Búsqueda · 24 momentos en 13 episodios
Silvana TapiaJuan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor SocasBorja Tosarmolécula de agua estructura linealángulo de 104 grados y medioelectronegatividad oxígeno-hidrógeno momento dipolarmomento cuadripolar apreciable molécula co2momento dipolar del aguamolécula de agua y enlaces covalentesenlaces de hidrógeno entre moléculas vecinascoordinación tetraédrica de oxígeno e hidrógenosagua especial frase bonitajavier fernández panadero físico divulgadormolécula del agua inagotableestudio propiedades agua vida científicaJuan Carlos GilJavier Fernández PanaderoH2OTierraHéctor SocasDuneST2Leonard JonesCO2HOHFrancis VillatoroDFTTIP 4P 2005
Molécula del Agua inagotable
Con
0:000:301:001:302:002:303:003:35
Juan Carlos Gil resume una conversación con Javier Fernández Panadero sobre la complejidad del estudio de las propiedades del agua, destacando que es un tema inagotable.
…absolutamente demencial que nunca se ha visto, pero no solo en los hielos, en ningún otro cristal hay nada parecido a esta estructura ¿Y quién es el responsable de esta orgía de estructuras? Pues la aparentemente mojigata molécula de agua, HOH, que no Es lineal, ¿vale? Los dos hidrógenos respecto del oxígeno forman un angulito de unos 104 grados y medio. Y como además los elementos oxígeno-hidrógeno tienen bastante distinta electronegatividad, pues este angulito da lugar a un momento dipolar muy fuerte y a un momento cuadripolar apreciable; no es grandísimo pero es apreciable. El CO2, por ejemplo, es una molécula semejante en cuanto a, en fin, a estequiometría 1 y 2, pero es lineal, por tanto no tiene momento dipolar. El águla tiene un gran momento dipolar. Con este momento dipolar y cuadrupolar hace que no solo las moléculas se atraigan entre ellas, trocitos negativitos hacia trocitos positivitos, los hidrógenos, sino que lo hacen de manera direccional y esto va a ser la clave de todo. Cada oxígeno tiende a coordinarse de forma tetraédrica con cuatro hidrógenos, dos obviamente dentro de su propia molécula, mediante enlaces covalentes, y otros dos de moléculas vecinas con enlaces de hidrógeno, que creo que no lo he mencionado hasta ahora, o ese era mi objetivo para mencionarlo con la explicación En resumen, cuando decimos eso de que el agua es especial, pues no es solo una frase bonita. Hace unas semanas lo hablaba con Javier Fernández Panadero, que es físico, divulgador, cacharrista y amigo. Y lo resumió muy bien y me lo apunté porque le dijo: mira, me dijo Juan Carlos, lo del agua es que no te lo acabas. O sea, puedes dedicar una vida científica y no te lo acabas, la mojigata molécula del agua. Vale, ¿cómo estudiamos entonces toda esta panoplia de diversidad? Pues de dos maneras fundamentalmente. In vitro, si me dejáis un poco el chiste, es decir, experimentalmente, ahí con el cacharrito, con el tubo de ensayo, e insílico, que sería mediante simulación por ordenador. Es que me gusta mucho esta expresión de…
Significado #1 · Palabras #1
Héctor Socas introduce un nuevo tema sobre el hielo y el agua, explicando su abundancia en el universo tras una conversación previa sobre la química física.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #4agua tercera molécula más abundante universocometas y nubes interestelares con aguaatmósferas exoplanetarias contienen agua…háblame de tu mundo, Usul, decía Chani en Dune. Háblame del mundo del hielo, de la química física del hielo. Además que cuando acabe mi intervención en la parte final, en conclusiones, volveré; bueno, haré un apunte de por qué realmente es parte de mi mundo. Pues si voy a hablar del hielo y en particular del agua, que es una sustancia realmente única. Perdona, Juan Carlos, perdona, porque yo creo que ese apunte final ya estará en la cara. B: Sí, sí, lo lanzó de spoiler para que, o sea, de cliffhanger, ¿no? Ah, bueno, si lo quieres dejar como cliffhanger, vale, pero si lo querías meter en la cara A, pues que buscaras algún gancho para introducirlo, pero no, vale, que lo busquen en la cara. Diría que es el agua la tercera molécula más abundante del universo, tras el hidrógeno molecular y el monóxido de carbono. El agua aparece en cometas, en nubes interestelares, en atmósferas exoplanetarias; las hemos visto ya, vamos, que está por todos los lados. En torno a los cometas, que luego hablaremos bastante de eso, hablando de hielo y de agua Es omnipresente El agua es de lo más abundante que hay en el universo, a veces la gente se queja El problema de la escasez de agua en nuestro mundo es falta de tener las…
Juan Carlos Gil continúa la conversación sobre la presencia y propiedades del agua en nuestro planeta, destacando su singularidad como sustancia que existe en estado gaseoso y sólido en la superficie terrestre.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #2agua en estado gaseoso y sólidodisolvente universal biología terrestremolécula de agua h2osingularidad del agua terrestre…que hay es agua Bueno, y en la Tierra, en forma líquida, ya sabes que cubre las tres cuartas partes del planeta, que quizá deberíamos haberle llamado planeta agua, en vez de planeta Tierra, pero es que además aparece de forma natural a presión atmosférica, También en forma gaseosa y sólida en nuestro planeta, en la superficie, lo que es realmente excepcional; eso no ocurre con ninguna otra sustancia y además, no se nos escapa, es el disolvente universal de la biología terrestre. Todos los organismos que conocemos dependen del agua. Su molécula es realmente simple: H2O, hidrógeno, oxígeno, hidrógeno. Y sin embargo, el agua se comporta de una forma muy, muy sorprendentemente compleja a veces. Para empezar, sonora a muchos, el agua al enfriarse no se hace más densa todo el rato como la gran mayoría de las sustancias en el camino hacia la congelación, sino que presenta un máximo de densidad a 4 grados centígrados a presión atmosférica, digo, y luego…
Juan Carlos Gil resume una conversación con Javier Fernández Panadero sobre la complejidad del estudio de las propiedades del agua, destacando que es un tema inagotable.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #1molécula de agua estructura linealángulo de 104 grados y medioelectronegatividad oxígeno-hidrógeno momento dipolarmomento cuadripolar apreciable molécula co2momento dipolar del aguamolécula de agua y enlaces covalentesenlaces de hidrógeno entre moléculas vecinascoordinación tetraédrica de oxígeno e hidrógenosagua especial frase bonitajavier fernández panadero físico divulgadormolécula del agua inagotableestudio propiedades agua vida científica…absolutamente demencial que nunca se ha visto, pero no solo en los hielos, en ningún otro cristal hay nada parecido a esta estructura ¿Y quién es el responsable de esta orgía de estructuras? Pues la aparentemente mojigata molécula de agua, HOH, que no Es lineal, ¿vale? Los dos hidrógenos respecto del oxígeno forman un angulito de unos 104 grados y medio. Y como además los elementos oxígeno-hidrógeno tienen bastante distinta electronegatividad, pues este angulito da lugar a un momento dipolar muy fuerte y a un momento cuadripolar apreciable; no es grandísimo pero es apreciable. El CO2, por ejemplo, es una molécula semejante en cuanto a, en fin, a estequiometría 1 y 2, pero es lineal, por tanto no tiene momento dipolar. El águla tiene un gran momento dipolar. Con este momento dipolar y cuadrupolar hace que no solo las moléculas se atraigan entre ellas, trocitos negativitos hacia trocitos positivitos, los hidrógenos, sino que lo hacen de manera direccional y esto va a ser la clave de todo. Cada oxígeno tiende a coordinarse de forma tetraédrica con cuatro hidrógenos, dos obviamente dentro de su propia molécula, mediante enlaces covalentes, y otros dos de moléculas vecinas con enlaces de hidrógeno, que creo que no lo he mencionado hasta ahora, o ese era mi objetivo para mencionarlo con la explicación En resumen, cuando decimos eso de que el agua es especial, pues no es solo una frase bonita. Hace unas semanas lo hablaba con Javier Fernández Panadero, que es físico, divulgador, cacharrista y amigo. Y lo resumió muy bien y me lo apunté porque le dijo: mira, me dijo Juan Carlos, lo del agua es que no te lo acabas. O sea, puedes dedicar una vida científica y no te lo acabas, la mojigata molécula del agua. Vale, ¿cómo estudiamos entonces toda esta panoplia de diversidad? Pues de dos maneras fundamentalmente. In vitro, si me dejáis un poco el chiste, es decir, experimentalmente, ahí con el cacharrito, con el tubo de ensayo, e insílico, que sería mediante simulación por ordenador. Es que me gusta mucho esta expresión de…
Juan Carlos Gil introduce el tema de los modelos de agua utilizados en simulaciones, como continuación a su explicación sobre dinámica molecular y simulación.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #16 · Palabras #6modelos de agua st2 simulaciónmolécula de agua rígida jonescargas tetraédricas en modelos agua…las configuraciones que le van saliendo en la simulación pues puede calcular esas configuraciones por un DFT chulo, FETEN, e incorporar esos nuevos valores al reentrenar la red e incorporarlo para seguir haciendo la simulación con un potencial refinado. Vale, os he hablado de agua por un poquito y también de simulación, pero todavía necesito introducir otra cosita antes de pasar al artículo, mezclando agua y simulación. ¿Qué modelos de agua se han utilizado para la simulación? Pues el primer modelo moderno se llama ST2 de 1974, una molécula de agua rígida con un centro Leonard Jones y cuatro cargas en disposición tetraédrica; es bastante natural para reproducir la tendencia tetraédrica de las moléculas de agua. En los años 80 llega el modelo SPC, Simple Point Charge, y su variante SPCE, que son muy sencillos, muy simples, muy robustos y todavía a día de hoy se siguen utilizando sobre todo para la envolvente acuosa de macromoléculas, en biología molecular y demás. En…
Juan Carlos Gil explica las limitaciones de los modelos de agua existentes, señalando que no capturan fenómenos naturales como la autoionización debido a que asumen enlaces permanentes entre oxígeno e hidrógeno.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #10enlaces oxígeno e hidrógeno permanentesautoionización del agua naturalintercambio de hidrógenos entre moléculasdinámica molecular con potencial profundocálculo dft del mapa de potencial…de interacción que dio lugar a toda una familia de variantes con cuatro centros, cuyo campeón absoluto es el TIP 4P 2005, publicado por Abascal y Vega en 2005 y que sigue siendo a día de hoy el estándar de oro para simular agua y hielo con modelos rígidos. Pero todos estos modelos tienen una limitación grave y es que obviamente los enlaces, cada oxígeno tiene sus dos hidrógenos apareados de por vida, son sus hidrógenos y esos enlaces no se rompen, no capturan los fenómenos que ocurren en el agua natural como la autoionización, el intercambio de hidrógenos entre moléculas. Por eso la técnica esta de dinámica molecular con potencial profundo, que ignora el hecho de que hay moléculas construidas, simplemente calcula el DFT, el mapa de potencial completo, pues ha tenido mucho éxito precisamente para una sustancia tan paradigmática como el agua. El trabajo fundacional de Sang de 2018 usó precisamente el agua como modelo y lo han refinado varias veces desde entonces, bueno, hasta llegar al potencial para el agua llamado DP-SCAN de 2023 que reproduce de forma muy muy fiel todas las propiedades del agua…
Francis Villatoro explica cómo analiza el movimiento de las moléculas de agua en el cerebro mediante resonancia magnética nuclear para identificar patrones y posibles canales.
Habla: Francis VillatoroPalabras #9imagen del encéfalo resonancia magnéticamoléculas de agua y señal t2ángulo estimado movimiento moléculas aguaflechitas indicando ángulo movimientoresonancia magnética nuclear y moléculas de aguapatrones en el movimiento del agua cerebraldifusión aleatoria del agua entre píxelescanalización del agua por flechitas…que se lleva haciendo y se lleva estudiando mucho tiempo, más de 30 años. Y hay trabajos muy similares a este artículo, pero claro, mucho más primitivos, publicados ya en el año 2010, estudiando esto que ahora os voy a contar. Entonces, yo tengo, en el 2010, Lo que yo tenía era una imagen de flechitas; yo tengo una imagen de un corte del encéfalo y en cada píxel tengo una flechita que tiene un ángulo y ese es el ángulo, digamos, que yo he estimado de cómo las moléculas de agua, por las moléculas de agua se mide una señal, que es T2, etc., pero esos son detalles. Se puede ver cómo se mueven esas moléculas del agua, cómo ha cambiado su fase y entonces yo planteo que ha habido un movimiento preferente; claro, en cada píxel hay muchas moléculas de agua, no, ¡barbaridad!, pero yo tomo un valor promedio y tengo cómo ha variado, cómo se ha movido ese pequeño volumen de agua y cómo han rotado los núcleos de los átomos que forman las moléculas de agua de tal manera de que yo si veo que hay una correlación entre estas flechitas; tengo un mapa de flechitas, y donde veo que las flechitas más o menos están haciendo un comportamiento que puede ser predecible, todas se mueven, digamos, en un cierto sentido, digo, ahí hay algo que la está canalizando el agua. Y hay otros lugares donde el agua, entre píxeles, el resultado es prácticamente aleatorio, porque la difusión es completamente, un comportamiento completamente difusivo. Entonces, eso ocurre por ejemplo, en los vasos sanguíneos. Perdona, es que esta es otra frase para titular: la difusión es un comportamiento difusivo. Sí, sí, sí. Es como la vida es vital. La vida es vital, sí, es un comportamiento, digamos, en todas las…