Todo lo que debes saber de la lejía en tiempos de Coronavirus

Esta semana vamos a hablar del limpiador más utilizado en estos tiempos de pandemia y uno de los pocos que ha demostrado su eficacia contra el coronavirus, la lejía. Esta semana hablaremos sobre qué es, cuál es su fórmula molecular, por qué limpia y elimina microorganismos, así como de sus peligros, con qué no hay que mezclarlo y más. Empezamos...

¿Qué es la lejía?

La lejía es una disolución acuosa de ácido hipocloroso, o hipoclorito sódico, que en algunas presentaciones comerciales puede llevar algún tipo de detergente. Es decir, el ingrediente activo de la lejía es el hipoclorito.

El hipoclorito es el anión, molécula cargada negativamente, del ácido hipocloroso, HClO. Es decir, el hipoclorito es, esencialmente, un cloro unido a un oxígeno que, además, tiene una carga negativa. Este ion no es muy estable. Si recordamos de las clases de química básica, el cloro tiende a tener carga negativa, así como el oxígeno. En esta molécula el cloro es formalmente positivo para que el oxígeno pueda tener sus dos cargas negativas. Esto implica que el cloro quiera adquirir los dos electrones que le faltan para tener configuración de gas noble, ya que ahora los tiene compartidos con el oxígeno. Esto hace que el hipoclorito sea bastante reactivo y poco estable.

Molécula de ácido hipocloroso, HClO
H: blanco; O: rojo; Cl: verde

Cuando el hipoclorito se encuentra con algo que le pueda ceder electrones va a tender a romperse para poder cogerlos. En principio va a coger todos los que pueda pero, si son menos de los dos que necesitaría, sólo cogerá uno y, en vez de quedarse como cloruro, Cl^-, quedará como cloro molecular, Cl₂.

Si entramos en reacciones posteriores más complejas, este cloro puede reaccionar con agua en una reacción llamada dismutación, en el que uno de los átomos de cloro se convertirá en el estable cloruro mientras que el otro retrocederá en la reacción y volverá a ácido hipocloroso.

En definitiva, la lejía limpia porque capta electrones, es decir, oxida lo que tiene alrededor, permitiendo romper las membranas celulares de diferentes virus y bacterias. Es por esta razón que es efectivo como bactericida y virucida. Por ello, se recomienda para limpiar diferentes superficies y eliminar el coronavirus presente en ellas (siempre que esté en una concentración superior al 1%). No olvidemos que nuestras manos también están compuestas de células, por eso al usar lejía se notan más suaves. Recuerda usar guantes para no dañarte las manos.

Es esta capacidad oxidante la que hace que pueda reaccionar con diferentes sustancias, como los colorantes presentes en la ropa, siendo capaz de eliminar la suciedad pero también los colorantes, descolorando la ropa. Por ello, se usa sólo en ropa blanca.

El principal problema de la lejía es emplear demasiada cantidad al limpiar o juntarlo con sustancias que hagan que sólo pueda captar un electrón. En estos casos el hipoclorito se convertirá en cloro, como ya hemos visto, que es un gas no soluble en agua y se desprenderá formando una nube que a bajas concentraciones es blanquecina y altas concentraciones comienza a tomar un color amarillo verdoso. Este cloro es muy tóxico para las personas, de hecho fue la primera arma química empleada en la historia, en la Primera Guerra Mundial.

Estas intoxicaciones en entornos domésticos suelen ocurrir por mezclar distintos limpiadores con lejía. Uno de los casos más comunes es mezclar lejía con amoniaco. En estos casos la lejía reacciona con el propio amoniaco, antes de aplicarlo en ningún sitio, provocando el desprendimiento de cloro y una posible intoxicación de la persona que limpia. Esto se puede ver si sale cualquier tipo de vapor del sitio donde se hace la mezcla o si la persona empieza a marearse.

En casos por intoxicaciones leves por cloro se recomienda el remedio casero de tomar leche ya que es capaz de capturarlo y reducirlo a cloruro, haciendo que sea inofensivo. En caso de intoxicaciones no leves, acude a un centro sanitario o llama al servicio de toxicología más cercano para que te indiquen qué hacer.


Con este post damos por concluida la tercera temporada del blog. Ya van a hacer 3 años que empezamos este camino y, aunque no ha tenido la regularidad deseada, hay una buena colección de posts publicados así como una serie de vídeos en Youtube en la que enseñamos a diseñar química en 3D con #BlenderAplicadoALaQuímica . Como siempre, si te ha gustado hazlo saber compartiendo y siguiéndonos en las redes sociales Facebook, Twitter e Instagram, en todas con @callofchemistry. Si tienes alguna sugerencia, duda o petición puedes hacerlo por todas estas vías o en los comentarios del post.

Nos vemos en Septiembre!!

¿Qué es la PCR?

En el post de esta semana vamos a hablar sobre la técnica que más está en boca de todo el mundo, la PCR. Por desgracia, hasta el desarrollo de los "kits rápidos" para la detección del coronavirus ha sido la única técnica capaz de detectar la presencia del virus y su variabilidad genética. Por ello, los kits de PCR se agotan y se han puesto a robots a hacer los análisis. ¿Qué ventajas ofrece? ¿Por qué es tan sensible y robusta? Vamos a verlo...

¿Qué es la PCR?

Las siglas PCR significan "Polimerase Chain Reaction" (Reacción en cadena de la polimerasa) y no "Proteína C Reactiva" como se ha comentado en alguna rueda de prensa. La PCR se basa en replicar un número muy grande de veces una cadena de ADN obtenida, de manera que se obtienen miles o millones de copias de una sola cadena de ADN. Esto permite detectar con una sensibilidad mucho mayor una secuencia concreta de ADN presente en una muestra.

Si somos rigurosos, en esta pandemia no se ha empleado la PCR como tal, sino una variante, la RT-PCR. Estas RT que se ponen delante implican un paso previo de Transcripción Inversa (Reverse Transcription en inglés), que implica un paso previo al proceso de la PCR. El coronavirus no posee ADN, sino ARN, que inyecta para infectar las células. Este ARN es más frágil y más reactivo que el ADN aunque su estructa es muy similar, por eso se transcribe la secuencia de ARN a ADN para poder replicarla.

¿Qué se necesita para una PCR?

Después de tomar la muestra, es necesario extraer el ADN (o ARN) del interior de las células por lo que se utilizan surfactantes para poder disolver la pared celular. Una vez aislado y precipitado el ADN (o ARN en el caso de los virus) se añade una disolución, normalmente de un kit, donde ya vienen todos los componentes necesarios para realizar la PCR. En estos kits se incluyen las polimerasas, las bases nucleicas trifosfato, cebadores (cadenas que inician la reacción), sales de magnesio y potasio (cofactores para la polimerización) y un tampón que regula el pH de la reacción para que se pueda llevar a cabo. Todos estos componentes en un volumen entre 15-100 µl se introducen en un eppendorf.

Tras esto se lleva a cabo la multiplicación del ADN. Para ello, es necesario un termociclador, un aparato que calienta y enfría en ciclos la muestra. Estos cambios de temperatura son debidos a las distintas etapas de las que consta una PCR. En una PCR normal se realizan entre 20 a 35 ciclos; cada ciclo suele consistir en 2-3 pasos a diferentes temperaturas. Un termociclador normal puede realizar los ciclos en casi un centenar de muestras simultáneamente.

Termociclador MasterCycler Pro S
Fuente: Wikipedia; GFJ / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

La polimerasa que se usa actualmente es una polimerasa de un organismo termófilo, que puede funcionar a temperaturas muy altas, permitiendo acortar el tiempo de cada ciclo al no necesitar que se enfríe para realizar la polimerización. La polimerasa más empleada es la polimerasa Taq.

Finalmente, hay que poder analizar los fragmentos multiplicados. Usualmente se usaban geles de agarosa o acrilamida para realizar electroforesis en gel pero actualmente lo más utilizado es la electroforesis capilar. Para que se puedan identificar en la electroforesis capilar hay 2 opciones principales: la adición de una fracción de nucleótidos con marcadores fluorescentes, normalmente en las posiciones de polimerización y con un color diferente para cada base, de manera que se formen cadenas de distinta longitud en las que cada longitud emita en el color correspondiente a la posición de la base, pudiéndose leer la secuencia de bases en colores.

Lectura de un electroferograma para la secuenciación de ADN
Fuente: Wikipedia; CNX OpenStax / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

La otra opción de detección es emplear un detector de masas en tándem, de manera que tras sucesivos fraccionamientos estos coincidan con los de un patrón introducido previamente. También es posible la secuenciación de la cadena de ADN por masas pero es un proceso más complicado y, normalmente, es necesario la ayuda de software que ayude a compilar la gran cantidad de información.

Siento la parrafada sobre la detección, pero creo que es la parte más limitante con respecto al tiempo de la PCR y una de las más olvidadas cuando se habla de PCR. Además, el hecho de ser experto en análisis hace que sea la parte en la que más puedo aportar... Seguimos...

¿Qué etapas tienen los ciclos de la PCR?

La PCR tiene etapas de temperatura en el termociclador que permiten la amplificación o multiplicación de las cadenas de ADN. Recordemos que las cadenas de ADN son dobles, que están unidas por uniones intermoleculares (enlaces de hidrógeno) y que para decirle dónde vamos a empezar la multiplicación vamos a usar los cebadores.

Inicio
Este paso consiste en llevar la reacción hasta una temperatura de 98 °C (si se está usando una polimerasa termoestable extrema), que se mantiene durante 1-9 minutos. Esto solo es necesario para ADN polimerasas que requieran activación por calor.

Desnaturalización
En primer lugar, se desnaturaliza el ADN (se separan las dos cadenas de las cuales está constituido). Este paso puede realizarse de diferentes modos, siendo el calentamiento la forma más habitual. Otros métodos serían la adición de sales o agentes químicos capaces de realizar la desnaturalización.

Alineamiento o unión del cebador
A continuación se producirá la hibridación del cebador, es decir, el cebador se unirá a su secuencia complementaria en el ADN molde. Para ello es necesario bajar la temperatura a 40-68 °C durante 20-40 segundos, permitiendo así el alineamiento. Los puentes de hidrógeno estables entre las cadenas de ADN (unión ADN-ADN) solo se forman cuando la secuencia del cebador es muy similar a la secuencia del ADN molde. La polimerasa une el híbrido de la cadena molde y el cebador, y empieza a sintetizar ADN. Los cebadores actuarán como límites de la región de la molécula que va a ser amplificada.

Extensión o elongación de la cadena
Actúa la polimerasa, tomando el ADN molde para sintetizar la cadena complementaria y partiendo del cebador como soporte inicial necesario para la síntesis de nuevo ADN. La polimerasa sintetiza una nueva hebra de ADN complementaria a la hebra molde añadiendo las bases complementarias. La temperatura para este paso depende del ADN polimerasa que usemos (para la polimerasa Taq, la temperatura de máxima actividad está en 75-80 °C aunque se suele usar 72 °C).

El tiempo de extensión depende tanto del ADN polimerasa usada como de la longitud del fragmento de ADN que se va a amplificar. Hay una regla comúnmente usada: en su temperatura óptima, la polimerasa de ADN polimerizará mil bases en un minuto.

Elongación final
Etapa única que se lleva a cabo a una temperatura de 70-74 °C durante 5-15 minutos tras el último ciclo de PCR. Con ella se asegura que cualquier ADN de cadena simple restante sea totalmente ampliado.

Conservación
Este es un paso que se lleva a cabo a 4-15 °C durante un tiempo indefinido para conservar la reacción a corto plazo.

Aquí acabaría el ciclo de PCR, que para realizar el siguiente ciclo volvería a empezar. Cada uno de estos ciclos se pueden llevar a cabo en casi un centenar de viales simultáneamente.

Como conclusión, la PCR es una técnica muy potente en el campo de la genética y la genómica que permite la replicación de una cadena de ADN millones de veces, siendo capaces de mejorar la sensibilidad de las técnicas de detección y pudiendo obtener millones de copias a partir de una sola hebra de ADN (para 20 ciclos salen 1.048.576 copias y para 35 ciclos 34.359.738.368‬ copias de la cadena original). Además, en el caso de los virus y, en particular, del coronavirus, es necesario el uso de una transcripción inversa, que pase el ARN presente en el virus a ADN, necesario para la PCR. Finalmente, todas las copias obtenidas se analizan por electroforesis en gel o capilar. La similitud o diferencia con la secuencia ya conocida del coronavirus determinan si la muestra obtenida contiene o no algún resto del virus.


Hasta aquí el post de esta semana. Espero que te haya gustado, y más después de ser uno de los temas más elegidos en las encuestas semanales en Facebook y Twitter. Recuerda que tú puedes elegir el siguiente tema en las encuestas semanales. Para ello, síguenos en nuestras redes sociales: en Facebook, Twitter e Instagram con @callofchemistry .

Nos vemos!!

Ver lo que no se puede ver I: Microscopía electrónica de transmisión y de barrido

Esta semana vamos a hablar sobre cómo poder ver cosas que son tan pequeñas que no podemos verlo con nuestros ojos, ni siquiera con un microscopio tradicional. Vamos a verlo...

¿Qué es un microscopio electrónico?

Un microscopio electrónico es un microscopio que utiliza un haz de electrones acelerados como fuente de iluminación. Los microscopios electrónicos utilizan campos magnéticos conformados para formar sistemas de lentes electrónicas que son análogos a las lentes de vidrio de un microscopio óptico de luz.

Estos electrones se aceleran a mucha energía hacia la muestra, que interactúa con ellos. La resolución de un microscopio depende de la velocidad a la que se aceleran esos electrones, proporcionándoles una energía; teniendo una mayor resolución a mayor energía.

Esto es debido a que no se pueden ver cosas menores a la longitud de onda del corpúsculo utilizado, ya sea luz visible en el caso del microscopio óptico o electrones en el caso del microscopio electrónico. Como la longitud de onda de un electrón puede ser hasta 100,000 veces más corta que la de los fotones de luz visible, los microscopios electrónicos tienen un mayor poder de resolución que los microscopios de luz y pueden revelar la estructura de objetos más pequeños.

Un microscopio electrónico de transmisión de exploración ha logrado una resolución superior a 50 pm y aumentos de hasta aproximadamente 10,000,000 × mientras que la mayoría de los microscopios de luz están limitados por difracción a una resolución de aproximadamente 200 nm y aumentos útiles por debajo de 2000 ×.

Tipos de microscopía electrónica:

Hay dos tipos principales de microscopía electrónica, dependiendo de si queremos ver la superficie o ver también el interior. Para ello, intentaremos que los electrones atraviesen la muestra (transmisión) o que reboten en su superficie, haciendo un barrido para ver toda la superficie (barrido)

Microscopía electrónica de transmisión (TEM)

Esta microscopía se emplea para ver el interior de los cuerpos a examinar. Para ello, los electrones atraviesan la muestra y son detectados por el lado opuesto. Al tener que atravesar los electrones la muestra, ésta debe ser muy fina, de unas pocas micras. Para ello, se cortan las muestras con un microtomo, parecido a un cepillo de carpintero, que va sacando pequeñas "lonchas" de las muestras.

Interior del virus de la viruela por TEM
CDC/ Fred Murphy; Sylvia Whitfield / Public domain

Las imágenes que se obtienen son las de mayor resolución con un microscopio electrónico, pudiendo ver la envolvente electrónica de los átomos en los equipos con mayor resolución. para ello es necesario que haya "columnas" de átomos para que tenga suficiente contraste.

Defectos en grafeno por TEM
http://www.nature.com/articles/srep03482

Microscopía electrónica de barrido (SEM)

La microscopía electrónica de barrido se emplea para ver la superficie de las muestras. Para ello, es necesario que la superficie de la muestra sea conductora de la electricidad. Si no lo es, como el el caso de la mayoría de las muestras biológicas, se puede depositar una pequeña capa de algún metal para hacerla conductora. Esta técnica no ofrece tantos aumentos como en el caso de la TEM, pero permite ver las cosas a un nivel de aumentos en el que se ven detalles que no nos imaginamos. Os dejo aquí un enlace donde ver una abeja por SEM del museo Smithsonian.

Detalle de la pata de una abeja por SEM

En química la SEM se emplea principalmente con criterios de identificación de estructuras o geometría de cristales, confirmación de intercrecimientos, estudio de cinéticas de formación de estructuras, etc., que serían imposibles de seguir a simple vista o con un microscopio tradicional. También se emplea para enfocar muestas donde hacer otros análisis extras, como un EDX para saber la composición elemental exacta de cada pequeña muestra (que a simple vista sería polvo).

Detalles de la superficie de un copo de nieve por SEM

AVISO! 

Todas las imágenes obtenidas por microscopía electrónica son en blanco y negro, ya que es una representación en escala de grises de la cantidad de electrones que llegan al detector, donde el blanco es la máxima cantidad y negro es la mínima. La imagen se puede interpretar como una matriz donde cada pixel es el número de electrones que ha llegado.

Todas las imágenes de microscopía electrónica con color que veas SON COLOREADAS posteriormente con un software de edición digital de imágenes, no son imágenes nativas del microscopio. Obviamente, las imágenes se colorean para que reflejen mejor la realidad y sean más atractivas visualmente pero, lo recalco, son coloreadas posteriormente, las imágenes obtenidas son en BLANCO Y NEGRO.

Hasta aquí el post de esta semana. Si quieres ver más imágenes, sólo tienes que buscarlas y aparecerán muchas que, por tema de derechos legales, no he podido poner pero que son muy interesantes, te invito a que las busques por tu cuenta. Si hay algún problema, duda, aclaración o quieres que amplíe información sobre alguna de las microscopías, déjalo en los comentarios y contestaré lo antes posible. Como ves en el título es la parte I, si quieres una segunda parte con más técnicas para ver lo que no se puede ver, coméntamelo en los comentarios, en nuestra página de Facebook, en Twitter o en Instagram, en todas con @callofchemistry.

Nos vemos!!

¿Son lo mismo un vidrio y un cristal?

La mayoría de la gente (al menos en España) al coger un vaso piensa que es de cristal, pero en los anuncios dicen que si se rompe hay que tirarlo al contenedor de vidrio. Entonces, ¿estas dos palabras son sinónimas? ¿Significan lo mismo y son intercambiables? Vamos a verlo...

¿Vidrio o cristal?

Si nos vamos al diccionario de la RAE a buscar la respuesta, éste nos proporciona una respuesta un tanto ambigua. Si nos vamos a la definición de cristal y miramos la primera acepción nos encontramos:

Vidrio, especialmente el de alta calidad.

Ésto nos puede llevar a pensar que, efectivamente, el cristal y el vidrio son lo mismo, al menos el de alta calidad. Pero como no sabemos la calidad de lo que tenemos en casa pues nos valen como sinónimos, ¿no? Pues no. La verdad se revela en la quinta acepción, que nos da una pista de por dónde pueden estar las diferencias:

Fís. y Quím. Sólido cuyos átomos y moléculas están regular y repetidamente distribuidos en el espacio.

¡Premio! Ya intuimos una de las diferencias, al menos el cristal está "regular y repetidamente distribuido", es decir, está ordenado. Tiene un orden, una periodicidad en el espacio. Esta suposición se ratifica cuando nos vamos a la definición de vidrio y leemos en su primera acepción:

Material duro, frágil y transparente o traslúcido, sin estructura cristalina, obtenido por la fusión de arena silícea con potasa y moldeable a altas temperaturas.

Si obviamos la segunda mitad, que se refiere únicamente a un vidrio específico, que es el que se suele usar en los materiales caseros, nos dice que es un tipo de material que no tiene estructura cristalina, es decir, que no está ordenado. Por fin hemos encontrado la diferencia entre estos dos términos, en principio, tan similares. Uno de ellos, el cristal, está ordenado, mientras que el otro, el vidrio, no lo está.

De hecho, casi seguro que habrás escuchado que un vidrio es "un sólido que mantiene la estructura del líquido" y, aunque no es cierto, no está tan lejos de la realidad. Esta afirmación se debe principalmente a las ventanas antiguas, en las que se observa que son más delgadas en la parte superior que en la inferior, ya que el cristal ha "fluido" hacia la parte inferior debido a la gravedad durante décadas. Esto sabemos que es tajante mente falso, pero el hecho de que en muchas catedrales ocurra este fenómeno ha hecho pensar eso a mucha gente pero, realmente, el vidrio no fluye y este hecho es una consecuencia de la fabricación antigua de los vidrios planos.

Esta diferencia supone un cambio importante en su comportamiento y en sus propiedades macroscópicas. Un cristal tiene sus propiedades más definidas mientras que en el cristal, el hecho de que no esté ordenado, hace que muchas de las propiedades se vean ligeramente distorsionadas o no estén bien definidas como, por ejemplo, el punto de fusión.

Otra de las diferencias es su resistencia a los golpes o tenacidad. En principio, un cristal aguantará mucho mejor un golpe que un cristal, ya que la cantidad de enlaces establecidos en la zona del impacto es mucho mayor. Aún así, la ruptura de un vidrio se producirá por el punto más débil, manteniendo el resto de la estructura intacta (es por eso que el vidrio se puede cortar con la forma deseada). y las ventanas rotas dejan trozos grandes intactos o los vasos se rompen en pocos trozos. Por el contrario, los cristales cuando se rompen pierden la estructura cristalina y las tensiones que se generan hacen que el cristal entero se resquebraje, como cuando se rompe la ventana de un coche por un golpe.

Diferencia entre un vidrio (izda) y un cristal (dcha) rotos

Aunque si lo pensamos el cristal del coche no pudo ser inicialmente un cristal ordenado si se le tuvo que dar forma. Esto se puede conseguir, si no totalmente al menos parcialmente, con una técnica conocida desde hace muchos años y que los espectadores de Forjado a Fuego habrán escuchado hasta la saciedad: el templado. Está técnica consiste en calentar el cristal hasta una temperatura cercana a la de fusión para que los átomos (o componentes) del vidrio puedan reordenarse y adoptar una estructura muy parecida a la del cristal, mejorando sus propiedades, entre ellas la tenacidad como ya hemos explicado antes.

Ah!, así que creías que los vidrios son únicamente materiales transparentes y susceptibles de formar vasos, ventanas y gafas como parece sugerir el diccionario de la RAE... Pues no, todo material que se ordene es susceptible de formar cristales y, por tanto, si a su forma fluida se le baja la temperatura de forma drástica formará un cristal. Esto implica que todos los metales y los compuestos iónicos ordenados pueden, en principio, formar cristales y ordenarse de una forma y geometrías definidas. Estas formas y geometrías dependen de diversos factores en los que no vamos a entrar hoy.

Por último, daros una pista para identificar cristales, es decir, estructuras ordenadas: Forman formas poliédricas definidas, es decir, tienen formas con aristas y vértices bien definidos. Estos detalles se aprecian muy bien en muchos minerales; mientras que los vidrios son más parecidos a las estalactitas y estalagmitas de las cuevas en las que los sus átomos no se han podido ordenar porque han precipitado al tener un defecto de agua. Si bebes vino alguna vez en casa aparta el corcho cuando aún esté húmedo y observa si lo que se forma son cristales o vidrios de los componentes del vino.

Hasta aquí el post de esta semana. Es un tema que he estado aplazando durante bastante tiempo pero que por fin ha llegado. Si te ha gustado, se te ha quedado corto o hay alguna duda ponlo en los comentarios, en Facebook, en Instagram o en Twittter (@callofchemistry en todas las redes sociales).

Nos vemos!!

Lauril sulfato, ¿qué es?

Hace unos años, cuando todavía no teníamos móviles con los que ir al baño, nos solíamos entretener leyendo las etiquetas del champú o de los jabones que tuviésemos a mano. En estos jabones los ingredientes se ordenan de mayor a menor. Siempre me llamó a atención uno de los ingredientes, habitualmente colocado en el segundo o tercer puesto, que se llamaba lauril sulfato (Lauryl sulfate o Laureth sulfate) y pasaron varios años hasta que supe qué era y para qué se utilizaba. Vamos a verlo...

¿Qué es el lauril sulfato?

Ejemplo de lista de ingredientes de un champú
https://chemistry.stackexchange.com/questions/65865/why-do-shampoo-ingredient-labels-feature-the-term-aqua/65867

Como se ve en la imágen, el lauril sulfato, amónico en este caso, es el segundo ingrediente más abundante en muchos productos de higiene. El lauril sulfato es un nombre aceptado para un compuesto muy utilizado tanto en cosmética como en investigación. Lo único que muchos químicos lo conocerán como "Dodecil sulfato" o "SDS". Este compuesto consiste en una cadena de 12 átomos de carbono (con los hidrógenos oportunos) con un grupo sulfato en un extremo. Esta cadena de carbonos e hidrógenos repele el agua mientras que la parte del sulfato tiene mucha afinidad por el agua. Lo que consigue esta molécula es tener una parte soluble en agua y otra parte insoluble.

Modelo atómico del lauril sulfato
Negro: carbono; blanco: hidrógeno; rojo; oxígeno; amarillo: azufre

Esto permite que la cadena de carbonos, que es muy compatible con las grasas, por ejemplo, puedan ser solubles en agua; permitiendo eliminar grasas y otras sustancias hidrofóbicas que contiene nuestro cuerpo. De esta manera, con una pequeña molécula se consigue disolver las grasas en agua, algo que, a priori, no es posible.

En investigación, se emplea habitualmente la sal sódica del lauril sulfato, habitualmente conocida como dodecil sulfato sódico, o SDS por sus iniciales en inglés. Se utiliza con el mismo propósito que en cosmética, diluir en agua sustancias no solubles, especialmente proteínas y ADN. Se utiliza frecuentemente en electroforesis de gel de poliacrilamida para ayudar a solubilizar todos estos compuestos para que sean separados e identificados.

También se encuentra habitualmente otro compuesto relacionado con el lauril sulfato, que aparece en los botes como "Laureth sulfate" o lauril éter sulfato. Este compuesto es el hermano del SDS, la única diferencia es que contiene grupos etoxilo entre el sulfato y la cadena de carbonos. Su alta compatibilidad con la piel y su capacidad humectante y emulsionante hacen que sea una de las materias primas en la industria cosmética. A estas propiedades hay que sumarle su ligero olor que permite que sea perfumado sin inconvenientes.

Ambos compuestos son considerados tensioactivos, cambian la tensión superficial del agua. Es un tensioactivo iónico, ya que en disolución acuosa tienen una carga negativa, localizada en el sulfato.

Con esto ya sabéis un poco más sobre aquello que os echáis en la piel (casi) a diario. Si hay dudas o preguntas, por favor, dejadlas aquí abajo en los comentarios o en Facebook, Instagram o Twitter en @callofchemistry.

Nos vemos!!

Temporada 3: La vida es posible por el hielo

Bienvenidos a la tercera temporada de este blog! 

La temporada pasada no hubo tanto contenido como me hubiese gustado pero esperemos que en esta temporada haya más y mejor. Hay cosas nuevas en camino que espero que ayuden a mejorar el blog y, sin más que darte las gracias por seguir aquí un año más, empezamos con el tema de esta semana, ¿por qué la vida es posible gracias al hielo? Empezamos...

¿Qué tiene de especial el hielo?

Como todos sabemos, el hielo es agua en estado sólido, nada nuevo, pero tiene una propiedad que todos sabemos pero que hasta que no te lo dicen no te das cuenta de lo raro que es: El hielo flota

No, no hemos descubierto nada nuevo, pero si te fijas, por ejemplo, en una botella de aceite en invierno, el aceite congelado se va al fondo y esto ocurre en prácticamente todos los elementos y compuestos mientras que en el agua y todo lo que tenga una base mayoritaria de agua (vino, refrescos y demás bebidas en general) la parte congelada flota en el líquido. Puedes comprobarlo en casa metiendo una botella de aceite en el congelador y, cuando se empiece a congelar, puedes observar que la parte sólida se va al fondo.

Fuente: https://gaulosoliveoil.com/blog/?p=246

El hecho de que el hielo flote se debe a que la estructura al congelarse se ordena, ocupando más espacio que el agua derretida. Esto disminuye su densidad, haciendo que flote. Además, las fuerzas intermoleculares entre las moléculas de agua son de las más fuertes con respectos a compuestos de estructuras similares (CH₄, NH₃, H₂O, HF, SiH₂,...). Esto también hace que la temperatura de fusión del agua sea anormalmente alta con respecto a estos compuestos, permitiendo que el agua esté como hielo cuando otros compuestos ya son gases.

Pero. ¿qué tiene que ver todo esto con la vida? Pues esta anomalía del agua/hielo permite que, en casos de frío extremo el agua congelada no se vaya al fondo, congelando todo el lecho marino y matando a toda la fauna y la flora que vive allí. Así pues simplemente el hielo congelado crea una capa superficial (que además es bastante aislante térmico) que evita que se congele todo el agua que tiene por debajo, permitiendo la vida en su interior, preservándola del frío congelador de su superficie.

Como todos sabemos la vida comenzó en los océanos, donde se desarrolló la primera vida durante miles de años y esta anomalía permitió que la vida se pudiese desarrollar allí con la calma necesaria para obtener toda la complejidad que le caracteriza, por lo que ya sabes, que puede decirse que la vida es posible gracias a que el hielo flota.

Hasta aquí el post de esta semana. 

¿Cómo se pueden analizar los átomos?

Esta semana hablaremos sobre cómo analizar los átomos que conforman una molécula, un material o cualquier cosa, qué técnicas son las más utilizadas y cuales son más sensibles. Empezamos...

¿Cómo analizar un átomo?

Los átomos, como todos sabemos a estas alturas, son demasiado pequeños y probablemente demasiado complicados como para poder verlos o sacarles algún tipo de fotografía para analizarlos, así que los científicos desde hace muchos años se han tenido que buscar la vida para poder determinarlos de manera indirecta.

La marcha análitica

La manera que se empleaba primariamente para identificar metales en disolución (se puede disolver en ácido un metal) se basaba en hacerlo reaccionar con diferentes sales inorgánicas y reactivos para formar precipitados coloreados. Si estos reactivos se añadían en el orden adecuado se podían identificar varios metales simultáneos en la misma disolución. Este orden de reactivos se conoce habitualmente como la marcha analítica. 

Esta metodología tiene el problema de que funciona para un número pequeño y muy mayoritario (casi porcentajes) de átomos de metales. Aún así, es muy útil en ciertos lugares como en minas, donde las aguas que fluyen por en interior arrastran gran cantidad de mineral erosionado.

Fotómetros de llama

Cuando está metodología se empezó a quedar obsoleta debido a la gran cantidad de metales descubiertos y los niveles tan bajos (por ejemplo, en casos toxicológicos, en envenamientos por metales pesados) se hizo necesario el desarrollo de nuevas técnicas que permitiesen el análisis rápido y a bajas concentraciones.

Se conocía desde antiguo que al añadir metales a los fuegos artificiales, estos cambiaban el color de la explosión dependiendo del metal (además del aluminio, casi imprescindible). Empleando estos colores se desarrollaron los fotómetros de llama, en los que mediante una llama de acetileno (como una llama de soporte de soldador) se podían excitar ciertos metales, principalmente alcalinos y alcalinotérreos, y detectarlos dependiendo de su color de su emisión. Hay que remarcar que estos metales normalmente no eran detectables en la marcha analítica.

Basándose en estos fotómetros y en su capacidad de atomizar las muestras debido a su alta temperatura, se empezaron a utilizar para determinar metales que no emitían, simplemente excitándolos con una lámpara del "color" adecuado. Este principio, junto con el desarrollo de la espectroscopía en general y la ley de Lambert-Beer en particular, permiten determinar la concentración presente en muestras mucho más diluías y de prácticamente de todos los metales. Esta técnica se mejoró en algún orden de magnitud con la incorporación del horno de grafito, que permite la vaporización de los metales sin la radiación de fondo de la llama.

ICP-OES y ICP-MS

Ya en los años 80, se desarrolló la técnica de plasma acoplado inductivamente (ICP, por sus siglas en inglés). Esta técnica emplea una antorcha de plasma de argón que alcanza temperaturas entre 8000 y 10000 K, equivalente a la temperatura en la superficie del Sol. Inicialmente se empleó como fuente de emisión ya que alcanza más temperatura y puede hacer emitir a todos los metales, dando lugar a la espectrometría de emisión óptica por ICP, conocida como ICP-OES. 

Tras el desarrollo de esta técnica se observó que debido a las altas temperaturas alcanzadas muchos de los metales emitían menos de lo esperado debido a que se producía una importante ionización de la muestra. En vez de convertirse en un problema, las mentes brillantes lo emplearon como fuente de iones, acoplando a la antorcha la entrada de un espectrómetro de masas, dando lugar a la espectrometría de masas acoplada a ICP. Esta nueva técnica fue una revolución por diferentes motivos.

En primer lugar era capaz, de manera muy sencilla, de determinar los isótopos de todos los metales y de muchos no metales, lo que produjo una revolución en muchos campos, especialmente de la geoquímica. Además, los límites de detección bajaron hasta las partes por trillón americano (1 en 1.000.000.000.000), incluso menores en algunos casos.

Especiación

La especiación se denomina a la determinación de distintas especies del mismo ión metálico. La respuesta frente a los detectores previamente expuestos es la misma, por lo que es necesaria una separación previa. Aquí es donde entra en juego nuestra ya conocida cromatografía. Empleando cromatografías iónicas, de exclusión por tamaños o, incluso, electroforesis, es posible separar las especies metálicas, obteniendo un tiempo de migración característico para cada especie.

Hasta aquí el tema de hoy. Muchas gracias por leerlo hasta el final y si hay dudas, comentarios, preguntas puedes dejarl@s en los comentarios de abajo, en la página de Facebook o de Instagram (ambos con @callofchemistry).

Nos vemos!!

Fuerzas intermoleculares

Hace unas semanas hablamos de cómo funcionaban los enlaces entre átomos (enlace químico) y por ello esta semana veremos por encima cómo funcionan las fuerzas intermoleculares. Empezamos...

¿Qué son las fuerzas intermoleculares?

Las fuerzas intermoleculares son las fuerzas que mantienen juntas a las moléculas de compuestos covalentes moleculares. El resto de compuestos (iónicos, metálicos y covalentes no moleculares) forman redes y no moléculas discretas por lo que en principio no presentarían está fuerzas, pero aparecen entre cadenas y/o láminas.
Estas fuerzas son de distinta intensidad dependiendo de varios factores que determinan cada fuerza, desde la deformación de la envolvente electrónica hasta interacciones iónicas.
Para entender estas deformaciones es necesario conocer algún concepto. Un dipolo es el campo eléctrico creado por dos átomos enlazados que tienen distinta electronegatividad. Estos dipolos son permanentes, si los átomos enlazados son diferentes, instantáneos, si se producen por deformaciones instantáneas, o inducido, que ocurren por deformación a partir de otros dipolos, ya sean permanentes o instantáneos.

Clasificación:

Las fuerzas intermoleculares, también conocidas como de Van Der Waals, clasificadas de menor a mayor intensidad, son las siguientes:

• Fuerzas de dispersión de London o interacciones dipolo instantáneo-dipolo inducido. Son las interacciones más débiles. Ocurren cuando un dipolo instantáneo induce otro dipolo en una molécula apolar, sin dipolo, debido a las atracciones del núcleo de un átomo por la corteza electrónica del otro. Son deformaciones instantáneas que apenas tienen intensidad.
• Fuerzas dipolo-dipolo inducido. Tienen lugar cuando un dipolo permanente induce un dipolo a un enlace no polar. Tienen intensidades mayores a las de London pero siguen siendo débiles.
• Fuerzas dipolo-dipolo. Ocurren entre moléculas polares. Son mayores que las anteriores y son permanentes con el tiempo, por lo que unen más fuertemente a las moléculas polares.
• Enlaces de hidrógeno. Uniones entre átomos con pares de electrones libres y átomos de hidrógenos. El hidrógeno suele tener una pequeña carga positiva, por lo que es atraido por pares de electrones libres. Estas uniones son generalmente más fuertes que las fuerzas dipolo-dipolo. No confundir con puentes de hidrógeno, que son otro tipo de enlaces.
• Fuerzas iónicas. Son las más fuertes. Surgen por atracción de cargas netas entre átomos de las moléculas.

¿En qué influyen?

Estas fuerzas son responsables de los estados de la materia de las sustancias moleculares. Son capaces de modular las estructuras sólidas, las temperaturas de fusión y ebullición, las solubilidades en diversos disolventes, etc. Son responsables de la mayoría de sus propiedades fisicoquímicas supramoleculares, donde los enlaces covalentes apenas tienen influencia.

Son responsables de que el agua sea líquida, el oxígeno gaseoso o la gasolina líquida pero volátil. Es la razón por la que el agua sea un disolvente habitual, que el aceite no se solubilice en agua o de que las mezclas tengan sus propiedades.

Hasta aquí el post de esta semana en el que intento seguir con un poco de divulgación básica en química. Recordad que para dudas, consultas, ampliación de información o sugerencia de nuevos temas. Para todo esto podéis usar los comentarios más abajo, en Facebook o en Instagram (@callofchemistry).

Nos vemos!

¿Qué es el enlace químico y cómo se interpreta actualmente?

Esta semana el tema elegido ha sido el enlace químico, un tema que aparentemente es sencillo pero mucho más complicado de lo que aparentemente podría parecer. Empezamos...

La Teoría de Lewis

Esta teoría fue propuesta por Gilbert Newton Lewis en 1916 en el artículo "La molécula y el átomo". Esta teoría consta en poner alrededor de un átomo un número de puntos tanto como electrones tenga en su última capa. A partir de aquí, se trata de que, compartiendo los electrones seamos capaces de dar a cada átomo 8 electrones. Esta regla se conoce como La regla del octete. Si se comparten un par de electrones se dice que tienen un enlace sencillo, si se comparten 4 electrones es un enlace doble y así sucesivamente.

A partir de aquí se fue capaz de justificar las relaciones estequiométricas observadas entre los átomos y poder predecir las fórmulas de compuestos que entonces no se conocían. Aún así, no es capaz de justificar la mayoría de propiedades, como forma, propiedades eléctricas, magnéticas o de color.

La Teoría del Mar de Electrones

Esta teoría fue propuesta para justificar las propiedades de los metales. Esta teoría supone que todos los metales son átomos que han perdido los electrones de la última capa, permaneciendo como iones positivos inmersos en un mar de electrones. Este mar o nube de electrones mantiene los iones unidos. Las justificaciones de este modelo son un poco "flojas" ya que los iones se repelerían. Intenta explicar de una manera muy somera las propiedades electricas y térmicas de los compuestos metálicos.

La Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de la Capa de Valencia (TRPECV)

Esta teoría se basa en unir los átomos como en la teoría de Lewis pero teniendo en cuenta los orbitales atómicos. Éstos únicamente se pueden combinar si cumplen criterios de simetría. Si este solapamiento es frontal, se denomina sigma (σ); mientras que si el solapamiento es lateral se denomina pi (π). Puede haber un enlace sigma y dos pi, haciendo un total de 3 enlaces entre dos átomos.

Además, teniendo en cuenta la repulsión electrónica entre orbitales llenos así como la combinación matemática entre ellos para formar orbitales nuevos (hibridación) se puede obtener de manera relativamente sencilla la forma y la distribución atómica espacial en una molécula. Aún así hay muchas propiedades en las que falla, como en el comportamiento magnético del O2, o en otras como en el color, del que no es capaz de predecirlo.

La teoría del campo del cristal

Esta teoría (menos conocida) fue desarrollada para un cierto tipo de compuestos, los complejos metálicos, en los que dependiendo de cómo se aproximen los ligandos se pueden modificar los niveles d de los átomos metálicos de manera que con la energía de ese desdoblamiento se es capaz de explicar el color y propiedades magnéticas. La pega de esta teoría radica precisamente en que únicamente vale para complejos metálicos, no es aplicable al resto de moléculas.

La teoría de orbitales moleculares

Esta teoría es la que se emplea en la actualidad y también la más compleja de todas. Permite explicar moléculas, materiales metálicos e iónicos que no podían ser explicados por las teorías anteriores. Esta teoría se basa en combinar los orbitales atómicos de las últimas capas de los átomos. Esto supone que al combinar dos orbitales atómicos surgen dos orbitales moleculares, uno enlazante (de menor energía) y otro antienlazante (de mayor energía). Dependiendo de cómo se coloquen los electrones el enlace será más o menos fuerte. 

El principal problema de este modelo es la complejidad para obtener resultados, siendo necesario mucho tiempo (incluso semanas) de cálculo computacional para la obtención de estructuras. Igualmente, las geometrías y energías pueden no necesitarse con tanta precisión, habiéndose desarrollado modelos alternativos basados en físicas más sencillas. Este modelo aplicado completamente permite predecir comportamientos eléctricos, magnéticos, colores, formas e infinidad de energías necesarias para la caracterización de la molécula (UV, IR, RMN, etc).

Actualmente este modelo se usa no sólo para moléculas sino también para metales y compuestos iónicos, dando lugar a la teoría de bandas, que surge de aplicar la teoría de orbitales moleculares a redes (casi) infinitas.

Pues con este breve resumen lo dejamos esta semana. Si tienes dudas, preguntas o quieres ampliar cualquiera de las teorías sólo tienes que pedirlo. Para eso y más puedes utilizar también los comentarios en Facebook e Instagram.

Nos vemos!!

¿Por qué no podemos parar de comer patatas fritas?

Esta semana hablaremos de por qué al comer patatas fritas y demás ganchitos nos es tan difícil dejar de comer. Nos podemos comer la bolsa cuando realmente habíamos empezado a comer sin apenas ganas pero, ¿por qué pasa esto? ¿Es habitual o un suceso raro? ¿Es natural o provocado? Vamos a ver de dónde viene todo esto y qué lo provoca. Comenzamos!!

El sabor Umami

El sabor Umami es nuevo sabor, propuesto a partir del año 1908, cuyo significado en japonés significa sabroso. Fue asignado primariamente al glutamato, forma desprotonada del ácido glutámico, presente en el caldo de alga kumbu.

Molécula de Glutamato

El glutamato tiene una larga historia en la cocina.​ Las salsas de pescado fermentado, ricas en glutamato, se usaban ya en la Roma antigua. A fines del siglo XIX, el chef Auguste Escoffier, quien abrió el restaurante que fue considerado como el más glamuroso, costoso y revolucionario en París, creó comidas que combinaban el sabor umami con sabores dulces, ácidos, amargos y salados.​ Sin embargo, no conocía la química detrás de esta característica tan particular.

El sabor Umami es un sabor sutil pero de regusto prolongado y difícil de describir. Induce la salivación y una sensación aterciopelada en la lengua que estimula la garganta, el paladar y la parte posterior de la boca. Por sí mismo, umami no es sabroso, pero realza el sabor agradable de una gran cantidad de alimentos, especialmente en presencia de aromas complementarios. Pero al igual que otros sabores básicos -excepto la sacarosa- umami es agradable sólo dentro de un margen relativamente estrecho de concentración.​ El sabor umami óptimo depende también de la cantidad de sal.

Patatas fritas, ricas en sabor umami

Glutamato monosódico

Todo este sabor Umami viene provocado, en el caso de las patatas fritas y demás fritos, a que se les añade artificialmente glutamato monosódico, también conocido como aditivo E-621. Esta adición se realiza precisamente para que comamos más patatas, ya que este compuesto actúa como potenciador del sabor, debido a que equilibra, combina y resalta el carácter de otros sabores, especialmente en presencia del sal (NaCl). Además existe la creencia que este compuesto produce adicción a corto plazo, de manera que al empezar a comer es difícil dejarlo, lo que hace que nos comamos la bola y todo lo que haya delante. Podéis leer todas las teorías en este artículo sobre qué es el glutamato monosódico.

Bolsa de glutamato monosódico para su uso como aditivo alimentario

Para estos alimentos, se vende el glutamato monosódico, en España principalmente en pequeños comercios chinos y latinos. También, como indica el artículo, se le ha puesto el sobrenombre de el "Síndrome del restaurante chino", ya que se cree que es ampliamente usado en este tipo de restaurantes y que es el resultado de que muchas de las comidas de estos restaurantes sepan parecido.

Molécula del glutamato monosódico

Así que ya sabes, si te cuesta dejar de comer algo, que además tiene sabor salado y, especialmente, si viene de restaurantes chinos, que sepas que la molécula que tienes aquí arriba puede ser la responsable. Siempre puedes buscar más información sobre toda esta información, preguntar si tienes dudas, dejar comentarios aquí, en Facebook, o en la recién creada cuenta de Instagram!!

Nos vemos la semana que viene!

Cuídate!!