Despues de mencionar la descomposicion energetica de QAED, ahora se mencionara de forma breve la liberacion de energia del nucleo atomico, tanto desde la fusion como desde la fision.
Solo existen dos nucleos fisionables. Teoricamente, todos son fisionables, pero las condiciones para lograrlo serian muy dificiles, por lo que de manera practica, solamente el uranio (233 y 235) y el plutonio (239 y 241) son fisionables, mas aun, son capaces de producir una reaccion en cadena.
La reaccion en cadena es simplemente la liberacion de muchos electrones de alta energia quinetica y baja velocidad a partir de la ruptura de un nucleo. No necesariamente llenar de neutrones un nucle hace que este se fisione, no todos los neutrones son capaces de romper el atomo y muchas veces se requieren mas de 3 para logralo.
Aca se aplica nuevamente el principio de la cohesion, hay una alta energia manteniendo el nucleo junto. Si este nucleo se logra romper, la energia de los productos resultantes es mucho menor y por lo tanto la diferencia de energia es liberada produciendo los efectos de la fision nuclear.
Aca entra la famosa formula de Einstein: E = MC2. La energia liberada es igual a la masa combustionada multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz. Como realmente la materia se transforma en energia en la fision nuclear, las cantidades de energia son muy altas
En cuanto a la fusion nuclear, existe una variacion bastante extraña, puesto que aca el nucleo en vez de separarse, se une con otro nucleo para formar un nuevo elemento. En este caso vamos a usar dos isotopos de un mismo elemento, que seran el deuterio y tritio, isotopos del hidrogeno. El deuterio tiene dos neutrones y el tritio tiene 3. La fusion nuclear produce helio, con dos protones y 3 neutrones, un isotopo bastante inestable que usualmente se rompe, y esta ruptura es la que produce la liberacion de energia de una fuente fusionable de energia nuclear. A pesar de lo pequeño y poco denso de los atomos de hidrogeno, gramo por gramo liberan mucha mas energia que la fision nuclear.
sábado, 28 de agosto de 2010
miércoles, 25 de agosto de 2010
Parte 2. Teoria detras de la descomposicion detonante de quimicos de alta densidad energética.
Son muchos los quimicos de alta densidad energetica (QADE) que existen en la actualidad, pero incluso asi, los estudios no han podido determinar como ocurre una descomposicion detonante de un QADE. La teoria mas aceptada es la que se expone a continuacion. Antes, hay que explicar dos tipos basicos de QADE que existen.
El primer tipo se les denomina "Sprengel", consisten basicamente en una mezcla muy homogenea de un oxidante con un combustible. Un ejemplo para ser facilmente entendido, es simplemente la estufa de gas. La estufa de gas crea una mezcla homogenea de gas domiciliario (combustible de butano) con aire (fuente de oxigeno) y luego la exposicion a la llama, enciende esta mezcla. Bajo ciertas condiciones, ciertos oxidantes y combustibles pueden tener una descomposicion ultrasonica, llevando a que esta sea detonante. El ejemplo mas clasico, seria el ANFO. Una mezcla explosiva de nitrato de amonio y ACPM (fuel oil N°2)
Por el otro lado, tenemos los QADE mono-moleculares, los cuales consisten en una sola molecula quimica que se descompone de forma detonante, bajo las condiciones adecuadas. Otro ejemplo clasico seria el 1,3,6-Nitro-Tolueno, conocido como TNT.
Volviendo al ejemplo de la estufa, cuando el gas butano se quema con oxigeno, su descomposicion quimica seria de la siguiente forma:
CH3CH2CH3 + 10O2 ---> 3CO2 + 4H2O
Liberando 3 moles de dioxido de carbono y 4 moles de vapor de agua. Pero aca no termina todo. Si se calcula la densidad del oxigeno puro y del gas butano, y se calcula el volumen de los reactantes, este volumen luego se puede comparar con el volumen de los resultados de la reaccion. Se observara que el volumen producido es mayor. No olvidar que esto es solo el volumen, segun las leyes de la fisica, el peso de tanto los reactivos como los productos es el mismo. Entonces como primera conclusion, tenemos que la descomposicion de estos productos produce un aumento en el volumen de los mismos.
Pero aun hay mas. La molecula de butano tenia enlaces entre sus atomos de carbono y sus atomos de hidrogeno (aunque en este momento no importa, eran enlaces covalentes). Habia energia covalente uniendo estos atomos. La nueva organizacion en los resultados, son de moleculas mas estables y que por ser mas estables, requieren menos energia para unirse entre si. Es decir, la energia que habia entre los enlaces de los reactivos es mayor que la energia entre los enlaces de los productos.
A donde va a parar esta energia? Esta energia se transforma en energia calorica, luminica y quinetica, que vemos como la llama en el fogon de la estufa. Energia quinetica? Aunque minima, la hay, por el desplazamiento del nuevo volumen, no es notoria, es minima, pero existe.
Volvamos ahora al explosivo sprengel de el ejemplo. Esta compuesto por nitrato de amonio y ACPM. Esta mezcla al prenderle fuego, produce una descomposicion del nitrato de amonio de la siguiente formula:
NH4NO3 ---> 2H2O + N2O
Se libera agua y un mol de oxido nitroso. Este es un oxidante mas fuerte que el oxigeno puro y es el que quema el ACPM. No se puede dar una "formula" para el ACPM pues es una mezcla de hidrocarburos, pero usualmente son alkanos lineales bajo la formula CH3-(CH2)n-CH3 donde N usualmente esta por encima de 10, asi que con una cadena similar al butano, podemos predecir que tambien se quema en dioxido de carbono, agua, y en este ejemplo en particular, tambien en nitrogeno molecular (N2).
El ANFO es un QADE extremadamente insensible, se puede patear, dispararle, golpearle y no reaccionara. Para hacerlo detonar se requiere de otro explosivo mas sensible. Bajo estas condiciones la descomposicion ocurre de otra forma:
NH4NO3 --> 2H2 + N2O + O2
Liberando aun mayor cantidad de oxidantes y un volumen mayor de gases. Estos son los que reaccionan con el ACPM. Tambien bajo la descomposicion detonante, la energia del oxidante y del combustibles juntos, es mucho mayor que la energia de los productos, solo que debido a la rapida propagacion de los gases, la energia inversamente al ejemplo de la estufa, es mas quinetica que de cualquier otra forma. Tenemos entonces una rapida expansion de gases asociados a energia que mueve todo lo que encuentra a su paso. Tenemos un periodo de milisegundos de luminisencia y de calor, y un estallido sonoro instantaneo, indicando poca energia de estos tipos.
En el ejemplo del trinitrotolueno, la molecula tiene enlaces de muy alta energia con fracciones oxidantes. Esto no quiere decir que el trinitotolueno sea mejor explosivo por tener de forma intrinseca el oxidante incluido. Simplemente le dan el caracter de enlaces de alta energia que al descomponerse liberan aun mayor cantidad de energia y se asocia a la combustion del anillo de tolueno:
CH6(NO2)6-CH3 ---> 6CO2 + 3NH3 + 3N + C
Esta es una de las muchas posibles ecuaciones de la detonacion del TNT y ninguna es completamente acertada, puesto que la detonacion es erratica y es imposible determinar que camino va a seguir. Usualmente es una mezcla, pero lo que es de notar aca, es que el oxigeno dentro de la molecula, no es capaz de consumir completamente todo el carbono, convirtiendose en un explosivo de balance de oxigeno "negativo", lo cual no es lo que importa en este momento, lo que importa es que de una sola mol de un solido, se produjeron 12 moles de productos gaseosos y solo una mol de un producto solido. Esto quiere decir una alta movilizacion de gases y ademas una liberacion de energia aun mucho mayor que el primer ejemplo del ANFO. Esta "si" es la razon por la cual el TNT seria mejor QADE que el ANFO.
Dejen un maldito comentario.
El primer tipo se les denomina "Sprengel", consisten basicamente en una mezcla muy homogenea de un oxidante con un combustible. Un ejemplo para ser facilmente entendido, es simplemente la estufa de gas. La estufa de gas crea una mezcla homogenea de gas domiciliario (combustible de butano) con aire (fuente de oxigeno) y luego la exposicion a la llama, enciende esta mezcla. Bajo ciertas condiciones, ciertos oxidantes y combustibles pueden tener una descomposicion ultrasonica, llevando a que esta sea detonante. El ejemplo mas clasico, seria el ANFO. Una mezcla explosiva de nitrato de amonio y ACPM (fuel oil N°2)
Volviendo al ejemplo de la estufa, cuando el gas butano se quema con oxigeno, su descomposicion quimica seria de la siguiente forma:
CH3CH2CH3 + 10O2 ---> 3CO2 + 4H2O
Liberando 3 moles de dioxido de carbono y 4 moles de vapor de agua. Pero aca no termina todo. Si se calcula la densidad del oxigeno puro y del gas butano, y se calcula el volumen de los reactantes, este volumen luego se puede comparar con el volumen de los resultados de la reaccion. Se observara que el volumen producido es mayor. No olvidar que esto es solo el volumen, segun las leyes de la fisica, el peso de tanto los reactivos como los productos es el mismo. Entonces como primera conclusion, tenemos que la descomposicion de estos productos produce un aumento en el volumen de los mismos.
Pero aun hay mas. La molecula de butano tenia enlaces entre sus atomos de carbono y sus atomos de hidrogeno (aunque en este momento no importa, eran enlaces covalentes). Habia energia covalente uniendo estos atomos. La nueva organizacion en los resultados, son de moleculas mas estables y que por ser mas estables, requieren menos energia para unirse entre si. Es decir, la energia que habia entre los enlaces de los reactivos es mayor que la energia entre los enlaces de los productos.
A donde va a parar esta energia? Esta energia se transforma en energia calorica, luminica y quinetica, que vemos como la llama en el fogon de la estufa. Energia quinetica? Aunque minima, la hay, por el desplazamiento del nuevo volumen, no es notoria, es minima, pero existe.
Volvamos ahora al explosivo sprengel de el ejemplo. Esta compuesto por nitrato de amonio y ACPM. Esta mezcla al prenderle fuego, produce una descomposicion del nitrato de amonio de la siguiente formula:
NH4NO3 ---> 2H2O + N2O
Se libera agua y un mol de oxido nitroso. Este es un oxidante mas fuerte que el oxigeno puro y es el que quema el ACPM. No se puede dar una "formula" para el ACPM pues es una mezcla de hidrocarburos, pero usualmente son alkanos lineales bajo la formula CH3-(CH2)n-CH3 donde N usualmente esta por encima de 10, asi que con una cadena similar al butano, podemos predecir que tambien se quema en dioxido de carbono, agua, y en este ejemplo en particular, tambien en nitrogeno molecular (N2).
El ANFO es un QADE extremadamente insensible, se puede patear, dispararle, golpearle y no reaccionara. Para hacerlo detonar se requiere de otro explosivo mas sensible. Bajo estas condiciones la descomposicion ocurre de otra forma:
NH4NO3 --> 2H2 + N2O + O2
Liberando aun mayor cantidad de oxidantes y un volumen mayor de gases. Estos son los que reaccionan con el ACPM. Tambien bajo la descomposicion detonante, la energia del oxidante y del combustibles juntos, es mucho mayor que la energia de los productos, solo que debido a la rapida propagacion de los gases, la energia inversamente al ejemplo de la estufa, es mas quinetica que de cualquier otra forma. Tenemos entonces una rapida expansion de gases asociados a energia que mueve todo lo que encuentra a su paso. Tenemos un periodo de milisegundos de luminisencia y de calor, y un estallido sonoro instantaneo, indicando poca energia de estos tipos.
En el ejemplo del trinitrotolueno, la molecula tiene enlaces de muy alta energia con fracciones oxidantes. Esto no quiere decir que el trinitotolueno sea mejor explosivo por tener de forma intrinseca el oxidante incluido. Simplemente le dan el caracter de enlaces de alta energia que al descomponerse liberan aun mayor cantidad de energia y se asocia a la combustion del anillo de tolueno:
CH6(NO2)6-CH3 ---> 6CO2 + 3NH3 + 3N + C
Esta es una de las muchas posibles ecuaciones de la detonacion del TNT y ninguna es completamente acertada, puesto que la detonacion es erratica y es imposible determinar que camino va a seguir. Usualmente es una mezcla, pero lo que es de notar aca, es que el oxigeno dentro de la molecula, no es capaz de consumir completamente todo el carbono, convirtiendose en un explosivo de balance de oxigeno "negativo", lo cual no es lo que importa en este momento, lo que importa es que de una sola mol de un solido, se produjeron 12 moles de productos gaseosos y solo una mol de un producto solido. Esto quiere decir una alta movilizacion de gases y ademas una liberacion de energia aun mucho mayor que el primer ejemplo del ANFO. Esta "si" es la razon por la cual el TNT seria mejor QADE que el ANFO.
Dejen un maldito comentario.
martes, 24 de agosto de 2010
Parte 1. AcetilSalicilato de Cobre.
No estoy seguro de como funcionan muchos de los medicamentos actuales usados como supresores de la enfermedad. La idea es que inicialmente se detiene el proceso inflamatorio a partir de AINES y esteroides, al tiempo que se inicia un medicamento llamado supresor de la enfermedad, es decir, que la mantiene "a raya" con el consumo prolongado.
Teniendo en cuenta algunos de los medicamentos de este tipo, en particular las sales de oro y la penicilamina, Parece que parte de la funcion de estos medicamentos es depositar una matriz indestructible en todo el cuerpo imposible para atacar por parte de las celulas de defensa, en particular por macrofagos y linfocitos T. Es decir, el oro acumulado en las articulaciones no puede ser "digerido" por los multiples factores oxidantes de las celulas de defensa. En la quimica real, el oro es extremadamente dificil de corroer por acidos o por oxidantes. Lo mismo la plata y el elemento que nos interesa hoy, el cobre. De echo, el cobre como tal, solamente puede ser digerido por el acido nitrico. Incluso suponiendo que el cobre se oxidara, el mismo oxido de cobre es insoluble y hasta donde he leido, no puede ser reducido de vuelta.
El cobre de todas formas es usado por el cuerpo en muchas enzimas, haciendo rol en el transporte de electrones en algunas enzimas, debido a su capacidad reductora. La acumulacion excesiva de cobre metalico al parecer en personas que cocinan con implementos de cobre conlleva a una acumulacion en el higado y a la cirrosis. Esto, por lo visto es un evento raro y solo asociado al cobre metalico y no al cobre orgánico.
Tal vez tendrian razon los abuelos al usar "pulseas de cobre" para el tratamiento de la artritis? La acumulacion de estos metales en las articulaciones podria conllevar a que las mismas se volvieran mas dificiles de ser "digeridas" por las celulas de defensa. Asi que un compuesto organico de cobre podria llevar esto al cabo. Hasta el momento, no he encontrado ningun medicamento aprobado para el tratamiento de la artritis basado en el cobre. Es la teoria de como funciona la penicilamina, quelando metales pesados y depositandose en las articulaciones, asi como las sales de oro las que supondrian un funcionamiento adecuado.
Nota, al parecer tambien se estudia la posibilidad de usar las sales del acetilsalicilato como depositos no removibles en las plaquetas para evitar la formacion de coagulos... es decir, usar una dosis semanal en vez de una dosis diara del acido acetil salicilico, en personas con riesgo cardiovascular.
Suficiente chachara. Sin mas preambulo, presento la sintesis casera de acetilsalicilato de cobre, tambien conocido erroneamente como "aspirinato de cobre". Hay que tener en cuenta que suponiendo que se usara en humanos, la dosis en adultos seria de 60mg al dia maximo hasta 180mg segun el control de sintomas.
- Primero es necesario disolver cobre en acido nitrico. Se recomienda usar una proporcion de 1gr por cada 3cc de acido nitrico al 50%. El acido nitrico concentrado no funciona debido a la pasivacion del metal. El cobre puede obtenerse de cables conductores o de tubos de nevera. Durante la disolucion se producira un humo marron a rojizo altamente venenoso el cual en lo posible deve evitarse, es dioxido de nitrogeno, el cual es un veneno de efecto retardado.
- Se debe hacer una primera filtracion para retirar el metal no disuelto y las impurezas solidas del mismo. Se puede usar un embudo plastico con papel de filtro.
- Despues de filtrado, se añade una solucion acuosa de carbonato de sodio. Ojo, no usar bicarbonato, pues el mismo se puede alcanzar a transformar a hidroxido de sodio y contaminar el carbonato de cobre con oxido (II) de cobre. Al añadir el carbonato, se producira bastante burbujeo y se comenzara a precipitar una sustancia un tanto insoluble, el carbonato de cobre.
- Se debe filtrar este carbonato y lavar con agua helada, para remover el nitrato de cobre y el carbonato de sodio. El carbonato suele ser insoluble, pero en agua caliente tiene una solubilidad minima. Aunque minima, la tiene.
- A continuacion se prepara una solucion de acido acetil salicilico y otra de carbonato de cobre. Es mejor evitarse molestias y comprarlo como reactivo tecnico que ponerse a moler pastillas de aspirina y lavarlas con etanol. No es muy costoso de todas formas. Hay que tener en cuenta que debido a la pobre solubilidad de ambas sustancias, se deben usar cantidades pequeñas en volumenes grandes de agua. 18 gramos de acido acetilsalicilico y 12 gramos de carbonato de cobre por 500cc de agua para cada una sera suficiente. Ambas soluciones deben hacerse en agua -muy- caliente y filtrarse mientras aun estan asi calientes para deshacerse de la porcion insoluble de ambos reactivos.
- Mientras estan aun calientes, ambas soluciones se mezclan. Inmediatamente se podra apreciar un precipitado. Suponiendo que ambas soluciones hayan sido de 0.5l ahora hay 1l de solucion. Se debe volver a hervir el agua hasta que se forme nuevamente 0.5Lt. Si se usaron cantiadaes estequimetricas no hay problema de formacion de acido acetilsalicilico o carbonato de cobre como contaminantes.
- Luego se deja enfriar la solucion. Cuando alcanse temperatura ambiente se pone en el congelador. El congelador enfriara aun mas la solucion y disminuye la solubilidad de los reactivos obligandolos a precipitarse como acetilsalicilato de cobre.
- Se filtra la solucion y cuando aun este en el filtro, se lava con etanol industrial frio. Se deja secar y se guarda en un frasco de paredes ambares para evitar la exposicion a la luz, hasta su uso.
Dejar comentarios, en particular correciones.....
Teniendo en cuenta algunos de los medicamentos de este tipo, en particular las sales de oro y la penicilamina, Parece que parte de la funcion de estos medicamentos es depositar una matriz indestructible en todo el cuerpo imposible para atacar por parte de las celulas de defensa, en particular por macrofagos y linfocitos T. Es decir, el oro acumulado en las articulaciones no puede ser "digerido" por los multiples factores oxidantes de las celulas de defensa. En la quimica real, el oro es extremadamente dificil de corroer por acidos o por oxidantes. Lo mismo la plata y el elemento que nos interesa hoy, el cobre. De echo, el cobre como tal, solamente puede ser digerido por el acido nitrico. Incluso suponiendo que el cobre se oxidara, el mismo oxido de cobre es insoluble y hasta donde he leido, no puede ser reducido de vuelta.
El cobre de todas formas es usado por el cuerpo en muchas enzimas, haciendo rol en el transporte de electrones en algunas enzimas, debido a su capacidad reductora. La acumulacion excesiva de cobre metalico al parecer en personas que cocinan con implementos de cobre conlleva a una acumulacion en el higado y a la cirrosis. Esto, por lo visto es un evento raro y solo asociado al cobre metalico y no al cobre orgánico.
Tal vez tendrian razon los abuelos al usar "pulseas de cobre" para el tratamiento de la artritis? La acumulacion de estos metales en las articulaciones podria conllevar a que las mismas se volvieran mas dificiles de ser "digeridas" por las celulas de defensa. Asi que un compuesto organico de cobre podria llevar esto al cabo. Hasta el momento, no he encontrado ningun medicamento aprobado para el tratamiento de la artritis basado en el cobre. Es la teoria de como funciona la penicilamina, quelando metales pesados y depositandose en las articulaciones, asi como las sales de oro las que supondrian un funcionamiento adecuado.
Nota, al parecer tambien se estudia la posibilidad de usar las sales del acetilsalicilato como depositos no removibles en las plaquetas para evitar la formacion de coagulos... es decir, usar una dosis semanal en vez de una dosis diara del acido acetil salicilico, en personas con riesgo cardiovascular.
Suficiente chachara. Sin mas preambulo, presento la sintesis casera de acetilsalicilato de cobre, tambien conocido erroneamente como "aspirinato de cobre". Hay que tener en cuenta que suponiendo que se usara en humanos, la dosis en adultos seria de 60mg al dia maximo hasta 180mg segun el control de sintomas.
- Primero es necesario disolver cobre en acido nitrico. Se recomienda usar una proporcion de 1gr por cada 3cc de acido nitrico al 50%. El acido nitrico concentrado no funciona debido a la pasivacion del metal. El cobre puede obtenerse de cables conductores o de tubos de nevera. Durante la disolucion se producira un humo marron a rojizo altamente venenoso el cual en lo posible deve evitarse, es dioxido de nitrogeno, el cual es un veneno de efecto retardado.
- Se debe hacer una primera filtracion para retirar el metal no disuelto y las impurezas solidas del mismo. Se puede usar un embudo plastico con papel de filtro.
- Despues de filtrado, se añade una solucion acuosa de carbonato de sodio. Ojo, no usar bicarbonato, pues el mismo se puede alcanzar a transformar a hidroxido de sodio y contaminar el carbonato de cobre con oxido (II) de cobre. Al añadir el carbonato, se producira bastante burbujeo y se comenzara a precipitar una sustancia un tanto insoluble, el carbonato de cobre.
- Se debe filtrar este carbonato y lavar con agua helada, para remover el nitrato de cobre y el carbonato de sodio. El carbonato suele ser insoluble, pero en agua caliente tiene una solubilidad minima. Aunque minima, la tiene.
- A continuacion se prepara una solucion de acido acetil salicilico y otra de carbonato de cobre. Es mejor evitarse molestias y comprarlo como reactivo tecnico que ponerse a moler pastillas de aspirina y lavarlas con etanol. No es muy costoso de todas formas. Hay que tener en cuenta que debido a la pobre solubilidad de ambas sustancias, se deben usar cantidades pequeñas en volumenes grandes de agua. 18 gramos de acido acetilsalicilico y 12 gramos de carbonato de cobre por 500cc de agua para cada una sera suficiente. Ambas soluciones deben hacerse en agua -muy- caliente y filtrarse mientras aun estan asi calientes para deshacerse de la porcion insoluble de ambos reactivos.
- Mientras estan aun calientes, ambas soluciones se mezclan. Inmediatamente se podra apreciar un precipitado. Suponiendo que ambas soluciones hayan sido de 0.5l ahora hay 1l de solucion. Se debe volver a hervir el agua hasta que se forme nuevamente 0.5Lt. Si se usaron cantiadaes estequimetricas no hay problema de formacion de acido acetilsalicilico o carbonato de cobre como contaminantes.
- Luego se deja enfriar la solucion. Cuando alcanse temperatura ambiente se pone en el congelador. El congelador enfriara aun mas la solucion y disminuye la solubilidad de los reactivos obligandolos a precipitarse como acetilsalicilato de cobre.
- Se filtra la solucion y cuando aun este en el filtro, se lava con etanol industrial frio. Se deja secar y se guarda en un frasco de paredes ambares para evitar la exposicion a la luz, hasta su uso.
Dejar comentarios, en particular correciones.....
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