Grandes Ideas de la Ciencia

La energía no puede crearse ni destruirse. Sólo puede transformarse de una forma a otra. La transformación de la energía puede dar lugar a un cambio de estado o de movimiento. La energía también puede convertirse en masa y viceversa.Versión para las edades de 12 a 15 añosCuando la energía se transforma de una forma a otra, su cantidad total permanece constante. La transferencia de energía de un cuerpo (o sistema) a otro o el cambio de su forma pueden provocar un cambio de estado o de movimiento. La cantidad de energía transferida o transformada durante un movimiento se llama trabajo.Versión para niños de 9 a 12 añosLa energía es lo que hace posible todo cambio en el universo. La energía puede tener muchas caras (formas) y puede transferirse de un cuerpo o sistema a otro. Sin embargo, su cantidad total permanece constante. No puede crearse ni destruirse.

La Tierra es una parte muy pequeña del universo. El Universo está compuesto por miles de millones de galaxias, cada una de las cuales contiene miles de millones de estrellas (soles) y otros objetos celestes. La Tierra es una pequeña parte del sistema solar con el Sol en su centro, que a su vez es una parte muy pequeña del Universo.Versión para edades de 12 a 15 añosEl Sol es la estrella de nuestro sistema solar y su diámetro es unas 1a0 veces mayor que el de la Tierra. La estrella más cercana al Sol está a poco más de 4 años luz. Nuestra galaxia tiene miles de millones de estrellas, algunas más pequeñas y otras más grandes que nuestro Sol. Hay miles de millones de galaxias en nuestro universo que, además de estrellas, incluyen muchos otros tipos de objetos.Versión para edades de 9 a 12 añosLa Tierra y los demás planetas orbitan alrededor del Sol. El Sol es la estrella de nuestro sistema solar y es unas 100 veces mayor que la Tierra. Hay miles de millones de estrellas como nuestro Sol en el universo.

Las células son la unidad fundamental de la vida. Requieren un suministro de energía y materiales. Todas las formas de vida de nuestro planeta se basan en este componente clave común.Versión para edades de 12 a 15 añosLa célula es la unidad estructural y funcional básica de la vida. Puede reproducirse, respirar, desarrollarse y producir una variedad de productos. Las plantas y los animales están hechos de células que forman órganos y sistemas. Las células necesitan energía que encuentran a través del procesamiento de materia orgánica y/o inorgánica.Versión para edades de 9 a 12 añosTodo organismo vivo está formado por células. Hay muchos tipos de células que tienen diferentes propósitos.

Las células son la unidad básica de la vida. Pueden ser eucariotas, que contienen orgánulos y un núcleo donde se almacena el material genético, o procariotas, que contienen el ADN, las proteínas y los metabolitos todos juntos en el citoplasma. Las células tienen metabolismo y pueden transportar sustancias como proteínas y lípidos al interior o al exterior de la célula. Cada célula puede desarrollarse para tener una función específica en el organismo. Mientras que algunas células están programadas para construir y reparar tejidos y órganos, otras pueden tener un papel en la protección contra las enfermedades, entre otras muchas funciones.

Las células están formadas por macromoléculas orgánicas como proteínas, ácidos nucleicos e hidrocarburos y por lípidos. El agua desempeña un papel preponderante para el funcionamiento de la célula, siendo central hacen procesos muy importantes como la formación de la membrana celular. Otros elementos como el sodio, el potasio, el calcio, etc., aunque constituyen menos del 1% de la masa de la célula, también desempeñan un papel importante en su metabolismo y funcionamiento. Conexión con la Gran Idea sobre las partículas: Las macromoléculas orgánicas están estructuradas por moléculas más pequeñas unidas entre sí que acaban construyendo compuestos biológicos complejos.Conexión con la Gran Idea sobre la evolución: Las células se dividen por mitosis y así transfieren la información genética de una célula a otra.

Las sustancias se mueven a través de las membranas celulares mediante dos procesos diferentes denominados transporte activo o pasivo. Este último requiere energía que se deriva de la quema de glucosa que se produce a través de la respiración celular en las mitocondrias. Esta energía puede ser el resultado del procesamiento de los alimentos o de la fotosíntesis. Las células vegetales realizan la fotosíntesis mediante la cual producen su alimento y el oxígeno necesario para la supervivencia de los organismos. Conexión con la Gran Idea sobre la energía: Las células producen energía con la ayuda del sol o descomponiendo los alimentos que consumen para satisfacer sus necesidades.Conexión con la Gran Idea sobre las partículas: Una célula necesita energía para construir sus moléculas biológicas y realizar todas las reacciones químicas necesarias. Una célula necesita pequeñas moléculas que realicen diferentes tipos de enlaces para construir materia orgánica compleja.Conexión con la Gran Idea sobre la evolución: Cada tipo de organismo ha desarrollado diferentes formas de producir y transportar energía en sus células, adaptadas a su entorno.

Los organismos pueden ser unicelulares o multicelulares. Mientras que los organismos unicelulares están formados por una sola célula, los organismos pluricelulares son más complejos y están formados por varias células que forman órganos y sistemas de órganos. Estos organismos crecen gracias a la multiplicación y especialización de estas células. Los microorganismos suelen ser unicelulares. Algunos son parásitos y pueden causar enfermedades a otros organismos.

El cerebro se comunica con todo el cuerpo a través de redes neuronales formadas por numerosas células nerviosas. Estas células reciben, procesan y transmiten información mediante señales eléctricas y químicas. A través de esta red, el cerebro regula todas las funciones del cuerpo a la vez que percibe los cambios del entorno. Los cambios en el entorno interno o externo son percibidos por diferentes tejidos y órganos y la información se transfiere al cerebro a través del sistema nervioso.Conexión con la Gran Idea sobre la evolución: Cuanto más complejo es el organismo, más complejo es su sistema nervioso y mayor es su capacidad de percepción.

Los organismos pueden dividirse en autótrofos y heterótrofos. Los autótrofos son organismos que toman la energía directamente del sol, mediante la fotosíntesis, y producen su propio alimento. Son los productores de la cadena alimentaria. Los heterótrofos son los consumidores de la cadena alimentaria y necesitan fuentes externas de alimento, alimentándose de autótrofos o de otros organismos heterótrofos. A través de este proceso, la cadena alimentaria se organiza en función de quién se come a quién.Conexión con la Gran Idea sobre la energía: Las cadenas alimentarias revelan cómo se transfiere la materia y la energía entre los seres vivos y los ecosistemas. Los organismos necesitan alimento para producir la energía necesaria para su supervivencia. Las plantas, las algas (incluido el fitoplancton) y muchos microorganismos utilizan la energía procedente del Sol para fabricar azúcares (alimento) a partir del dióxido de carbono atmosférico y del agua (fotosíntesis). A su vez, serán la fuente de energía de los organismos que se alimentarán de ellos y que un día devolverán esta energía al ecosistema.Conexión con la Gran Idea sobre las partículas: Hasta hoy los científicos no están seguros de qué organismos evolucionaron primero, si los heterótrofos o los autótrofos. Sin embargo, debido a las condiciones del entorno primitivo de la Tierra, algunos científicos creen que lo más probable es que fueran los heterótrofos los que evolucionaron primero, utilizando los alimentos de su entorno para producir energía.Conexión con la Gran Idea sobre las partículas: Los organismos vivos utilizan una serie de reacciones químicas para procesar los alimentos, descomponerlos y reorganizar sus componentes para formar nuevas moléculas, para apoyar su crecimiento o para liberar energía. A medida que la energía y la materia fluyen por los diferentes organismos vivos a través de las cadenas alimentarias, los elementos químicos se recombinan para producir diferentes productos.Conexión con la Gran Idea sobre la Tierra: Las poblaciones de diferentes organismos del mismo ecosistema dependen unas de otras para su alimentación. Las diferentes áreas de la Tierra tienen diferentes abundancias en recursos alimenticios que determinan el tipo de organismos que pueden sobrevivir en esa área. 

Los organismos pueden ser unicelulares o pluricelulares. Los organismos unicelulares están formados por una sola célula. Entre ellos están los microorganismos, como algunos hongos y bacterias, y tienen una estructura relativamente sencilla. Los organismos pluricelulares están formados por más de una célula e incluyen todos los animales y la mayoría de las plantas, siendo su estructura más compleja.Conexión con la Gran Idea sobre la energía: Todos los organismos necesitan energía para su correcto funcionamiento. Producen energía aprovechando la que proviene del Sol o procesando los alimentos.Conexión con la Gran Idea sobre las partículas: Todos los organismos, desde los más pequeños -no perceptibles a simple vista- hasta los más grandes, están formados por macromoléculas biológicas que se unen y forman compuestos complejos que finalmente construyen sus células y órganos.Conexión con la Gran Idea sobre la evolución: La perpetuación de la información genética tiene lugar a través de la reproducción. Cada organismo hereda una combinación única de genes que define la estructura y la función de ese organismo. Así, en la naturaleza existe una gran variedad de especies diferentes.Conexión con la Gran Idea sobre la Tierra: La morfología, el desarrollo y las diferentes funciones de los organismos que viven en la Tierra están estrechamente relacionados con las condiciones ambientales que prevalecen en sus ecosistemas.

Existen cuatro interacciones/fuerzas fundamentales en la naturaleza: la gravitación, el electromagnetismo y las fuerzas nuclear fuerte y nuclear débil. Todos los fenómenos se deben a la presencia de una o varias de estas interacciones. Las fuerzas actúan sobre los objetos y pueden actuar a distancia a través del campo físico respectivo, provocando un cambio en el movimiento o en el estado de la materia.Versión para edades entre 12 y 15 añosLa gravedad y el electromagnetismo son las dos fuerzas cuyos efectos nos resultan más evidentes. Estas dos fuerzas son responsables de la mayoría de los movimientos del universo. El movimiento de un objeto depende de cómo actúa una fuerza sobre él.Versión para niños de 9 a 12 añosCuando una fuerza actúa sobre un objeto, puede cambiar su forma o su estado de movimiento. No podemos ver las fuerzas, pero podemos entenderlas por sus efectos. Un objeto puede tener un efecto sobre otro a través de una fuerza, ya sea estando en contacto con él o a distancia. Hay un número limitado de fuerzas en nuestro universo.

Sólo hay cuatro formas de interacción: la gravedad, el electromagnetismo, la interacción nuclear fuerte y la interacción nuclear débil. Todo movimiento o cambio de estado se debe a una o varias de estas interacciones. Los efectos de estas interacciones pueden observarse en todas las escalas del universo.

La fuerza gravitatoria actúa entre dos objetos debido a su masa. Todos los objetos atraen a cualquier otro objeto del universo. Cuanto más masa tiene un objeto, mayor es la fuerza gravitatoria que ejerce sobre cualquier otro objeto. Así, en los objetos muy masivos, como los planetas, las estrellas o las galaxias, la gravedad desempeña un papel fundamental en sus interacciones y da forma a sus órbitas y movimientos. La teoría de la relatividad general proporciona una descripción unificada de la gravedad como propiedad geométrica del espacio-tiempo. Los objetos muy compactos, como los agujeros negros y las estrellas de neutrones, son capaces de curvar considerablemente el espacio-tiempo a su alrededor.Conexión con la Gran Idea sobre la energía: La gravedad crea energía potencial gravitatoria. La energía gravitacional depende de las masas de dos cuerpos y de su distancia.Conexión con la Gran Idea sobre el universo: La fuerza gravitatoria la ejercen todos los objetos con masa en todo el Universo. Es lo que mantiene a la Tierra y a los planetas en órbita alrededor del Sol, y a nuestro Sistema Solar en órbita alrededor del centro de la Vía Láctea. La gravedad es una de las fuerzas que intervienen en el nacimiento de las estrellas, su evolución y finalmente su muerte.Conexión con la Gran Idea sobre la Tierra: La fuerza gravitatoria es responsable de muchas propiedades físicas de la Tierra y, en consecuencia, afecta a la existencia y a las propiedades de los seres vivos en ella. Por ejemplo, la existencia, la composición química y la estructura de la atmósfera terrestre están determinadas por la fuerza gravitatoria de la Tierra. 

La fuerza electromagnética actúa entre dos objetos debido a su carga eléctrica. Inicialmente se pensaba que la electricidad y el magnetismo eran fenómenos separados, pero hoy sabemos que corresponden a dos aspectos diferentes de un único fenómeno denominado electromagnetismo. Las fuerzas electromagnéticas están detrás de la mayoría de los fenómenos de nuestra vida cotidiana por encima de la escala nuclear, aparte de la gravedad (por ejemplo, respirar, caminar, leer estas líneas, etc.).Conexión con la Gran Idea sobre la energía: Las partículas cargadas interactúan entre sí a través de la fuerza electromagnética intercambiando paquetes de energía en forma de fotones. Conexión con la Gran Idea sobre el universo: La fuerza electromagnética es responsable de muchos fenómenos del universo, como la aceleración de los rayos cósmicos, las tormentas geomagnéticas causadas por el viento solar, la radiación no térmica de las ondas de choque astrofísicas, y otros.Conexión con la Gran Idea sobre las partículas: Todas las partículas cargadas interactúan entre sí mediante la fuerza electromagnética. Estas interacciones son las responsables de que los átomos se unan y formen enlaces químicos. La fuerza electromagnética es responsable de cualquier estructura de la materia mayor que los núcleos atómicos.Conexión con la Gran Idea sobre la evolución: El electromagnetismo desempeña un papel importante en la existencia y evolución de la vida. Las grandes moléculas, como las proteínas, los ácidos nucleicos, etc., tan importantes para la vida, suelen estar cargadas eléctricamente. El propio ADN está muy cargado; es la fuerza electrostática la que no sólo mantiene unidas las moléculas, sino que les da estructura y fuerza.Conexión con la Gran Idea sobre la célula: Las células realizan numerosos procesos mediante reacciones químicas, que a su vez se producen gracias a la fuerza electromagnética.Conexión con la Gran Idea sobre la Tierra: El electromagnetismo es esencial para la Tierra y la vida en ella. El campo magnético de la Tierra, por ejemplo, nos protege de las radiaciones de alta energía. Los fenómenos relacionados con el electromagnetismo se producen de forma natural en la Tierra (como los rayos) y debido a la actividad humana (luz artificial). 

La interacción nuclear fuerte actúa sobre las partículas subatómicas y es la que mantiene unidos los núcleos atómicos. La interacción fuerte es la más fuerte de todas las interacciones, pero tiene un alcance muy corto.Conexión con la Gran Idea sobre la energía: La fuerza nuclear fuerte es responsable de la unión de los núcleos atómicos y de la energía que se libera durante las fusiones/fisiones nucleares. Conexión con la Gran Idea sobre el universo: La fuerza nuclear fuerte es importante en la fusión nuclear, que es lo que alimenta una estrella y crea elementos hasta el hierro.Conexión con la Gran Idea sobre las partículas: La fuerza nuclear fuerte es la que mantiene a los quarks pegados para formar partículas compuestas más pesadas, como los hadrones y los mesones. También une protones y neutrones para formar núcleos atómicos. Conexión con la Gran Idea sobre el quantum: La fuerza nuclear fuerte actúa sobre partículas elementales como los quarks y otras más pesadas como los protones y los neutrones. Como sus efectos están presentes en las escalas más pequeñas de los átomos y las partículas subatómicas, se ajustan a las leyes de la mecánica cuántica.

La interacción nuclear débil es responsable de la desintegración de los núcleos atómicos y actúa sobre las partículas subatómicas. La interacción débil desempeña un papel clave en la creación de elementos y en la alimentación de las estrellas mediante la fusión nuclear.Conexión con la Gran Idea sobre la energía: La interacción débil es responsable de la desintegración radiactiva y de la energía liberada durante este proceso.Conexión con la Gran Idea sobre el universo: La interacción nuclear débil es esencial para la fusión nuclear que se produce en las estrellas. Para que el proceso de fusión se complete se requieren pasos intermedios en los que los elementos sufren desintegración beta debido a la fuerza débil.Conexión con la Gran Idea sobre las partículas: La interacción nuclear débil rige la desintegración radiactiva de los elementos. También desempeña un papel crucial en la fusión y fisión de partículas. Para que se complete un proceso de fusión o fisión se requieren pasos intermedios en los que los elementos sufren una desintegración beta debido a la fuerza débil.Conexión con la Gran Idea sobre el quantum: La fuerza débil está mediada por partículas elementales llamadas bosones W y Z. Como sus efectos están presentes en las escalas más pequeñas de los átomos y las partículas subatómicas, se ajustan a las leyes de la mecánica cuántica.Conexión con la Gran Idea sobre la Tierra: La desintegración de elementos radiactivos en el interior de la Tierra se debe a la interacción nuclear débil. Genera gran parte de la energía geotérmica de la Tierra y provoca el movimiento de las placas tectónicas, los volcanes y los terremotos.

Cuando una fuerza (o más) actúa sobre un objeto, éste cambia su estado cinético o su forma. Dependiendo del tamaño y la dirección de la fuerza total, el objeto puede realizar diferentes tipos de movimientos. Para objetos con velocidades muy inferiores a la de la luz, la forma en que las fuerzas actúan sobre los objetos se describe mediante las leyes de Newton. Para los objetos con velocidades cercanas a la de la luz, la forma en que las fuerzas actúan sobre los objetos se describe mediante la teoría general de la relatividad de Einstein.

Los movimientos lineales o rectilíneos son los que se producen en una dimensión (el objeto se mueve en línea recta). En función de las fuerzas que actúan, el objeto puede tener una velocidad constante o variable. Pueden describirse con ecuaciones que utilizan una variable espacial más la variable temporal.Conexión con la Gran Idea sobre la energía: Cualquier objeto en movimiento posee energía cinética.Conexión con la Gran Idea sobre las partículas: Las partículas pequeñas, como todos los objetos, pueden realizar movimientos lineales. Estos movimientos pueden deberse a la existencia de la fuerza electromagnética (fuerza de Coulomb). Durante una desintegración nuclear, las partículas pueden moverse en trayectorias lineales debido a la acción de la fuerza débil. 

Los movimientos bidimensionales son movimientos que se producen en dos dimensiones (el objeto se mueve en una superficie plana). Dependiendo de las fuerzas que actúan sobre el objeto, pueden tener una velocidad constante o variable. Se pueden describir con ecuaciones que utilizan dos variables espaciales y una variable temporal.Conexión con la Gran Idea sobre la energía: Cualquier objeto en movimiento posee energía cinética. Conexión con la Gran Idea sobre el universo: los movimientos en 2D requieren la existencia de una fuerza. A escala macroscópica, los movimientos 2D en nuestro universo se producen debido a la existencia de la gravedad. Las órbitas son un ejemplo de movimiento bidimensional, como la órbita de la Tierra alrededor del Sol. Conexión con la Gran Idea sobre las partículas: Los movimientos 2D requieren la existencia de una fuerza. Las partículas pequeñas, como todos los objetos, pueden realizar movimientos 2D. Estos movimientos pueden deberse a la existencia de la fuerza electromagnética (fuerza de Coulomb). Durante una desintegración nuclear, las partículas pueden moverse en trayectorias 2D debido a la acción de la fuerza débil.

Los movimientos tridimensionales son movimientos que se producen en tres dimensiones. Dependiendo de las fuerzas que actúan sobre el objeto, pueden tener una velocidad constante o variable. Se pueden describir con ecuaciones que utilizan tres variables espaciales y una variable temporal.Conexión con la Gran Idea sobre la energía: Cualquier objeto en movimiento posee energía cinética. Conexión con la Gran Idea sobre el universo: Todos los objetos del universo realizan movimientos tridimensionales. Los movimientos tridimensionales requieren la existencia de una fuerza. A escala macroscópica, los movimientos tridimensionales en nuestro universo se producen debido a la existencia de la gravedad. La órbita del Sol alrededor del centro galáctico es un ejemplo de movimiento tridimensional.Conexión con la Gran Idea sobre las partículas: Todos los objetos del universo pueden realizar movimientos tridimensionales. Los movimientos microscópicos de las partículas que componen la materia (cualquier tipo de estado) son movimientos tridimensionales.

Una oscilación es un tipo de movimiento durante el cual la fuerza que actúa sobre el objeto en movimiento es siempre opuesta a la dirección del desplazamiento desde el punto de equilibrio. Así, el objeto vuelve periódicamente a su posición inicial después de un cierto tiempo. Las oscilaciones pueden encontrarse en muchas ocasiones en nuestro mundo, desde los péndulos oscilantes de los relojes hasta los circuitos de corriente alterna, así como en los procesos biológicos, químicos, de mecánica cuántica y climáticos, entre otros.Conexión con la Gran Idea sobre la energía: La energía de un objeto en oscilación es igual a sus energías cinética y potencial. La energía mecánica total del oscilador armónico permanece constante durante su movimiento. Conexión con la Gran Idea sobre las partículas: Todos los átomos implicados en un enlace químico están oscilando.  

Los fluidos y los gases (que juntos se denominan fluidos) tienden a fluir con facilidad, lo que provoca un movimiento neto de las moléculas de un punto a otro del espacio. Por eso, a diferencia del movimiento de los objetos sólidos, los fluidos cambian su forma y propiedades (como la presión) al moverse. Los movimientos de los fluidos y los gases se estudian en la dinámica de los fluidos. Su estudio nos ayuda a comprender muchos aspectos de nuestro mundo, como la evolución de las estrellas, las corrientes oceánicas, los patrones climáticos, la tectónica de placas y la circulación sanguínea.Conexión con la Gran Idea sobre la energía: La transferencia de energía en los líquidos y los gases puede realizarse por conducción, convección y radiación térmica o por cambios de fase (evaporación y condensación).Conexión con la Gran Idea sobre el universo: Las estrellas están formadas por un fluido ionizado llamado plasma. La energía estelar se produce en el centro de las estrellas a través de la fusión nuclear y se transporta hacia el exterior por radiación y convección.Conexión con la Gran Idea sobre las partículas: La energía puede transferirse por conducción, convección y radiación. En todos estos procesos intervienen partículas que forman los cuerpos que participan en el fenómeno. La transferencia de energía puede producirse a través de la colisión de partículas (conducción), a través del movimiento colectivo de las partículas (convección) o, finalmente, a través de la emisión de radiación electromagnética (radiación térmica).  Conexión con la Gran Idea sobre la Tierra: La Tierra está llena de líquidos y gases en movimiento. Los océanos y las capas líquidas calientes de la Tierra en su interior, el núcleo externo y el manto son ejemplos de esos líquidos. El aire que respiramos y los gases emitidos por los volcanes son ejemplos de gases en movimiento en la Tierra. Los cambios en las condiciones meteorológicas se producen debido al movimiento de los gases y los líquidos en la superficie y la atmósfera de la Tierra.

Los impactos son fenómenos en los que chocan dos o más cuerpos o partículas. Los impactos se producen en todas las escalas de nuestro universo (desde los comentarios que impactan contra la Tierra hasta las colisiones de partículas elementales) y todos se rigen por los mismos principios, como la conservación del momento y la conservación de la energía.Conexión con la Gran Idea sobre la energía: La energía cinética de un objeto se transforma en energía térmica y sonora al impactar con otro objeto.Conexión con la Gran Idea sobre el universo: Los impactos se producen en todo el Universo en todas las escalas. Los más frecuentes son los impactos de asteroides en el Sistema Solar. Las colisiones también desempeñan un papel importante en el proceso de acreción para formar núcleos planetarios y planetas terrestres.Conexión con la Gran Idea sobre las partículas: Para que se produzcan reacciones químicas, las partículas reactivas deben colisionar entre sí a altas energías. Para energías de partículas mucho más altas, las colisiones pueden dar lugar a reacciones nucleares (fusión o fisión).Conexión con la Gran Idea sobre la Tierra: Hay muchos cráteres de impacto en la superficie de la Tierra que permanecen de eventos de impacto anteriores. Uno de ellos es el cráter de Chicxulub, que se cree que fue causado por el asteroide que acabó con los dinosaurios.

Las rotaciones son movimientos debidos a una o varias fuerzas durante los cuales los objetos se mueven alrededor de un eje fijo. La rotación alrededor del propio eje de un objeto (giro) es uno de los movimientos más comunes en la naturaleza. Los objetos celestes (como las estrellas, los planetas y las galaxias) giran alrededor de su eje. Las partículas elementales (como los quarks y los electrones) tienen una propiedad conocida como giro, un momento angular intrínseco, como si fueran bolas de carga que giran. Muchos objetos también giran alrededor de otros (por ejemplo, la Tierra gira alrededor del Sol, y los electrones orbitan alrededor del núcleo).Conexión con la Gran Idea sobre la energía: Todo objeto que gira contiene energía. La rotación puede utilizarse para convertir una fuente de energía en otra (en las turbinas de energía eólica, por ejemplo).Conexión con la Gran Idea sobre el universo: La rotación está presente en todo el universo. Todos los objetos celestes giran alrededor de sus ejes. Algunos objetos celestes orbitan alrededor de otros. Por ejemplo, la Tierra y los demás planetas giran alrededor del Sol. Las estrellas giran alrededor del centro de su galaxia.Conexión con la Gran Idea sobre las partículas: Los electrones giran alrededor del núcleo atómico. Las moléculas pueden girar alrededor de su centro de masa.Conexión con la Gran Idea sobre el quantum: Todas las partículas subatómicas giran alrededor de su eje. En la mecánica cuántica, el espín es una forma intrínseca de momento angular que llevan las partículas elementales, las partículas compuestas (hadrones) y los núcleos atómicos.

Las partículas están en constante movimiento en la naturaleza, pero pueden tener diferentes velocidades en función de la energía interna del sistema. A su vez, la energía interna del sistema depende principalmente de la temperatura del mismo (cuanto más alta es la temperatura, más rápido se mueven las partículas) y de la energía electromagnética entre las partículas, que tiende a unirlas. La velocidad media de las moléculas de la atmósfera que nos rodea es de unos 1800 km/h.  Conexión con la Gran Idea sobre la energía: La energía interna de un cuerpo (en cualquier estado) es la suma de la energía cinética de sus partículas (debida a su energía microscópica) y la energía dinámica de las mismas (debida a las interacciones electromagnéticas entre ellas).Conexión con la Gran Idea sobre el universo: Las propiedades de la curva de luz y los espectros que recibimos de las estrellas dependen en gran medida de los movimientos microscópicos de las partículas en la fotosfera de esas estrellas. Conexión con la Gran Idea sobre las partículas: Se observa que todas las partículas de la naturaleza tienen movimientos microscópicos. Cuanto más baja es la temperatura, más pequeños son los movimientos que realizan. Sin embargo, las partículas nunca pueden quedarse quietas.Conexión con la gran idea sobre el quantum: Los movimientos microscópicos existen en las escalas más pequeñas de los átomos y las partículas subatómicas. Ninguna partícula puede permanecer completamente quieta, ya que el principio de incertidumbre de Heisenberg lo prohíbe.

Toda la materia del Universo está formada por partículas muy pequeñas. Están en constante movimiento y en constante interacción entre ellas. Las partículas elementales forman átomos y los átomos forman moléculas. Hay un número finito de tipos de átomos en el universo que son los elementos de la tabla periódica.  Versión para edades de 12 a 15 añosExiste un número finito de elementos y todos ellos se presentan en la tabla periódica. Los átomos y las moléculas forman nuevos enlaces mediante reacciones químicas. Las moléculas que se basan en el carbono son fundamentales para la vida y se llaman moléculas orgánicas.Versión para edades de 9 a 12 añosToda la materia del universo está formada por las mismas partículas elementales llamadas quarks y electrones. Los quarks forman los protones y los neutrones. Los protones, los neutrones y los electrones se combinan de diferentes maneras y forman diferentes átomos (elementos). Los átomos forman las moléculas. Toda la materia está en constante movimiento y, dependiendo de la intensidad del movimiento, puede encontrarse en tres estados diferentes: sólido, líquido o gaseoso.

Hay un número finito de elementos en el universo, y todos ellos están formados por los quarks y los electrones. El número de quarks y electrones define el comportamiento de cada elemento.

Una partícula elemental es una partícula que no está compuesta por otras partículas. Las partículas elementales conocidas se dividen en fermiones y bosones. Los fermiones incluyen los quarks y los leptones que forman toda la materia que observamos en el universo. Los quarks se combinan para formar hadrones como los protones y los neutrones, que a su vez forman todos los núcleos atómicos. El leptón más conocido es el electrón. Los bosones se conocen como partículas de "fuerza" que median las interacciones entre las partículas. Cada una de estas partículas tiene una antipartícula espejo.Conexión con la Gran Idea sobre el universo: Las partículas elementales nacieron fracciones de segundo después del Big Bang. Luego, se combinaron para formar núcleos, átomos y moléculas (materia y antimateria). Las partículas elementales pueden transformarse entre sí mediante la acción de la fuerza débil.Conexión con la Gran Idea sobre la célula: El transporte de electrones en el ciclo energético de la célula deposita energía en las coenzimas reducidas que transfieren esa energía a través de lo que se llama la cadena de transporte de electrones.Conexión con la Gran Idea sobre la Tierra: Todo lo que hay en la Tierra está formado por partículas elementales que se crearon en el Big Bang.

Los átomos tienen núcleos formados por protones y neutrones, mientras que los electrones orbitan alrededor de los núcleos. Los átomos son neutros, ya que contienen el mismo número de protones y electrones. Los isótopos son átomos de un mismo elemento que se diferencian únicamente en el número de neutrones de sus núcleos. Algunos isótopos son más estables que otros.Conexión con la Gran Idea sobre la energía: La energía potencial de un electrón que gira alrededor de un núcleo atómico se debe a la fuerza electromagnética de atracción entre los dos objetos. Cuando un electrón pierde una parte de su energía se emiten uno o más fotones con una energía total igual a la pérdida de energía del electrón. La energía potencial nuclear de los núcleos atómicos se libera durante la fisión nuclear del átomo.Conexión con la Gran Idea sobre las fuerzas: En los átomos existen fuerzas de atracción y repulsión. Las fuerzas electromagnéticas atractivas entre los protones y los electrones mantienen a estos últimos en órbita alrededor de los núcleos, mientras que la fuerza nuclear fuerte atractiva entre los protones y los neutrones mantiene los núcleos atómicos unidos contra las fuerzas electromagnéticas repulsivas entre los protones, que tienden a destruir los núcleos.Conexión con la Gran Idea sobre el universo: En el Universo primitivo las partículas se combinaban para formar átomos. Las partículas elementales se combinaron para formar núcleos y luego atrajeron a los electrones para formar átomos. Los átomos formados fueron estos de Hidrógeno y Helio. El resto de los átomos que construyen nuestro mundo se formaron a través de la nucleosíntesis estelar o de la nucleosíntesis de las supernovas. Conexión con la Gran Idea sobre el quantum: La estructura y las propiedades de los átomos se describen mediante la mecánica cuántica. Bohr fue el primero en describir la estructura del átomo según la cual los electrones que rodean un núcleo atómico sólo pueden orbitar a cierto conjunto discreto de distancias del núcleo. Hoy en día, los modelos mecánicos cuánticos se utilizan para explicar átomos más complejos.Conexión con la Gran Idea sobre la Tierra: En la Tierra hay isótopos. Los átomos de un mismo elemento pueden variar en el número de neutrones presentes en su núcleo, como el protio, el deuterio y el tritio para el átomo de hidrógeno (0, 1 y 2 protones). Esas variaciones de protones pueden ser raras en algunos átomos o muy similares en otros. Una aplicación útil de los isótopos terrestres es su uso para la estimación de la edad de las rocas, los fósiles y del propio planeta. 

El número de protones que se encuentran en sus núcleos identifica a los elementos. Hay un número finito de elementos en la naturaleza que están todos presentes en la tabla periódica. La mayoría de los elementos son naturales, pero algunos han sido creados por el hombre. Todos estos elementos están ordenados en una tabla, llamada Tabla Periódica. Están ordenados en función del número atómico (número de protones), la configuración electrónica y las propiedades químicas recurrentes.Conexión con la Gran Idea sobre la energía: En la tabla periódica, un grupo es una columna vertical. Los elementos del mismo grupo muestran patrones en el radio atómico y la energía de ionización. De arriba a abajo en un grupo, los radios atómicos de los elementos aumentan. Como hay más niveles de energía llenos, los electrones de valencia se encuentran más lejos del núcleo. Desde arriba, cada elemento sucesivo tiene una energía de ionización más baja porque es más fácil quitar un electrón ya que los átomos están menos unidos.Conexión con la Gran Idea sobre las fuerzas: Los electrones en los orbitales más cercanos experimentan mayores fuerzas de atracción electrostática; por lo tanto, su eliminación requiere cada vez más energía. La energía de ionización es mayor hacia arriba y hacia la derecha de la tabla periódica.Conexión con la Gran Idea sobre la cuántica: Con el desarrollo de las modernas teorías de la mecánica cuántica sobre las configuraciones de los electrones en los átomos, se hizo evidente que cada período (fila) de la tabla correspondía al llenado de una capa cuántica de electrones.

Los átomos interactúan mediante la fuerza electromagnética y crean moléculas. Las moléculas pueden incluir átomos del mismo o de diferentes elementos. Cada tipo de molécula tiene sus propias propiedades, que también definen cómo reacciona con otras moléculas. El uso y el papel de cada tipo de molécula en la naturaleza se basa en sus propiedades.

Las fuerzas electromagnéticas son responsables de las atracciones no temporales entre los átomos que conducen a la formación de enlaces químicos y a la creación de moléculas. Existen dos tipos principales de enlaces, los covalentes y los iónicos. El enlace iónico se debe a la fuerza electrostática de atracción entre átomos con cargas opuestas mientras que el covalente se produce al compartir uno o más electrones. Conexión con la Gran Idea sobre la energía: Los compuestos químicos se forman por la unión de dos o más átomos del mismo o de diferentes elementos. Un compuesto estable se produce cuando la energía total de la combinación tiene menor energía que la de los átomos separados. El estado de unión implica una fuerza de atracción neta entre los átomos que da lugar a un enlace químico.Conexión con la Gran Idea sobre las fuerzas: La fuerza electromagnética forma los enlaces entre átomos y determina la geometría de las moléculas. La distribución de la carga de los átomos implicados define el tipo de enlaces entre ellos y, en consecuencia, la geometría de las moléculas.Conexión con la Gran Idea sobre la cuántica: Todos los enlaces pueden explicarse mediante la teoría cuántica, pero, en la práctica, las reglas de simplificación permiten a los científicos predecir la fuerza, la direccionalidad y la polaridad de los enlaces.Conexión con la Gran Idea sobre la célula: Los enlaces químicos mantienen unidas las moléculas y crean conexiones temporales que son esenciales para la vida. Tanto los enlaces fuertes como los débiles desempeñan un papel fundamental en la química de nuestras células y cuerpos. Por ejemplo, los enlaces covalentes fuertes mantienen unidos los bloques químicos que componen una cadena de ADN. Por otro lado, los enlaces de hidrógeno, más débiles, mantienen unidas las dos cadenas de la doble hélice del ADN. Estos enlaces débiles mantienen el ADN estable, pero también permiten que se abra para ser copiado y utilizado por la célula.

Las macromoléculas son moléculas muy grandes compuestas por miles de átomos. Su ladrillo de construcción son los monómeros que forman una macromolécula mediante el proceso de polimerización. Las macromoléculas son muy importantes para los organismos vivos. Las macromoléculas más populares e importantes para los organismos vivos son el ADN, el ARN y las proteínas.  Conexión con la Gran Idea sobre la evolución: Las macromoléculas como el ADN juegan un papel clave en la evolución, al contener el código genético que hace único a cada organismo y ser susceptibles de sufrir mutaciones que hacen evolucionar a los organismos.Conexión con la Gran Idea sobre la célula: Las macromoléculas más comunes en bioquímica son los biopolímeros como los ácidos nucleicos, las proteínas, los hidratos de carbono y los polifenoles. Todos los organismos vivos dependen de tres macromoléculas, el ADN, el ARN y las proteínas, que se encuentran en las células y definen sus procesos.

Las moléculas orgánicas son aquellas que incluyen una cadena principal de carbonos conectada a otros carbonos, hidrógeno, oxígeno y/o amoníaco. Las moléculas orgánicas, aunque sean raras en la Tierra, son muy importantes, ya que todos los organismos vivos están formados por ellas.Conexión con la Gran Idea sobre la energía: La mayor parte de la energía que se utiliza en la Tierra procede de los combustibles fósiles, compuestos en su mayoría por moléculas orgánicas. Los organismos vivos utilizan moléculas orgánicas para producir energía.Conexión con la gran idea sobre las fuerzas: Debido a la debilidad de las fuerzas intermoleculares (electromagnéticas), los compuestos orgánicos suelen tener puntos de fusión bajos.Conexión con la Gran Idea sobre la evolución: Toda la diversidad de la vida en la Tierra está hecha a base de sólo 20 aminoácidos que, a su vez, están hechos sólo de cuatro nucleobases (adenina, timina, citosina, guanina)Conexión con la Gran Idea sobre la célula: El ADN es el material hereditario en la mayoría de los organismos, casi todo se encuentra en el núcleo celular.

Todas las moléculas no orgánicas se denominan moléculas inorgánicas. Las moléculas inorgánicas no contienen carbono (los óxidos de carbono y los carbonatos son excepciones). Las moléculas inorgánicas no suelen encontrarse en los seres vivos, pero son comunes en la naturaleza.Conexión con la Gran Idea sobre la energía: Los procesos que dan forma a las moléculas inorgánicas implican la ruptura y formación de enlaces que requieren energía. Si se libera más energía de la que se absorbe, el proceso es exotérmico; en caso contrario, es endotérmico.Conexión con la Gran Idea sobre las fuerzas: Los enlaces en las moléculas inorgánicas se forman debido a la presencia de la fuerza electromagnética.Conexión con la Gran Idea sobre la evolución: Las moléculas inorgánicas, como los iones de fosfato, son los bloques de construcción del ADN y el ARN, que son la base de la evolución.Conexión con la Gran Idea sobre la célula: El agua es la molécula más abundante en las células, representando el 70% o más de la masa celular total. Como molécula polar, el agua desempeña un papel crucial en la formación de las estructuras biológicas.Conexión con la Gran Idea sobre la Tierra: Las moléculas inorgánicas y su abundancia en la Tierra han desempeñado un papel crucial en la existencia de la vida en la Tierra. El agua, que es la molécula inorgánica más importante para la vida, tiene un comportamiento muy peculiar cuando se vuelve sólida. El hielo flota sobre el agua líquida como resultado de su empaquetamiento hexagonal dentro de su estructura cristalina. Esto hace que los lagos y los ríos se congelen de arriba a abajo, lo que permite que los organismos subacuáticos sobrevivan incluso cuando la superficie de un lago está congelada.

Los cuatro estados principales de la materia son gas, líquido, sólido y plasma. El estado de una materia se determina por la comparación de la energía cinética y la energía potencial electromagnética de las moléculas que componen el objeto. Si la energía cinética es mucho mayor que domina y el objeto está en estado gaseoso, si las dos energías son comparables está en estado líquido, mientras que si la energía potencial domina entonces el objeto es sólido. Cuando la materia se calienta tanto que los electrones escapan a la atracción de los núcleos y se convierten básicamente en una "sopa" de electrones y núcleos que se comportan colectivamente bajo su campo eléctrico común. Este estado se denomina plasma. El plasma es el estado de la materia que domina el Universo.Conexión con la Gran Idea sobre la energía: Al cambiar la energía interna de un sistema, las partículas se vuelven más o menos activas y pueden cambiar su estado de sólido a líquido y a gas y viceversa.Conexión con la Gran Idea sobre las fuerzas: La fuerza electromagnética actúa entre las partículas de la materia. Las fuerzas en estado sólido entre las partículas son más fuertes que en estado líquido y gaseoso.Conexión con la Gran Idea sobre el universo: Los tres estados de la materia (sólido, líquido y gaseoso) que experimentamos en nuestra vida diaria forman sólo el 0,001% de la masa visible del Universo. El resto del 99,999% de la masa del universo es el cuarto estado de la materia llamado plasma. Un plasma es un gas caliente ionizado que consiste en un número aproximadamente igual de iones con carga positiva y electrones con carga negativa.Conexión con la Gran Idea sobre la Tierra: La Tierra se compone de materia en los tres estados. Los cambios que se producen en la presión y la temperatura en la Tierra hacen que la materia cambie de un estado a otro.

Una solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias. La sustancia más abundante se llama disolvente, mientras que las demás sustancias de la solución se llaman solutos. Una mezcla es una combinación de sustancias que podemos separar mediante procesos físicos. En una solución, las sustancias se disuelven mientras que en una mezcla las sustancias se mezclan manteniendo sus propiedades físicas.Conexión con la Gran Idea sobre la célula: El interior de las células es una solución compuesta por moléculas orgánicas e inorgánicas.Conexión con la Gran Idea sobre la Tierra: Las soluciones y las mezclas existen en toda la Tierra. Los océanos y la atmósfera son ejemplos de estas soluciones y mezclas. Son esenciales para la existencia de la vida.

Las reacciones químicas son los procesos mediante los cuales los átomos y/o las moléculas interactúan y se combinan. Existen diferentes tipos de reacciones químicas, pero se clasifican principalmente en función de si el sistema libera o absorbe energía.

La neutralización es una reacción química entre un ácido y una base que produce una sal y agua. Cuando se produce la neutralización, el pH de la solución se aproxima al número siete (punto de equivalencia).Conexión con la Gran Idea sobre la energía: La neutralización es un proceso exotérmico que produce energía. Como resultado, la temperatura de la solución aumenta.Conexión con la Gran Idea sobre la célula: Las células de cualquier organismo necesitan absorber ingredientes de soluciones con un pH específico para poder funcionar correctamente. La neutralización se utiliza para moderar el pH de dichas soluciones (por ejemplo, se añaden fertilizantes al suelo para moderar su pH, se utilizan medicamentos antiácidos para neutralizar el exceso de ácido en el estómago). Un cambio en la acidez de los fluidos corporales puede tener un profundo efecto en las células. Cuando el pH de los fluidos corporales baja demasiado o sube demasiado, el cuerpo empieza a sufrir acidosis o alcalosis.Conexión con la Gran Idea sobre la Tierra: La neutralización tiene efectos positivos y negativos en la Tierra. Los seres humanos utilizan la neutralización en su beneficio en su vida diaria. Por ejemplo, los agricultores utilizan fertilizantes básicos para neutralizar un suelo ácido -que es perjudicial para las plantas- mientras que en las chimeneas de las fábricas se añaden soluciones básicas para neutralizar el humo ácido que producen -evitando los efectos catastróficos de las lluvias ácidas-. El ácido liberado en el medio ambiente por la industria crea una lluvia ácida que tiene muchos efectos ecológicos. La lluvia ácida hace que las aguas se vuelvan ácidas y que absorban el aluminio que se abre paso desde el suelo hasta los lagos y arroyos. Esta combinación hace que las aguas sean tóxicas para los cangrejos de río, las almejas, los peces y otros animales acuáticos. 

Una reacción química alcanza el equilibrio cuando existe una relación constante entre la concentración de los reactivos y los productos, ya que las reacciones directa e inversa se producen a la misma velocidad.Conexión con la Gran Idea sobre la energía: Como cualquier fenómeno de la naturaleza, una reacción química se produce espontáneamente sólo si la energía total de los productos es menor que la de los reactantes. El equilibrio químico se alcanza cuando cesa todo cambio neto. Conexión con la Gran Idea sobre el universo: Los exoplanetas que se parecen a las "grandes Tierras", las llamadas super-Tierras, albergan nubes en sus atmósferas. Los científicos son capaces de determinar qué condensados es probable que se formen modelando el proceso de formación de nubes bajo el aspecto del equilibrio químico.  Conexión con la Gran Idea sobre la evolución: Las maravillosas formas y la variedad de colores que vemos en muchos animales e insectos como las mariposas, los peces exóticos, los tigres y los leopardos están fuertemente relacionados con la incapacidad de las células para alcanzar el equilibrio químico. Si las células responsables de estas características estuvieran en equilibrio químico, todo sería uniforme y monocromático.Conexión con la Gran Idea sobre la célula: Las células tienen la tendencia interna de alcanzar el equilibrio químico, pero nunca lo hacen. La razón es que el sistema no está aislado. El consumo de alimentos y la excreción de materia no se producen con el mismo ritmo. Además, las condiciones (por ejemplo, la temperatura) en las que se producen las reacciones químicas no permanecen constantes.

Redox proviene de la combinación de las palabras reducción y oxidación. El redox es una reacción química que implica una transferencia de electrones entre dos especies. Como resultado, el número de oxidación de una molécula, átomo o ión implicado en el Redox cambia.Conexión con la gran idea sobre la energía: Como toda reacción química redox se produce simultáneamente de forma espontánea sólo si la energía total de los productos es menor que la de los reactantes. Las pilas galvánicas (baterías) son estructuras en las que la energía química liberada por una reacción espontánea de oxidación se transforma en energía eléctrica.Conexión con la Gran Idea sobre la célula: La respiración celular implica muchas reacciones en las que los electrones pasan de una molécula a otra. Las reacciones que implican transferencias de electrones se conocen como reacciones redox.Conexión con la gran idea sobre la Tierra: La transferencia de electrones para los microorganismos significa energía. En la Tierra, hay microbios que aprovechan las reacciones redox para obtener la energía que necesitan para vivir. Esta capacidad les permite prosperar independientemente de la energía procedente del Sol. Estos microbios son un ejemplo de cómo la vida puede ser capaz de sobrevivir en entornos donde la luz solar no es necesariamente una opción.

La cinética química es el estudio de la velocidad de los procesos químicos. Esta velocidad puede verse influida por muchos factores, como la naturaleza de los reactivos, la temperatura y la introducción de catalizadores.Conexión con la Gran Idea sobre la energía: Las colisiones entre moléculas determinan la velocidad de las reacciones químicas. Sólo las moléculas con suficiente energía cinética para superar la energía de activación pueden reaccionar. La presencia de un catalizador no tiene ningún efecto sobre la posición de equilibrio final de una reacción. El catalizador reduce por igual la energía de activación requerida para las reacciones directas e inversas, permitiendo que el sistema alcance el equilibrio más rápidamente.Conexión con la gran idea Evolución: Los tejidos y órganos orgánicos vivos se han ajustado para optimizar la velocidad de las reacciones químicas que se producen en ellos en función de los parámetros del entorno. Por ejemplo, los pulmones de los seres humanos están formados por un gran número de pulmones para aumentar la superficie de contacto y así aumentar la velocidad de las reacciones que se producen en ellos.Conexión con la Gran Idea sobre la célula: La velocidad de reacción química depende de muchos parámetros y desempeña un papel vital en los procesos celulares. Las células tienen varios mecanismos para ajustarse en función de estos parámetros.

Cuando las sustancias interactúan mediante procesos químicos, se forman nuevas sustancias con propiedades diferentes. Los procesos químicos siguen siempre los mismos principios universales (como la conservación de la energía o la carga) y pueden representarse mediante fórmulas y ecuaciones químicas.Conexión con la Gran Idea sobre la energía: Las reacciones químicas implican cambios de energía debido a la ruptura y formación de enlaces. Las reacciones en las que se libera energía son reacciones exotérmicas, mientras que las que absorben energía calorífica son endotérmicas.Conexión con la Gran Idea sobre las fuerzas: Las reacciones químicas se producen debido a la presencia de una fuerza electromagnética entre los átomos, sus núcleos y electrones que les permite formar o romper enlaces químicos.Conexión con la Gran Idea sobre el universo: Las reacciones químicas en el universo se producen sobre todo en los planetas y otros objetos celestes (por ejemplo, lunas y cometas), donde las temperaturas son considerablemente más bajas que en las estrellas. Las temperaturas muy elevadas (como las existentes en las estrellas) no permiten la formación de moléculas mediante reacciones químicas.Conexión con la Gran Idea sobre la célula: Las reacciones químicas que se producen en las células exigen temperaturas mucho más altas que las existentes en ellas. La presencia de enzimas (que actúan como catalizadores) permite a las células controlar la realización de las reacciones.Conexión con la Gran Idea sobre la Tierra: La atmósfera terrestre es una atmósfera secundaria producida más tarde en la historia de la Tierra a través de reacciones químicas entre la atmósfera, las rocas cristalinas, el agua superficial y el oxígeno producido por las plantas verdes.

Los procesos nucleares pueden modificar el núcleo y, en consecuencia, la estructura de un átomo. Los procesos nucleares pueden liberar enormes cantidades de energía.

La fisión nuclear, es el proceso durante el cual un núcleo atómico se divide en núcleos más pequeños de diferentes elementos y produce enormes cantidades de energía en el proceso. La diferencia de masa entre los productos y los reactantes se manifiesta como la liberación de grandes cantidades de energía. Es lo contrario de la fusión.Conexión con la Gran Idea sobre la energía: Los procesos de fisión pueden producir enormes cantidades de energía. La fisión nuclear es el proceso utilizado en los reactores nucleares para producir energía.Conexión con la gran idea sobre las fuerzas: La fisión nuclear se debe principalmente a la presencia simultánea de la fuerza nuclear fuerte de atracción entre protones y neutrones y la fuerza electromagnética de repulsión entre protones. La fuerza nuclear débil también desempeña un papel importante, ya que la desintegración radiactiva es esencial para los pasos intermedios durante la fisión.Conexión con la Gran Idea sobre la célula: Los productos de la fisión nuclear (procedentes de la Tierra y del exterior) son partículas muy energéticas (y radiactivas en algunos casos) y pueden ser muy perjudiciales para las células y los organismos vivos.Conexión con la Gran Idea sobre la Tierra: Las reacciones de fisión nuclear se utilizan en la Tierra para producir energía utilizable.

La fusión nuclear es el proceso mediante el cual dos o más núcleos atómicos se combinan para crear núcleos más pesados, que se corresponden en elementos diferentes. La diferencia de masa entre los productos y los reactantes se manifiesta como la liberación de grandes cantidades de energía. La fusión de elementos se produce de forma natural en la naturaleza en el núcleo de las estrellas. Es lo contrario de la fisión.Conexión con la Gran Idea sobre la energía: Los procesos de fusión pueden producir enormes cantidades de energía. La fusión nuclear es el principal proceso por el que se produce energía en las estrellas.Conexión con la Gran Idea sobre las fuerzas: La fusión nuclear se produce principalmente debido a la presencia simultánea de la fuerza nuclear fuerte de atracción entre protones y neutrones y la fuerza electromagnética de repulsión entre protones. La fuerza nuclear débil también desempeña un papel importante, ya que la desintegración radiactiva es esencial para los pasos intermedios durante la fusión.Conexión con la Gran Idea sobre el universo: En las primeras etapas del universo sólo existían el hidrógeno y el helio. Todos los demás elementos se produjeron (y se siguen produciendo) a través de la fusión en los núcleos de las estrellas y durante las explosiones de supernovas.Conexión con la Gran Idea sobre la Tierra: La energía procedente del Sol, esencial para la Tierra, es el producto de los procesos de fusión nuclear estelar.

A escalas muy pequeñas, nuestro mundo está sometido a las leyes de la mecánica cuántica. Toda la materia y la radiación presentan propiedades tanto de onda como de partícula. No podemos conocer simultáneamente la posición y el momento de una partícula.Versión para edades de 12 a 15 añosLa luz (radiación electromagnética) se comporta como una onda, pero también puede comportarse como un flujo de partículas que transportan paquetes de energía llamados cuantos. A pequeñas escalas, las partículas también pueden actuar como ondas cuánticas.Versión para edades de 9 a 12 añosLa mecánica cuántica estudia lo que ocurre en el interior de los átomos. La materia en el microcosmos se comporta de forma diferente que en el macrocosmos.

La Tierra es un sistema de sistemas que influye y se ve influido por la vida en el planeta. Los procesos que tienen lugar en este sistema influyen en la evolución de nuestro planeta y configuran su clima y su superficie. El sistema solar también influye en la Tierra y en la vida del planeta.Versión para edades de 12 a 15 añosLa Tierra está en constante cambio debido al flujo constante de energía y radiación procedente del Sol, así como a los procesos inmutables de la Tierra. Todos los organismos vivos afectan a la Tierra y son afectados por ella.Versión para edades de 9 a 12 añosLa Tierra, su clima y su superficie están influidos por los fenómenos naturales y por todos los organismos vivos. Todos los organismos vivos se ven afectados por todo lo que ocurre en nuestro planeta.

La evolución es la base tanto de la unidad de la vida como de la biodiversidad de los organismos (vivos y extintos). Los organismos transmiten la información genética de una generación a otra. Versión para edades de 12 a 15 añosTodos los organismos evolucionaron a partir de un ancestro común. A través de las mutaciones del ADN, pueden aparecer nuevos rasgos en los organismos. Los organismos mejor adaptados a su entorno sobreviven y transmiten sus rasgos a sus descendientes.Versión para edades de 9 a 12 añosLos organismos cambian a lo largo de las generaciones y desarrollan rasgos y habilidades que les ayudan a sobrevivir. Toda la información genética de un organismo se almacena en el ADN, que se encuentra en el núcleo de cada célula. El ADN es el responsable de transmitir la información genética de una generación a otra (herencia).

Los organismos mejor adaptados a su entorno sobreviven y dejan un mayor número de descendientes que los menos adaptados. Los rasgos que permiten a los organismos sobrevivir se conservan mediante el mecanismo de la selección natural.

Los organismos mejor adaptados a las condiciones ambientales sobreviven y dejan un mayor número de descendientes que los menos adaptados.Conexión con la Gran Idea sobre la célula: Los organismos vivos y los procesos que llevan a cabo cambian a lo largo del tiempo en respuesta a los cambios realizados en su entorno. Los organismos mejor adaptados de la naturaleza se reproducen con facilidad, dejando descendencia y heredándoles su información genética.Conexión con la Gran Idea sobre la Tierra: Las diferentes áreas tienen diferentes condiciones y diferentes oportunidades de supervivencia por lo que se seleccionan diferentes organismos a partir de la selección natural como los más adaptados al entorno específico. Los cambios en el entorno pueden conducir al desarrollo de rasgos que favorezcan la supervivencia y la reproducción de las especies.

El ADN puede replicarse, transcribirse en ARN y traducirse en proteínas. La información genética se almacena en los genes y se expresa a través de las proteínas. Las mutaciones, que se producen de forma accidental durante la replicación del ADN o debido a sustancias o radiaciones, son cambios en la información genética que suelen provocar enfermedades o la muerte. Sin embargo, también son muy importantes para el proceso de evolución de las especies.Conexión con la Gran Idea sobre las fuerzas: Las radiaciones electromagnéticas de alta energía pueden causar daños en el ADN de los organismos vivos y provocar mutaciones perjudiciales.Conexión con la Gran Idea sobre la célula: Las características genéticas se encuentran en el ADN de las células. Los cambios en los genes (mutaciones) pueden provocar cambios en las proteínas, que a su vez pueden afectar a las estructuras y funciones de las células del organismo y, por tanto, modificar los rasgos.Conexión con la Gran Idea sobre la Tierra: El medio ambiente y factores como la alimentación y la exposición a toxinas pueden alterar la forma en que las moléculas se unen al ADN, provocando cambios epigenéticos (expresión de genes) o cambiando la estructura de las proteínas que envuelve el ADN.

Los rasgos genéticos se transfieren de los padres a la descendencia y este fenómeno se llama herencia. Hay rasgos prevalentes y residuales, rasgos relacionados con el sexo y rasgos equivalentes en ambas especies. Mendel fue el primero en estudiar la herencia. Los árboles de género nos ayudan a estudiar la forma en que se hereda un rasgo y a calcular la probabilidad de que un descendiente presente o no el rasgo.Conexión con la Gran Idea sobre la célula: Todas las células de un organismo tienen el mismo contenido genético, pero los genes utilizados (expresados) por la célula pueden estar regulados de forma diferente. Las características genéticas se encuentran en el ADN de las células y se heredan de los padres a los hijos.Conexión con la Gran Idea sobre la Tierra: La expresión de los rasgos genéticos puede verse influida por los cambios en el entorno de la Tierra..

Todos los organismos evolucionaron a partir de un único ancestro. Existe una gran variabilidad entre los organismos, resultado de las mutaciones que se producen en el ADN. Los organismos mejor adaptados a un entorno concreto se seleccionan mediante la selección natural.

Las personas tienen una variedad de atributos que dependen del entorno en el que viven y crecen y de los genes que heredaron de sus antepasados. Hay rasgos que prevalecen en entornos específicos, como el color de la piel, que son una ventaja evolutiva de las poblaciones del entorno concreto, y rasgos comunes a todos que muestran el ancestro común del que evolucionaron.Conexión con la Gran Idea sobre la célula: Los seres humanos están constituidos por células que forman órganos y sistemas de órganos. Aunque todas ellas tienen el mismo material genético, existen diferencias morfológicas debidas a la diferente expresión de sus genes.Conexión con la Gran Idea sobre la Tierra: Los seres humanos se ven afectados por las diferentes condiciones ambientales que existen en la Tierra y expresan diferentes rasgos morfológicos para adaptarse a estas condiciones. Los cambios en la biodiversidad pueden afectar a los seres humanos, así como a sus recursos alimentarios y energéticos. 

En la Tierra hay una gran variedad de plantas y animales que se han adaptado a las condiciones en las que viven y se reproducen. Estos organismos interactúan con su entorno y se ven influidos por él, y evolucionan a través de mutaciones que se producen al azar.Conexión con la Gran Idea sobre la energía: La abundancia de recursos naturales puede afectar a la biodiversidad de plantas y animales en diferentes lugares de la Tierra.Conexión con la Gran Idea sobre la célula: Existe una gran variedad de plantas y animales en la Tierra debido a las diferentes células y sustancias que poseen para adaptarse a diferentes entornos. Las células de las plantas y los animales llevan a cabo diferentes procesos.Conexión con la Gran Idea sobre la Tierra: El medio ambiente y las condiciones climáticas varían de un lugar a otro de la Tierra. Existen diferentes tipos de organismos animales y vegetales que se adaptan a las condiciones ambientales de los distintos lugares de la Tierra.

Todos los organismos evolucionaron a partir de un ancestro común. En el transcurso de la evolución se han creado diversos tipos de organismos, mediante mutaciones y selección natural. Cada entorno favorece el desarrollo y la evolución de diferentes especies y, como resultado, existe una gran variedad de organismos en la naturaleza.Conexión con la Gran Idea sobre la célula: Todos los organismos que provienen de un ancestro común, están formados por células y macromoléculas biológicas que poseen material genético y producen la energía necesaria para sus funciones.Conexión con la Gran Idea sobre la Tierra: Aunque los organismos proceden de un ancestro común, expresan genes diferentes y han desarrollado mecanismos de supervivencia distintos para sobrevivir en condiciones ambientales diferentes. Los fósiles son una prueba de los organismos que vivieron en la Tierra hace mucho tiempo, así como del entorno en el que vivían. 

No todos los organismos tienen los mismos rasgos genéticos; existe una diferenciación en función del entorno en el que viven y crecen los organismos. Las mutaciones son un factor determinante para la creación de diferentes rasgos. Los atributos que dan ventaja de supervivencia a un organismo se establecen en la población y a través de la evolución, si se acumulan muchos rasgos nuevos, se creará una nueva especie.Conexión con la Gran Idea sobre la célula: Los organismos tienen un material genético en el que se registra toda la información sobre sus rasgos. Este material genético se almacena en el ADN, que se encuentra en el interior de las células. Cada célula que compone un organismo tiene una copia del ADN del organismo. Cada organismo expresa genes diferentes y, por tanto, presenta rasgos diferentes.Conexión con la Gran Idea sobre la Tierra: Los organismos evolucionan a través de mutaciones que crean rasgos diferentes. Estos rasgos pueden transmitirse de generación en generación hasta establecerse en una población, en función de las características del entorno. Los rasgos que confieren una ventaja adaptativa en un entorno concreto serán los que presenten una mayor probabilidad de establecerse en una población.