sábado, 25 de febrero de 2012

Quimioinformatica

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La quimioinformática es un novedoso cruce entre la química y las ciencias de la computación (informática, en lo que sigue) que, poco a poco, se está dando a conocer más allá de los círculos ultraespecializados. En Llamada perdida (2002), Michael Connelly se atrevió a sustituir temporalmente al carismático Harry Bosch, protagonista de sus anteriores novelas, por el hacker y químico Henry Pierce. Más recientemente, Wired, la revista techie por antonomasia, ha publicado un texto sobre el Chemical Abstracts Service, un portal de pago que da acceso a diversas bases de datos donde se puede buscar información sobre compuestos que puedan tener algún interés farmacológico.
Quimioinformática: química e informática
Muy sintéticamente: la química es la ciencia que estudia la composición, estructura y propiedades de la materia, y la informática es la disciplina (¿ciencia?) cuyo campo es el almacenamiento, procesamiento y comunicación de la información a través de computadores. Evidentemente del simple cruce de una ciencia con la informática no sale automáticamente una nueva disciplina: hay quimioinformática, hay bioinformática pero nadie emplea el término "matematicoinformática" o "físicoinformática" pese a que las técnicas de computación avanzada se empezaron a usar de manera intensiva mucho antes en matemáticas o física que en química o biología.
Los científicos relacionados con la química y las ciencias de la vida han trabajado tradicionalmente en lo que en argot se denomina in vitro (en el laboratorio). Pero en los últimos tiempos –y, sobre todo, a raíz del mediático Proyecto Genoma– cada vez tienen más peso las herramientas in silico, es decir, la realización de pesados cálculos matemáticos o simulaciones que necesitan de enormes recursos computacionales. Debido a la poca experiencia de este tipo de científicos –sobre todo los químicos, no tanto los biólogos– en el mundo de la informática se produjo un fenómeno curioso que no tiene correspondencia en otras disciplinas, como la física, que también recurren en abundancia a la informática: hasta hace muy poco, la práctica totalidad del software utilizado en química era propietario y de pago, y la presencia del software libre casi nula (en realidad, no es tanto que los laboratorios físicos y matemáticos hayan sido pioneros en la difusión del software libre, cuanto que la penetración de Microsoft y Apple en la computación científica ha sido mínima). Poco a poco esta tendencia se ha ido invirtiendo, pero lo cierto es que queda mucho camino que recorrer. No es casual, en este sentido, que en el artículo de Wired mencionado más arriba se hablara de un servicio de pago.
En el principio fue la bioinformática
Genoma Humano fue un proyecto académico, público e internacional, que acabó compitiendo con una iniciativa similar privada dirigida por el disidente Craig Venter, quien diseñó un ingenioso método, conocido como shotgun, que desarrolló con éxito Celera Genomics. El reto consistía en secuenciar el genoma humano (es decir, algo así como “leerlo”) para identificar los genes presentes en él. Este proyecto dio un impulso definitivo al diseño e implementación de bases de datos de contenido biológico, a la computación distribuida entre centros muy lejanos físicamente y, en general, al uso intensivo de la computación en el campo de las ciencias de la vida. En definitiva, supuso la puesta de largo del nuevo campo de la bioinformática.
De hecho, hay autores que consideran la quimioinformática como una mera rama de la bioinformática. Para otros, en cambio, el término hace referencia a las diferentes técnicas computacionales que se utilizan in silico en el descubrimiento de nuevos fármacos. Finalmente hay científicos que entienden la quimioinformática como un campo más amplio, que cubre todos los aspectos computacionales relacionados con la química. En cualquier caso, lo cierto es que existe un campo específico de la informática especialmente interesante para la industria farmacéutica y los centros e institutos de investigación, con una comunidad bien definida y en expansión, y con afán de profundizar no sólo en los aspectos técnicos de su campo, sino también en los políticos.
Debates y desarrollos
En el seno de la (pequeña) comunidad quimioinformática se están produciendo una serie de debates de cierto calado. En primer lugar, evidentemente, se discute en torno al uso y desarrollo de software libre. Pero algunos científicos, como el brillante Egon Willighagen, profundizan además en los principios del conocimiento libre. Así, Willighagen contrapone el intraducible concepto de chemblaics al de cheminformatics (quimioinformática). “Chemblaics” no es sólo una quimioinformática que usa software libre, sino que defiende además que los resultados de las investigaciones deberían estar siempre disponibles para su estudio y verificación. Precisamente es una constante en la comunidad el debate sobre si lo importante es el uso de software libre o más bien que los resultados de las investigaciones sean libres (no es casual que todos los contenidos del recién creado Journal of Cheminformatics sean de libre acceso).
Otro aspecto muy interesante en torno a la quimioinformática es la ingente cantidad de información que se está generando y que, como apunta Joerg Kurt Wegner, no se está procesando y estudiando de manera adecuada debido a que las distintas comunidades científicas actúan a veces como compartimentos estancos, un fenómeno que se ve agravado por el uso de patentes y copyrights restrictivos (ya ocurrió algo análogo en el contexto del Proyecto Genoma Humano). Rich Apodaca, en cambio, reflexiona en torno a los proceso y criterios que rigen la publicación de las investigaciones y resultados de la ciencia en general y la química en particular (mucho menos transparentes y razonables de lo que se piensa). Así, propone como alternativa agilizar la difusión del conocimiento a través de la “micropublicación” y otros cauces novedosos de comunicación de los resultados científicos. Por último, hay que hablar de la enorme influencia de las redes sociales en esta rama de la ciencia, no sólo son constantes las alusiones a la Web 2.0, sino que empieza a reclamar que la presentación de resultados sea un proceso tan sencillo como incrustar un vídeo de Youtube o la creación de un Last.fm para la comunidad.

viernes, 2 de diciembre de 2011

mecanica cuantica

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Mecánica cuántica
compañeros mi trabajo es de esplicarles q es mecanica cuantica que mecánica cuántica[1] [2] es una de las ramas principales de la física, y uno de los más grandes avances del siglo XX para el conocimiento humano; es la que explica el comportamiento de la materia y de la energía. Su aplicación ha hecho posible el descubrimiento y desarrollo de muchas tecnologías, como por ejemplo los transistores, componentes masivamente utilizados en prácticamente cualquier aparato que tenga alguna parte funcional electrónica. La mecánica cuántica describe, en su visión más ortodoxa, cómo cualquier sistema físico, y por lo tanto todo el universo, existe en una diversa y variada multiplicidad de estados, los cuales habiendo sido organizados matemáticamente por los físicos, son denominados autoestados de vector y valor propio. De esta forma la mecánica cuántica puede explicar y revelar la existencia del átomo y los misterios de la estructura atómica tal como hoy son entendidos; fenómenos que la física clásica, o más propiamente la mecánica clásica, no puede explicar debidamente.
De forma específica, se considera también mecánica cuántica, a la parte de ella misma que no incorpora la relatividad en su formalismo, tan sólo como añadido mediante la teoría de perturbaciones.[3] La parte de la mecánica cuántica que sí incorpora elementos relativistas de manera formal y con diversos problemas, es la mecánica cuántica relativista o ya, de forma más exacta y potente, la teoría cuántica de campos (que incluye a su vez a la electrodinámica cuántica, cromodinámica cuántica y teoría electrodébil dentro del modelo estándar)[4] y más generalmente, la teoría cuántica de campos en espacio-tiempo curvo. La única interacción que no se ha podido cuantificar ha sido la interacción gravitatoria.
La mecánica cuántica es la base de los estudios del átomo, su núcleo y las partículas elementales (siendo ya necesario el tratamiento relativista), pero también en teoría de la información, criptografía y química.
 
La teoría electromagnética generaba un problema cuando intentaba explicar la emisión de radiación de cualquier objeto en equilibrio, llamada radiación térmica, que es la que proviene de la vibración microscópica de las partículas que lo componen. Pues bien, usando las ecuaciones de la electrodinámica clásica, la energía que emitía esta radiación térmica daba infinito si se suman todas las frecuencias que emitía el objeto, con ilógico resultado para los físicos.
Relatividad y la mecánica cuántica

El mundo moderno de la física se funda notablemente en dos teorías principales, la relatividad general y la mecánica cuántica, aunque ambas teorías parecen contradecirse mutuamente. Los postulados que definen la teoría de la relatividad de Einstein y la teoría del quántum están incuestionablemente apoyados por rigurosa y repetida evidencia empírica. Sin embargo, ambas se resisten a ser incorporadas dentro de un mismo modelo coherente.

La función de onda del electrón de un átomo de hidrógeno posee niveles de energía definidos y discretos denotados por un número cuántico n=1, 2, 3,... y valores definidos de momento angular caracterizados por la notación: s, p, d,... Las áreas brillantes en la figura corresponden a densidades elevadas de probabilidad de encontrar el electrón en dicha posición.

EN QUÉ CONSISTE LA MECÁNICA CUÁNTICA?

Los sistemas atómicos y las partículas elementales no se pueden describir con las teorías que usamos para estudiar l¿os cuerpos macroscópicos (como las rocas, los carros, las casas, etc). Esto de debe a un hecho fundamental respecto al comportamiento de las partículas y los átomos que consiste en la imposibilidad de medir todas sus propiedades simultáneamente de una manera exacta.
 

¿ENTONCES QUÉ DICE LA MECÁNICA CUÁNTICA?

El tamaño de un núcleo atómico es del orden de 10-13 centímetros. ¿Podemos imaginar ésto? Muy difícilmente. Mucho más difícil aún sería imaginar como interactúan dos núcleos atómicos, o cómo interactúa el núcleo con los electrones en el átomo. Por eso lo que dice la mecánica cuántica muchas veces nos parece que no es 'lógico'. Veamos que propone la mecánica cuántica:
1.   El intercambio de energía entre átomos y partículas solo puede ocurrir en paquetes de energía de cantidad discreta (Fuerzas e Interacciones)
 
2.   Las ondas de luz, en algunas circunstancias se pueden comportar como si fueran partículas ( fotones).
 
3.   Las partículas elementales, en algunas circunstancias se pueden comportar como si fueran ondas.
 
4.   Es imposible conocer la posición exacta y la velocidad exacta de una partícula al mismo tiempo. Este es el famoso Principio de Incertidumbre de Heisemberg
tabla periodica vs tabla acuantica
La tabla periódica de los elementos.
La tabla periódica de los elementos clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos químicos, conforme a sus propiedades y características; su función principal es establecer un orden específico agrupando elementos.
Suele atribuirse la tabla a Dmitri Mendeléyev, quien ordenó los elementos basándose en la variación manual de las propiedades químicas, si bien Julius Lothar Meyer, trabajando por separado, llevó a cabo un ordenamiento a partir de las propiedades físicas de los átomos. La forma actual es una versión modificada de la de Mendeléyev; fue diseñada por Alfred Werner.

La tabla periódica de los elementos.
 vs
Qué es la tabla Cuántica?
Esta tabla sirve para deducir los números cuánticos están clasificados en 4 bloques según la posición de la electrodiferencial y los bloques son: S, D, P y F.Los elementos se encuentran también en 3 tipos que seindica en la parte inferior de las clases:El bloque S y P se le llama elementos representativos y en una tabla periódica será el grupo o Familia A.Los bloques estarán representados por el grupo I y II respectivamente.
Bloque /e elemento
S1 1 IA.- H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr.
S2 1 IIA.- Be, Mg, Ca, Ca, Sr, Ba y Ra

Estructura de la Tabla Cuántica.
En esta tabla sola hay una igualdad sobre la tabla Periódica que hay periodos, pero en esta tabla existen una serie de subniveles o clases se encuentran en la parte inferior de la tabla y son S, P, D, F y significan:
La S: circular
La P: 3 ochos
La D: 5 ochos
La F: 7 ochos
Después encontramos otra serie de números cuánticos que se encuentran en la parte superior de la tabla y son:
La n: principal
La l: secundario
La m: magnético
La s: spin.
Otro renglón que forma la tabla es el número de electrones que forma el elemento.
Esta tabla su forma de localización es en forma de escalera se busca el elemento que se quiere encontrar después se sube hasta llegar al número que esta hasta al final del renglón objetivo se observa la parte inferior de la tabla que tipo de clase es, ya después se observa la parte superior de la tabla y donde se va encontrar los números cuánticos
puedes ver el trabajo q hicimos en yuotube se llama serpientes y escaleras quimica