Experiments in modern physics.

Con el objetivo de destacar la importancia de la física experimental y las técnicas de laboratorio, el libro presenta una serie de experimentos de nivel avanzado que enfatizan la investigación experimental y que permitirán a los alumnos relacionar los temas clave de la física avanzada con las mediciones realizadas por ellos mismos. Incluye experimentos sobre cuantización, electrones en sólidos, electrónica y recopilación de datos, láser, óptica, espectroscopía de alta resolución, resonancia magnética, detectores de partículas y decaimiento radiactivo, dispersión y coincidencia, elementos de teoría estadística.

Conceptos básicos sobre Topologías Moleculares.

La distribución espacial de los átomos en una molécula está restringida a unos pocos modelos muy simples. El punto de partida para las estructuras moleculares es la teoría sencilla de Lewis del enlace covalente. Su teoría es de distribución de pares de electrones, ya que a partir de esta distribución se puede explicar la geometría de gran número de moléculas covalentes. Reglas que permiten determinar la distribución de los pares de electrones en gran número de moléculas covalentes. Primera regla: nos permite determinar el número total de pares compartidos de una molécula o número total de enlaces; Segunda Regla: nos permite determinar la existencia de enlaces múltiples en las moléculas, dobles y triples. Los enlaces múltiples surgen para subsanar la deficiencia de dos electrones y uno triple la de cuatro electrones para que todos los enlaces de la molécula fuesen simples (nen) De la diferencia de este número y el número de electrones de valencia (nev) obtenemos la deficiencia electrónica, si existe y de ella el número de enlaces múltiples de la molécula. Deficiencia electrónica es igual a nen-nev. Si esta diferencia es igual a 0, todos los enlaces serán sencillos, si es igual a 4 la diferncia podrá ser subsanada por dos enlaces dobles o uno triple, si es igual a 6, podría ser suplida por tres enlaces dobles o por un enlace doble y uno triple; Tercera Regla: permite determinar el esqueleto de la molécula; Cuarta Regla: una vez calculados el número de pares de enlaces y determinado el esqueleto de la molécula esta regla es una simple aplicación de la regla del gas inerte o del octeto; Quinta Regla: si el número de electrones necesarios es menor que el número de electrones de valencia la molécula no cumple la regla del octeto y el exceso de pares debe disponerse en el átomo central; Sexta Regla: permite la selección de la estructura o estructuras más correctas.

Sistema periódico.

Conocida la estructura del átomo vamos a deducir la distribución de los electrones en los elementos químicos, o cuerpos simples. Par mejor comprensión de este tema debemos imaginarnos que los electrones están distribuidos en órbitas, capas o pisos o niveles de energia que envuelven al núcleo como los planetas alrededor del sol. En cada capa o piso puede haber varios subpisos. Todo electrón tiene una energia que es la suma de cuatro energías parciales: la propia de la capa en que se halla, la correspondiente al subpiso s, p, d, f, que ocupa en dicha capa, la asociada a los efectos magnéticos creados por su movimiento de traslación en la órbita descrita circular elíptica descrita, la exigida por el movimiento de rotación sobre su eje estas cuatro energías contribuyen al orbital de una forma cuantizada. Dichas energías cuantizadas se hallan regidas y por tanto se calculan, por unos valores numéricos que son los números cuánticos.

Modificaci??n de la teor??a de Lewis-Langmuir sobre la regla del octete propuesta por S. W. Linnett

Noticia sobre las conclusiones del trabajo de S. W. Linnett, que modifica la hip??tesis de Lewis y Langmuir sobre la teor??a de los octetes en la distribuci??n de los electrones de los ??tomos, estableciendo Linnett, que se trata de un doble cuarteto en lugar de un octeto.

Aplicaciones de la electrónica.

Repaso del desarrollo de la electrónica a lo largo del siglo XX, desde el descubrimiento de los electrones, las diferentes ramas de estudio, los diferentes aparatos electrónicos desarrollados como el oscilógrafo de rayos catódicos, el radar, y otras aplicaciones electrónicas como la telemedida y telecontrol.

Experiencia didáctica de química para la determinación de parámetros característicos en frutos cítricos de la Región de Murcia.

Los alumnos han realizado una visita al Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias en el que se les amplió la información sobre estos temas

II Certamen de Premios a Programas Informáticos Educativos : año 2001.

El CD-ROM recoge los cinco trabajos premiados en el Segundo Certamen de Premios a Programas Informáticos Educativos del año 2001, organizado por el Área de Formación del Profesorado de la Consejería de Educación de la Comunidad de Madrid. Los programas premiados son Ortograma, programa de aprendizaje de la ortografía de la lengua española para estudiantes españoles y extranjeros; Los amigos de Pedro y Mary, programa que permite trabajar objetivos y contenidos de las tres áreas de experiencia, destacando los relacionados con la interculturalidad y las nuevas tecnologías; Ecosimulador, programa que simula las interacciones entre varias especies y ofrece representaciones gráficas de la evolución del ecosistema, con curvas depredador-presa; Colorito va de fiesta, programa destinado al trabajo en el aula teniendo en cuenta las características evolutivas de los niños de 3 a 6 años; y Reacciones con intercambio de electrones, herramienta de ayuda y profundización para comprender la estructura química de la materia. Cada programa contiene una introducción con el autor o autores, la explicación del contenido y el nivel educativo al que está destinado.

New mono- and dinuclear ruthenium complexes containing the 3,5-bis(2-pyridyl)pyrazole ligand. Synthesis, characterization and applications

Se han sintetizado dos nuevos complejos mononucleares de Ru, con formula [RuCl2(Hbpp)(dmso)2], a partir de la reacción entre [RuCl2(dmso)4] y Hbpp (3,5-bis(2-piridil)pirazola). El hecho que sólo tres de los seis posibles estereoisómeros se obtengan a partir de esta reacción, se ha racionalizado en base a factores estructurales y electrónicos. Estos complejos se han caracterizado de forma estructural, espectroscópica y electroquímica. En acetonitrilo en medio básico, el isómero trans,cis-[RuCl2(Hbpp)(dmso)2] da lugar a procesos de isomerización de enlace de un ligando dmso cuando el Ru(II) se oxida a Ru(III). Las constantes termodinámicas y cinéticas para el proceso se han determinado por voltametria cíclica. La irradiación de trans,cis-[RuCl2(Hbpp)(dmso)2] y cis(out),cis-[RuCl2(Hbpp)(dmso)2] con luz UV o solar da lugar a reacciones de fotosustitución de un ligando dmso por una molécula de acetonitrilo para dar un nuevo compuesto el cual ha sido caracterizado en solución por técnicas espectroscópicas y electroquímicas. Ambos complejos resultan catalizadores útiles en la transferencia de hidrógeno de isopropanol a acetofenona, obteniéndose 1-feniletanol como único producto y un 42.1% de conversión (36.1 ciclos metálicos) a 80ºC con el isómero trans,cis-[RuCl2(Hbpp)(dmso)2], que resulta significativamente más eficaz que el complejo cis(out),cis-[RuCl2(Hbpp)(dmso)2]. La reacción de cis(out),cis-[RuCl2(Hbpp)(dmso)2] con trpy (2,2':6',2"-terpiridina) da lugar a los dos isómeros geométricos del complejo [Ru(Hbpp)(trpy)(Cl)]+, el in y el out. Estos complejos se han aislado y caracterizado por técnicas estructurales, espectroscópicas y electroquímicas. Estos cloro complejos han sido utilizados como precursores para la síntesis de los complejos análogos con ligandos aqua (in,out-[Ru(Hbpp)(trpy)(H2O)]2+) y piridina (in,out-[Ru(Hbpp)(trpy)(py)]2+), los cuales también han sido aislados y caracterizados. Las propiedades ácido-base de los aqua complejos, y del complejo out-py se han estudiado detalladamente por voltametria cíclica y mediante valoraciones espectrofotométricas ácido-base. El tratamiento matemático de los datos así obtenidos nos ha permitido determinar los valores de pKa para los distintos equilibrios de protonación de los complejos en los estados de oxidación II y III. El complejo out-aqua ha demostrado ser un buen catalizador para la oxidación electroquímica del alcohol benzílico, presumiblemente a benzaldehido. La constante de velocidad de segundo orden para el proceso ha sido determinada como 17.1 M-1 s-1, por simulación matemática. El dímero con un puente cloro, [Ru2Cl(bpp)(trpy)2]2+ ha sido preparado por dos rutas sintéticas diferentes. El dímero análogo con un puente acetato se ha obtenido por reacción del cloro dímero con un exceso de acetato sódico. El dímero con dos ligandos aqua [Ru2(bpp)(trpy)2(OH2)2]3+ puede obtenerse por hidrólisis ácida del complejo con un acetato puente o por hidrólisis básica del complejo con un puente cloro. Estos complejos han sido caracterizados por técnicas estructurales, espectroscópicas y electroquímicas. Las soluciones del dímero con dos ligandos aqua en medio ácido resultan inestables a la coordinación de aniones de la solución con el tiempo. Las propiedades ácido-base del dímero con dos aguas coordinadas han sido estudiadas por voltametria cíclica y mediante experimentos de electrólisis a potencial controlado. El pKa para la desprotonación de uno de los ligandos aqua ha sido determinado mediante una valoración espectrofotométrica ácido-base como 6.7. Este valor tan bajo de pKa se atribuye a la formación de la entidad {Ru2O2H3}, favorable termodinámicamente. Los espectros UV-vis para los distintos estados de oxidación del aqua dímero, de RuIIRuII a RuIIIRuIV, han sido obtenidos por oxidación química y electroquímica del complejo. Se han llevado a cabo estudios cinéticos de la oxidación, paso a paso, de RuII,II a RuIV,IV , y se han determinado las constantes de oxidación de segundo orden para los distintos procesos de oxidación. La capacidad del aqua dímero en la oxidación del agua a oxígeno molecular ha sido investigada en solución homogénea utilizando CeIV como oxidante. La evolución de oxígeno se ha demostrado por cromatografia de gases. Se ha obtenido una eficiencia del 73% y 18.6 ciclos catalíticos, cuando 1.83 x 10-6 moles de dímero se han mezclado con un exceso de 100 equivalentes de cerio. El dímero con dos aguas cataliza también la oxidación del agua de forma heterogénea, con el complejo adsorbido sobre una membrana de nafion, aunque la eficiencia es menor. Se ha propuesto un mecanismo intramolecular para la reacción de oxidación del agua. Consiste en la oxidación a 4 electrones del dímero, de RuII,II a RuIV,IV, el cual reacciona con el agua para formar oxígeno y revierte nuevamente al estado de oxidación II,II. Este modelo es consistente con estudios catalíticos de la evolución de oxígeno en función de las concentraciones de cerio y catalizador, llevados a cabo en solución ácida homogénea, que demuestran que la oxidación a 4 electrones del agua se encuentra catalizada por una sola molécula de complejo bajo concentraciones elevadas de cerio. La constante de pseudo-primer-orden para la evolución de oxígeno tiene un valor de 1.4 x 10-2 s-1, que es uno de los valores de constante más elevados obtenidos hasta la fecha. Desafortunadamente, el aqua dímero se desactiva durante el proceso de catálisis dando lugar a una especie naranja, la cual estamos actualmente tratando de caracterizar.

Estudi dels carotenoides en espècies marrons de bacteris verds del sofre: diversitat, eco-fisiologia i regulació

El present treball es centra en l'estudi a diferents nivells dels carotenoides de les espècies marrons de Bacteris Verds del Sofre (GSB, de l'anglès Green Sulfur Bacteria). L'objectiu global ha estat el d'esbrinar quina és la funció d'aquests pigments dins l'aparell fotosintètic d'aquests microorganismes i aprofundir en el coneixement de la seva estructura i interaccions amb els altres pigments de l'aparell fotosintètic. En primer lloc es va dissenyar un nou mètode de cromatografia líquida d'alta resolució (HPLC) per analitzar de manera més ràpida i precisa els carotenoides de diferents soques de GSB (Capítol 3). Aquest mètode es basa en una purificació prèvia dels extractes pigmentaris amb columnes d'alúmina per eliminar les bacterioclorofil·les (BCls). Això va permetre analitzar amb una elevada resolució i en tan sols 45 min de carrera cromatogràfica els diferents carotenoides i els seus precursors, així com les configuracions trans i cis dels seus isòmers. El segon mètode utilitzat va consistir en una modificació del mètode de Borrego i Garcia-Gil (1994) i va permetre la separació precisa de tot tipus de pigments, procedents tant de cultius purs com de mostres de caràcter complex. Un exemple concret foren uns paleosediments de la zona lacustre de Banyoles. En aquests sediments (0,7-1,5 milions d'anys d'antiguitat) es van detectar, entre d'altres pigments, carotenoides específics de les espècies marrons de GSB, la qual cosa va permetre confirmar la presència d'aquests bacteris a la zona lacustre de Banyoles ja des del Pleistocè inferior. En aquest primer capítol també es van analitzar els carotenoides de Chlorobium (Chl.) phaeobacteroides CL1401 mitjançant cromatografia líquida acoblada a espectrometria de masses (LC-MS/MS), amb l'objectiu de confirmar la seva identificació i el seu pes molecular. A més, també es va avaluar l'efecte de la temperatura, la llum i diferents agents oxidants i reductors en la composició quantitativa i qualitativa dels carotenoides i les BCls d'aquesta espècie. Això va permetre confirmar el caràcter fotosensible de les BCls i que els isòmers trans/cis dels diferents carotenoides no són artefactes produïts durant la manipulació de les mostres, sinó que són constitutius de l'aparell fotosintètic d'aquests microorganismes. El Capítol 4 inclou els experiments de fisiologia duts a terme amb algunes espècies de GSB, a partir dels quals es va intentar esbrinar la dinàmica de síntesi dels diferents pigments de l'aparell fotosintètic (BCl antena, BCl a i carotenoides) durant el creixement d'aquestes espècies. Aquestes investigacions van permetre monitoritzar també els canvis en el nombre de centres de reacció (CR) durant el procés d'adaptació lumínica. La determinació experimental del nombre de CR es va realitzar a partir de la quantificació de la BCl663, l'acceptor primari en la cadena de transport d'electrons dels GSB. L'estimació del nombre de CR/clorosoma es va realitzar tant a partir de dades estequiomètriques i biomètriques presents a la bibliografia, com a partir de les dades experimentals obtingudes en el present treball. El bon ajust obtingut entre les diferents estimacions va donar solidesa al valor estequiomètric calculat, que fou, com a promig, d'uns 70 CR per clorosoma. En aquest capítol de fisiologia també es van estudiar les variacions en les relacions trans/cis pels principals carotenoides de les espècies marrons de GSB. Aquestes es van determinar a partir de cultius purs de laboratori i de poblacions naturals de GSB. Pel que fa als valors trobats en cultius de laboratori no es van observar diferències destacades entre el valor calculat a alta intensitat de llum i el calculat a baixa intensitat, essent en ambdós casos proper a 2. En els clorosomes aïllats de diferents soques marrons aquest quocient prengué un valor similar tant pels isòmers de l'isorenieratè (Isr) com pels del -isorenieratè (-Isr). En poblacions naturals de Chl. phaeobacteroides aquesta relació va ser també de 2 isòmers trans per cada isòmer cis, mantenint-se constant tant en fondària com al llarg del temps. Finalment, en el Capítol 5 es presenta un marcador molecular que permet la identificació específica d'espècies marrons de GSB. Malgrat que inicialment aquest marcador fou dissenyat a partir d'un gen implicat en la síntesi de carotenoides (crtY, el qual codifica per a una licopè ciclasa) la seqüència final a partir de la qual s'han aconseguit els encebadors selectius està relacionada amb la família de proteïnes de les Policètid-ceto-sintases (PKT). Tot i així, l'eina dissenyada pot ser de gran utilitat per a la discriminació d'espècies marrons de GSB respecte les verdes en poblacions mixtes com les que es troben en ambients naturals i obre la porta a futurs experiments d'ecologia microbiana utilitzant tècniques com la PCR en temps real, que permetria la monitorització selectiva de les poblacions d'espècies marrons de GSB en ecosistemes naturals.

Relaciones entre biomasa, tasa de crecimiento, respiración y respiración potencial en el crustáceo "Artemia salina"

Programa de Doctorado en Oceanografía

Caracterización eléctrica de transistores basados en nitruros

[ES] Los transistores más rápidos se consiguen gracias al crecimiento de diferentes semiconductores apilados. Entre los semiconductores es posible confinar una elevada concentración de electrones de alta movilidad, dando lugar a transistores con gran velocidad de respuesta. Cuando se emplea el sistema AlGaN/GaN, los enlaces interatómicos poseen un elevado carácter iónico. Estos iones generan intensos campos eléctricos internos, que inducen entre el AlGaN y el GaN una concentración de electrones de 1013 cm-2, un orden de magnitud superior a la alcanzada con otras estructuras típicas (AlGaAs/GaAs, AlGaAs/InGaAs/GaAs, GaInP/InGaAs/GaAs, etc.). En este artículo se expone un análisis de los aspectos fundamentales relacionados con la distribución de los electrones bajo la puerta de los transistores basados en nitruros.

La radiactividad que nos rodea

[ES]La radiactividad es un fenómeno que se origina en los núcleos atómicos. Es un proceso espontáneo por el cual unos núcleos inestables se transforman en otros más estables, emitiendo radiación electromagnética muy energética o pequeñas partículas cargadas que tienen la propiedad de arrancar electrones de los átomos que constituyen la materia sobre la que inciden, pudiendo, de este modo, modificar las propiedades químicas de la misma. Esta emisión, llamada radiación ionizante, junto con los propios núcleos radiactivos inundan nuestro hábitat y a sus efectos estamos expuestos por el simple hecho de vivir en el planeta. Su origen puede ser natural o antropogénico. En esta conferencia se pretende explicar de manera sencilla en qué consiste la radiactividad, cómo se cuantifica, su interacción con nosotros y su presencuia en el medioambiente.

Pyridine nucleotide levels in zooplankton: laboratory work and field samples

[ES]La respiración es un proceso fisiológico común a todos los organismos marinos. En los estudios oceanográficos se ha determinado, comúnmente, mediante la cuantificación del consumo de oxígeno de organismos incubados en botellas. Esta metodología es tediosa y lenta, por lo que Packard et al. (1971) propusieron el uso del análisis bioquímico basado en la actividad de las enzimas implicadas en la respiración, el Sistema de Transporte de Electrones (ETS). Este análisis mide la velocidad máxima que dichas enzimas pueden tener, determinando la respiración potencial de los organismos. Dicha velocidad estará controlada por la disponibilidad intracelular de sus sustratos, los piridín nucleótidos (NADH y NADPH). En el presente trabajo, se ha analizado el metabolismo respiratorio, a través de medidas del ETS y de los piridín nucleótidos, tanto en el dinoflagelado Oxyrrhis marina en estudios de laboratorio, como en organismos recogidos del medio marino durante la campaña de circunnavegación MALASPINA 2010