BIOTECNOLOGIA

La biotecnología es el empleo de organismos vivos para la obtención de un bien o servicio útil para el hombre. El descubrimiento de que el jugo de uva fermentado se convierte en vino, que la leche puede transformarse en queso o yogurt, o que se hace cerveza fermentando soluciones de malta y lúpulo, fue el comienzo de la biotecnología, hace miles de años.

La biotecnología moderna comenzó en 1972 con la primera clonación genética de un animal y en 1983 con la primera planta transgénica. Se utilizó la ingeniería genética para modificar y transferir genes de un organismo a otro. Esta es la técnica que se utiliza para mejorar los cultivos. Por ejemplo, se transfiere un gen proveniente de una bacteria del suelo a la planta de algodón para que ésta fabrique una proteína insecticida que mata específicamente a ciertos insectos que normalmente destruyen el cultivo. De esta manera el algodón es resistente a la plaga y no hay que utilizar insecticidas para mejorarla. En el caso de la soja, se introdujo un gen resistente a un herbicida, el glifosato, que se aplica para destruir las malezas.

Esta ciencia se desarrolla desde un enfoque multidisciplinario involucrando biología, bioquímica, genética, virología, agronomía, ecología, ingeniería, física, química, medicina y veterinaria. La OCDE la define como la “aplicación de principios de la ciencia y la ingeniería para tratamientos de materiales orgánicos e inorgánicos por sistemas biológicos para producir bienes y servicios.

TRIADAS DE DOBEREINER

La búsqueda de esta ley está llena de intentos, como las Triadas de Döbereiner , las octavas de Newlands, el tornillo telúrico de Charcourtois, etc, todos ellos basados generalmente en dos criterios fundamentales:

1. La similitud de las propiedades fisicoquímicas de los elementos

2. La relación entre las propiedades y alguna característica atómica como la masa atómica.

Las Triadas de Döbereiner, fue uno de los primeros intentos de clasificación de los elementos químicos, según la similitud de las propiedades, relacionando sus pesos atómicos. Esta clasificación fue realizada por Johann Wolfgang Döbereiner, un químico alemán, que entre otras cosas también estudió los fenómenos de catálisis.

Döbereiner, en 1817, declaró la similitud entre las propiedades de algunos grupos de elementos, que variaban progresivamente desde el primero al último. Veinte años después, en 1827, destacó la existencia de otras agrupaciones de tres elementos, que seguían una análoga relación entre sí.

Estos grupos eran:

• *Cloro, bromo y yodo

• *Azufre, selenio y telurio

• *Litio, sodio y potasio
• 
  

A estos grupos de elementos, agrupados de tres en tres, se le conoció con el nombre de triadas.

De estos grupos de tres se continuaron encontrando, hasta que en 1850 ya se tenía conocimiento de entorno a 20 triadas.

Döbereiner hizo un intento de relacionar las propiedades y semejanzas químicas de los elementos y de sus compuestos, con las características atómicas de cada uno de ellos, que en ese caso se trataba de los pesos atómicos, viéndose un gran parecido entre ellos, y una variación progresiva y gradual desde el primero hasta el tercero o último de la triada.

En la clasificación de las triadas (ordenamiento de tres elementos), el químico alemán intentó explicar que el peso atómico medio de los elementos que se encuentran en los extremos de las triadas, es similar al peso atómico de los elementos que se encuentran en la mitad de la triada. Por ejemplo: la triada Cloro, bromo y Yodo, tiene respectivamente 36,80, y 127 respectivamente, en cuanto al peso atómico se refiere. Si realizamos la suma de los extremos, es decir 36+127 y a su vez, la dividimos entre 2, el resultado es 81, o lo que es lo mismo, un número próximo a 80, que casualmente es el número atómico del elemento del medio, es decir, del bromo, hecho que hace que encaje perfectamente en el ordenamiento de la triada.

OCTAVAS DE NEWLANDS

En 1864, el químico inglés Jhon Alexander Reina Newlands comunicó al Royal College of Chemistry (Real Colegio de Química) su observación de que al ordenar los elementos en orden creciente de sus pesos atómicos (prescindiendo del hidrógeno), el octavo elemento a partir de cualquier otro tenía unas propiedades muy similares al primero. En esta época, los llamados gases nobles no habían sido aún descubiertos.

El nombre de octavas se basa en la intención de Newlands de relacionar estas propiedades con la que existe en la escala de las notas musicales, por lo que dio a su descubrimiento el nombre de ley de las octavas.Esta ley mostraba una cierta ordenación de los elementos en familias (grupos), con propiedades muy parecidas entre sí y en Periodos, formados por ocho elementos cuyas propiedades iban variando progresivamente.

Como a partir del calcio dejaba de cumplirse esta regla, esta ordenación no fue apreciada por la comunidad científica que lo menospreció y ridiculizó, hasta que 23 años más tarde fue reconocido por la Royal Society, que concedió a Newlands su más alta condecoración, la Medalla Davy.

TABLA DE MENDELEIEV

En el año 1871 Mendeleiev presentó una nueva versión de la tabla en la que mejoró la localización de algunos elementos cuya posición no era satisfactoria. Recolocó el Pb como homólogo del Sn, separándolo así del Ba (Meyer ya lo había presentado así). Cambió la posición del U que estaba en el grupo del B (con un nuevo valor del peso atómico de 240) al grupo del Cr, justo debajo del W. Cambió el peso atómico del In y lo situó en el grupo del B, como Meyer había hecho un año antes. También el Ce, La y Th fueron cambiados de lugar y pasaron al grupo del Ti y Zr gracias a un cambio en los pesos atómicos. De esta manera eliminó los ocho elementos de transición que en la propuesta anterior habían quedado por abajo y separados del resto. No obstante algunos de ellos, como Yt, Er o Di, quedaban con valores de pesos atómicos aún no muy definidos.

Al mismo tiempo hizo un cambio de filas por columnas quedando la tabla así, prácticamente igual a la que manejamos actualmente. Sólo el U fue desplazado al grupo de los actínidos por Seaborg.

La tabla había sido pesentada como una ley general para todos los elementos sin ninguna excepción. Además de dejar casillas vacías, lo cual no era ninguna novedad pues ya Odling y Meyer lo habían hecho, se atrevió a predecir las propiedades de esos elementos aun por descubrir, deducidas a partir de los valores de los cuatro elementos que los rodeaban. La exactitud de estos valores se demostró cuando fueron descubiertos y dejó a los elementos no como entes aislados e independientes sino como nudos dentro de una red interrelacionada y bien definida.

I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
H = 1
Li = 7	Be = 9,4	B = 11	C=12	N = 14	O = 16	F = 19
Na = 23	Mg=24	Al=27,4	Si=28	P = 31	S = 32	Cl = 35,5
K =39	Ca=40	?=44	Ti=50?	V =51	Cr =52	Mn =55	Fe=56, Co=59, Ni=59, Cu=63
(Cu=63)	Zn=65	? =68	?=72	As =75	Se =78	Br =80
Rb=85	Sr=87	?Yt =88?	Zr=90	Nb =94	Mo =96	?=100	Ru=104, Rh=104, Pd=104, Ag =108
(Ag=108)	Cd=112	In =113	Sn=118	Sb =122	Te =128?	J =127
Cs=133	Ba=37	? =137	Ce=138?	-	-	-
-	-	-	-	-	-	-
-	-	-	-	Ta=182	W=184	-	Os=199, Ir=198?, Pt=197, Au=197
(Au=197)	Hg=200	Tl=204	Pb=207	Bi=208	-	-
	-	-	Th=232	-	Ur =240	-

TABLA PERIÓDICA MODERNA

La tabla periódica moderna está relacionada con la configuración electrónica de los átomos. En ella se encuentran todos los elementos químicos conocidos, tanto los 92 que se encontra­ron en la Naturaleza como los que se obtuvieron en el laboratorio por medio de reacciones nucleares.

Los elementos están ordenados por su número atómico creciente, de izquierda a derecha. Comienza por el 1H, sigue con el 2He, 3Li, 4Be, 5B, 6C, 7N, 80, etcétera.

A cada elemento le corresponde un casillero, donde figuran el correspondiente símbolo y otros datos, tales como el número atómico, la masa atómica, la distribución de los electrones, etcétera.

Las filas horizontales se denominan períodos y las columnas verticales reciben el nombre de grupos.

Períodos

En total existen siete períodos, numerados del 1 al 7 de arriba hacia abajo.

En el primer período sólo hay dos elementos: Hidrógeno y Helio. Sus átomos tienen un solo nivel de energía y sus configuraciones electrónicas son l y 2, respectivamente.

Período 1 = una órbita = 2 elementos

En el segundo período hay ocho elementos: Li, Be, B, C, N. O, F y Ne. Todos ellos tienen completo su primer nivel (2) y van completando el segundo nivel del siguiente modo: Li = 2-1, Be = 2-2, B = 2-3, C = 2-4, N = 2-5, 0 = 2-6, F = 2-7, Ne = 2-8.

Periodo 2 = dos órbitas = 8 elementos

En el tercer periodo también hay ocho elementos: Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl y Ar. Presentan sus dos primeras órbitas completas (2-8) y los electrones van llenando la tercera órbita. El último elemento es el Ar cuya configuración electrónica es 2-8-8.

Período 3 = tres órbitas = 8 elementos

El cuarto período es más largo, está formado por dieciocho elementos.

Período 4 = cuatro órbitas = 18 elementos

El quinto período es análogo al anterior y también cuenta con dieciocho elementos.

Período 5 = cinco órbitas = 18 elementos

El sexto período es el más largo de todos, pues tiene 32 elementos.

Período 6 = seis órbitas = 32 elementos

El período séptimo es análogo al sexto aunque no se ha producido la cantidad necesaria de elementos para completarlo.

Período 7 = siete órbitas = ? elementos

El número del período indica la cantidad de niveles energéticos (órbitas) que tienen los áto­mos de los elementos que se ubican en dicho período. Así, el H y el He que están en el pe­ríodo 1 tienen una sola órbita; el Li al estar en el período 2 cuenta con dos órbitas, etcétera.

Grupos

Hay en total 18 grupos, numerados del 1 al 18 de izquierda a derecha.

La tabla periódica se ha vuelto tan familiar que forma parte del material didáctico para cualquier estudiante, más aún para estudiantes de química, medicina e ingeniería. De la tabla periódica se obtiene información necesaria del elemento químico, en cuanto se refiere a su estructura interna y propiedades, ya sean físicas o químicas.
La actual tabla periódica moderna explica en forma detallada y actualizada las propiedades de los elementos químicos, tomando como base a su estructura atómica.
Según sus propiedades químicas, los elementos se clasifican en metales y no metales. Hay más elementos metálicos que no metálicos. Los mismos elementos que hay en la tierra existen en otros planetas del espacio sideral. El estudiante debe conocer ambas clases, sus propiedades físicas y químicas importantes; no memorizar, sino familiarizarse, así por ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales elementos metálicos y no metálicos, no en forma individual o aislada, sino por grupos o familias (I, II, III, etc) y de ese modo aprender de manera fácil y ágil fórmulas y nombres de los compuestos químicos, que es parte vital del lenguaje químico.

PERIODOS DE LOS ATOMOS Y LA TABLA PERIODICA

• PERIODO 1: 

Un elemento del periodo 1 es uno de los elementos químicos de la primera de siete filas (o periodos) de la tabla periódica de los elementos químicos . El número del período indica el número del nivel de energía principal que los electrones comienzan a llenar. El primer período solo llena el primer nivel de energía (1s) y contiene menos elementos que cualquier otra fila de la tabla, sólo dos: el hidrógeno y el helio. Estos elementos se agrupan en la primera fila en virtud de propiedades que comparten entre sí. El hidrógeno (Z=1) tiene propiedades muy similares a las de los halogenos pero, debido a que sus propiedades químicas lo acercan más a los metales alcalinos, se suele representar al hidrógeno conjuntamente con aquellos. El helio (Z=2) se comporta como un gas noble y se encuentra al final de la hilera, colocado en el grupo 18 (VIIIA). El próximo período contiene ocho elementos, pues no es hasta entonces que se da otro elemento que se comporte como un gas noble (es decir, que tenga sus mismas propiedades). Esta situación puede explicarse mediante las teorías actuales de la estructura atómica.

• PERIODO 2: 

Un elemento del periodo 2 es uno de los elementos químicos de la segunda fila (o periodo) de la tabla periódica de los elementos químicos La tabla periódica está compuesta en hileras para ilustrar tendencias recurrentes (periódicas) en el comportamiento químico de los elementos a medida que aumenta el número atómico: se comienza una hilera nueva cuando el comportamiento químico vuelve a repetirse, lo que significa que los elementos de comportamiento similar se encuentran en las mismas columnas verticales. El segundo período contiene más elementos que la hilera anterior, con ocho elementos: Litio, Berilio, Boro, Carbono, Nitrógeno, Oxigeno, Flúor y Neón.

• PERIODO 3:

Un elemento del periodo 3 es aquel elemento químico en la tercera fila (o periodo) de la tabla periódica.

• PERIODO 4 :

Un elemento del periodo 4 es aquel elemento químico en la cuarta fila (o periodo) de la tabla periódica.

• PERIODO 5: 

Un elemento del periodo 5 es aquel elemento químico en la quinta fila (o periodo) de la tabla periódica.

• PERIODO 6:

Un elemento del periodo 6 es aquel elemento químico en la sexta fila (o periodo) de la tabla periódica, incluidos los lantánidos.

• PERIODO 7:

Un elemento del periodo 7 es aquel elemento químico en la séptima fila (o periodo) de la tabla periódica, incluidos los actinidos. La mayoría de los elementos pertenecientes a este período son muy inestables, muchos de ellos radiactivos.

GRUPO

• GRUPO 1 (I A): Los metales Alcalinos

• GRUPO 2 (II A): Los metales Alcalinotérreos

• GRUPO 3 (III B): Familia del Escandió 

• GRUPO 4 (IV B): Familia del Titanio 

• GRUPO 5 (V B): Familia del Vanadio

• GRUPO 6 (VI B): Familia del Cromo

• GRUPO 7 (VII B): Familia del Manganeso 

• GRUPO 8 (VIII B): Familia del Hierro 

• GRUPO 9 (IX B): Familia del Cobalto

• GRUPO 10 (X B): Familia del Níquel 

• GRUPO 11 (XI B): Familia del Cobre

• GRUPO 12 (XII B): Familia del Zinc

• GRUPO 13 (XIII B): Los Térreos 

• GRUPO 14 (XIV A): Los Carbonoideos 

• GRUPO 15 (XV A): Los Nitrogenoideos

• GRUPO 16 (XVI A): Los Calcógenos o Anfígenos 

• GRUPO 17 (XVII A): Los Halogenos

• GRUPO 18 (XVIII A): Los Gases nobles

PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS

PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS ÁTOMOS

- Densidad
- Estado físico
- Entalpia de vaporización 
- Punto de ebullición 
- Punto de fusión
- Entalpia de fusión
- Capacidad calorífica 
- Capacidad térmica 
- Re actividad
- Corrosividad 
- Peso
- Volumen
-  Electronegativo
- Afinidad electrónica 
- Energía de ionización
- Numero atómico
- Radio atómico
- Radio Íonico
- Masa atómica


PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LA TABLA PERIÓDICA 

HIDRÓGENO
&... No pertenece a ningún grupo, está recuadrado solo en la Tabla Periódica.
&... Es un gas molecular diatómico y covalente: H–H.

GRUPO 1

&... Li, Na, K, Rb, Cs, Fr.
&... Nombre del grupo: Metales Alcalinos.

&... Son metales blandos.

&... Son plateados.

&... Reaccionan violentamente con el agua.

&... Son muy reactivos, por lo que los dejamos en aceite para evitar su reacción con el aire o el agua.

&... Forman iones con una sola carga positiva.

&... Conforme descendemos en la columna, decrece el punto de fusión y aumenta la reactividad.

&... Conforme descendemos en la columna, las energías de ionización y electronegatividad, ya de por sí bajas, disminuyen más aún.

&... Los compuestos que forman son, casi exclusivamente, iónicos.

GRUPO 2
&... Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra.

&... Nombre del grupo: Metales Alcalinotérreos

&... Como metales son más duros que los del grupo anterior, aunque siguen siendo blandos.

&... Son plateados.

&... Excepto el berilio, reaccionan con el agua.

&... Son reactivos, pero no lo son tanto como los del grupo 1, por lo cual no hay necesidad de guardarlos en aceite.

&... Forman iones con doble carga positiva.

&... Conforme descendemos en la columna, aumenta la reactividad.

&... Conforme descendemos en la columna, las energías de ionización y electronegatividad, ya de por sí bajas, disminuyen más aún.

&... Los compuestos que forman son, casi exclusivamente, iónicos, con la salvedad del berilio.

GRUPOS 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
&... Nombre de este "grupo de grupos": Metales de Transición.

&... Se llaman así por un lado por ser metales, y por otro lado porque tienen propiedades de transición entre las propiedades del bloque de grupos que se encuentra a su izquierda, y las del bloque que se encuentra a la derecha.

&... Tienen carácter metálico.

&... Punto de fusión y densidad altos, a la excepción del titanio, que es muy ligero; y del zinc, que funde a temperaturas bajas.

&... Actúan solos o compuestos con otros como catalizadores.

&... Dan origen a una gran variedad de cationes con diferente carga.

&... Forman compuestos coloreados.

&... Pueden reaccionar con otro elemento y formar así más de un compuesto.

&... El cobre, la plata y el oro son metales maleables, dúctiles y pueden permanecer libres, o sea, sin combinarse, en la naturaleza.

UN “SUB-GRUPO”: LOS ELEMENTOS DE TRANSICIÓN INTERNA

&... Los Elementos de Transición Interna son: el lantánido con sus lantánidos y el actinio con sus actínidos.

&... Son indudablemente metales.

&... Son muy parecidos entre sí, debido a que los electrones se sitúan en los orbitales internos f.

&... Son todavía más parecidos entre ellos en las propiedades químicas, cuando las estructuras electrónicas son muy parecidas.

GRUPO 13
&... B, Al, Ga, In, Tl.

&... Nombre del grupo: Elementos del Boro.

GRUPO 14
&... C, Si, Ge, Sn, Pb.

&... Nombre del grupo: Elementos del Carbono.

&... La línea gruesa (que tiene forma de escalera) cruza las columnas 13 a 17; los elementos próximos a ella tienen, a menudo, tanto propiedades metálicas como no-metálicas: el carbono, que es no-metal, conduce la electricidad; el silicio y el germanio son semiconductores con resistencias que varían con las condiciones de manera muy acusada.

&... No se parecen mucho los elementos: el carbono es no-metal y puede formar con del carbono cadenas muy largas; el silicio es un no-metal con algunas propiedades metálicas; el germanio es un semimetal típico; el estaño y el plomo son metales pero menos reactivos que los demás metales.

GRUPO 15

&... N, P, As, Sb, Bi.

&... Nombre del grupo: Elementos del Nitrógeno.

&... No-metales: nitrógeno, fósforo; semimetales: arsénico, antimonio; metal: bismuto.

GRUPO 16
&... O, S, Se, Te, Po.

&... Nombre del grupo: Elementos del Oxígeno.

&... No-metales típicos.

&... El potencial de ionización y la afinidad electrónica son elevados.

&... Son muy electronegativos.

GRUPO 17
&... F, Cl, Br, I, At.

&... Nombre del grupo: Halógenos.

&... Son no-metales coloreados y oscurecen según se desciende en el grupo.

&... Se presentan en moléculas diatómicas (Fl2, Cl2, Br2, I2).

&... Los puntos de fusión y de ebullición son crecientes según se baja en el grupo.

&... Muy reactivos.

&... La reactividad “disminuye” al descender en el grupo, por lo que el halógeno en un compuesto desplaza al otro elemento si está por debajo de sí mismo, ya que “acepta” electrones.

&... Reaccionan con H para formar haluros de hidrógeno que son ácidos en agua.

&... Reaccionan con metales formando haluros metálicos iónicos.

&... Son agentes oxidantes muy reactivos.

&... No-metales típicos.

&... El potencial de ionización y la afinidad electrónica son elevados.