Si se someten a presión ciertos tipos de cristales asimétricos (especialmente el cuarzo y la sal de la Rochela: tartrato sódico potásico), produciéndose de formación, las superficies opuestas de los cristales adquieren cargas eléctricas opuestas, fenómeno llamado efecto piezoeléctrico. Si la presión se sustituye por una tensión, cambian los signos de las caras respectivas -por ejemplo, la cara que tenía carga positiva cuando el cristal estaba comprimido, se vuelve negativa cuando el cristal está sometido a una tensión-. Como resultado de la separación de las cargas, un cristal piezoeléctrico sometido a una carga genera un pequeño voltaje, capaz de producir una débil corriente en un circuito. Los cristales que generan la piezoelectricidad presentan también el efecto opuesto: se deforman si se aplica un voltaje.

En la práctica, el efecto piezoeléctrico se aplica en los tocadiscos de pastilla de cerámica y en los micrófonos dinámicos. En un micrófono dinámico, las ondas sonoras producen movimientos en una membrana, que deforma un cristal piezoeléctrico, produciéndose así un voltaje variable.

La piezoelectricidad se emplea también para controlar y mantener las vibraciones de los cristales. Al vibrar un cristal piezoeléctrico, el voltaje variable que produce se utiliza también para producir una corriente que, a su vez, puede emplearse en el mantenimiento de la vibración del cristal. La frecuencia de esa vibración es excepcionalmente constante en el caso de algunos cristales piezoeléctricos, por ejemplo, los de cuarzo. Ésa es la razón principal del empleo de cristales de cuarzo como base de relojes y otros instrumentos de extraordinaria precisión.

Al pasar el aire de los pulmones a la boca puede vibrar en las cuerdas vocales (dos membranas situadas en la laringe, separadas por una estrecha ranura ajustable llamada la glotis). Todos los sonidos vocálicos se producen en las cuerdas vocales, que son la equivalente humana de la embocadura de doble lengüeta de un oboe o un fagot. Muchas consonantes, sin embargo, se producen sin la ayuda de las cuerdas vocales; la J, por ejemplo, es producto de la vibración del aire al pasar entre el labio y los dientes del maxilar superior.

Se ha demostrado que la altura de un sonido vocal humano depende de la longitud y la tensión de las cuerdas vocales (de ahí las diferentes tesituras de voces), y que su calidad depende básicamente de la forma de las cavidades resonantes, la boca y la garganta, en las que se produce.

La capacidad de producir sonidos de frecuencia fija es uno de los factores principales que distinguen lo que llamamos ruidos de las notas musicales. Los sonidos se distinguen entre sí no sólo por su altura (frecuencia) y volumen (intensidad), sino también por su calidad.

La calidad de un sonido es difícil de definir científicamente, por fácil que nos sea el identificarlo por el oído. Los músicos le llaman timbre a la calidad predominante o característica del sonido producido por un instrumento dado. La flauta, por ejemplo, se dice que tiene un timbre dulce. El timbre de un instrumento musical depende de una serie de factores, siendo el más importante la intensidad relativa de los armónicos (o sobretonos) producidos. La calidad de una nota se ve influida también por su «ataque», es decir, el breve tiempo que necesita esa nota para alcanzar todo su volumen.

Es normal que muchos de los modos de vibración de un instrumento, de amplitudes muy diferentes, se produzcan a un mismo tiempo. La mezcla de esos distintos modos es una determinante principal de la calidad de tono o sonido de un instrumento. El violín tiene un tono lleno y vibrante porque sus notas tienen una riqueza característica de sobretonos. En cambio, la dulce nota de una flauta se aproxima más al tono puro, es decir, un tono producido por una vibración fundamental, sin sobretonos. El piano está diseñado cuidadosamente para que produzca la deseada mezcla de sobretonos. Las cuerdas, de diferentes longitudes, gruesos y tensiones, reciben el golpe del macillo en un punto situado como a un séptimo de su largo, y producen de ese modo suficientes sobretonos altos para lograr un tono brillante, a la vez que se eliminan otros sobretonos que le darían aspereza al sonido.

Es bien conocido por su belleza el melodioso canto de los pájaros, como este pinzón común (izquierda). El órgano productor de sonidos de las aves es la siringe (situada en la base de la tráquea), que contiene unas membranas vibratorias que producen distintas notas, según lo tensas que estén; del mismo modo que una cuerda produce notas distintas sometida a
tensiones diferentes.

En 1861, el fisicoquímico Thomas Graham descubrió que algunas sustancias en disolución, como la sal, el azúcar y el sulfato de cobre, se difunden a través del pergamino, mientras que otras, como la cola, la gelatina y la goma arábiga, no lo hacen. En consecuencia, dividió las sustancias en dos grupos: denominó cristaloides a las que se difundían a través del pergamino y llamó coloides a las que no lo hacían. Creía que la diferencia existente entre un cristaloide y un coloide dependía básicamente del tamaño de las partículas. Sabemos hoy que Graham estaba bastante acertado. Pero sabemos también que la mayoría de los cristaloides pueden ponerse en estado coloidal. Un coloide es una solución cuyas partículas componentes son moléculas grandes o aglomeraciones de moléculas pequeñas, de tamaño que va de una diezmilésima a una millonésima de milímetro.

El disolvente de un coloide recibe el nombre de medio de dispersión y sus partículas el nombre colectivo de fase dispersa. Los coloides se clasifican de acuerdo con el estado físico de la dispersión y la fase dispersa. Muchas sustancias forman coloides naturalmente y decimos que son liofílicas (amantes del disolvente). Cuando se evapora el medio de dispersión de un coloide liofílico, el coloide puede volver a formarse añadiéndole simplemente más medio de dispersión. Los coloides liofóbicos («que odian al disolvente »), en cambio, no se forman naturalmente y
hay que introducir la fase dispersa en el medio de dispersión por métodos físicos o químicos.

Los coloides tienen propiedades muy diferentes de las soluciones o suspensiones propiamente dichas, por el tamaño de sus partículas. En una verdadera solución las partículas son pequeñas y se comportan como las partículas de un líquido, moviéndose al azar. En una suspensión las partículas son demasiado grandes para comportarse como partículas líquidas; las moléculas las bombardean por igual por todos lados del medio de suspensión, y por ese motivo no se mueven al azar. Y como son relativamente pesadas, tienden a sedimentarse por efecto de la gravedad. Un coloide, en cambio, ocupa un término medio entre una solución y una suspensión. Sus partículas son lo suficientemente pequeñas para que las afecten las colisiones moleculares y por eso  se mueven al azar; fenómeno llamado movimiento browniano. Pero, aunque son lo bastante grandes para que les afecte la gravedad, muestran poca o ninguna sedimentación, debido a la viscosidad del medio de dispersión y a la presencia de diminutas corrientes de convección.

Como las partículas de un coloide son mayores que las de una verdadera solución, no pasan por una membrana semipermeable, circunstancia que se aprovecha en el proceso llamado diálisis, empleado para separar una solución o una sustancia cristalina de un coloide. La diálisis se emplea en los riñones artificiales para eliminar las sustancias de desecho solubles de la solución coloidal de las proteínas de la sangre.

Como las verdaderas soluciones, los coloides muestran lo que se llama propiedades coligativas, tales como la osmosis, la reducción de la presión del vapor, la elevación del punto de ebullición y el descenso del de congelación, dependientes todos de la concentración. Pero como las partículas coloidales son mayores que las de una auténtica solución, hay menos partículas por unidad de volumen. Como resultado, son difícilmente apreciables las propiedades coligativas de un coloide.

En un coloide cuyo medio de dispersión es un sólido y la fase dispersa un gas o un líquido, el medio de dispersión sólido tiene mucha área superficial. Todos los sólidos pueden, hasta cierto punto, adsorber otras sustancias debido a la presencia de fuerzas de Van der Waals «sin usar» o de enlaces químicos en la superficie. Al tener una área superficial tan grande, algunos coloides son adsorbentes particularmente buenos. El carbón vegetal, por ejemplo, puede adsorber muchos gases, y por eso se emplea en las máscaras antigás y en las campanas extraetoras de cocinas. El hidróxido de aluminio coloidal se emplea en el teñido como mordiente para sujetar,
mediante adsorción, los tintes a las fibras de las telas.

A veces puede producirse la adsorción en una superficie de contacto de líquido-gas. Algunas menas minerales se pueden separar de las rocas en que se encuentran mediante un proceso llamado flotación en espuma, en el que se separa la mena mineral triturada haciendo que se convierta en parte de una espuma.

Las partículas coloidales casi siempre llevan una carga eléctrica, que es la misma en cada partícula del coloide. La presencia de esas cargas iguales ayuda a las partículas a mantenerse separadas, impidiendo la coagulación del coloide. El hecho de que un coloide tenga carga eléctrica puede ser útil a veces. Las partículas del humo, por ejemplo, se pueden eliminar empleando placas con carga eléctrica en los tubos de humos y chimeneas, reduciendo así la contaminación atmosférica.

Los cristaloides y los coloides se pueden distinguir mediante un experimento simple. Si se pone una solución acuosa de un lado de una membrana de pergamino, con agua del otro lado, un cristaloide (A) se difunde en el agua porque sus moléculas son lo  suficientemente pequeñas para pasar por los poros de la membrana (B). Un coloide (C) no se difunde, porque sus moléculas son demasiado grandes (D)

Al disolver una sustancia en un líquido se eleva su punto de ebullición y desciende el punto de congelación del líquido. Por esa razón se añade anticongelante al agua de un radiador de coche y se emplea a veces sal para fundir el hielo de las carreteras.

El agua pura empieza a helarse a 0 °C. Al hacerlo, el hielo formado está en equilibrio dinámico con el agua que lo rodea; es decir, son tantas las moléculas de agua que entran en su fase sólida como las que la dejan. Pero si están presentes también moléculas de una sustancia disuelta (soluto) reducen la concentración de moléculas de agua (disolvente), lo que reduce a su vez el número de moléculas de agua que entran en la fase sólida a 0 °C. El equilibrio dinámico se alcanza únicamente haciendo descender la temperatura, lo que reduce el ritmo de abandono de la fase sólida de las moléculas de agua.

Un cuerpo disuelto eleva el punto de ebullición de un disolvente debido a que reduce la presión del vapor existente sobre el líquido. Las moléculas del soluto de la superficie del líquido tienden a impedir que salgan moléculas del disolvente, al tiempo que siguen permitiendo que regresen moléculas del disolvente de la fase de vapor al ritmo normal. De ese modo, cuando una solución de sal en agua alcanza los 100 °C no hierve, porque su presión de vapor es todavía más baja que la atmosférica. Para que aumente la presión del vapor, provocando la ebullición,
hay que elevar la temperatura.

Otro efecto asociado con las soluciones lleva el nombre de osmosis. Cuando dos soluciones de diferente concentración están separadas por una membrana semipermeable, el disolvente presenta una tendencia a pasar de la solución más débil a la más fuerte, tratando de igualar las concentraciones. El flujo del disolvente se puede impedir ejerciendo una presión externa en la solución más fuerte. En consecuencia, la solución más débil está ejerciendo sin duda una presión, conocida como presión osmótica. Es similar a la presión ejercida por un gas. Y de hecho, una sustancia en solución ejerce una presión osmótica igual a la presión que ejercería el disolvente si fuese un gas sometido a la misma temperatura y que ocupase el mismo volumen.

Cuando una sustancia se disuelve en otra, se conoce a las dos sustancias, respectivamente, como el soluto y el disolvente. El soluto se disuelve debido a que las fuerzas de atracción que hay entre sus moléculas y las del disolvente son mayores que las existentes entre sus propias moléculas. Cuando se añade al agua una sustancia como el azúcar, empiezan a dejar sus cristales moléculas de azúcar para mezclarse con las de agua. Las sustancias iónicas, como las sales, se desintegran en iones positivos y negativos; la sal común, por ejemplo, se descompone en iones de sodio (Na+) y cloruro (Cl ).

El proceso de disolución no se produce todo en un solo sentido. En cualquier momento hay moléculas que entran en la solución y otras que salen de ella. Desde luego, hay más moléculas o iones disolviéndose que las o los que están volviendo a los cristales. Pero si existe suficiente soluto, se llega por último a una fase en la que el disolvente no puede contener más moléculas disueltas. En este punto, el cuerpo soluto y el que está en estado sólido establecen un equilibrio dinámico (el número de moléculas que se disuelven es igual que el de las que dejan la solución) y decimos que la solución está saturada. Para obtener cristales sólidos de una solución saturada sólo hace falta evaporar el disolvente, lo que reduce la cantidad saturada, obligando al sólido excedente a salir de la solución.

Una subida de temperatura aumenta generalmente tanto la velocidad de disolución como la cantidad de soluto que puede contener el disolvente. El enfriamiento produce el efecto opuesto, y si se enfría una solución saturada se forman cristales sólidos. Es posible, sin embargo, enfriar algunas soluciones saturadas sin que se produzca cristalización. Esto se traduce en la formación de una solución sobresaturada. En algunos aspectos, disolver una sustancia es como fundirla. Las moléculas o los iones de la solución se mezclan con moléculas líquidas, razón por la que se comportan como moléculas líquidas. Cuando una sustancia se funde, absorbe calor (calor latente de fusión). Y cuando algunas sustancias, como el cloruro amónico, se disuelven en agua, absorben también calor (menor que el calor latente de fusión).

En cambio, otras sustancias desprenden calor al disolverse; el hidróxido sódico, por ejemplo, y el ácido sulfúrico, desprenden gran cantidad de calor al disolverse en agua. Esto se debe a que produce cierta dosis de enlace químico entre las moléculas de esas sustancias y las del agua, con liberación de energía en forma de calor.
Líquidos y gases pueden también disolverse en líquidos. El alcohol, por ejemplo, se disuelve en agua y lo hacen también el oxígeno y el anhídrido carbónico.

A diferencia de sólidos y líquidos, los gases son menos solubles a temperaturas altas. Por esa razón se puede extraer un gas de una solución aumentando la temperatura. La reducción de presión libera también a un gas disuelto, como ocurre al abrir una botella de refresco con gas.

Los árboles obtienen el agua por ósmosis a través de sus raíces, cuya capa superficial es una membrana semipermeable, por la que pasa el agua hacia el contenido, más concentrado, de las células interiores. El agua asciende después por el árbol y se pierde finalmente en el aire por los diminutos poros de las hojas. Este proceso evita que las raíces queden empapadas de agua. Se puede demostrar el proceso de la ósmosis mediante este simple aparato (arriba derecha), consistente en un tubo invertido cerrado por una membrana semipermeable. El tubo contiene una solución (verde) y el vaso un disolvente (amarillo). La ósmosis hace que el disolvente pase por la membrana, elevando el nivel del líquido del tubo.

Anoxias circulatorias (isquémicas y/o extásicas).  Si la sangre circula lentamente por los capilares, la respiración de los tejidos se hará de modo imperfecto, aun siendo normal el contenido en oxígeno de la sangre. Se acompaña, aunque no siempre, de acidosis gaseosa (Þ). Aparecerá:

     A) En las formas crónicas de la insuficiencia circulatoria (Þ) cardiaca o periférica.

     B) En algunas formas agudas de la insuficiencia circulatoria, principalmente en el síncope y choque (Þ). También en el edema agudo de pulmón hemodinámico (cardiaco) o tóxico o por «distress» respiratorio del adulto, equivalente al síndrome de la membrana hialina en el recién nacido. Estas últimas son, en realidad, «anoxias anóxicas, endógenas». También en las coagulopatías de consumo, con isquemia pulmonar.

     C) En las obstrucciones venosas (Þ) en las que hay anoxia local de los tejidos correspondientes a la sangre estancada.

     D) En las estenosis u obstrucciones arteriales y en los espasmos arteriolares, con isquemia tisular precapilar. Son regionales o locales.

Quistes hidatídicos.  Entre nosotros es bastante frecuente el síndrome cavitario consecutivo a un quiste hidatídico supurado y vaciado en un bronquio. Se diferencia del absceso habitual por la falta de antecedentes neumónicos; aun cuando el quiste hidatídico puede dar lugar a inflamaciones del parénquima periquístico, agudas, febriles, que se interpretan, a veces, como neumonías. Los enfermos refieren en algunos casos, muy claramente, la expulsión de las cubiertas hidatídicas, como hollejos de uva, en el pus de la expectoración: entonces, el diagnóstico se hace muy bien. Las reacciones biológicas de las hidatidosis (eosinofilia, desviación del complemento, cutirreacción) se presentan en una proporción muy disminuida en los casos de supuración. Es frecuente que la radiografía descubra una imagen cavitaria igual a la de los abscesos corrientes; pero, quizá, puede haber, a la vez, imágenes de otros quistes no supurados; o bien, descubrirse quistes en el hígado, etc., que confirman el diagnóstico. Otros síntomas de la hidatidosis pulmonar: (Þ). Radiológicamente el quiste medio vaciado suele dar el signo del camalote: nivel ondulado por las membranas desprendidas. Téngase en cuenta que un quiste infectado suele negativizar el Cassoni y puede desaparecer la eosinofilia. La reacción de Weinberg (desviación del complemento) persiste positiva si lo fue.

Sustancias extrañas en el esputo.  Las principales son:

     A) Los trozos de fibrina, o verdaderos moldes bronquiales, en la bronquitis fibrosa (Þ).

     B) Membranas fibrinosas en la difteria. El cuadro general y el examen bacteriológico hacen fácil el diagnóstico.

     C) Trozos cretáceos o caseosos. Pueden verse en las tuberculosis cavitarias; según algunos, frecuentes sobre todo, en los tuberculosos que son a la vez sifilíticos.

     D) Trozos de membrana en forma de hollejo de uva: patognomónicos del quiste hidatídico.

     E) Partículas del parénquima pulmonar, putrefacto, en la gangrena.

     F) Excepcionalmente, trozos de neoplasia, en el cáncer broncopulmonar.

     G) Se han descrito rarísimos casos de pelos en el esputo, en quistes dermoideos del mediastino abiertos en el árbol bronquial (Þ).

     H) Bilis en el esputo. Casos ya citados, de esputo verde, por fístula hepatobronquial, generalmente secundaria a abscesos subfrénicos (Þ).

     I) Orina en el esputo. En excepcionales casos de fístula renobronquial, después de abscesos perirrenales abiertos en el tórax, hay esputo urinoso, patognomónico.

     J) Granos o drusas de hongos, como arena, en diversas micosis.

Examen bacteriológico del esputo:

      A) En las enfermedades infecciosas de localización broncopulmonar se encuentran en el esputo muchos gérmenes: estreptococos-estafilococos, Pseudomonas, neumococos, Klebsiella pneumoniae (neumobacilos de Friedländer), Bacteroides, micrococcus catarralis, Hemophilus (Pfeiffer), cocobacilo de la tos ferina (Bordet), etc. El principal interés de la investigación bacteriológica está en las neumonías (Klebsiella o Mycoplasma, neumococo, Legionella, solos o asociado al estreptococo); en la bronconeumonía gripal (a veces, sólo estreptococos); en la gripe (Hemophilus influenzae, no causal de ésta sino de otras neumonitis); en la tos ferina (muy constante). Es importante excluir la «contaminación» del esputo por la saliva con flora bucal saprofita y tener en cuenta que sólo la presencia masiva de un tipo determinado de bacteria autoriza a concederle valor etiológico. La investigación virológica escapa, por su complejidad y tardanza, al uso clínico.

     B) Bacilo de Koch. El hallazgo del bacilo de Koch en los esputos es de importancia capital. Sólo este hallazgo o su ausencia permite diferenciar, a veces, la tuberculosis pulmonar de otros estados con síndrome absolutamente idéntico, como condensaciones postgripales, neumoconiosis, micosis, localizaciones pulmonares de la sarcoidosis, neumonía atípica, de la sífilis, etc. Se investiga por observación directa en frottis del esputo: muchas veces basta. Si el resultado es negativo, y clínicamente se sospecha, no obstante, la naturaleza tuberculosa, puede pensarse que la negatividad sea debida a la rareza de los gérmenes o a su extraordinaria dilución en grandes exudados bronquiales; se recurre entonces a la homogeneización y enriquecimiento del esputo.

     Consiste en la destrucción del moco, que dificulta la centrifugación, por medio de un álcali o de la pancreatina; después se centrifuga el líquido resultante y se examina el sedimento. Aún da una proporción mayor de resultados positivos la inoculación del esputo al cobayo; tiene el inconveniente de la tardanza (no menos de dos meses) con que se conoce el resultado, aun cuando pueda adelantarse por la extirpación y examen histológico de los primeros ganglios infartados en el animal. Actualmente es preferible la siembra del esputo en medio de Loewenstein, como método tan sensible o más que la inoculación y mucho más rápido. Sobre la investigación del bacilo, en el contenido gástrico, (Þ).

     Las contingencias diagnósticas de esta investigación son las siguientes:

     1. Con estos métodos, el número de casos positivos es muy grande. Cuando son reiteradamente negativos, casi con toda seguridad se puede desechar el diagnóstico de tuberculosis. El antiguo concepto de tuberculosis abiertas y cerradas tiene hoy una realidad muy dudosa; podemos admitir que toda lesión tuberculosa pulmonar, aun la más leve e inicial, es abierta; por lo menos en ciertas fases de su evolución.

     2. Es indudable, sin embargo, que hay casos de lesión tuberculosa sin bacilos en el esputo: pero nunca se puede asegurar que esta negatividad no sea temporal; el análisis se repetirá, por tanto, más adelante, periódicamente, y sólo la muy reiterada negatividad nos hará renunciar al diagnóstico.

     3. Hay casos con hallazgo de bacilos de Koch, incluso abundantes, en el esputo, en los que no se encuentra lesión alguna a la exploración más cuidadosa. Puede deberse esto a que se trate de una lesión sólo bronquial, que transcurre sin síntomas físicos ni radiográficos; o a que, aun siendo una lesión pulmonar, sea tan pequeña que escape a la exploración más cuidadosa. Lo cierto es que hay raros individuos aparentemente en buena salud con eliminación copiosa de bacilos que se comportan, pues, como portadores de gérmenes, sanos.

     4. Hay lesiones (por ejemplo, las caseosas) que determinan una eliminación bacilar muy copiosa; y otras, como las apicales, que proporcionan escasos bacilos; pero, en general, es inútil querer establecer reglas pronósticas, como se ha pretendido, fundadas en el número de bacilos. Lo único que podemos pedir al análisis es que nos diga si hay o no bacilos.

     C) Espiroquetos:

     1. Con mucha frecuencia se pueden encontrar en el esputo espiroquetos sin valor patógeno, pues proceden de la boca, donde existe un gran número.

     2. Pueden encontrarse los espiroquetos en la bronquitis hemorrágica espiroquetósica (Castellani) (Þ).

     D) Micosis y otras parasitosis. Tiene gran importancia su hallazgo, porque explica algunos casos (mucho más frecuentes en otros países que en el nuestro) falsamente diagnosticados de tuberculosis pulmonar (Þ). Los principales son:

     1. Coccidiosis (Wernicke). El oidium coccidioides u oidium immitis, puede aparecer en el esputo de estos enfermos.

     2. Blastomicosis (Gilchrits).

     3. Actinomicosis. Aparece, a veces, en los filamentos, en forma de maza típicos.

     4. Ganchos hidatídicos. Casi siempre, el quiste hidatídico ha sido denunciado por la vómica o los esputos con trozos de membrana; pero cuando no se han podido recoger, el microscopio descubre, a veces, los granos finos correspondientes a la cabeza del parásito, con su doble corona de ganchos y ventosas.