Revista El Crisol Volumen 002

Colegio de Químicos de Puerto Rico EL CRISOL Revista Científica enero-marzo 2013

Edición 4ta / Volumen 002 Revista El Crisol Página 1

Colegio de Químicos de Puerto Rico 52 Calle Hatillo Hato Rey, Puerto Rico 00919

MENSAJE DE LA PRESIDENTA 2012-2013 ................................................................................................................................EDITORIAL .....................................................................................................................................................................................HEPARIN: THE MIGHTY CARBOHYDRATE ................................................................................................................................CLIMATE CHANGE INDICATORS FOR PUERTO RICO. II- GENERAL TRENDS IN PRECIPITATION FOR PONCE, PRFROM 1902 TO 2010 ................................................................................................................................................................ADSORPTION IN NITROPRUSSIDES ................................................................................................................................EL BOSÓN DE HIGGS, MEJOR CONOCIDO COMO LA PARTÍCULA DE DIOS ................................................................ Los artículos que aparecen en las revistas del CQPR son responsabilidad de sus autores, por lo tanto, el CQPR, la Junta de Gobierno ni sus auspiciadores se hacen responsables de las opiniones o errores que puedan contener dichos artículos. Nuestros lectores pueden remitir sus comentarios o sugerencias por correo electrónico [email protected] o correo postal del CQPR.

EL CRISOL REVISTA CIENTÍFICA

Edición 4TA. VOLUMEN 002/abril –junio 2013

COLEGIO DE QUÍMICOS DE PUERTO RICO

JUNTA DE GOBIERNO 2012-2013 Comité Ejecutivo: Lcda. Victoria Martínez, Presidenta Dr. Carlos Ruiz Martínez, Presidente Electo Lcda. Elba I. Cora Figueroa, Secretaria Dr. Roberto Aguayo, Tesorero Dra. Agnes Costa, Pasada Presidenta Inmediata Delegados: Dra. Mari Ann Davison, Academia Dr. Carlos Nieves, Academia Lcdo. Rafael Infante, Academia Lcda. Lavina Lebrón, Gobierno I Lcdo. Edgardo Díaz, Gobierno II Lcda. Flor R. Mattos, Sector Privado Lcda. Flor V. Chinea, Industrial Este Lcda. Solmarie Borrero, Industrial Metro Lcdo. Jocelyn Acevedo, Industrial Norte Lcdo. Wanda de Jesús, Industrial Sur Vacante , Industrial Noroeste Vacante , Industrial Oeste

Contenido


MENSAJE DE LA PRESIDENTA 2012-2013 COLEGIO DE QUÍMICOS DE PUERTO RICO

Estimado Lector:

Agradezco por el apoyo recibido en la publicación de nuestro Segundo Volumen de la Revista EL Crisol. Los artículos que presentamos en esta revista son para el beneficio de nuestra comunidad científica. Estamos confiados de que nuestra Revista sea de gran utilidad para nuestros estudiantes y el público en general.

Esperamos que esta edición ayude a nuestro lector en la adquisición de conocimientos. El Colegio de Químico de Puerto Rico (CQPR) está enfocado en el fiel cumplimiento de nuestra misión como organización. Nuestra misión establece

“Desarrollar y defender la Profesión, mantener la excelencia y ética profesional, promover la unidad entre sus miembros, y enaltecer su imagen en el ámbito local e internacional”

Por tal razón, necesitamos re-enfocarnos en el servicio a nuestros miembros y propiciar el servicio voluntario. Es importante establecer bases sólidas para lograr que los colegiados, encuentren en nuestra organización oportunidades de desarrollo, redes de comunicación y recursos para su mejoramiento profesional. La revista El Crisol es una de esas herramientas que nos permiten ayudar a nuestros miembros y la comunidad en general aumentar sus conocimientos científicos. Los artículos son responsabilidad de los autores, por lo tanto ni la Junta de Gobierno ni el Comité Junta Editora del CQPR se hacen responsables por las opiniones de los autores y/o errores que puedan tener dichos artículos.

Esta Edición incluye una selección de artículos variados, entre los que podemos mencionar:

Heparin: The Mighty Carbohydrate Climate Change Indicators For Puerto Rico. II- General Trends In Precipitation for Ponce,

PR, From 1902 To 2010 Adsorption In Nitroprussides El Bosón de Higgs, mejor conocido como la Partícula de Dios

Esperamos que usted continúe disfrutando de la lectura de nuestro Segundo Volumen de la Revista EL Crisol y que para nuestras próximas ediciones podamos contar con sus valiosas aportaciones científicas.



El Colegio de Químicos de Puerto Rico (CQPR) es una asociación profesional de primera magnitud en Puerto Rico. Este Colegio ya ha traspasado los límites de nuestra Isla y se proyecta en el ámbito internacional. Dentro de la matrícula del CQPR, hay profesionales con los conocimientos y talentos para escribir libros técnicos y de otros tipos. Normalmente, nuestra membrecía no publica sus estudios, investigaciones o artículos porque no tienen los medios para financiar la publicación de los mismos, ya que podría resultar oneroso para ellos. Lo mismo, podría decirse de otros profesionales amigos del CQPR. Por lo antes expuesto, el CQPR creó, desde el 16 de septiembre de 1989, la Junta Editora para que sea la responsable en las coordinaciones en la elaboración, preparación, alianzas con otros profesionales relacionados en el ejercicio de la Química, con el aval de la Junta de Gobierno del CQPR para el presupuesto y publicaciones.

Conoce a tu Junta Editora de las Revistas El Crisol y El Coquí 2012- 2013

Rebecca Soler Héctor Acosta Luz Silva Carlos Vélez USC UPR/RP UPR/RP UPR/RP

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EDITORIAL


HEPARIN: THE MIGHTY CARBOHYDRATE Written by Daniel Rabinovich <[email protected]>.

Heparin, a complex carbohydrate extracted from pig intestines or cow lungs, is one of the most important anticoagulant drugs in clinical use today. Major medical advances after the Second World War, including heart transplants, kidney dialysis, and coronary arterial dilations (angioplasties), have been facilitated by heparin’s ability to prevent the formation of blood clots. Heparin was discovered in 1916 by Jay McLean, a second-year medical student at Johns Hopkins University working under the supervision of the physiologist William Howell, who named the compound two years later. Modern commercial preparations of heparin are heterogeneous mixtures of sulfated polysaccharide chains with an average molecular weight of ~15 kDa. Despite its widespread use, uncertainties regarding the exact structure and biological activity of heparin, its limited supplies from animal sources, and the fact that contaminated samples occasionally reach the marketplace, have prompted in recent years the development of several methods for the preparation of synthetic heparin.

The stamp illustrated in this note was issued in 1994 by the Åland Islands, a Swedish-speaking autonomous region of Finland comprised of more than 6500 islands clustered at the entrance to the Gulf of Bothnia in the Baltic Sea. It pays tribute to Erik Jorpes (1894–1973), who was born in the small island of Kökar in the Åland archipelago and became a lifelong researcher on blood coagulation and a major contributor to the structural elucidation of heparin during the 1930s at the Karolinska Institute in Stockholm. Jorpes was also a great admirer of Jöns Jacob Berzelius, the legendary Swedish chemist (1779–1848) who pioneered the use of chemical symbols for the elements, discovered cerium, selenium, silicon, and thorium, and coined the terms “catalysis,” “polymer,” “isomer,” and “allotrope.” An interesting side note: Jorpes is the author of the only biography of Berzelius available in English, published in 1966, and he played a key role during the early 1970s in the reorganization of the Berzelius Museum operated by the Swedish Academy of Sciences.

For a brief discussion on synthetic heparin, see Linhardt, R.J.; Liu, J. Curr. Op. Pharmacol. 2012, 12, 217–219.

Reference:

Rabinovich ,Daniel. 2013. HEPARIN: THE MIGHTY CARBOHYDRATE. CHEMISTRY International Magazine of International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) 35 No. 1 January-February 2013



CLIMATE CHANGE INDICATORS FOR PUERTO RICO. II- GENERAL TRENDS IN PRECIPITATION FOR PONCE, PR

FROM 1902 TO 2010 Rafael Infante Méndez Professor of Chemistry Caribbean University 1015 La Ceiba Ave.

Ponce, Puerto Rico 00731 [email protected]

Abstract The variation in annual precipitation from 1902 to 2010 was studied for the municipality of Ponce, Puerto Rico. Ponce, PR is characterized by its dry and dusty climate. Average precipitation was 34 inches per year with the annual high precipitation observed of 63.3 inches for the year 1970 and the lowest of 19 inches in 1964. Variations in precipitation patterns were studied and showed an increase in annual rainfall due to an increase in the average annual temperature. Introduction Scientists have long said that global warming is bound to interfere with snow and rainfall patterns, because air and sea temperatures and sea-level atmospheric pressure - the underlying forces behind these patterns - are already changing. Computer models have been used to demonstrate such changes but direct observations are needed to validate the computer models. It is general assumed that the surfaces of Earth's oceans will warm rather evenly in the tropics. This assumption has led that regional rainfall projections indicate that an increase in rainy season as well as an increase in the dry season. Global warming’s effect on rainfall in general is relatively well-understood: As carbon dioxide and other greenhouse gases enter the atmosphere, they increase the temperature, which in turn leads to increases in the amount of water vapor in the atmosphere. When storm systems develop, the increased humidity prompts heavier rain events that become more extreme as the climate warms. Due to the rising temperatures, the Caribbean is also facing a great threat from the rising drought conditions, especially in the summers. This has led to water shortage on several islands. The rising of ocean water level has also resulted in the increase in salinity of coastal aquifers, reducing the availability of fresh water through wells and springs. Also, the coastal mangroves and wetlands, which protect the coastlines of many Caribbean Islands from storms and floods, are disappearing by the rising sea water level. This poses an increasing threat to the vital infrastructure, settlements, and facilities on the islands. The climate for Ponce, PR is Tropical Marine with an average temperature of 26°C. Puerto Rico enjoys warm and sunny days most of the year. Temperatures and rainfall patterns are controlled by the winds, which blow mostly from the East. The temperature in the south is usually a few


degrees higher than the north and temperatures in the central interior mountains are always cooler than the rest of the island. Rainfall tends to be evenly distributed throughout the year, but doubles during the months from May to October, which, unfortunately, coincides with hurricane season, as falls from November to April, with a driest period from January to April. The north coast gets twice as much rain as the south coast. Annual average precipitation in the north is 61.02 inches; in the south is 36 inches, in coastal regions 40-150 inches and in the mountains 200 inches. The following article describes the rainfall patterns for the years 1902 to 2009 for the municipality of Ponce, PR. Ponce, PR is worth studied because is a city which is characterized with a dry climate compared to other areas of Puerto Rico due to the moisture that is carried by easterly winds remains in the Central Mountain range. Results and Discussions Average daily precipitation data were obtained from the National Climatic Data Center of the National Oceanic Atmospheric Administration (NOAA). Average annual precipitation from 1900 to 2009 for Ponce, PR is shown Figure 1. Maximum annual precipitation was for the year 1970 with 63.29 inches, minimum precipitation was for 1964 with 18.95 inches.

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Figure 1. Annual Precipitation for Ponce, PR (1900 – 2009)

Table 1 shows the annual variation in annual precipitation for the year, the rainy season (May to October), and the dry season (November to April). In addition a ratio of rainy season/dry season was calculated. For the years 1914, 1930, 1938, 1942, and 1983 the rainy season/dry season ratio was less than 1. For the years 1914, 1930, 1938 and 1942 this was due to above normal rainfall in November and December while for 1983 this was due to an above normal rain in the months of April and November that accounted for 45 % of the annual rainfall for that year. Between



1902 and 2009 for 78 years that rainfall data was available for the whole twelve months, 45 of those years annual rainfall was above the overall rainfall average, 33 years were below the annual rainfall average. The distribution of years above overall rainfall average was as follows: 8 years between 1902 and 1931; 14 years between 1932 and 1977; and 17 between 1978 and 2009 suggesting an increase of rainfall years above the average with time. It should be noted that for the years 1900 to 2010 the annual temperature for Ponce, PR has increased in 0.48oC1. Table 2. Annual precipitation, rainy season precipitation, dry season precipitation, rainy/dry season precipitation for Ponce, PR (1902-2009). Year Annual Rainy Dry Annual/Dry Year Annual Rainy Dry Annual/Dry 1902 45.3 36.04 9.26 3.89 1955 19.9 15.52 4.38 3.54 1903 30.24 23.35 6.89 3.39 1956 33.67 24.25 9.42 2.57 1907 25.68 18.19 7.49 2.43 1958 34.86 25.79 9.07 2.84 1908 36.5 25.25 11.25 2.24 1960 55.26 31.83 23.43 1.36 1910 27.09 18.2 8.89 2.05 1963 42.96 29.64 13.32 2.23 1911 41.74 24.3 17.44 1.39 1964 18.95 15.3 3.65 4.19 1912 43.51 27.49 16.02 1.72 1965 19.56 11.08 8.48 1.31 1913 33.79 24.61 9.18 2.68 1966 21.76 11.04 10.72 1.03 1914 24.78 11.64 13.14 0.89 1970 63.29 55.56 7.73 7.19 1915 27.45 18.35 9.1 2.02 1971 28.84 20.46 8.38 2.44 1916 51.08 41.19 9.89 4.16 1972 23.46 14.06 9.4 1.50 1917 25.82 17.95 7.87 2.28 1974 36.86 19.82 17.04 1.16 1925 36.48 22.96 13.52 1.70 1975 34.29 25.61 8.68 2.95 1926 24.46 19.56 4.9 3.99 1976 24.67 20.55 4.12 4.99 1927 33.15 23.89 9.26 2.58 1977 30.36 19.67 10.69 1.84 1928 36.64 26.35 10.29 2.56 1978 35.65 23.82 11.83 2.01 1929 19.79 15.13 4.66 3.25 1979 50.34 44.33 6.01 7.38 1930 22.9 7.99 14.91 0.54 1980 21.38 15.54 5.84 2.66 1931 38.79 30.09 8.7 3.46 1981 35.07 21.15 13.92 1.52 1932 42.5 32.5 10 3.25 1982 25.51 18.6 6.91 2.69 1933 41.91 35.2 6.71 5.25 1983 39.86 18.34 21.52 0.85 1934 24.38 18.45 5.93 3.11 1985 52.92 46.36 6.56 7.07 1935 42.29 27.88 14.41 1.93 1986 33.8 22.36 11.44 1.95 1936 40.43 31.51 8.92 3.53 1987 46.4 25.15 21.25 1.18 1937 37.59 24.47 13.12 1.87 1988 32.95 24.06 8.89 2.71 1938 36.49 17.98 18.51 0.97 1989 28.7 18.25 10.45 1.75 1939 26.7 19.61 7.09 2.77 1990 40.06 33.55 6.51 5.15 1940 43.62 31.75 11.87 2.67 1991 22.1 13.26 8.84 1.50 1941 28.31 20.03 8.28 2.42 1992 54.77 33.77 21 1.61 1942 42.56 19.43 23.13 0.84 1993 40.27 29.61 10.66 2.78 1943 57.34 42.11 15.23 2.76 1994 25.81 19.94 5.87 3.40 1944 50.75 44.22 6.53 6.77 1995 31.74 21 10.74 1.96 1946 24.03 18.1 5.93 3.05 1996 38.86 23.72 15.14 1.57 1947 28.87 18.85 10.02 1.88 1997 22.72 17.7 5.02 3.53

1 Rafael Infante Méndez. Submitted for Publication.


Table 2. Annual precipitation, rainy season precipitation, dry season precipitation, rainy/dry season precipitation for Ponce, PR (1902-2009). Year Annual Rainy Dry Annual/Dry Year Annual Rainy Dry Annual/Dry 1998 51.09 37 14.09 2.63 2004 40.59 31.58 9.01 3.50 1999 40.13 28.99 11.14 2.60 2006 36.21 21.51 14.7 1.46 2000 41.24 34.07 7.17 4.75 2007 38.8 26.25 12.55 2.09 2001 30.54 24.23 6.31 3.84 2008 43.63 38.92 4.71 8.26 2002 30.04 18.13 11.91 1.52 2009 35.14 20.6 14.54 1.42 2003 27.53 17.73 9.8 1.81 Avg. 35.13 24.61 10.52 2.77

Max. 63.29 55.56 23.43 8.26 Min. 18.95 7.99 3.65 0.54

Precipitation values given in inches.

Rainy and dry season rainfall variations are shown in Figures 2 and 3. While there has been a slight increase in the rainy season as shown by the positive trend in the graphs, the dry season has remained fairly constant.

Figure 2. Rainy and Dry Season Variations for Ponce, PR (1902 to 2009)

Figure 3. Rainy/Dry Season Ratio for Ponce, PR (1902 – 2009)



Conclusions There has been an increase in the average rainfall for Ponce, PR as indicated that over 50 % of the last 32 years showed an annual rainfall increase compared to the last 110 years average. This average has gradually increased in 30 years periods starting with 1902. Since 1900 the average temperature has increased 0.48oC for the Ponce, PR area. Parameters such as wind speed and directions had remained fairly constant so that the increase in rainfall is due to an increase in average annual temperature which is consistent with global warning indicators.

Sabía usted …………. ¿SABÍA USTED QUE MARGARET THATCHER ERA QUÍMICA?

Margaret Thatcher, Baronesa, naciό el 13 de octubre de 1925 en Lincolnshire, Inglaterra. Segunda hija del matrimonio entre Alfred Roberts y Beatrice Stephenson. Así que su verdadero nombre es Margaret Roberts. Estudió Química en la Universidad de Oxford, donde se graduó y luego trabajó como investigadora química en los Laboratorios de la British (BX) Xylonite en Colchester, Essex. Fue una notable política en el Reino Unido y fue Primera Ministro de Inglaterra de 1979 a 1990 y líder del Partido Conservador de 1975 a 1990.

Margaret Hilda Thatcher 1925–2013.


COLEGIO DE QUÍMICOS DE PUERTO RICO Auspicia el Certamen de Arte – Afiche

Extendido el periodo de Inscripción nueva fecha 15 de mayo de 2013.

Conoces a algún estudiante de 4to a 10mo Grado, para que le dejes saber que puede inscribirse en el Certamen de Afiches en o antes del 1 de mayo de 2013. Esta es su oportunidad de participar y tener una experiencia extraordinaria con la Química en Puerto Rico. OBJETIVOS DEL CERTAMEN a) Reconocer sobre la importancia de la Química en la vida cotidiana dentro del Hogar. b) Destacar los logros y avances de la química en el hogar. c) Promover la participación de estudiantes en el Certamen de Afiches sobre Química. d) Educar y capacitar a los estudiantes teniendo como principal motivación el manejo y las

virtudes de la química. e) Motivar el aprendizaje de la Química entre los jóvenes en Puerto Rico. f) Generar un sentido de orgullo de estudiar química ante la diversidad de esta rama de la ciencia. INSCRIPCIÓN Y APORTACION (efectivo solamente) Individual $ 2.00 Equipo desde 2 hasta 3 participantes $ 5.00 en total

Solicitarlo por correo electrónico [email protected]



ADSORPTION IN NITROPRUSSIDES

Hector J. Acosta - S00684561 April 2012

UNIVERSIDAD DEL TURABO Escuela de Ciencia y Tecnología / Centro de Estudios Doctorales

Programa Doctoral en Ciencias Ambientales

Pentacyanonitrosylferrates commonly known as nitroprussides are a group of metal cyanides consisting of microporous frameworks that are assembled from [Fe(CN)₅NO]² units bridged through M²⁺ cations by means of the CN⁺ ligands. Nitroprussides are a complex intermediate acid that features an octahedral ferrous center surrounded by five bound cyanide ligands and one linear nitrosyl ligand. Nitroprussides are coordination polymers produced from a cyanide and an acid with dielectric properties. They are synthetized from a reaction between nitric acid and a ferrous cyanide in which case it forms an octahedral ferrous centered complex. This family of polymorphs porous solids can be divided in two groups: alkali-earth metal nitroprussides and transition metals nitroprussides. Alkali-earth nitroprussides are salts mostly used in pharmacology as vasodilators and diabetic controllers. While transition metals nitroprussides salts are mostly used as adsorbents. Previous studies have shown the crystal structure and microporous nature of nitroprussides. Since the transition metals nitroprussides salts are the ones most used as adsorbents we will focus our investigation on the microporous nature of transition metal nitroprussides. Nitroprussides of divalent transition metals form a of family microporous molecular materials.

Their properties in this sense depend on the transition metal cation involved and also on the preparative method, which determines their crystal structures. The transition metal of the nitroprussides and the number of hydrate molecules attached determines the phase of the crystal structure, either orthorhombic, rhombohedral, tetragonal or cubic and the adsorption properties of the nitroprusside. The stable phase of this family of materials belong to one of the crystal structures mentioned above: orthorhombic (Mn, Fe, Cu, Zn and Cd), cubic (Co,Ni). On dehydration, copper complex changes into tetragonal phase. The microporous nature of these materials is studied according to their crystal structure and correlating structural and adsorption data.

The cyanide ligands and the nitrosyl ligands were confirmed by IR Spectroscopy. The metals nature and valence were confirmed by Mossbauer Spectroscopy. The coordinates and crystallographic structure of the molecules were detected by X-Ray Diffraction. The nitrosyl ligand determines the electrostatic nature of the complex, the polar properties and the valence or charge distribution of the complex ion. This family of materials shows a pronounced polymorphic character. The number of water molecules in the structure determines the structure shape of the nitroprusside. Slowly grown crystals of MN, Fe and Cd nitroprussides result in monoclinic trihydrates, which preserve that


structure. The obtained crystals are hexagonal trihydrates. For Zn when these trihydrates, both monoclinic and hexagonal, are air-dried they lose a water molecule to form orthorhombic dehydrates, which are the stable phases for these four cations. For Co and Ni, and for Fe as non-aged precipitate, a cubic phase is always observed with up to five water molecules per formula unit. For Cu three different phases can be obtained. Slowly grown crystals are orthorhombic stable dehydrates, while precipitated samples also result in an orthorhombic dehydrate but with a different crystal structure. This shows that whenever a nitroprusside is dehydrated it might change it structure. The crystal structure defines the microporous capacity of the nitroprussides. The three nitroprussides were characterized by combining different analysis methods to determine the metal composition, crystal structure and water content profile. Like a follow methods:

X-Ray Diffraction, DRIFT Spectroscopy,

Mossbauer Spectroscopy (MS) Thermogravimetric analysis (TGA)

Experiments in adsorption were carried out with CO₂ to determine adsorption capacity, pore-size and CO₂ interactions with Ni-NP, Cd-NP and Zn-NP. Previous to the adsorption experiment the nitroprussides were dehydrated at 100°C for two hours under N₂ flowing at a rate of 50 ml/min. in chamber. Carbon Dioxide was adsorbed in the nitroprussides showing that Ni-NP can store 27 wt % CO₂ at 298°K and 9 atm. the Zn-NP can store 22 wt % of CO₂ at 298°K and 9 atm. and the Cd-NP can store 15 wt % of CO₂ at 298°K at 9 atm. To calculate the micropore volume, the Dubinin-Radinski adsorption isotherm equation was applied, since a vast amount of data indicates that the adsorption process in the micropores range is very well described by it. The adsorption isotherm equation can be represented in a log-log scale: ln(n₀) = ln(N₀) – [RT/E]² ln[P₀/P]² Sample T (K) N K Wt- % cm³/gm Ni-NP 298 6.93 0.00057 27 0.286 Zn-NP 298 4.67 0.00126 22 0.193 Cd-NP 298 2.42 0.2120 15 0.100

The table above shows the micropore size distribution per gram of the nitroprusside. The N and K values calculated from the adsorption data with the LT Isotherm Equation. In the process of adsorption the CO₂ molecules interact with the framework cation and the small adsorption space of the framework of the NP, besides the normal interactions of dispersion and repulsion fundamental forces present during adsorption in all adsorbents. However, the electrostatic interactions between the adsorbed molecule and the adsorbent framework depend on the structure and composition of the adsorbed molecule and the adsorbent itself. The Cd-NP isotherms show an irregular behavior, as compared with the other two adsorption isotherms, that the Cd-NP isotherms reverse their order at high pressures. This



abnormal behavior of the adsorption process in the Cd-NP, at high pressure, could be related to the interaction of CO₂ molecules with framework cations and the small adsorption space of the framework. This interaction increases the volume of the adsorption space causing the anomalous conduct, explicitly, the high temperature isotherm is below the low temperature on at high pressure. In the case of the Cd-NP isotherm we are in the presence of a physical adsorption process in which the carbon dioxide molecules interact or are attracted to the framework by the influence of dispersive and quadrupole interactions.

Dehydration When dehydrated, Ni-NP shows a cubic space group framework. Additionally, the Ni-NP exhibits a lower cell parameter, but during CO₂ adsorption is not observed a noticeable change of the cell parameters in relation to the material in the dehydrated state. The Zn-NP sample displays a rhombohedral space group in the dehydrated state, but during CO₂ adsorption is not observed a perceptible change of the cell parameters. The Cd-NP shows an orthorhombic space group framework in the dehydrated state and during CO₂ adsorption is observed a small increase of the cell parameters. The lowering of the cell parameters during dehydration can be explained by a surface effect. When the framework atoms linked to the crystallization water are released during dehydration of the NP, the surface energy is higher. A tendency to reduce the surface is translated to a decrease of the cell parameters reported. References “On the Microporous Nature of Transition Metal Nitroprussides” J. Balmasea, E. Reguera, A. Gómez, J. Roque, C. Vazquez and M. Autie. Journal of Physical Chemistry. July 14, 2003. 107, pp. 11360 – 11369. “Hydrogen Storage in Porous Transition Metals Nitroprussides” L. Reguera, J. Balmaseda, C.P. Krap and E. Reguera. Journal of Physical Chemistry. 2008. 112 (28), pp. 10490-10501 “Crystal Structure of Three Anhydrous Nitroprussides: M[Fe(CN)₅NO] (M= Mn, Zn, Cd)” J. Rodriguez Hernandez, E. Reguera, M. Mir and Y.P. Mascarentas. Powder Diffraction. 22 (1), March 2007. “Structural Effects and Interactions of Carbon Dioxide Molecules Adsorbed on Ni, Zn and Cd Nitroprussides”. R. Roque-Malherbe, O.N.C. Uwakweh, C. Lozano R. Polanco, A. Hernandez Maldonado, P. Pierro, F. Lugo and J.N. Primera Pedroso. Journal of Physical Chemistry, July 12, 2011. ____________________________________

Sabía usted que …………………… El nitroprusiato de sodio (abreviado SNP, marca: Nitropress) se utiliza en casos de emergencia para controlar la alta presión arterial (emergencia aguda hipertensiva). Esto se debe a que tiene efectos vasodilatadores potentes en las arteriolas y las vénulas (con mayor selectividad hacia las vénulas que a las arteriolas, pero esta selectividad es mucho menos marcada que la de la nitroglicerina). Se administra diluido en una solución esterilizada de dextrosa al 5% por vía intravenosa. (por Carlos M. Vélez)


EL BOSÓN DE HIGGS, MEJOR CONOCIDO COMO LA PARTÍCULA DE DIOS

Por Carlos Vélez ¿Por qué el bosón de Higgs es llamado la partícula de Dios? Surge de un libro escrito por el Premio Nobel de Física, Leon Lederman. Lederman dijo que quería llamarla "The Goddamn Particle: If the Universe is the Answer, What is the Question?" ("La Partícula Maldita: Si el Universo es la respuesta, ¿cuál es la pregunta?"), pero en contra de su voluntad los editores lo encontraron demasiado controversial y lo cambiaron a "The God Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question? (“La partícula de Dios: Si el Universo es la respuesta, ¿cuál es la pregunta?"). No tiene que ver nada con la religión; la única similitud (teórica) es que estás observando algo que es un campo que está en todas partes, en todos los espacios” (y no lo puedes ver). El campo de Higgs Durante los años 1970 y 1973 se desarrolló lo que denominamos Modelo Estándar. Este modelo combina la mecánica cuántica con la teoría especial de la relatividad. La idea es visualizar un campo nuevo, como el eléctrico o el magnético pero de una naturaleza diferente, que llena el Universo completo. Sin importar que hayan cargas, masas o que no las haya, el vacío absoluto no sería realmente vacío, pues este campo hipotético estaría en todas partes. Este es el campo de Higgs. Este campo se inventa para poder darle masa a las partículas. El campo se distorsiona cuando una partícula se mueve a través de él. Esta distorsión (el agrupamiento del campo alrededor de la partícula) genera la masa de la partícula. La idea proviene directamente de la física de los sólidos. Un sólido contiene una estructura de átomos de cristal cargados positivamente. Cuando un electrón se mueve a través de la red, los átomos son atraídos a él, causando que la masa efectiva del electrón sea hasta 40 veces más grande que la masa de un electrón libre. Como analogía, imagínense que el Presidente de los Estado Unidos entra a un salón y según va caminando la gente se le acerca a saludarlo y luego regresan a donde estaban. El postulado campo de Higgs en el vacío es una especie de enrejado hipotético que llena nuestro universo. Lo necesitamos porque de lo contrario no podemos explicar por qué las partículas Z y W (que llevan las interacciones débiles) son tan pesadas, mientras que el fotón (que lleva las fuerzas electromagnéticas) no tiene masa. La estructura cristalina puede llevar olas de agrupamientos sin necesidad de que un electrón se mueva y atraiga



a los átomos. Esto sería como un chisme que corren a través del salón diciendo que me van a nombrar Vicepresidente. Estas ondas pueden comportarse como si fueran partículas. Se llaman fonones (los que crean sonido cuando golpeas cristales y son el proceso primario para la conducción de calor en los sólidos). También, son bosones. Podría haber un mecanismo de Higgs y un campo de Higgs en todo nuestro universo, sin que exista un bosón de Higgs.

Pedro Gómez-Esteban nos da un buen ejemplo en su artículo cibernético Esas-maravillosas-particulas-el-boson-de-higgs. Nos dice que el espacio del Universo, según las ecuaciones establecidas por Higgs, es algo así como un campo de hierba alta. Esta “hierba alta” existe en todos y cada uno de sus puntos, y es la “representación mental” del campo de Higgs. Todas las hojas de hierba están dirigidas en la misma dirección, sólo que esta “dirección” no es realmente una dirección en el espacio, sino una dirección conceptual. Vamos a asumir, para seguir la analogía, que la dirección en la que crece esta hierba es “hacia arriba”. Sabemos de la mecánica cuántica, que no existe distinción entre

ondas y partículas: toda onda es partícula y toda partícula es onda. La cuestión es que cada una de las ondas asociadas a las partículas oscilan en una dirección determinada (recuerden que dijimos que no es una dirección física en el espacio tridimensional que vemos sino una “dirección” en ese espacio conceptual que hemos definido antes). Dependiendo de cual partícula será la dirección de su onda en este espacio imaginario. Y aquí está la clave: Las partículas cuyas ondas asociadas oscilan en la misma dirección que las “hojas de hierba” (paralelas a las hojas), pasan a la velocidad de la luz a través de la hierba sin notarla en absoluto. Según la teoría de Higgs, nosotros llamamos a esas partículas “partículas sin masa”. O sea que, esas partículas no interaccionan con el campo de Higgs, de modo que no lo notan. Es decir, el fotón (por ejemplo) oscila “hacia arriba”, la dirección de la hierba, de modo que se mueve a la velocidad de la luz y no tiene masa. Otras partículas tienen ondas que oscilan casi en la dirección de la hierba, pero cuando se mueven tienen que apartar algunas de las hojas de hierba (aunque no muchas) al estar ligeramente inclinadas. Al hacerlo, reducen su velocidad ya que les cuesta más moverse a través del “campo de hierba” que a las partículas anteriores, aunque no mucho más. Estas partículas son las que, en nuestro lenguaje, “tienen poca masa”. Observa cómo, en términos del campo de Higgs, estas partículas tienen masa como consecuencia de interaccionar con el campo de Higgs. Como consecuencia adicional, no pueden moverse a la velocidad de la luz: la hierba se lo impide. Finalmente, una partícula con mucha masa tiene una onda que oscila en una dirección casi perpendicular a la de las hojas de hierba: al moverse por el espacio, debe apartar casi todas las hojas de la hierba, de modo que (vista “desde fuera”) es una partícula con mucha masa. Lo


crucial del asunto es que la “masa” de todas las partículas conocidas es el nombre que damos a la intensidad de su interacción con el campo de Higgs. El propio concepto de “masa” es una forma de referirnos a algo más profundo y fundamental: la interacción mayor o menor de cada partícula con el campo de Higgs. ¿Cómo saber si este campo existe realmente o no? Nos dice Gómez que aquí es donde hace su aparición la misteriosa partícula. Puesto que la mecánica cuántica asocia a cada campo (y las ondas que se propagan en él) con una partícula (algo tiene que crear las olas), debería haber una partícula asociada al campo de Higgs. O sea, cuando una onda recorre el “campo de hierba” de Higgs haciendo oscilar las hojas de hierba, debe haber una partícula asociada a esa onda. Esa partícula asociada al campo de Higgs, que representa la ondulación de las hojas de hierba de igual manera que el fotón representa la ondulación del campo electromagnético, es el bosón de Higgs. Ya que tenemos la partícula, entonces debe tener ciertas características, para poder saber si la observamos o no. Las ecuaciones de Higgs predicen ciertas propiedades de la partícula asociada a su campo, aunque no todas. Por ejemplo, su espín debe ser nulo, con lo que es un bosón (de ahí que se llame bosón de Higgs). Debe tener masa, aunque las ecuaciones no predicen cuánta. No puede tener carga y es su propia antipartícula.

¿Cómo que debe tener masa?, te preguntaras. Sí, el bosón de Higgs debe tener masa de acuerdo con las ecuaciones del modelo. Lo cual quiere decir que la partícula que le proporciona la masa es ella misma misma: es decir, la dirección de oscilación de la onda asociada a un bosón de Higgs no es paralela a las “hojas de hierba”, contrariamente a lo que podría parecer lógico. Las cosas son así… o, al menos, parecen serlo. El bosón de Higgs es una partícula extraordinariamente inestable: no existe durante más que una infinitésima de segundo. Por lo tanto, no podemos observarlo directamente. Observamos más bien otras cosas que suceden cuando un bosón se desintegra. De acuerdo con el Modelo Estándar, el bosón de Higgs puede desintegrarse en varios grupos diferentes de partículas elementales (y algunas de ésas son también inestables y se desintegran en otras). Por ejemplo, puede desintegrarse para dejar dos fotones de muchísima energía, o en dos bosones Z, o en dos bosones W. ¿Qué fue lo que descubrió el CERN? El resultado ha sido la detección de un bosón con una masa de unos 125 GeV/c2 (unos 7·10-17 kg) y una certeza estadística de cinco desviaciones típicas (5 σ, por la letra griega que representa la desviación típica). Dicho en cristiano, hemos detectado con casi total probabilidad un bosón gigantesco y nunca visto hasta ahora –de unas ciento treinta veces la masa del protón y con una probabilidad de error de una entre tres millones.

Peter Higgs



¿Por qué tanta cautela entonces? Es como para nosotros los químicos. Cuando analizamos una substancia podemos decir cuánto detectamos en particular, pero no decir si hay o no hay porque eso va a depender de la capacidad

de nuestros instrumentos (pudiera ser que en un futuro se pudiese detectar). La cautela es porque las carreras de muchos científicos se irían al traste si lanzaran las campanas al vuelo sin tener mayor certeza de la que tienen y luego resultan estar equivocados. Porque sería deshonesto no decir la verdad, aunque suene poco impresionante. La importancia es, por tanto, que se ha confirmado el Modelo Estándar, el aparato teórico más complejo y más profundo creado por la mente humana. No, va a tener aplicaciones prácticas inmediatas, ni va a cambiar nuestra física, sino que va a confirmar la que llevamos décadas postulando como hipótesis. Da una solidez a nuestro conocimiento que no teníamos antes. Además, la cosa no acaba aquí ni se acaba el interés con este descubrimiento: hay varios posibles Higgs predichos

por la física, y hay varios modelos además del Estándar que predicen un bosón de Higgs. Pero hemos eliminado otros modelos que no lo predecían, y ahora podemos enfocar nuestra atención en lo que sí es compatible con estos experimentos y con la existencia del elusivo bosón. Y, aunque no se tratase del bosón de Higgs, seguiría siendo un bosón nuevo y jamás visto hasta ahora. Tomado de: Gómez-Esteban, Pedro. El bosón de Higgs: preguntas y respuestas

(http://eltamiz.com/2012/07/04/el-boson-de-higgs-preguntas-y-respuestas/) Gómez-Esteban, Pedro. Esas-maravillosas-partículas-el-boson-de-higgs

(http://eltamiz.com/2007/11/20/esas-maravillosas-particulas-el-boson-de-higgs/) Miller, David J.. Explanation of the Higgs Boson (http://www.hep.ucl.ac.uk/~djm/higgsa.html)

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Revista El Crisol Volumen 002