Fisica Para Medicina Generalidades

GENERALIDADES

Presentación y Justificación

En la base del mundo físico está la materia y la energía, bajo la forma de partículas elementales, de las cuales se componen las partículas subatómicas y los átomos. Los átomos, a su vez, forman las moléculas y, por último, éstas forman las sustancias, de lo cual se componen las cosas (por ejemplo los tejidos biológicos). La física tiene que ver,ante todo, con masa y energía, espacio y tiempo, fuerza y movimiento, y todos estos fenómenos son medibles y contables. Por lo tanto, es bueno recordar las unidades básicas y las unidades derivadas de medida de las diferentes magnitudes, según el Sistema Internacional (SI) de medidas. También se considera necesario repasar algunos conceptos fundamentales de dichas magnitudes, antes de abordar suaplicación en el ámbito biomédico.

1. Átomos

Los átomos se consideran la mínima cantidad de un elemento. Su estructura general está dada por un núcleo y una nube de electrones. En el núcleo se encuentran protones y neutrones, ambos con una masa similar equivalente, cada una, a una unidad de masa atómica (1 UMA, u o Dalton -Da). La suma de todos los protones y neutrones de un átomo equivale,aproximadamente, a la masa atómica o peso atómico de dicho átomo y, por lo tanto, de dicho elemento. Igualmente, la suma de las masas atómicas de todos los átomos que conforman una molécula de una sustancia cualquiera, equivale al peso molecular de dicha molécula y, por lo tanto, de la sustancia a la cual pertenece. Los protones tienen carga eléctrica elemental positiva (+e), los electrones tienencarga eléctrica elemental negativa (-e), y los neutrones no tienen carga eléctrica (de ahí su nombre). La cantidad de protones de un núcleo es lo que determina a qué elemento pertenece un átomo dado y es también la que le confiere el número atómico a dicho elemento. El número de neutrones de un átomo determina el tipo de isótopo del elemento al cual pertenece (en otras palabras, los diferentesisótopos de un elemento son átomos de un mismo elemento, o sea, con un mismo número de protones, pero con diferente número de neutrones en su núcleo). Un núclido equivale a un núcleo de un isótopo específico (es decir, un núclido es un núcleo con una composición específica en cuanto a número de protones y neutrones). El número de electrones que gira alrededor de un núcleo específico determina si elátomo se comporta como eléctricamente neutro o como ión (partícula cargada eléctricamente). Los iones son negativos (aniones) si el número de electrones es mayor al de protones y positivo (cationes) si ocurre lo contrario, es decir si el número de protones es mayor que el número de electrones. Estas tres partículas que hemos mencionado (protones, neutrones y electrones) se llaman partículassubatómicas y sus características principales se muestran en la tabla 1.1.

Los electrones que giran alrededor de cualquier núcleo, se organizan en los llamados niveles de energía, niveles de valencia u órbitas eléctrónicas, de las cuales nos interesan especialmente las dos primeras, dado que son las que utilizan los 4 elementos que componen aproximadamente el 96% de nuestro organismo (oxígeno,hidrógeno, carbono y nitrógeno, ver tabla 1.2). El nivel de energía 1 (también llamado K) se satura con 2 electrones, mientras que el nivel de energía 2 (también llamado L) se satura con 8. Los átomos tienden a tener el último nivel de energía bien sea o saturado de electrones o vacío (es decir, sin electrones). El número de electrones que le falten a un átomo para saturar su último nivel de energía, o elque le sobre para que quede vacío (o con cero electrones), es lo que se conoce como valencia y es la base de las combinaciones químicas con otros átomos. Las principales características de los cuatro átomos más comunes en el cuerpo humano se muestran en la tabla 1.2, mientras que en la figura 1.1 se representan esquemáticamente cada uno de ellos.

2. Moléculas

Una molécula es la...