martes, 27 de agosto de 2013

El color del otoño

Al verano en el hemisferio norte le queda menos de un mes y, como todos los años, se repetirá el misterio de un Sol cuya superficie sigue a más de 5000 ºC mientras aquí, en la mitad norte de la Tierra, cada vez hace más frío. 



Al contrario de lo que mucha gente todavía piensa, la llegada del otoño no es debida al alejamiento de la Tierra del Sol, sino a que la inclinación del eje de rotación de la tierra respecto al plano de su órbita hace los días más cortos. Esto se traduce en una menor temperatura ambiental y en una mayor inestabilidad atmosférica.


Dice Juan José Millas que una de las cosas más bellas es observar los cambios que se producen a lo largo de las estaciones del año. Y, sin duda, una de las épocas más excitantes para nuestros sentidos es la llegada del otoño, especialmente en las zonas boscosas con árboles caducifolios. Pero, ¿a qué se deben estos cambios de color?


Durante el verano, los árboles producen grandes cantidades de una molécula que se conoce como clorofila y que es la encargada de absorber la energía luminosa para realizar la fotosíntesis, esto es, la producción de nutrientes a partir de dióxido de carbono y agua. Como la clorofila absorbe longitudes de onda correspondientes al rojo y al azul, las hojas de las plantas es predominantemente verde.
Clorofila a 

Hojas verdes















La biosíntesis de la clorofila se realiza a partir de otra molécula que se conoce como protoclorofila e involucra una enzima que se conoce como protoclorofila reductasa, cuya acción depende de la luz.

Protoclorofilida, precursor de la clorofila a
Con la llegada del otoño y la consecuente reducción a la exposición solar de las plantas, la síntesis de clorofila se ve ralentizada y su concentración en las hojas decae. Esto permite que aparezcan visibles otros pigmentos de vivos colores que durante el otoño estaban ocultos por la clorofila. Algunos de ellos son los carotenoides, las xantófilas y las antocianinas.

CAROTENOIDES

Los carotenoides son compuestos hidrocarbonados - que sólo contienen átomos de carbono y de hidrógeno - con enlaces dobles. Absorben luz correspondiente al color azul para su uso en la fotosíntesis y protegen a la clorofila de la autoxidación. Ejemplos de este tipo de pigmentos son el beta-caroteno y el licopeno.

beta-caroteno

XANTÓFILAS

Las xantófilas son los pigmentos responsables de los tonos amarillentos y su estructura química es muy parecida a la de los carotenoides con la particularidad de contener uno o varios átomos de oxígeno que desempeñan la función alcohol o epoxi. La luteína, la zeoxantina o la neoxantina son compuestos xantófilos.

Luteína
Neoxantina

ANTOCIANINAS

Son los pigmentos responsables de las tonalidades rojas, azules y violetas, y derivan de la estructura química:


En función de la naturaleza de los sustiuyentes R1, R2, R3, R4, R5, R6 y R7  reciben distintos nombres.

Capensinidina, una antocianina

Parece que su función es la de proteger la hoja de los rayos UV, así como la de atraer los insectos polinizadores

La ventaja que aportan estos pigmentos es que, al reducirse la concentración de clorofila durante el otoño, permiten a las plantas continuar el proceso fotosintético, ya que son más estables que la clorofila. Cuando la temperatura se reduce demasiado, la captación de los nutrientes obtenidos por fotosíntesis se hace muy dificultosa para el árbol, por lo que éste "corta" la hoja para evitar que se congelen, entrando así en un periodo de reposo hasta la llegada de la primavera.

La estrategia que toman las coníferas ante la llegada del frío también es curiosa. Para empezar, en lugar de hojas han desarrollado acículas, con poca superficie de manera que evitan las sombras para aprovechar la poca luz que pueden captar en invierno. Para evitar la congelación, la resina sirve como anticongelante, gracias a una propiedad físico-química que se conoce como descenso crioscópico y que ya vimos en molesybits.


Esta entrada participa en el XXVII Carnaval de Química que organiza Bernardo Herradón en su blog Educación Química 


Esta entrada participa en el XXIV Carnaval de Biología acogido en Pero eso es otra historia... de @Ununcuadio


domingo, 25 de agosto de 2013

Los elementos químicos primos

Los números primos, aquéllos que tienen tan sólo dos divisores distintos, son fascinantes y han traído de cabeza a la humanidad. Si enumeramos unos cuantos de ellos:

2, 3, 5, 7, 11, 13, 17,19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83, 89, ...

no podemos evitar juguetear con ellos para intentar averiguar el patrón que los genera, las diferencias entre primos consecutivos, cómo se distribuyen, etc. Pero pronto descubres que hay algo indomable en ellos que impide detectar cualquier regularidad, si es que ésta existe. 

Si llevamos los números primos al campo de la química, podemos enumerar aquellos elementos cuyo número atómico es primo, de manera que tendríamos:

He, Li, B, N, Na, Al, Cl, K, V, Cu, Ga, Rb, Nb, Tc, Ag, I, ...

No parece que allá nada que destacar en esta enumeración. Sin embargo, si señalamos los elementos primos en una tabla periódica, podemos llevarnos alguna sorpresa curiosa. 

Tabla periódica de los elementos químicos primos


Lo que resulta llamativo de los elementos primos es que:

  • El 66,7% de los metales alcalinos son primos. Son el grupo químico con mayor número de elementos primos, con un total de 4: litio, sodio, potasio y rubidio.
  • Puesto que todos los metales alcalinotérreos poseen número atómico par, ninguno de ellos es primo. 
  • Lo mismo sucede en el caso de los grupos f2, f4, f6f7f8, f10, f12 y f14

  • En el bloque d no hay elementos primos en los grupos d2, d4, d6, d7 , d8 y d10 . Dentro de este bloque llama poderosamente la atención las ternas formada por los elementos primos cobre, plata y oro, y vanadio, niobio, tántalo.
  • En el bloque p encontramos los elementos primos formados por la terna boro, aluminio, galio. También el nitrógeno y el bismuto y los dos halógenos (cloro y yodo) con números atómicos primos. El único gas noble primo es el helio (Z=2), tal y como corresponde al hecho que todos los números atómicos de los gases nobles son pares y el único número que es a la vez par y primo es el 2.
La secuencia de los números atómicos de los gases nobles es

2, 10, 18, 36, 54, 86, 118

Y puede resultar interesante jugar un poco con esta suerte de números mágicos de la tabla periódica y los electrones de valencia para encontrar los elementos primos. Así podemos generar una tabla como la que puedes ver a continuación:



Pero, nada, es difícil encontrar algún patrón en estas sumas. Es fastidioso, ¿verdad?

domingo, 11 de agosto de 2013

Cómo convertir tu ordenador en un servidor de archivos doméstico

Tengo en casa un viejo ordenador de sobremesa que todavía utilizo mucho. No es un gran equipo, pero no anda mal de disco duro y la conexión a Internet es cableada, lo que garantiza que las descargas vayan más rápidas que cuando utilizas el Wifi. Esto hace que en ese viejo ordenador tenga acumulada una gran cantidad de archivos (documentos, música, vídeos, …)  que en cualquier momento puedo necesitarlos en otro ordenador o dispositivo. 

Las soluciones para tener disponibles estos archivos pueden ser:
  • Utilizar memorias USB o discos duros externos. Esto es un rollo porque ir al ordenador de sobremesa cada vez que quiero un archivo es un poco absurdo: tienes que ir al PC viejo, conectarle el disco, tener suerte de que no esté lleno, pasar el archivo al disco, volver al PC donde quieres utilizar el archivo y conectar allí el disco. Para eso accedo al archivo en ese PC y no tengo que andar paseíto para arriba, paseíto para abajo.
  • Utilizar discos duros en la nube tipo Google Drive o Dropbox. Esta solución tampoco es buena porque de entrada la capacidad de estos discos es limitada - jejeje, codazo-codazo, guiño-guiño -  y cuando a lo que quieres acceder tiene un tamaño de un par de GB, tienes un problema. Además, subir a estos discos archivos pesados es leeeeeeeeeeeeeeeeeeeeento y después descargarlos también es bastante tedioso.

La mejor solución que encuentro es emplear SSH, un protocolo de transferencia de archivos bastante rápido y seguro. Así que convertiremos nuestro viejo ordenador en un servidor SSH.


Antes de entrar en faena necesitarás:

  • Dos ordenadores. Uno hará de servidor (el que contiene los archivos deseados) y el otro de cliente, ambos tienen que venir con sistemas operativos Unix-like (Linux, Mac OS). En mi caso, como servidor utilizaré un ordenador con Debian como sistema operativo, y como cliente, un PC con Ubuntu.


    Ordenador portátil con ubuntu 12.04 instalado
    (Cliente)

  • En el ordenador que hará de servidor es fundamental que cuentes con permisos de administrador.
    Ordenador de sobremesa con Debian Wheezy
    (Servidor)
  • Conexión a Internet
  • Ganas de aprender y hacer las cosas por ti mismo

Puesta a punto del servidor

Vale, te sitúas frente al ordenador que quieres convertir en tu servidor, accedes a la terminal o consola de comandos y tecleas:

sudo apt- get install openssh-server

Introduces la contraseña de administrador y sigues los pasos, no tiene ningún misterio. Ya tienes el programa que te permite convertir tu PC en un servidor ssh. Puedes comprobar que realmente funciona tu servidor ssh tecleando

ssh localhost

Te aparecerá algo así:

Probando el servidor ssh en el servidor

Para finalizar la conexión ssh, teclea

logout

Tu servidor ya está listo para ser usado, pero en molesybits nos gustan las cosas bien hechas, así que vamos a darle una vueltecita más. Verás, cada vez que tu ordenador se conecta a la red, el servidor DHCP le da una IP interna y lo fastidioso es que cada vez es una distinta. Para no tener que andar buscando cada vez que te quieras conectar al servidor cuál es su IP (cosa que puedes hacer con un telnet y empleando el comando “arp show” o accediendo al portal del router y consultando la tabla de arp) vamos a mantener la IP del servidor fija. En mi caso, he fijado la IP del servidor a 168.1.1.4. Hay varias formas de hacer esto, pero yo recomiendo la que puedes ver pinchando en este enlace. Recuerda, este paso no es necesario pero sí muy recomendable.

Conexión al servidor desde el cliente

Una vez ya tenemos nuestro servidor listo, acudimos al ordenador que va a hacer de cliente y , desde la terminal, tecleamos:

ssh ip_del_servidor

Aparecerá algo así:

Conexión ssh desde el cliente al servidor
Como ves, el ordenador cliente está conectado por ssh al servidor, cuya IP es 192.168.1.4. Y ya puedes empezar a mover ficheros con el comando scp. Aquí tienes una guía sobre cómo transferir archivos y carpetas desde un ordenador a otro. Pero si te incomoda trabajar con la terminal, tienes otra opción muy sencilla. Abre una carpeta del ordenador cliente, cualquiera, y en el menú "Archivo", busca la opción "Conectar con el servidor".

Conectando al servidor ssh sin necesidad de usar la terminal

Aparecerá una ventana que te solicitará varios datos. Debes introducir la IP (en este caso 192.168.1.4) y seleccionar ssh en "Tipo". Si no has configurado nada en el servidor ssh, el puerto debería ser el 22.

Una vez hayas pinchado en "Conectar con el servidor ..." te aparecerá esto.
Introduces el nombre de usuario en el servidor y la contraseña, le das a "Conectar" y ¡tachánnnnn! ya puedes navegar por las carpetas del servidor. Cuando encuentres el archivo que buscabas, sólo debes copiarlo y pegar en alguna carpeta del ordenador de destino.

Fácil, fácil.

lunes, 5 de agosto de 2013

Malotes de la Química: trióxido de diarsénico

Giró la llave en la cerradura, y Enma fue directamente al tercer estante, hasta tal punto le guiaba bien su recuerdo, tomó el bote azul, le arrancó la tapa, metió en él la mano, y, retirándola llena de un polvo blanco, se puso a comer con la misma mano.


Gustave Flaubert, Madame Bovary (1857)

El arsénico es el elemento químico de número atómico 33 y se conoce desde tiempos muy antiguos. Forma gran variedad de compuestos, de los cuales los más abundantes son los sulfuros (empleados como pigmentos o medicamentos) y los óxidos.

Aunque se pueda creer que el arsénico es incompatible con la vida, lo cierto es que tiene un importante rol en algunos organismos. Es más, los seres humanos también se benefician del arsénico en cantidades muy pequeñas, aunque todavía se desconocen su función y las enfermedades carenciales derivadas de un déficit de arsénico. Sin embargo, a dosis elevadas, el arsénico de origen inorgánico se convierte en un importante inconveniente para los seres humanos. 

Los compuestos de arsénico son bastante tóxicos y merece una atención especial el arsénico blanco o trióxido de diarsénico, que ha modelado la historia de la Humanidad a través de sonados episodios de envenenamiento a ilustres y poderosos personajes. En el caso del trióxido de diarsénico, el verdadero responsable de sus perversos efectos en el organismo es el arsénico trivalente, As (III).


El arsénico también forma parte de la literatura. 
El trióxido de arsénico tiene por fórmula As2O3  aunque esta estructura es la menos frecuente. Lo habitual, es que en su estructura se encuentre la unidad As4O6  o que incluso esté formado por largos polímeros en los que se respeta la relación entre el arsénico y el oxígeno de 2:3. Su densidad es de 3,74 g/mL y es relativamente soluble en agua y en ácidos y bases diluidos.

Estructura cúbica en la arsenolita. En rojo, los iones óxido, y en morado, los iones de arsénico trivalente.
La "gracia" del arsénico blanco como veneno reside en su potencia (más de 70 mg ya supone una dosis letal) y su discreto aspecto, puesto que se trata de un sólido blanco, que puede ser confundido con otros compuestos  más domésticos.

¿Azúcar? No, trióxido de diarsénico.
Antes de analizar los efectos del arsénico habría que explicar un poco cómo obtenemos energía a partir de los alimentos. Mira el siguiente gráfico y verás un esquema simplificado del catabolismo, el conjunto de procesos que liberan energía dentro del organismo:
Esquema simplificado del catabolismo
Los nutrientes que entran en el organismo acaban convertidos en un metabolito llamado acetil coenzima A (acetil-CoA). A través del llamado ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico, se reduce la nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+); por último, la fosforilación oxidativa permite volver a obtener NAD+ mediante oxidación y obtener adenosín trifosfato (ATP), la moneda energética del organismo. Hay que dejar claro que éste es un esquema muy simplificado y que tras cada flecha se ocultan muchos procesos químicos, pero la idea es ésta: la comida nos permite obtener ATP, una molécula gracias a la cual podemos mantenernos con vida. 

La mayoría de estas reacciones químicas están catalizadas por unas proteínas que conocemos como enzimas. Muchas veces, para que una enzima pueda actuar, es necesario que se le unan moléculas más pequeñas que las activan y que llamamos coenzimas. Así, puedes imaginarte las coenzimas como interruptores que cuando se unen a la enzima permiten que ésta actúe. Un ejemplo es la coenzima A, CoA, que tiene la estructura química que puedes ver en la imagen siguiente.


Coenzima A

El arsénico trivalente, As (III), tiene una gran afinidad por el azufre y la coenzima A tiene un átomo de azufre formando un grupo tiol (HS-), de manera que en cuanto se encuentran, arsénico y coenzima A quedan unidos por enlaces azufre - arsénico. Lamentablemente para las víctimas del arsénico blanco, este grupo tiol es el que se enlaza a otras moléculas y enzimas de forma que la unión de la coenzima A al arsénico impide que aquélla realice sus funciones. El resultado de ello es la inhibición de los procesos de obtención de energía y la consiguiente muerte celular.

El envenenamiento por arsénico blanco puede suceder por varias vías, pero lo más usual es que llegue a través del aparato digestivo. Al poco de ingerirlo, comienzan las diarreas y los violentos vómitos, pero el arsénico es impasible: se distribuye por todo el organismo y se acumula especialmente en el cabello, en la piel, en las arterias y en el hígado. Es precisamente en el hígado donde se metaboliza a través de metilación para después ser excretado a través de la orina. Sin embargo, una parte del arsénico (en torno a un 10%) queda en el cuerpo produciendo más vómitos y diarrea, calambres, anemia, fuertes arritmias cardíacas y, finalmente la muerte tras una agonía que puede durar entre doce horas y cuatro días. 

En cuanto a la toxicidad del arsénico trivalente por exposición crónica, además de los efectos ya señalados, cabe señalar que los metabolitos del As(III) pueden ser carcinogénicos, dada su capacidad para formar radicales.

En caso de envenenamiento con arsénico, hay que recurrir al lavado de estómago y posterior tratamiento con sustancias como el dimercaprol, un agente quelante. No deja de ser curioso que la misma característica del As (III) que lo hace potencialmente mortal (su afinidad por el azufre) es la que permite salvarse de sus efectos.

Dimercaprol

El arsénico ha sido un veneno muy utilizado a lo largo de la historia para perpretar magnicidios y consumar complicadas tramas palaciegas. También está asociado a las crónicas negras del mugroso siglo XX español como el caso de Pilar Prades, la envenenadora de Valencia, cuya ejecución inspiró a Luis Berlanga para su película "El verdugo".


Si quieres leer la historia de Pilar Prades y las de otros envenenadores con arsénico, te recomiendo la lectura del delicioso libro de Adela Muñoz, Historia del veneno.


Fuentes:
Adela Muñoz Paéz: Historia del veneno. Ed. Debate, 2012
Wikipedia
www.atsdr.cdc.gov/es/csem/arsenic/docs/Arsenic_CSEM_Spanish.pdf

Esta entrada participa en el XXVII Carnaval de Química que organiza Bernardo Herradón en su blog Educación Química 


Esta entrada participa en el XXIV Carnaval de Biología acogido en Pero eso es otra historia... de @Ununcuadio