El mundo de la química nos lleva a un recorrido por la ciencia que describe los elementos más pequeños de la materia, su estructura, su forma y su función. Explica el orden y los elementos de la tabla periódica y las aleaciones químicas que se pueden hacer. Así como los compuestos que se encuentran en el medio ambiente. La estructura y función de las proteínas y del código genético.
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Intentando el rescate de videocintas de los diferentes formatos conocidos, (BetaMax, VHS, 8mm, etcétera), cuyo contenido sea educativo, formativo, informativo y también, por qué no, de esparcimiento. Esto con la única finalidad de traer al presente contenidos que, aún habiendo sido producidos en el siglo pasado, muchos de ellos siguen teniendo vigencia en nuestro siglo XXI.
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Digitalizado por: Rescate Media
Formato fuente: Videocasete VHS
Idioma: Español Lat.
Céditos.
Presentado por: Roald Hoffman - Producido y escrito por: Richard Thomas - Editor: Geoff Dills - Equipo de producción: Amy anderson, Jack Arnold, Doug Bolin, John Boslough, Robert Kaper, John Ketcham, Frank Nesbitt, Stephen Redhead - Equipo académico: Isidore Adler, Nava Ben-Zvi, Gilbert W. Castellan, Road Hoffman, Mary E. Key, Margot K. Schumm - Jefa de proyecto: Lisa Ragsdale - Directores de proyecto: Isidore Adler, Nave Ben-Zvi.
Derechos: Este material audiovisual es propiedad de sus creadores o de quien posea los derechos, y están en libertad de exigir su eliminación de este sitio si así conviene a sus intereses.
Estos videos se comparten como material de consulta y estudio con fines puramente educativos. Se aclara que no se busca obtener beneficio económico alguno (ni de cualquier otro tipo) con ello.
#Química #Educación #RescateMedia #ElMundoDeLaQuímica #VHS #Aleaciones
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AprendizajeTranscripción
00:00Nuestro mundo está lleno de una gran cantidad de cosas, plantas, animales, el mar y el aire, rocas y minerales,
00:17y sin embargo todo está hecho de átomos tan pequeños que son invisibles.
00:22Las combinaciones de los átomos forman esta gran variedad de objetos.
00:25La energía de hecho está involucrada en la unión de átomos, pero ¿cómo?
00:32Si existe una goma interatómica que mantiene nuestro mundo unido, ¿cuál es la naturaleza de esa goma?
00:39Estas son preguntas intrigantes e importantes porque casi todas las sustancias que nos rodean y que se encuentran entre nosotros están unidas mediante uniones químicas.
00:55La energía de hecho está involucrada en la unión de átomos.
01:17Todo está hecho de átomos, pero los bloques constructores de este mundo son grupos de átomos, grandes o pequeños en número, conectados entre sí.
01:27De este modo, en este tubo de ensayo con agua tenemos entre 10 a 24 abas partes de moléculas de agua,
01:34cada una de las mismas, en cada una un oxígeno conectado hasta con dos hidrógenos.
01:40En esta sal hay una gran cantidad ordenada de iones de cloruro y sodio.
01:47Tenemos que descubrir lo que mantiene a los átomos juntos en sal o en agua.
01:53La clave de la unión química es esta maravillosa tabla de los elementos
01:57y un conocimiento de las configuraciones de electrones de los átomos,
02:02en especial la de los gases nobles como el helio o el neón.
02:07Los gases nobles son químicamente inertes.
02:13¿Pero por qué?
02:15Porque poseen una nube de electrón S y P llena.
02:19Ahora, con muy pocas excepciones, no existen compuestos de los gases nobles,
02:24pero todo el resto de la tabla periódica, el arsénico, el cobre, el indio, el nitrógeno, el sulfuro, el níquel,
02:32estos sí forman compuestos.
02:34Lo realizan al tratar de llevar a cabo la configuración de electrón estable de los gases nobles.
02:40Existen, por lo menos, dos modos de realizarlo.
02:48Los elementos se encuentran unidos primariamente por uniones iónicas o covalentes.
02:54Y las normas básicas que gobiernan la formación de estas uniones,
02:59al principio, los átomos pierden, ganan o comparten electrones para completar sus capas de valencia.
03:06Y luego, los electrones tienden a existir en pares.
03:11Solo los seis gases nobles no se combinan con otros elementos,
03:15porque sus capas de valencia ya se encuentran llenas.
03:19Al hacerse y romperse estas uniones químicas, se produce un cambio químico.
03:23Y cuando ocurre un cambio químico, está involucrada la energía.
03:29Se necesitaría un relámpago o algo tan complejo como un alga para romper una unión química.
03:36¿Qué son exactamente estas uniones y cómo se forman?
03:40La atracción electrostática de partículas cargadas supuestamente, iones,
03:45forma un tipo de unión denominada iónica.
03:48¿Cómo se forman los iones?
03:51Observemos un metal alcalde, el sodio.
03:57Un átomo de sodio tiene un electrón de valencia.
04:01Su diagrama de nivel de energía se parece a esto.
04:04Se requiere muy poca energía para perder ese electrón.
04:08La capa exterior ahora se encuentra llena.
04:10Se formó un ión de sodio positivo más pequeño que el átomo.
04:14Del otro lado de la tabla, un átomo de cloro posee siete electrones de valencia.
04:21Se libera energía cuando gana un electrón y llena su capa de valencia,
04:26formando un ión de cloruro negativo.
04:28Cuando se unen el sodio y el cloro, uno libera un electrón, el otro acepta un electrón.
04:35Reaccionan produciendo un sólido cristalino, sal.
04:40Se involucra la energía tal como lo demuestra Don Showalter.
04:46Ahora, ¿qué ocurriría si mezcláramos sodio que quiere perder un electrón con cloro que quiere adquirirlo?
04:52Vamos a observarlo.
04:56En este tubo de ensayo hay gas de cloro.
04:59¿Ven el color verde que hay acá?
05:02Es un gas casi venenoso.
05:04Así que, lo que deseo hacer es calentar un pedazo de metal de sodio.
05:08De modo que voy a colocar un pedazo en esta cuchara de vidrio.
05:11Lo voy a derretir un poco.
05:17Lo dejo en el fondo, bien derretido.
05:23Y lo coloco.
05:30Lo coloco acá y veamos qué pasa.
05:40Esta es una buena reacción, ¿no?
05:41Mucha luz.
05:43Se vuelve cada vez más intensa.
05:48Se está formando un polvo blanco.
05:51Y seguramente...
05:56La reacción libera mucha energía.
06:05Ahora, una vez que se aplaca, veamos lo que forma.
06:08Hay una sustancia cristalina blanca que se formó en el extremo del tubo.
06:12Es cloruro de sodio, sal de mesa común.
06:15Lo que hicimos fue tomar dos elementos que son peligrosos y los combinamos en una sustancia esencial para la vida.
06:21El cloruro de sodio, la sal de mesa, es miembro de una gran familia de sales, todos sólidos cristalinos.
06:31Las fuerzas electrostáticas entre los iones cargados opuestamente los mantiene unidos en el cristal.
06:38La carga eléctrica se distribuye en forma pareja sobre cada ion.
06:42Así, se atraen iones de cargas opuestas en todas direcciones.
06:47En el cloruro de sodio, cada ion de cloruro está rodeado y mantiene de seis iones de sodio.
06:54Esto da como resultado un rígido patrón rodeando de iones negativos y positivos alternados.
07:02La fórmula del cloruro de sodio es cloruro 1, sodio 1.
07:10Implica que hay un ion de sodio por cada ion de cloruro.
07:13Relación uno a uno de los iones existentes en todo el cristal cúbico.
07:17El Dr. Jeffrey Post, cristalógrafo de Smithsonian Institute, estudia los cristales, igual que la sal.
07:30Si tomáramos una lente con aumento y miráramos estos cristales de sal del salero de mesa de nuestra casa,
07:37se ven tal cual este cristal que está en una escala menor.
07:40Y tomamos varios cristales y los observamos en un microscopio electrónico y a una esa escala,
07:45aumentando cientos de miles de veces la forma de los cristales,
07:49son exactamente iguales, la misma forma cúbica.
07:52Es una propiedad inherente de la estructura.
07:56La estructura enrejada formada por los iones le da al cloruro de sodio y a otras sales
08:01propiedades particulares únicas de los compuestos iónicos.
08:07Tengo dos crisoles.
08:09Ambos contienen sólidos cristalinos blancos.
08:12Son muy parecidos.
08:13Sin embargo, uno de ellos está unido iónicamente.
08:18Si la manera en que se encuentran unidos las sustancias le da diferentes propiedades,
08:22entonces debemos probarlo.
08:25Un modo de hacerlo es observar si conducen electricidad.
08:28Lo podemos hacer por medio de esta especie de equipo.
08:33Una lamparita y un sistema de electrodo.
08:36Encendemos la luz.
08:38No pasa nada.
08:39Bueno, seguro, es obvio que no pase nada, el circuito está abierto.
08:43Déjenme mostrarles lo que sucede si lo cierro con un destornillador.
08:48La luz se enciende.
08:50¿Qué tal esto?
08:51Muy bien.
08:52Bueno, en lugar de usar el destornillador,
08:54¿qué pasa si bajamos los electrodos en las sustancias
08:57y probamos la conductividad de esa manera?
09:01Lo bajo acá y observo lo que ocurre.
09:04Nada.
09:05Las lamparitas no se encienden.
09:07Bueno, si una de ellas está iónicamente unida,
09:10tal vez sea porque en los sólidos los iones no pueden moverse.
09:14¿Qué pasa si los ayudamos a derretirlos?
09:18Ajá.
09:19Oigo que algo ocurre.
09:21Miren.
09:23Se está poniendo un poco amarronado.
09:30¿Ven que sale un líquido de allí?
09:32Sí.
09:34Tengo todo el líquido.
09:38Y esto no conduce electricidad.
09:41Por lo tanto, en la forma derretida,
09:43este es un no conductor, no electrolito.
09:47Miremos lo que ocurre con el otro crisol.
09:52Estoy calentando este y lo tengo que hacer
09:55realmente caliente para que pase algo.
09:58Acá vamos.
10:09La luz se está encendiendo.
10:11Se encendió la lamparita.
10:15Significa que al derretir esta sustancia conduce electricidad.
10:19Por lo tanto,
10:19lo que se ve es que esta sustancia en este crisol es un electrolito.
10:23La sustancia de acá es un no electrolito.
10:28No conduce electricidad.
10:36Vamos a hacer una prueba más.
10:38Acá tengo dos tubos de ensayo,
10:40cada uno con un par de electrodos en ellos.
10:42Los electrodos están limpios y bien.
10:46Le voy a agregar un poco de agua destilada, agua pura.
10:50Ponemos agua en este y ponemos en este otro.
10:53Bueno, ahora enciendo la luz con estos interruptores
11:01y veamos qué pasa.
11:05Nada.
11:06El agua pura no conduce electricidad.
11:11Ahora,
11:11coloquemos en este tubo un poco de este sólido blanco número uno.
11:19Mmm, mire lo que pasa.
11:22Se enciende la luz.
11:23Cuando el sólido número uno se disuelve en agua,
11:26conduce electricidad.
11:27Es un electrolito.
11:31Probemos el sólido blanco número dos.
11:34Son bastante parecidos.
11:38Pongámoslo ahí.
11:40No pasa nada.
11:41Un poco más.
11:44Tampoco nada.
11:45El sólido número dos no conduce electricidad.
11:48Es un no electrolito.
11:50No electrolito.
11:53Ahora, ¿qué creen que son estos dos sólidos?
11:56Bueno, el sólido número uno es sal de mesa común, cloruro de sodio.
12:00Y el sólido número dos es azúcar común.
12:10La sal y la historia de la humanidad están unidas.
12:13Los pueblos de la antigüedad comprendían el valor para la vida misma.
12:19En un principio, la sal era tan valiosa como el oro.
12:22Las personas buenas aún son la sal de la tierra.
12:25En la actualidad, se producen casi 40 millones de toneladas de cloruro de sodio por año.
12:35La mitad proviene de cavernas como estas, debajo del Louisiana Delta.
12:39Y el resto de nuestras reservas proviene de grandes estanques evaporados o pozos de sal.
12:44Hoy en día llega muy poca cantidad de esta sal a la mesa.
12:48La sal simple es necesaria en la industria química.
12:51El cloro, el hidróxido de sodio o lejía, y el carbonato de sodio, están hechos de cloruro de sodio.
13:02Y la sal es necesaria para la mayoría de los seres vivos.
13:06Las vacas buscan la sal instintivamente.
13:09Se pueden movilizar ganados enteros al mover simplemente un poco de sal.
13:14En los mamíferos, las sales prácticamente se disuelven en soluciones de iones en los fluidos corporales.
13:19Hay que mantener la concentración adecuada de iones porque esa concentración afecta realmente las membranas celulares.
13:29Otras sales comunes son el cloruro de calcio, que se desparrama en las calles para derretir el hielo.
13:36Y el fluoruro estañoso, la sal de estaño y de flúor, que se usan en las pastas dentales.
13:41Estas pastas diferentes podrían tener distintas estructuras cristalinas.
13:47Las relaciones y tamaños de los iones pueden ser distintos.
13:51Este es un cristal de calcita.
13:53Y los bordes se unen en un ángulo.
13:54No son cuadrados perfectos como eran en la sal o en la alita.
13:58Por lo tanto, esta es una propiedad de la estructura básica del carbonato de calcio.
14:02Los iones de calcio y los iones del carbonato se amontonan y se repiten en tres dimensiones millones de veces para construir un cristal.
14:11Pero debido a las diferentes cargas y formas de las moléculas de carbonato y los iones de calcio,
14:17estos se amontonan energéticamente de un modo distinto.
14:20Y así, el resultado es una forma de cristal que parece bastante distinta a la de la alita.
14:37Esta sal de mesa es nuestro compuesto iónico más conocido.
14:42Pero la unión iónica no es la única manera en que se pueden combinar los átomos.
14:46La mayoría de las sustancias que nos rodean son moléculas que se unen de otro modo.
14:52Tomemos este aceite para ensaladas o el vinagre o cualquier molécula de nuestro cuerpo.
14:56Los átomos en estas moléculas están unidos de un modo distinto, por unión covalente.
15:03La unión covalente es el tipo de unión química más común que mantiene las moléculas juntas.
15:09Las moléculas son combinaciones de distintos átomos eléctricamente neutrales.
15:13En contraposición con las sustancias iónicas, que son sólidas,
15:18las sustancias moleculares pueden ser sólidas, líquidas o gaseosas.
15:22Para comprender la unión covalente, comencemos por el elemento más simple, el hidrógeno.
15:30Imaginemos dos átomos de hidrógeno, cada uno con un protón en el núcleo y un electrón.
15:36Ambos átomos poseen la misma energía y sus capas de valencia no están completas.
15:41Al moverse entre sí, las nubes de electrones comienzan a sobreponerse.
15:46Comienzan a compartir electrones, se forma una molécula.
15:51Cuando las nubes se sobreponen, los electrones se agrupan de a pares, se comparten.
15:57Las capas de valencia se completan y se forma una unión covalente.
16:00En el Sol, a altas temperaturas, el hidrógeno puede existir como átomos separados.
16:07Pero a temperaturas demasiado bajas acá en la Tierra,
16:11el hidrógeno existe como moléculas que poseen energía menor que los dos átomos separados.
16:17Acá es el estado natural preferido.
16:19Así, como los dos átomos se mueven juntos y las nubes de electrones comienzan a sobreponerse formando la molécula H2,
16:30la energía dentro del sistema de dos átomos disminuye.
16:34Cada vez que se forma una unión covalente, se libera energía.
16:37¿A dónde va?
16:38Se libera en los ambientes.
16:40Si se controla, esa energía puede mover montañas.
16:49En ciertos compuestos, las uniones químicas son débiles y pueden romperse con facilidad,
16:54liberando los átomos para reformarse en moléculas con uniones más fuertes.
16:58Cuando lo hacen, se libera una enorme cantidad de energía.
17:03La mayoría de los explosivos convencionales contienen átomos de nitrógeno débilmente unidos a otros átomos.
17:08¿Por qué el nitrógeno?
17:13Porque cuando el nitrógeno forma su molécula N2, los átomos van a compartir tres pares de electrónicos.
17:19La unión que se forma es una de las más conocidas.
17:22Y la energía que se libera en el proceso hace que los explosivos a base de nitrógeno sean únicos,
17:28tal como lo demostrará Shaw Walter.
17:31Ahora vimos un poco acerca de las uniones de nitrógeno.
17:34Cómo se combinarán dos átomos de nitrógeno para formar una molécula N2 estable.
17:39Ahora el yodo, un miembro de la familia de los halógenos, también formará una molécula diatónica estable.
17:45Van a pensar que los electrones en el átomo de nitrógeno serían fácilmente compartirlos con tres yodos.
17:50Y tienen razón.
17:51Esta pequeña pila amarronada que ven enfrente suyo es nitrógeno triyodo.
17:58Nitrógeno unido con tres átomos de yodo.
18:00El nitrógeno no necesita demasiado aliento para volver a su forma elemental, N2.
18:06Y cuando realiza eso, muchas veces la energía que se libera es sorprendente.
18:12Déjenme mostrarles.
18:13Me voy a proteger los oídos con algodón y voy a iniciar esta reacción con el roce de una pluma.
18:18Vamos a observar.
18:23¡Epa!
18:26¡Qué reacción!
18:29El nitrógeno triyodo se convirtió en N2 y yodo 12.
18:35¿Vieron la nube de yodo púrpura que salió?
18:39Ahora, esta fuerte tendencia del nitrógeno a formar esa unión N2 tiene muchas aplicaciones.
18:48Los explosivos impactaron a la civilización en tiempos de paz y de guerra.
18:56Túneles, canales, excavaciones y capas de balasto fueron posibles gracias a estos explosivos de alta energía.
19:05El TNT de dinamita y el TNT hicieron que la minería fuera más eficaz.
19:11Pero la explosión preferida en la industria de las explosiones es un fertilizante.
19:18La sustancia blanca que se observa acá es una carga a base de nitrato de amonio y combustible.
19:23El nitrato de amonio, otro compuesto del nitrógeno, es un fertilizante de granjas que se usa en los campos.
19:34Ahora, estos agujeros explotarán en una secuencia de tiempo.
19:39Lynn Corson es un investigador de Etty, la empresa que proporciona explosivos para disparos en la actualidad.
19:44Lo que va a suceder es que las cargas de enfrente comenzarán a sacar la roca del lugar
19:51para que las cargas de atrás no posean tanta roca para salir.
19:54Cada agujero está lleno de una mezcla de combustible, nitrato de amonio y un detonador de TNT.
20:09En una fracción de segundo habrá millones de uniones químicas que rompen y se vuelven a formar para producir una explosión.
20:17Se utilizaron 4 y 5 toneladas de nitrato de amonio para hacer detonar este risco.
20:29Cuando se forma cualquier unión covalente, se libera energía.
20:33Se necesita la misma cantidad de energía con el fin de romper esa unión.
20:39Esto es algo que la naturaleza realiza a diario.
20:44Hay nitrógeno en todos los seres vivientes.
20:47Los músculos, el cabello y el ADN contienen nitrógeno unido a otros elementos.
20:53Pero el 80% de la atmósfera son moléculas de nitrógeno que están juntas por fuertes uniones triples.
21:01¿Cómo toman los seres vivientes la forma de nitrógeno que necesitan?
21:08La iluminación ayuda.
21:11Cuenta con energía suficiente como para partir las moléculas de nitrógeno
21:15que luego reaccionan con el oxígeno del aire y forma ácido nítrico.
21:19Este ácido se disuelve en la lluvia y cae a la tierra como una solución diluida.
21:25Ahí se absorbe y se metaboliza por las plantas.
21:28Sin embargo, algunas plantas convierten el nitrógeno molecular de diferentes modos.
21:33Las habas de soja y otras legumbres como lentejas y maníes
21:36albergan una bacteria única en sus raíces.
21:39Esta bacteria es la que convierte la molécula de nitrógeno en un compuesto de nitrógeno,
21:44el amoníaco, que la planta luego usa para producir aminoácidos.
21:48El tema de gran investigación es exactamente cómo trabaja la bacteria.
21:55Desde el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos de Norteamérica,
21:58Don Keister.
22:00Esta es una de las preciadas enzimas de la naturaleza
22:03porque es la única que logró la naturaleza para reducir biológicamente el nitrógeno.
22:09Las habas de soja y la bacteria mantienen una relación simbiótica.
22:18La planta alberga y alimenta a la bacteria
22:20y sucesivamente recibe el nitrógeno que fijadores de nitrógeno tienen que confiar en la lluvia
22:25y fabricar fertilizantes, como el nitrato de amonio, y son onerosos.
22:32A medida que crece la población, crece la demanda de alimentos
22:36que dependen de la fijación del nitrógeno en el suelo.
22:44En la actualidad estamos usando alrededor de 300 millones de barriles de petróleo anuales
22:50solo en este país para producir fertilizantes de nitrógeno.
22:55Por ejemplo, nos olvidamos que vamos a tener que duplicar reservas alimenticias
22:58en los próximos 20 años.
23:00¿De dónde surgirá esa energía?
23:03¿De dónde va a venir el fertilizante?
23:06Para alimentar al mundo existen dos opciones.
23:09Podemos ya sea producir más fertilizante a mayor costo
23:12y cierto riesgo para el medio ambiente
23:13o podemos crear nuevas variedades de plantas fijadoras de nitrógeno.
23:18Ambas opciones se están teniendo en cuenta mundialmente.
23:27Para repasar.
23:28Excepto los gases nobles como el helio y el neón, que poseen capas de valencias completas,
23:35todo lo que nos rodea está unido químicamente.
23:39Los domodos en que pueden estar unidos los elementos son por uniones iónicas y covalentes.
23:44Las uniones iónicas se forman cuando los átomos liberan o adquieren electrones.
23:48En ese proceso se convierten en iones positivos o negativos que se atraen entre sí y producen cristales de sal.
23:56Las uniones covalentes se forman cuando dos átomos o más completan sus capas de valencia al compartir electrones.
24:05Mientras que los átomos forman moléculas, se libera energía.
24:09Así que las moléculas poseen menos energía que los átomos iniciales.
24:13Para partir moléculas nuevamente a sus átomos constitutivos, debe volverse a colocar energía al sistema.
24:23Mi reciente investigación tiene que ver con la unión de las moléculas.
24:28Lo que quiero saber es por qué una molécula posee la estructura que tiene.
24:33Déjenme contarles una historia, algo que realicé hace varios años.
24:38Existe una importante clase de moléculas denominadas órgano metálicas.
24:43Tienen una parte orgánica y un átomo de metal.
24:47En una oportunidad, un grupo alemán realizó una nueva de estas, níquel tris, etileno.
24:54Posee etileno y un átomo de níquel.
24:56Ahora, cuando la realizaron, no conocían su forma, su estructura.
25:00Si el etileno estaba parado, como soldados, o si debían estar acostados, como están en este modelo.
25:06¿Por qué es importante?
25:14Bueno, la forma de una molécula es importante para definir sus propiedades.
25:19Las moléculas cercanas a esta eran activas, como los catalizadores, en la fabricación de polietileno.
25:27Pero esa no es la razón por la cual estaba interesado en las mismas.
25:31Quería saber su geometría.
25:33Junto con mis colaboradores, y al observar el modo como se mueven electrones en la molécula,
25:39pudimos predecir que los etilenos debían estar acostados, como están ahora.
25:43En un breve periodo, un grupo en Inglaterra confirmó esta predicción sobre una molécula relacionada que contiene platino.
25:52Podrán ver que este es un problema dentro de la arquitectura molecular.
25:57Las uniones químicas son conexiones entre átomos de una fuerza definida y una longitud definida.
26:05Producen moléculas de los átomos.
26:09Pero el tener conocimiento de la unión de una molécula no es suficiente.
26:12Las moléculas poseen una forma característica, una estructura, una arquitectura,
26:19que vamos a ver en el próximo programa.
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