I.- Átomos y moléculas en el Universo. La tabla periódica de los elementos.
Astrónomos y físicos han postulado como origen del Universo una gran explosión. Cuando la temperatura del Universo era de alrededor del mil millones de grados, se formaron los elementos más simples, el hidrógeno (H) y el helio.
El hidrógeno, es un gas más ligero que el aire, está formado por un núcleo, llamado protón, que posee una carga positiva, la cual se encuentra neutralizada por un electrón (carga negativa).
La Ley de las Proporciones Constantes indica que dos átomos de hidrógeno, cada uno de peso atómico 1, reaccionan con un átomo de oxígeno, con peso atómico de 16, produciendo una molécula de agua, con peso molecular de 18.
PROPIEDADES DEL AGUA:
El agua es la molécula más abundante en la Tierra, la podemos encontrar en sus tres estados: líquido (que esta constituido por mares, ríos y lagos), en vapor (en donde se precipita como lluvia o nieve), y en su estado sólido (hielo).
El agua, en estado puro, es un líquido incoloro, inodoro e insípido. Sus propiedades físicas a menudo se toman como tipo: su punto de fusión es de 0°; su punto de ebullición a nivel del mar es de 100°; la mayor densidad del agua se alcanza a 4°, siendo de 1 g/ml, es decir que cada mililitro pesará un gramo y por lo tanto un litro pesará un kilogramo.
Siendo el líquido más abundante y accesible se le toma como referencia para medir otras sustancias.
AGUA OXIGENADA, PERÓXIDO DE HIDRÓGENO H203:
El agua no es la única combinación que puede obtenerse entre el hidrógeno y el oxígeno. Existe un compuesto que tiene un átomo de oxígeno más que el agua. Está sustancia se le conoce como agua oxigenada (peróxido de hidrógeno). Está sustancia, por tener un átomo de oxígeno extra, es inestable porque libera oxígeno con más facilidad.
PREPARACIÓN DE HIDRÓGENO:
La reacción de electrolisis es la ruptura de una molécula por medio de la electricidad. Los iones metálicos (positivos) viajarán al cátodo en donde se descargaran y se depositan.
La electrolisis tiene múltiples aplicaciones prácticas , entre otras, la obtención y purificación de metales.
LA ELECTROLISIS EN LA OBTENCIÓN DE METALES:
Aluminio:
Es el tercer elemento más abundante en la corteza terrestre. Se encuentra formando parte de minerales tan comunes como el granito y la mica, las arcillas y el caolín.
La bauxita es un óxido de aluminio muy abundante. Para obtener aluminio a partir de la bauxita , está es previamente purificada, y disuelta posteriormente en un baño de criolita fundida. La solución caliente de bauxita en criolita es colocada en una tina de carbón, se insertan en ellas barras de grafito y se hace pasar corriente eléctrica a través del mineral fundido.Como resultado de este proceso, el óxido se descompone y el aluminio se deposita en el fondo de la tina, de donde es posible recuperarlo.
Helio:
Segundo elemento más abundante en el Universo y en el Sol, es inerte, es decir, no se combina con otros elementos. El helio es tan poco reactivo, que no se combina ni consigo mismo, por lo que se encuentra como átomo solitario He.
Los únicos elementos que no reaccionan y permanecen siempre como átomos solitarios son los gases nobles, son inertes por tener saturada su última capa electrónica; por lo tanto, ni reciben, ni dan, ni comparten electrones con otros átomos.
LA ATMÓSFERA PRIMITIVA DE LA TIERRA:
El científico ruso Oparin supone que la Tierra estaba compuesta por vapor de agua (H2O), amoniaco (NH3) e hidrocarburos, especialmente metano (CH4), conteniendo también ácido sulfhídrico (H2S). Tal mezcla de gases sometidos a altas temperaturas y a la radiación ultravioleta que llegaba del Sol sin obstáculos, debieron dar origen a nuevas moléculas orgánicas, como los aminoácidos.
COMPONENTES DEL CUERPO HUMANO:
Los principales elementos de que está formando el cuerpo humano son carbono (C), oxígeno (O), hidrógeno (H) y nitrógeno (N), elementos que son también los principales componentes de otros seres vivos, desde los organismos unicelulares hasta los enormes seres pluricelulares.
La molécula más abundante en los seres vivos es el agua. En el ser humano llega a ser más de 70% de su peso.
Los elementos que forman parte de los seres vivos no sólo son importantes constituyentes de nuestro planeta, lo son también de otros cuerpos celestes, encontrándose incluso en los espacios interestelares.
II.- El átomo de carbono, los hidrocarburos, otras moléculas orgánicas, su posible existencia en la Tierra primitiva y en otros cuerpos celestes.
La teoría de la gran explosión como origen del universo concibe la formación del átomo de carbono.
La generación de carbono y de los átomos más pesados se dio en el interior de las estrellas antes de la formación de nuestro sistema solar.
Cuando la tenue nube de polvo y gas fue comprimida por la onda de choque producida por la explosión de una estrella de las llamadas supernovas, se formó la nebulosa en cuyo centro la materia se concentro y calentó hasta producir nuestro sol. Rodeando al Sol, la materia fue siendo cada vez más fría y sus elementos constitutivos más ligeros. Con este material se formaron los planetas y sus lunas.
Cuando la colisión se efectúa entre átomos y neutrones se obtienen átomos con idéntico número atómico, pero diferente peso molecular, a los que se les llama isótopos.
El carbono, elemento base de la vida, se encuentra en la corteza terrestre en una proporción de 0.03% , ya sea libre o formando parte de diversas moléculas.
EL CARBONO EN ESTADO LIBRE:
El diamante es un cuerpo duro y transparente en el que cada átomo de carbono se encuentra unido a otros cuatro, localizados en los vértices de un tetrahedro. El grafito es otra forma alotrópica del carbono. El diamante es uno de los alótropos del carbono. El primero es el más duro de los materiales conocidos, el segundo es un material blando que se usa como lubricante y para escribir o dibujar.
En el diamante, cada átomo de carbono está rodeado por otros cuatro átomos acomodados en los vértices de un tetrahedro. En el grafito, en cambio, los átomos de carbono están fuertemente unidos por tres átomos vecinos, formando capas de hexágonos.
COMPUESTOS DEL CARBONO:
El átomo de carbono, por tener cuatro electrones de valencia, tiende a rodearse por cuatro átomos, ya sean de carbono, o de diferentes elementos, con los que comparte cuatro de sus electrones para así completar su octeto, que es lo máximo que puede contener en su capa exterior.
PRIMEROS HIDROCARBUROS:
La tierra, tuvo en su primera época una atmósfera rica en hidrógeno (H2), por lo que el carbono (C) reaccionó con él formando moléculas de hidrocarburos (carbono hidrogenado).
Debido a que el carbono tiene la propiedad de unirse entre sí formando cadenas lineales, ramificadas o cíclicas, sus compuestos forman una serie muy grande de sustancias con fórmulas precisas.
Los hidrocarburos lineales tendrán la fórmula CnH2n +2 . Los hidrocarburos cílicos se representan esquemáticamente por medio de polígonos: el ciclopentano por medio de un pentágono y el ciclohexano por un hexágono, y cada ángulo representa un CH2.
Los cuatro primeros hidrocarburos lineales se llaman: metano (CH4), etano (C3H3) y butano (C4H10), y son gases inflamables.
Los hidrocarburos con mayor número de átomos de carbono son líquidos de punto de ebullición cada vez más elevado hasta llegar a 14 átomos de C, que es el primer hidrocarburo sólido. Todos los hidrocarburos con más de 14 átomos de C serán sólidos a temperatura ambiente. Las cuatro valencias del átomo de carbono pueden también ser satisfechas de manera diferente, dos átomos de carbono pueden unirse entre sí, usando no sólo una valencia, sino dos y aun tres. Existe también la posibilidad de que dos átomos de carbono unan tres de sus cuatro valencias, formando así sustancias llamadas alquinos. Los carburos metálicos se forman por la interacción entre el átomo de carbono y un óxido metálico a elevadas temperaturas. El carburo de calcio es el hidrocarburo más simple en el que cada átomo de carbono intercambia tres valencias formando lo que se le conoce como triple ligadura. Los átomos de carbono no solo se pueden combinar entre sí y con el hidrógeno para dar hidrocarburos, sino que pueden combinarse con muchos elementos, principalmente con el oxígeno y con nitrógeno, para transformarse en los compuestos orgánicos que son la base de la vida.
Metano:
Es el más simple de los hidrocarburos, es el resultado de la unión de un átomo de carbono con cuatro de hidrógeno. El metano es un gas volátil e inflamable que, por su alto contenido de calor, 13.14 Kcal/g, es un combustible eficaz. Es el principal componente del gas natural, en donde se encuentra junto con otros hidrocarburos gaseosos como etano, propano y butano.
El metano formó parte de la atmósfera primitiva de la Tierra, era el gas predominante en aquella época. Actualmente el metano forma parte de la atmósfera de los planetas fríos : Júpiter, Neptuno, Urano y Plutón.
LOS COMETAS:
En los helados confines del Sistema Solar existen congelados millones de pequeños cuerpos celestes formados de hielo, gas y polvo .Cuando alguno de ellos es perturbado, se pone en movimiento y, al recibir el calor del sol, cobra vida, libera gases y polvo e inicia un viaje describiendo una órbita elíptica alrededor del Sol. Las órbitas de algunos de ellos son alteradas por influencia de los grandes planetas, convirtiéndose en cometas de periodo corto.
Los cometas se han descrito como pequeños cuerpos de hielo que mientras brillan a la luz del sol emiten gases y polvo, y cuyas moléculas se descomponen en iones y radicales por acción del viento y radiación ultravioleta solares.
EL COMETA HALLEY:
Su núcleo es alargado, que sus dimensiones son mayores de las que se habían supuesto. Tiene 15 kilómetros de largo por 10 de ancho en los lóbulos y siete en la parte más angosta, y que la superficie es intensamente oscura, una de las más oscuras que se conocen en cuerpos celestes.
COMPUESTOS OXIGENADOS DEL CARBONO:
La reacción de oxidación es en la que el hidrógeno se combina con el oxígeno del aire produciendo su óxido, que es el agua.En esta reacción violenta se produce, además, luz y calor. La oxidación de un hidrocarburo no es siempre total; existen estados intermedios con incorporación parcial de oxígeno. Cuando se sustituye uno de los hidrógenos de hidrocarburo por un grupo oxhidrilo (OH) se obtiene un nuevo grupo que se llama alcoholes.
Los alcoholes poseen propiedades parecidas a las del agua, son miscibles con agua y tiene alto punto de ebullición. A medida que aumenta el peso molecular de los alcoholes, las diferencias de punto de ebullición con respecto a sus hidrocarburos van siendo menores.
Metanol:
El alcohol metílico, es el más sencillo de los alcoholes, tiene un solo átomo de carbono. Es venenoso si se ingiere, se respiran sus vapores o se expone la piel a su contacto por un periodo prolongado, puede provocar ceguera y aun la muerte.
Alcohol etílico:
Es quizá el primer disolvente químico preparado por el hombre. Se produce en la fermentación de líquidos azucarados.
Éteres:
Existe la posibilidad de inserción de oxígeno entre dos átomos de carbono, lográndose así la formación de las sustancias llamadas éteres. El más sencillo es el éter metálico y el éter etílico. El éter etílico es una sustancia líquida de bajo punto de ebullición.
Los alcoholes se dividen en tres clases: primarios, secundarios y terciarios. Los alcoholes primarios pierden por oxidación dos átomos de hidrógeno dando un aldehído. Por ejemplo, el alcohol metílico al perderlos dará el metanal o formol. El formol es un gas cuya solución acuosa al 37% se usa para conservar los cadáveres.
Cuando el alcohol no es primario, es decir cuando el OH no se encuentra al final de la cadena como sucede en el etanol, sino que se encuentra sobre un átomo central, la oxidación da origen a sustancias llamadas cetonas.
III.- Radiación solar, aplicaciones de la radiación, capa protectora de ozono, fotosíntesis, atmósfera oxidante, condiciones apropiadas para la vida animal.
En el sol se están generando constantemente grandes cantidades de energía mediante reacciones termonucleares. La energía radiante se propaga por el espacio viajando a razón de 300000 km por segundo. Debido a que la radiaciones viajan como ondas a la velocidad de la luz, tendrán como característica la longitud de onda, que es la distancia entre dos máximos. El número de ondas que a una velocidad constante pasan por un determinado punto cada segundo se le llama frecuencia. Las radiaciones de mayor frecuencia tendrán mayor energía. La pequeña porción del espectro electromagnético que percibe el ojo humano es llamada "luz visible" y está compuesta por radiaciones de poca energía. La luz de menor longitud de onda es de color violeta; le sigue de color azul, después tenemos la luz verde, seguida de la luz amarilla y anaranjada y por último la luz roja.
REACCIONES FOTOQUÍMICAS:
Cuando la molécula excitada da como resultado una reacción química o fotoquímica como, en la reacción fotoquímica que se lleva a cabo en el proceso de la visión. Cuando la luz llega a a la retina, el retinal que forma parte de la rodopsina sufre una reacción fotoquímica por medio de la cual cambia su geometría a trans. El trans retinal enseguida se reduce enzimáticamente a vitamina A decolorándose totalmente.Otro ejemplo importante de reacción química provocada por la luz es la formación de vitamina D2. La sustancia más activa para combatir el raquitismo es la vitamina D2 que se obtuvo al irradiar el ergosterol, una sustancia inactiva aislada de levadura.
CELDAS FOTOVOLTAICAS:
La parte con exceso de electrones, a la que se llamará N (negativa), se une a la que contiene cargas positivas móviles P (huecos). Cuando la luz solar incide sobre el cristal, los electrones de la parte N se liberan y dirigen hacia un electrodo conectado con la parte positiva P, rica en huecos. Como existe una barrera entre la parte positiva y la negativa, se evita la recombinación de electrones y huecos haciendo que los electrones pasen a través del alambre y generen una corriente eléctrica. Por tanto, la corriente fluirá constantemente mientras la luz incida sobre la celda.
FOTOSÍNTESIS:
En la fotosíntesis ocurre un proceso similar al descrito para las celdas fotovoltaicas. Las membranas biológicas consisten en un fluido bicapa de lípidos anfipáticos especialmente fosfolípos. En los organismos fotosintéticos existen proteínas, colorantes y moléculas sensibilizadoras embebidas en la membrana de las células especializadas en la fotosíntesis. La molécula sencibilizadora en la fotosíntesis es la clorofila. La clorofila absorbe luz para iniciar la reacción de fotosíntesis, se absorbe en el azul y en el rojo y no en el verde, el cual es reflejado. El aparato fotosínteticos consta de clorofila y una serie de pigmentos como carotenos y xantofilas. Los pigmentos que absorben la luz, se hallan dispuestos en conjuntos. Estos fotosistemas contienen alrededor de 200 moléculas de clorofila y algunas 50 de carotenoides, solo una molécula de clorofila, combinada con una proteína específica, transforma la energía luminosa en energía química.
FORMACIÓN DE AZÚCARES Y OTROS COMPUESTOS ORGÁNICOS:
Los organismos fotosintéticos producen glucosa y otros azúcares a partir del CO2 atmosféricos y el agua del suelo. El azúcar de cinco átomos de carbono se combinan con CO2, produciendo dos moléculas de ácido fosfoglicéricos, el que se combina entre sí para dar el azúcar de fruta o glucosa.
IV.- Vida animal, hemoglobina, energía de compuestos orgánicos, dominio del fuego.
La capa de ozono formada por la acción de la luz ultravioleta dio a la tierra una protección contra la alta energía de esta misma radiación, creándose así las condiciones apropiadas para la aparición de la vida. Las algas verde-azules y los vegetales perfeccionaron el procedimiento al combinar el CO2 atmosférico con el agua y los minerales del suelo con producción de materia orgánica y liberación de oxígeno que transformaría, a la atmósfera terrestre de reductora en oxidante.
El oxígeno que se generaba por fotólisis del agua, ahora se libera de ésta en forma eficiente mediante la reacción de fotosíntesis, usando la luz solar como fuente de energía. Se acumulo en el planeta gran cantidad de materia orgánica lo cual enriqueció a la atmósfera de oxígeno, dándose así las condiciones para el nacimiento de un nuevo tipo de vida. Este nuevo tipo de vida realiza la operación contraria a la que se efectua en los vegetales: toma la materia orgánica que elaboran los vegetales y por medio de una muy eficiente reacción de oxidación, libera y utiliza la energía contenida en esas sustancias para realizar sus funciones. Posteriormente el bióxido de carbono formado en esa reacción regresa a la atmósfera, de donde podrá volver a ser empleado por los vegetales y continuar con el terno ciclo.
Los organismos vegetales, para realizar la reacción de oxidación y liberar las 686 kilocalorías contenidas en la molécula de glucosa, utilizan un pigmento llamado hemoglobina. La hemoglobina es una cromoproteína compuesta por una proteína, la globina, unida a una molécula muy parecida a la clorofila, pero que, en vez de magnesio, contiene fierro.
Otro mineral que le organismo humano requiere en cantidades apreciables es el calcio, cuyos compuesto son bien conocidos. El fósforo es otro de los elementos indispensables para el funcionamiento del organismo humano. El monóxido de carbono (CO), se combina con la hemoglobina desplazando al oxígeno para dar un compuesto estable .
LOS ANIMALES Y EL HOMBRE:
D e todos los animales, hubo unos que destacó por tener un cerebro mayor que los demás: el hombre. El cerebro es un órgano maravilloso que distingue al hombre de los demás animales y lo ha llevado a dominar el planeta y, más aún, a conocer otros mundos. El cerebro recibe glucosa pura como fuente de energía, y para su oxidación usa casi el 20% del oxígeno total que consume un ser humano adulto. El cerebro gobierna las emociones y el dolor por medio de reacciones químicas. La química del cerebro es muy complicada y no es bien conocida todavía; sin embargo, es muy interesante la relación que existe entre los efectos de alcaloide morfina, el alivio del dolor y las sustancias naturales del cerebro llamadas endorfinas y encefalinas.
OPIO, MORFINA Y SUSTANCIAS OPIÁCEAS DEL CEREBRO:
El opio es una sustancia analgésica constituida por morfina. El comportamiento de la morfina como analgésico es impresionante, ya que causa euforia, regula la respiración y es antidiarreico. Es un analgésico tan poderoso que se usa en las últimas fases del cáncer.
DESCUBRIMIENTO DEL FUEGO:
El fuego es la primera reacción química que el hombre domina a voluntad. El hombre aprendió a iniciar la reacción o a avivarla aumentando el oxígeno al soplar sobre las brasas en contacto con la leña seca, y más tarde supo iniciarlo con chispas y por fricción. El fuego condujo al conocimiento de los primeros elementos químicos: el oro, el plomo, el cobre, el estaño, el azufre y el carbón.
ENVEJECIMIENTO:
El aspecto de los seres vivos cambia con el tiempo: se hacen viejos. El tiempo que se mide por el número de días, meses y años transcurridos, bien podría medirse por el número de respiraciones o por el volumen del oxígeno que ha usado el cuerpo desde su nacimiento hasta su muerte. Los antioxidantes son importantes en el tejido canceroso en donde la concentración de tocoferol es mayor que en tejido normal. Son también importantes en la prevención de oxidación de lípidos en los tejidos.
El envejecimiento biológico puede ser debido al ataque de radicales hidroxilo H O sobre las células no regeneradas del cuerpo.
V.- Importancia de las plantas en la vida del hombre: usos mágicos y medicinales
El conocimiento de las plantas y sus propiedades seguía avanzando: ya no solo las usaba el hombre como alimentos, combustibles y material de construcción, sino también como perfume, medicinas y para obtener colorantes. Es evidente que la necesidad de alimentación era primordial y que los testimonios del uso medicinal de las plantas son menos frecuentes. Los estudios botánicos, sirvieron de base a estudios posteriores por medio de los cuales ha sido posible la identificación botánica de más de mil de las plantas.
DROGAS ESTIMULANTES CON FINES MÁGICOS Y RITUALES:
Muchas plantas fueron utilizadas en ritos mágico-religioso y muchas de ellas continúan en uso hasta nuestros días.
El peyote, se sigue utilizando en la actualidad y se le considera una planta divina. Cuando este cactus es comido, da resistencia contra la fatiga y calma el hambre y la sed. Sus efectos duran de seis a ocho horas y terminan de manera progresiva hasta su cese total.
OLOLIUQUI
El ololiuqui tenia un amplio uso mágico-religioso. La semilla molida era usada, mezclada con otros vegetales, para ungir a sacerdotes indígenas, quienes pretendian adquirir la facultad de comunicarse con los dioses. Se dice que la planta untada alivia las partes enfermas, por lo que se le llamó medicina divina.
HONGOS:
Ciertos hongos fueron usados con fines rituales en varias regiones del territorio mexicano y la práctica continúa también hasta nuestros días. Existen muchos más ejemplos de plantas medicinales y alucinógenos. Todas ellas son un interesante material para realizar estudios químicos.
CURARE:
La palabra curare es una adaptación al español de una frase que en la lengua de una de las tribus sudamericanas significa "matar aves". Para su preparación hace hervir por varias horas en una olla de barro los diferentes vegetales; el agua que se pierde por evaporación es sustituida por adicción de más agua; mientras se mantiene la ebullición se agita la mezcla y se agregan otras sustancias venenosas como hormigas y colmillos de serpiente.
ZOAPATLE, CIHUAPALLI (MEDICINA DE MUJER):
El zoapatle era utilizada por las mujeres indígenas para inducir al parto o para corregir irregularidades en el ciclo menstrual. En la actualidad, su empleo sigue siendo bastante extendido con el objeto de facilitar el parto, aumentar la secreción de la leche y de la orina y para estimular la menstruación.
VI.- Fermentaciones, pulque, colonche, tesguino , pozol, modificaciones químicas
PULQUE:
El pulque fue en Mesoamérica lo que el vino fue para los pueblos mediterráneos.
El pulque fue una bebida ritual para los mexicas y otros pueblos mesoamericanos. Era la bebida que se daba en las bodas, que se les daba a beber a los guerreros vencidos que iban a ser inmolados, la que se usaba en importantes ceremonias religiosa, etc.
El pulque era el producto de la fermentación de la savia azucarada o aguamiel, que se obtiene al eliminar el quiote o brote floral y hacer una cavidad en donde se acumula el aguamiel en cantidades que pueden llegar a seis litros diarios durante tres meses.
El pulque , a pesar de los intentos por erradicar su consumo, sigue siendo utilizado hasta nuestros días y forma parte importante del folklore mexicano.
MANUFACTURA DEL PULQUE:
El procedimiento tradicional, que data desde las épocas prehispánicas, consiste en recoger el aguamiel y colocarlo en un recipiente de cuero, donde se lleva a cabo la fermentación provocada por la flora natural del aguamiel.
El pulque es una bebida blanca con un contenido alcohólico promedio de 4.26%.
OTRAS BEBIDAS MEXICANAS OBTENIDAS POR FERMENTACIÓN:
Se conoce como colonche a la bebida alcohólica roja de sabor dulce obtenida por fermentación espontánea del jugo de tuna, especialmente de la tuna cardona
(Opuntia streptacantha).
POZOL:
El pozol es maíz molido y fermentado que al ser diluido con agua produce una suspensión blanca que se consume como bebida refrescante y nutritiva. Se puede agregar a la bebida sal y chile molido, azúcar o miel según el gusto.
Preparación: Para la obtención del pozol se prepara una masa de maíz, siguiendo el mismo procedimiento que se utiliza para la preparación de las tortillas. El maíz se hierve en agua de cal aproximadamente al 10%. El maíz cocido llamado nixtamal, se escurre y se lava con agua limpia. El nixtamal limpio se muele en metate o en un molino hasta obtener una masa con la que se hacen bolas que se envuelven en hojas de plátano. En esta forma se deja reposar por varios días para que la fermentación se lleve a cabo.
FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA:
La fermentación alcohólica producida por la levadura ha sido utilizada por todos los diferentes pueblos de la tierra. En la obtención industrial de etanol se usan diversos sustratos, uno de los principales son las mieles incristalizables que quedan como residuo después de la cristalización del azúcar en los ingenios. Al mezclar la levadura con la masa de harina se lleva a cabo una fermentación por medio de la cual algunas moléculas de almidón se rompen para dar glucosa, la que se sigue fermentando hasta dar alcohol y bióxido de carbono (CO2).
OTROS PRODUCTOS OBTENIDOS POR FERMENTACIÓN:
Fermentación láctica:
La leche es fermentada por vario microorganismos tales como Lactobacillius casei, o por cocos como el Streptococcus cremoris, transformándose en alimentos duraderos como yogurt y la gran variedad de quesos tan preciados en la mesa. La acidez de la leche fermentada se debe al ácido láctico que se forma por la transformación de los azúcares de la leche (de la lactosa).
La primera transformación química en esteroides fue la testosterona. Para obtenerla se hizo en dos pasos: primero, se efectuó la oxidación de androstenolona por agitación de la sustancia finamente dividida en suspensión en agua adicionada de fosfato. En esta suspensión la levadura trabaja oxidando al esteroide por medio del oxígeno del aire durante dos días. Segundo, la androstenediona así obtenida se separa y se hace fermentar con levadura que trabaja en una solución azucarada. En este paso el microoorganismo reduce selectivamente un carbonilo y produce la hormona masculina, la testosterona.
Las fermentaciones se han utilizado también para obtener corticoides.
VII.- Jabones, saponinas y detergentes
El efecto limpiador de jabones y detergentes se debe a que en su molécula existe una parte lipofílica por medio de la cual se unen a la grasa o aceite, mientras que la otra parte de la molécula es hidrofílica, tiene afinidad por el agua, por lo que se une con ella; así, el jabón toma la grasa y la lleva al agua formando una emulsión.
SAPONIFICACIÓN:
Los jabones se preparan por medio de una de las reacciones químicas más conocidas: la llamada saponificación de aceites y grasas. Los aceites vegetales, como el aceite de coco o de olivo, y las grasas animales, como el sebo, son ésteres de glicerina con ácidos grasos. Por eso cuando son tratados con una base fuerte como sosa o potasa se saponifican, es decir producen la sal del ácido graso conocido como jabón y liberan glicerina. En el caso de que la saponificación se efectúe sosa, se obtendrán los jabones de sodio, que son sólidos y ampliamente usados en el hogar. Los jabones de sodio tienen un amplio uso en nuestra civilización, por lo que la industria jabonera es una de las mas extensamente distribuidas en el mundo entero.
FABRICACIÓN DE JABÓN:
El proceso de fabricación de jabón es el siguiente: se coloca el aceite o grasa en un recipiente de acero inoxidable, llamado paila, que puede ser calentado mediante un serpentín perforado por el que se hace circular vapor. Cuando la grasa se ha fundido, 80°, o el aceite se ha calentado, se agrega lentamente y con agitación una solución acuosa de sosa. La agitación se continua hasta obtener la saponificación total. Se agrega una solución de sal común (NaCl) para que el jabón se separe y quede flotando sobre la solución acuosa.
Se recoge el jabón y se le agregan colorantes, perfumes, medicinas u otros ingredientes, dependiendo del uso que se le quiera dar.
ACCIÓN DE LAS IMPUREZAS DEL AGUA SOBRE EL JABÓN:
Cuando el agua contiene sales de calcio u otros metales, se le llama agua dura. Este tipo de agua ni coce bien las verduras ni disuelve el jabón. Este último sucede así, porque el jabón reacciona con las sales disueltas en el agua y, como consecuencia, produce jabones insolubles.
Cuando se utilizan agua duras, la cantidad de jabón que se necesita usar es mucho mayor, como consecuencia, el jabón no produce espuma hasta que todas las sales de calcio o magnesio se han gastado produciendo una sustancia insoluble.
DETERGENTES:
Los primeros detergentes fueron sulfatos de alcoholes y después alquilbencenos sulfonados, más tarde sustituidos por una larga cadena alifática, generalmente ramificada.
Dado que los detergentes han resultado ser tan útiles por emulsionar grasas con mayor eficiencia que los jabones, su uso se ha popularizado, pero, contradictoriamente, han creado un gran problema de contaminación, ya que muchos de ellos no son desagradables.
Los detergentes son muy variados, y los hay para muy diversos usos.
ENZIMAS:
Los detergentes con esta formulación son capaces de eliminar manchas de sangre, huevo, frutas, etcétera. Los ácidos carboxílicos secuestran la dureza del agua reaccionando con las sales metálicas presentes en esas aguas.
SAPONINAS:
Antes se usaban jabones naturales llamados saponinas. Las saponinas se han usado también como veneno de peces. Las saponinas producen hemolisis a grandes diluciones y están constituidas por grandes moléculas orgánicas, como esteroides o triterpenos, unidas a una o varias azúcares, por lo que contienen los elementos necesarios para emulsionar la grasa.
VIII.- Hormonas vegetales y animales, feromonas, síntesis de hormonas a partir de sustancias vegetales
Las plantas no sólo necesitan para crecer agua y nutrientes del suelo, luz solar y bióxido de carbono atmosféricos. Ellas, necesitan hormonas para lograr un crecimiento armónico. Cuando la planta germina, comienzan a actuar algunas sustancias hormonales que regulasn su crecimiento desde esa temprana fase: las fitohormonas, llamadas giberelinas, son las que gobiernan varios aspectos de la germinación; cuando la planta surge a la superficie, se forman las hormonas llamadas auxinas, las que aceleran su crecimiento vertical, y , más tarde, comienzan a aparecer las citocininas, encargadas de la multiplicación de las células y que a su vez ayudan a la ramificación de la planta.
Las auxinas hacen crecer a la planta es por medio del aumento del volumen celular provocado por absorción de agua.
La planta contiene también inhibidores, sustancias que actúan cuando las condiciones dejan de ser favorables para el crecimiento, ya sea por escasez de agua o por frío.
Las sustancias responsables de la caída de las hojas y frutos se llama ácido abscísico.
Algunas plantas despiden sustancias tóxicas, ya sea por su follaje, cuando están vivas, o como producto de degradación, al descomponerse en el suelo. Estas sustancias que impregnan el suelo evitan la germinación y, en caso de que nazcan otras plantas, retardan su crecimiento.
EL MOVIMIENTO DE LAS PLANTAS:
Los movimientos de las plantas son provocados por sustancias químicas. Los movimientos se deben a sustancias químicas de naturaleza ácida. El movimiento nocturno se debe a la sustancia fotoinestable PPLMF-1.
MENSAJEROS QUÍMICOS EN INSECTOS Y PLANTAS:
Existen tres clases principales de mensajeros químicos: alomonas, kairomonas y feromonas.
Las alomonas son sustancias que los insectos toman de las plantas y que posteriormente usan como arma defensiva; las kairomonas son sustancias químicas que al ser emitidas por un insecto atraen a ciertos parásitos que lo atacarán, y las feromonas son sustancias químicas por medio de las cuales se envían mensajes como atracción sexual, alarma, etcétera.
Las kairomonas son sustancias que denuncian a los insectos herbívoros ante sus parásitos, a los que atrae.
FEROMONAS DE MAMÍFEROS:
Las sustancias químicas son a veces características de un individuo que las usa para demarcar su territorio. Estas secreciones están compuestas por una gran variedad de sustancias químicas, las cuales sirven para identificar la especie, el sexo y aun a un individuo particular. El interés en el sexo opuesto es despertado por el olor de ciertos compuestos.
ESTRÓGENOS SINTÉTICOS (NO NATURALES):
Existen dos sustancias sintéticas llamadas estilbestrol y hexestrol. Estas sustancias, aunque poseen una potente actividad de hormona femenina, no son aplicables a personas dada sUu toxicidad.
ESTEROIDES CON ACTIVIDAD ANABÓLICA:
La testosterona, tiene la propiedad de favorecer el desarrollo muscular. Los cuerpos de los adolescentes aumentan de peso al favorecerse la fijación de proteínas por efecto de la testosterona. A esta propiedad se le llama actividad anabólica.
EFECTOS SECUNDARIOS:
En el uso de esteroides anabólicos existen efectos secundarios que pueden ir desde mal carácter y acné, hasta tumores mortales. Los daños al hígado están perfectamente documentados en personas que abusan de los esteroides. Si los efectos secundarios en el hombre son molestos, en la mujer son más preocupantes: aumento de vello en la cara, caída del pelo, voz más grave, crecimiento del clítoris e irregularidades en el ciclo menstrual, los efectos son reversibles.
HORMONAS HUMANAS A PARTIR DE SUSTANCIAS VEGETALES:
El hombre, con su gran capacidad intelectual, ha hecho posible la transformación química de sustancias vegetales en hormonas sexuales y otras sustancias útiles para corregir ciertos desarreglos de la salud.
Sustancias químicas con el esqueleto básico de las hormonas sexuales y de otras sustancias indispensables para el buen funcionamiento del organismo humano existen en los vegetales en forma natural.
Estas sustancias, llamadas saponinas, fueron ampliamente conocidas por los pueblos prehispánicos y usados por ellos como jabón.
IX.- Guerras químicas, accidentes químicos
Antes de que el hombre apareciera sobre la tierra ya existía la guerra. Los vegetales luchaban entre sí por la luz y por el agua y sus armas eran sustancias químicas que inhiben la germinación y el crecimiento del rival. La lucha contra insectos devorados ha sido constante durante millones de años. Las plantas mal armadas sucumben y son sustituidas por las que, han elaborado nuevas y más eficaces sustancias que las defienden. Los insectos también responden, adaptándose hasta tolerar las nuevas sustancias; muchos perecen y algunas especies se existinguen, pero otras llegan a un acuerdo y logran lo que se llama simbiosis, brindándose ayuda mutua.
GUERRA ENTRE INSECTOS Y DE INSECTOS CONTRA ANIMALES MAYORES:
Muchos insectos poseen aguijones conectados a glándulas productoras de sustancias tóxicas con los que se defienden de los intrusos. Las avispas y las abejas son insectos bien conocidos por inyectar sustancias que causan dolor y alergias. El hombre conoce bien estas cualidades, pues muchas veces por perturbar la tranquilidad del enjambre ha sido inyectado con dopamina o histamina, sustancias entre otras que son responsables del dolor, comezón e hinchazón de la parte atacada. Otros insectos producen repelentes para su defensa: algunos gusanos malolientes producen aldehído butírico. Los escarabajos, como las catarinas y las luciérnagas, producen alcaloides tetracíclicos que tienen muy mal olor.
EL HOMBRE USA LA QUÍMICA PARA LA GUERRA:
Posiblemente la reacción química que el hombre aprovechó para destruir a su enemigo fue el fuego. La misma reacción de oxidación que logro dominar para tener luz y calor, para cocinar alimentos y fabricar utensilios. El hombre inventa un explosivo, la mezcla de salitre, azufre y carbón, que es usada en un principio para hacer cohetes que alegraron fiestas y celebraciones. Fue utilizado posteriormente por el hombre para disparar proyectiles y así poder cazar animales para su sustento. Pero el hombre, terminó por emplear el poder explosivo de la pólvera para hacer armas guerreras y así enfrentarse a su enemigo. Varios productos nitrados, por su alto contenido de oxígeno, son buenos explosivos.
En la Segunda Guerra Mundial se usó otra sustancia orgánica nitrada, el trinitrotolueno o TNT, obtenida por tratamiento del tolueno con mezcla sulfonítrica.
El TNT es un potente explosivo, pero de manejo mucho más seguro que la nitroglicerina, 1 kg de TNT produce 730 litros de gases y 1080 K cal. Es decir, un volumen de 1 litro se expande a 730 litros. La cantidad de energía es tan grande que la temperatura alcanza los 4000° C.
USO DE SUSTANCIAS TÓXICAS EN LA GUERRA:
Las sustancias de alta toxicidad fueron utilizadas como armas químicas en la primera guerra mundial. El gas mostaza se llamó de esta manera por tener un olor parecido al de la mostaza. No es realmente un gas, sino un líquido irritante que hierve a alta temperatura, el cual debido a su baja tensión superficial produce vapores, los que, por su alta toxicidad, basta con que exista una muy baja concentración en el aire para causar molestias a la gente o incluso causarles la muerte.
Para la segunda guerra mundial se eliminaron la mayor parte de las sustancias tóxicas utilizadas en la primera guerra y sólo quedaron unas cuantas como el gas mostaza, el fosgeno, y el ácido cianhídrico para usos especiales.
GASES NEUROTÓXIDOS:
Los gases neurotóxicos sarina o GB y tabun son más letales que las armas químicas usadas en la primera guerra. Son inodoros, por lo que es muy difícil detectarlos antes de que hayan hecho daño mortal.
ESPIONAJE QUÍMICO. EL POLVO DE LOS ESPÍAS:
El aldehído, que es un polvo amarillo, se coloca sobre objetos que normalmente se tocan, tales como el volante del automóvil y la cerradura de la puerta. La sustancia, colocada en pequeñas cantidades, se adhiere a la mano y luego puede ser detectada en los objectos que el individuo tocó posteriormente. De esta manera se puede seguir el trayecto de la persona investigada.
LOS HERBICIDAS COMO ARMA QUÍMICA. SU USO EN VIETNAM:
Las auxinas sintéticas y del ácido indol acético fueron preparadas en una gran variedad dependiendo de la planta que se pretende matar. El ácido 2,4, D fue un hervicida selectivo que mata a plantas de hojas anchas sin dañar a los cereales, por lo que protege en forma eficiente a cultivos de trigo, avena, cebada y otros granos. Existen hervicidas tan potentes, como el ácido 3,4-diclorofenoxiacético, que mata a todo tipo de plantas, por lo que en vez de proteger los cultivos los aniquila.
EL AGENTE NARANJA:
El agente naranja es una combinación de dos herbicidas. El agente naranja contiene dos herbicidas, el ácido 3,4, D y el 2,4,5, T.
En la guerra de Vietnam fue utilizado para hacer que los árboles perdieran sus hojas y que de esta manera no se pudiese esconder el enemigo. Años después la población ha desarrollado cáncer y se han dado malformaciones en los recién nacidos. El uso de 2,4,5, T ha sido prohibido en los Estados Unidos y en algunos otros países.
EFECTOS DEL AGENTE NARANJA:
El agente naranja que se aplicó sobre los bosques de Vietnam venía contaminado con dioxina, una sustancia altamente tóxica que provocó trastornos en la salud de los veteranos de la guerra de Vietnam.
LLUVIA AMARILLA, POSIBLE USO DE MICOTOXINAS COMO ARMAS DE GUERRA:
Las micotoxinas que se cree que se encuentran en la lluvia amarilla son las llamadas tricotecenos y son producidos por un hongo del género Fusarium. Unas de esta toxinas es la llamada deoxynivolenol (DON) o vomitoxina.
Se confirmo que la lluvia amarilla es un fenómeno natural, no se podrá acusar a nadie de violar los tratados que prohíben el uso de armas químicas y biológicas.
LAS SUSTANCIAS TÓXICAS COMO ACCIDENTES:
Recientemente en la planta de insecticidas de Bhopal en el centro de la India se sufrió un accidente con el escape de isocianato de metilo.
Este gas, altamente tóxico, se emplea en la fabricación del insecticida carbaril, el que a su vez se prepara con metil amina y con el también gas muy tóxico fosgeno.
OPINIÓN PERSONAL DEL LIBRO:
A mi me gusto mucho este libro ya que en cada capítulo nos transmite de manera clara y breve cierta información que, en lo personal, de la cual sabía muy poco.
En el capítulo 1 hay un subtema que me intereso: “La atmósfera primitiva de la Tierra” en él cual nos explica como al transcurrir el tiempo la atmósfera de la Tierra ha ido tenido cambios los cuales la han llevado a la composición que actualmente tiene. Oparin un científico ruso expuso una teoría en la cual explicaba que la atmósfera estaba compuesta por vapor de agua (H2O), amoniaco (NH3) e hidrocarburos, principalmente metano (CH4), conteniendo así también ácido sulfhídrico (H2S), esta teoría ha sido aceptada y explica también como gradualmente se fue acumulando en la atmósfera la liberación de oxígeno que como consecuencia de ello propició la vida animal en el planeta Tierra.
En el capítulo 3 nos menciona sobre el gran trabajo que realiza la capa de ozono, el cual consiste en proteger nuestro planeta Tierra de las altas radiaciones ultravioletas que debido a la alta energía que contienen dichas radiaciones, son dañinas y ponen en peligro la vida de todos los seres vivos que habitan el planeta Tierra. Desde la formación de la capa de ozono permite así que la Tierra tenga las condiciones apropiadas para la aparición de la vida.
Uno de los sucesos que ha marcado la vida del ser humano, ha sido el descubrimiento del fuego, que fue dominado por el hombre primitivo, lo cual produjo un gran paso en el dominio de la naturaleza; gracias ha este descubrimiento el hombre ha tenido grandes avances. Se considera que el fuego fue la primera reacción química que el hombre domina a voluntad.
Otro gran avance que ha traído beneficios para la vida del hombre es el conocimiento de las propiedades de algunas plantas ya que algunas son utilizadas para curar ciertas enfermedades. Los primeros pueblos que se establecieron en el territorio mexicano tenían un amplio conocimiento acerca de las propiedades medicinales de plantas, que en la actualidad aún se siguen utilizando. Un ejemplo es la planta de zoapatle, esta planta era utilizada por las mujeres para inducir el parto, en la actualidad aún se conserva su uso.
Un proceso muy conocido es la fermentación, pero tal vez del cual no tenía conocimiento del porque sucedía, este proceso lo hemos observado cuando la leche se agria; este proceso ocurre en forma rápida y es provocado por microrganismos.
Otra parte que desconocía es acerca de las moléculas: lipofílicas y hidrofílicas, es que provocan que la grasa o aceite se una a ellas, las contienen los jabones y detergente que utilizamos en nuestra vida cotidiana ya sea para lavar ropa o para lavar diversos artículos.
Durante el transcurso de los años el hombre a aprendido a utilizar mejor los descubrimientos que a traído la química pero en algunos casos no ha sido para beneficiarse así mismo, si no que también ha traído grandes consecuencias y en algunos casos para dar muerte a sus congéneres, principalmente en las guerras. Un ejemplo de ello ha sido la creación de bombas atómicas, que son extremadamente explosivas.
La información que podemos encontrar en este libro es de gran utilidad, por que podemos adquirir nuevos conocimientos que más adelante serán de gran ayuda.
REFERENCIAS:
LIBRO: QUÍMICA, UNIVERSO, TIERRA Y VIDA
AUTOR: ROMO DE VIVAR
LIBRO: QUÍMICA, UNIVERSO, TIERRA Y VIDA
AUTOR: ROMO DE VIVAR
