Métodos Calorimétricos

Se utilizan tres métodos:
Ø El método de mezclas o el método adiabatico, la cantidad de calor, positiva o negativa, que hay medir se evalúa a partir de una masa de agua M, cuya temperatura se eleva (o disminuye) de t a t´. La expresión de esta cantidad de calor será:
Q= M (t´- t).
Ø El método de fusión de hielo o método isotérmico, esta cantidad de calor sirve para fundir cierta masa de hielo, que le es proporcional, y se calcula la disminución de volumen de hielo fundamente.
Ø En el método eléctrico, el paso de una corriente a través de un conductor proporciona una cantidad de calor determinada que sirve para producir el efecto calórico (por ejemplo una variación de temperatura).

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El Calorímetro de las Mezclas

Consiste en un recipiente que se aísla todo lo posible, para evitar pérdidas de calor. Contiene agua cuya masa se ha medido previamente; un termómetro sumergido en ella mide su temperatura. Se mide una cierta masa de la sustancia cuyo calor específico que se busca, y se la calienta a una temperatura bien determinada. Cuando ésta es a temperatura se la echa dentro del agua del calorímetro agitándose el agua con el agitador para que la temperatura sea uniforme y se observa el termómetro que señala un aumento de temperatura.

Calor específico de los gases

Mientras que la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un sólido a un líquido de t a t´ está bien determinada, porque estos cuerpos son prácticamente incomprensibles, aquella no puede definirse de la misma manera para un gas, porque depende de la forma como este se ha calentado. Se consideran para los gases, como se ha hecho en el caso de la dilatación, dos calores específicos, según el calentamiento se produzca a volumen constante o a presión constante.
Para los gases que están a una temperatura bastante por encima de su punto de licuefacción, el calor especifico depende muy poco de la temperatura. Para presiones bastante elevadas, es decir, del orden de cien atmósferas la variación que se produce no es despreciable.
El calor especifica de los gases a presión constante es el cociente entre la cantidad de calor entregado a un gas, manteniendo constante su presión, el producto de su masa por la variación de temperatura. (fuente)

Relación de Mayer

Esta relación, establecida teóricamente por el alemán Julius von Mayer (1814-1878), es válida para los gases perfectos. Los gases reales la siguen aproximadamente cuando están muy alejados de su punto de licuefacción. Si M designa la masa molecular de un gas, esta relación se expresa MC – Mc = 2.
La comparación de esta relación con los valores de y dados anteriormente muestra que se obtienen aproximadamente los resultados siguientes:
-para los gases monoatómicos, MC = 5, Mc = 3
-para los gases diatómicos, MC = 7, Mc = 5.

Aplicaciones del calorímetro en Química

La mayoría de las reacciones químicas se producen con desprendimiento o absorción de calor y se dividen, respectivamente, en reacciones exotérmicas y endotérmicas, según que haya calentamiento o enfriamiento durante la reacción.
El estudio de este fenómeno constituye la rama denominada Termoquímica, a la que se han dedicado trabajos muy importantes a finales del siglo XIX y a principios del XX.
La Termoquímica se basa en la ley de Hess, que representa un caso particular del principio de los estados inicial y final. Según ella, la cantidad de calor que se desprende al pasar de un sistema A de sustancias a otro sistema B es independiente de la forma en que se produce el paso y de las reacciones intermedias, siempre que el estado físico de los sistemas A y B sea el mismo en todos los casos. Esta ley sólo es realmente válida cuando las transformaciones ocurren teniendo un volumen o una presión constante.
Según la ley de Hess, se debe tener el mismo resultado para el calor de la formación de CO2 operando con C + O2.
Si la cantidad de calor que se busca y que representa la formación de CO es x, se tendrá
x = 96 – 68 = 28

De los líquidos y de los Gases.
La propagación del calor en los cuerpos fluidos (líquidos o gaseosos) se efectúa simultáneamente de dos formas: por contactos sucesivos, como el caso de los sólidos, lo que representa la conductibilidad propiamente dicha, y por convección, es decir, por desplazamiento del fluido procedente de las partes calentadas a causa de la variación de su densidad.
La convección, excepto en el caso de los metales líquidos de conductibilidad muy elevada, representa el elemento más importante de la propagación del calor en una masa líquida.

Calor Radiante

Calor radiante.
Los cuerpos calientes emiten en el espacio rayos, llamados caloríficos, que sólo difieren de los luminosos, a los que acompañan, por la mayor longitud de onda que tienen.
En el estudio del espectro solar se distinguen tres partes: los rayos ultravioleta, cuyas longitudes de onda son las más cortas; los rayos luminosos, que componen toda la parte visible del espectro; y los rayos infrarrojos, o caloríficos, que son los que tienen longitudes de onda mayores.
Las fuentes luminosas emiten casi todas una radiación oscura en el campo de las longitudes de onda menores y mayores que las de los rayos luminosos. Las diversas partes de estas radiaciones no están rigurosamente limitadas, es decir, que el comienzo del espectro luminoso no corresponde al final del espectro calorífico. En realidad, no existen rayos puramente caloríficos, sino sólo longitudes de onda de rayos que no impresionan de manera apreciable el ojo que los recibe.
La radiación calorífica como las demás, es absorbida en mayor o menor cantidad por todas las sustancias que atraviesa, pero las propiedades de absorción de cada uno de los cuerpos dependen de la longitud de onda de la radiación.
Los cuerpos que, como el vidrio, son transparentes a la luz absorben los rayos caloríficos y se denominan atérmanos; el cloruro de sodio, en cambio, es diatérmano, es decir, transparente no sólo a los rayos luminosos, sino a los de mayores longitudes de onda.
La emisión de la radiación de los cuerpos calientes representa para éstos una pérdida de energía y produce, por tanto, una disminución de la temperatura de los mismos. Este descenso depende, por una parte, de la temperatura y de la superficie de emisión y, por otra, de un coeficiente característico de la naturaleza de esta superficie, llamado poder emisivo. El poder emisivo más elevado es el de los cuerpos negros y se toma como unidad. El de las superficies brillantes y reflectoras es muy reducido.

Organización celular, nucleo, citoplasma, mitocondrios

Organización subcelular
Anthony van Leeuwenhoek descubrió los protistas hace 300 años. “Esto fue para mí –escribió- entre todas las maravillas que he descubierto en la naturaleza, la más maravillosa de todas”. En los millares de seres vivos que pudieron ver los demás naturalistas pudieron observar dentro de ellos, pero con dificultad, estructuras que interpretaron como corazones, estómagos y pulmones en miniatura; en otras palabras órganos diminutos, u orgánulos. Las técnicas microscópicas modernas han confirmado que las células eucarióticas contienen, en verdad, una multitud de estructuras. No son, por supuesto órganos como los que se encuentran en los organismos multicelulares, pero en cierta forma son comparables; están especializados en forma y función para desempeñar actividades particulares requeridas por la economía celular.
La membrana celular
La célula puede existir como una entidad distinta a causa de la membrana celular, que regula el tránsito de materiales hacia adentro y hacia fuera. La membrana celular es una bicapa fosfolipídica, con proteínas de membrana, de transporte y cadenas de carbohidratos libres hacia el exterior de la célula.
El núcleo
El núcleo es un cuerpo grande, frecuentemente esférico siendo de ordinario la estructura más voluminosa dentro de las células eucarióticas. Esta rodeado por la membrana nuclear, constituida por dos membranas concéntricas, cada una de las cuales es una doble capa lipídica. El núcleo desempeña dos funciones fundamentales para la célula, primero lleva la información hereditaria que determina si un tipo particular de célula se desarrollará en un Paramecio o un ser humano y segundo el núcleo ejerce una influencia continua sobre las actividades de la célula, asegurando que las moléculas complejas que ella requiere se sinteticen en la cantidad y tipos necesarios.
El citoplasma
Es un fluido altamente organizado y atestado de orgánulos entre ellos los siguientes:
Vacuolas Son espacios dentro del citoplasma lleno de agua; se encuentran rodeados de una sola membrana, su función es la de disolver los elementos en suspensión que entran al interior de la célula.
RibosomasLos ribosomas son orgánulos celulares más numerosos, en ellos se acoplan los aminoácidos que conforman las proteínas.
El retículo endoplasmaticoEl retículo endoplasmatico es una red de sacos aplanados, tubos y canales conectados entre sí, característica de las células eucariótas. La cantidad de retículo no es fija en una célula, aumenta o disminuye dependiendo de la actividad celular.Hay dos categorías de retículo endoplasmatico: rugoso (con ribosomas adheridos) y liso (sin ribosomas), que son, sin embargo, continuos uno con el otro.
Complejos de Golgi Cada complejo de Golgi está formado por sacos aplanados, limitados por membrana, aplanados, apilados en forma no tensionada unos sobre otros y rodeados por túbulos y vesículas. La función del complejo de Golgi es aceptar vesículas del retículo endoplasmatico, modificar las membranas y los contenidos de las mismas e incorporar los productos terminados en vesículas de transporte que los llevan a otras partes de la célula y, especialmente, a la superficie celular. Así los complejos de Golgi sirven como centros de compactación y distribución. Allí en los sacos del complejo ocurren las asociaciones finales de carbohidratos con proteínas para formar glucoproteínas y con lípidos para formar glucolípidos.
LisosomasUn tipo de vesícula relativamente grande, formado comúnmente por el complejo de Golgi, es el lisosoma. Los lisosomas son fundamentalmente bolsas membranosas que contienen enzimas hidrolíticas, aislándolas por tanto del resto de la célula; estas enzimas están implicadas en la degradación de proteínas, polisacáridos y lípidos. Si los lisosomas se rompieran la célula misma sería destruida, pues las enzimas que llevan son capaces de hidrolizar a todos los tipos principales de macromoléculas que se encuentran en una célula viva.
Mitocondrios

Los mitocondrios se encuentran entre los orgánulos más grandes de la célula. En los mitocondrios se degradan moléculas orgánicas productoras de energía y esta energía es vuelta a almacenar en unidades más pequeñas, convenientes para la mayoría de procesos celulares. Cuanto mayores sean los requerimientos energéticos de una célula eucariótica en particular, es probable que más mitocondrios contenga.
PlástidosLos plástidos son orgánulos limitados por membrana que se encuentran solamente en las células de las plantas y de las algas. Están rodeados por dos membranas, al igual que los mitocondrios, y tienen un sistema de membranas internas que pueden estar intrincadamente plegadas. Los plástidos maduros son de tres tipos: leucoplastos, cromoplastos y cloroplastos. Los leucoplastos almacenan almidón o, en algunas ocasiones, proteínas o aceites. Los cromoplastos contienen pigmentos y están asociados con los colores naranja y amarillo brillante de frutas, flores y hojas del otoño. Los cloroplastos son los plástidos que contienen clorofila y en los cuales tiene lugar la fotosíntesis. Al igual que otros plástidos, están rodeados por dos membranas; la membrana interna, la tercera membrana de los cloroplastos, forma una serie complicada de compartimientos y superficies de trabajo internos.

¿Cómo se mueven las células?
Todas las células exhiben alguna forma de movimiento. Aún las células vegetales, encerradas por una pared rígida, muestran corrientes citoplasmáticas activas (movimiento del citoplasma dentro de la célula), así como movimientos cromosómicos y cambio de forma durante la división celular. Las células nerviosas emiten axones durante la transmisión del impulso nervioso. Las amebas persiguen y engullen a su presa y algunas algas microscópicas se precipitan hacia una fuente de luz.
¿Cómo entran y salen sustancias de la célula?
La membrana celular regula el paso de materiales de dentro y fuera de la célula, una función que hace posible que la célula mantenga su integridad estructural y funcional. Esta regulación depende de interacciones entre la membrana y los materiales que pasan a través de ella.
Una de las principales sustancias que entran y salen de las células es el agua. El potencial hídrico determina la dirección en la cual se mueve el agua; o sea, el agua se mueve desde donde el potencial es mayor hacia donde es menor. El movimiento de agua tiene lugar por flujo global y por difusión.
El flujo global es el movimiento general, en grupo, de las moléculas de agua y solutos disueltos, como, por ejemplo, cuando el agua fluye en respuesta a la gravedad o a la presión. La circulación de la sangre a través del cuerpo humano es otro ejemplo de flujo global.
La difusión implica el movimiento al azar de moléculas individuales. La ósmosis es la difusión del agua a través de una membrana que permite el flujo de agua, pero inhibe el movimiento de la mayoría de solutos, se dice que esta membrana es selectivamente permeable. Las moléculas cruzan la membrana celular por difusión simple o son acarreados por proteínas que se encuentran atravesando la membrana.