Comité de seleccióN




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II. EL ÁTOMO DE CARBONO


PRIMERA NOCHE

SCHEREZADA dijo:

He llegado a saber sobre el carbono, ¡oh rey afortunado!, no sólo lo que los sabios de tu reino cuentan hoy. He de narrarte, como a mí me lo narró un efrit, lo que se sabe en este nuestro siglo XX de la era cristiana. Los sabios de todos los mundos están convencidos de que cuanto ser hay, vivo o muerto, cuanto objeto, planeta o estrella, todo está constituido por pequeñísimas partículas llamadas átomos.

Según el efrit, es a Dalton, un químico famoso entre los infieles de Inglaterra, a quien se le atribuye lo que podríamos llamar el descubrimiento del átomo. Sin embargo, antes que él, ya los griegos, cuyos relatos se conservan en nuestras bibliotecas, hablaban de ello y tú lo sabes. Y aquí empieza, Gran Señor, mi historia.

Hubo un rajá en la isla maravillosa de Ceilán, o como ahora la llaman Sri Lanka, que coleccionaba los objetos más pequeños. Tenía granos de arroz pintados en un extremo con un paisaje, alfileres sobre cuya punta habían esculpido una bailarina y, del lejanísimo México, le habían traído pulgas vestidas. Pues ese rajá, además de coleccionista era caprichoso, así que una noche decidió que tenía que ser dueño de la canica más pequeña del mundo y, entre bromas y veras, se lo dijo a cada uno de sus tres hijos. Pensó que el que satisficiera su deseo demostraría ser el más inteligente y el que más lo quería.

"De oro, de puro oro ha de ser la pequeñísima canica", dijo el hijo mayor y salió a encargársela al mejor orfebre de Kandy. El mediano quiso superarlo y, por lo tanto, decidió conseguir una diminuta caniquita de rubí.

El más joven de los hijos del rajá dijo que la suya sería la más chica de todas y tenía que estar hecha del modesto carbón. No tuvo que viajar ni que pagar grandes fortunas: sólo tuvo que partir un trozo de carbón en dos. Obtuvo, entonces, dos trozos de carbón más pequeños que el primero. Al romper uno de esos trozos otra vez, dispuso nuevamente de otros dos trozos del mismo material. Repitió el proceso tantas veces como las caravanas han atravesado el desierto, hasta que obtuvo un trozo de carbón tan, pero tan pequeño, que si lo hubiera partido el resultado ya no hubiera sido carbón, sino electrones, neutrones y protones.

Fue a ese pequeñísimo trozo de carbón que, si se fracciona, deja de ser carbón, a lo que llamó el joven príncipe la canica más pequeña, y es lo que nosotros llamamos un átomo de carbono. Y es precisamente el número de electrones, de protones y de neutrones que lo forman lo que hace que este elemento sea diferente, por ejemplo, del oro.

El rey Schahriar se asombró tanto que dijo:

—Por Alá, ¡oh Scherezada!, tu historia es en verdad prodigiosa, por Alá, no te dejaré hasta que termines tan extraña narración. Estoy deseoso de saber qué hijo se ganó el favor del rajá.

—Rey poderoso y benéfico, mas no por eso sabio. Si fueses un poco más entendido en las cosas de la física y de la química, desde ahora sabrías quién se quedó con el reino de aquel rajá, ¡Fue el más joven de los príncipes!

El rey, impacientándose, gruñó:

—Nadie sabe lo desconocido sino Alá el altísimo, pero explícame mejor por qué la canica de carbono resultó ser más pequeña que la de oro o que la de rubí.

Un átomo es un conjunto en el cual hay un núcleo central formado por protones y neutrones, una región periférica en la que se encuentran electrones. Hay tantos electrones como protones. Los electrones se mueven alrededor del núcleo digamos que tal y como has visto que lo hace la Luna alrededor de la Tierra. Hay electrones que giran más cerca del núcleo que otros. A decir verdad, los electrones se distribuyen en capas u órbitas. Estos niveles se llenan con un cierto número de electrones y son los de la ultima capa, o sea, de la capa externa los que determinan el comportamiento químico del átomo. En la última capa del átomo de carbono no caben más de 8 electrones. EL átomo de carbono en esa capa sólo cuenta con 4 electrones, es decir, que para llenar esa capa debe compartirlos.

—Nadie sabe lo desconocido sino Alá el altísimo —repitió el rey.

Los átomos de oro, de carbono o de lo que sea, están constituidos por electrones, neutrones, y protones. El número de protones es lo que se llama número atómico. Por lo tanto, los átomos se pueden ordenar en una lista según el número atómico que los caracteriza.

Así, el hidrógeno encabeza la lista de los elementos conocidos porque sólo tiene un protón: su número atómico es 1. El oro tiene un número atómico igual a 79. En cambio, el del carbono es 6. Cada tipo de átomo; o sea cada elemento, se designa con, una o dos letras; en el caso del carbono esa letra es C. También se incluye en esta lista la masa atómica (igual al número de protones más el número de neutrones). Si se toma en cuenta, además, el periodo de los elementos y el grupo de los elementos, se obtiene una tabla periódica como ésta.

Scherezada desdobló un trozo de pergamino en donde estaba impresa una tabla periódica (Figura 1).

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Figura 1. Tabla periódica con indicaciones sobre su papel geoquímico.

Como puedes comprobar —prosiguió— el carbono forma parte del grupo IV, y tiene una masa atómica de 12.0. Mira cómo dibujo cada uno de los átomos de los elementos de los tres primeros periodos de elementos (Figura 2).

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/139/img/car016.gif

Figura 2. Esquema de los átomos de los tres primeros periodos mostrando la distribución electrónica.

Notarás que los elementos de una misma columna tienen el mismo número de electrones en la última órbita: por eso forman una familia. El carbono es de la familia del silicio, por lo tanto, con solo ver en donde está colocado el carbono en la tabla periódica, cualquier súbdito de tu reino sabría que el carbono tiene en su capa externa cuatro electrones. Deduciría entonces que el átomo de carbono intentará siempre compartir sus cuatro electrones.

Pero, volviendo a nuestra historia, el preceptor del príncipe, que había estudiado en Occidente y que mucho sabía de canicas, se acercó al joven hijo del rajá y haciendo una profunda reverencia, le dijo:

—Oh joven príncipe, muy bien has hecho prefiriendo el carbono para hacer la canica más pequeña.

El príncipe lo miró sorprendido, pues todos los cortesanos se habían reído de él. —¿Y por qué dices eso, sabio amigo?

—Ni tan sabio, ni tan amigo —le contestó el hombre que conocía los límites del conocimiento y de los sentimientos. Y, señalando una tabla periódica desafió al príncipe:

—Veamos, ¿cuál sería la canica más pequeña? Te doy la oportunidad de corregir tu elección.

Sin dudarlo, el dedo cargado de sortijas y de anillos del muchacho señaló el hidrógeno.

—Un solo átomo de hidrógeno, eso es lo que le tengo que llevar a mi padre, pero ¡qué tonto he sido!

—Quizás —respondió el preceptor—, pero yo, como tú lo hiciste en un principio, escogería el carbono y no el hidrógeno porque, como puedes verlo en estas figuras (Figuras 2 y 3), si comparas los tamaños de los átomos comprobarás que tanto el hidrógeno como el helio son más pequeños que el carbono, pero son gases. ¡Anda y atrapa, aquí en donde estamos, un átomo de neón! En cambio, fraccionando un trozo de carbón, has llegado ya al átomo de carbono, que es mucho más pequeño que el de oro. Así que por muy hábil que sea el orfebre que haya contratado tu hermano mayor, en el mejor de los casos le regalará a tu padre un átomo de oro, o sea una canica mayor que la tuya. Y en cuanto a tu otro hermano, ese que pretende conseguir una canica de rubí, has de saber que el rubí es un óxido de aluminio o de magnesio, según el tipo de color de la piedra, o sea que el trozo más pequeño de rubí está formado por más de un átomo, y por consiguiente la canica que traiga ese hermano tuyo va a ser la más grande.

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Figura 3. Comparación entre el tamaño de algunos átomos.

El preceptor, que era muy bajito y tenía manos muy grandes, se caló las gafas, pensando que él diría siempre gafas y no lentes para homenajear así al sabio que las inventó en Córdoba hace muchos siglos. Recogió sus libros y sus tablas, dio media vuelta y desapareció susurrando: —Estos príncipes atinan y cuando atinan (que no sucede muy a menudo), atinan de casualidad. No sé qué esperan para ponerse a estudiar. No sé qué esperan para ponerse a estudiar. No sé qué esperan para ponerse a estudiar. No sé...

El joven príncipe lo vio desaparecer detrás de las celosías y de los rododendros del jardín. Feliz y contento, seguro de sí mismo, gracias a la conversación con el preceptor, se presentó en las habitaciones de su padre y le entregó el átomo de carbono. El rajá lo guardó en una vitrina con el resto de su colección.

Pero sabemos, tú y yo, rey Schahriar, continuó Scherezada, que el átomo de carbono tiende a compartir sus electrones con otros átomos, de tal manera que sean ocho los electrones de su capa externa, como te lo muestro en este dibujo sobre la arena (Figura 4). El carbono comparte un electrón con cada uno de los otros átomos y esos a su vez comparten un electrón con el carbono. Así que ese diminuto átomo de carbono encerrado en la vitrina buscó con quien unirse y encontró otros átomos de carbono que, sin que el rajá se diera cuenta, estaban también allí. Venían de la grasa de los dedos, del aire sucio y del humo, así que rápidamente este átomo se puso de acuerdo con ellos y compartieron sus electrones, pues el átomo de carbono se une a otros átomos por enlaces esencialmente covalentes, orientados simétricamente en el espacio.

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Figura 4. El átomo de carbono (a) tiende a compartir sus electrones según cuatro enlaces covalentes. (b) Los enlaces del átomo de carbono suelen estar orientados hacia el vértice de un tetraedro regular (c).

En la naturaleza, como lo saben muy bien los efrits y los genios, el carbono se une a otros átomos de carbono para dar compuestos de aspecto muy diferente. Algunas variedades pueden ser muy puras como el diamante o el grafito, y otras muy impuras, pues contienen otros elementos en bajo porcentaje, como las distintas formas del carbón: la hulla o la antracita, entre otras.

Aquel pequeño átomo de la vitrina pudo unirse con los átomos de carbono que por allí rondaban, y formó un diminuto trozo de diamante en vez de constituirse en vil carbón.

El rey, sobresaltado, interrumpió a Scherezada:

—¡Oh mujer!, Explícanos el sentido de tus palabras. Prodigio de prodigios ha de ser que los diamantes de mi turbante sean lo mismo que el tizne que ensucia las chozas de mis esclavos. Cuida tus palabras, pues tus explicaciones empiezan a parecerme francamente absurdas.

Y Scherezada siguió su narración no haciendo caso del amenazador comentario.

Se formó así una pequeñísima canica de diamante que, aunque fuese mayor que el átomo de carbono, le encanto al rajá.

En este momento de su narración, Scherezada vio aparecer las señales que preceden a la mañana, y calló discretamente.

Su hermana Donaziada la alabó: —¡Qué deliciosas son tus palabras!

—Nada es eso, comparado con lo que os contaré la noche próxima, si vivo todavía y el rey tiene a bien conservarme.

Y pasaron aquel amanecer en la dicha completa y en la felicidad hasta que brilló el día. Después el rey se dirigió al diván, volvió a sus habitaciones y se reunió con los suyos.

GLOSARIO

átomo. Proviene del latín atomus y éste a su vez de la voz griega que significa "indivisible".

electrón. Del griego . Partícula elemental que forma parte de los átomos y que contiene carga negativa.

neutrón. De neutro, partícula desprovista de carga eléctrica y cuya masa es aproximadamente igual a la del protón.

número atómico. Número de cargas elementales positivas del núcleo de un átomo. Este número es el que clasifica los elementos en el sistema periódico.

rubí. Mineral cristalizado más duro que el acero. Es rojo y su brillo es intenso. Es una de las piedras preciosas de más estima; está compuesto de alúmina, es de color más o menos subido a causa de los óxidos metálicos que contiene.
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