{"id":89971,"date":"2010-07-01T10:50:00","date_gmt":"2010-07-01T13:50:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2010\/07\/01\/atraccion-enigmatica\/"},"modified":"2016-04-12T14:05:13","modified_gmt":"2016-04-12T17:05:13","slug":"atraccion-enigmatica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/atraccion-enigmatica\/","title":{"rendered":"Atracci\u00f3n enigm\u00e1tica"},"content":{"rendered":"

\"\"EDUARDO CESAR<\/span><\/p>\n

Isaac Newton se inspir\u00f3 en la ca\u00edda de la manzana para elaborar la ley de la gravedad. El f\u00edsico y matem\u00e1tico ingl\u00e9s estaba a la saz\u00f3n bastante confiado en que ese fen\u00f3meno suced\u00eda siempre de la misma manera: la manzana caer\u00eda hacia abajo, en direcci\u00f3n al centro de la Tierra. \u00a1Imag\u00ednense la sorpresa de Newton si en alguna que otra ocasi\u00f3n la fruta cayese hacia arriba, por ejemplo! El asombro que probablemente demostrar\u00eda ser\u00eda quiz\u00e1 similar al de los investigadores que procuran entender comportamientos que surgen en el mundo microsc\u00f3pico de las part\u00edculas el\u00e9ctricamente cargadas (iones) dilu\u00edas en agua. La teor\u00eda casi centenaria sobre las interacciones de esas part\u00edculas sugiere que las mismas deber\u00edan siempre mantenerse alejadas de la regi\u00f3n en que el agua se encuentra con el aire, la llamada interfaz agua-aire. Pero experimentos realizados en laboratorio y simulaciones en computadora indicaban que esto no suced\u00eda con determinados iones, en especial aqu\u00e9llos de carga el\u00e9ctrica negativa, que parecen atra\u00eddos hacia esa regi\u00f3n.<\/p>\n

Al cabo de un siglo, el misterio comienza finalmente a develarse gracias a una nueva teor\u00eda elaborada bajo el comando del f\u00edsico norteamericano-brasile\u00f1o Yan Levin, investigador de la Universidad Federal do R\u00edo Grande do Sul (UFRGS). En trabajos publicados al final de 2009 en la prestigiosa revista cient\u00edfica Physical Review Letters<\/em>, Levin y su grupo demuestran que es posible restablecer la capacidad de previsi\u00f3n te\u00f3rica del comportamiento de esas part\u00edculas si los investigadores dejan de tratarlas en forma simplista y pr\u00e1ctica como esferas con carga positiva o negativa ubicadas en su centro. Al considerarlas peque\u00f1as esferas con carga una el\u00e9ctrica central, los te\u00f3ricos lograban predecir una variada gama de comportamientos de esas part\u00edculas. Pero hab\u00eda enigmas, como en el caso de la atracci\u00f3n selectiva hacia la superficie del agua.<\/p>\n

Sin embargo, en la naturaleza, los iones no son esferas r\u00edgidas como bolas de billar. Lo que transforma a \u00e1tomos o mol\u00e9culas el\u00e9ctricamente neutros en iones es la p\u00e9rdida o la ganancia de part\u00edculas de carga el\u00e9ctrica negativa (electrones). Cuando en el balance general hay m\u00e1s cargas positivas que negativas, el i\u00f3n exhibe una carga positiva, y en caso de haber m\u00e1s cargas negativas que positivas, el i\u00f3n tiene una carga el\u00e9ctrica negativa.<\/p>\n

Lo que complica la historia es que los electrones en general no se comportan como part\u00edculas puntuales. Responden a reglas de la teor\u00eda cu\u00e1ntica, la f\u00edsica del mundo submicrosc\u00f3pico, que muchas veces contrar\u00edan la intuici\u00f3n.<\/p>\n

\u00bfY eso qu\u00e9 quiere decir? Quiere decir que se comportan como si fuesen una nube difusa alrededor del \u00e1tomo o de la mol\u00e9cula. Alguien que intente medir la posici\u00f3n de un electr\u00f3n tendr\u00e1 m\u00e1s bien posibilidades de encontrarlo en determinada regi\u00f3n de la nube. Pero la definici\u00f3n precisa acerca de d\u00f3nde est\u00e1 solamente surge cuando la part\u00edcula es observada efectivamente. Antes de la medici\u00f3n, es como si estuviese en todos los lugares posibles al mismo tiempo, por eso los f\u00edsicos dicen que el electr\u00f3n es una onda de probabilidad.<\/p>\n

Pero estos detalles no deben inquietarnos, toda vez que hasta los d\u00edas actuales los investigadores que trabajan con la f\u00edsica cu\u00e1ntica no saben interpretar qu\u00e9 significa realmente esta teor\u00eda en lo que ata\u00f1e a la naturaleza de las part\u00edculas y al mundo en sus menores escalas. Pese a ser poco comprensible, la f\u00edsica cu\u00e1ntica representa con bastante precisi\u00f3n lo que ocurre en el mundo de las part\u00edculas. Con ella es posible calcular las ondas de probabilidad que se ajustan perfectamente a los resultados obtenidos en experimentos.<\/p>\n

La interpretaci\u00f3n de lo que sucede con los iones en la interfaz agua-aire empez\u00f3 a cambiar cuando Yan Levin decidi\u00f3 verificar qu\u00e9 suceder\u00eda si se considerase que en lugar de estar ubicada en el centro del i\u00f3n, como se imaginaba, la carga se distribuyese en forma desigual por la superficie del i\u00f3n, en un efecto conocido como polarizabilidad. Esta distribuci\u00f3n desigual es producida por el campo el\u00e9ctrico generado por las mol\u00e9culas de agua. Cada \u00e1tomo de hidr\u00f3geno de una mol\u00e9cula tiene carga positiva que se conecta al ox\u00edgeno, que tiene una carga negativa de otra, creando uniones qu\u00edmicas (puentes de hidr\u00f3geno). Los iones perturban estas uniones y generan una competencia entre ambos efectos.<\/p>\n

N\u00fameros compatibles<\/strong>
\nEn el caso de los iones grandes y altamente polarizables, los puentes de hidr\u00f3geno prevalecen y empujan a esos iones hacia la interfaz agua-aire, lo opuesto a lo que preve\u00edan las teor\u00edas antiguas, explica Levin. Fue precisamente eso lo que \u00e9l observ\u00f3 en los experimentos de laboratorio, en particular con iones negativos producidos por la disoluci\u00f3n de sales conteniendo elementos qu\u00edmicos hal\u00f3genos (cloro, bromo, iodo y fl\u00faor). Los c\u00e1lculos te\u00f3ricos producidos por Levin y sus colegas corresponden perfectamente a las observaciones experimentales. Ellos han hecho las cuentas para los iones producidos por esas sales en la interfaz agua-aire y ahora pretenden trabajar con \u00e1cidos, para ver si el efecto es similar. El grupo tambi\u00e9n pretende investigar durante los pr\u00f3ximos meses el efecto de soluciones de sales en interacci\u00f3n con prote\u00ednas. Se sabe que, en el caso de las prote\u00ednas diluidas en agua, el comportamiento de las mol\u00e9culas en la interfaz agua-prote\u00edna puede ser muy parecido a lo que sucede en las interfaces entre agua y aceite o agua y aire. Este conocimiento ser\u00e1 importante para comprender por qu\u00e9 determinadas sales inducen la precipitaci\u00f3n (y otros la estabilidad) de las prote\u00ednas, mol\u00e9culas responsables por pr\u00e1cticamente todo lo que sucede en el metabolismo de los seres vivos.<\/p>\n

En la opini\u00f3n de Levin, en caso de ser correctas, sus ecuaciones podr\u00e1n aplicarse a situaciones muy diversas. Es posible, por ejemplo, que las mismas ayuden a comprender ciertos matices de la evoluci\u00f3n de la vida en la Tierra. “Hubo momentos en la historia del planeta en que hubo extinciones en masa en los oc\u00e9anos, que pueden haber ocurrido debido a la disminuci\u00f3n de iones en los mares”, recuerda. “Con la nueva teor\u00eda, tambi\u00e9n podremos investigar cu\u00e1l es el l\u00edmite antes de que las prote\u00ednas se precipiten debido a la sal.”<\/p>\n

Otro fen\u00f3meno que puede explicarse gracias a esta nueva teor\u00eda es la degradaci\u00f3n del ozono en la baja atm\u00f3sfera. Se cree que cerca de la superficie de los oc\u00e9anos, peque\u00f1as gotas (aerosoles) de agua act\u00faan en la destrucci\u00f3n de ese gas, y en la consiguiente disminuci\u00f3n de su concentraci\u00f3n. De acuerdo con la teor\u00eda anterior sobre el comportamiento de los iones, la degradaci\u00f3n del ozono en esas regiones suceder\u00eda a tasas mucho menores que las observadas en la realidad. Levin cree que, tambi\u00e9n en ese caso, la teor\u00eda propuesta por su grupo obtendr\u00e1 resultados m\u00e1s cercanos a los que se obtuvieron experimentalmente.<\/p>\n

Art\u00edculos cient\u00edficos
\n<\/em>LEVIN, Y. Polarizable ions at interfaces<\/a>. Physical Review Letters<\/strong>. v. 102. p. 1478031-34. 10 abr. 2009.
\nLEVIN, Y. et al.<\/em> Ions at the air-water interface: an end to a hundred-year-old mystery<\/a>.\u00a0Physical Review Letters<\/strong>. v. 103, p. 2578021-24. 18 dic. 2009.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Una teor\u00eda ayuda a explicar el comportamiento de los iones diluidos en agua","protected":false},"author":19,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[304],"coauthors":[111],"class_list":["post-89971","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-fisica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/89971","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/19"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=89971"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/89971\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=89971"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=89971"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=89971"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=89971"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}