3. En profundidad

Espectroelectroquímica (I): Un gran trabajo en equipo

El trabajo en equipo es un requisito indispensable en el mundo actual. Tanto en las familias, como en el trabajo y en las amistades, cada uno de nosotros aportamos nuestras mejores cualidades para conseguir llegar al lugar anhelado por todos. Todos conocemos nuestros defectos y nuestras virtudes. Unidos todos, los defectos disminuyen drásticamente y las virtudes aumentan exponencialmente.
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Surgen en mi interior las ganas de introducir, a través de una serie de posts relativamente breves y fáciles de entender, qué es lo que hacemos día a día en nuestro laboratorio. Espectroelectroquímica. Con todas y cada una de las sílabas. Espectroelectroquímica. Con 22 letras nada más y nada menos. Espectroelectroquímica. Con las cinco vocales. Espectroelectroquímica. Un gran trabajo en equipo.
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Si hacemos un viaje por la palabra espectroelectroquímica podemos encontrar tres partes importantes: espectro, electro y química:

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– 1ª parte: “Espectro”. Con esta palabra nos referimos a la distribución de la intensidad de la radiación en función de su longitud de onda. ¡Acuérdate de que las diferentes longitudes de onda están relacionadas con los distintos colores que nuestros ojos son capaces de ver en la región del visible!
– 2ª parte: “Electro”. Esta segunda parte nos recuerda a la palabra electricidad. Y sí, ¡es correcto! Con la electricidad nos referimos a ese fenómeno en el que cobra importancia el movimiento de electrones en un conductor (como por ejemplo un cable de cobre) o de iones en una disolución. 
– 3ª parte: “Química”. Seguro que te has pasado alguna vez por este blog o has sido consciente de que la Química es todo lo que te rodea. Formalmente, según la definición de la Real Academia Española, la Química es la “Ciencia que estudia la estructura, propiedades y transformaciones de los cuerpos a partir de su composición”.
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Luz y electricidad unidas. Chemistry is everywhere!

Luz y electricidad unidas. Chemistry is everywhere!

La electricidad nos permite reducir y oxidar sustancias aportando o retirando electrones. Tal y como podemos ver en las fotografías del post “El hierro, el director y el peón”, las sustancias reducidas y las oxidadas presentan, aparte de diferentes propiedades eléctricas, diferentes propiedades espectrales. Por lo tanto, el estudio mediante la luz y la electricidad de los diferentes procesos químicos constituye una potente herramienta de gran interés. Básicamente en este hecho se sustenta la espectroelectroquímica: en obtener simultáneamente información eléctrica y espectral acerca de un proceso químico, mediante el empleo de la electricidad y la luz.

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En posteriores posts podremos obtener información acerca del instrumental necesario, de las distintas configuraciones de medida o de las numerosas aplicaciones que abarca la espectroelectroquímica. ¡Espero haberos puesto la miel en los labios! Además… ¡Este año 2015 nos encontramos celebrando el Año Internacional de la Luz! Más información en www.luz2015.es y www.light2015.org

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Año Internacional de la Luz 2015

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Esta entrada participa en la LII edición del Carnaval de Química, alojada en el blog El celuloide de Avogadro de @CeluloideA.

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El Selenio

Echando un vistazo a la tabla periódica podemos observar como en el cuarto periodo, grupo decimosexto, se encuentra un elemento químico de símbolo Se, número atómico 34 y masa molecular 78.96 g/mol, denominado Selenio. ¡Está dando nombre a esta XXXIV Edición del Carnaval de Química! ¡La Edición del Sé! ¡Y justamente coincide con la contribución número 34!

El Selenio fue descubierto en 1817 por el químico y doctor sueco Jöns Jacob Berzelius. Lo bautizó con el nombre de Selene, diosa lunar en la mitología griega. Se trata de un elemento que, aunque en baja cantidad, se encuentra ampliamente distribuido en la corteza terrestre, especialmente en forma de seleniuros de elementos pesados o como elemento libre en asociación con azufre elemental.

Cabe destacar las siguientes características de este no metal grisáceo:

Sólido a temperatura ambiente.

– Presenta un punto de fusión de 221 ºC y de ebullición de 685 ºC.

– Sus estados de oxidación son -2, 0, 2, 4 y 6.

– Su estructura cristalina es hexagonal.

– Arde con una llama azul en el aire para dar dióxido de selenio, SeO2.

– Es insoluble en agua y alcohol y soluble en éter.

Mal conductor del calor y de la electricidad. No presenta buena ductilidad ni maleabilidad.

– Reacciona directamente con diversos metales y no metales, entre ellos el hidrógeno y los halógenos.

Presenta el efecto fotoeléctrico.

 

Selenio en TP

Posición del Selenio en la Tabla Periódica

Los usos más habituales del Selenio son:

Producción de vidrio, provocando un color rojizo en el mismo.

– El SeS es un aditivo común en el champú anticaspa por reducir la escamación del cuero cabelludo.

– Como pigmento en plásticos, pinturas, barnices, vidrios, cerámicas y tintas.

– Como aditivo metalúrgico que mejora ciertas capacidades de algunos aceros inoxidables.

– Debido a que presenta efecto fotoeléctrico, es muy utilizado en electrónica: en exposímetros fotográficos, células solares, fotocopiadoras y medidores de luz, así como en diodos LED de color azul y blanco.

¿Y en el cuerpo humano?

El Selenio es un elemento traza esencial para el organismo. Tiene funciones estructurales y enzimáticas como antioxidante y catalizador en la producción de hormona tiroidea. La principal fuente de este elemento es el suelo. Una ingesta deficiente puede causar dos desórdenes fisiológicos endémicos: la enfermedad de Keshan y el mal de Kashin y Beck.Para que sea biológicamente activo debe estar en forma de seleniuro, Se2-. Su gran importancia radica en sus propiedades antioxidantes y protectoras frente a la acción de radicales libres y factores carcinogénicos. Es un agente activo frente a la degradación oxidativa de las estructuras biológicas. En 1973 se descubrió  que constituye una parte fundamental de ciertas enzimas como la glutatión peroxidasa (GPX). Esta enzima, de entre 76000 y 92000 Dalton, se encuentra involucrada en el metabolismo del agua oxigenada y de ciertos lípidos perjudiciales. Está constituida por cuatro subunidades iguales, cada una de las cuales contiene un átomo de Selenio en forma de selenocisteína (HSe-CH2-CH(NH2)-COOH) y cataliza la reducción de peróxidos orgánicos y del agua oxigenada en una rápida secuencia de reacciones en las que participa el glutatión en sus formas oxidada y reducida.

El Selenio juega también un papel primordial para favorecer la función inmune, concentrándose en tejidos como el bazo, el hígado y los ganglios. Parece contrarrestar claramente la virulencia inhibiendo la progresión de VIH a SIDA. Es necesario para la movilidad de los espermatozoides y puede reducir el riesgo de aborto involuntario. Se trata además de un agente anticancerígeno de amplio espectro y son numerosos los estudios acerca de la importancia de este elemento en la prevención y tratamiento de diversos cánceres que están siendo llevados a cabo.

Bibliografía:

· Roderick C. McKenzie, Teresa S. Rafferty and Geoffrey J. Beckett. “Selenium: an essential element for immune function”. Trends Immunology Today 1998, 342, Vol. 19.
· Marek Kieliszek and Stanislaw Blazejak. “Selenium: Significance, and outlook for supplementation”. Nutrition 2013, 29, 713–718.
· Margaret P. Rayman. “The importance of selenium to human health”. Lancet 2000, 356, 233–241.
· Apuntes de la Asignatura Química Bioinorgánica. Curso 2007/2008, Universidad de Burgos. Profesora Arancha Carbayo Martín.
· Tabla Periódica de McGraw-Hill: http://www.mcgraw-hill.es/bcv/tabla_periodica/element/elemento34.html
· Elementos. Elementos de la tabla periódica y sus propiedades: http://elementos.org.es/selenio
 

Este post participa en la XXXIV Edición (Edición del Sé) del Carnaval de Química que me encuentro alojando en este blog.

Logo Carnaval Edición Selenio

 

Este post participa en la XXX Edición del Carnaval de Biología que acoge Activa tu Neurona en su blog Activa tu Neurona.

Logo Carnaval 30 Biología

 
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Dice la suciedad: el jabón mancha

Bajo este sugerente título, resultado de un ligero cambio en una frase del poeta y novelista Valeriu Butulescucomienza este post sobre… ¡el jabón! Aprovechemos para explicar la química de este objeto tan necesario como cotidiano, que tenemos en nuestras cocinas y baños, y con el cual limpiamos de grasa nuestro cuerpo, cabello y manos.

La grasa es hidrófoba. Esta característica hace que sea extremadamente difícil de disolver en compuestos polares como el agua. Por este motivo, eliminar la grasa en presencia únicamente de agua es complicado. Como seguro habréis comprobado en alguna ocasión, es necesaria una tercera sustancia en cuestión: el jabón. Una sustancia que actúa como buen “mediador”, poniendo solución al conflicto que muestran entre sí la grasa y el agua.

Jabón y su espuma

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¿Cómo funcionan?

Los jabones tienen en su estructura dos partes: una hidrófoba “amiga” de la grasa y una parte hidrófila “compañera” del agua.

— La parte hidrófoba está constituida por una larga cadena hidrocarbonada. Esta naturaleza química prácticamente apolar hace que se mezcle íntimamente con la grasa.

 La parte hidrófila está situada en uno de los extremos de la cadena anterior y está compuesta por una sal de ácido carboxílico. Al humedecer el jabón, la sal se disocia y la elevada polaridad resultante hace que muestre gran afinidad por el agua.

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¿Qué ocurre entonces?

El jabón se dispone formando una corona circular denominada micelaHacia su interior se disponen las cadenas hidrocarbonadas, apolares, que acogen la grasa la cual queda protegida del agua. Por su parte, los extremos polares de las mismas, hidrófilos y por tanto hidrosolubles, son afines al agua formando con él interacciones intermoleculares fuertes, y constituyendo de este modo, el exterior de la corona en contacto con el agua. De este modo, las grasas son separadas de la superficie donde están (piel, tejido textil…) y arrastradas por el agua.

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Viendo lo importantes que son en nuestra vida cotidiana, ¿cómo se fabrican?

Los jabones se producen a través de la reacción de saponificación por la cual, una grasa (un conjunto de ácidos grasos) reacciona con una base (sosa, potasa…) para dar lugar al jabón como producto principal y obteniendo como subproducto de la reacción glicerina o similar. Es necesaria una correcta agitación, y, en ocasiones, calentar. Veamos en la siguiente imagen dicha reacción:

Saponificación: grasa + base → jabón + glicerina

Podemos observar como una grasa, concretamente el triacilglicérido formado por tres moléculas de ácido graso (concretamente el ácido láurico), reacciona con una base en medio acuoso para dar lugar a tres sales de sodio del ácido laúrico (lauratos de sodio) generándose, como subproducto, la glicerina o glicerol.

Como no podía ser de otra forma, el tipo de ácido graso es determinante para las propiedades del jabón. Tenemos dos tipos principales:

Ácidos grasos saturados: no poseen dobles enlaces. Por lo tanto, forman cadenas extendidas con destacadas fuerzas intermoleculares de Van der Waals entre ellas. En consecuencia, son grasas sólidas, duras. Algunos ejemplos son el ácido laúrico (12 C), mirístico (14 C), palmítico (16 C), esteárico (18 C) o el lignocérico (24 C).

Ácidos grasos insaturados: poseen dobles enlaces C=C de tipo generalmente “cis”. Éstos originan acentuadas curvaturas estructurales que producen una disminución de las fuerzas de Van der Waals. Por tanto, suelen ser líquidos a temperatura ambiente. Algunos ejemplos son el ácido palmitoleico (16 C), oleico (18 C), linoleico (18 C) o el araquidónico (20 C).

Según el ácido graso, los jabones pueden tener diversos orígenes, tanto animales (mantecas), como generalmente vegetales (de coco). El tipo de ácidos grasos usados influye en el jabón, haciendo jabones duros o blandos. El coco, por ejemplo, crea jabones duros. El de aceite de oliva o de almendra, jabones blandos. Pero también hay muchos más aspectos que controlar. Por ejemplo, los jabones de ácidos grasos con doce o menos átomos de carbono resultan ser más ácidos que los fabricados con ácidos grasos con más átomos de carbono, por lo que aunque limpien bien, nos pueden resecar y estropear las manos, pues no olvidemos que éstas tienen una capa de grasa natural en la piel. 

Este post participa en la Edición del Cu del Carnaval de Química, cuyo anfitrión es Héctor Busto en su blog “Más ciencia, por favor”.

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