No entendemos nada

organic_chemistry_by_cutty_sark-d5hef42

Con el paso del tiempo la ciencia ha ido dando respuesta a las preguntas que iban surgiendo como consecuencia del estudio de la realidad que nos rodea. Lo particular de las respuestas que hallamos siguiendo el método científico, es que generan más incógnitas que nos obligan a realizar un estudio más minucioso y extenso. A medida que nuestro conocimiento ha ido creciendo, también lo han hecho nuestras preguntas, dándonos cuenta de lo poco que sabemos respecto a lo que desconocemos.

Es por eso que los diferentes campos de la ciencia se han ido diversificando, permitiéndonos un mayor ordenamiento sistemático de nuestros conocimiento y un mayor nivel de especialización de los expertos. Pero a la hora de la verdad, si analizamos detenidamente aquello que creemos saber y entender a la perfección, podemos darnos cuenta de que en realidad ignoramos más de lo que creemos.

Representación de un iceberg flotando sobre el océano

Representación de un iceberg flotando sobre el océano

Es por eso, que os propongo que analicemos hasta que punto somos conocedores de los fenómenos que suceden a nuestro alrededor. Para ello nada mejor que seleccionar algo que llevamos estudiando desde nuestra más tierna infancia y lentamente ir desmenuzando nuestros razonamientos. Comprobando así, hasta que punto podemos decir que conocemos y entendemos la realidad.

El fenómeno que seleccionaremos será el siguiente: ¿Por qué el hielo flota sobre el agua? Entendiendo como “hielo” el agua pura en estado sólido y el “agua”, como agua pura en estado líquido. Lentamente iremos dándole explicación, comprobemos hasta qué punto tenemos conocimiento de lo que en realidad está ocurriendo a nuestro alrededor.

Estructura cristalina del agua

Estructura cristalina del agua

Las moléculas de agua están formadas por un átomo de oxígeno enlazado covalentemente a dos átomos de hidrógeno. Una característica especial que posee es que debido a la electronegatividad del oxígeno, superior a la del hidrógeno, provoca que el oxígeno tenga una ligera carga negativa y el hidrógeno una ligera carga positiva; se dice pues que la molécula posee un fuerte momento dipolar eléctrico, es decir, forma un dipolo. Si a esto último
sumamos los enlaces de puente de hidrógeno que se forman, (no son más que un enlace que se establece entre un hidrógeno y un átomo muy electronegativo, como el oxígeno), podemos decir que las moléculas de agua presentan una gran unión entre ellas.

Por otro lado, a 0ºC el agua pasa a estado sólido, ya que a bajos niveles energéticos las moléculas buscan un ordenamiento espacial estable de mínima energía. Por lo que las moléculas de agua forman una estructura cristalina, es decir, un ordenamiento espacial determinado y repetido de forma sistemática. ¿Sabíais que el hielo se considera un mineral?

Puente de hidrógeno

Formación y rotura de enlaces de puente de hidrógeno en agua líquida

Normalmente, el numero de partículas de un compuesto por unidad de volumen es mayor en estado sólido que en estado líquido, porque en estado sólido sus partículas pueden estar más “cerca” respecto al estado líquido, en el que, al estar en movimiento, dejan más espacio entre sus partículas. Por este motivo lo más común es que en estado sólido haya más partículas por unidad de volumen que en estado líquido, por lo que el estado sólido es más denso y, por tanto, se “hunde”. Pero en el caso especial del agua, la gran fuerza de unión entre sus moléculas provoca que haya más partículas por unidad de volumen en estado líquido, y por tanto su estado líquido sea más denso que su estado sólido. De esta forma el agua sólida flota sobre el agua líquida.

Pero esto no termina aquí, la razón por la que el hielo flota sobre el agua, reside pues en que el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno, y que este último forma enlaces de puente de hidrógeno con otros oxígenos. Un forma simple de entender los enlaces de puente de hidrógeno es que la carga positiva del hidrógeno se ve atraída hacia la carga negativa del oxígeno, formando un enlace entre ellos.

Por otro lado, la razón por la que el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno es más compleja. El hidrógeno posee un protón en su núcleo y un electrón en sus orbitales, lo que provoca que le sea muy difícil perder su único electrón, pero facilita enormemente los enlaces covalentes (aquellos en los que dos átomos comparten electrones). En cambio, el oxígeno posee ocho protones en su núcleo, mientras que en su capa más externa tiene seis, tendiendo a obtener otros dos electrones para tener ocho en su capa más externa y, de esta forma, cumpliendo la regla del octeto, adoptar la conformación del gas noble más cercano en la tabla periódica.

Particulas

Diferentes partículas subatómicas

Pero precisamente, al tener ocho protones en su capa más interna, estos atraen fuertemente los electrones de su capa más externa, incluyendo entre ellos, los aportados covalentemente por el hidrógeno. Al aproximar hacia él los electrones, pasa a tener un total de diez electrones, ocho de su capa más externa y dos de su capa interna, poseyendo cierta carga negativa. Y por otro lado, los electrones se alejan del hidrógeno, dejando más expuesto su núcleo dotado de carga positiva.

Aunque si lo pensamos detenidamente, las cargas iguales se atraen y las opuestas se repelen. ¿Por qué el núcleo del oxígeno, teniendo ocho protones y ocho neutrones (los cuales no tienen carga) no se desintegra? Pues porque además de la fuerza electromagnética existen otros tipos de fuerzas dentro de un átomo, entre estas son la nuclear fuerte y débil. La fuerza nuclear fuerte es la que mantiene a protones y neutrones unidos en el núcleo, aunque ésta sólo tiene efectividad a pequeñas distancias. Para comprenderla necesitamos entender los nucleones (protones y neutrones) como partículas formadas por quarks, conociendo su interacción como un campo de gluones.

Supercuerdas

Representación de las supercuerdas

Intentando perfilar nuestra introducción en la mecánica cuántica, podemos decir que los quarks poseen lo que ese conoce como cargas de color, poseyendo de esta forma un campo de gluones (el cual no es más que un campo de gauge). Estas fuerzas análogas son las responsables de la fuerza nuclear fuerte, entendida como una fuerza residual de la interacción entre quarks y gluones, que se lleva a cabo a través de piones.

Por supuesto, podemos continuar con nuestras divagaciones, entrando en la razón por la que se producen las interacciones entre quarks y gluones, llegando a otras partículas y en fin último a las cuerdas. Desde luego según la ciencia vaya avanzando, seguiremos con las supercuerdas y más allá. ¿Quién sabe? Actualmente no tenemos ni idea de que hay más lejos, aún no entendemos muchas interacciones cuánticas. Por lo que, al no entender las interacciones cuánticas, no entendemos lo que provocan. Entonces, si nos detenemos un instante a pensar, se podría decir, que aún no entendemos por qué el hielo flota sobre el agua. ¿No os parece?

1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (6 votos, media : 4,50 sobre 5)
Cargando…

Comentarios

Comentario

Investigador empedernido de todo lo que nos rodea. ¡Es hora de cambiar el mundo! Observemos el universo, investiguemos todo aquello que no alcanzamos a comprender y creemos un futuro a la altura!

Comments are closed.