Autor: @madridbg, a través de Power Point 2010, utilizando imágenes de dominio público.
Bienvenidos a todos aquellos lectores de la comunidad de Hive, que les apasiona contenidos asociados a la ciencia. En esta entrega, abordaremos los distintos fundamentos químicos que están presentes en un horno microondas, partiendo de la premisa que es un instrumento de uso común en nuestra cotidianidad y donde se presentan interrogantes acerca de su efecto en la salud humana.
INTRODUCCIÓN
En los últimos años, se han venido desarrollando una serie de iniciativa en pro de un consumo ecológico de energía, donde se han aplicado técnicas como la electroquímica y las radiaciones por microondas en equipos de uso común en nuestros hogares.
Esta tecnología, aunque surge en los años 40 su máxima expresión aparece a finales de la década de los 70 cuando empieza su comercialización en equipos de diferentes tamaños y modelos que conocemos como horno microondas.
En tal sentido, las radicaciones por microondas son una de las más utilizadas, donde más del 20% de la población mundial la aplica a través de los hornos que usamos para calentar y descongelar los alimentos de forma rápida y eficiente. Donde el proceso térmico, se lleva a cabo a través de radiación electromagnética que viaja en forma de ondas y se mueven paralelamente en el espacio.
Por consiguiente, a través de esta publicación abordaremos los fundamentos químicos presentes en esta tecnología, la cual esta relacionada con los momentos dipolares que exhiben los diferentes elementos que forman las sustancias que componen los alimentos.
EL MOMENTO DIPOLAR EN LAS SUSTANCIAS QUIMICAS
Químicamente los átomos presentes en los diferentes compuestos que conocemos, tienen la propiedad de realizar un desplazamiento de sus electrones de acuerdo a la electronegatividad de las sustancias que participan. En tal sentido, el desplazamiento lo podemos comprobar a través de un campo eléctrico ya que las moléculas orientan sus extremos en función al cátodo o ánodo del campo eléctrico que se utilice. Es decir, las cargar negativas a traen a las positivas y viceversa.
Por consiguiente, el producto de la carga (Q) por la longitud entre las cargas (r) se conoce como momento dipolar, de acuerdo a la siguiente ecuación. [3]
A nivel molecular y a modo de instruir al lector en el funcionamiento y el mecanismo de acción de las ondas por microondas, hablares de sustancias polares y sustancias no polares. En referencia a las primeras, se forma con átomos de elementos distintos que presentan diferente electronegatividad, de este modo las cargas del momento no se anulan. En función a las segundas, estas no presentan momento dipolar ya que poseen el mismo tipo de átomo y las cargas de anulan entre ellas.
Autor: Chang, (2010). Adaptado por @madridbg, a través de Power Point 2010.
Autor: @madridbg, adaptado de McMURRY E., John y Fay C., Robert. (2008).
LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS Y SUS PROPIEDADES
Las ondas o radiaciones electromagnéticas surgen debido al comportamiento de los electrones en los átomos, donde los campos eléctricos y magnéticos interactúan entre sí, viajando paralelamente en el espacio vacío o en algún medio de difracción [5]. Físicamente las ondas son consideradas como una alteración o perturbaciones vibrátiles que tiene la propiedad de trasmitir energía a través de un medio.
Debido a los movimientos ondulatorios, las perturbaciones se crean con la formación de crestas (Región de mayor altura) y valles (región de menor altura) generando parámetros como amplitud, longitud y frecuencia de las ondas. Conceptos que no se manejaran en este tópico por la orientación que se le dará al mismo.
Autor: helder100 en Pixabay. Editado por @madridbg, a través de Power Point 2010.
La cantidad de energía que trasmiten las ondas electromagnéticas, está relacionado con la longitud, ya que a medida que se hace más pequeña, la energía que se acumula es mayor como lo podemos observar en la siguiente imagen.
Autor: Inductiveload, NASA. Editado por @madridbg, a través de Power Point 2010.
FUNCIONAMIENTO DEL HORNO DE MICROONDAS
En los apartados anteriores, mencionamos que los hornos de microondas, tienen la capacidad de calentar y descongelar los alimentos con una rápida que oscila entre 3 a 5 minutos den acuerdo al tipo de trabajo que deseamos que realice.
En este sentido, la tecnología que se aplica en estos aparatos consta de diferentes partes que se ensamblan como un todo y que describiremos a continuación.
1. El magnetrón, este compartimento tiene como objetivo, generar un proceso cinético en los electrones que se generan en el campo magnético, está constituido por un cilindro que se comporta como un cátodo y las paredes de mismo seria el ánodo, por tanto el movimiento de electrones se da con las interacciones cátodo -ánodo y viceversa. La velocidad que adquieren los electrones permiten generar onda microondas que se concentran con una frecuencia de 2.45 GHz.
2. La guía de onda, hace referencia a un tubo se salida donde se dirigen las ondas producidas por el magnetrón y se concentran en el compartimento donde colocamos los alimentos.
3. El ventilados, tiene con función realizar una distribución uniforme de las hondas a modo que cada parte de los alimentos entre en contacto con este tipo de radiación electromagnética.
[Extraido de:]( https://natureduca.com/cocina-y-gastronomia-utensilios-de-cocina-horno-microondas-01.php)
Una vez conocido, la estructura interna de los hornos microondas surge la siguiente interrogante.
Para responder a esta interrogante, es necesario recordar que las ondas microondas están conformadas por un campo eléctrico y un campo magnético. El campo eléctrico, es el que interacciona con las moléculas polares de los alimentos que en su mayoría hace referencia al agua presente en las comidas.
En este sentido, las moléculas tienden a presentar un movimiento rotacional a temperatura ambiente, movimiento que se ve acelerado por la acción de la energía de las microondas que produce una fricción entre las moléculas, alineando los momentos dipolares de estas y generando el calentamiento de las mismas.
Otro aspecto que debemos tomar en cuenta, es que las moléculas no polares presentes en los alimentos, no tienen la capacidad de absorber este tipo de energía por lo que no afecta o interrumpe la acción de las microondas y por consiguiente, esta puede llegar a las diferentes partes de nuestra comidas dependiendo de la cantidad de agua que esta contenga.
Autor: EK_Song en Pixabay. Editado por @madridbg, a través de Power Point 2010.
EL USO DE LAS RADIACIONES POR MICROONDAS Y LAS AFECCIONES EN LA SALUD
En la actualidad es común escuchar sobre los problemas que ocasionan las radiaciones por microondas sobre la salud, de cierta manera, una exposición directa de este tipo de onda según estudios realizados puede inducir a la formación de cataratas y esterilidad temporal en los hombres.
Ahora bien, si nos centramos en la tecnología implementada en los hornos, podemos expresar con toda certeza que la utilización correcta del instrumento no ocasiona daños sobre la salud. Más allá, de posibles quemaduras por alimentos sobrecalentados, proliferación de bacterias a causa de poca cocción de los alimentos.
Sin embargo, es necesario instruir al lector sobre el uso de materiales de plásticos en los hornos microondas (poliestireno), ya que estas sustancias debido al calentamiento se funde y pasan a los alimentos donde indirectamente llegan a nuestro organismo y pueden generar la aparición de enfermedades.
APORTES DE LA TEMÁTICA
Estimados lectores, a través de la siguiente temática pudimos establecer relaciones concretas entre algunos equipos tecnológicos (horno microondas) y su fundamentación química. De igual forma, pudimos conocer algunos aspectos técnicos de una de las radiaciones electromagnéticas que más se usan en la actualidad, haciendo un recorrido por los efectos de este tipo de radiación sobre la salud y estableciendo las condiciones idóneas que debemos considerar para usar este tipo de aparatos.
BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA
[1] Aradilla, D. Oliver, R. Estrany, F. (2009). La química de la radiación de microondas. Pictelia. Técnica Industrial 284.
[2] Chang, R. (2010). Química. Decima edicion. McGraw-hill Interamericana editores. ISBN: 978-607-15-0307-7.
[3] McMURRY E., John y Fay C., Robert. (2008). Química general. Quinta edición PEARSON EDUCACIÓN, México, 2009 ISBN: 978-970-26 1286-5.
[4] Rahman Zamani, MD, MPH. Texto adaptado basado en la información para el consumidor sobre la radiación de hornos de microondas preparada por la Administración de Drogas y Alimentos (Food and Drug Administration), Centro de Aparatos y Salud Radiológica (Center for Devices and Radiological Health).
[5] Ralph, H. Petrucci, William S. Harwood, E. Geoffrey Herring. (2003). QUIMICA GENERAL. Octava edición. PEARSON EDUCACIÓN. S.A., Madrid.
SITIOS WEB CONSULTADOS
[NATUREDUCA]( https://natureduca.com/cocina-y-gastronomia-utensilios-de-cocina-horno-microondas-01.php) [PIXABAY]( https://pixabay.com/es/)
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