APC Nº 4 ELEMENTOS DE FÍSICA Y QUÍMICA SEGUNDO AÑO (JUNIO)

LA BIOMASA

¿Qué es la biomasa?

La biomasa es el nombre dado a cualquier materia orgánica de origen reciente que haya derivado de animales y vegetales como resultado del proceso de conversión fotosintético. La energía de la biomasa deriva del material de vegetal y animal, tal como madera de bosques, residuos de procesos agrícolas y forestales, y de la basura industrial, humana o animales.

El valor energético de la biomasa de materia vegetal proviene originalmente de la energía solar a través del proceso conocido como fotosíntesis. La energía química que se almacena en las plantas y los animales (que se alimentan de plantas u otros animales), o en los desechos que producen, se llama bioenergía . Durante procesos de conversión tales como la combustión, la biomasa libera su energía, a menudo en la forma de calor, y el carbón se oxida nuevamente a dióxido de carbono para restituir el que fue absorbido durante el crecimiento de la planta. Esencialmente, el uso de la biomasa para la energía es la inversa de la fotosíntesis.

CO₂ + 2H₂O ([CH₂O] + H₂O) + O₂

Fotosíntesis

Este proceso de captación de la energía solar y su acumulación en las plantas y árboles como energía química es un proceso bien conocido. Los carbohidratos, entre los que se encuentra la celulosa, constituyen los productos químicos primarios en el proceso de bioconversión de la energía solar y al formarse aquellos, cada átomo gramo de carbono (12gr) absorbe 112kcal de energía solar, que es precisamente la que después se recupera, en parte con la combustión de la celulosa o de los combustibles obtenidos a partir de ella (gas, alcohol, etc.)

En naturaleza, en última instancia toda la biomasa se descompone a sus moléculas elementales acompañada por la liberación de calor. Por lo tanto la liberación de energía de conversión de la biomasa en energía útil imita procesos naturales pero en una tasa más rápida. Por lo tanto, la energía obtenida de la biomasa es una forma de energía renovable. Utilizar esta energía recicla al carbón y no añade dióxido de carbono al medio ambiente, en contraste con los combustibles fósiles. De todas las fuentes renovables de energía, la biomasa se diferencia en que almacena energía solar con eficiencia. Además, es la única fuente renovable de carbón, y puede ser procesada convenientemente en combustibles sólidos, líquidos y gaseosos.

La biomasa puede utilizarse directamente (por ejemplo combustión de madera para la calefacción y cocinar) o indirectamente convirtiéndola en un combustible líquido o gaseoso (ej: etanol a partir de cosechas del azúcar o biogás de la basura animal). La energía neta disponible en la biomasa por combustión es de alrededor de 8MJ/kg para la madera verde, 20MJ/kg para la materia vegetal seca en horno, 55MJ/kg para el metano; en comparación con cerca de 23 a 30MJ/kg para el carbón. La eficiencia del proceso de la conversión se determina cuánto la energía real puede ser utilizada en forma práctica.

Aplicaciones de la Biomasa

Biocombustibles

La producción de biocombustibles tales como el etanol y el biodiesel tiene el potencial de sustituir cantidades significativas de combustibles fósiles en varias aplicaciones de transporte. El uso extenso del etanol en Brasil ha demostrado que los biocombustibles son técnicamente factibles en gran escala. La producción de biocombustibles en los EE.UU. y Europa (etanol y biodiesel ) está aumentando, siendo la mayoría de los productos utilizados en combustible mezcla, por ejemplo E20 está compuesto por 20% de etanol y 80% de gasolina y se ha descubierto que es eficaz en la mayoría de los motores de ignición sin ninguna modificación. Actualmente la producción de biocombustibles es apoyada con incentivos del gobierno, pero en el futuro, con el crecimiento de los sembrados dedicados a la bioenergía, y las economías de la escala, las reducciones de costos pueden hacer competitivos a los biocombustibles .

Producción eléctrica

La electricidad puede ser generada a partir de un número de fuentes de biomasa y al ser una forma de energía renovable se la puede clasificar como "energía verde". La producción de electricidad a partir de fuentes renovables de biomasa no contribuye al efecto invernadero ya que el dióxido de carbono liberado por la biomasa cuando es quemado, (directa o indirectamente después de que se produzca un biocombustible ) es igual al dióxido de carbono absorbido por el material de la biomasa durante su crecimiento.

Calor y Vapor

La combustión de la biomasa o de biogás puede utilizarse para generar calor y vapor. El calor puede ser el producto principal, en usos tales como calefacción de hogares y cocinar, o puede ser un subproducto de la producción eléctrica en centrales combinadas de calor y energía. El vapor generado por la biomasa puede utilizarse para accionar turbinas de vapor para la producción eléctrica, utilizarse como calor de proceso en una fábrica o planta de procesamiento, o utilizarse para mantener un flujo de agua caliente.

Gas Combustible

Los biogases producidos de la digestión o de la pirolisis anaerobia tienen un número de aplicaciones. Pueden ser utilizados en motores de combustión interna para accionar turbinas para la producción eléctrica, puede utilizarse para producir calor para necesidades comerciales y domésticas, y en vehículos especialmente modificados como un combustible.

Ventajas de la biomasa

• La biomasa es una fuente renovable de energía y su uso no contribuye al calentamiento global. De hecho, produce una reducción los niveles atmosféricos del bióxido de carbono, como actúa como recipiente y el carbón del suelo puede aumentar.
• Los combustibles de biomasa tienen un contenido insignificante de azufre y por lo tanto no contribuyen a las emisiones de dióxido de azufre que causan la lluvia ácida. La combustión de la biomasa produce generalmente menos ceniza que la combustión del carbón, y la ceniza producida se puede utilizar como complemento del suelo en granjas para reciclar compuestos tales como fósforo y potasio.
• La conversión de residuos agrícolas, de la silvicultura, y la basura sólida municipal para la producción energética es un uso eficaz de los residuos que a su vez reduce significativamente el problema de la disposición de basura, particularmente en áreas municipales.
• La biomasa es un recurso doméstico, que no está afectado por fluctuaciones de precio a nivel mundial o a por las incertidumbres producidas por las fuentes de combustibles importados. En países en vías de desarrollo en particular, el uso de biocombustibles líquidos, tales como biodiesel y etanol, reduce las presiones económicas causadas por la importación de productos de petróleo.
• Los cultivos para energía perennes (las hierbas y los árboles) tienen consecuencias para el medio ambiente más bajas que los cultivos agrícolas convencionales.

Restricciones en el uso de la biomasa

• En naturaleza, la biomasa tiene relativamente baja densidad de energía y su transporte aumenta los costes y reduce la producción energética neta. La biomasa tiene una densidad a granel baja (grandes volúmenes son necesarios en comparación con los combustibles fósiles), lo que hace el transporte y su administración difíciles y costosos. La clave para superar este inconveniente está en localizar el proceso de conversión de energía cerca de una fuente concentrada de biomasa, tal como una serrería, un molino de azúcar o un molino de pulpa.
• La combustión incompleta de la leña produce partículas de materia orgánica, el monóxido de carbono y otros gases orgánicos. Si se utiliza la combustión de alta temperatura, se producen los óxidos del nitrógeno. En una escala doméstica más pequeña, el impacto en la salud de la contaminación atmosférica dentro de edificios es un problema significativo en los países en vías de desarrollo, en donde la leña se quema ineficazmente en fuegos abiertos para cocinar y la calefacción de ambientes.
• Existe la posibilidad que el uso extensivo de bosques naturales cause la tala de árboles y escasez localizada de leña, con ramificaciones ecológicas y sociales serias. Esto está ocurriendo actualmente en Nepal, partes de la India, Sudamérica y en África sub Sahara. La conversión de bosques en tierras agrícolas y áreas urbanas es una importante causa de la tala de árboles. Además, en muchos países asiáticos gran parte del combustible de la madera usado con propósitos de energía provienen de áreas indígenas boscosas.
• Hay un conflicto potencial por el uso de los recursos de la tierra y del agua para la producción de energía de biomasa y otras aplicaciones, tales como producción de alimentos y de fibras. Sin embargo, el uso de técnicas modernas de producción agrícola representa que hay suficiente tierra disponible para todas las aplicaciones, incluso en regiones densamente pobladas como Europa.
• Algunos usos de la biomasa no son completamente competitivos en esta etapa. En la producción de electricidad por ejemplo, hay fuerte competencia de las nuevas plantas de gas natural, altamente eficientes. Sin embargo, la economía de la producción energética de biomasa está mejorando, y la preocupación cada vez mayor por las emisiones de gas de invernadero está haciendo a la energía de biomasa más atractiva.
• La producción y el proceso de la biomasa pueden implicar un consumo de energía significativa, tales como combustible para los vehículos y los fertilizantes agrícolas, dando por resultado un balance energético reducido para el uso de la biomasa. En el proceso de la biomasa se necesitan reducir al mínimo el consumo de combustibles fósiles, y maximizan la conversión de basura y recuperación de energía.
• A menudo existen restricciones políticas e institucionales al uso de biomasa, tales como políticas energéticas, impuestos y subsidios que animan el uso de combustibles fósiles. Los costos de la energía no reflejan a menudo las ventajas ambientales de la biomasa o de otros recursos energéticos renovables.

CUESTIONARIO

01.¿QUÉ ES BIOMASA Y QUE SUSTANCIAS QUÍMICAS PARTICIPAN?

02. EXPLIQUE UNO DE LOS USOS DE LA BIOMASA.

03. SEÑALE VENTAJAS DEL USO DE LA BIOMASA.

04. ¿CUÁLES SON LAS RETRICCIONES DEL USO DE LA BIOMASA?

05. ¿QUÉ CREES QUE DEBEMOS HACER EN NUESTRO PAÍS PARA USAR LA BIOMASA?

APC Nº 4 FÍSICA TERCER AÑO (JUNIO)

Fabricación del papel
	Cuando se habla de papel, la mayoría de las personas piensa en árboles. Pero sólo recientemente en la historia del papel los árboles han llegado a ser la fuente principal de pulpa para su producción. El papel se puede hacer de varios tipos de plantas, porque la celulosa es la base de todos los tipos de material vegetal. Para hacer el papel, la celulosa es separada en fibras y luego es batida y mezclada en agua. Cuando se escurre el agua, queda una lámina de fibras entretejidas. Por trescientos millones de años ciertas especies de avispas han masticado materia vegetal o la celulosa para hacer papel, hasta que se forma una pulpa y ellas fabrican las colmenas de esta materia.

Según la tradición, se empezó a fabricar papel en China, hacia el 105 antes de Cristo, de trapos, redes de pescar, corteza de árboles, zacate y otras plantas. El papel puede ser considerado uno de los primeros productos hechos de desechos reciclados.

El papel más antiguo conservado se fabricó con trapos alrededor del año 150. Durante unos 500 años, el arte de la fabricación de papel estuvo limitado a China; en el año 610 se introdujo en Japón, y alrededor del 750 en Asia central. El papel apareció en Egipto alrededor del 800, pero no se fabricó allí hasta el 900. Los egipcios usaban un zacate para hacer el papel de papira.

El empleo del papel fue introducido en Europa por los árabes, y la primera fábrica de papel en Europa fue construida en 1151 en España. Esta fábrica usaba trapos viejos y lino. En el transcurso de los siglos siguientes, la técnica se extendió a la mayoría de los países europeos. La introducción de la imprenta de tipos móviles a mediados del siglo XV abarató enormemente la impresión de libros y supuso un gran estímulo para la fabricación de papel. Cuando la demanda de papel empezó a crecer en la segunda mitad del siglo XVIII, los trapos se hicieron escasos y la gente buscaba otras fuentes de fibra para hacer el papel.

Inventores probaron varios tipos de fibras, incluyendo la pulpa de madera que salió mejor. La fibra de madera fue la materia más disponible para hacer el papel y por eso a finales del siglo XIX la mayoría de las fábricas de papel empezaron a hacer papel de árboles.

Al mismo tiempo se trató de reducir el costo del papel mediante el desarrollo de una máquina que reemplazara el proceso de moldeado a mano en la fabricación del papel.

La primera máquina eficiente en dicha labor fue construida en 1798 por el francés Nicolas Louis Robert. La máquina de Robert fue mejorada por dos papeleros británicos, los hermanos Henry y Sealy Fourdrinier, quienes en 1803 crearon la primera de las máquinas que llevan su nombre. El problema de la fabricación de papel a partir de una materia prima barata se resolvió con la introducción del proceso de trituración de madera para fabricar pulpa, alrededor de 1840, y del primer proceso químico para producir pulpa, unos diez años después.

Estados Unidos y Canadá son los mayores productores mundiales de papel, pulpa y productos papeleros. Finlandia, Japón, la antigua Unión Soviética y Suecia también producen cantidades significativas de pulpa de madera y papel de diarios.

El proceso básico de la fabricación de papel no ha cambiado a lo largo de más de 2.000 años, e implica dos etapas: 1.- Trocear (desmenuzar) la materia prima en agua para formar una suspensión de fibras individuales y 2.- Formar láminas de fibras entrelazadas extendiendo dicha suspensión sobre una superficie porosa adecuada que pueda filtrar el agua sobrante.

En la fabricación manual de papel, la materia prima (paja, hojas, corteza, trapos u otros materiales fibrosos) se coloca en una tina o batea y se golpea con un mazo pesado para separar las fibras.

Durante la primera parte de la operación, el material se lava con agua limpia para eliminar las impurezas, pero cuando las fibras se han troceado lo suficiente se mantienen en suspensión sin cambiar el agua de la tina. En ese momento, el material líquido, llamado pasta primaria, está listo para fabricar el papel.

La principal herramienta del papelero es el molde, una tela metálica reforzada con mallas cuadradas o rectangulares. El dibujo de las mallas puede apreciarse en la hoja de papel terminada si no se le da un acabado especial.

El molde se coloca en un bastidor móvil de madera, y el papelero sumerge el molde y el bastidor en una tina llena de esta pasta. Cuando los saca, la superficie del molde queda cubierta por una delgada película de pasta primaria.

El molde se agita en todos los sentidos, lo que produce dos efectos: distribuye de forma uniforme la mezcla sobre su superficie y hace que las fibras adyacentes se entrelacen, lo que proporciona resistencia a la hoja. Mientras se agita el molde, gran parte del agua de la mezcla se filtra a través de la tela metálica.

A continuación se deja descansar el molde, con la hoja de papel mojado, hasta que ésta tiene suficiente cohesión para poder retirar el bastidor.

Una vez retirado el bastidor del molde, se da la vuelta a este último y se deposita con suavidad la hoja de papel sobre una capa de fieltro. Después se coloca otro fieltro sobre la hoja, se vuelve a poner una hoja encima y así, sucesivamente.

Cuando se han colocado unas cuantas hojas de papel alternadas con fieltros, la pila de hojas se sitúa en una prensa hidráulica y se somete a una gran presión, con lo que se expulsa la mayor parte del agua que queda en el papel. A continuación, las hojas de papel se separan de los fieltros, se apilan y se prensan. El proceso de prensado se repite varias veces, variando el orden y la posición relativa de las hojas. Este proceso se denomina intercambio, y su repetición mejora la superficie del papel terminado.

La etapa final de la fabricación del papel es el secado. El papel se cuelga de una cuerda en grupos de cuatro o cinco hojas en un secadero especial hasta que la humedad se evapora casi por completo.

Fabricación mecanizada de papel Aunque los procedimientos esenciales de la fabricación mecanizada de papel son los mismos que los de la fabricación manual, el proceso mecánico es bastante más complicado. En la actualidad, más del 95% del papel se fabrica con celulosa de madera. Para los papeles más baratos, como el papel de diarios, se utiliza sólo pulpa de madera triturada; para productos de más calidad se emplea pulpa de madera química, o una mezcla de pulpa y fibra. La primera etapa es la preparación de la materia prima. Los materiales más usados hoy día son los trapos de algodón o lino y la pulpa de madera.

La preparación de la madera para la fabricación de papel se efectúa de dos formas diferentes.

En el proceso de trituración, los bloques de madera se aprietan contra una muela abrasiva giratoria que va arrancando fibras. Las fibras obtenidas son cortas y sólo se emplean para producir papel prensa barato o para mezclarlas con otro tipo de fibras de madera en la fabricación de papel de alta calidad.

En los procesos de tipo químico, las astillas de madera se tratan con disolventes que eliminan la materia resinosa y la lignina y dejan fibras puras de celulosa.

CUESTIONARIO

01. EXPLIQUE EL DESARROLLO DEL PAPEL A LO LARGO DE LA HISTORIA.

02. ¿ EN EL PROCESO BÁSICO DE LA FABRICACIÓN DE PAPEL A LO LARGO DE MÁS DE 2000 AÑOS. IMPLICA 2 ETAPAS, EN QUÉ CONSISTE CADA UNA DE ELLAS?

03. EXPLIQUE LA FABRICACIÓN MECANIZADA DEL PAPEL.

04. ¿A QUÉ TRATAMIENTOS ESPECIALES SON SOMETIDOS EL PAPEL?

05. ¿CÓMO CREE UD. QUE PERJUDICA AL MEDIO AMBIENTE LA PRODUCCIÓN DEL PAPEL?

APC Nº 4 QUÍMICA TERCER AÑO (JUNIO)

Video de como se hace una tELEVISOR:

Como se hace una Tv de plasma- Discovery channel En este video se muestra como se hace una tv de plasma desde el primer paso hasta la exportación !!!

Luego de ver el video realizar un resumen, un comentario del mismo, indicando las sustancias químicas que se usan (20 líneas como mínimo)

APC Nº 4 QUÍMICA CUARTO AÑO (JUNIO)

Excelente vídeo que nos muestra como se fabrica una botella de plástico, bueno realmente 10 600 a la hora.

En el vídeo nos muestran, la fundición del polietileno tereftalato PET a 300 grados en la máquina de inyección, la creación de las preformas en los moldes y por último el proceso de soplado, por el que se crean las formas definitivas de las botellas y recipientes. (luego de ver el video, hacer un resumen del proceso de mínimo 20 líneas)

* AVERIGUAR LA FORMULA DEL PET

Realmente interesante.

http://www.youtube.com/watch?v=51VRiGblY9U&feature=player_embedded

CARTEL DE CONTENIDOS II BIMESTRE ELEMENTOS DE FÍSICA Y QUÍMICA 2DO AÑO

CARTEL DE CONTENIDOS II BIMESTRE FÍSICA 3ER AÑO

CARTEL DE CONTENIDOS II BIMESTRE QUÍMICA 3ER AÑO

CARTEL DE CONTENIDOS II BIMESTRE QUÍMICA 4TO AÑO

APC Nº 3 ELEMENTOS DE FÍSICA Y QUÍMICA SEGUNDO AÑO (MAYO)

Fenómenos Físicos en la Atmósfera

El Azul del Cielo EL AZUL DEL CIELO La atmósfera terrestre está constituida por infinidad de pequeñas gotas de agua que provocan el mismo fenómeno de la refracción en la luz del Sol que el prisma de vidrio. Los rayos violeta y azul son los que sufren la mayor dispersión con respecto al rayo blanco proveniente del Sol, mientras que los rayos rojo y amarillo son los que casi no sufren esta dispersión. Por ello el color con el que vemos el Sol es amarillo, al no haberse desviado apenas de su dirección, mientras que el resto del cielo es azul, al ser luz difusa que ha llegado a nuestros ojos revotada en infinidad de gotas de agua. La utilización de los faros antiniebla amarillos es debida al hecho de que la difusión de este color es menor. El por qué de que el color del cielo no sea violeta se debe a dos razones fundamentalmente: porque la luz solar contiene más luz azul que violeta y porque el ojo humano (que en definitiva es el que capta las imágenes -aunque el cerebro las interprete-), es más sensible a la luz azul que a la violeta. A su vez, el color del sol es amarillo-rojizo y no blanco, porque si a la luz blanca procedente del Sol -que es suma de todos los colores- se le quita el color azul, se obtiene una luz de color amarillo-rojiza.

El Rojo del Atardecer Al atardecer, el camino que la luz solar recorre dentro de la atmósfera hasta llegar a nosostros es más largo, por lo que los rebotes sucesivos entre pequeñas gotas de agua y partículas de polvo suspendidas es mayor y hacen que la probabilidad de que la luz acabe casi totalmente difundida, incluso la parte amarilla aumente. Sólo los rayos rojos, que menos se desvían, siguen un camino casi rectilíneo. De ahí el color rojo o incluso rosa del atardecer, que suele coincidir con días despejados de mayores presiones atmosféricas. Al amanecer este efecto no es tan pronunciado al haber una menor concentración de polvo en la atmósfera, ya que éste se ha depositado en el suelo durante la noche debido a una mayor humedad por la menor temperatura. Nubes de Tormenta

El color rojizo del atardecer se debe a las partículas de polvo que están suspendidas en el aire ...

Si la luz se encuentra con una distribución de partículas grandes, parte de la luz se esparce y puede llegar a cambiar de color. El ejemplo más sencillo se da en las nubes, donde las gotas de agua incoloras, esparcen la luz en todas las direcciones pero sin alterar su color, de ahí que se vean blancas. Cuando esta difusión actúa de forma masiva y las partículas que provocan la difusión son incoloras, el resultado es la atenuación de la luz blanca hacia grises cada vez más oscuros. Esta es la causa de que en los días muy nublados, cuando las nubes son muy gruesas, el cielo aparezca más o menos gris, y a veces casi negro. Arco Iris El arco iris o arco de lluvia (rainbow) es una consecuencia de la dispersión de la luz del sol cuando se refracta y se refleja dentro de las gotas de agua con forma esférica, cambiando tres veces de dirección y que deben poseer una forma esférica, por ello la lluvia no debe estar alterada por el viento. El color rojo es el que menos se refracta y por ello se encuentra en la parte exterior del arco, mientras que el violeta es el que menos lo hace y por ello se encuentra en el extremo contrario.

Las gotas de agua esféricas de la lluvia o de una cascada son la causa de que podamos ver el increible fenómeno del arco iris..

Los rayos del Sol involucrados con la formación del arco iris tienen una particularidad, salen de las gotas de lluvia con un ángulo de aproximadamente 138 grados respecto de la dirección que llevaban antes de entrar en ellas. Este es el "ángulo del arco iris", descubierto por René Descartes en el año de 1637. Esto hace posible que el arco iris sea visible para nosotros, que nos solemos encontrar exactamente entre el Sol y la lluvia. La luz solar emerge de muchas gotas de lluvia a un tiempo. El efecto combinado es un mosaico de pequeños destellos de luz dispersados por muchas gotas de lluvia, distribuido como un arco en el cielo. Por ello se puede decir que cada uno vemos nuestro propio arco iris, según la posición en la que nos encontremos. Los diversos tamaños y formas de las gotas afectan la intensidad de los colores del arco iris. Gotas pequeñas hacen un arco iris pálido y de colores con tonalidades pastel; gotas grandes producen colores muy vivos. Además, las gotas grandes son aplastadas por la resistencia del aire mientras caen. Esta distorsión ocasiona que el "final" del arco iris tenga colores más intensos que la cresta.

A veces, es posible ver también lo que se conoce como arco iris secundario, el cual es más débil y presenta los colores invertidos. El arco iris primario, que hemos dado en llamar simplemente "arco iris", es siempre un arco interior del arco iris secundario. Este segundo arco existe porque ciertos rayos de luz se reflejan una vez más dentro de la gota y se dispersan luego en un ángulo de aproximadamente 130 grados. La forma real del arco iris es circular pero el ver simplemente un arco se debe a la altura del Sol con respecto al horizonte y por tanto a nuestra posición, cuanto más bajo se encuentre el Sol, más alta será la cresta del arco iris y viceversa. Los aviadores han reportado algunas veces haber visto genuinos arco iris circulares completos. CUESTIONARIO 01. ¿PORQUÉ EL CIELO ES AZUL? 02. ¿PORQUE EL ROJO DEL ATARDECER? 03. ¿CÓMO SE FORMA EL ARCO IRIS? 04. ¿QUÉ ES UN ARCO IRIS SECUNDARIO? 05. ¿PORQUÉ EL COLOR CON EL QUE VEMOS EL SOL ES AMARILLO?

APC Nº 3 QUÍMICA TERCER AÑO (MAYO)

ISOTOPOS RADIACTIVOS

Puede ocurrir que átomos con un número especifico de protones tengan diferente número de neutrones. Estamos entonces en presencia de Isótopos, que pueden ser estables o inestables. En este último caso, se desintegran espontáneamente emitiendo una radiación (gamma, de partículas alfa , beta, etc.) y entonces se llaman isótopos radioactivos o radioisótopos.
La destrucción de un radioisótopo puede ser muy lenta (miles de años) o rapidísima (fracciones de segundo). Se llama tiempo de vida media de un radioisótopo el tiempo requerido para su radioactividad inicial se reduzca a la mitad.

Uso de radioisótopos en la medicina

Radioterapia

La radioterapia empleada contra el cáncer, consiste en la exposición de un tumor a la radiación preveniente de un radioisótopo.

Dado que las células en proceso de reproducción son muy sensibles a la radiación (radio sensibles), las células tumorales en rápido proceso de reproducción, son mas afectadas por la radiación que las células sanas.

Este es el fundamento de la radioterapia.

En la tele terapia (tele significa a distancia), el tumor se trata mediante la penetrante radiación gamma emitida por un radioisótopo ubicado fuera del organismo.

En el equipo para tele terapia, el radioisótopo está colocado en un bloque de plomo y otros metales, provisto de una rendija especial (colimador), de modo de irradiar sólo la zona del tumor y no exponer a todo paciente.

Un estudio computarizado del paciente permite determinar bajo que ángulo se debe exponer el tumor para que el posible daño a otros órganos, por la radiación, sea mínimo.

En la radioterapia de contacto, el radioisótopo –generalmente un emisor beta- se introduce en el organismo.

Medicina Nuclear

Los radioisótopos también se utilizan en la medicina como trazadores.

Los átomos radiactivos "avisan" donde se encuentran debido a las radiaciones que realicen.

En cuerpo humano, determinados elementos químicos resultan absorbidos principalmente por un cierto órgano; un ejemplo es la glándula tiroides que absorbe yodo.

Es posible estudiar si el funcionamiento de un órgano es normal o no seleccionando un radioisótopo adecuado a cada caso, ya que la fijación del radio trazador es diferente en el tejido sano que en el tejido afectado.

Los trazadores radiactivos se administran al paciente en cantidades pequeñas que no alteran los procesos fisiológicos, que permiten estudiar una función sin modificarla.

La dosis de radiación administrada es muy baja; por eso es que las técnicas son incruentas.

Cuando se le debe de tomar al paciente varias radiaciones (rayos X), la radiación que recibe es más alta.

La medicina Nuclear permite detectar cambios funcionales cuando todavía no se observan cambios estructurales en los órganos (lo que representa una ventaja para el diagnóstico precoz) ya que en las enfermedades ocurren primero trastornos funcionales y cambios bioquímicos, antes de que se puedan observar modificaciones en la estructura de los órganos afectados.

Una fijación anormal del radio trazador en una parte del organismo, puede indicar desde un traumatismo a un tumor, por lo que, para el diagnóstico, no se puede omitir el estudio de la historia química del paciente.

La Medicina Nuclear se complementa además con las técnicas convencionales como por ejemplo las de rayos X.

La gamma cámara es el aparato empleado en la Medicina Nuclear para registrar la radiación gamma emitida por el radio trazador.

La gamma grafía es la imagen generada en la pantalla de la computadora correspondiente.

Los radiotrazadores se manipulan protegiéndose detrás de una mampara de plomo, en la que incluso el vidrio contiene átomos de este elemento. Los bloques pintados de amarillo también son de plomo.

Se observa la advertencia con el símbolo de radiactividad. Para seguridad y control del técnico que trabaja con radio trazadores, se utiliza un medidor de radiación de tipo pulsera.

En la computadora conectada a la gamma cámara se observan y procesan las imágenes obtenidas, resultando el centello grama.

Gamma cámara

Centello grama de cerebro

CUESTIONARIO

01.¿QUÉ SON RADIOISÓTOPOS?

02. ¿A QUÉ SE LLAMA TIEMPO DE VIDA MEDIA?

03. ¿QUÉ ENTIENDE POR RADIO TERAPIA Y TELE TERAPÍA? (Realice un cuadro comparativo.

04. EXPLIQUE COMO FUNCIONAN LOS RADIOISÓTOPOS COMO TRAZADORES.

05. DE LA LECTURA, ¿CÓMO SE DEFINE?
* GAMMA CÁMARA.
* GAMMA GRAFÍA
* CENTELLO GRAMA

APC Nº 3 QUÍMICA CUARTO AÑO (MAYO)

CEMENTO
Se denomina cemento a un conglomerante formado a partir de una mezcla de caliza y arcillagrava y arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece, adquiriendo consistencia pétrea, denominada hormigón o concreto (en Perú y parte de Sudamérica). Su uso está muy generalizado en construcción e ingeniería civil.
Desde la antigüedad se emplearon pastas y morteros elaborados con arcilla, yeso o cal para unir mampuestos en las edificaciones. Fue en la Antigua Grecia cuando empezaron a usarse tobas volcánicas extraídas de la isla de Santorini, los primeros cementos naturales. En el siglo I a. C. se empezó a utilizar el cemento natural en la Antigua Roma, obtenido en Pozzuoli, cerca del Vesubio. La bóveda del Panteón es un ejemplo de ello. En el siglo XVIII John Smeaton construye la cimentación de un faro en el acantilado de Edystone, en la costa Cornwall, empleando un mortero de cal calcinada. El siglo XIX, Joseph Aspdin y James Parker patentaron en 1824 el Portland Cement, denominado así por su color gris verdoso oscuro similar a la piedra de Portland. Isaac Johnson, en 1845, obtiene el prototipo del cemento moderno, con una mezcla de caliza y arcilla calcinada a alta temperatura. En el siglo XX surge el auge de la industria del cemento, debido a los experimentos de los químicos franceses Vicat y Le Chatelier y el alemán Michaélis, que logran cemento de calidad homogénea; la invención del horno rotatorio para calcinación y el molino tubular y los métodos de transportar hormigón fresco ideados por Juergen Hinrich Magens que patenta entre 1903 y 1907.

Propiedades generales del cemento

• Buena resistencia al ataque químico.
• Resistencia a temperaturas elevada. Refractario.
• Resistencia inicial elevada que disminuye con el tiempo. Conversión interna.
• Se ha de evitar el uso de armaduras. Con el tiempo aumenta la porosidad.
• Uso apropiado para bajas temperaturas por ser muy exotérmico.

Proceso de fabricación

Existe una gran variedad de cementos según la materia prima base y los procesos utilizados para producirlo, que se clasifican en procesos de vía seca y procesos de vía húmeda.

El proceso de fabricación del cemento comprende cuatro etapas principales:

1. Extracción y molienda de la materia prima
2. Homogeneización de la materia prima
3. Producción del Clinker
4. Molienda de cemento

La materia prima para la elaboración del cemento (caliza, arcilla, arena, mineral de hierro y yeso) se extrae de canteras o minas y, dependiendo de la dureza y ubicación del material, se aplican ciertos sistemas de explotación y equipos. Una vez extraída la materia prima es reducida a tamaños que puedan ser procesados por los molinos de crudo.

La etapa de homogeneización puede ser por vía húmeda o por vía seca, dependiendo de si se usan corrientes de aire o agua para mezclar los materiales. En el proceso húmedo la mezcla de materia prima es bombeada a balsas de homogeneización y de allí hasta los hornos en donde se produce el clínker a temperaturas superiores a los 1500 °C. En el proceso seco, la materia prima es homogeneizada en patios de materia prima con el uso de maquinarias especiales. En este proceso el control químico es más eficiente y el consumo de energía es menor, ya que al no tener que eliminar el agua añadida con el objeto de mezclar los materiales, los hornos son más cortos y el clínker requiere menos tiempo sometido a las altas temperaturas.

El clínker obtenido, independientemente del proceso utilizado en la etapa de homogeneización, es luego molido con pequeñas cantidades de yeso para finalmente obtener cemento.

Reacción de las partículas de cemento con el agua

1. Periodo inicial: las partículas con el agua se encuentran en estado de disolución, existiendo una intensa reacción exotérmica inicial. Dura aproximadamente diez minutos.
2. Periodo durmiente: en las partículas se produce una película gelatinosa, la cuál inhibe la hidratación del material durante una hora aproximadamente.
3. Inicio de rigidez: al continuar la hidratación de las partículas de cemento, la película gelatinosa comienza a crecer, generando puntos de contacto entre las partículas, las cuales en conjunto inmovilizan la masa de cemento. También se le llama fraguado. Por lo tanto, el fraguado sería el aumento de la viscosidad de una mezcla de cemento con agua.
4. Ganancia de resistencia: al continuar la hidratación de las partículas de cemento, y en presencia de cristales de CaOH₂, la película gelatinosa (la cuál está saturada en este punto)desarrolla unos filamentos tubulares llados «agujas fusiformes», las cuales al aumentar en número, generan una trama que traspasa resistencia mecánica entre los granos de cemento ya hidratados.
5. Fraguado y endurecimiento: el principio de fraguado es el tiempo de una pasta de cemento de difícil moldeado y de alta viscosidad. Luego la pasta se endurece y se transforma en un sólido resistente que no puede ser deformado. El tiempo en el que alcanza este estado se llama «final de fraguado».

Almacenamiento del cemento

El cemento es una sustancia particularmente sensible a la acción del agua y de la humedad, por lo tanto para salvaguardar sus propiedades, se deben tener algunas precauciones muy importantes, entre otras: Inmediatamente después de que el cemento se reciba en el área de las obras si es cemento a granel, deberá almacenarse en depósitos secos, diseñados a prueba de agua, adecuadamente ventilados y con instalaciones apropiadas para evitar la absorción de humedad.

Si es cemento en sacos, deberá almacenarse sobre parrillas de madera o piso de tablas; no se apilará en hileras superpuestas de más de 14 sacos de altura para almacenamiento de 30 días, ni de más de 7 sacos de altura para almacenamientos hasta de 2 meses. Para evitar que el cemento envejezca indebidamente, después de llegar al área de las obras, el contratista deberá utilizarlo en la misma secuencia cronológica de su llegada. No se utilizará bolsa alguna de cemento que tenga más de dos meses de almacenamiento en el área de las obras, salvo que nuevos ensayos demuestren que está en condiciones satisfacto

CUESTIONARIO
01.- BUSCAR EL SIGNIFICADO DE LAS SIGUIENTES PALABRAS:
- CALIZA
- ARCILLA
- REFRACTARIOS
- CLINKER
-FRAGUADO
- HIDRATACIÓN
- INHIBIDOR

02.- ¿A QUÉ SE LLAMA CONCRETO?

03- ¿COMO FUÉ LA EVOLUCIÓN DEL USÓ Y LA PRODUCCIÓN DEL CEMENTO?

04.- ¿CUÁLES SON LAS CARACTERÍSTICAS DE LA FABRICACIÓN DEL CEMENTO?

05.- ¿CUÁLES SON LAS CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO DEL CEMENTO?

APC Nº 3 FÍSICA TERCER AÑO (MAYO)

ALIMENTOS TRANSGÉNICOS
Se denominan alimentos transgénicos a los obtenidos por manipulación genética que contienen un aditivo derivado de un organismo sometido a ingeniería genética; también se llaman así a aquellos que son resultado de la utilización de un producto auxiliar para el procesamiento, creado gracias a las técnicas de la ingeniería genética

La biotecnología de alimentos aplica los instrumentos de la genética moderna a la mejora de localidad de los productos derivados de las plantas, animales y microorganismos. Desde tiempos remotos, él hombre ha seleccionado, sembrando y cosechado las semillas que permiten la obtención de los alimentos necesarios para el mantenimiento de su metabolismo . De la misma manera, se ha fabricado pan, cerveza, vino o queso sin conocimiento alguno acerca de la ciencia genética involucrada en estos procesos. Desde muy antiguo, los genes de los alimentos han sufrido una modificación, destinada a aumentar sus cualidades benéficas. La biotecnología moderna permite a los productores de alimentos hacer exactamente lo mismo en la actualidad, pero con mayor nivel de comprensión y capacidad selectiva.

La era de los denominados «alimentos transgénicos» para el consumo humano directo se inauguró el 18 de mayo de 1994, cuando la Food and Drug Adminístration de los Estados Unidos autorizó la comercialización del primer alimento con un gen «extraño» el tomate Flavr-Savr; obtenido por la empresa Calgene. Desde entonces se han elaborado cerca de cien vegetales con genes ajenos insertados. Los productos que resultan de la manipulación genética se pueden clasificar de acuerdo con los siguientes criterios:

• Organismos susceptibles de ser utilizados como alimento y que han sido sometidos a ingeniería genética como, por ejemplo, las plantas manipuladas genéticamente que se cultivan y cosechan.

• Alimentos que contienen un aditivo derivado de un organismo sometido ingeniería genética.

• Alimentos que se han elaborado Utilizando un producto auxiliar para el procesamiento (por ejemplo, enzimas), creado gracias a las técnicas de la ingeniería genética. Este tipo de sustancias suelen denominarse alimentos recombinantes. Para incorporar genes foráneos comestibles en la planta o en el animal, es preciso introducir vectores o «parásitos genéticos», como plásmidos y virus, a menudo inductores de tumores y otras enfermedades —por ejemplo, sarcomas y leucemias...... Estos vectores llevan genes marcadores que determinan la resistencia a antibióticos como la kanamicina o la ampicilina, que se pueden incorporar a las poblaciones bacterianas (de nuestros intestinos, del agua o del suelo). La aparición de más cepas bacterianas patógenas resistentes a antibióticos constituye un peligro para la salud pública.

En el caso de los tomates Flavr-Savr la enzima cuya síntesis se inhibe es la poligalacturonasa responsable del ablandamiento y senescencia del fruto maduro. Al no ser activo, este proceso es muy lento, y los tomates pueden recolectarse ya maduros y comercializarse directamente Los tomates normales se recogen verdes y se maduran artificialmente antes de su venta, con etileno, por lo que su aroma y sabor son inferiores a los madurados de forma natural. En este caso, el alimento no Contiene ninguna proteína nueva.

La misma técnica se ha utilizado para conseguir soja con un aceite de alto Contenido en ácido oleíco (89% o más, frente al 24% de la soja normal), inhibiendo la síntesis deja enzima oleato desaturasa. La introducción de genes vegetales, animales o bacterianos da lugar a la síntesis de proteínas específicas. La soja resistente al herbicida glifosato, Contiene un en bacteriano que codifica la enzima 5-enolpiruvil-shikimato-3-fosfato sintetasa. Esta enzima participa en la síntesis de los aminoácidos aromáticos y la propia del vegetal es inhibida por el glitosato; de ahí su acción herbicida. La bacteriana no es inhibida.

El maíz resistente al ataque de insectos contiene un gen que codifica una proteína de Bacillus thuringiensis, que tiene acción insecticida al ser capaz de unirse a receptores específicos en el tubo digestivo de determinados insectos, interfiriendo con su proceso de alimentación y causándoles la muerte. La toxina no tiene ningún efecto sobre las personas ni sobre otros animales. La utilización de plantas con genes de resistencia a insectos y herbicidas permite reducir el uso de plaguicidas y conseguir un mayor rendimiento. Además, se ha obtenido una colza con un aceite de elevado contenido en ácido laúrico, mediante la inclusión del gen que determina la síntesis de una tioesterasa de cierta especie de laurel.

Beneficios de la biotecnología de alimentos

Estas nuevas técnicas auguran posibilidades reales de optimizar la producción de alimentos. El método mencionado en el caso de los tomates —cosechados para el consumo directo, sin necesidad de que maduren artificialmente en cámaras— se está aplicando al cultivo de melones, duraznos, plátanos y papayas de mejor sabor, y a flores recién cortadas, cuya duración se prolonga. Más concretamente, la biotecnología influirá positivamente en los siguientes aspectos:

• Mejor calidad de los granos en semilla.

• Mayores niveles de proteínas en los cultivos de forrajes.

• Tolerancia a sequías e inundaciones

‘•Tolerancia a sales y metales.

• Tolerancia al frío y al calor.

Riesgos de la Biotecnología de los alimentos

La introducción de genes nuevos en el genoma de la planta o del animal manipulado provoca transformaciones impredecibles de su funcionamiento genético y de SU metabolismo celular; el proceso puede acarrear la síntesis de proteínas extrañas para el organismo —responsables de la aparición de alergias en los consumidores.....; la producción de sustancias tóxicas que no están presentes en el alimento no manipulado, así como alteraciones de las propiedades nutritivas (proporción de azúcares, grasas, proteínas, vitaminas, etc.).

Hay suficientes peligros reales como para afirmar que estos alimentos no son seguros. Las experiencias pasadas con biocidas como el DDT, aconsejan una prudencia extrema. Junto a ¡os riesgos sanitarios, la amenaza para el medio ambiente es, incluso, más preocupante La extensión de Cultivos transgénicos pone en peligro la biodiversidad del planeta potencia la erosión y la contaminación genética, además del uso de herbicidas (un importante foco de contaminación de las aguas y de los suelos de cultivo). Según un informe de la OCDE, el 66% de las experimentaciones de campo con cultivos transgénicos que se realizaron en años recientes estuvieron encaminadas a la creación de plantas resistentes a herbicidas La Agencia de Medio Ambiente de Estados Unidos advierte de que este herbicida de amplio espectro ha situado al borde de la extinción a una gran variedad de especies vegetales del país; por otro lado, está considerado uno de los más tóxicos para microorganismos del suelo, Como hongos, actinomicetos y levaduras.

Otra de las preocupaciones fundadas es el posible escape de los genes transferidos hacía poblaciones de plantas silvestres, relacionadas con dichos cultivos transgénicos, mediante el flujo de polen: la existencia de numerosas hibridaciones entre si todos los cultivos transgénicos y sus parientes silvestres ha sido bien documentada La introducción de plantas transgénicas resistentes a plaguicidas y herbicidas en los campos de cultivo conlleva un elevado riesgo de que estos genes de resistencia pasen, por Polinización cruzada a malas hierbas silvestres emparentadas creándose así las denominadas «súper malas hierbas», capaces de causar graves daños en plantas y ecosistemas naturales.

A su vez, estas plantas transgénicas con características nuevas pueden desplazar a especies autóctonas de sus nichos ecológicos.La liberación de organismos modificados genéticamente al medio ambiente tiene consecuencias a menudo imprevisibles, pues una vez liberados —el animal o la planta —,se reproducen y se dispersan por su hábitat, imposibilitando cualquier control.

CUESTIONARIO

01.- Los productos que resultan de la manipulación genética se pueden clasificar , Según los criterios:

02.- Explique que son alimentos recombinantes.

03.- Explique como ha desarrollado el uso de bioingeniería el tomate, la soja de aceite y el maíz.

04. Compare los beneficios y riesgos delos alimentos transgénicos.

05.¿Cuál es su opinión sobre estos tipos de alimentos? sustente mínimo 10 líneas

APC Nº 2 ELEMENTOS DE FÍSICA Y QUIMICA SEGUNDO AÑO (ABRIL)

COLOIDES

En química un coloide, suspensión coloidal o dispersión coloidal es un sistema físico-químico formado por dos o más fases, principalmente éstas son: una continua, normalmente fluida, y otra dispersa en forma de partículas; por lo general sólidas. La fase dispersa es la que se halla en menor proporción.

El nombre de coloide proviene de la raíz griega kolas que significa que puede pegarse. Este nombre hace referencia a una de las principales propiedades de los coloides: su tendencia espontánea a agregar o formar coágulos.

Aunque el coloide por excelencia es aquel en el que la fase continua es un líquido y la fase dispersa se compone de partículas sólidas, pueden encontrarse coloides cuyos componentes se encuentran en otros estados de agregación. En la siguiente tabla se recogen los distintos tipos de coloides según el estado de sus fases continua y dispersa:

		Fase dispersa
		Gas	Líquido	Sólido
Fase continua	Gas	No es posible porque todos los gases son solubles entre sí	Aerosol líquido, Ejemplos: niebla, bruma	Aerosol sólido, Ejemplos: piedra Pómez, Aerogeles
	Líquido	Espuma, Ejemplos: Espuma de afeitado	Emulsión, Ejemplos: Leche, salsa mayonesa, crema de manos, sangre	Sol, Ejemplos: Pinturas, tinta china
	Sólido	Espuma Sólida, Ejemplos: Humo, polvo en suspensión	Gel, Ejemplos: Gelatina, gominola, queso	Sol sólido, Ejemplos: Cristal de Rubí

Actualmente, y debido a sus aplicaciones industriales y biomédicas, el estudio de los coloides ha cobrado una gran importancia dentro de la química física y de la física aplicada. Así, numerosos grupos de investigación de todo el mundo se dedican al estudio de las propiedades ópticas, acústicas, de estabilidad y de su comportamiento frente a campos externos. En particular, el comportamiento electrocinético (principalmente las medidas de movilidad electroforética) o la conductividad de la suspensión completa.

Por lo general, el estudio de los coloides es experimental, aunque también se realizan grandes esfuerzos en los estudios teóricos, así como en desarrollo de simulaciones informáticas de su comportamiento. En la mayor parte de los fenómenos coloidales, como la conductividad y la movilidad electroforética, estas teorías tan sólo reproducen la realidad de manera cualitativa, pero el acuerdo cuantitativo sigue sin ser completamente satisfactorio.

Coloides: Es el tipo especial de dispersión cuyas particulas permanecen en suspensión, con un tamaño de 10-10000 nm.

Propiedades de los coloides

Sus partículas no pueden ser observadas. Podemos definir los coloides como aquellos sistemas en los que un componente se encuentra disperso en otro, pero las entidades dispersas son mucho mayores que las moléculas del disolvente (Efecto Tyndall) .

Los coloides también afectan el punto de ebullición del agua y son contaminantes.

Se clasifican según la magnitud de la atracción entre la fase dispersa y la fase continua o dispersante. Si esta última es líquida, los sistemas coloidales se catalogan como soles y se subdividen en Liófobos (poca atracción entre la fase dispersa y el medio dispersante) y Liófilos (gran atracción entre la fase dispersa y el medio dispersarte). Si el medio dispersante es agua se denominan Hidrófobos (repulsión al agua) e Hidrófilos (atracción al agua).

También se pueden hacer varios tipos de exámenes con esos tipos de sistemas coloidales como los vegetales y animales.

CUESTIONARIO

01. Cite 4 elemplos de coloides, indicando su fase dispersa y continua.

02. ¿Qué es el efecto Tyndall?

03. ¿Qué significa coloide?

04. ¿Según los ejemplos que diferencia, hay entre una emulsión y el gel?

05. Completar:

Si el medio dispersante es agua se denominan: ........................

APC Nº 2 QUIMICA TERCER AÑO (ABRIL)

Alotropía

(del griego: allos, otro, y tropos, manera) en química es la propiedad que poseen determinados elementos químicos de presentarse bajo estructuras quimicas diferentes, como el oxígeno, que puede presentarse como oxígeno atmosférico (O₂) y como ozono (O₃), o con características físicas distintas, como el fósforo, que se presenta como fósforo rojo (P_n) y fósforo blanco (P₄), o el carbono, que lo hace como grafito, diamante y fullereno. Para que a un elemento se le pueda denominar como alótropo, sus diferentes estructuras moleculares deben presentarse en el mismo estado físico.

Las propiedades alotrópicas se presentan en elementos que tienen una misma composición, pero aspectos diferentes; por lo tanto, la propiedad debe observarse en el mismo estado de agregación de la materia y es característico del estado sólido.

La explicación de las diferencias que presentan en sus propiedades se ha encontrado en la disposición de los átomos en el espacio. Por ejemplo, en los cristales de diamante, cada átomo de carbono está unido a cuatro átomos de carbono vecinos, adoptando una ordenación en forma de tetraedro que le confiere una particular dureza. La hibridación del carbono en el diamante es sp³

En el grafito, los átomos de carbono están dispuestos en capas superpuestas y en cada capa ocupan los vértices de hexágonos regulares imaginarios. De este modo, cada átomo está unido a tres de la misma capa con más intensidad y a uno de la capa próxima en forma más débil, en este caso, la hibridación del carbono es sp². Esto explica porqué el grafito es blando y untuoso al tacto. La mina de grafito de un lápiz forma el trazo porque, al desplazarse sobre el papel, se adhiere a éste una pequeña capa de grafito.

El diamante y el grafito, por ser dos sustancias simples diferentes, sólidas, constituidas por átomos de carbono reciben la denominación de variedades alotrópicas del elemento carbono.

Una tercera variedad alotrópica del carbono es el fullereno C⁶⁰ o buckminsterfullereno (en honor al arquitecto Buckminster Fuller) que tiene una forma de balón de fútbol por lo que también se conoce como bucky ball.

Lista de alótropos

No-metales y metaloides:

• Carbono
• Oxígeno
• Nitrógeno
• Fósforo
• Azufre
• Selenio
• Boro
• Germanio
• Silicio
• Arsénico
• Antimonio

Metales:

Entre los elementos metálicos de origen natural (hasta U, sin Tc y Pm), 28 están en condiciones de ambiente de presión alotrópicos: Li, Be, Na, Ca, Sr, Ti, Mn, Fe, Co, Sr, Y, Zr, Sn, La, Ce, Pr, Nd, (PM), Sam, D-os, Tb, Dy, Yb, Hf, Tl, Po, Th, Pa, U. Considerando sólo la tecnología pertinente metales, seis metales son alótropicos: Ti en 882˚C, Fe en 1394˚C y 912˚C, Co en 422˚C, Zr a 863˚C, Sn a 13˚C y en U 668 y 776˚C.

Ejemplo: El ejemplo por excelencia de alotropía es el caso del carbono, cuyas formas alotrópicas son diamante y grafito, dos ejemplos claros de la importancia de la estructura cristalina en las propiedades de los compuestos. Ambos son compuestos del carbono, pero difieren en el enlace y la posición de los átomos.

GRAFITO Y DIAMANTE

En la misma relación mutua en que se encuentran el azufre a y el azufre 13, se hallan el grafito y el diamante. En efecto, tanto el uno como el otro están formados por carbono puro y difieren en cuanto a la forma de sus cristales y a algunas de sus propiedades físicas: color, dureza, etc.
N o es necesario insistir sobre las propiedades del diamante, pues el lector habrá visto o usará algún "brillante" legítimo en un anillo u otra joya. El uso del diamante como piedra preciosa se debe a su gran dureza y a sus propiedades ópticas. La demostración de que el diamante es una forma de carbono se hace quemando pequeños diamantes de poco valor.

En cuanto al grafito, sus propiedades son aproximadamente las de las minas de los lápices "blandos". En efecto, las minas de los lápices se hacen actualmente con grafito mezclado con otras sustancias. El grafito es de color gris oscuro; deja un trazo sobre el papel, de donde su otro nombre de "plombagina", pues el plomo participa de esa propiedad, y de ahí también su uso en los lápices. Existen yacimientos náturales de grafito. En cualquiera de sus formas el carbono es insoluble en todos los solventes comunes. El hierro líquido lo disuelve, y de ahí puede obtenerse cristalizado, en forma de pequeños diamantes que suelen usarse para cortar vidrio. Este método de preparar diamantes artificiales se debe al químico francés Henri Moissan (1852-1907).

Existen en el comercio y tienen aplicaciones en la vida diaria y en la actividad industrial numerosos "carbones" y "negros" obtenidos casi todos ellos por combustión incompleta -es decir, con cantidad insuficiente de oxígeno- de diversos productos naturales. El coque se obtiene por destilación de la hulla. Es el residuo no volátil del carbón de piedra y se usa como combustible, en metalurgia, etc.

Todos estos carbones están formados por grafito más o menos finamente dividido e impurezas, a veces en grandes proporciones, que caracterizan a cada clase de "carbón" y lo hacen utilizable para su finalidad específica.
En cuanto a los llamados carbones fósiles, tenemos la antracita, la hulla, el lignito y la turba, por orden decreciente de calidad como combustible. La destilación de la hulla, de la que diremos algo más adelante, es de gran interés industrial. En los carbones fósiles el carbono existente es también el grafito. De todas las formas del carbono que se encuentran en la naturaleza o en el comercio, la más pura es el diamante.

CUESTIONARIO

1. ¿Qué entiende por alotropía?

2. ¿Cuáles son las formas alotrópicas del carbono?

3. Indique las propiedades del grafito.

4. Indique las características del diamante.

5. ¿Cuáles son las formas alotrópicas menionados en la lectura?. Aque elementos pertenece.

APC Nº 2 FÍSICA TERCER AÑO (ABRIL)

La Geotermia

La geotermia es una rama de la ciencia geofísica que se dedica al estudio de las condiciones térmicas de la Tierra. Uno de los frutos de la técnica más notables, es la extracción de la energía geotérmica.

GEOTERMIA es una palabra de origen griego, deriva de "geos" que quiere decir tierra, y de "thermos" que significa calor: el calor de la tierra. se emplea indistintamente para designar tanto a la ciencia que estudia los fenómenos térmicos internos del planeta como al conjunto de procesos industriales que intentan explotar ese calor para producir energía eléctrica y/o calor útil para el ser humano.

La climatización geotérmica es un sistema de climatización (calefacción y/o refrigeración) que utiliza la gran inercia térmica (temperatura constante, dependiendo de los diferentes lugares, desde 10 a 16 ºC) del subsuelo poco profundo. Se utiliza una bomba de calor que es una máquina térmica que permite transferir energía en forma de calor de un ambiente a otro según se requiera. Su funcionamiento es muy similar a un aire acondicionado tradicional que funciona para frío o como calefacción. El subsuelo suele estar a un temperatura neutra durante todo el año (más fresco en verano que el aire y más templado en invierno), con lo que el rendimiento de la bomba de calor es muy alto al necesitar menos trabajo para realizar la transferencia de energía.

En su sentido más amplio y literal, la energía geotérmica es el calor interno de la Tierra. Es un hecho conocido que en el subsuelo, bajo la tierra que pisamos, la temperatura aumenta con la profundidad, es decir, existe un gradiente térmico y, por lo tanto un flujo de calor desde el interior de la Tierra hacia el exterior. Ello es consecuencia de su estructura interna. La Tierra está constituida básicamente por tres capas concéntricas: el núcleo que es la más interna tiene una composición de hierro fundido a una temperatura superior de los 4.000 ºC; el manto que es la capa intermedia formada por silicatos de hierro y magnesio tiene un espesor de 2.900 km y su temperatura varía desde los 4.000 ºC en su contacto con el núcleo hasta los 800-1000 ºC de su superficie exterior que contacta con la corteza que es la capa más superficial y visible por el hombre. Esta corteza tiene un espesor variable de 5 a 35 km y está formada por silicatos de aluminio y magnesio, variando su temperatura entre los 800-1000 ºC del contacto con el manto y los 15-20 ºC de la superficie que conocemos. El flujo medio de calor registrado en la corteza terrestre es del orden de 1,5 µcal.cm-2.seg-1.

En determinados puntos de la Tierra el flujo de calor es, sin embargo, anormalmente elevado, llegando a alcanzar valores de hasta diez y veinte veces el flujo medio citado. Estas áreas con flujo elevado coinciden siempre con zonas de existencia de fenómenos geológicos singulares, como son una actividad sísmica elevada, la formación de cordilleras en épocas geológicas recientes y una actividad volcánica actual o muy reciente. Estos fenómenos geológicos representan distintas formas de liberación de la energía interna de la Tierra, cuya explicación puede darse a la luz de la tectónica de placas que rige la estructura de la corteza de la Tierra y su relación con el manto.

El flujo de calor anómalo ocasionado en estas áreas singulares da lugar a gradientes geotérmicos con valor de 15-30 ºC cada 100 metros, por lo que a profundidades de 1,5 a 2 km se pueden encontrar temperaturas de 200-300 ºC. Por el contrario, en las demás zonas de la superficie terrestre el flujo calorífico antes mencionado da lugar a gradientes geotérmicos con valor medio de 3 ºC cada 100 metros, por lo que a profundidades entre 2 y 3 km se encuentran temperaturas de 60-90 ºC.

Esta diferencia de la corteza terrestre en áreas estables con flujo calorífico bajo y áreas inestables con flujo calorífico muy elevado sirve para marcar los dos grandes tipos de energía geotérmica conocidas: la energía geotérmica de baja temperatura y la energía geotérmica de alta temperatura.

CUESTIONARIO

01. ¿Qué entiendes por Geotermia?

02. Describa las tres capas de la tierras

03. ¿Qué sustancias químicas se mencionan en la lectura, describelos?

04. ¿Qué es la climatización geotérmica?

05. ¿Qúe puede mencionar del flujo del calor en la tierra?

APC Nº 2 QUIMICA CUARTO AÑO (ABRIL)

LA CONVERSIÓN DE ENERGIA NUCLEAR

La energía nuclear procede de reacciones de fisión o fusión de átomos en las que se liberan gigantescas cantidades de energía que se usan para producir electricidad.

En 1956 se puso en marcha, en Inglaterra, la primera planta nuclear generadora de electricidad para uso comercial. En 1990 había 420 reactores nucleares comerciales en 25 países que producían el 17% de la electricidad del mundo.

En los años cincuenta y sesenta esta forma de generar energía fue acogida con entusiasmo, dado el poco combustible que consumía (con un solo kilo de uranio se podía producir tanta energía como con 1000 toneladas de carbón). Pero ya en la década de los 70 y especialmente en la de los 80 cada vez hubo más voces que alertaron sobre los peligros de la radiación, sobre todo en caso de accidentes. El riesgo de accidente grave en una central nuclear bien construida y manejada es muy bajo, pero algunos de estos accidentes, especialmente el de Chernobyl (1986) que sucedió en una central de la URSS construida con muy deficientes medidas de seguridad y sometida a unos riesgos de funcionamiento alocados, han hecho que en muchos países la opinión pública mayoritariamente se haya opuesto a la continuación o ampliación de los programas nucleares. Además ha surgido otro problema de difícil solución: el del almacenamiento de los residuos nucleares de alta actividad.

Obtención de energía por fisión nuclear convencional.

El sistema más usado para generar energía nuclear utiliza el uranio como combustible. En concreto se usa el isótopo 235 del uranio que es sometido a fisión nuclear en los reactores. En este proceso el núcleo del átomo de uranio (U-235) es bombardeado por neutrones y se rompe originándose dos átomos de un tamaño aproximadamente mitad del de uranio y liberándose dos o tres neutrones que inciden sobre átomos de U-235 vecinos, que vuelven a romperse, originándose una reacción en cadena.

La fisión controlada del U-235 libera una gran cantidad de energía que se usa en la planta nuclear para convertir agua en vapor. Con este vapor se mueve una turbina que genera electricidad.

El mineral de uranio se encuentra en la naturaleza en cantidades limitadas. Es por tanto un recurso no renovable. Suele hallarse casi siempre junto a rocas sedimentarias. Hay depósitos importantes de este mineral en Norteamérica (27,4% de las reservas mundiales), Africa (33%) y Australia (22,5%).

El mineral del uranio contiene tres isótopos: U-238 (9928%), U-235 (0,71%) y U-234 (menos que el 0,01%). Dado que el U-235 se encuentra en una pequeña proporción, el mineral debe ser enriquecido (purificado y refinado), hasta aumentar la concentración de U-235 a un 3%, haciéndolo así útil para la reacción.

El uranio que se va a usar en el reactor se prepara en pequeñas pastillas de dióxido de uranio de unos milímetros, cada una de las cuales contiene la energía equivalente a una tonelada de carbón. Estas pastillas se ponen en varillas, de unos 4 metros de largo, que se reúnen en grupos de unas 50 a 200 varillas. Un reactor nuclear típico puede contener unas 250 de estas agrupaciones de varillas.

Producción de electricidad en la central nuclear

Una central nuclear tiene cuatro partes:

1. El reactor en el que se produce la fisión
2. El generador de vapor en el que el calor producido por la fisión se usa para hacer hervir agua
3. La turbina que produce electricidad con la energía contenida en el vapor
4. El condensador en el cual se enfría el vapor, convirtiéndolo en agua líquida.

La reacción nuclear tiene lugar en el reactor, en el están las agrupaciones de varillas de combustible intercaladas con unas decenas de barras de control que están hechas de un material que absorbe los neutrones. Introduciendo estas barras de control más o menos se controla el ritmo de la fisión nuclear ajustándolo a las necesidades de generación de electricidad.

En las centrales nucleares habituales hay un circuito primario de agua en el que esta se calienta por la fisión del uranio. Este circuito forma un sistema cerrado en el que el agua circula bajo presión, para que permanezca líquida a pesar de que la temperatura que alcanza es de unos 293ºC.

Con el agua del circuito primario se calienta otro circuito de agua, llamado secundario. El agua de este circuito secundario se transforma en vapor a presión que es conducido a una turbina. El giro de la turbina mueve a un generador que es el que produce la corriente eléctrica.

Finalmente, el agua es enfriada en torres de enfriamiento, o por otros procedimientos.

Figura 7-5 > Esquema del funcionamiento de una central nuclear

Medidas de seguridad

En las centrales nucleares habituales el núcleo del reactor está colocado dentro de una vasija gigantesca de acero diseñada para que si ocurre un accidente no salga radiación al ambiente. Esta vasija junto con el generador de vapor están colocados en un edificio construido con grandes medidas de seguridad con paredes de hormigón armado de uno a dos metros de espesor diseñadas para soportar terremotos, huracanes y hasta colisiones de aviones que chocaran contra él.

Repercusiones ambientales de la energía nuclear

Una de las ventajas que los defensores de la energía nuclear le encuentran es que es mucho menos contaminante que los combustibles fósiles. Comparativamente las centrales nucleares emiten muy pocos contaminantes a la atmósfera.

Los que se oponen a la energía nuclear argumentan que el hecho de que el carbón y, en menor medida el petróleo y el gas, sean sucios no es un dato a favor de las centrales nucleares. Que lo que hay que lograr es que se disminuyan las emisiones procedentes de las centrales que usan carbón y otros combustibles fósiles, lo que tecnológicamente es posible, aunque encarece la producción de electricidad.

Problemas de contaminación radiactiva

En una central nuclear que funciona correctamente la liberación de radiactividad es mínima y perfectamente tolerable ya que entra en los márgenes de radiación natural que habitualmente hay en la biosfera.

El problema ha surgido cuando han ocurrido accidentes en algunas de las más de 400 centrales nucleares que hay en funcionamiento. Una planta nuclear típica no puede explotar como si fuera una bomba atómica, pero cuando por un accidente se producen grandes temperaturas en el reactor, el metal que envuelve al uranio se funde y se escapan radiaciones. También puede escapar, por accidente, el agua del circuito primario, que está contenida en el reactor y es radiactiva, a la atmósfera.

La probabilidad de que ocurran estos accidentes es muy baja, pero cuando suceden sus consecuencias son muy graves, porque la radiactividad produce graves daños. Y, de hecho ha habido accidentes graves. Dos han sido más recientes y conocidos. El de Three Mile Island, en Estados Unidos, y el de Chernobyl, en la antigua URSS.

Almacenamiento de los residuos radiactivos

Con los adelantos tecnológicos y la experiencia en el uso de las centrales nucleares, la seguridad es cada vez mayor, pero un problema de muy difícil solución permanece: el almacenamiento a largo plazo de los residuos radiactivos que se generan en las centrales, bien sea en el funcionamiento habitual o en el desmantelamiento, cuando la central ya ha cumplido su ciclo de vida y debe ser cerrada.

Fusión nuclear

Cuando dos núcleos atómicos (por ejemplo de hidrógeno) se unen para formar uno mayor (por ejemplo helio) se produce una reacción nuclear de fusión. Este tipo de reacciones son las que se están produciendo en el sol y en el resto de las estrellas, emitiendo gigantescas cantidades de energía.

Muchas personas que apoyan la energía nuclear ven en este proceso la solución al problema de la energía, pues el combustible que requiere es el hidrógeno, que es muy abundante. Además es un proceso que, en principio, produce muy escasa contaminación radiactiva.

La principal dificultad es que estas reacciones son muy dificiles de controlar porque se necesitan temperaturas de decenas de millones de grados centígrados para inducir la fusión y todavía, a pesar de que se está investigando con mucho interés, no hay reactores de fusión trabajando en ningún sitio.

CUESTIONARIO

01. Realice un resumen cronológico del desarrollo de la energía nuclear.

02.¿Cuáles son las partes de un reactor nuclear?

03. ¿Cuáles son las repercusiones ambientales de la energía nuclear?

04. ¿Qué es la fusión nuclear?

05. ¿Qué combustible se usa en los reactores nucleares?