1) Biografía de Walter Sutton:

Walter Sutton

Walter Sutton

Walter Stanborough Sutton (* 5 de abril de 1877 - 10 de noviembre de 1916) fue un médico y genetista estadounidense cuya contribución más significativa a la biología fue su teoría de que las leyes mendelianas de la herencia podían ser aplicadas a los cromosomas a nivel celular.

Índice [ocultar]

1 Los primeros años 2 Universidad de Kansas 3 Universidad de Columbia 4 Carrera 5 Enlaces externos 6 Referencias

Los primeros años[editar]

Sutton nació en Útica, Nueva York, y fue criado en una granja en Russell, Kansas. Fue el quinto hijo de Judge William B. Sutton y su esposa, Agnes Black Sutton. En la granja, Sutton demostró una gran aptitud en el mantenimiento y reparación del equipo mecánico, una aptitud que le fue muy útil posteriormente cuando trabajaba en pozos de extracción de petróleo y con instrumentación médica.

Universidad de Kansas[editar]

Después de realizar el bachillerato en Russell, se matriculó en ingeniería en la Universidad de Kansas. Tras la muerte de su hermano menor John de tifus en 1897, Sutton dejó la ingeniería por la biología, con interés en medicina. Mientras estaba en la Universidad de Kansas, tanto él como su hermano mayor, William, jugaban al baloncesto para Dr. James Naismith, el inventor de dicho juego. Sutton se distinguió como estudiante siendo elegido tanto en Phi Beta Kappa como en Sigma Xi, y consiguió tanto el grado de Bachelor como el Master en 1901. Como tesis de su Master, estudió la espermatogénesis de Brachystola magna,1 un gran saltamontes originario de las tierras donde Sutton creció.

Universidad de Columbia[editar]

De acuerdo con los consejos de su mentor en KU, el Dr. C. E. McClung, Sutton se trasladó a la Universidad de Columbia para continuar con sus estudios dezoología en el laboratorio del Dr. Edmund B. Wilson. Fue allí donde Sutton escribió sus dos trabajos significativos en genética: On the morphology of the chromosome group in Brachystola magna (Sobre la morfología del grupo cromosómico de Brachystola magna) y The chromosomes in heredity (Los cromosomas en la herencia).2 3

Fue el primer científico que probó las Leyes Mendelianas de segregación y clasificación independiente con el uso de cromosomas de saltamontes. En 1902, Sutton sugirió que The association of paternal and maternal chromosomes in pairs and their subsequent separation during the reduction division ... may constitute the physical basis of the Mendelian law of heredity (La asociación de cromosomas paternos y maternos en pares y su separación subsecuente durante la división de reducción... Puede constituir la base física de las leyes mendelianas de la herencia).

El biólogo alemán Theodor Boveri alcanzó de forma independiente las mismas conclusiones que Sutton, y sus ideas se conocen hoy con el nombre de la teoría cromosómica de Sutton y Boveri. Las hipótesis de Sutton fueron ampliamente aceptadas por los citólogos de su época.4 El trabajo posterior de Thomas Hunt Morgan basados en sus estudios sobre Drosophila melanogaster en Columbia consiguió que la teoría fuera aceptada universalmente en 1915, aunque William Bateson continuó cuestionándola hasta 1921.

Sutton no completó su PhD en Zoología como pensaba inicialmente. A los 26 años, volvió a Kansas, a los campos de extracción de petróleo, por 2 años. Allí perfeccionó una máquina para arrancar grandes motores con gas en alta presión, y desarrolló aparatos elevadores para pozos profundos. Las aptitudes mecánicas de Sutton nunca le abandonaron. Finalmente su padre consiguió convencerle para que volviera a sus estudios de medicina, de manera que retornó a la Universidad de Columbia en 1905.

Los estudios médicos de Sutton continuaron en la Facultad de Medicina y Cirugía de Columbia. Mientras continuaba trabajando en patentes asociadas con extracción de petróleo, Sutton comenzó durante esta época a aplicar sus aptitudes mecánicas a mejorar la instrumentación médica. Terminó sus estudios de graduación con honores, tanto por la Universidad de Kansas como por la de Columbia, obteniendo un doctorado en medicina en 1907 con alta calificación. Comenzó entonces un internado en el Roosevelt Hospital en Nueva York trabajando en la unidad de cirugía dirigida por el Dr. Joseph Blake.

Carrera[editar]

Sutton además de realizar sus obligaciones clínicas en el Roosevelt Hospital, Sutton fue capaz de trabajar con el Laboratorio de Investigación de Cirugía en la Facultad de Medicina y Cirugía. Con ese apoyo, comenzó a desarrollar y mejorar una variedad de prácticas médicas y de cirugía, incluyendo la mejora de técnicas de anestesia y perfeccionando la irrigación abdominal.

En 1909, Sutton volvió a Kansas City, Kansas, donde su familia se había mudado y su padre y su hermano trabajaban como abogados. Sutton fue nombrado profesor asistente de cirugía en la Facultad de Medicina de la Universidad de Kansas, que se había iniciado cuatro años antes. La poca carga de trabajo en la joven Facultad le permitió mantener una clínica privada y trabajar en el St. Margaret’s Hospital además de en el hospital de la Universidad de Kansas, el Bell Memorial Hospital. Durante seis años, Sutton realizó una amplia variedad de operaciones de cirugía, documentando cuidadosamente los protocolos. Publicó algunos artículos relacionados con estos casos, desde su internado en Roosevelt.5 6 7 8 9 10

En 1911, aceptó una comisión como Primer Teniente en el Cuerpo Médico de Reserva del Ejército de los Estados Unidos. Esto le obligó a ausentarse de la Universidad en febrero de 1915 para servir en el American Ambulance Hospital a las afueras de Paris, en Francia. Sutton y otros de su época de Columbia y Roosevelt llegaron al College of Juilly el 23 de febrero donde las instalaciones del hospital se habían organizado a sólo 40 millas de la lína del frente de la Primera Guerra Mundial. En dos meses, era cirujano jefe, realizando tareas administrativas además de sus responsabilidades como cirujano. Sus aptitudes inventoras fueron más apreciadas que nunca, ya que desarrolló técnicas flouroscópicas para identificar y localizar metralla en el cuerpo de los soldados, y eliminar los cuerpos extraños con instrumentación que él mismo diseñó. Después de su vuelta, documentó estas técnicas en el Binnie’s Manual of Operative Surgery.11 La vuelta en barco de Sutton desde Francia tuvo lugar en junio de 1915, después de permanecer sólo cuatro meses, pero habiendo realizado una importante contribución a los tratamientos médicos en tiempo de guerra.

El Dr. Sutton murió de forma inesperada a la edad de 39 años, debido a complicaciones de una apendicitis aguda.

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1) Compuestos Orgánicos:

Compuesto orgánico

Para material biológico o biomaterial, véase material biológico.

Fórmula estructural del metano , un alcano y el compuesto orgánico más simple.

Compuesto orgánico o molécula orgánica es un compuesto químico más conocido como micro molécula o estitula que contiene carbono, formando enlaces carbono-carbono y carbono-hidrógeno. En muchos casos contienen oxígeno, nitrógeno,azufre, fósforo, boro, halógenos y otros elementos menos frecuentes en su estado natural. Estos compuestos se denominan moléculas orgánicas. Algunos compuestos del carbono, carburos, los carbonatos y los óxidos de carbono, no son moléculas orgánicas. La principal característica de estas sustancias es que arden y pueden ser quemadas (son compuestos combustibles). La mayoría de los compuestos orgánicos se producen de forma artificial mediante síntesis química aunque algunos todavía se extraen de fuentes naturales.

Las moléculas orgánicas pueden ser de dos tipos:

Moléculas orgánicas naturales: son las sintetizadas por los seres vivos, y se llaman biomoléculas, las cuales son estudiadas por la bioquímica y las derivadas del petróleo como los hidrocarburos.

Moléculas orgánicas artificiales: son sustancias que no existen en la naturaleza y han sido fabricadas o sintetizadas por el hombre, por ejemplo los plásticos.

La línea que divide las moléculas orgánicas de las inorgánicas ha originado polémicas e históricamente ha sido arbitraria, pero generalmente, los compuestos orgánicos tienen carbono con enlaces de hidrógeno, y los compuestos inorgánicos, no. Así el ácido carbónico es inorgánico, mientras que el ácido fórmico, el primer ácido carboxilico, es orgánico. El anhídrido carbónico y el monóxido de carbono, son compuestos inorgánicos. Por lo tanto, todas las moléculas orgánicas contienen carbono, pero no todas las moléculas que contienen carbono son moléculas orgánicas.

Índice [ocultar]

1 Historia 2 Clasificación de compuestos orgánicos

o 2.1 Clasificación según su origen o 2.2 Natural

2.2.1 In-vivo 2.2.1.1 Carbohidratos 2.2.1.2 Lípidos 2.2.1.3 Proteínas 2.2.1.4 Ácidos nucleicos 2.2.1.5 Moléculas pequeñas

2.2.2 Ex-vivo 2.2.2.1 Procesos geológicos 2.2.2.2 Procesos atmosféricos 2.2.2.3 Procesos de síntesis planetaria

o 2.3 Sintético 3 Introducción a la nomenclatura en química orgánica

o 3.1 Hidrocarburos o 3.2 Radicales y ramificaciones de cadena

4 Clasificación según los grupos funcionales o 4.1 Oxigenados o 4.2 Nitrogenados o 4.3 Cíclicos o 4.4 Aromáticos

5 Isómeros 6 Fuentes 7 Variedad 8 Véase también 9 Referencias

Historia[editar]

La etimología de la palabra «orgánico» significa que procede de órganos, relacionado con la vida; en oposición a «inorgánico», que sería el calificativo asignado a todo lo que carece de vida. Se les dio el nombre de orgánicos en el siglo XIX, por la creencia de que sólo podrían ser sintetizados por organismos vivos. La teoría de que los compuestos orgánicos eran fundamentalmente diferentes de los "inorgánicos", fue refutada con la síntesis de la urea, un compuesto "orgánico" por definición ya que se encuentra en la orina de organismos vivos, síntesis realizada a partir de cianato de potasio y sulfato de amonio por Friedrich Wöhler (síntesis de Wöhler). Los compuestos del carbono que todavía se consideran inorgánicos son los que ya lo eran antes del tiempo de Wöhler; es decir, los que se encontraron a partir de fuentes sin vida, "inorgánicas", tales como minerales.1

Clasificación de compuestos orgánicos[editar]

La clasificación de los compuestos orgánicos puede realizarse de diversas maneras, atendiendo a su origen (natural o sintético), a su estructura (p.ejm.: alifático o aromático), a su funcionalidad (p. ejm.:alcoholes o cetonas), o a su peso molecular (p.ejem.: monómeros o polímeros).

Los compuestos orgánicos pueden dividirse de manera muy general en:

Compuestos alifáticos Compuestos aromáticos Compuestos heterocíclicos Compuestos organometálicos Polímeros Clasificación según su origen[editar]

La clasificación por el origen suele englobarse en dos tipos: natural o sintético. Aunque en muchos casos el origen natural se asocia a el presente en los seres vivos no siempre ha de ser así, ya que la síntesis de moléculas orgánicas cuya química y estructura se basa en el carbono, también se sintetizan ex-vivo, es decir en ambientes inertes, como por ejemplo el ácido fórmico en el cometa Halle Bop.

Natural[editar]

In-vivo[editar]

Los compuestos orgánicos presentes en los seres vivos o "biosintetizados" constituyen una gran familia de compuestos orgánicos. Su estudio tiene interés enbioquímica, medicina, farmacia, perfumería, cocina y muchos otros campos más.

Carbohidratos[editar]

Los carbohidratos están compuestos fundamentalmente de carbono (C), oxígeno (O) e hidrógeno (H). Son a menudo llamados "azúcares" pero esta nomenclatura no es del todo correcta. Tienen una gran presencia en el reino vegetal (fructosa, celulosa, almidón, alginatos), pero también en el animal (glucógeno, glucosa). Se suelen clasificar según su grado de polimerización en:

Monosacáridos (fructosa, ribosa y desoxirribosa) Disacáridos (sacarosa, lactosa) Trisacáridos (maltotriosa, rafinosa) Polisacáridos (alginatos, ácido algínico, celulosa, almidón, etc)Lípidos[editar]

Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas, la mayoría biomoléculas, compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno. Tienen como característica principal el ser hidrófobas (insolubles en agua) y solubles en disolventesorgánicos como la bencina, el benceno y el cloroformo. En el uso coloquial, a los lípidos se les llama incorrectamente grasas, ya que las grasas son sólo un tipo de lípidos procedentes de animales. Los lípidos cumplen funciones diversas en los organismos vivientes, entre ellas la de reserva energética (como los triglicéridos), la estructural (como los fosfolípidos de las bicapas) y la reguladora (como las hormonas esteroides). (ver artículo "lípido")

Proteínas[editar]

Las proteínas son polipéptidos, es decir están formados por la polimerización de péptidos, y estos por la unión de aminoácidos. Pueden considerarse así "poliamidas naturales" ya que el enlace peptídico es análogo al enlace amida. Comprenden una familia importantísima de moléculas en los seres vivos pero en especial en el reino animal. Ejemplos de proteínas son el colágeno, las fibroínas, o la seda de araña.

Ácidos nucleicos[editar]

Los ácidos nucleicos son polímeros formados por la repetición de monómeros denominados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman, así, largas cadenas; algunas moléculas de ácidos nucleicos llegan a alcanzar pesos moleculares gigantescos, con millones de nucleótidos encadenados. Están formados por las partículas de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fosfato.Los ácidos nucleicos almacenan la información genética de los organismos vivos y son los responsables de la transmisión hereditaria. Existen dos tipos básicos, el ADN y el ARN. (ver artículo "Ácidos nucleicos")

Moléculas pequeñas[editar]

Estructura de la testosterona. Una hormona, que se puede clasificar como "molécula pequeña" en el argot químico-orgánico.

Las moléculas pequeñas son compuestos orgánicos de peso molecular moderado (generalmente se consideran "pequeñas" aquellas con peso molecular menor a 1000 g/mol) y que aparecen en pequeñas cantidades en los seres vivos pero no por ello su importancia es menor. A ellas pertenecen distintos grupos de hormonas como la testosterona, el estrógeno u otros grupos como los alcaloides. Las moléculas pequeñas tienen gran interés en la industria farmacéutica por su relevancia en el campo de la medicina.

Ex-vivo[editar]

Son compuestos orgánicos que han sido sintetizados sin la intervención de ningún ser vivo, en ambientes extracelulares y extravirales.

Procesos geológicos[editar]

Sello alemán conmemorativo de 1964 con la descripción de la estructura del benceno por Friedrich August Kekulé en 1865

El petróleo es una sustancia clasificada como mineral en la cual se presentan una gran cantidad de compuestos orgánicos. Muchos de ellos, como el benceno, son empleados por el hombre tal cual, pero muchos otros son tratados o derivados para conseguir una gran cantidad de compuestos orgánicos, como por ejemplo los monómeros para la síntesis de materiales poliméricos o plásticos.

Procesos atmosféricos[editar]

Procesos de síntesis planetaria[editar]

En el año 2000 el ácido fórmico, un compuesto orgánico sencillo, también fue hallado en la cola del cometa Hale-Bopp.2 ,3 Puesto que la síntesis orgánica de estas moléculas es inviable bajo las condiciones espaciales este hallazgo parece sugerir que a la formación del sistema solar debió anteceder un periodo de calentamiento durante su colapso final.3

Sintético[editar]

Desde la síntesis de Wöhler de la urea un altísimo número de compuestos orgánicos han sido sintetizados químicamente para beneficio humano. Estos incluyen fármacos, desodorantes, perfumes, detergentes, jabones, fibras téxtiles sintéticas, materiales plásticos, polímeros en general, o colorantes orgánicos.

Véase también: Síntesis orgánica

Introducción a la nomenclatura en química orgánica[editar]Artículo principal: Nomenclatura química de los compuestos orgánicos

Hidrocarburos[editar]

El compuesto más simple es el metano, un átomo de carbono con cuatro de hidrógeno (valencia = 1), pero también puede darse la unión carbono-carbono, formando cadenas de distintos tipos, ya que pueden darse enlaces simples, dobles o triples. Cuando el resto de enlaces de estas cadenas son con hidrógeno, se habla de hidrocarburos, que pueden ser:

Saturados : con enlaces covalentes simples, alcanos. Insaturados , con dobles enlaces covalentes (alquenos) o triples (alquinos). Hidrocarburos cíclico : Hidrocarburos saturados con cadena cerrada, como el ciclohexano. Aromáticos : estructura cíclica.Radicales y ramificaciones de cadena[editar]

Estructura de un hidrocarburo ramificado nombrado 5-butil-3,9-dimetil-undecano

Los radicales o grupos alquilo son fragmentos de cadenas de carbonos que cuelgan de lacadena principal. Su nomenclatura se hace con la raíz correspondiente (en el caso de un carbono met-, dos carbonos et-, tres carbonos prop-, cuatro carbonos but-, cinco carbonos pent-, seis carbonos hex-, y así sucesivamente...) y el sufijo -il. Además, se indica con un número, colocado delante, la posición que ocupan. El compuesto más simple que se puede hacer con radicales es el metilpropano. En caso de que haya más de un radical, se nombrarán por orden alfabético de las raíces. Por ejemplo, el 5-metil, 2-etil, 8-butil, 10-docoseno.

Clasificación según los grupos funcionales[editar]

Los compuestos orgánicos también pueden contener otros elementos, también otros grupos de átomos además del carbono e hidrógeno, llamados grupos funcionales. Un ejemplo es el grupo hidroxilo, que forma los alcoholes: un átomo de oxígeno enlazado a uno de hidrógeno (-OH), al que le queda una valencia libre. Asimismo también existen funciones alqueno (dobles enlaces), éteres, ésteres, aldehidos, cetonas, carboxílicos, carbamoilos, azo, nitro o sulfóxido, entre otros.

Alquino

Hidroxilo

Éter

Amina

Aldehído

Cetona

Carboxilo

Éster

Amida

Azo

Nitro

Sulfóxido

Monómero de lacelulosa.

Oxigenados[editar]

Son cadenas de carbonos con uno o varios átomos de oxígeno y puenden ser:

Alcoholes : Las propiedades físicas de un alcohol se basan principalmente en su estructura. El alcohol esta compuesto por un alcano y agua. Contiene un grupo hidrofóbico (sin afinidad por el agua) del tipo de un alcano, y un grupo hidroxilo que es hidrófilo (con afinidad por el agua), similar al agua. De estas dos unidades estructurales, el grupo –OH da a los alcoholes sus propiedades físicas características, y el alquilo es el que las modifica, dependiendo de su tamaño y forma.

El grupo –OH es muy polar y, lo que es más importante, es capaz de establecer puentes de hidrógeno: con sus moléculas compañeras o con otras moléculas neutras.

Aldehídos : Los aldehídos son compuestos orgánicos caracterizados por poseer el grupo funcional -CHO. Se denominan como los alcoholes correspondientes, cambiando la terminación -ol por -al:

Es decir, el grupo carbonilo H-C=O está unido a un solo radical orgánico.

2-Butanona o metil-etil-cetona

Cetonas : Una cetona es un compuesto orgánico caracterizado por poseer un grupo funcional carbonilo unido a dos átomos de carbono, a diferencia de un aldehído, en donde el grupo carbonilo se encuentra unido al menos a un átomo de hidrógeno.1 Cuando el grupo funcional carbonilo es el de mayor relevancia en dicho compuesto orgánico, las cetonas se nombran agregando el sufijo -ona al hidrocarburo del cual provienen (hexano, hexanona; heptano, heptanona; etc). También se puede nombrar posponiendo cetona a los radicales a los cuales está unido (por ejemplo: metilfenil cetona). Cuando el grupo carbonilo no es el grupo prioritario, se utiliza el prefijo oxo- (ejemplo: 2-oxopropanal).

El grupo funcional carbonilo consiste en un átomo de carbono unido con un doble enlace covalente a un átomo de oxígeno. El tener dos átomos de carbono unidos al grupo carbonilo, es lo que lo diferencia de los ácidos carboxílicos, aldehídos, ésteres. El doble

enlace con el oxígeno, es lo que lo diferencia de los alcoholes y éteres. Las cetonas suelen ser menos reactivas que los aldehídos dado que los grupos alquílicos actúan como dadores de electrones por efecto inductivo.

Ácidos carboxílicos : Los ácidos carboxílicos constituyen un grupo de compuestos que se caracterizan porque poseen un grupo funcional llamado grupo carboxilo o grupo carboxi (–COOH); se produce cuando coinciden sobre el mismo carbono un grupo hidroxilo (-OH) y carbonilo (C=O). Se puede representar como COOH ó CO2H...

Ésteres : Los ésteres presentan el grupo éster (-O-CO-) en su estructura. Algunos ejemplos de sustancias con este grupo incluyen el ácido acetil salicílico, componente de la aspirina, o algunos compuestos aromáticos como el acetato de isoamilo, con característico olor a plátano. Los aceites también son ésteres de ácidos grasos con glicerol.

Éteres : Los éteres presentan el grupo éter(-O-) en su estructura. Suelen tener bajo punto de ebullición y son fácilmente descomponibles. Por ambos motivos, los éteres de baja masa molecular suelen ser peligrosos ya que sus vapores pueden ser explosivos.

Nitrogenados[editar]

Aminas : Las aminas son compuestos orgánicos caracterizados por la presencia del grupo amina (-N<). Las aminas pueden ser primarias (R-NH2), secundarias (R-NH-R") o terciarias (R-NR´-R"). Las aminas suelen dar compuestos ligeramente amarillentos y con olores que recuerdan a pescado u orina.

Amidas : Las amidas son compuestos orgánicos caracterizados por la presencia del grupo amida (-NH-CO-) en su estructura. Las proteínas o polipéptidos sonpoliamidas naturales formadas por enlaces peptídicos entre distintos aminoácidos.

Isocianatos : Los isocianatos tienen el grupo isocianato (-N=C=O). Este grupo es muy electrófilo, reaccionando fácilmente con el agua para descomponerse mediante la transposición de Hofmann dar una amina y anhídrico carbónico, con los hidroxilos para dar uretanos, y con las aminas primarias o secundarias para dar ureas.

Cíclicos[editar]

Son compuestos que contienen un ciclo saturado. Un ejemplo de estos son los norbornanos, que en realidad son compuestos bicíclicos, los terpenos, u hormonas como el estrógeno, progesterona, testosterona u otras biomoléculas como el colesterol.

Aromáticos[editar]

El Furano (C4H4O) es un ejemplo de compuesto aromático. Estructura tridimensional del Furano mostrando la nube electrónica de

electrones π.

Los compuestos aromáticos tienen estructuras cíclicas insaturadas. El benceno es el claro ejemplo de un compuesto aromático, entre cuyos derivados están el tolueno, el fenol o el ácido benzoico. En general se define un compuesto aromático aquel que tiene anillos que cumplen la regla de Hückel, es decir que tienen 4n+2 electrones en orbitales π (n=0,1,2,...). A los compuestos orgánicos que tienen otro grupo distinto al carbono en sus cilos (normalmente N, O u S) se denominan compuestos aromáticos heterocíclicos. Así los compuestos aromáticos se suelen dividir en:

Derivados del benceno: Policíclicos (antraceno, naftaleno, fenantreno, etc), fenoles, aminas aromáticas, fulerenos, etc Compuestos heterocíclicos : Piridina, furano, tiofeno, pirrol, porfirina, etc

Isómeros[editar]

Isómeros del C6H12

Ya que el carbono puede enlazarse de diferentes maneras, una cadena puede tener diferentes configuraciones de enlace dando lugar a los llamados isómeros, moléculas tienen la misma fórmula química pero distintas estructuras y propiedades.Existen distintos tipos de isomería: isomería de cadena, isomería de función, tautomería, estereoisomería, y estereoisomería configuracional.El ejemplo mostrado a la izquierda es un caso de isometría de cadena en la que el compuesto con fórmula C6H12 puede ser un ciclo (ciclohexano) o un alqueno lineal, el 1-hexeno. Un ejemplo de isomería de función sería el caso del propanaly la acetona, ambos con fórmula C3H6O.

Fuentes[editar]

Los compuestos orgánicos pueden ser obtenidos por purificación a partir de organismos o del petróleo y por síntesis orgánica.

La mayoría de los compuestos orgánicos puros se producen hoy de forma artificial, aunque un subconjunto importante todavía se extrae de fuentes naturales porque sería demasiado costosa su síntesis en laboratorio. Estos últimos son utilizados en reacciones de semi-síntesis.

Véase también: Reacción orgánica

Variedad[editar]

El análisis estadístico de estructuras químicas se llama informática química. La base de datos de Beilstein contiene una amplia colección de compuestos orgánicos. Un estudio informático que implicaba 5,9 millones de sustancias y 6,5 millones de reacciones, demostró que el universo de compuestos orgánicos consiste en una base de alrededor de 200.000 moléculas muy relacionadas entre sí y de una periferia grande (3,6 millones de moléculas) a su alrededor.4 La base y la periferia están rodeadas por un grupo de pequeñas islas no-conectadas que contienen 1,2 millones de moléculas, un modelo semejante al www.Más estadísticas:

Las moléculas de la base (solamente 3,5% del total) están implicadas en el 35% de todas las reacciones que dan lugar al 60% de todas las moléculas.

La distancia media entre dos moléculas en la base es de 8,4 pasos sintéticos, y el 95% de todas las reacciones conectan con menos de 15 pasos. Cualquier molécula de la periferia puede ser alcanzada por una de la base en menos de 3 pasos.

La base contiene el 70% de los 200 productos químicos industriales más utilizados. Un inventario químico óptimo de 300 productos químicos que contenga 10 reactivos de Wittig, 6 reactivos de Grignard,

2 bloques de DNA y 18 aldehídos aromáticos, permite a una compañía química hipotética la síntesis de hasta 1,2 millones de compuestos orgánicos.

Se ha dicho que es suficiente reconocer cerca de 30 moléculas para tener un conocimiento que permita trabajar con la bioquímica de las células. Dos de esas moléculas son los azúcares glucosa y ribosa; otra, un lípido; otras veinte, los aminoácidos biológicamente importantes; y cinco las bases nitrogenadas, moléculas que contienen nitrógeno y son constituyentes claves de los nucleidos.

También algunos elementos son orgánicos como el carbono, nitrógeno, oxígeno, fósforo, azufre, selenio, berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario, radio, potasio, cloro, sodio, boro

1) Carga Eléctrica:

Carga eléctrica

Tipo de interacción (atractiva o respulsiva) entre cargas de igual y distinta naturaleza.

La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediantefuerzas de atracción y repulsión entre ellas por la mediación de campos electromagnéticos. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La denominadainteracción electromagnética entre carga y campo eléctrico es una de las cuatro interacciones fundamentales de la física. Desde el punto de vista del modelo estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad que posee una partícula para intercambiar fotones.

Una de las principales características de la carga eléctrica es que, en cualquier proceso físico, la carga total de un sistema aislado siempre se conserva. Es decir, la suma algebraica de las cargas positivas y negativas no varía en el tiempo .

La carga eléctrica es de naturaleza discreta, fenómeno demostrado experimentalmente por Robert Millikan. Por razones históricas, a los electrones se les asignó carga negativa: –1, también expresada –e. Los protones tienen carga positiva: +1 o +e. A los quarks se les asigna carga fraccionaria: ±1/3 o ±2/3, aunque no se los ha podido observar libres en la naturaleza.1

Índice [ocultar]

1 Unidades 2 Historia 3 Naturaleza de la carga

o 3.1 Carga eléctrica elemental 4 Propiedades de las cargas

o 4.1 Principio de conservación de la carga o 4.2 Invariante relativista

5 Densidad de carga eléctrica o 5.1 Densidad de carga lineal o 5.2 Densidad de carga superficial o 5.3 Densidad de carga volumétrica

6 Formas para cambiar la carga eléctrica de los cuerpos 7 Véase también 8 Referencias

o 8.1 Bibliografía o 8.2 Enlaces externos

Unidades[editar]

En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se denomina culombio o coulomb (símbolo C). Se define como la cantidad de carga que pasa por la sección transversal de un conductor eléctrico en un segundo, cuando la corriente eléctrica es de

un amperio, y se corresponde con la carga de 6,241 509 × electrones aproximadamente.

Historia[editar]Artículo principal: Historia del electromagnetismo

Experimento de la cometa deBenjamín Franklin.

Desde la Antigua Grecia se conoce que al frotar ámbar con una piel, ésta adquiere la propiedad de atraer cuerpos ligeros tales como trozos de paja y plumas pequeñas. Su descubrimiento se le atribuye al filósofo griego Tales de Mileto (ca. 639-547 a. C.), quién vivió hace unos 2500 años.2

El médico inglés William Gilbert (1540-1603) observó que algunos materiales se comportan como el ámbar al frotarlos y que la atracción que ejercen se manifiesta sobre cualquier cuerpo, aun cuando no fuera ligero. Como el nombre griego correspondiente al ámbar es elektron, Gilbert comenzó a utilizar el término eléctrico para referirse a todo material que se comportaba como aquél, lo que originó los términos electricidad y carga eléctrica. Además, en los estudios de Gilbert se puede encontrar la diferenciación de los fenómenos eléctricos y magnéticos.2

El descubrimiento de la atracción y repulsión de elementos al conectarlos con materiales eléctricos se atribuye a Stephen Gray. El primero en proponer la existencia de dos tipos de carga es Charles du Fay, aunque fue Benjamin Franklin quién al estudiar estos fenómenos descubrió como la electricidad de los cuerpos, después de ser frotados, se distribuía en ciertos lugares donde había más atracción; por eso los denominó (+) y (-).2

Sin embargo, fue solo hacia mediados del siglo XIX cuando estas observaciones fueron planteadas formalmente, gracias a los experimentos sobre la electrólisis que realizó Michael Faraday, hacia 1833, y que le permitieron descubrir la relación entre laelectricidad y la materia; acompañado de la completa descripción de los fenómenos electromagnéticos por James Clerk Maxwell.

Posteriormente, los trabajos de Joseph John Thomson al descubrir el electrón y de Robert Millikan al medir su carga, fueron de gran ayuda para conocer la naturaleza discreta de la carga.2

Naturaleza de la carga[editar]

La carga eléctrica es una propiedad intrínseca de la materia que se presenta en dos tipos. Éstas llevan ahora el nombre con las que Benjamin Franklin las denominó: cargas positivas y negativas.3 Cuando cargas del mismo tipo se encuentran se repelen y cuando son diferentes se atraen. Con el advenimiento de la teoría cuántica relativista, se pudo demostrar formalmente que las partículas, además de presentar carga eléctrica (sea nula o no), presentan un momento magnético intrínseco, denominado espín, que surge como consecuencia de aplicar la teoría de la relatividad especial a la mecánica cuántica.

Carga eléctrica elemental[editar]

Las investigaciones actuales de la física apuntan a que la carga eléctrica es una propiedad cuantizada. La unidad más elemental de

carga se encontró que es la carga que tiene el electrón, es decir alrededor de 1, 602 176 487(40) × 10-19 culombios y es conocida como carga elemental.4 El valor de la carga eléctrica de un cuerpo, representada como q o Q, se mide según el número de electrones que posea en exceso o en defecto.5

Esta propiedad se conoce como cuantización de la carga y el valor fundamental corresponde al valor de carga eléctrica que posee el electrón y al cual se lo representa como e. Cualquier carga q que exista físicamente, puede escribirse como siendo N un número entero, positivo o negativo.

Por convención se representa a la carga del electrón como -e, para el protón +e y para el neutrón, 0. La física de partículas postula que la carga de los quarks, partículas que componen a protones y neutrones toman valores fraccionarios de esta carga elemental. Sin embargo, nunca se han observado quarks libres y el valor de su carga en conjunto, en el caso del protón suma +e y en el neutrón suma 0.6

Aunque no tenemos una explicación suficientemente completa de porqué la carga es una magnitud cuantizada, que sólo puede aparecer en múltiplos de la carga elemental, se han propuestos diversas ideas:

Paul Dirac mostró que si existe un monopolo magnético la carga eléctrica debe estar cuantizada. En el contexto de la teoría de Kaluza-Klein, Oskar Klein encontró que si se interpretaba el campo electromagnético como un

efecto secundario de la curvatura de un espacio tiempo de topología , entonces la compacidad de comportaría que el momento lineal según la quinta dimensión estaría cuantizado y de ahí se seguía la cuantización de la carga.

En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se denomina culombio (símbolo C) y se define como la cantidad de carga que a la distancia de 1 metro ejerce sobre otra cantidad de carga igual, la fuerza de 9×109 N.

Un culombio corresponde a la carga de 6,241 509 × 1018 electrones.7 El valor de la carga del electrón fue determinado entre 1910 y 1917 por Robert Andrews Millikan y en la actualidad su valor en el Sistema Internacional de acuerdo con la última lista de constantes del CODATA publicada es:4

Como el culombio puede no ser manejable en algunas aplicaciones, por ser demasiado grande, se utilizan también sus submúltiplos:

1 miliculombio =

1 microculombio =

Frecuentemente se usa también el sistema CGS cuya unidad de carga eléctrica es el Franklin (Fr). El valor de la carga elemental es entonces de aproximadamente 4,803×10–10 Fr.

Propiedades de las cargas[editar]

Principio de conservación de la carga[editar]

En concordancia con los resultados experimentales, el principio de conservación de la carga establece que no hay destrucción ni creación neta de carga eléctrica, y afirma que en todo proceso electromagnético la carga total de un sistema aislado se conserva.

En un proceso de electrización, el número total de protones y electrones no se altera, sólo existe una separación de las cargas eléctricas. Por tanto, no hay destrucción ni creación de carga eléctrica, es decir, la carga total se conserva. Pueden aparecer cargas eléctricas donde antes no había, pero siempre lo harán de modo que la carga total del sistema permanezca constante. Además esta conservación es local, ocurre en cualquier región del espacio por pequeña que sea.3

Al igual que las otras leyes de conservación, la conservación de la carga eléctrica está asociada a una simetría del lagrangiano, llamada en física cuánticainvariancia gauge. Así por el teorema de Noether a cada simetría del lagrangiano asociada a un grupo uniparamétrico de transformaciones que dejan el lagrangiano invariante le corresponde una magnitud conservada.8 La conservación de la carga implica, al igual que la conservación de la masa, que en cada punto del espacio se satisface una ecuación de continuidad que relaciona la derivada de la densidad de carga eléctrica con la divergencia del vector densidad de corriente eléctrica, dicha ecuación expresa que el cambio neto en la densidad de carga dentro de un volumen prefijado es igual a la integral de la densidad de corriente eléctrica sobre la superficie que encierra el volumen, que a su vez es igual a la intensidad de corriente eléctrica :

Invariante relativista[editar]

Otra propiedad de la carga eléctrica es que es un invariante relativista. Eso quiere decir que todos los observadores, sin importar su estado de movimiento y suvelocidad, podrán siempre medir la misma cantidad de carga.5 Así, a diferencia del espacio, el tiempo, la energía o el momento lineal, cuando un cuerpo o partícula se mueve a velocidades comparables con la velocidad de la luz, el valor de su carga no variará. El valor de la carga no varía de acuerdo a cuán rápido se mueva el cuerpo que la posea.

Densidad de carga eléctrica[editar]

Se llama densidad de carga eléctrica a la cantidad de carga eléctrica por unidad de longitud, área o volumen que se encuentra sobre una línea, una superficie o una región del espacio, respectivamente. Por lo tanto se distingue en estos tres tipos de densidad de carga.9 Se representaría con las letras griegas lambda (λ), para densidad de carga lineal, sigma (σ), para densidad de carga superficial y ro (ρ), para densidad de carga volumétrica.Puede haber densidades de carga tanto positivas como negativas. No se debe confundir con la densidad de portadores de carga.

A pesar de que las cargas eléctricas son cuantizadas con q y, por ende, múltiplos de una carga elemental, en ocasiones las cargas eléctricas en un cuerpo están tan cercanas entre sí, que se puede suponer que están distribuidas de manera uniforme por el cuerpo del cual forman parte. La característica principal de estos cuerpos es que se los puede estudiar como si fueran continuos, lo que hace más fácil, sin perder generalidad, su tratamiento. Se distinguen tres tipos de densidad de carga eléctrica: lineal, superficial y volumétrica.

Densidad de carga lineal[editar]

Se usa en cuerpos lineales como, por ejemplo hilos.

Donde es la carga encerrada en el cuerpo y es la longitud. En el Sistema Internacional de Unidades (SI) se mide en C/m (culombios por metro).

Densidad de carga superficial[editar]

Se emplea para superficies, por ejemplo una plancha metálica delgada como el papel de aluminio.

donde es la carga encerrada en el cuerpo y es la superficie. En el SI se mide en C/m2 (culombios por metro cuadrado).

Densidad de carga volumétrica[editar]

Se emplea para cuerpos que tienen volumen.

donde es la carga encerrada en el cuerpo y el volumen. En el SI se mide en C/m3 (culombios por metro cúbico).

Formas para cambiar la carga eléctrica de los cuerpos[editar]

Artículo principal: Electrización

Se denomina electrización al efecto de ganar o perder cargas eléctricas, normalmente electrones, producido por un cuerpo eléctricamente neutro. Los tipos de electrificación son los siguientes:

1. Electrización por contacto: Cuando ponemos un cuerpo cargado en contacto con un conductor se puede dar una transferencia de carga de un cuerpo al otro y así el conductor queda cargado, positivamente si cedió electrones o negativamente si los ganó.

2. Electrización por fricción: Cuando frotamos un aislante con cierto tipo de materiales, algunos electrones son transferidos del aislante al otro material o viceversa, de modo que cuando se separan ambos cuerpos quedan con cargas opuestas.

3. Carga por inducción : Si acercamos un cuerpo cargado negativamente a un conductor aislado, la fuerza de repulsión entre el cuerpo cargado y los electrones de valencia en la superficie del conductor hace que estos se desplacen a la parte más alejada del conductor al cuerpo cargado, quedando la región más cercana con una carga positiva, lo que se nota al haber una atracción entre el cuerpo cargado y esta parte del conductor. Sin embargo, la carga neta del conductor sigue siendo cero (neutro).

4. Carga por el Efecto Fotoeléctrico: Sucede cuando se liberan electrones en la superficie de un conductor al ser irradiado por luz u otra radiación electromagnética.

5. Carga por Electrólisis: Descomposición química de una sustancia, producida por el paso de una corriente eléctrica continua.

6. Carga por Efecto Termoeléctrico: Significa producir electricidad por la acción del calor.

2) Estructura de la Materia:

Estructura de la materia

La materia consiste de partículas extremadamente pequeñas agrupadas juntas para formar el átomo. Hay una 90 ocurrencias naturales de estas agrupaciones de partículas llamadas elementos.

Estos elementos fueron agrupados en la tabla periódica de los elementos en secuencia de acuerdo a sus números atómicos y peso atómico. Hay además 23 elementos hechos por el hombre que no ocurren en la naturaleza, por lo que al final son unos 113 elementos conocidos hasta la fecha. Estos elementos no pueden cambiarse por procesos químicos. Ellos solo pueden ser cambiados por reacción nuclear o atómica, sin embargo pueden ser combinados para producir el incontable número de compuestos con los que tropezamos día a día.

3) Interacción Eléctrica:

Existen dos estados de electrificación. Para diferenciarlos, Benjamín Franklin les dio el nombre de estados de carga positiva (+) y carga negativa (-)

4) Péndulo Eléctrico:

El péndulo eléctrico es un sencillo dispositivo empleado con fines didácticos para poner de manifiesto ciertos fenómenos electrostáticos. Consiste usualmente en una pequeña esfera de saúco que pende de un hilo de seda y generalmente se utiliza un par de ellos para mostrar como interactúan entre sí. La ligereza de la bola de saúco permite que ésta experimente un gran desplazamiento cuando sobre ella actúan fuerzas electrostáticas al acercársele un objeto cargado. Es un material aislante, pero la presencia de cierta cantidad de humedad (absorbida del aire) combinada con algunas sales propias de la madera del saúco le confieren una pequeña movilidad a la carga eléctrica; esto es lo que hace que la madera (o la semilla) del saúco sea particularmente adecuada para estos experimentos.Los objetos que se acercan al péndulo se han cargado previamente por frotamiento. El fenómeno de electrización por frotamiento no es más que el paso de electrones de un cuerpo a otro, adquiriendo ambos carga eléctrica de distinto signo. Los materiales utilizados son aislantes ya que al frotar dos conductores cualquier mínimo intercambio de carga queda inmediatamente equilibrado por la conducción en el contacto. Algunos materiales tienen mayor tendencia a ceder electrones, quedando cargados positivamente, como el vidrio, mientras otros tienen tendencia a captar electrones, quedando cargados negativamente, como el ámbar o resina sólida. Cuando frotamos uno de estos cuerpos podemos comprobar que se ha cargado con una sencilla experiencia: si lo acercamos al péndulo eléctrico, la bola de saúco es atraída y si el cuerpo la toca entonces se repelen. La explicación es que al acercar el cuerpo cargado, aparece una cierta acumulación de carga de signo opuesto en el lado más próximo de la bola cuya atracción por la del cuerpo provoca el acercamiento del péndulo; al tocarse, parte de la carga del cuerpo se transfiere a la bola de saúco, acumulándose cierta carga, ahora del mismo signo, en la bola lo que origina la repulsión.Tanto el vidrio como el ámbar van a producir el mismo efecto sobre un péndulo eléctrico aislado, ahora bien, si tomamos dos

péndulos eléctricos próximos entre sí y se cargan por contacto, uno con el vidrio y otro con el ámbar, se observará como se acercan uno a otro. Esto es debido a que se han cargado con carga de distinto signo, el péndulo tocado por el vidrio se ha cargado positivamente y el péndulo tocado por el ámbar se ha cargado negativamente. Ahora sabemos que el ámbar tenía un exceso y el vidrio una escasez, de electrones, pero en la antigüedad la observación del fenómeno anterior u otros análogos sólo permitió establecer la existencia de dos tipos distintos de "electricidad" (curiosamente denominaron "positiva" al tipo que poseía el vidrio y "negativa" a la del ámbar, cuando en realidad el exceso (de electrones) seguía la regla inversa: esta convención arbitraria se ha mantenido por comodidad hasta nuestros días).Si el experimento anterior se realizase tocando ambos péndulos con el mismo cuerpo veremos que, en lugar de atraerse como antes, ahora se repelen; se han cargado con carga del mismo signo.

5) Electroscopio y defina sus partes:

El electroscopio es un instrumento que se utiliza para saber si un cuerpo está cargado eléctricamente.1

El electroscopio consiste en una varilla metálica vertical de vidrio que tiene una esfera en la parte superior y en el extremo opuesto

dos láminas de aluminio muy delgado. La varilla está sostenida en la parte superior de una caja devidrio transparente con un

armazón de cobre en contacto con tierra. Al acercar un objeto electrizado a la esfera, la varilla se electriza y las laminillas cargadas

con igual signo de electricidad se repelen, separándose, siendo su divergencia una medida de la cantidad de carga que han recibido.

La fuerza de repulsión electrostática se equilibra con el peso de las hojas. Si se aleja el objeto de la esfera, las láminas, al perder

la polarización, vuelven a su posición normal.

Cuando un electroscopio se carga con un signo conocido, puede determinarse el tipo de carga eléctrica de un objeto aproximándolo

a la esfera. Si las laminillas se separan significa que el objeto está cargado con el mismo tipo de carga que el electroscopio. De lo

contrario, si se juntan, el objeto y el electroscopio tienen signos opuestos.

Un electroscopio pierde gradualmente su carga debido a la conductividad eléctrica del aire producida por su contenido en iones. Por

ello la velocidad con la que se carga un electroscopio en presencia de un campo eléctrico o se descarga puede ser utilizada para

medir la densidad de iones en el aire ambiente. Por este motivo, el electroscopio se puede utilizar para medir la radiación de fondo

en presencia de materiales radiactivos.

El primer electroscopio conocido, el versorium, un electroscopio pivotante de hojuelas de oro, fue inventado por William Gilbert en

1600.2

Sus partes:

Un electroscopio es un instrumento antiguo utilizado para detectar carga y medir potencial eléctrico. Si la esfera metálica de la parte superior se pone en contacto con un conductor cargado, las delgadas hojas de metal (laminas de oro o aluminio) adquirirán el mismo potencial que el conductor. La carga en las hojas será proporcional a la diferencia de potencial entre ellas y la caja. La fuerza de repulsión que existirá entre las hojas, debido a sus cargas idénticas, puede medirse observando el valor de la desviación de un escala.

También es posible cargar un electroscopio por inducción en la misma forma que la esfera de la ilustración de arriba, un electroscopio cargado puede emplearse para detectar la presencia de cargas , así como para determinar su signo. Inmagine que una barra con cargas negativas se acerca al electroscopio cargado negativamente, la barra repele electrones adicionales abajo hacia las hojas se desviaran menos.

Un electroscopio cargado estando al aire libre perderá gradualmente su carga debido que un pequeño número de moléculas están siendo ionizadas continuamente bajo la acción de rayos cósmicos, algunos de estos iones pueden tomar un exceso de carga del electroscopio. La rapidez de carga de un electroscopio es proporcional a la cantidad de radiación de fondo (radioactividad). Un electroscopio del tamaño de un lápiz es un dispositivo usual utilizado para medir la dosis de radiación recibida por el personal, el valor de descarga de tal puede leerse fácilmente acercandoló a la luz.

Este es el modelo de electroscopio más sencillo conocido no posee esfera solo dos tubos paralelos entre con sus chapas de oros.

Ley de Coulomb Se denomina interacción electrostática a la fuerza de atracción o repulsión que se observa entre objetos con carga eléctrica, debida a la sola existencia de estas cargas, dando origen al campo electrostático. Las características cuantitativas de este fenómeno fueron estudiadas por Coulomb y Cavendish, dando origen a lo que se conoce como Ley de Coulomb. La ley de Coulomb lleva su nombre en honor a Charles-Augustin de Coulomb, uno de sus descubridores y el primero en publicarlo. No obstante, Henry Cavendish obtuvo la expresión correcta de la ley, con mayor precisión que Coulomb, si bien esto no se supo hasta después de su muerte.

Electrostática La electrostática es la rama de la física que estudia los fenómenos eléctricos producidos por distribuciones de cargas estáticas. La electrostática estudia las fuerzas eléctricas producidas por distribuciones de cargas a través de conceptos tales como el campo electrostático y el potencial eléctrico y de leyes físicas como la ley de Coulomb. Históricamente la electrostática fue la rama del electromagnetismo que primero se desarrolló. Posteriormente, las leyes de Maxwell permitieron mostrar como las leyes de la electrostática y las leyes que gobernaban los fenómenos magnéticos pueden ser estudiados en el mismo marco teórico denominado electromagnetismo.

¿QUÉ ES LA ELECTROSTÁTICA?

Texto e ilustraciones José Antonio E. García ÁlvarezDesde la antigüedad ya los griegos habían observado que cuando frotaban enérgicamente un trozo de ámbar, podía atraer objetos pequeños. Posiblemente el primero en realizar una observación científica de ese fenómeno fue el sabio y matemático griego Thales de Mileto, allá por el año 600 A.C., cuando se percató que al frotar el ámbar se adherían a éste partículas del pasto seco, aunque no supo explicar la razón por la cual ocurría ese fenómeno.

No fue hasta 1660 que el médico y físico inglés William Gilbert, estudiando el efecto que se producían al frotar el ámbar con un paño, descubrió que el fenómeno de atracción se debía a la interacción que se ejercía entre dos cargas eléctricas estáticas o carente de movimiento de diferentes signos, es decir, una positiva (+) y la otra negativa (–). A ese fenómeno físico Gilbert lo llamó “electricidad”, por analogía con “elektron”, nombre que en griego significa ámbar. En realidad lo que ocurre es que al frotar con un paño el ámbar, este último se electriza debido a que una parte de los electrones de los átomos que forman sus moléculas pasan a integrarse a los átomos del paño con el cual se frota. De esa forma los átomos del ámbar se convierten en iones positivos (o cationes), con defecto de electrones y los del paño en iones negativos (o aniones), con exceso de electrones.

A.- Trozo de ámbar y trozo de paño con las cargas eléctricas de sus átomos equilibradas. B.- Trozo de ámbar electrizado con carga estática positiva, después de haber sido frotado con el paño. Los electrones del ámbar han pasado al paño, que se ha cargado negativamente. Para que los átomos del cuerpo frotado puedan restablecer su equilibrio atómico, deben captar de nuevo los electrones perdidos. Para eso es necesario que atraigan otros cuerpos u objetos que le cedan esos electrones. En electrostática.

6) Conductores aisladores y semiconductores:

Una propiedad común de todos los materiales , es la de permitir, en algún grado, la conducción de la corriente eléctrica, pero así como existen aquellos que son buenos conductores, existen otros que no. Por eso, nos hemos dado la tarea de clasificar entre tres tipos de materiales y establecer sus diferencias o características particulares: estos son los Materiales Conductores, SemiConductores y Aislantes, que a continuación especificaremos.

Conductores

"En los elementos llamados conductores, algunos de estos electrones pueden pasar libremente de un átomo a otro cuando se aplica una diferencia de potencial (o tensión eléctrica) entre los extremos del conductor.A este movimiento de electrones es a lo que se llama corriente eléctrica. Algunos materiales, principalmente los metales, tienen un gran número de electrones libres que pueden

moverse a través del material. Estos materiales tienen la facilidad de transmitir carga de un objeto a otro estos son los antes mencionados conductores. Los mejores conductores son los elementos metálicos, especialmente la plata (es el más conductor), el cobre, el aluminio, etc".

Distribución de Electrones

Estos son los materiales que permiten el paso de la corriente eléctrica a través de ellos, es decir, tienen poca resistencia al paso de los electrones, algunos conductores muy buenos son los metales, en especial el Oro, la Plata, y el Cobre, siendo este ultimo uno de los más utilizados por ser más económico con respecto a los demás.Podemos mencionar otros materiales no metálicos, que también poseen la propiedad de conducir la electricidad como son el grafito, las disoluciones y soluciones salinas y cualquier material en estado de plasma.

SemiConductoresLos materiales semiconductores son aquellos que esten en un nivel medio entre ser un conductor y/o un aislante. Se comportan como aislantes en ciertas circunstancias pero su conductividad puede mejorar mucho con las condiciones en las que se encuentran, y de igual forma puede pasar al contrario, que se puede comportar como conductor dependiendo de las condiciones en la que se trabaje.. Algunos ejemplos son el Germanio (Ge), el Selenio (Se), y el Silicio (Si), siendo este ultimo es más usado.

La conductividad de un elemento semiconductor se puede variar aplicando uno de los siguientes métodos:

Elevación de su temperatura

Introducción de impurezas (dopaje) dentro de su estructura cristalina

Incrementando la iluminación.

Aislantes

"Los materiales aislantes tienen la función de evitar el contacto entre las diferentes partes conductoras (aislamiento de la instalación) y proteger a las personas frente a las tensiones eléctricas (aislamiento protector). La mayoría de los no metales son apropiados para esto pues tienen resistividades muy grandes. Esto se debe a la ausencia de electrones libres. Los materiales aislantes deben tener una resistencia muy elevada, requisito del que pueden deducirse las demás características necesarias".

Distribución de ElectronesSu conductividad es prácticamente nula o muy baja, los materiales empleados como aislantes siempre conducen algo la electricidad, pero su resistencia al paso es MUCHO mayor que el de los materiales conductores. Esto se debe a que los electrones están fuertemente ligados en estos materiales, en decir, que los electrones no se pueden mover o no hay electrones libres y es lo que impide que la corriente eléctrica pueda pasar por ellos.Una de sus funciones es ser utilizados para evitar cortocircuitos, ¿de que manera? Forrando con estos los materiales conductores para evitar que la persona que este manejando el sistema eléctrico este expuesto directamente a las corrientes eléctricas y así evitar accidentes.

Cada tipo de material, sea conductor, aislante o semiconductor, lo podríamos clasificar cada uno en otros tipos, pero para no hacer más largo el articulo hemos decidido solo mencionarlos como ejemplo, si es necesario pronto actualizaremos el articulo para especificarlos cada uno.

Los Materiales Conductores, a su vez lo podremos clasificar en general en: metálicos,electrolíticos y gaseosos.

En cambio, los materiales no conductores se clasifican en dos grandes áreas, las cuales sonMateriales No Conductores Aislantes y Materiales No Conductores Dieléctricos.

Y por ultimo existen cuatro tipo de SemiConductores que son semiconductores intrínsecos y extrinsecos, y de tipo N y de tipo P.

7) Formas de cargar un cuerpo (Explique):

A.- Electrizacion por contacto Se puede cargar un cuerpo con sólo tocarlo con otro previamente cargado. En este caso, ambos quedan con el mismo tipo de carga, es decir, si toco un cuerpo neutro con otro con carga positiva, el primero también queda con carga positiva.

B.- Electrizacion por frotamiento Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros (número de electrones = número de protones), ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa. Si frotas una barra de vidrio con un paño de seda, hay un traspaso de electrones del vidrio a la seda. Si frotas un lápiz de pasta con un paño de lana, hay un traspaso de electrones del paño a al lápiz.

C.- Electrizacion por inducción Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro. Cuando acercamos un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del primero y el cuerpo neutro. Como resultado de esta relación, la redistribución inicial se ve alterada: las cargas con signo opuesto a la carga del cuerpo electrizado se acercan a éste. En este proceso de redistribución de cargas, la carga neta inicial no ha variado en el cuerpo neutro, pero en algunas zonas está cargado positivamente y en otras negativamente Decimos entonces que aparecen cargas eléctricas inducidas. Entonces el cuerpo electrizado induce una carga con signo contrario en el cuerpo neutro y por lo tanto lo atrae.

8) ¿Cómo Cargar un Electroscopio?

Electrización de un electroscopio por inducción, un electroscopio se puede cargar eléctricamente por medio del acercamiento de una varilla cargada previamente por frotamiento, sin necesidad de que exista contacto entre el electroscopio y la varilla cargada.

9) Realice un cuadro comparativo entre las Interacciones Eléctricas y Gravitacionales:

Ambas interacciones son proporcionales al producto de las entidades que interaccionan, que en el caso del campo eléctrico son las cargas eléctricas, y en el caso del camp gravitatorio son las masas, y ambas interacciones son inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia.

DIFERENCIAS

La interacción eléctrica, puede ser una atracción o una repulsión, mientras que la interacción gravitatoria es siempre una atracción.

La interacción gravitatoria parece propagarse a través del espacio con una velocidad infinita. mientras que la interacción eléctrica se propaga con una velocidad finita.

10) Ley de Coulomb:

Desarrollo de la ley[editar]

Charles-Augustin de Coulomb desarrolló la balanza de torsión con la que determinó las propiedades de la fuerza electrostática. Este

instrumento consiste en una barra que cuelga de una fibra capaz de torcerse. Si la barra gira, la fibra tiende a hacerla regresar a su

posición original, con lo que conociendo la fuerza de torsión que la fibra ejerce sobre la barra, se puede determinar la fuerza ejercida

en un punto de la barra. La ley de Coulomb también conocida como ley de cargas tiene que ver con las cargas eléctricas de un

material, es decir, depende de si sus cargas son negativas o positivas.

Variación de la fuerza de Coulomb entre dos cargas puntuales en función de la distancia.

En la barra de la balanza, Coulomb colocó una pequeña esfera cargada y a continuación, a diferentes distancias, posicionó otra

esfera también cargada. Luego midió la fuerza entre ellas observando el ángulo que giraba la barra.

Dichas mediciones permitieron determinar que:

La fuerza de interacción entre dos cargas y duplica su magnitud si alguna de las cargas dobla su valor, la triplica si alguna

de las cargas aumenta su valor en un factor de tres, y así sucesivamente. Concluyó entonces que el valor de la fuerza era

proporcional al producto de las cargas:

y

en consecuencia:

Si la distancia entre las cargas es , al duplicarla, la fuerza de interacción disminuye en un factor de 4 (2²); al triplicarla,

disminuye en un factor de 9 (3²) y al cuadriplicar , la fuerza entre cargas disminuye en un factor de 16 (4²). En consecuencia, la

fuerza de interacción entre dos cargas puntuales, es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia:

Asociando ambas relaciones:

Finalmente, se introduce una constante de proporcionalidad para transformar la relación anterior en una igualdad:

Enunciado de la ley[editar]

La ley de Coulomb es válida solo en condiciones estacionarias, es decir, cuando no hay movimiento de las cargas o, como

aproximación cuando el movimiento se realiza a velocidades bajas y en trayectorias rectilíneas uniformes. Es por ello que es

llamada fuerza electrostática.

En términos matemáticos, la magnitud de la fuerza que cada una de las dos cargas puntuales y ejerce sobre la otra

separadas por una distancia se expresa como:

Dadas dos cargas puntuales y separadas una distancia en el vacío, se atraen o repelen entre sí con una fuerza cuya

magnitud está dada por:

La Ley de Coulomb se expresa mejor con magnitudes vectoriales:

donde es un vector unitario, siendo su dirección desde la cargas que produce la fuerza hacia la carga que la experimenta.

Al aplicar esta fórmula en un ejercicio, se debe colocar el signo de las cargas q1 o q2, según sean estas positivas o negativas.

El exponente (de la distancia: d) de la Ley de Coulomb es, hasta donde se sabe hoy en día, exactamente 2. Experimentalmente se

sabe que, si el exponente fuera de la forma , entonces .

Representación gráfica de la Ley de Coulomb para dos cargas del mismo signo.

Obsérvese que esto satisface la tercera de la ley de Newton debido a que implica que fuerzas de igual magnitud actúan sobre y .

La ley de Coulomb es una ecuación vectorial e incluye el hecho de que la fuerza actúa a lo largo de la línea de unión entre las cargas.

Constante de Coulomb[editar]

Artículo principal: Constante de Coulomb

La constante es la Constante de Coulomb y su valor para unidades SI es N m² /C².

A su vez la constante donde es la permitividad relativa, , y F/m es

la permitividad del medio en el vacío. Cuando el medio que rodea a las cargas no es el vacío hay que tener en cuenta la constante

dieléctrica y la permitividad del material. La ecuación de la ley de Coulomb queda finalmente expresada de la siguiente manera:

La constante, si las unidades de las cargas se encuentran en Coulomb es la siguiente y su resultado será en

sistema MKS ( ). En cambio, si la unidad de las cargas están en UES (q), la constante se expresa de la siguiente

forma y su resultado estará en las unidades CGS ( ).

Potencial de Coulomb[editar]

La ley de Coulomb establece que la presencia de una carga puntual general induce en todo el espacio la aparición de un campo

de fuerzas que decae según la ley de la inversa del cuadrado. Para modelizar el campo debido a varias cargas eléctricas

puntuales estáticas puede usarse el principio de superposición dada la aditividad de las fuerzas sobre una partícula. Sin

embargo, matemáticamente el manejo de expresiones vectoriales de ese tipo puede llegar a ser complicado, por lo que

frecuentemente resulta más sencillo definir un potencial eléctrico. Para ello a una carga puntual se le asigna una función

escalar o potencial de Coulomb tal que la fuerza dada por la ley de Coulomb sea expresable como:

De la ley de Coulomb se deduce que la función escalar que satisface la anterior ecuación es:

Donde:

, es el vector posición genérico de un punto donde se pretende definir el potencial de Coulomb y

, es el vector de posición de la carga eléctrica cuyo campo pretende caracterizarse por medio del potencial.

Limitaciones de la Ley de Coulomb[editar]

La expresión matemática solo es aplicable a cargas puntuales estacionarias, y para casos estáticos más complicados de

carga necesita ser generalizada mediante el potencial eléctrico. El campo eléctrico creado por una distribución de

carga dada por

Cuando las cargas eléctricas están en movimiento es necesario reemplazar incluso el potencial de Coulomb por

el potencial vector de Liénard-Wiechert, especialmente si las velocidades de las partículas son cercanas a la velocidad

de la luz.

Para cargas a distancias pequeñas (del orden del tamaño de los átomos), la fuerza electrostática efectiva debe ser

corregida por factores cuánticos. Para campos muy intensos puede ocurrir el fenómeno de la creación espontánea de

pares de partícula-antipartícula que requieren corregir el campo para distancias muy cortas.

Verificación experimental de la Ley de Coulomb[editar]

Montaje experimental para verificar la ley de Coulomb.

Es posible verificar la ley de Coulomb mediante un experimento sencillo. Considérense dos pequeñas esferas de masa "m"

cargadas con cargas iguales, del mismo signo, y que cuelgan de dos hilos de longitud l, tal como se indica en la figura

adjunta. Sobre cada esfera actúan tres fuerzas: el peso mg, la tensión de la cuerda T y la fuerza de repulsión eléctrica entre

las bolitas . En el equilibrio:

(1)

y también:

(2)

Dividiendo (1) entre (2) miembro a miembro, se obtiene:

Siendo la separación de equilibrio entre las esferas cargadas, la fuerza de repulsión entre ellas, vale, de acuerdo

con la ley de Coulomb y, por lo tanto, se cumple la siguiente igualdad:

(3)

Al descargar una de las esferas y ponerla, a continuación, en contacto con la esfera cargada, cada una de ellas adquiere una

carga q/2, en el equilibrio su separación será y la fuerza de repulsíón entre las mismas estará dada por:

Por estar en equilibrio, tal como se dedujo más arriba: . Y de modo similar se obtiene:

(4)

Dividiendo (3) entre (4), miembro a miembro, se llega a la siguiente igualdad:

(5)

Midiendo los ángulos y y las separaciones entre las cargas y es posible verificar que la igualdad se cumple

dentro del error experimental. En la práctica, los ángulos pueden resultar difíciles de medir, así que si la longitud de los

hilos que sostienen las esferas son lo suficientemente largos, los ángulos resultarán lo bastante pequeños como para hacer

la siguiente aproximación:

Con esta aproximación, la relación (5) se transforma en otra mucho más simple:

De esta forma, la verificación se reduce a medir la separación entre cargas y comprobar que su cociente se aproxima al

valor indicado.

Comparación entre la Ley de Coulomb y la Ley de la Gravitación Universal[editar]

Esta comparación es relevante ya que ambas leyes dictan el comportamiento de dos de las fuerzas fundamentales de la

naturaleza mediante expresiones matemáticas cuya similitud es notoria.

La ley de la gravitación universal establece que la fuerza de atracción entre dos masas es directamente proporcional al

producto de las mismas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Expresándolo

matemáticamente:

Siendo:

la constante de gravitación universal,

las masas de los cuerpos en cuestión y

la distancia entre los centros de las masas.

A pesar del chocante parecido en las expresiones de ambas leyes se encuentran dos diferencias importantes.

La primera es que en el caso de la gravedad no se han podido observar masas de diferente signo como

sucede en el caso de las cargas eléctricas, y la fuerza entre masas siempre es atractiva. La segunda tiene que

ver con los órdenes de magnitud de la fuerza de gravedad y de la fuerza eléctrica. Para aclararlo

analizaremos como actúan ambas entre un protón y un electrón en el átomo de hidrógeno. La separación

promedio entre el electrón y el protón es de 5,3·10-11 m. La carga del electrón y la del protón

valen y respectivamente y sus masas

son y . Sustituyendo los datos:

.

Al comparar resultados se observa que la fuerza eléctrica es de unos 39 órdenes de magnitud

superior a la fuerza gravitacional. Lo que esto representa puede ser ilustrado mediante un ejemplo

muy llamativo. 1 C equivale a la carga que pasa en 1 s por cualquier punto de un conductor por el

que circula una corriente de intensidad 1 A constante. En viviendas con tensiones de 220 Vrms, esto

equivale a un segundo de una bombilla de 220 W (120 W para las instalaciones domésticas de 120

Vrms).

Si fuera posible concentrar la mencionada carga en dos puntos con una separación de 1 metro, la

fuerza de interacción sería:

o sea, ¡916 millones de kilopondios, o el peso de una masa de casi un millón de toneladas (un

teragramo)!. Si tales cargas se pudieran concentrar de la forma indicada más arriba, se alejarían

bajo la influencia de esta enorme fuerza. Si de esta hipotética disposición de cargas resultan fuerzas

tan enormes, ¿por qué no se observan despliegues dramáticos debidos a las fuerzas eléctricas? La

respuesta general es que en un punto dado de cualquier conductor nunca hay demasiado

alejamiento de la neutralidad eléctrica. La naturaleza nunca acumula un Coulomb de carga en un

punto.