La Fotografía 51

En la historia de la ciencia la mujer ha estado discriminada descaradamente durante mucho tiempo. Esta historia de luces y sombras es un ejemplo de cómo se le negó la gloria a una mujer cuyo trabajo fue fundamental en uno de los descubrimientos científicos más trascendentales del siglo XX.

Watson-Crick-DNA-model

Watson y Crick, con un modelo de la molécula de DNA.

El biólogo americano James Watson y el físico inglés Francis Crick han pasado a la Historia por ser los descubridores en los años 50 de la estructura del DNA[1]. Este descubrimiento les hizo merecer en 1962 el Premio Nobel de Medicina y Fisiología, junto al físico neozelandés Maurice Wilkins[2]. Pero las pruebas que les permitieron dilucidar la estructura y la función del DNA las obtuvieron otros muchos autores:

  • la composición química de los ácidos nucleicos y los nucleótidos la dedujo en 1926 el bioquímico ruso-americano Phoebus Levene[3];
  • la función biológica del DNA (la transmisión de la información hereditaria) la apuntaron en 1928 los experimentos del genetista inglés Frederick Griffith, que llamó al DNA “el principio transformante del Pneumococo[4]; lo confirmaron Oswald Avery, Colin MacLeod y Maclyn McCarty en 1944[5];
  • en 1937, el también físico inglés William Astbury observó que el DNA daba lugar a difracción de los rayos X, y dedujo así que su estructura debía seguir un patrón regular[6];
  • la complementariedad entre las bases del DNA la apuntaban unos análisis cuantitativos de las abundancias relativas de las distintas bases nitrogenadas, que los obtuvo el químico austríaco Erwin Chargaff en 1940[7];

Toda esta colección de datos sugiere un esbozo preliminar de la estructura del DNA como una cadenas de nucleótidos con secuencias complementarias.

Pero el modelo no estuvo completo hasta 1953, cuando Wilkins imprudentemente les facilitó la prueba definitiva y fundamental de que la estructura era una doble cadena helicoidal[8]. Esta prueba, conocida hoy como la “fotografía 51”[9], es la que aparece en la imagen siguiente, y consiste en el patrón de difracción de rayos X que confirma la estructura.

Fotografía 51

La fotografía 51: el diagrama de difracción del DNA.

Y he aquí el dato escandaloso y polémico: la fotografía 51 la había obtenido Raymond Gosling, doctorando bajo la dirección de Rosalind Franklin, y ni su compañero Wilkins le pidió permiso para compartir la foto y su interpretación, ni los tres autores la incluyeron como coautora en los trabajos que publicaron y que condujeron a que les dieran el Nobel. Sólo de pasada hacen la concesión de que el modelo fue “estimulado por el conocimiento la naturaleza general de algunos datos no publicados [de Wilkins y Franklin]” [10].

Raymond Gosling, autor de la fotografía 51

La cristalografía de rayos X es una técnica experimental de análisis estructural bastante compleja y tediosa; no es fácil dar con las condiciones en las que una muestra da lugar a un patrón de difracción claro y de resolución suficiente para obtener los datos estructurales de interés. Y esto es especialmente cierto cuando se trabaja con materiales biológicos, como proteínas y ácidos nucleicos[11]. Gosling había trabajado con Wilkins antes que con Franklin, y habían obtenido algunos resultados de difracción preliminares, pero sin la resolución adecuada para extraer conclusiones. Cuando Gosling pasó a trabajar como técnico y estudiante de Franklin, fue cuando se obtuvieron datos de alta resolución [12].

Rosalind Franklin

Franklin, contra de la voluntad de su padre, había estudiado Física en Cambridge, graduándose a los 21 años; se doctoró en Química Física con una brillante Tesis sobre la estructura del grafito, a los 25; luego siguió trabajando en difracción de rayos X en París, y volvió a Inglaterra en 1951[13]. Fue dos años más tarde cuando obtuvo la prueba definitiva que Watson y Crick necesitaban para redondear el modelo de la estructura del DNA, pero en aquel momento el reconocimiento le fue arrebatado por sus compañeros varones de manera miserable. Ella siguió trabajando en difracción de rayos X, realizando otros descubrimientos de interés sobre la estructura de varios virus[14].

A pesar de su brillante carrera, los galardonados con el Nobel, además de usar sus datos y excluirla como coautora, la despreciaron abiertamente, especialmente Watson, famoso por su mordacidad, que se refiere a ella en sus memorias La Doble Hélice (1968) en estos términos:

Algunas de las perlas de Watson sobre Franklin

“Deliberadamente evitaba destacar sus atributos femeninos[…] Jamás se puso carmín para contrastar un poco ese pelo negro lacio, mientras que a la edad de 31 seguía teniendo la pinta de una adolescente sabelotodo inglesa. Así que era bastante fácil imaginarla como el fruto de una madre insatisfecha que la animó indebidamente a emprender carreras profesionales que podrían salvar a una niña brillante de un matrimonio con un hombre aburrido[…] Estaba claro: Rosy tenía que largarse, o habría que ponerla en su sitio. Obviamente mejor lo primero porque, dado su carácter beligerante, iba a ser muy difícil para Maurice [Wilkins] mantener una posición dominante que le permitiera centrarse en el ADN sin obstáculos[…] Era inevitable pensarlo: el mejor sitio para una feminista no era este laboratorio, que se fuera al de otro.”[15]

Después de haber recibido duras críticas por ningunear a Franklin, los premiados admitieron que los datos estructurales habían sido registrados por ella, que habían sido la pieza clave para confirmar sus teorías, y expresaron su respeto por su trabajo y sus capacidades. Pero este reconocimiento sólo le fue concedido a título póstumo: había fallecido en 1958, a la temprana edad de 37 años, como consecuencia del cáncer de ovario[16] que le provocaron las largas horas de exposición a los rayos X durante sus trabajos. Nunca supo que la Historia, como dijo Watson en sus memorias, la pondría en su sitio.

Referencias:

[1] http://www.nature.com/nature/dna50/watsoncrick.pdf

[2] http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1962/

[3] http://www.jbc.org/cgi/reprint/40/2/415

[4] Lorenz MG, Wackernagel W (1994). «Bacterial gene transfer by natural genetic transformation in the environment». Microbiol. Rev. 58 (3): 563–602.

[5] Avery O, MacLeod C, McCarty M (1944). «Studies on the chemical nature of the substance inducing transformation of pneumococcal types. Inductions of transformation by a desoxyribonucleic acid fraction isolated from pneumococcus type III». J Exp Med 79 (2): 137–158.

[6] Astbury W, (1947). «Nucleic acid». Symp. SOC. Exp. Bbl 1 (66).

[7] Chargaff E, Lipshitz R, Green C (1952). “Composition of the deoxypentose nucleic acids of four genera of sea-urchin”. J Biol Chem 195 (1): 155–160.

[8] Hubbard, Ruth (2013). “Science, Power, Gender: How DNA Became the Book of Life”. Women, Science, and Technology (3rd ed.). Hoboken: Taylor and Francis. p. 269.

[9] https://en.wikipedia.org/wiki/Photo_51

[10] http://www.nature.com/news/due-credit-1.12806

[11]Attar, Naomi (2013) “Raymond Gosling: the man who crystallized genes”. Genome Biology 2013, 14:402. doi:10.1186/gb-2013-14-4-402

[12]https://es.wikipedia.org/wiki/Cristalograf%C3%ADa_de_rayos_X

[13] http://profiles.nlm.nih.gov/ps/retrieve/Narrative/KR/p-nid/183

[14] https://es.wikipedia.org/wiki/Virus_del_mosaico_del_tabaco

[15] http://kk-isms.blogspot.com.es/2010_05_01_archive.html

[16] http://www.ecured.cu/index.php/Rosalind_Franklin

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Los fenómenos astronómicos del verano

No es que en invierno no sucedan fenómenos astronómicos interesantes, pero ni disponemos de mucho tiempo libre, ni frecuentemente de una meteorología adecuada, ni oportunidad de observar detenidamente el cielo nocturno, ni seguramente de ganas después de una agotadora jornada laboral o de clases. Vale, todas son buenas excusas. Pero en verano ninguna vale: cada atardecer en la playa ofrece un espectáculo, y cada noche un paisaje celeste alucinante. A veces, incluso bastante animado.

Una de las ocasiones especiales que valía la pena aprovechar este verano la ofrecían los atardeceres de la última semana del mes de Junio, cuando tuvieron lugar dos conjunciones interesantes casi simultáneas: la Luna con Saturno[1] y Júpiter con Venus[2]. Una conjunción consiste en la aparente coincidencia o proximidad de dos astros en la bóveda celeste; obviamente no es que coincidan en el espacio, sino que quedan alineados con la Tierra, de manera que observando desde aquí parecen cruzarse. Desafortunadamente no disponía de mi cámara para hacer las fotos en condiciones en aquel momento. Hice estas fotos ese fin de semana con el móvil, con una calidad bastante pobre:

26/06/2015, 22:24 27/06/2015, 22:43

Pero recurriendo al software simulador del cielo nocturno Stellarium, os traigo una captura de pantalla que muestra cómo el día 28/06/2015, a las 22:30 aproximadamente, hora española, eran visibles las dos conjunciones a la vez, una al Sur y otra al Oeste.

Captura

Esta semana pasada hemos podido observar otro suceso más frecuente pero bastante más espectacular: una lluvia de estrellas fugaces, las Perseidas[3], también conocidas como Lágrimas de San Lorenzo. Este fenómeno astronómico consiste en que cuando pequeñas partículas sólidas suspendidas en el espacio penetran en la atmósfera terrestre, al contacto con nuestra atmósfera rica en oxígeno, arden y se desintegran completamente, produciendo un brillo fugaz que apenas dura un segundo, pero tan intenso que es visible desde la superficie terrestre durante la noche[4]. Durante el día, el brillo del cielo y del Sol hacen que no sean visibles. El nombre técnico de este fenómeno es lluvia de meteoros. Los meteoros o estrellas fugaces son estas pequeñas partículas de 1-10 mm que normalmente se desintegran a unos 100 km de altura. Si las partículas fuesen de mayor tamaño y no se desintegrasen completamente al entrar a la atmósfera, podrían alcanzar la superficie terrestre en estado sólido, y entonces se llaman meteoritos[5].

¿Cuál es la naturaleza y el origen de estas pequeñas partículas? Se trata de pequeños fragmentos de hielo y polvo que deja a su paso un cometa. En el caso de las Perseidas el cometa madre se llama 109P/Swift-Tuttle, un pedazo de hielo de 26 km de diámetro que orbita alrededor del Sol con un periodo de 135 años[6]. Pero a lo largo del año suceden otras lluvias de meteoros similares[7], con origen en otros cometas.

¿Qué son los cometas? Los cometas son fragmentos de hielo y rocas que orbitan alrededor del Sol[8]. Son, en definitiva, otros vecinos más de nuestro Sistema Solar, además de los planetas y satélites que conocemos. Suelen representarse como una esferita brillante con una cola, pero en verdad tienen formas irregulares, y durante la mayor parte de su trayectoria ni brillan ni tienen cola. Sólo son observables cuando están relativamente cerca del Sol, ya que no tienen la capacidad de emitir una luz propia. En lugar de esto, cuando están cerca del Sol, la radiación solar provoca el intenso brillo típico de los cometas, y su característica cola.

Aunque tenemos asociado el concepto de hielo a la forma sólida del agua por debajo de 0ºC, cuando hablamos aquí de hielo nos referimos a cualquier sustancia ligera congelada: puede ser agua, amoniaco, dióxido de carbono, metano… acompañado de impurezas de otros minerales

¿Cómo un trozo de hielo puede emitir el brillo y la cola? Como la luz y el viento solar se emiten radialmente desde nuestra estrella en todas las direcciones del espacio, son mucho más intensos cuanto más cerca del Sol; la intensidad de la luz y del viento solar es inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia al Sol (aproximadamente, ya que el viento solar es variable, no tiene un flujo regular[9]). Por tanto, al acercarse el cometa al Sol a menos de 10 UA (1 UA = 1 Unidad Astronómica, es una unidad de longitud usada para grandes distancias en el espacio, equivalente a la distancia entre la Tierra y el Sol, unos 150.000 millones de km[10]), la luz solar provoca un fuerte calentamiento de su superficie helada, sublimando parcialmente la materia de la que está compuesto, y formando una especie de atmósfera de gas y polvo llamada coma[11]; esta fracción material que se desprende en forma de gas, al contacto con el viento solar, sufre un cierto arrastre físico y algunas reacciones químicas bajo el flujo de las partículas subatómicas cargadas, dando lugar a una intensa liberación de energía en forma de luz. También la energía cinética que pierden las partículas del viento solar al chocar contra las moléculas gaseosas que libera el cometa, aunque no den lugar a reacciones químicas, puede emitirse como luz.

Formación de la coma y la cola. Imagen tomada de spaceplace.nasa.gov

Un aspecto interesante sobre la cola de los cometas es que no la deja atrás el cometa en su movimiento, a lo largo de su trayectoria, sino que siempre está orientada hacia el exterior del Sistema Solar, porque la produce y la arrastra el viento solar, que tiene dirección radial y sentido hacia fuera del Sol.

Colas del cometa. Imagen tomada de xatakaciencia.com.

Frecuentemente se observa una cola doble en los cometas: una la forma un chorro de partículas gaseosas que se desprende de la coma, y la otra un chorro similar de partículas sólidas (polvo), que al presentar estado sólido y tener más masa que las moléculas de gas, se desprenden del cometa con menor velocidad, dando lugar a una cola secundaria con mayor inercia aparente hacia atrás de la trayectoria, en dirección oblicua al viento solar. Así, mientras que la cola gaseosa tiene exactamente la dirección del viento solar, la cola secundaria forma una estela un poco más rezagada hacia atrás.[12]

¡Qué interesante, es todo esto! ¡Qué ganas de ver un cometa! ¿Cuándo podremos ver pasar de nuevo el cometa 109P/Swift-Tuttle? Se descubrió por primera vez en el siglo XIX, concretamente a principios de la década de 1860; la última vez que volvió a ser observable fue en 1992, por eso sabemos que su periodo orbital es de unos 135 años, así que volverá más o menos por  2127. No, no lo veréis ninguno de los que leéis esta reseña, lo siento mucho. Por si os sirve de consuelo, tampoco lo verá el que la escribe. Tal vez otros cometas…

De todos modos, éste está catalogado como el más peligroso de todos los objetos conocidos que cruzan la órbita terrestre.[13] Este peligro consiste en que cruza la órbita terrestre a unos 60 km/s, de modo que podría impactar contra la Tierra provocando una hecatombe similar a la que acabó con los dinosaurios… sólo que peor todavía, al tener un tamaño estimado de entre doble y triple en radio, probablemente unas 15 veces mayor en masa, y podría desarrollar una potencia de impacto casi 30 veces superior al que el que acabó con la vida de los grandes reptiles. [14]

Sí, definitivamente, mejor que sea otro cometa diferente…[15]

 ¿Y por qué se observan de manera periódica, siempre en la misma época del año? Cuando el cometa se acerca al sol, deja un rastro de partículas que, en presencia del campo gravitatorio solar, también entran en órbita alrededor de la estrella, formando una nube de partículas y polvo llamada enjambre de meteoros. Este conjunto de partículas desprendidas del cometa sigue describiendo una órbita similar a la del cometa progenitor. Cuando la Tierra en su movimiento de traslación cruza algún enjambre de meteoros, se observan las lluvias de meteoros anuales, como las Perseidas (observables cada año durante el mes de agosto) o las Leónidas (visibles en noviembre). [16]

Perseidas, con su radial en Perseo. Imagen de ciencia.nasa.gov

 ¿Por qué las Perseidas parecen proceder de la constelación de Perseo? Cuando la Tierra cruza el enjambre de meteoros que deja a su paso el cometa P109/Swift-Tuttle, la nube de partículas del cometa queda en una orientación relativa a la Tierra que coincide con la dirección en que se encuentra la constelación de Perseo, próxima y al Norte de la más fácilmente reconocible Casiopea. Esta es la razón por la que parecen radiar de esta dirección; por eso, al origen aparente en la esfera celeste del que virtualmente proceden los meteoros se le denomina radial de la lluvia de meteoros. Como parecen radiar de Perseo, se les llamó Perseidas.

Referencias:

[1] https://agrupacionastronomicamagallanes.wordpress.com/2015/06/27/conjuncion-luna-y-saturno-el-29062015/

[2] http://www.elperiodico.com/es/noticias/ciencia/venus-jupiter-pareja-planetas-4313472

[3] http://www.fomento.es/MFOM/LANG_CASTELLANO/DIRECCIONES_GENERALES/INSTITUTO_GEOGRAFICO/Astronomia/publico/Perseidas.htm

[4] http://www.astrocantabria.org/?q=estrellas-fugaces

[5] https://es.wikipedia.org/wiki/Lluvia_de_meteoros

[6] https://es.wikipedia.org/wiki/Perseidas

[7] http://lluviadeestrellas.org/calendario-de-lluvia-de-estrellas-2015/

[8] https://es.wikipedia.org/wiki/Cometa

[9] http://enciclopedia.us.es/index.php/Viento_solar

[10] http://www.iau.org/static/resolutions/IAU2012_English.pdf

[11] https://es.wikipedia.org/wiki/Cometa

[12] http://www.xatakaciencia.com/astronomia/las-dos-colas-de-un-cometa

[13] http://www.newscientist.com/article.ns?id=dn7449

[14] Verschuur, Gerrit L. (1997). Impact!: the threat of comets and asteroids. Oxford University Press. pp. 256 (ver pp. 116). ISBN 978-0-19-511919-0.

[15] https://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Cometas_peri%C3%B3dicos

[16] https://es.wikipedia.org/wiki/Lluvia_de_meteoros

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Equilibrio: tipos de ejercicios para Selectividad

Hoy os traigo una nueva revisión de problemas-tipo para el examen de Química de Selectividad, para los que os la estéis preparando para Septiembre, esta vez del tema de Equilibrio Químico.

Es perfectamente legítimo, y hasta recomendable, preparar el examen de Selectividad estudiando específicamente los tipos de problemas que os van a caer en el examen. Como se indica en el documento adjunto, todos los ejercicios de Equilibrio desde el año 2000 se pueden clasificar en alguno de estos cuatro tipos:

1) Problema de cálculo numérico. Se preguntan las masas, concentraciones o presiones finales al alcanzarse el equilibrio para reactivos y productos, o el grado de disociación α, o el valor de la constante a partir de datos estequiométricos de una reacción dada.

2) Cuestión teórica de aplicación del Principio de LeChâtelier: Se pregunta cómo afecta al equilibrio la modificación de las condiciones de la reacción: concentraciones de reactivos o productos, la presión total, la temperatura o la presencia de catalizadores. Este último caso es una pregunta trampa: los catalizadores no modifican el estado de equilibrio, sólo la velocidad con que se alcanza.

3) Cuestión teórica sobre Cinética Química. El tema de Cinética se da sólo para introducir el concepto de equilibrio químico, por lo que de este tema sólo se pregunta sobre conceptos muy facilones: orden de reacción (a partir de la Ley de Velocidad dada), unidades de la constante cinética k (a partir del orden de reacción) (o viceversa), energía de activación Ea, relación entre las Ea directa e inversa y la ΔH, perfil de energía de la reacción.

4) Cuestión teórica sobre la expresión de K para reacciones heterogéneas, o relación entre Kc y Kp para reacciones en fase gas. No suele haber un ejercicio completo sobre estos aspectos, sino un apartado entre varios de otros tipos en una cuestión teórica o un problema numérico.

Equilibrio – Estadística Selectividad

Es importante dominar este tema muy bien antes de ver los temas de aplicación: Reacciones de Transferencia de Protones (pH) (caso de equilibrios homogéneos en disolución), y Equilibrios de Precipitación (Solubilidad) (caso equilibrios heterogéneos).

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Termodinámica: tipos de ejercicios para Selectividad

fosforo745803Hola! Como os conté en otra ocasión para el tema de Reacciones de Transferencia de Electrones, hoy os dejo una lista de los tipos de ejercicios que suelen caer en Selectividad del tema de Termodinámica. El documento adjunto recoge una enumeración de los tipos de ejercicios que hay que dominar, con la frecuencia con que suelen aparecer cada uno. El tipo campeón es un ejercicio de cálculo numérico (que puntúa sobre 2 puntos), con un primer apartado en que se pide hallar una variación de entalpía de reacción ΔH (ya sea a partir de entalpías de formación, entalpías de enlace o entalpías de otros procesos), y a continuación un segundo apartado en que se pide un cálculo estequiométrico que implica algún calor de reacción. El 42% de ejercicios de Termodinámica que han caído en exámenes de Química en Selectividad de Andalucía en los últimos años (2012-2014) respondían a este tipo. Pero hay que dominar otros tres tipos de ejercicios para estar seguros de superar este tema.

Termodinámica – Estadística Selectividad

¡Espero que os interese! Saludos

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Examen de Selectividad de Matemáticas Junio 2015 Andalucía corregido

optimización¡Hola! Hoy os dejo para consultar el examen de Matemáticas de esta última convocatoria de Junio de 2015.

examen Junio-Andalucía Matemáticas Selectividad 2015 Espero que os sea útil. ¡Saludos!

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Examen de Selectividad de Química Junio 2015 Andalucía corregido

Presentación1.tif¡Hola! Aquí tenéis el examen de Química de Junio de 2015, ¡calentito!

examen Junio-Andalucía Química Selectividad 2015

¡Mucha suerte, y feliz verano!

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Viento solar en el Telediario de la 1

Acabo de ver en el @telediario_tve una noticia interesante: van a probar un nuevo sistema de propulsión de sondas espaciales ligeras que aprovechará la energía del viento solar. Los que me ha sorprendido más es que, según han dicho, el viento solar está formado por fotones que escapan a la gravedad del Sol. Lo han dicho así, y se han quedado tan frescos.

Yo, que no soy periodista, creía que los fotones escapan a la gravedad del Sol y de todos los astros todos los días, y que los fotones eran la radiación electromagnética, la luz, visible e invisible: infrarrojo, ultravioleta, rayos X, microondas… todas esas cosas. Y creía también que el viento solar era algo diferente: un flujo continuo pero irregular de partículas subatómicas e iones en estado gaseoso que, en efecto, escapan al campo gravitatorio de la estrella como consecuencia de la altísima energía que liberan las reacciones termonucleares que se dan en el Sol. Cuando estas partículas cargadas pasan cerca de los polos de la Tierra y de otros astros con campo magnético dan lugar a las auroras, un fenómeno curiosísimo sobre el que alguna vez me gustaría escribir algo aquí. Así tal vez alguien se enteraría de lo que es el viento solar. Porque viendo la tele, aunque sea el Telediario de la 1 y no un programa de Telecinco, mal vamos…

Esta descarada falta de rigor informativo, que es sólo un ejemplo de los mil que se publican a la semana, me ha recordado algo que me pasó hace unos años. Encontré una convocatoria de ayudas de la Junta de Andalucía, unas becas con opción a posterior contratación de asesores científicos en medios de comunicación andaluces, que supuestamente pretendía facilitar la incorporación a las plantillas de medios de la región de personal que ayudase a los periodistas a filtrar, editar y exponer las noticias relacionadas con el mundo de la Ciencia, para hacerlas potables para la población, sin incurrir en disparates. Algo perfectamente lógico y loable. Cuál sería mi sorpresa cuando, entre los requisitos de la convocatoria, me encontré con que había que tener la carrera de periodismo para optar a las becas.

Pues seguimos en ésas: Soy periodista y tengo que dar una noticia sobre un tema científico del que no tengo ni puñetera idea, ¿qué hago?, pues obviamente consultar con otro periodista, ¡claro!

No me cansaré de repetirlo: si para hablar de economía se invita a economistas, que son los que saben de esas cosas, ¿por qué para hablar de Ciencia en los medios vale cualquiera?

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Apuntes de Formulación en Química Inorgánica

IMG_20141011_183408Hoy os traigo unos apuntes de formulación y nomenclatura para los compuestos inorgánicos. Se recogen descripciones sistemáticas de los sistemas admitidos por la Ponencia de Química para los exámenes de Selectividad.

Se acompaña de un esquema con las valencias que hay que conocer.

Apuntes formulación 1

Valencias

Espero que os sean útiles!

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Examen de Selectividad de Matemáticas Junio 2014 Andalucía corregido

Aquí tenéis el examen de Matemáticas de este año resuelto:Imagen1

examen Junio-Andalucía Matemáticas Selectividad 2014

Que paséis buen verano!

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