tipo de emisión el núcleo "padre" captura un electrón de la capa interna que lo rodea (es decir de un orbital) y es "consumido" por un protón del núcleo emisor liberándose en este proceso un neutrón. La ecuación que nos muestra este cambio nuclear es la siguiente:  ¹₁p   +   ⁰_-1e   →   ¹₀n.

Un ejemplo de esta emisión está dado por los núcleos de Rubidio- 81. La ecuación correspondiente es:

⁸¹₃₇Rb   +   ⁰_-1e (electrón orbital)   →   ⁸¹₃₆Kr

Se observa que el núcleo resultante mantiene el número másico del núcleo emisor y con respecto a éste disminuye en una unidad el número atómico.

RADIACIÓN Y SALUD HUMANA

Las partículas α y β, los rayos γ, al igual que otras radiaciones (radiaciones infrarrojas, ultravioletas y visibles del Sol, ondas de radio de estaciones de televisión y radio, etc.) son perjudiciales para los humanos y otros seres vivos: tienen energía suficiente para romper enlaces químicos o para ionizar moléculas del tejido vivo. Se producen así iones (o radicales libres) que son muy reactivos y pueden romper las membranas de las células, reducir la efectividad de las enzimas y aún dañar los genes y los cromosomas.

El daño que produce la radiación depende de la actividad y energía de la misma, de la duración de la exposición y de si la fuente radiactiva está dentro o fuera del cuerpo. Fuera del cuerpo los rayos γ son particularmente dañinos porque penetran los tejidos humanos llegando hasta los órganos. En consecuencia los daños que causan estas radiaciones no están limitados a la piel. 

En cambio la piel detiene casi todos las emisiones α y las emisiones β sólo consiguen penetrar aproximadamente 1 cm de la superficie de la piel. Por tanto ni una ni otra son tan peligrosas como las emisiones γ, a menos que la fuente de radiación esté de alguna manera dentro del cuerpo humano. Dentro del organismo, las partículas α son particularmente peligrosas porque transfieren su energía al tejido circundante e inician daños considerables (poder ionizante).

Los tejidos más propensos al daño son los que se reproducen con rapidez (médula ósea, los formadores de sangre, los nódulos linfáticos). El efecto principal a una exposición prolongada a dosis bajas de radiación es la inducción de cáncer (causado por daños al mecanismo regulador del crecimiento celular lo que induce a que la célula se reproduzca sin control). La leucemia (crecimiento excesivo de glóbulos blancos) sería el principal problema de cáncer asociado a la radiación.

Por último cabe un comentario: en este párrafo hemos brindado un pequeño resumen de los efectos de la radiación basados en el poder de penetración y el poder ionizante de cada una. De la lectura del mismo surgiría que las radiaciones siempre tendrían un efecto negativo sobre la salud. Cabe preguntarse entonces si las mismas tienen alguna aplicación "positiva". La respuesta a esta pregunta es que sí: son muchas las aplicaciones en diferentes ámbitos de la radiaciones que brindan un beneficio al desarrollo de la humanidad y su contexto. Este aspecto positivo del tema quedará para desarrollar en otros trabajos pero desde ya se invita al lector a buscar de información sobre el uso de las radiaciones vistas.

EJERCICIO

Se tienen 3 tipos de galletitas como indican las figuras: una de miel (a la izquierda) contaminada con ¹⁰⁶₄₃Tc (emisor α); otra de chocolate (en el centro) contaminada con ²¹⁸₈₄Po (emisor β); y la restante de coco contaminada con ¹³⁷₅₅Cs (emisor γ).

  

Suponga que no puede "liberarse" de las radiaciones emitidas por las galletitas y está "obligado" a ingerir una de ellas: ¿cuál elegiría comer para que el daño causado a su organismo sea el menor posible? Justificar la elección.

Si dispone de una hoja de aluminio: ¿qué haría luego con las restantes galletitas para disminuir su exposición a la radiación? Justificar la respuesta.

Escribir las ecuaciones nucleares involucradas en cada caso.