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Ciencia Fácil: Estados de la materia II

Serie de artículos de divulgación sobre temas básicos de la ciencia

Un Puente muy especial

Seguimos descubriendo con la ayuda de la ciencia, y cuanto más conocemos, más nos maravillamos…

(11/10/06 - Agencia CyTA-Instituto Leloir. Por María Cristina Chaler) - En una nota anterior hablamos de las uniones entre moléculas que generan los distintos estados.

En ésta, ampliaremos algo de ella y nos referiremos a una unión muy especial, que es la llamada puente de hidrógeno, y se produce cuando una molécula es polar, es decir, tiene extremos de densidad positiva y negativa en su geometría espacial, pero además posee un átomo muy particular que es el hidrógeno. Éste hace que se establezca a través de él un “puente” entre moléculas, de ahí el nombre de la unión.

Esta unión se presenta en la naturaleza en diversas circunstancias y genera propiedades indispensables para la vida. El agua es una sustancia imprescindible para vivir y sobre todo necesaria en estado líquido. No hace falta mencionar lo útil que nos resulta la misma, al igual que su estado, como alimento, como recreación, en la higiene, en diversas industrias y en muchísimos usos más.

Si no existiese este tipo de unión, seria imposible encontrarla en estado líquido a temperatura ambiente, ya que posee una masa molecular de 18 (2_ H y 1_O), y es bastante pequeña, de modo que, por ser tan liviana, deberíamos conocerla sólo en estado gaseoso.

El hecho de que esta sustancia sea una molécula polar, que a su vez contiene hidrógeno, hace que se forme un puente muy especial en el que el hidrógeno es intermediario, de modo que, a pesar de su pequeña masa molecular, se presenta en nuestro planeta a temperatura ambiente en estado líquido, pues, por medio de esta unión, se forma una red de moléculas que le dan una gran estabilidad a ese estado.

Para pasar al vapor, se necesita una energía enorme, pues primero se debe romper el puente de hidrogeno y luego la atracción de molécula con molécula, para finalmente desprender la sustancia del estado liquido y transformarla en gas. Recordemos que el punto de ebullición del agua es de 100 grados, o sea que es mucha la cantidad de energía que debe absorber para cambiar de estado, por ello es tan abundante el agua liquida en la naturaleza, mientras que el metano, que es una molécula no polar, cuya masa molecular es de 16 (4_H y 1_C), parecida a la del agua, a temperatura ambiente es gaseoso. Es el conocido gas de cocina, y para licuarlo es necesario el uso de una tecnología muy especial.

El puente de hidrógeno forma parte de la naturaleza y modifica propiedades de gran variedad de sustancias, por ejemplo, estabiliza a las proteínas, dándole la estructura (forma) que necesitan para cumplir determinadas funciones en los organismos vivos. De la estructura de una proteína depende el trabajo que haga. Un mínimo cambio en la misma hará que no cumpla con la tarea biológicamente encomendada y por lo tanto se generaría una enfermedad a consecuencia de ello. Pasa lo mismo con la molécula de ADN, ya que parte de su forma se encuentra estabilizada por puentes de hidrógenos.

Mencionamos en la nota anterior la extraordinaria propiedad que posee sólo el agua, de expandirse al transformarse en sólido (hielo). Esto se debe a que en el estado sólido aumentan los puentes de hidrógeno y sus moléculas forman en el espacio hexámeros (complejos de seis moléculas) que se ubican en tres dimensiones, adoptando una estructura abierta y porosa de mayor volumen y por lo tanto de menor densidad, que flota. Esto, como ya dijimos, permite la conservación del bioma en aquellos lagos de lugares geográficos de clima frío. De lo contrario en cada invierno se destruiría la vida del lugar y no habría continuidad evolutiva.

Otra unión que se suele dar en moléculas no polares es la llamada de dipolos transitorios o Fuerzas de London. Este tipo de unión permite el licuado de los gases.
A bajas temperaturas, la nube electrónica de las moléculas comienza a moverse alrededor de los núcleos más lentamente por el frió, generándose así asimetrías y en consecuencia los llamados dipolos transitorios, que favorecidos por la alta presión (acercamiento de las moléculas entre sí) provocan la atracción molecular y por lo tanto el pasaje del estado gaseoso al líquido. El nitrógeno líquido tiene una aplicación muy extendida en el campo de la criogénia como agente congelante. Su uso se ha visto incrementado con la llegada de los materiales cerámicos que se vuelven superconductores en el punto de ebullición del nitrógeno.
Las uniones entre moléculas son las responsables de los distintos estados de la materia, y modifican algunas de sus propiedades físicas y hasta químicas, pero la naturaleza, con estos trucos, favorece determinados cambios y propiedades que no se darían sin ellos.

El estudio de la ciencia y el descubrimiento de los por qué de ciertos fenómenos físicos y químicos, nos convence cada día más de que el hombre no es el más inteligente del universo. Su inteligencia está limitada.

Existe una inteligencia universal matemáticamente organizada en la que todo encaja, en momento, tiempo y forma. La coherencia que así estamos percibiendo no es humana, sino Universal.


19 Comentarios

  1. Cristina . Octubre 22, 2006 19:20

    Me parecio un articulo muy completo, pues yo lo use para una tarea que me dejaron y me la facilito completamente.

  2. patricia. Octubre 30, 2006 20:47

    muy interesante la información .La´´stima me perdi la primera clase de estados de la materia que me interesa para información profesional

  3. Maria. Noviembre 5, 2006 17:48

    muy interesante el articulo, me pidieron un trabajo sobre materia y energia, yfue muy util y de mucha ayuda...sigan asii!!

  4. Mario ZONIS. Noviembre 11, 2006 21:54

    Todo lo que sea divulgar contenidos científicos, en especial QUÍMICA, es importante.
    Por razones operativas (recursos financieros y edilicios) y personales química no se enseña como debiera en las escuelas. Debería insistirse muchísimo más en las prácticas de laboratorio, más allá del apoyo a las clases teóricas. La química bien enseñada, mostrada prácticamente con amplitud generosa, puede ser muy divertida y muy fácil de estudiar y retener los conocimientos en el cerebro.
    Cuando menciono química, simplemente lo hago por ser la asignatura que trato de enseñar en escuelas medias. Pero eso también se podría decir de física, biología o alguna otra que componen lo que se ha dado en llamar ciencias duras. Un saludo cordial. Mario.

  5. maria shaolin gustarec. Noviembre 26, 2006 11:45

    me parecio un articulo incompleto porque yo tengo una enciclopedia que es mucho mas completa aparte lei 1 pagina de esa enciclopedia y es mucha mas informacion de la que esta aca por eso completenlaaaaaaa!!!!!!!!!!!!

  6. raul ustech. Diciembre 23, 2006 12:39

    Excelente articulo y con vocabulario muy claro
    Por favor publiquen el resto de las notas
    Gracias

  7. dexit. Febrero 27, 2007 18:55

    Hola amigos en estos momentos necesito de su ayuda, porque and buscando las propiedades fisicas y quimicas del gas de cocina y no las he conseguido en ninguna parte.Por favor ayundenme quees un reporte de quimica!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

  8. MONIQUE. Abril 10, 2007 18:44

    no pude encontrar mi tarea en ese rebuelto

  9. . Abril 17, 2007 16:58

    me gusto mucho pero no es lo que busco ok...

  10. nena . Abril 20, 2007 23:10

    gracias me ayudaste resolver la tarea jijiji, era una cosa sencillisima pero no la encontraba en ningun lado

  11. maru. Mayo 8, 2007 13:02

    hola necesito q me ayuden con un deber del liceo. es una pregunta ,es esta (¿que estado de la materia presenta menor densida?? y ¿porque?) necesito q me respondan lo mas rápido posible porque es para mañana.

  12. viridiana . Mayo 27, 2008 11:29

    hola me urge saber una practica donde demostremos los 3 estados de la materia
    ¡¡urje!!!!1!11!!

  13. Marisa. Agosto 4, 2008 21:44

    Hola! Estoy armando un taller de ecología para niños y estoy necesitando experiencias directas para hacer sobre la contaminación del agua y la tierra. Si pudieran orientarme o facilitarme material,les agradecería mucho. Saludos

  14. camila. Agosto 16, 2008 20:44

    me guto mucho tu argumento aunque largo pero expectacular

  15. fernanda. Octubre 27, 2008 20:22

    encuentro super tu siencia facil
    te felisito

  16. yaqueline. Octubre 30, 2008 12:16

    porfabor quiero saber porq es tan abundante
    el nitrogeno en la naturaleza

  17. pako. Diciembre 10, 2008 03:04

    Soy estudiante de pedagogia, necesito saber la justificacción de porque enseñar a niños de primer a tercer grado de primaria los estados de la materia (los tres estados solido, líquido y gaseoso. Tambien necesito información de los tres estados más completa.

  18. rosa. Marzo 15, 2009 12:16

    Hola me gustaría más información de la materia y sus estados para primer grado de primaria

  19. sebastian. Septiembre 28, 2009 14:02

    un articulo muy bueno qq escribiste