El porqué es salado el mar y el porqué no es más salado aún.

La "ciencia" popular ha atribuido en numerosas ocasiones la salinidad del mar a las sales que llevan los ríos que desembocan en allí, esas sales acabarían disueltas en el agua marina. Mientras el agua del mar se evaporaría y por ello la salinidad marina sería mucho mayor que la fluvial. Esta explicación es, en gran parte, verdad pero no es la única fuente de sal que tiene el mar. Las fuentes hidrotermales submarinas y los volcanes submarinos (fenómenos que serán explicados con el tiempo en la sección cómo funciona la tierra) aportan una cantidad muy grande de sales. También el viento, en menor medida, con los materiales que arrastra hacia el mar, y así podéis imaginar infinidad de razones que contribuyan a la salinidad en mayor o menor medida. Estas sales no sólo son la sal común (cloruro de sodio) que es la mayoritaria en el mar sino de muchas otras, en el mar podemos encontrar todos los elementos químicos disueltos en mayor o menor medida, desde oro hasta uranio.  Por supuesto, la evaporación del agua del mar, ayuda a que la salinidad sea mayor en algunas zonas del océano que en otras, por ejemplo la salinidad media del mar es mucho más alta en los trópicos, zonas caracterizadas por altas temperaturas y bajas precipitaciones, es decir, zonas donde llueve muy poco y por lo tanto hay poco aporte de agua dulce al mar y donde, sin embargo, la evaporación es muy alta, permitiendo así que la salinidad sea mayor. Sin embargo, en el ecuador, zona también caliente pero con unas precipitaciones altísimas, la salinidad del mar es mucho menor, también es mucho menor en los polos, que no se caracterizan por las altas precipitaciones, pero sí por la escasa o nula evaporación de agua que allí se produce. Casos curiosos son las desembocaduras del Amazonas, Orinoco, Missisipi o Ganges, ríos que aportan tal cantidad de agua dulce que son capaces de variar la salinidad de una amplia zona del océano.

Salinidad aproximada del mar en el mundo según wikipedia. El Mediterráneo es un lugar muy salado debido al bajo aporte de agua dulce y alta evaporación además del escaso intercambio de agua con el resto del océano (únicamente a través del estrecho de Gibraltar).

El olor a tierra mojada, el mal sabor del vino y muchos antibióticos.

Las lluvias que caen después de un día seco siempre traen consigo el característico olor a tierra mojada. Aún no he conocido a nadie que no le guste ese olor, y dudo que lo encuentre, no obstante si a algún lector le es indiferente o lo detesta, os animo a que lo compartáis, a mí no me gustan los huevos fritos y no me avergüenzo de decirlo.

Le elctricidad procedente de la química

Este tema puede ser bastante complejo para todos los lectores que carezcan de una base científica puesto que antes de saber como funciona una pila hay que saber muchas cosas. Por ejemplo qué es exactamente la corriente eléctrica. La corriente eléctrica es tan simple como un flujo de electrones que se mueven de un extremo a otro de un cable. Ahora bien, de poco nos sirve saber esto si no sabemos qué es un electrón.

Explicar los elementos que componen un átomo es muy difícil, de hecho se han invertido y se invierten en la actualidad millones de euros para conocer mejor todas las posibles partículas que componen la materia. Pero para entender este tema no se necesitan más que unas mínimas nociones muy clásicas sobre lo que es un átomo y un electrón. Una explicación clásica del átomo es la de Rutherford, y aunque se sabe que no es la correcta, es perfectamente válida para explicar este tema. Rutherford elaboró en el año 1911 una teoría sobre el átomo en el que decía que la mayor parte de la masa se concentraba en un núcleo mientras que unas partículas muchísimo menos masivas orbitaban alrededor de él, exactamente igual a como giran los planetas alrededor del Sol, con la diferencia que en vez de fuerza de gravedad aquí existen fuerzas eléctricas de polos opuestos. En concreto estas partículas de pequeña masa cargadas negativamente se les llamó electrones. Los electrones además tienen en general la capacidad de moverse de unos átomos a otros según las circunstancias de forma que una zona queda cargada negativamente (es decir el lugar donde van todos los electrones) y otra positivamente (el lugar de donde se han ido los electrones) por ejemplo si froto un globo contra un jersey los electrones se van del jersey al globo y este queda cargado de forma que es capaz de erizar nuestro pelo. También los rayos son una manifestación de que una parte ha quedado cargada positivamente y otra negativamente y los electrones se desplazan de un lado a otro.

Además para acceder al funcionamiento de una pila hay que tener unas pequeñas nociones sobre química. No contaré más que lo estrictamente necesario, ya que no hace falta más. La sal común, la de las comidas, tiene como fórmula NaCl y no es más que una de las múltiples sales que existen en la naturaleza. Muchas de estas sales se disuelven en agua como lo hace la sal común y cuando se disuelven se separan en iones. Un ion no es más que un átomo o molécula cargada eléctricamente, es decir cuando la sal se disuelve se separan sus átomos pero uno de los dos átomos se lleva electrones de más y el otro de menos de forma que uno de estos átomos queda cargado positivamente mientras que el otro queda cargado negativamente, y por lo tanto puede ser atraído o repelido por zona que estén cargadas con signo contrario o idéntico respectivamente. Es decir si sometemos a esa partícula cargada por ejemplo negativamente a una positiva esa partícula se moverán y creará una corriente eléctrica.

Por último hace falta aclarar un último concepto que es el de diferencia de potencial o voltaje. Una partícula cargada negativamente se va a sentir atraída por otra cargada positivamente, pero también por una partícula no cargada ya que ambas partículas tienden a igualarse en carga para que sea todo más estable, es decir, prefieren estar las dos partículas un poco cargadas que una mucho y la otra nada. Para mantener una corriente eléctrica necesitamos mantener una diferencia de potencial, es decir, que uno de los dos electrodos o polos de la pila estén cargados positiva o negativamente, cuanta mayor sea la diferencia de potencial más "ganas" tendrán de ir los electrones de un polo a otro. una pila normal genera 1,5 voltios es decir tiene una diferencia de potencial pequeña mientras que la electricidad de casa son 220 voltios y la de los cables de alta tensión supera a veces los 20000 voltios. Hay que tener en cuenta que el voltaje no es lo mismo que la energía, ya que se puede conseguir energía grande con voltaje pequeño pero hay que decir que la energía es directamente proporcional al voltaje, a la intensidad (número de electrones que pasan por, por ejemplo el filamento de una bombilla) y al tiempo, es decir que es más fácil producir más energía con altos voltajes.

Parece entonces con todo esto que crear electricidad a partir de modelos químicos es bastante sencillo, basta con utilizar las sustancias adecuadas y colocarlas de la forma correcta. Un ejemplo, que he tomado de la web El rincón de la ciencia, no es muy eficiente para producir electricidad pero que al fin y al cabo la produce, y se puede hacer en casa. Tan sólo hay que coger un trozo de tubería de cobre (o una de las antiguas rubias) y conectarla con un cable a un voltímetro (para comprobar que existe electricidad y flujo de electrones) y en el otro extremo conectar un sacapuntas metálico (generalmente son de magnesio, si no esta hecho de este metal no funcionará) e introducir la tubería y el sacapuntas en vinagre. El vinagre es capaz de disolver parte del magnesio que hay en el sacapuntas pero lo disuelve en forma de ion cargado positivamente, de forma que el sacapuntas queda cargado negativamente (ya que los electrones se quedan en el sacapuntas) si embargo el vinagre no es capaz de disolver al cobre de forma que este queda como está así que los electrones viajarán por el cable para intentar igualar la diferencia de potencial.

Si en vez de tomar este experimento casero lo hacemos un poco más profesional y tomamos un electrodo de cobre sumergido en una disolución apropiada (como sulfato de cobre) y el otro de zinc sumergido en sulfato de zinc y ambas soluciones conectadas por un algodón, entonces hemos formado una de las pilas más famosas la pila de Daniell (o sea, mi pila, jejeje). El funcionamiento es el mismo pero si se me permite decirlo así, es más profesional. El zinc del electrolito tiende a disolverse en la solución de sulfato de zinc dejando electrones libres, mientras que el cobre de la disolución tiende a precipitar (es decir salirse de la disolución y depositarse sobre el electrolito) siempre que alguien le proporcione estos electrones. De forma que se crea una diferencia de potencial entre ambos electrolitos ya que el cobre quiere los electrones que el zinc expulsa y por lo tanto se genera una corriente eléctrica.

Para saber más:

La pila en Wikipedia

La batería en wikipedia

Las pilas y Matrix

El misterio de la fotografía.

Hace unos meses Inés me preguntaba que "cómo era posible que saliesen las fotos", yo con mi habitual buena voluntad comencé a explicárselo pero me dejó de hacer caso en cuanto tuvo ocasión de ello. Esta vez podrá no leer la explicación (pese a que ella hizo la pregunta, y por lo tanto, ella es la primera que debería leer) pero no la interrumpirá.

La fotografía tradicional, o analógica, se basa en dos fundamentos. El primero de ellos, y que a muchos aficionados al arte les sonará es la "Cámara oscura" o "Caja mágica"(se dice que Vermeer la usaba para sus magníficas pinturas) y la otra es la capacidad de la luz para deshacer unas moléculas y convertirlas en otras.

No se conoce quién es el inventor o descubridor de la cámara oscura, aunque se sabe que se usa desde la antigüedad para ver eclipses o para realizar pinturas. Es cierto que la imagen que he puesto es fea pero también es muy ilustrativa, y lo mejor de todo es que ¡¡ocurre de verdad!!. El fundamento científico de la cámara oscura es muy simple, si hacemos un agujero lo suficientemente pequeño en una caja, tubo o habitación, por el que sólo puedan pasar un rayo de luz que provenga de cada punto de la imagen a la que apunta el agujero, se formará una imagen invertida del objeto. Quizá dicho así sea poco convincente, pero es bastante lógico.

Vamos a centrarnos primero en un objeto que sea claramente emisor de luz, como por ejemplo una vela. Primero vamos a considerar que la luz se mueve por rayos que van en línea recta desde el emisor, en este caso la vela, aunque esta consideración no es del todo cierta físicamente podemos afirmar que en este caso sí lo es. También hemos de considerar que la luz que emite la vela no procede de un único punto sino que la llama está formada por muchísimos puntos emisores de luz. Por último debemos considerar que cada punto emite infinitos rayos de luz en todas las direcciones además hay que saber que cuando el rayo choque contra una superficie capaz de reflejarlo en esta superficie observaremos una imagen exacta pero invertida del punto emisor. Si nosotros ponemos un objeto que haga de pantalla, por ejemplo un papel, alejado unos 20 centímetros de la vela, éste quedará iluminado por infinidad de rayos de luz muchos de ellos procedentes de los mismos puntos emisores de luz, no se formará ninguna imagen puesto que la cantidad enorme de rayos que llegan, muchos de ellos del mismo punto emisor, darán una imagen de sí mismos en cada punto al que lleguen de forma que ninguna imagen se reconozca, tan sólo luz.

Ahora bien si ponemos un filtro a estos rayos, por ejemplo, una caja que tiene en uno de sus laterales un agujerito muy pequeño que tan sólo deje pasar un rayo procedente de cada punto, en el lateral opuesto a este la pantalla (el folio blanco) y en la parte de arriba un agujero de unos 5 centímetros de diámetro por el que podamos observar. Si apuntamos a la vela veremos que se forma la imagen de la vela, esto ocurre por lo ya comentado arriba (cada rayo crea una imagen exacta de su punto emisor) . Esta imagen estará desenfocada pero se enfocará fácilmente si nos acercamos o alejamos de la vela. Si aún así no se enfoca quizá el agujerito es demasiado grande. En una cámara de fotos, estos problemas de enfoque se solucionan con lentes. Las lentes son lo suficientemente complejas como para dedicarles un artículo entero, pero una sola lente es capaz de hacer lo mismo que el agujerito en la cámara oscura.

El otro principio científico de la fotografía es la degradación que sufren algunas moléculas con la luz. No es tan difícil imaginarse que la luz sea capaz de hacer esto, porque ¿quién no ha visto como los libros de un escaparate al sol perdían su color si permanecían en él muchos días? El Sol es capaz de degradar los muchos sustancias, entre ellas los pigmentos, todo el mundo sabe que el sol decolora la ropa, estropea los tejidos y quita los olores (consejo: si después de estar en un bar la ropa os huele a tabaco pero aún está limpia hay una solución que evita lavarla y es ponerla unos minutos al sol, a ser posible en una zona aireada, en menos de 15 minutos no habrá huella de los olores). Evidentemente es fácil imaginarse que combinar el poder de la cámara oscura con el del sol es inventar la fotografía, exaqctamente eso es pero no es tan fácil como poner un papel en el lado opuesto al agujerito de la cámara oscura.

Para crear una fotografía se necesita una sustancia que se degrade muy rápido, tan rápido que no le de tiempo a una persona a moverse y dejar la fotografía movida. Por supuesto estas sustancias existen. La fotografía en color era (antes de que la informática la destruyera) un museo de sustancias químicas que la luz degradaba de forma que se ponían de unos y otros colores (en forma de negativo y que luego había que revelar, es decir, velar otra vez o lo que es lo mismo hacer una fotografía del negativo de forma que los colores negativos se convierten en los originales, o positivos.). Este museo es fácilmente simplificable con la fotografía en blanco y negro.

Las primeras fotografías utilizaban como papel fotográfico, es decir, dónde llegaban los pocos rayos de luz que habían conseguido superar el agujerito, una placa en la que se colocaba una sal de plata (normalmente bromuro de plata) mezcladas con una gelatina y otros compuestos químicos. El bromuro de plata es de color blanquecino pero la luz es capaz de disociarlo en plata metálica y anión bromuro que se combina con el resto de sustancias químicas, de forma que las zonas donde da la luz quedaban de color negro (el color de la plata nativa o metálica) mientras que las zonas donde llegaba menos luz quedaban grises o blancas si no les da nada de luz. Si posteriormente hacemos una fotografía a esta "fotografía" en negativo saldrá una foto positiva ya que las zonas oscuras ( las que originalmente fueron golpeadas por la luz) quedarán reflejadas en la siguiente fotografía como zonas claras, ya que estas zonas oscuras no reflejan apenas la luz (todos sabemos que los objetos oscuros absorben la luz y los claros la reflejan, si no ¿por qué se calentarían las prendas negras tanto cuando nos ponemos al sol?), y viceversa.

Respecto a la fotografía digital es mucho más compleja, aunque quizá más sencilla de explicar rápidamente. En vez de colocar una placa con infinidad de sustancias químicas en el lado opuesto del agujerito, se coloca un sensor digital capaz de interpretar informáticamente cada rayo de luz que llega y crear una imagen digital con ellos mediante un programa informático. Visto así es muy simple pero es mucho más complejo que la analógica.

Fundamentos ópticos de la fotografía:
http://newton.cnice.mecd.es/4eso/optica/optobjetivos.htm
http://acacia.pntic.mec.es/jruiz27/contenidos.htm