Presentación del balón de la final de la Champions 2010


Hace un par de días han presentado el balón de fútbol de la final de la Champions 2010. No sé muy bien como un balón tan grande será manejado por los jugadores, imagino que será como con los antiguos de Nivea pero a lo bestia, eso sí goles, lo que se dice goles no creo que haya muchos, ni siquiera sé si entraría por la portería. Estos del futbol quieren hacer todo a lo grande, todo espectacular y a veces se pasan… Hasta aquí mi relación con la Champions y el futbol profesional.

Pero ya que han hecho la presentación me vale para tocar un tema curioso, su geometría y su realización. El balón de fútbol cuando está bien inflado,  parece una esfera perfecta. Los cascos que lo componen son figuras geométricas llamadas polígonos regulares (ya que tienen todos sus lados y ángulos internos iguales). Dos tipos de polígonos regulares componen el balón de fútbol: pentágonos y hexágonos, que llamaremos caras. Si está un poco desinflado se puede mantener apoyado perfectamente en equilibrio sobre una de sus caras y deja de ser una esfera, ahora es un poliedro, es decir un cuerpo geométrico tridimensional compuesto de varias caras y que tiene nombre propio, aunque un tanto raro: icosaedro truncado.

¿Cuántos pentágonos y cuántos hexágonos tiene?

Si cuentas los pentágonos, lo que es relativamente fácil, verás que son 12. ¿Y cuántos hexágonos son? También podrías contarlos, pero hagamos un razonamiento para determinar este número. Cada pentágono está rodeado por cincos hexágonos, luego debería haber 12 X 5 = 60 hexágonos. Pero cada uno de ellos está unido a 3 pentágonos diferentes…Por tanto son 60 : 3 = 20 hexágonos.

En total son 12 + 20 = 32 caras.

Este cuerpo geométrico se llama icosaedro truncado debido a que se obtiene a partir de un icosaedro, que es un poliedro regular  formado por 20 triángulos equiláteros, cortando (o sea truncando) sus 12 vértices para así formar los 12 pentágonos y dejando además cada una de las 20 caras transformadas en hexágonos.

¿Por qué se utiliza este poliedro para construir los balones?

Porque se aproxima a una esfera, aunque no es el que más se aproxima a una esfera. Su volumen es el 86,74 % de la esfera correspondiente, que no es una mala aproximación; pero cuando se infla, se curvan sus caras y así este porcentaje aumenta ligeramente y sobrepasa el 95 %.

¿Pero este invento del hombre es algo ajeno a lo que nos  rodea o existe esta misma forma de hacer esferas en la naturaleza?.

La respuesta es sí, existen otros elementos que se forman de la misma manera, un ejemplo muy interesante es la molécula de Fullereno(C60), representada a la izquierda, 100 millones de veces más pequeña que un balón de fútbol, unas cuantas más que el de la foto de arriba, y sin embargo, ambos tienen exactamente la misma simetría y la misma topología. Lo cierto es que esa secuencia de hexágonos y pentágonos es una combinación idónea para curvar una superficie y cerrarla sobre sí misma para formar lo más parecido a una esfera con sólo sesenta puntos idénticos interconectados.

Al hilo de esto último, ¿qué tiene de interesante el Fullereno?. Como he indicado antes esta molécula se compone de 60 átomos de Carbono. Éste, que es el elemento químico más estudiado por el hombre y uno de los cuatro elementos más abundantes en la biomasa, sólo se le conocía dos formas naturales estables. La primera era la de diamante, en la que cada átomo de carbono está unido a otros cuatro con una distribución que se extiende por todo el cristal dando lugar a un sólido rígido, uno de los materiales con mayor grado de dureza conocido. Por el contrario, la segunda forma, era la de grafito, en la que los átomos de carbono se unen formando anillos hexagonales en láminas planas superpuestas, produciendo un sólido deslizante que es un material tremendamente quebradizo. En los primeros años 80 una serie de científicos estuvieron estudiando el “polvo estelar”, es decir restos de partículas formadas en el Big Bang y que nos bombardean diariamente. El Carbono es su elemento principal y es, además, lo que origino, como soporte vital, la formación de vida en la Tierra.

Robert F. Curl y Richard E. Smalley y el británico Harold W. Kroto fueron los que iniciaron los estudios de esa materia. Los dos primeros, tejanos, trabajaban en la Universidad de Rice, lo hacían con una máquina de bombardeo y vaporización inventada por Smalley para conseguir racimos de átomos metálicos. Usando rayos láser sobre barras de silicio las altas temperaturas obtenidas, de hasta diez mil grados, superiores a las existentes en las superficies de las estrellas, conseguían separar sus átomos convirtiéndolos en un plasma. Tras ello, en una cámara de vacío de un vaporizador, el plasma era sometido a corriente de gas helio inerte y se obtenían unos racimos o agregados de átomos que eran estudiados mediante técnicas de espectrometría de masas.

En cuanto al británico Harold Kroto, de la Universidad de Sussex era un astroquímico que investigaba el origen del universo y de la materia viva, e intentaba hallar una explicación al “polvo estelar” o carbono estelar. Concretamente trataba de conocer como se forman los agregados de carbono y nitrógeno (cianopolienos) que abundan en las atmósferas estelares. Kroto, conocedor de la máquina americana, se trasladó a Estados Unidos y reemplazó el silicio por el carbono. Pronto comenzaron a acumularse resultados indicativos de que los átomos de carbono se disponían en una forma sorprendente y estable de agregados de 60 átomos de carbonos unidos entre sí. La unidad básica parecía ser una estructura de anillo hexagonal plano como el grafito, pero el aspecto global parecía ser esférico

La casualidad hizo que Kroto y Smalley hubieran visitado la Exposición de Montreal y, según sus propias palabras, mientras cavilaban sobre la intrigante estructura de los grupos de carbono C60 les venía a la cabeza la formas de las cúpulas geodésicas que un  arquitecto, inventor y filósofo estadounidense  llamado Fuller había construido para tal evento. En eso estaban cuando hallaron la respuesta a la estructura que habían hallado en la forma que explique antes,  aplicando la solución que daba Fuller a sus cúpulas geodésicas, situar pentágonos a intervalos regulares entre los hexágonos. En honor a su inspirador se le dio en nombre de Fullereno C60 o Buckminsterfullereno

Así se constituía una nueva forma natural alotrópica del carbono pero la demostración definitiva, su obtención en el laboratorio en cantidades significativas, llevó cinco años más de trabajos. En ellos, se comprobó que existen otros fullerenos que poseen más átomos de carbono así como variantes geométricas de la forma, por ejemplo la versión alargada (pelota de rugby). Incluso se obtuvo una forma sólida amarilla transparente, la fullerita, cuyas moléculas forman una especie de conjunto de balas de cañón en una distribución compacta. También versiones tubulares de fullerenos en forma sólida. En 1991 el fullereno fue declarado “molécula del año”. En 1997 la asamblea legislativa estatal de Texas declaró la C60 como molécula estatal de Texas. Por estos trabajos los tres científicos recibieron el Premio Nobel de Química en 1996.

Actualmente se cree que es probable que el buckminsterfullereno abunde en el Universo, particularmente cerca de las estrellas rojas gigantes, atrapando en su interior moléculas, como las de gas helio y otras, que han utilizado esa envoltura o vehículo para viajar por el espacio.

¿Para qué nos puede servir el Fullereno (C60)?

Cuando se aprendió a fabricar fullerenos se descubrieron propiedades muy llamativas que pueden derivar a aplicaciones de gran interés, dando lugar a un nuevo campo de la química.

Una de esas propiedades interesantes es la de poder introducir átomos de elementos en el hueco existente en la envoltura de átomos de carbono, postulándose como aplicación la de su futuro uso como dispensadores de fármacos específicos. Asimismo es posible introducir átomos de metal en tubos fullerénicos para producir un alambre unidimensional aislado. Otra propiedad importante es la de los fulléridos de potasio (como el K3C60 o el K6C60) que, en condiciones adecuadas, pueden convertirse en semiconductores o en  superconductores. También se ha encontrado que algunos derivados del buckminsterfullereno son activos biológicamente para atacar el cáncer y que pueden introducirse en los centros activos de algunas enzimas y bloquear su acción.

About these ads

Publicado el 10 marzo 2010 en Ciencia y Tecnología y etiquetado en , , , , . Guarda el enlace permanente. 2 comentarios.

  1. Hola. Buenas tardes.

    Estaba navegando internet en busca de información para un proyecto de mi escuela y me topé con tu blog. Empezé a leerlo y se me hizo, además de útil, muy interesante. Sin embargo, no sé a qué te refieres con un “alambre unidimensional aislado”. ¿Podrías mandar a mi correo más información acerca de este tipo de alambre o recomendarme una página donde pueda checar esa información?
    Muchas gracias!

  1. Pingback: Nueva novela de Dan Brown « Cajon Desastre

Deja un comentario

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s

Seguir

Recibe cada nueva publicación en tu buzón de correo electrónico.

Únete a otros 36 seguidores

%d personas les gusta esto: