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Francis VillatoroBorja TosarJuan Carlos GilGastón GiribetIgnacio Crespofugacidad del oxígeno potencial químicopresión efectiva concepto termodinámicogeofísicos geoquímicos fugacidad oxígenosimulación informática potencial químicopartícula virtual en caja de simulaciónfugacidad de oxígeno y potencial químicobustita como referencia geoquímicacondiciones oxidantes y fugacidad de oxígenoBoltzmanndelta de IWJuan Carlos Gilfigura 1SpargaerenGastón GiribetADNTierra
Fugacidad de Oxígeno y potencial químico
Ep577: Planeta Enano; Errores en IAs; Romper Agujeros Negros; Habitabilidad Química; Virus y Monos
29 de octubre de 20265 momentos
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Juan Carlos Gil explica cómo la fugacidad de oxígeno, un término utilizado en geoquímica, está relacionada con el potencial químico y sirve para medir la disponibilidad de oxígeno.
…afinidad por el metal se le llama siderófilos, del griego sideros, hierro; y a las que prefieren los silicatos, se les llama litófilos, de lisos, piedra. Pero esa preferencia por una fase u otra depende a su vez de las condiciones químicas, así es la química. En particular por una magnitud que los geofísicos y geoquímicos utilizan muy a menudo, la fugacidad del oxígeno, que es una forma de expresar mediante una presión efectiva el concepto más general termodinámico de potencial químico, potencial químico del oxígeno, que es una cosa un poco esquiva para los que no han estudiado termodinámica en profundidad. Es una magnitud que nos dice cuánto cambia la energía libre de un sistema cuando añadimos o quitamos una pequeña cantidad de sustancia manteniendo constantes algunas otras magnitudes termodinámicas, en termodinámica y en termodinámica estadística. En mi tesis calculé el potencial químico también de los iones alrededor del ADN y allí en silico, yo usaba simulación, utilizaba el método de la partícula de prueba que casi explica mejor lo que es esto del potencial químico más que la definición académica que ha dado antes. Lo que hacía era durante la simulación introducir una partícula virtual en una posición aleatoria del líquido, de la caja de simulación se llama, y calculaba cómo cambiaba la energía potencial del sistema completo debido a la adición de esa partícula, en mi caso cargada, con las demás partículas reales Por supuesto esa partícula no seguía en la simulación, sino aquello explotaba, sino que simplemente calculaba la energía que suponía la adición de esa partícula, Calculaba el factor de Boltzmann y se hacía un promedio estadístico, y esto permitía estimar el potencial químico de exceso que se llama. Bueno, el caso es que la fugacidad de oxígeno, que es el término geoquímico, está relacionado con este potencial químico, de tal forma que cuanto mayor es esta fugacidad, más oxidantes son las condiciones; es fácil acordarse: más oxígeno, más oxidante, y cuanto menos, más reductoras. En el artículo utilizan una escala para esta fugacidad que denominan delta de IW, que es logarítmica; hay que tener cuidado con eso en las figuras, pero bueno, se entiende muy bien y que nada, es una medida de la disponibilidad de oxígeno que utiliza como referencia el equilibrio entre el hierro metálico que os definía antes y un metal. Esto es necesario, en geoquímica es habitual y el metal que utiliza es la bustita; que debe ser habitual, no lo conozco. Bueno, como os decía, en la pregunta científica los autores se fijaron en nitrógeno y fósforo, ambos bioelementos fundamentales; ambos forman parte de los ácidos nucleicos; ambos forman parte de procesos biológicos esenciales. El fósforo además es central,…
Significado #1 · Palabras #1
Juan Carlos Gil explica cómo la fugacidad de oxígeno, un término utilizado en geoquímica, está relacionada con el potencial químico y sirve para medir la disponibilidad de oxígeno.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #1fugacidad del oxígeno potencial químicopresión efectiva concepto termodinámicogeofísicos geoquímicos fugacidad oxígenosimulación informática potencial químicopartícula virtual en caja de simulaciónfugacidad de oxígeno y potencial químicobustita como referencia geoquímicacondiciones oxidantes y fugacidad de oxígeno…afinidad por el metal se le llama siderófilos, del griego sideros, hierro; y a las que prefieren los silicatos, se les llama litófilos, de lisos, piedra. Pero esa preferencia por una fase u otra depende a su vez de las condiciones químicas, así es la química. En particular por una magnitud que los geofísicos y geoquímicos utilizan muy a menudo, la fugacidad del oxígeno, que es una forma de expresar mediante una presión efectiva el concepto más general termodinámico de potencial químico, potencial químico del oxígeno, que es una cosa un poco esquiva para los que no han estudiado termodinámica en profundidad. Es una magnitud que nos dice cuánto cambia la energía libre de un sistema cuando añadimos o quitamos una pequeña cantidad de sustancia manteniendo constantes algunas otras magnitudes termodinámicas, en termodinámica y en termodinámica estadística. En mi tesis calculé el potencial químico también de los iones alrededor del ADN y allí en silico, yo usaba simulación, utilizaba el método de la partícula de prueba que casi explica mejor lo que es esto del potencial químico más que la definición académica que ha dado antes. Lo que hacía era durante la simulación introducir una partícula virtual en una posición aleatoria del líquido, de la caja de simulación se llama, y calculaba cómo cambiaba la energía potencial del sistema completo debido a la adición de esa partícula, en mi caso cargada, con las demás partículas reales Por supuesto esa partícula no seguía en la simulación, sino aquello explotaba, sino que simplemente calculaba la energía que suponía la adición de esa partícula, Calculaba el factor de Boltzmann y se hacía un promedio estadístico, y esto permitía estimar el potencial químico de exceso que se llama. Bueno, el caso es que la fugacidad de oxígeno, que es el término geoquímico, está relacionado con este potencial químico, de tal forma que cuanto mayor es esta fugacidad, más oxidantes son las condiciones; es fácil acordarse: más oxígeno, más oxidante, y cuanto menos, más reductoras. En el artículo utilizan una escala para esta fugacidad que denominan delta de IW, que es logarítmica; hay que tener cuidado con eso en las figuras, pero bueno, se entiende muy bien y que nada, es una medida de la disponibilidad de oxígeno que utiliza como referencia el equilibrio entre el hierro metálico que os definía antes y un metal. Esto es necesario, en geoquímica es habitual y el metal que utiliza es la bustita; que debe ser habitual, no lo conozco. Bueno, como os decía, en la pregunta científica los autores se fijaron en nitrógeno y fósforo, ambos bioelementos fundamentales; ambos forman parte de los ácidos nucleicos; ambos forman parte de procesos biológicos esenciales. El fósforo además es central,…
Juan Carlos Gil explica cómo la fugacidad del oxígeno afecta el comportamiento geoquímico del fósforo, haciéndolo más litófilo y conservándolo en el manto para su biodisponibilidad.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #3 · Palabras #3fugacidad del oxígeno y fósforo litófilobiodisponibilidad de fósforo en el mantonitrógeno versus oxígeno en diagramas…hablando, resulta que la experimentan de manera opuesta. En entornos muy reductores, el fósforo tiene mayor afinidad por el metal y por tanto tiende a incorporarse al núcleo, mientras que el nitrógeno migra preferencialmente hacia los silicatos del manto, O sea, en unas condiciones más oxidantes, cuando la fugacidad del oxígeno es mayor, el fósforo se vuelve más litófilo y por tanto se conserva bien en el manto, que es lo que nos interesa para su biodisponibilidad. ¿Cuánto más oxígeno hay? Pero al nitrógeno le ocurre lo contrario; esto se ve muy bien en un diagrama esquemático en la figura 1 del artículo. ¿Hay tendencias por tanto opuestas para la biodisponibilidad de nitrógeno y fósforo dependiendo de las condiciones redos en la formación del planeta? Bueno, pues cuando hay tendencias opuestas a menudo ocurre que existe un compromiso entre ambas, un intervalo…
Juan Carlos Gil explica que para estudiar la diferenciación del núcleo-manto, investigadores han desarrollado un modelo sencillo basado en datos publicados sobre la distribución de fósforo y nitrógeno.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #5distribución fósforo nitrógeno silicatosmodelo diferenciación núcleo manto gilmidiendo condiciones presión temperatura…secuestrado en el núcleo Una especie de zona de rizitos de oro, de nuevo, redox, ni demasiado reductora ni demasiado oxidante, adecuada para poder ser degustada En definitiva, la zona de, lo que llaman estos autores, la zona de habitabilidad química Pues para estudiar esto que os he introducido, los autores idean un modelo de diferenciación del núcleo-manto, muy sencillo. Parten de un montón de resultados publicados sobre cómo se distribuye el fósforo y el nitrógeno entre silicatos fundidos y hierro a distintas condiciones de presión, temperatura y fugacidad de oxígeno. Eso se lleva midiendo desde hace cientos de años y. Es lo que aparece en el panel A de la figura 2, donde si lo miráis se ven extraordinariamente claras las tendencias opuestas porque aparecen dos bandas coloreadas formando una X. Y luego plantean un modelo muy sencillo basado en esos datos que parametrizan…
Juan Carlos Gil describe cómo los autores utilizan un catálogo llamado Hipatía para analizar la abundancia química de elementos en estrellas cercanas y su impacto en la composición de exoplanetas.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #20 · Palabras #4catálogo hipatía abundancia químicaratio fósforo-nitrógeno factor 15modelo spargaeren condiciones planetariasoxígeno fugacidad modelo exoplanetas…nitrógeno. Se preguntan a continuación los autores si es relevante la composición inicial del planeta, porque claro, no todos los planetas tienen por qué salir desde la casilla de salida con la misma proporción de nitrógeno y fósforo, y hacen algo que es muy Chulo. Utilizan un catálogo que se llama Hipatía, que recoge la abundancia química de estos elementos en estrellas cercanas y observan cómo hay una dispersión apreciable en el ratio fósforo-nitrógeno que varía aproximadamente en un factor de 15. Luego utilizan otro modelo publicado por un tal Spargaeren y colaboradores, que no sé si te suena Gastón; bueno, esto es geoquímica, que no tiene por qué ser tu campo. El caso es que a partir de condiciones estelares genera condiciones plausibles de planetas rocosos orbitándoles y no solo nitrógeno y fósforo sino la mayor parte de los elementos, también el oxígeno que necesitamos su fugacidad para el modelo. En resumen, que pueden aplicar su modelito a toda la población de exoplanetas que hemos visto y en las condiciones redox que hemos explorado en la figura 2. Y resumiendo, el resultado. Es que para el nitrógeno en la concentración que queda en el manto varía menos de un orden de magnitud. Bueno, no varía demasiado dependiendo del tipo de estrella, pero para el fósforo sí. Dependiendo del tipo de estrella, la concentración de fósforo en el…
Juan Carlos Gil continúa su análisis sobre un artículo científico, explicando cómo la formación del planeta influye en la cantidad de elementos esenciales para la vida presentes en sus capas exteriores.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #17formación del planeta y elementos esencialesfugacidad de oxígeno en mundos habitablescondiciones redox inicio del planetabiosfera accesible a la vida terrestre…la nube y ver cuánto fósforo y cuánto nitrógeno hay ahí porque puede ser toda, podría ser que cómo se forma el planeta sea todavía más importante que cuánto de estos elementos habría al principio. Y bueno, la Tierra parece haberse formado en unas condiciones. particularmente favorables dentro de al menos del modelo oeste en la que una cantidad suficiente de elementos esenciales ha permitido, ha permanecido accesible a la biosfera Así que cuando busquemos mundos capaces de albergar vida no nos va a bastar con mirar si están en la zona habitable del planeta, si podrían tener un área en esfera, ni siquiera cuál es su composición global También convendría, si es posible, parece difícil, pero al menos tratar de estimar la fugacidad de oxígeno, las condiciones redos en el inicio del planeta y así saber hasta qué punto estos bioelementos han conseguido migrar A la larga lista de golpes de suerte que hemos tenido en la Tierra, es el único punto que conocemos, pues quizá haya que añadir uno más y es que cuando todavía éramos un océano de magma, pues algunos de Los elementos esenciales acabaron simplemente por estos mecanismos en el lugar adecuado para que luego pudiésemos aprovecharlo o no, y así es la ciencia, poquito a poquito. Y pues hasta aquí lo que os quería contar.…