Níobio

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NÍOBIO

  -Emilio, tengo un amigo colombiano, que por cierto es un gran ajedrecista, que me presumió que científicos colombianos descubrieron un elemento de la tabla periodica llamado “Colombio” en honor a su país. Cómo yo lo he pescado en varias mentiras no me lo creo. ¿Qué me puedes decir?

  -El nombre Colombio fue la primera denominación que se le dió al  

NÍOBIO (Nb) con un número atómico 41.   

    -Fue un químico inglés de nombre Charles Hatchett a principios del siglo XIX el primero que lo aisló y lo llamo "Columbium", luego alguien le cambió el nombre y con ese se quedó Mendeleyev.

     -En aquella época existía mucha confusión acerca de la diferencia existente entre el NÍOBIO  y el tantalio, polémica que no se resolvió hasta 1846 cuando Heinrich Rose y Jean Galissard redescubrieron el elemento.

 -Heinrich Rose, que no conocía el trabajo de Charles Hatchett, nombró al elemento NÍOBIO mientras que Charles Hatchett lo había llamado columbio.

  -En 1864 Christian Blomstrand fue el primero que obtuvo el metal puro reduciendo el cloruro de NÍOBIO por calor en atmósfera de hidrógeno.

  -El nombre original del elemento, dado por Charles Hatchett, fue columbium pero la IUPAC adoptó oficialmente niobium para el elemento 41 en 1950, tras 100 años de controversia.

  -Hoy día muchas sociedades químicas de prestigio emplean el nombre oficial pero en el ámbito de la metalurgia aún se usa el nombre original, columbio.

  -¿Qué tan abundante es el NÍOBIO?

  -El NÍOBIO no se encuentra en estado nativo pero sí en minerales como la niobita, niobita-tontalita, pirocloro y euxenita.

-Con frecuencia en dichos minerales también se encuentra tantalio.

-Se han hallado grandes cantidades de NÍOBIO asociadas a carbonatitas y como constituyente del pirocloro.

-¿Quiénes son los principales productores de NIOBÍO?

-Los mayores productores mundiales de concentrados de NÍOBIO son Brasil, Canadá, Nigeria, República Democrática del Congo y Rusia.

-¿Cuáles son sus características?

   -El NÍOBIO es dúctil, gris brillante, que adquiere una coloración azul cuando permanece en contacto con el aire a temperatura ambiente durante un periodo largo.

-Sus propiedades químicas son muy parecidas a las del tantalio que está situado en el mismo grupo.

-Cuando se procesa debe hacerse en atmósfera inerte ya que el metal comienza a oxidarse en presencia de aire a 200 ºC.

-El NÍOBIO se vuelve superconductor a temperaturas criogénicas.

   -¡Oye!, yo he oido el término “criogenización”, que es el proceso mediante el cual se congela a un ser vivo con el objeto de reanimarlo posteriormente. Supongo que “temperatura criogénica” significa muy frío, ¿no es cierto?

  -Cierto, Marcela.

-¿Para qué sirve el NÍOBIO?

-El NÍOBIO se usa para un montón de usos:

•   como elemento de aleación en algunos aceros y otras aleaciones no férreas, estas aleaciones son muy resistentes y a menudo se emplean en la construcción de tuberías.

•   soldadura por arco de algunos aceros inoxidables;

•   en piercings, generalmente aleado, por su color azulado;

•   cantidades apreciables de NÍOBIO se emplean en superaleaciones de base níquel, cobre y hierro para componentes de motores de aviación, cohetes y equipamiento refractario;

•   las aleaciones Nb-Sn y Nb-Ti se emplean en el enbobinado de imanes superconductores capaces de producir campos magnéticos extraordinariamente intensos;

•   se estudia la posibilidad de sustituir al tantalio en condensadores.

que por su elevada capacitancia, para hacer condensadores y tiene la ventaja de qué puede usarse en circuitos integrados.

  -¿Es tóxico el NÍOBIO?

  -Algunos compuestos que contiene NÍOBIO son altamente tóxicos y deben manipularse con extremada precaución, aunque los casos de exposición son relativamente raros.

-El polvo del NÍOBIO metálico es irritante de ojos y piel y presenta riesgo de incendio.

         -En síntesis, Marcela, el colombio, como elemento no existe; existe un compuesto al que se le llama así y está formado por NÍOBIO.

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Radicales Libres

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RADIALES LIBRES

                                                               Isaac Asimov

  -¿Qué es un RADIAL LIBRE?

  -A veces, el lenguaje científico no concuerda con el lenguaje ordinario.

       -Si uno tropieza con la expresión RADICAL LIBRE, es probable que se imagine que se trata de algún extremista que no está en la cárcel. Sin embargo, en química tiene un significado muy diferente.

       -En terminología química, una molécula está compuesta por más de un átomo. Cada átomo de una molécula está sujeto a otros átomos por un par de electrones. Así, un átomo de carbono puede estar sujeto a cuatro átomos diferentes de hidrógeno por cuatro pares diferentes de electrones. En ciertas circunstancias, un átomo de hidrógeno puede desprenderse, llevándose consigo su electrón. Lo que queda de la molécula original es un átomo de carbono con sólo tres átomos de hidrógeno. Donde debería estar el cuarto átomo de hidrógeno, no hay más que un electrón no sujeto a nada.

        -El fragmento molecular que contiene este único electrón es un "radical".

        -Este electrón solo es muy activo y tiende a atacar con fuerza a otras moléculas para agarrar un átomo con el que constituir de nuevo una pareja de electrones.

        -Esto ocurre tan rápidamente, que un radical, incluso formal, no dura mucho y puede atrapar el átomo que se desprendió antes de que pueda acabar de marcharse.

        -Pero si un radical puede durar lo suficiente para rondar un poco de un lado a otro y atrapar un átomo de alguna otra molécula, se dice que es, durante su breve existencia, un RADICAL LIBRE.

       -Pueden formarse RADICALES LIBRES dentro de células vivas. La radiación energética, como los rayos cósmicos, los rayos X o los ultravioletas del Sol pueden producirlos.

       -También pueden hacerlo ciertas sustancias químicas.

        -Estos radicales libres pueden durar lo suficiente para dañar moléculas vecinas. Cuando las moléculas dañadas resultan ser proteínas, a enzimas o, peor aún las moléculas del ácido desoxirribonucleico (ADN) que forman los genes, la célula padece. Algunas porciones de la maquinaria celular pueden tener un mal

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        -El cuerpo tiene maneras de prevenir o corregir el daño causado por los RADICALES LIBRES.

        -Sustancias tales como la vitamina C y la vitamina E pueden desprender fácilmente electrones y, al hacerlo así, satisfacer el apetito de los RADICALES LIBRES e impedir que causen perjuicio a otras moléculas. El cuerpo también tiene mecanismos correctores que pueden reparar moléculas dañadas por los RADICALES LIBRES.

        -Sin embargo, no todos los daños de los RADICALES LIBRES se pueden evitar o reparar. Esto quiere decir que durante la vida se producen y acumulan daños a las células. Con los años aumenta el número de células averiadas, y algunas partes necesarias de la maquinaria del cuerpo se hacen cada vez más defectuosas e ineficaces. 

        -Algunos científicos creen que es este daño acumulado lo que causa la vejez y asegura que todos tengamos que morir al fin, incluso sin padecer infecciones ni sufrir accidentes.

        -Si esto es así, podríamos vivir más tiempo si encontráramos algún medio más poderoso que los que tiene el propio cuerpo para prevenir los daños de los RADICALES LIBRES.

        -Por ejemplo, y hay algunas plantas, como el arbusto creosota, que tienen una vida extraordinariamente larga. Este arbusto contiene una gran cantidad de ácido nordihidroguaiarético (NDGA). Éste puede frenar los RADICALES LIBRES suministrándoles un electrón, y tal vez lo hace con más eficacia que las vitaminas C y E.

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        -Un bioquímico de la Universidad de Louisville, John P. Richie, Jr., ha probado recientemente esta posibilidad dando NDGA a mosquitos hembra.

        -Estos mosquitos suelen vivir 29 días por término medio; pero con NDGA vivieron una media de 45 días, lo cual representa un 50% más de tiempo.

       -Si produjese un efecto parecido en los seres humanos, podría aumentar nuestra esperanza de vida de 75 a 150 años.

        -No es probable que nadie trate de alimentar a seres humanos con NDGA, como experimento, pero la observación de John P. Richie, Jr., parece confirmar la teoría del envejecimiento por los RADICALES LIBRES.

        -Puede haber otras maneras menos engorrosas de evitar la formación de RADICALES LIBRES o fomentar su eliminacion de manera que la vida humana pueda alargarse considerablemente.

        -Pero entonces se plantearía la cuestión de si querríamos hacerlo, aunque pudiésemos.

        -Una vida más larga de los seres humanos dispararía el ritmo de crecimiento de la población y haría necesario reducir el índice de totalidad aún más de lo que ahora parece aconsejable.

        -Esto significaría que habría menos jóvenes. Los gobiernos, los negocios, toda la maquinaria que rige la sociedad sería conducida durante períodos cada vez más largos por personas cada vez más viejas, y los jóvenes cada vez tendrían que esperar más tiempo para tener oportunidad de ocupar su sitio.

  -¿Es eso tan importante?

        -Probablemente sí. No es sólo que los jóvenes sean jóvenes; son nuevos.

        -Cada joven representa una nueva combinación de genes que puede producir un cerebro capaz, tal vez, de abordar los problemas de una manera nueva y creadora. 

  -Una sociedad controlada por ancianos longevos, con una infusión cada vez más lenta de juventud y novedad, podría decaer y volverse estática.

       -De hecho, es muy posible que la muerte del individuo sea necesaria para la salud de la especie.

       -La ventaja de que tú y yo pudiésemos salir ganando si viviéramos más, podría suponer la decadencia general de la humanidad.

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Radicales Libres en la Historia

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LOS RADIALES EN LA HISTORIA

  -¿Qué son los RADICALES?

       -Cuando en el primer decenio del siglo XIX, el número de substancias orgánicas aumentaba de año en año y se reconocía su constitución tan complicada que los químicos se encontraban bastante perplejos respecto a la interpretación y sistematización de estos múltiples nuevos conocimientos.

       -A los grandes investigadores de aquella época (Berlzelius, Dumas, Liebig), como otros químicos, no escapó la importancia de la incipiente Química Orgánica, y ensayaron, poco a poco, sistematizar la gran cantidad de nuevas substancias orgánicas y ordenarlas desde un punto de vista unitario.

       -A este intento se debió la Teoría de los RADICALES.

       -Con el nombre de RADICALES se designó en un principio solamente a los átomos o grupos atómicos de las combinaciones oxigenadas, libres de oxígeno, es decir a los "restos no oxigenados”.

       -Posteriormente experimentó una ampliación de este concepto de RADIAL, en el sentido de que se consideraron tambíén como tales, a grupos atómicos de substancias no oxigenadas siempre que cumpliesen ciertas condiciones.

            

       -Este concepto de RADICALES lo expresa Liebig de la forma siguiente:

        

     "El RADICAL forma la parte no alterable de una serie de combinaciones y se puede reemplazar en éstas por otros grupos más sencillos".

      

  -Berzelius designa a estos RADICALES como "seudoelementos".

  -Por favor, ¡dame un ejemplo de RADICAL!

        -Berzelius llamó al RADICAL C₂H₄, Etorino, que es el fundamento de los siguientes derivados:

Etileno (2C₂H₄ . H₂0)

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Éter

Monohidrato de Etileno

Alcohol

Dihidrato de Etileno (2C₂H₄ . 2H₂0)

Cloruro de Etilo (C₂H₄ . HCl)

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Substancias Inorgánicas y Orgánicas

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SUBSTANCIAS INORGÁNICAS Y ORGÁNICAS

-¿Qué diferencia existe entre una sustancia inorgánica y una substania orgánica?

  -Hacia finales del siglo XVIII, los químicos empezaban a reconocer dos grandes clases de sustancias:

1. inorgánicas y 
2. orgánicas.

  -Las inorgánicas eran las sustancias que existían en la naturaleza independientemente de la vida, tales como: hierro, cobre, sal, agua, rocas, etc.

-Estas sustancias soportan manipulaciones enérgicas, tales como calentamiento intenso, sin cambiar en su naturaleza esencial, y además, parecían existir iindependientemente de los seres vivientes.

-Las orgánicas eran sustancias que se encontraban únicamente en los seres vivos, o en los restos de lo que alguna vez fue un ser vivo, y esta compuesta por sustancias relativamente delicadas, que bajo la influencia del calor humano, arden y se carbonizan, o incluso explotan.

-Los químicos habían aprendido a convertir una sustancia inorgánica en otra de diversas maneras.

  -Por ejemplo, sabían disolver zinc en ácido para formar hidrógeno gaseoso.

-También sabian convertir una sustancia orgánica en otra, como cuando se fermenta el azúcar para hacer alcohol. 

  -Incluso podían convertir una sustancia orgánica en una inorgánica, como cuando el alcohol, que es orgánico, se quema hasta producir biooxido de carbono y agua ambos considerados inorgánicos.

-Hasta entonces nadie había podido convertir una sustancia inorgánica por medios puramente químicos, sin la intervención de un organismo vivo.

 -Se pensaba que esto requería la presenciade una misteriosa “fuerza divina”, que el químico jamás sería capaz de repetir en sus tubos de ensayo.

-Hasta que en el año  de 1827, un químico, de nombre Wihler, al estar calentando suavemente una sustancia llamada cianato de amonio, que se consideraba inorgánica, encontró que se había convertido en otra sustancia química que reconoció como urea.

-La urea ya se había descubierto hacia 100 años antes en la orina y, es la principal sustancia sólida que queda cuando se evapora la orina hasta desecación. Constituía un producto de eliminación formado por organismos vivos, y según la teoría,  nunca podía formarse de sustancias inorgánicas por los métodos ordinariosd del laboratorio de química, sin embargo, Wihler lo había hecho, y además, fácilmente.

-Como acontece tan frecuentemente en la ciencia, sólo se necesitaba una fisura en el dique para iniciar la inundación, e inmediatamente otros químicos empezaron a sintetizar otras sustancias orgánicas a partir de sustancias inorgánicas.

-Pero, ¿por qué aparece urea en la orina?

-Bueno, para allá voy. Los seres vivos pertenecientes al reino animal utilizan diversas formas para liberar los tomos de nitrógeno que se producen cuando las proteinas “usadas” se desintegran, y son sustituidas por proteinas “frescas”.

-Los seres que viven en el agua se liberan de sus residuos nitrogenados al combinar cada tomo de nitrógeno con tres átomos de hidrógeno para formar amoniaco.

-Esta molécula pequeña pasa fácilmente a través de las membranas celulares hacia la sangre, y luego, a través de las branquias o de los riñones, al agua.

 

     -El amoniaco es una sustancia extremadamente venenosa, y si su concentración llega a más de una parte por millón, el organismo muere.

-Al pasar el amoniaco al agua se diluye inmediatamente a concentraciones insignificantes.

-Y ni siquiera a través de los siglos se acumulará, porque existen formas microscópicas de vida que convierten el amoniaco en proteinas, las cuales directa o indifectamente servirán de alimento a los mismos organismos que forman el amoniaco.

-Sin embargo, esta manera de eliminar el amoniaco no puede ser utilizada por los seres que viven en la tierra.

-El agua de que disponen está severamente limitada, y tienen que conservarse.

     -Para acarrear el amoniaco tan pronto como se forma, sin permitir que se eleve su concentración, seria necesario producir cantidades de orina que matarían inmediatamente por deshidratación a cualquier organismo terrestre.

-Para que esta clase de organismo sobreviva, tiene que desarrollar un tipo de residuo nitrogenado que sea mucho menos tóxico que el amoníaco, y que pueda por lo mismo, acumularse a mayores concentraciones, y eliminarse en una pequeña cantidad de orina.

-Este compuesto indispensable es la urea, que se forma con los fragmentos de dos moléculas de amoniaco y una de bióxido de carbono, y cuya fórmula estructural es la siguiente:

-La sangre puede acarrear urea a razón hasta de 1 por 1000 sin que sea peligrosa, de  modo que la urea se pueda acumular a una concentración mil veces mayor que el amoniaco, y necesitará en consecuencia la milesima parte de agua para eliminarse incluso puede disminuirse esta cantidad de agua haciendo que la urea alcance en la orina concentraciones mayores que en la sangre.

-Sólo así resulta factible ser animal terrestre.

  -La urea es menos tóxica que el amoniaco, pero el organismo tampoco puede soportar que aumente indefinidamente de su concentraciónl

  -En los huevos de los reptiles, las aves y los mamíferos primitivos, que los ponen, cuatro partes de amoniaco se combinanc con tres de bióxido de carbono y otros dos átomos suplementarios de carbono para formar una molécula de ácido úrico.

  -El ácido úrico es una sustancia muy insoluble, de modo que no se acumula en el contenido acuoso del huevo, sea cual fuera la cantidad en que se produzca sino que se deposita en forma de pequeños gránulos sólidos en rincones apartados de huevo.

  -Durante su vida adulta, los reptiles y las aves continúan eliminando los residuos nitrogenados en forma de ácido úrico, de modo que no producen orina en absoluto, sino que en lugar de ésto, el ácido úrico se expulsa en forma de masas semisólidas por el mismo orificio que sirve para la eliminación de las heces.

 

  -Los mamíferos placentarios en los cuales las crias se desarrollan en el interior del cuerpo de la madre no necesitan un ahorro tan estricto de agua en el huevo, para que el embrión se desarrolle.

  -Toda el agua de la madre está al servicio del embrión y esta agua puede renovarse bebiendo.

Por consiguiente, los embriones de mamíferos no necesitan acumular ácido.

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