QUÉ PASARÁ CON EL CLIMA? (14)

CAPÍTULO 5(e) 
El Lenguaje De Los Isótopos-3

(Continuación de:
http://000-arquimedes.blogspot.com.ar/2016/08/que-pasara-con-el-clima-13.html)
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Llegados a este punto creo que estamos preparados para intentar una explicación comprensible de lo que son los isótopos.⁽¹⁾ Como hemos visto, los elementos químicos tienen un núcleo cuyo peso atómico es típico para él mismo. Esto es regla general, aunque existen algunas excepciones. Existen algunos elementos químicos que pueden presentarse con núcleos de distintos pesos atómicos, sin dejar por ello de comportarse como el mismo elemento químico.

Tomemos por ejemplo el Hidrógeno, por ser el elemento químico más simple. El átomo de Hidrógeno más común tiene un núcleo con peso atómico unitario pues tiene un solo protón, y es el llamado Protio que comentamos previamente. La gran mayoría de los átomos de Hidrógeno que existen en la naturaleza tienen peso atómico uno. Pero (...tenía que existir un pero..!) también existen algunos átomos de Hidrógeno que tienen peso atómico doble o triple, aunque mantienen las características químicas del hidrógeno.

Entonces podríamos considerar al Hidrógeno como una ‘familia’ integrada por tres ‘hermanos’: el ‘flaco’, el más liviano con peso atómico unitario, llamado Protio; el intermedio, con peso atómico dos, llamado Deuterio y el ‘gordo’, el más pesado, con peso atómico tres, llamado Tritio. Cada uno de esos 'hermanos' constituye lo que se llama un isótopo de la ‘familia’ Hidrogeno.

De modo similar, la ‘familia’ Carbono tiene tres ‘hermanos’, los que de más ´flaco´ a más ´gordo´ tienen pesos atómicos doce, trece y catorce. Lo mismo pasa con la ‘familia’ Oxígeno, con un hermano ‘flaco’ de peso atómico diez y seis, uno intermedio de peso atómico diez y siete y el ‘gordo’ de peso atómico diez y ocho.

Sigamos con la ‘familia’ Oxígeno, pues posee una de las claves necesarias para entender la evolución de los ambientes del pasado. Al mismo tiempo recordemos a su gran amiga, la ‘familia’ Hidrógeno. De la íntima amistad entre ambas ´familias´ surgió el nombre de una de ellas: Hidrógeno: este nombre significa poco más o menos, “creador de agua”, o “el que genera agua”. Precisamente cuando dos átomos de Hidrógeno se asocian con un átomo de Oxígeno, asociación que por otra parte es muy frecuente en la naturaleza, se forma una molécula de agua. (Continuará.)

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(1) Nombre proveniente de las palabras griegas iso, que significa igual, y topos, que significa forma, dado que los distintos isótopos de un elemento tienen igual comportamiento químico (igual ‘forma’ química) que el elemento básico

QUÉ PASARÁ CON EL CLIMA? (13)

CAPÍTULO 5(e)

El Lenguaje De Los Isótopos-2

(Continuación de:
http://000-arquimedes.blogspot.com.ar/2016/08/que-pasara-con-el-clima-12.html)

Las partículas más pequeñas en las que puede dividirse un elemento químico sin que pierda sus propiedades características, son los llamados átomos. Un átomo de cualquier elemento químico está formado por un cuerpo central pequeñísimo, llamado núcleo, alrededor del cual se mueven partículas aún más pequeñas llamadas electrones. Si por ejemplo tomásemos un anillo de Oro puro (ya vimos que el Oro era un elemento químico) y dispusiésemos de los medios técnicos como para dividirlo en fracciones sucesivamente más pequeñas, llegaría un momento en el cual fraccionaríamos los restos del anillo en unos pocos átomos.
Si por ejemplo, cada una de esas partes llegase a tener sólo cuatro átomos, éstos seguirían manteniendo las características distintivas del Oro. Lo mismo pasaría con los dos fragmentos de dos átomos cada una en el caso de una división posterior. Inclusive si en una división ulterior pudiésemos separar esos dos átomos entre sí, cada uno de ellos por separado conservaría las características distintivas del Oro inicial. Pero con una posterior división de uno de esos átomos en sus partes integrantes, o “partículas sub-atómicas” ( o menores que un átomo) obtendríamos un núcleo por un lado y electrones por otro lado. Y ambos por separado ya no tendrían ninguno de aquéllos caracteres que distinguían al Oro inicial de los demás elementos químicos.
Vemos entonces que los átomos están compuestos por un núcleo y electrones. El núcleo está formado por protones que tienen carga eléctrica positiva. Por su parte los electrones tienen carga eléctrica negativa y (salvo casos especiales que ya veremos pues son los de interés en este punto), equilibran las cargas eléctricas positivas del núcleo. Lo que equivale a decir que en un átomo común, hay igual cantidad de cargas eléctricas positivas (protones) y cargas eléctricas negativas (electrones.)
El átomo más simple es el átomo de Hidrógeno denominado Protio (enseguida veremos este tema en detalle.) Este átomo tiene un núcleo con un solo protón ( = una sola carga eléctrica positiva) y cuenta con un solo electrón ( = una sola carga eléctrica negativa) equilibrando esa única carga eléctrica.
Los átomos más complejos van teniendo más protones en su núcleo, con lo que incrementan su cantidad de cargas eléctricas positivas. Por tal razón tienen a su vez más electrones (cargas eléctrica negativas) equilibrando esas cargas positivas.
Desde el punto de vista del peso ( = peso atómico), un protón tiene peso atómico unitario. Así podemos apreciar que entre otras características, cada elemento químico se distingue de los demás por el peso de su núcleo, al cual se lo llama peso atómico, posible de ser medido por técnicas físicas especiales.
Para su mejor estudio, los distintos elementos químicos existentes en la naturaleza han sido ordenados tomando precisamente como referencia el peso atómico de sus respectivos núcleos. Desde el Hidrógeno (Protio) con peso atómico uno, en adelante. Esto se lo debemos al genial Dmitri Mendeleyv. (Continúa en: http://000-arquimedes.blogspot.com.ar/2016/08/que-pasara-con-el-clima-14.html)

QUÉ PASARÁ CON EL CLIMA? (12)

CAPÍTULO 5(e)

El Lenguaje De Los Isótopos

 (Continuación de:http://000-arquimedes.blogspot.com.ar/2016/08/que-pasara-con-el-clima-11.html)

En el punto anterior mencioné la importancia que tiene el estudio de los isótopos del Oxígeno y del Carbono a partir de restos biológicos, para reconocer las condiciones de los ambientes donde se desarrolló esa vida en cuestión. El Oxígeno y el Carbono forman parte de los huesos, de las cáscaras de huevos, de las valvas de moluscos y de la celulosa de los vegetales, entre otros compuestos de origen biológico. Los distintos isótopos de esos elementos químicos pueden “hablarnos” del frío, del calor, de las lluvias y de los vientos que ocurrieron hace miles de años, siempre que se sepa entender su lenguaje.

Pero en primer lugar, ¿qué es un isótopo? Trataré de explicarlo sin complicar demasiado al lector no iniciado en el tema y sin enredarme yo mismo en la explicación. Toda la naturaleza, tanto la Atmósfera, como la Biosfera (integrada por todos los seres vivos), la Hidrosfera (integrada por toda el agua del planeta, incluyendo el agua que forma parte de los seres vivos) y la Litosfera (constituida por todas las rocas del planeta) está íntegramente formada por elementos químicos. Todo lo imaginable dentro de ella, hasta nosotros mismos, está compuesto por elementos químicos combinados de maneras muy diversas. Cada elemento químico en sí mismo se distingue de los demás por un conjunto de caracteres particulares, exclusivos, que ningún otro elemento químico puede tener.

Cotidianamente empleamos elementos químicos prácticamente puros en nuestras actividades. Por ejemplo,  metales como Hierro, Aluminio, Cobre, Estaño, Plomo, Plata, Oro, etc. También son elementos químicos puros muchos de los gases atmosféricos como el Nitrógeno, Oxígeno, Hidrógeno o el Helio, por nombrar los más conocidos. A su vez los elementos químicos importantes en el desarrollo de la vida terrestre son el Carbono, el Oxígeno, el Calcio, el Fósforo, el Potasio y el Nitrógeno que ya mencioné, entre otros muchos.

No deben confundirse los elementos químicos con los compuestos químicos. Estos últimos están formados por la combinación de dos o más elementos químicos, de acuerdo a determinadas leyes o reglas. Un compuesto químico entonces, como resultado de esa combinación de elementos químicos, es una substancia compleja de caracteres particulares y distintos a los caracteres propios de cada uno de los elementos químicos que lo componen.

Avanzando en la explicación, y pido que se me perdone el iniciar este párrafo con un gerundio, puede decirse que en la naturaleza hay elementos químicos "poco sociables", pues casi siempre se encuentran solos, sin combinarse con otros elementos químicos para formar compuestos químicos. Tal es el caso de los llamados metales nobles, como el Oro y el Platino, por ejemplo. O el caso de los gases también llamados nobles, o inertes, como el Helio y el Argón.

Pero también en la naturaleza hay elementos químicos que no pueden permanecer sin mezclarse con otros, pues por naturaleza son 'gregarios' y tienen “necesidad de compañía.” A esos elementos químicos es prácticamente imposible hallarlos solos en la naturaleza. Prácticamente siempre aparecen asociados con otros elementos químicos, formando compuestos químicos. Dos ejemplos muy simples y comunes de elementos químicos extremadamente “sociables”, son el Cloro y el Sodio. Es muy frecuente que ambos se asocien entre sí, formando un compuesto químico también muy común: la sal de mesa, o sal común, que por su origen es denominada Cloruro de Sodio. 

También son compuestos químicos los minerales que integran las rocas de la Tierra, de la Luna, y de los demás planetas del sistema solar y del mismo modo muchos compuestos químicos forman parte del universo conocido. Asimismo son compuestos químicos, o diferentes mezclas de ellos, gran parte de las cosas que componen nuestro entorno diario: el papel sobre el cual escribimos; los alimentos; las fibras naturales o artificiales de las ropas que usamos; el agua que bebemos! Y hablando de agua, la asocio con las lluvias y con el clima y regreso al propósito inicial de este punto: Qué son los isótopos y como nos pueden hablar de pasadas condiciones ambientales? La explicación ya está más cerca. (Continúa en: http://000-arquimedes.blogspot.com.ar/2016/08/que-pasara-con-el-clima-13.html)

QUÉ PASARÁ CON EL CLIMA? (11)

CAPÍTULO 5(d)

EL HOMBRE PRIMITIVO Y EL CLIMA

(Continuación de: http://000-arquimedes.blogspot.com.ar/2010/09/que-pasara-con-el-clima-10.html)

En el interior de los estratos sedimentarios también suelen aparecer restos arqueológicos vinculados a las actividades de grupos humanos aborígenes de distinta antigüedad. Estos en general son restos de alimentación y artefactos, o fragmentos de estos últimos, los que en su momento fueron utilizados por aquéllos aborígenes para sus fines específicos de supervivencia; o sea para su economía.

En la provincia de Buenos Aires (Argentina) en particular y en general en muchos lugares del país, es frecuente el hallazgo de tales asentamientos humanos. En ellos suelen encontrarse piedras de boleadoras, manos y cuerpos de morteros, raederas, puntas de proyectil, fragmentos de recipientes de barro cocido, etc. También aparecen restos de alimentación y tanto éstos como el tipo de instrumentos, dan indicios acerca de la economía de tales aborígenes en el momento de vivir en el área. Y sin dudas esa economía debió estar relacionada al clima y a los ambientes de ese momento.
Por ejemplo, en Salinas del Bebedero, al sudoeste de la provincia de San Luis (Argentina), tiempo atrás hallé un antiguo asentamiento indígena dentro de los sedimentos depositados por un gran lago que existió previamente y que dio origen a la actual salina. En un único trabajo de prospección que luego realicé allí con un arqueólogo, hallamos muy abundantes fragmentos de cáscaras de huevos de ñandú, como restos de alimentación.
En cantidad mucho menor, aparecieron algunos fragmentos de cáscaras de huevo de otras aves; entre otros, fragmentos de huevos deperdices martinetas (también llamadas ´copetonas´), conservando su brillo y su color verde, aunque algo desteñido. Aparecieron también algunas placas dérmicas de armadillos, y huesos de pequeños roedores tales como ´tuco-tucos´ (Ctenomys sp.) Asociados a esos restos de alimentación, aparecieron artefactos de piedra muy rudimentarios, útiles para labores muy simples como golpear y raspar. Hasta ahora no se hallaron puntas de proyectil (puntas de ´flecha´) o piedras de boleadoras que señalen actividad de caza a distancia. Tales artefactos y el carácter de los restos de alimentación, indicarían que esa población indigena tenía una economía basada en la recolección y no en la caza.
Tal situación se mantuvo durante largo tiempo, pues hay más de medio metro de espesor de sedimentos en los que predominan tales restos. Por medio de análisis de Carbono-14 hechos sobre cáscaras de huevos de nandú, determinamos que tales indígenas estuvieron asentados en ese lugar desde alrededor de 9.000 años antes del presente. Además, las cáscaras de huevos de nandú del tope de la secuencia, o sea las más modernas, indicaron una edad (Carbono-14) de alrededor de 8.500 años.
Tales restos permiten inferir de modo relativamente fácil, que las condiciones ambientales fueron favorables para la existencia de ñandúes, armadillos, tuco-tucos y martinetas. Esas condiciones no habrían sido muy distintas de las actuales, pues las mismas especies de animales viven hoy en día en la zona. De todos modos, para tener más precisión en las características ambientales de aquél momento, hacen falta estudios más detallados, pues los mismos animales viven también en regiones bastante más húmedas que Salinas del Bebedero, como lo son algunas regiones de la provincia de Buenos Aires.
Sobre los mencionados restos de alimentación, la tecnología moderna permite hacer otros estudios que brindan información paleoambiental muy precisa. Un análisis del contenido de los distintos isótopos del Oxígeno en el Fosfato de Calcio que constituye los huesos, o en el Carbono del Carbonato de Calcio que integra las cáscaras de huevo mencionadas, puede llegar a indicar algunas características del agua que bebieron aquéllos animales hace 9.000 años.
Con esos análisis puede llegar a inferirse si el agua bebida por esos animales era recién llovida; si era agua acumulada en lagunas con intensa evaporación; o si era agua de lagunas con escasa evaporación. De hacerse tales estudios, sus resultados sumados a otros elementos, permitirían evaluar las características ambientales de aquéllos momentos, como intentaré detallar en el punto próximo. (Continúa en: http://000-arquimedes.blogspot.com.ar/2016/08/que-pasara-con-el-clima-12.html)