Trabajo de resumen del libro: Química Universo Tierra y Vida.
Alumno: Edgar Yoab Guinto Nolasco
Maestra: Guadalupe Carballo
Materia: Química
CAPITULO: 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, que a partir de un gas denso formo las galaxias; La Vía Láctea formada por mas de 100 mil millones de estrellas.
Cuando la temperatura era de mil millones de grados, se comenzaron a formar los núcleos de los elementos, el hidrogeno (H) y el helio (He) con el paso del tiempo los químicos han descubierto poco a poco más elementos entre ellos los que hoy en día existen en la tabla periódica:
Los primeros elementos formados: el hidrogeno (H) y el helio (He): el hidrogeno se encuentra en una proporción a 90% y el helio en alrededor de 8%. Aunque estos elementos son mas abundantes en el sol y en las estrellas.
El hidrogeno es un gas mas ligero que el aire su átomo esta formado por un núcleo llamado protón que posee una carga positiva la cual se encuentra neutralizada por un electrón (carga negativa).
El oxigeno y el hidrogeno se combinan produciendo agua, que se escapa en forma de vapor. A esto se le llama ley de las proporciones constantes e indica que dos átomos de hidrogeno, cada uno de peso atómico de 1, reaccionan con un átomo de oxigeno, con peso atómico de 16, produciendo una molécula de agua con peso atómico de 18.
El agua, producto formado en la combustión del hidrogeno, es la molécula mas abundante en la tierra, donde se le encuentra en sus tres estados físicos: como liquido, cubriendo ¾ partes de la superficie del planeta, constituyendo mares, ríos, lagos; como vapor, en grandes cantidades en la atmosfera, de donde se precipita como lluvia o nieve, y en su estado solido (hielo).
Esta molécula tan singular y abundante es la base de la vida. El agua en estado puro, es un líquido incoloro, inodoro e insípido, el agua en estado solido es menos densa que en forma liquida.
LAS GRANDES RESERVAS
DE AGUA COMO
RAGULADORAS DEL CLIMA.
Como el agua se calienta o enfría mas lentamente que el suelo, sirve para regular la temperatura. El agua no solo es abundante en la tierra, también se a detectado en otros cuerpos celestes. Por ejemplo en Marte existe agua congelada en los polos, donde se encuentra mezclada con hielo seco (CO2 sólido).El cometa Halley la contiene en forma de hielo, como revelan los últimos informes.
AGUA OXIGENADA
PEROXIDOS DE HIDROGENO,
H2O2.
Existe un compuesto que tiene un átomo de oxigeno mas que el agua es conocida como AGUA OXIGENADA cuya estructura es H2O2 HO----OH, esta sustancia es inestable es decir libera oxigeno con facilidad para quedar como agua común. El agua oxigenada mata muchos microbios e por eso que se emplea como desinfectante de heridas.
El agua oxigenada en la farmacia es diluida contiene solo tres partes de agua oxigenada por 97 de agua común, en laboratorios químicos es mas concentrada contiene 30 partes de H2O2 por 70 de agua ordinaria es peligrosa causa quemaduras al contacto con la piel.
PREPARACION DE HIDROGENO.
Ya que el agua es el compuesto de hidrogeno mas abundante y accesible, será la materia prima en que primero se piense para preparar hidrogeno, el agua esta formada por átomos de hidrogeno (H’), al pasar una corriente eléctrica atreves de agua es de esperarse la generación de protones que serán atraídos hacia el polo negativo (cátodo), donde se descargaran, liberando, por tanto hidrogeno gaseoso (H2). Existe el problema de que el agua pura es mala conductora de corriente eléctrica, por lo que es necesario disolver en ella una base o un acido fuerte que la hagan conductora, por ejemplo acido nítrico (HNO3).
A esta reacción se le conoce como electrolisis es decir ruptura de una molécula por medio de electricidad, no solo se emplea para romper la molécula de agua se usa también para liberar los metales de sus sales. Existen otras muchas posibilidades de utilizar la electrolisis para recubrir un metal con otro; la electrolisis tiene múltiples aplicaciones practicas, la obtención y purificación de metales, por este procedimiento se purifica el cobre y se obtiene el aluminio.
OBTENCION DE HIDROGENO
POR DESCOMPOCICION
DEL AGUA CON METALES.
Cuando se arroja un pequeño trozo de sodio metálico sobre el agua se efectúa una reacción violenta, se desprende hidrogeno y se genera calor. En ocasiones la reacción es tan violenta que el hidrogeno liberado se incendia.
2 Na + H2O à 2 NaOH + H2
PREPARACION DE H2
EN EL LABORATORIO.
Una forma mas moderada y fácil de controlar la reacción para preparar hidrogeno es la descomposición de un acido fuerte por medio de un metal como fierro o zinc.
En esta reacción el metal desplazará a el hidrogeno formando la sal llamada cloruro de zinc, si el hidrogeno liberado se ase arder en presencia del aire, se podrá condensar el agua formada por la combinación del oxigeno del aire, justificando así su nombre que en griego significa “el que forma agua”.
LA ELECTROLICIS
EN LA OBTENCION DE METALES.
ALUMINIO
El aluminio es el 3° elemento mas abundante en la tierra se le encuentra formado como el granito y la mica etc. La bauxita es un oxido de aluminio muy abundante, de el se obtiene el aluminio metálico mediante un proceso electrolítico descubierto en los Estados Unidos por Charles M. Hall, y en Francia por P. L. T. Heroult. El procedimiento descubierto por ambos jóvenes fue idéntico ambos se hicieron ricos hasta el fin de sus vidas en 1914.
Para obtener aluminio de bauxita, esta es previamente purificada, y disuelta posteriormente en un baño de criolita fundida.
HELIO
El helio, segundo elemento mas abundante en el universo y en el sol, es también un gas ligero que a diferencia del hidrogeno es inerte no se combina con otros elementos , incuso es tan poco reactivo que no se combina consigo mismo
Los elementos que existen en el universo van siendo cada vez mas pesados. Los únicos elementos que no racionan y permanecen siendo como átomos solitarios son los gases nobles.
LA ATMOSFERA PRIMITIVA
DE LA TIERRA.
El científico ruso Oparin supone que estaba compuesta por vapor de agua (H2O) amoniaco
(NH3) e hidrocarburos principalmente metano (CH4) también acido sulfúrico (H2S).
En 1953, el científico estudiante Miller dio apoyo a la teoría de Oparin mediante un experimento, este, en su momento, debido a su reactividad no lego a concentraciones apreciables pues se combinaba con los elementos de la corteza terrestre para dar óxidos. De esta manera oxido al amoniaco que abundaba en la atmosfera de la tierra, así la atmosfera de la tierra se fue acercando a la composición que tiene actualmente, compuesta por 78% de nitrógeno (N2), 21% de oxigeno (O2), 0.9% de argón (Ar), vapor de agua (H2O), bióxido de carbono (CO2). El O2 ha ido en aumento asta llegar a ser el elemento mas abundante de la corteza terrestre +- 50 por ciento.
El resto de los planetas de nuestro sistema solar no son tan afortunados como el nuestro, pues ninguno tiene agua con abundancia ni tiene atmosfera rica en oxigeno. Las condiciones que existen en los planetas mas cercanos al sol, Mercurio y Venus, son impropias para la vida (tienen temperaturas muy altas).
Los grandes planetas mas alejados de la tierra: Júpiter, Saturno. Urano y Neptuno, además de ser muy fríos tienen una atmosfera en que el principal constituyente es el hidrogeno, aparte de cantidades apreciables de helio y metano.
COMPONENTES
DEL CUERPO HUMANO.
Los principales elementos de que esta formado el cuerpo humano son: carbono (C),
Oxigeno (O) hidrogeno (H) y nitrógeno (N). La molécula más abundante de los seres vivos es el agua. En el ser humano llega a ser el 70% de su peso.
Todos los elementos que fueron tomados de la tierra y de la atmosfera para crear un ser vivo regresan a su punto de origen donde quedan en disposición de ser reutilizados. Los elementos que forman parte de los seres vivos no solo son importantes constituyentes de nuestro planeta, los son también de otros cuerpos celestes.
OPINIÓN: el primer capitulo me trata de dar a entender de como se crearon los primeros elementos de la tierra por medio de la creación del universo posteriormente como se fueron creando los compuestos como el agua en la tierra y as sucesivamente y me da a conocer algunos de los componentes de los primeros elementos.
CAPITULO: II
El átomo de carbono los hidrocarburos otras moléculas orgánicas, su posible existencia en a tierra primitiva y en otros cuerpos celestes.
La teoría de la gran explosión como origen del universo concibe la formación del átomo de carbono (peso atómico = 12) en el inferior de las estrellas mediante la colisión de tres átomos de helio (peso atómico = 4).
La generación del carbono y de los átomos mas pesados se dio en el interior de las estrellas antes e la formación de nuestro sistema solar (4 600 millones de años). La nube de polvo y gas, fue comprimida, se formo la nebulosa en cuyo centro la materia se concentro y calentó hasta producir nuestro sol.
La materia fue siendo cada vez más fría y sus elementos mas ligeros. Con este material se formaron los planetas y sus lunas. Los planetas interiores: mercurio, Venus, tierra y Marte, son rocosos con gran proporción de metales, óxidos y silicatos. En cambio los planetas exteriores contienen más gases.
La tierra, contiene agua en abundancia y carbono en cantidades también relativamente abundantes.
Los elementos del 93 al 109, llamados transuránicos han sido preparados artificialmente por el hombre mediante colisiones entre distintos átomos. El primero de ellos, el fosforo 30, fue preparado por Fredic e Irene Joliot en 1935.
Cualquier elemento natural o sintético es identificado por su número atómico Z, que corresponde a su número de protones que se encuentran en su núcleo.
El carbono, elemento base de la vida, se encuentra en la corteza terrestre en una proporción de 0.03%, el carbono se encuentra también en los demás planetas de nuestro sistema solar; el la tierra se le encuentra: libré en forma de diamante o de grafito, combinado, formando parte de diversas moléculas orgánicas como la célula de la madera,
El algodón de azúcar; formando parte de sustancias inorgánicas como el mármol, que químicamente en el carbonato de calcio (CaCO3), el bicarbonato de sodio o polvo de hornear (NaHCO3) y en la atmosfera terrestre como bióxido de carbono (CO2).
EL CARBONO EN ESTADO LIBRE.
Alotropía es una palabra griega que significa variedad. El diamante es, por tanto, uno de los alótropos del carbono. Debido a las diferencias que existen en las uniones entre los átomos del diamante y los del otro alótropo del carbono, el grafito, ambos tienen propiedades completamente diferentes. Así, mientras 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, es decir, es el material de que está hecho el corazón de los lápices.
Como ambas sustancias están formadas tan sólo por átomos de carbono, como antes veíamos, la diferencia en propiedades físicas se debe al modo de unión entre sus átomos.
COMPUESTOS DEL CARBONO.
El átomo de carbono, por tener cuatro electrones de valencia, tiende a rodearse por cuatro átomos, ya sean del propio carbono, como en el diamante, 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.
PREIMEROS HIDROCARBUROS.
La Tierra, al igual que los demás planetas, 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).
El metano es una molécula estable, en el metano, los cuatro átomos de hidrógeno se encuentran acomodados en los vértices de un tetraedro.
Los hidrocarburos lineales tendrán la fórmula CnH2n +2.
Por ejemplo, el hidrocarburo lineal de 5 átomos de carbono o pentano CH3 - CH2 - CH2 - CH2- CH3 será C5H (2x5)+2 o sea C5H12.
Si el hidrocarburo es ramificado, como por ejemplo el isobutano, su fórmula es también
CnH2n+2
Los hidrocarburos cíclicos 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 (CH2), etano (CH2), propano (C3H8) y butano (C4H10), y son gases inflamables. Los siguientes tres: el pentano (C5H), el hexano (C6H14) y el heptano (C7H16) son líquidos inflamables con bajo punto de ebullición.
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.
Dos átomos de carbono pueden unirse entre sí, usando no sólo una valencia, sino dos y aun tres. En el primer caso tendremos las moléculas llamadas olefinas o alquenos, entre las que la más sencilla es el etileno:
Existe también la posibilidad de que dos átomos de carbono unan tres de sus cuatro valencias, formando así sustancias llamadas alquinos, entre las que la más sencilla es el acetileno:
El acetileno se ha encontrado en meteoritos y muestras de la Luna, en donde se halla combinado con metales formando sustancias duras, llamadas carburos.
Los carburos metálicos se forman por interacción entre el átomo de carbono y un óxido metálico a elevadas temperaturas.
El más conocido de los carburos es el carburo de calcio, CaC2. Esta sustancia se prepara por reacción entre cal (CaO) y carbón a alta temperatura.
CaO + 3 C CaC2 + CO
METANO
El metano, el más simple de los hidrocarburos, es el resultado de la unión de un átomo de carbono con cuatro hidrógenos. En éste, como en el diamante, las cuatro valencias van dirigidas hacia los vértices de un tetraedro
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.
EL METANO
Y OTROS COMPUESTOS QUIMICOS
EN LOS CUERPOS CELETES.
El metano formó parte de la atmósfera primitiva de la Tierra, donde se generó por la acción reductora del hidrógeno sobre el carbono. Era el gas predominante en la atmósfera terrestre de aquel entonces.
C + 2H2 CH4
Actualmente el metano forma parte de la atmósfera de los planetas fríos que se encuentran más allá de Marte en nuestro Sistema Solar, es decir Júpiter, Neptuno, Urano y Plutón.
JUPITER
Las naves espaciales Pionero y Viajero I revelaron un mundo fascinante en que las capas de distintos colores se suceden en este enorme planeta, cuyo diámetro es 11 veces el de la Tierra. Como el metano se conserva en estado gaseoso, aun a 160° bajo cero, y solidifica sólo a -182°, se transforma químicamente con la ayuda de la radiación ultravioleta del Sol.
Los hidrocarburos superiores, constituidos por cadenas de átomos de carbono, al caer sobre el océano de hidrógeno líquido que cubre la superficie de Júpiter, son reducidos nuevamente al hidrocarburo más simple y más estable que es el metano, el que vuelve a incorporarse a la atmósfera joviana.
CH3 - (CH2)n - (CH3 ---à nCH4
SATURNO
Este planeta, que se distingue de los demás por su bello e impresionante sistema de anillos, posee una atmósfera en la que predomina el hidrógeno, aunque es rica también en metano, etano y amoniaco. El etano y el amoniaco se encuentran en estado sólido, y el helio se condensa cayendo como lluvia sobre la superficie del planeta.
Titán. Con este nombre se conoce a la mayor luna de Saturno, un cuerpo celeste con tamaño comparable al de la Tierra. Debido a las bajas temperaturas que se alcanzan en Titán, 93°K (-l80°C) o menos, el metano puede existir en sus tres estados: sólido, líquido y gaseoso.
Titán contiene también sustancias orgánicas provenientes de la reacción entre el metano y el nitrógeno, Titán se convierte en un excelente laboratorio químico extraterrestre donde se llevan a cabo reacciones químicas por medio de las cuales se forman ácido cianhídrico (HCN), ciano acetileno, etanopropano, etileno y metil acetileno. Muchas de estas sustancias, como el ácido cianhídrico, no habían sido detectadas en la atmósfera de otros planetas, aunque sí en el espacio interestelar. (Las demás lunas de Saturno no tienen atmósfera).
URANO Y NEPTUNO
Son gigantescos planetas de color verde azulado, más fríos y densos que Saturno. La atmósfera de estos planetas contiene, además de hidrógeno, metano.
Urano. Es un gran planeta de color verdoso, con 51 000 km de diámetro (4 veces el de la Tierra), que circunda al Sol cada 84 años terrestres. Se encuentra a una distancia del Sol de 2 868 600 000 km o sea 19 veces más alejado de lo que lo está la Tierra. Por tanto, a diferencia de los ocho minutos que tarda en llegar la luz solar a la superficie de la Tierra, a Urano llega después de poco más de dos horas y media.
Urano es un gigante gaseoso con un corazón rocoso, con 3 o 4 veces la masa de la Tierra, cubierto de una capa de agua, amoniaco y metano (H20, NH3 y CH4) de unos ą 8 000 km de espesor. Sobre este vasto océano existe una atmósfera de hidrógeno y de helio, con una considerable cantidad de metano.
Es precisamente el metano el que da un aspecto verdoso al planeta, ya que las ligaduras C—H absorben la luz roja. Neptuno. Es, como Urano, un gigante verdoso con aproximadamente las mismas dimensiones y con una composición química parecida.
PLUTON
Además de ser el más lejano y más pequeño de los planetas del Sistema Solar, es también el menos denso. Su composición química, según las últimas observaciones, queda así... agua sólida 74%, metano 5% y roca 21%.
La posibilidad de reacciones químicas entre las moléculas que forman la atmósfera de estos planetas es, debido al frío, muy restringida. El hidrógeno, que forma 90% de las atmósferas de Urano y Neptuno, no puede arder por la falta de oxígeno. Tampoco el metano, que se asemeja al gas de nuestras estufas, puede arder, pues falta el oxígeno necesario para que se efectúe la reacción de oxidación que sucede cuando encendemos nuestra estufa o el calentador de nuestro baño.
En la atmósfera de Plutón se ha detectado metano, además de los gases nobles, argón y neón, razón por la cual su atmósfera es inerte. Por tanto, el metano en esas condiciones no podrá arder dando bióxido de carbono, agua, luz y calor, como lo hace en la Tierra.
LOS COMETAS
En los helados confines del Sistema Solar existen congelados millones de pequeńos cuerpos celestes formados de hielo, gas y polvo. Cuando alguno de ellos es perturbado por el paso de una estrella, 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. Si en un camino alguno de los cometas se acerca demasiado al Sol, toda su materia se evapora, dando un espectáculo de luz antes de que sus átomos y moléculas pasen a formar parte de la materia invisible del Universo.
Las órbitas de algunos de ellos son alteradas por influencia de los grandes planetas, convirtiéndose en cometas de periodo corto, como es el caso del cometa Halley, que pasa por las cercanías de la Tierra cada 76 ańos.
Los cometas, después de haber sido observados a simple vista o por medio de telescopios y estudiados espectroscópicamente, se han descrito como pequeńos 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
Las naves espaciales enviadas para su exploración y estudio por japoneses, soviéticos y europeos confirmaron muchos de los conceptos previamente establecidos, pero además revelaron datos sorprendentes, muchos de los cuales aún no han sido suficientemente estudiados.
De gran interés fue descubrir que su núcleo es alargado, con la forma de un cacahuate ennegrecido; 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, comparable a los anillos de Urano (tan solo refleja 4% de la luz solar que ilumina).
Así, ahora se sabe que el núcleo no es una brillante bola de hielo, sino una oscura bola de hielo y polvo cubierta de una delgada capa de un material oscuro constituido probablemente por derivados de carbono. Los sensores infrarrojos del Vega 1 detectaron una temperatura de 59°, temperatura más que suficiente para que el hielo sublime.
Los chorros de gas y polvo están constituidos principalmente por vapor de agua (80% en volumen), por lo que por este concepto se eliminan 5 000 kg de agua por segundo. Se encontró que junto con el agua se eliminan grandes cantidades de amoniaco (NH3, 10%) y metano (CH4, 7%), así como bióxido de carbono (CO2, 3.5%).
Los espectrómetros de masa instalados a bordo de la nave europea Giotto detectaron la presencia de una gran cantidad de partículas cargadas provenientes de la ruptura de moléculas tales como H — O., H+, H — O-, Hˇ También detectaron la presencia de iones de carbono, oxígeno, sodio, azufre y fierro.
La nave japonesa Susei, que pasó el 8 de marzo a una distancia de 100 000 kilómetros del núcleo, encontró que el cometa respira hidrógeno: cada 53 horas sube la intensidad de hidrógeno debido al periodo de rotación, ya que en un momento dado presenta la cara que es sensible al Sol, pero al girar muestra la otra cara, dejando de eliminar hidrógeno.
COMPUESTOS OXIGENADOS
DEL CARBONO.
Conforme la atmósfera de la Tierra fue adquiriendo oxígeno, éste se fue consumiendo en la oxidación de los distintos elementos y moléculas que existían en ella. Al no haber suficiente oxígeno atmosférico, no había posibilidad de combustión; tanto el hidrógeno como los hidrocarburos podían calentarse a elevadas temperaturas sin producción de fuego.
Ésta es una reacción de oxidación 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.
2 H2+ O2 --> 2 H2O + calor
Cuando prendemos fuego a un hidrocarburo líquido o mezcla de hidrocarburos como la gasolina vemos que el líquido desaparece totalmente. Lo que sucede en realidad es que, al combinarse con el oxígeno atmosférico, sus átomos de carbono producen el gas bióxido de carbono, mientras que sus átomos de hidrógeno forman vapor de agua, y ambos óxidos en que se transformó el hidrocarburo ascienden a la atmósfera sin dejar huella del líquido combustible.
La oxidación de un hidrocarburo no es siempre total; existen estados intermedios con incorporación parcial de oxígeno. Las moléculas provenientes de estas oxidaciones parciales son de gran importancia para la vida. Los alcoholes, cuyo grupo característico es el oxhidrilo (OH), poseen propiedades parecidas a las del agua (HOH), sobre todo en los de más bajo peso molecular.
La diferencia entre el etano (CH3CH3) y el alcohol etílico (CH3CH2 OH), aunque sigue siendo muy grande (166°), disminuye sensiblemente con respecto a la del par metano/metanol.
De la misma manera, los átomos de oxígeno de una molécula de alcohol atraen a los hidrógenos de una segunda molécula de alcohol. Esta asociación entre moléculas explica tanto la solubilidad en agua de los alcoholes de bajo peso molecular, como su relativamente alto punto de ebullición.
METANOL
ALCOHOLMETALICO
O ALCOHOL DE MADERA.
El alcohol metílico, el más sencillo de los alcoholes, tiene un solo átomo de carbono, se le conoce como alcohol de madera. El alcohol metílico 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.
El alcohol metílico se usa ampliamente como disolvente en química orgánica, es decir como medio en que se llevan a cabo muchas reacciones químicas.
ALCOHOL ETILICO.
Es quizá el primer disolvente químico preparado por el hombre. Se produce en la fermentación de líquidos azucarados. Es usado como disolvente para pinturas, barnices, lacas y muchos otros materiales industriales. También se utiliza ampliamente como desinfectante.
Al alcohol así preparado se le llama alcohol desnaturalizado. El alcohol industrial contiene normalmente 95% de alcohol y tiene un punto de ebullición de 78°. La eliminación del 5% de agua restante para llegar a obtener el alcohol absoluto es muy difícil.
Como dijimos anteriormente, conforme aumenta el número de átomos de carbono en un alcohol sus propiedades se asemejan cada vez más a las de un hidrocarburo. Así, por ejemplo, su solubilidad en agua va diminuyendo a medida que su punto de ebullición más se va acercando a la del hidrocarburo (Cuadro 1).
Propiedades físicas de hidrocarburos y de sus correspondientes alcoholes.
Hidrocarburo ----Punto------------ E. -- Alcohol -- Punto ebullicion – Diferencia en el punto de E.
metano-------------lCH4 -162° ----- metílico ------- +64.5 ---------------- 226.5°
etano----------- -- CH3-CH3 -- -88 -- etílico -- +78.3 --- 166
propano --- CH3CH2CH3 --- -42 --- propílico --- +97 --- 139
butano --- CH3(CH2)CH3 --- 0 --- n-butílico --- +118 --- -118
pentano --- CH3(CH2)3CH3 --- 36 --- n-penílico --- +138 --- 102
hexano --- CH3(CH2)4CH3 --- 69 --- n-hexílico --- +156 --- 87
heptano --- CH3(CH2)5CH3 --- 98 ---- n-heptílico --- +176 --- 78
octano--- CH3(CH2)6CH3--- 126--- n-octiílico--- +195 --- 69
n-decano --- CH3(CH2)8CH3 --- 174 --- n-decílico --- +228 --- 54
Existe por lo tanto una diferencia de 226.5° entre los puntos de ebullición. Esta diferencia, en cambio, ya no es tan impresionante en caso del hidrocarburo de ocho átomos de carbono, pues entre el octano normal que hierve a 126° y su alcohol que lo hace a 195° se presenta una diferencia de tan sólo 69°.
Lo mismo sucede cuando se comparan las solubilidades en agua: mientras el metanol y el etanol son totalmente miscibles con el agua, del alcohol octílico sólo se disuelven 0.5 g en 100 de agua.
ETERES.
No sólo existe la posibilidad de inserción de un átomo de oxígeno entre un carbono y un hidrógeno para dar un alcohol, sino que también existe la posibilidad de inserción de oxígeno entre dos átomos de carbono, lográndose así la formación de las sustancias llamadas éteres. El más sencillo de ellos es el éter metílico CH3OCH3, siguiéndole el metil etil éter CH3OCH2CH3 y el éter etílico CH3CH2OCH2CH3.
ETER ETILICO
El éter etílico es una sustancia líquida de bajo punto de ebullición de mucha importancia, ya que se usa en medicina como anestésico y en los laboratorios de química como disolvente volátil e inmiscible en el agua. Precisamente debido a su insolubilidad en agua se emplea para extraer sustancias que se encuentran disueltas o suspendidas en agua.
El agua ya agotada que queda en la parte inferior del embudo es eliminada, quedando el éter con la sustancia disuelta. Para recuperar la sustancia que originalmente estuvo en el agua lo que se hace es evaporar el éter, de esta manera la sustancia quedará como residuo.
OTROS COMPUESTOS OXIGENADOS
DEL CARBONO:
ALDEHIDOS, CETONAS, ACIDOS.
Los alcoholes se dividen en tres clases: primarios (1), secundarios (2) y terciarios (3).
Los alcoholes primarios pierden por oxidación dos átomos de hidrógeno dando un aldehído. Así, por ejemplo, el alcohol metílico al perderlos dará el metanal o formol.
LOS ALDEHIDOS
EN LA FORMACION
DE UN ESPEJO DE PLATA
Para la formación de un espejo de plata por deposición de plata sobre un vidrio limpio primero se prepara nitrato de plata amoniacal. Esto se hace agregando suficiente amoniaco disuelto en agua (NH4OH) a una solución de nitrato de plata hasta que el precipitado de hidróxido de plata que se forma al principio se disuelva.
Ag+ NO3- + NH4OH AgOH + NH4+ NO3-
AgOH + NH4 NO3 + NH3 Ag(NH3)2 NO3 + H2O
Espejo. Cuando ya se tiene preparado el nitrato de plata amoniacal, contenido en un tubo de ensaye muy limpio, se agrega formol. Al hacerlo, de inmediato se depositará una capa de plata metálica en las paredes formando un espejo. Si las paredes del tubo no estuviesen suficientemente limpias, la plata se precipitará como un polvo café oscuro.
2 Ag(NH3)+ NO3-HCH = O + H2O 2 Ag0 + HCOONH4 + 2 NH4NO3+ NH3
PREPARACION
DE AUROTROPINA
La urotropina es una sustancia sólida que se usa como desinfectante de las vías urinarias. Se prepara mezclando formalina (solución acuosa de formol en agua al 37%) con una solución diluida de hidróxido de amonio. La mezcla se deja reposar por bastante tiempo y luego se evapora calentando a 100°. La urotropina se depositará como un sólido de sabor dulce.
La urotropina o hexametilentetramina se forma de acuerdo con la siguiente ecuación:
6HCH=O+4NH3 ----à (CH2)6+6H2O
POLIMERIZACION
El formaldehído forma dos tipos de polímeros (poli, muchos; meros, parte). Uno de ellos es cuando los átomos de carbono de una molécula se unen con los átomos de oxígeno de otra; el segundo tipo, cuando las moléculas se unen por medio de los átomos de carbono.
Los polímeros del primer tipo incluyen al paraformaldehído y al polioximetileno, y los del segundo, a los azúcares.
ETANAL O ACETALDEHIDO
El etanal o acetaldehído es el producto de la oxidación suave del etanol. Es un líquido que hierve a 20.2°, incoloro y soluble en agua.
El acetaldehído al ser tratado con cloro produce el aldehído dorado llamado cloral, que es materia prima para la preparación del insecticida DDT.
PREPARACION DEL INSECTICIDA DDR.
El tricloroacetaldehído o cloral, obtenido por tratamientos de acetaldehído con cloro, es la materia prima para la obtención del insecticida DDT. Cuando el cloral se hace reaccionar con clorobenceno en presencia de ácido sulfúrico, el producto es la sustancia clorada DDT, cuyas propiedades insecticidas son ampliamente conocidas.
CETONAS.
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.
CH3—CH—CH3,
|
OH
Esta sustancia es un disolvente muy apreciado en los laboratorios de química y muy conocido entre las damas, quienes lo usan constantemente para eliminar el colorante de sus uñas cuando se ha dañado.
OXIDACIONES MÁS AVANZADAS.
Cuando la oxidación de un aldehído continúa, se llega a un ácido carboxílico. De esta manera del metanol se pasa a formaldehído y de éste a ácido fórmico.
En el caso del etanol, los pasos serán, primero, la obtención de acetaldehído, y después, por medio de una oxidación más avanzada, ácido acético.
CH3CH2OH ---> CH3CHO ---> CH3COOH
El CO2 liberado en esta oxidación total se incorpora a la atmósfera, de donde será utilizado por organismos terrestres y acuáticos para la formación de nuevos compuestos orgánicos.
OPINIÓN: En este segundo capitulo nos habla un poco mas de los elementos existentes en el universo, los cuales ahora nos introducimos un poco en que teorías o afirmaciones nos dan a conocer de que existen los principales elementos del universo en los demás planetas de nuestro sistema solar.
también nos habla un poco de algunas sustancias químicas las cuales son reacciones que atraen los elementos.
CAPITULO: III
Radiación solar, aplicaciones de la radiación, capa protectora de ozono, fotosíntesis, atmosfera 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 300 000 km por segundo (velocidad de la luz, c). A esta velocidad, las radiaciones llegan a la Tierra ocho minutos después de ser generadas.
Debido a que las radiaciones viajan como ondas a la velocidad de la luz (c), tendrán como característica la longitud de onda (l), 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 (v).
Mientras menor sea la longitud de onda, más ondas pasarán cada segundo, siendo por lo tanto mayor la frecuencia, y cuando 1 es mayor, menos ondas pasarán y por tanto la frecuencia será menor, por lo que, a la velocidad de la luz (c), la frecuencia será inversamente proporcional a.
V= c/ (longitud de onda)
Las radiaciones de mayor frecuencia tendrán también mayor energía, ya que la energía (E) es igual a la frecuencia y multiplicada por la constante de Plank (h), siendo h = 6.626x10-34 J.s. La energía será, por lo tanto, E = hv.
La pequeña porción del espectro electromagnético que percibe el ojo humano es llamada "luz visible" y está compuesta por radiaciones de poca energía, con longitudes de onda (l) que van de 400 a 800 nm (nm = nanómetro = 10-7 cm). La luz de menor longitud de onda (l = 400 nm) es de color violeta; le sigue la de color azul; después tenemos la luz verde, seguida de la luz amarilla y la anaranjada y, por último, a 800 nm, la luz roja con la que termina el espectro visible.
Antes del violeta, es decir a longitudes de onda menores de 400 nm, existen radiaciones de alta energía que el ojo humano no puede percibir, llamadas ultravioleta. Otras radiaciones de alta energía, y por lo tanto peligrosas para la vida, son los llamados rayos X y las radiaciones gamma. Por su parte, a longitudes de onda mayores que la de la luz roja (800 nm) existen radiaciones de baja energía, llamadas infrarrojo, microondas y ondas de radio.
El vapor de agua existente en la atmósfera primitiva de la Tierra estuvo expuesto a la radiación ultravioleta que durante millones de ańos llegó hasta la superficie terrestre sin dificultad.
2H2O – hv à 2H2+O2
A pesar de que la producción de oxígeno era constante, la naturaleza reductora de la atmósfera se conservaba, ya que gran parte del oxígeno generado era consumido en la formación de óxidos con los elementos de la corteza terrestre y produciendo agua y nitrógeno al reaccionar con el amoniaco que abundaba en la atmósfera terrestre.
4 NH3 + 3º2 --à 2 N2 + 6 H2O
Parte del oxígeno que ingresaba en la atmósfera era activado por la radiación ultravioleta y transformado en su alótropo, una forma de oxígeno de alta energía llamado ozono (03). De esta manera se fue formando una capa protectora contra la radiación ultravioleta que se situó a una altura de alrededor de 30 km sobre la superficie terrestre.
Esta capa de ozono protege a la Tierra de las radiaciones ultravioleta que, debido a su alta energía, son dańinas para la vida, ya que excitan a átomos y moléculas a tal grado, que puede hacer que un electrón abandone al átomo.
Cuando una molécula ha sido excitada, el fotón absorbido la hará pasar a un estado de mayor energía o estado excitado E*. Cuando esta molécula excitada se relaja a un subestado vibracional o rotacional de inferior energía, antes de que llegue a su estado basal emitirá luz a menor energía que la absorbida. Este proceso se llama fluorescencia.
REACCIONES FOTOQUIMICAS.
Un tercer camino para relajarla es cuando la molécula excitada da como resultado una reacción química o fotoquímica como, por ejemplo, en la reacción fotoquímica que se lleva a cabo en el proceso de la visión.
Cuando la luz llega 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; geometría que al no ser apropiada para unirse a la opsina provocará su separación y el color cambiará del rojo púrpura al amarillo.
VITAMINA D2.
Otro ejemplo importante de reacción química provocada por la luz es la formación de vitamina D2 o antirraquítica. El proceso que se puede realizar en el laboratorio es el mismo que sucede espontáneamente cuando las personas se exponen a los rayos solares.
Los niños que sufren de raquitismo (crecimiento deficiente de los huesos) se curan por exposición prolongada a la luz solar. Los alimentos al ser asoleados adquieren propiedades antirraquíticas. La sustancia más activa para combatir el raquitismo es la vitamina D2 que se obtuvo al irradiar al ergosterol, una sustancia inactiva aislada de levadura.
Reacciones fotoquímicas, como lo que se acaba de ilustrar, se pueden aplicar a la transformación de diversas sustancias, lo que resulta de gran utilidad en síntesis orgánicas.
La energía luminosa es también la base de las celdas fotovoltaicas que producen electricidad por excitación en el estado sólido.
CELDAS FOTOVOLTAICAS.
Las celdas fotovoltaicas se han usado en el espacio desde 1958 para suministrar energía eléctrica a los satélites artificiales. Y esto debido a que son muy eficientes en la conversión de energía solar a energía eléctrica (ą 20%), aunque, debe aclararse, tienen el inconveniente de ser muy caras.
La solución, desde luego, radica en abaratar el procedimiento para poder utilizarlo en la Tierra en forma competitiva.
Si la mitad del cristal contiene como impureza un elemento que, como el arsénico, contiene cinco electrones de valencia, a cada átomo le sobrará un electrón que se moverá por el cristal, aunque los electrones extra se encuentren neutralizados por los protones del núcleo del arsénico.
Si la impureza en la otra mitad del cristal en vez de ser arsénico es un elemento como el boro, es decir con sólo tres electrones de valencia, dará la posibilidad de crear huecos con facilidad.
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.
Si-Si-Si-Si-Si-Si
Si-Si-As-Si-Si-Si
Si-As-Si-Si-Si-Si
Si-Si-Si-Si-Si-Si
Si-Si-Si-Si-Si-Si
Si-Si-B-Si-Si-Si
Si-B-Si-Si-Si-Si
Si-Si-Si-Si-Si-Si
FOTOSINTESIS.
En la fotosíntesis ocurre un proceso similar al descrito para las celdas fotovoltaicas. Aunque en aquélla no se produce una corriente eléctrica, es sin embargo más eficiente que el realizado en una celda fotovoltaica artificial.
Las membranas biológicas consisten en un fluido bicapa de lípidos anfipáticos especialmente fosfolípidos. La naturaleza anfipática de estos lípidos se debe a que presentan hacia el exterior la parte polar (cargada) de los fosfolípidos, la que es atraída hacia el medio acuoso. La parte interior de la membrana está constituida por las colas (no polares) de los fosfolípidos que forman una barrera entre los medios acuosos.
Esta bicapa fosfolípida constituye una membrana y actúa como barrera semipermeable separando dos compartimientos acuosos Por ejemplo, un glóbulo rojo está formado por una membrana que separa al citoplasma acuoso intracelular del plasma sanguíneo, que también es acuoso. En algas y plantas verdes, el aparato fotosintético se encuentra localizado en organelos intracelulares unidos a proteínas que se llaman cloroplastos.
La molécula sensibilizadora en la fotosíntesis es la clorofila, molécula parecida a la del heme de la hemoglobina, que consiste en un anillo tetrapirrólico que contiene un átomo de Mg en el centro del anillo en vez del átomo de Fe que contiene el heme.
El aparato fotosintético consta de clorofila y una serie de pigmentos como carotenos y xantofilas, todos ellos unidos a una proteína embebida en una membrana, lo que permite una buena transmisión de energía.
Los pigmentos diferentes a la clorofila ayudan a absorber en las ls entre 450 y 650 nm, punto en que la clorofila es deficiente. Las cantidades y proporciones de pigmentos secundarios varía de planta a planta, siendo precisamente éstos los que le dan el color característico a las hojas. De aquí que se puedan encontrar de tono azulado, como en algunos eucaliptos; de tono amarillo, como en la lechuga, o de tono rojizo, como en algunos amarantos.
Todas las moléculas del conjunto pueden absorber luz, pero sólo una molécula de clorofila, combinada con una proteína específica, transforma la energía luminosa en energía química, por lo que recibe el nombre de centro de reacción fotoquímica. Todas las demás moléculas son colectoras o moléculas antena. Las membranas de los cloroplastos poseen dos diferentes fotosistemas cada una, con su propio conjunto de moléculas colectoras y su centro de reacción. El fotosistema l, que absorbe a l mayores (800 nm), tiene una mayor proporción de clorofila a y el fotosistema II, que absorbe a l menores (680 nm), tiene mayor proporción de clorofila b.
Todas las plantas que desprenden oxígeno poseen ambos fotosistemas, siendo el agua oxidada en el lado derecho, como se muestra en la figura 13, y el NADP+ reducido en el lado izquierdo. En la oxidación de H2O la molécula de clorofila sensibilizadora tiene un pico de absorción de luz a 680 nm y se designa como P680. El complejo total del lado de oxidación de H2O de la Z es llamado fotosistema II. Después de la absorción de energía luminosa se forma P680* (excitado), que por oxidación pasa a P680+ (oxidado), mientras se reduce un aceptor que es plastoquinona, acomplejada con heme sin fierro.
La ecuación total es:
2H2O+ 4hn ---> O2 + 4H+ + 4e-
Donde por cada electrón que proporciona el agua y recorre el camino hasta NADP+, se absorben dos cuantos de luz. Para formar una molécula de O2 deben absorberse un total de ocho cuantos para cada fotosistema.
FORMACION DE AZUCARES
Y OTROS COMPUESTOS
ORGANICOS.
Los organismos fotosintéticos producen glucosa y otros azúcares a partir del CO2 atmosférico y el agua del suelo, usando la energía solar acumulada en el ATP y el NADPH
El proceso descubierto por Melvin Calvin es el siguiente:
6 CO2 + 18 ATP + 12 H2O + 12 NADPH + 12 H+ ----à C6H12O6 + 18 Pi + 18 ADP + 12 NADP+
El azúcar de cinco átomos de carbono se combina con CO2, catalizado por la enzima carbonílica 1,5-difosfato de ribulosa, produciendo dos moléculas de ácido fosfoglicérico, el que se combina entre sí para dar el azúcar de fruta o glucosa.
OPINIÓN: ESTE 3° capitulo tiene un tema en breve de lo que son un poco de reacciones químicas en el planeta ya que esta hablando de diversos formaciones de compuestos y también nos habla de un tema en especial e interesante FOTOSÍNTESIS el cual se a estudiado por años y ya que promedio de la fotosíntesis se da la creación o (nacimiento) de las plantas las cuales son esenciales para la vida ya que es un factor muy necesario tanto para el oxigeno como para usos medicinales etc.
CAPITULO: 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 para combinar el CO2 atmosférico con el agua y los minerales del suelo con producción de materia orgánica y liberación de oxígeno que transformaría, en forma lenta pero segura, 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.
6 CO2 + 6 H2O hv C6H12O6 + 6 O2
En el planeta se acumuló una gran cantidad de energía en forma de materia orgánica, y por otra la atmósfera se enriqueció en oxígeno, dándose así las condiciones para el nacimiento de un nuevo tipo de vida. 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 el eterno ciclo.
C6H12O6 + O2 ----> 6 CO2 + H2O
Como se vio en el capítulo anterior, los vegetales usan el pigmento verde llamado clorofila como catalizador indispensable en la reacción de fotosíntesis. Por medio de esta reacción los vegetales acumulan 686 kilocalorías en cada molécula de glucosa.
Los organismos animales, para realizar la reacción de oxidación y liberar las 686 kilocalorías contenidas en la molécula de glucosa, utilizan como transportador de oxígeno un pigmento asociado con proteína conocido como hemoglobina. La hemoglobina toma oxígeno del aire y lo transporta a los tejidos, que es donde se realiza la reacción contraria a la fotosíntesis.
C6H12O6 + O2 ---> 6 CO2 + H2O + energía
De esta manera, el CO2 que los vegetales toman de la atmósfera regresa a ella. En estas condiciones, los diferentes tipos de animales, incluyendo al hombre que llegó un poco más tarde, vivían en perfecto equilibrio con la naturaleza, pues éste sólo consumía alrededor de 2 000 kilocalorías por día, es decir sólo la energía necesaria para mantener su cuerpo saludable.
El fierro necesario para la formación de hemoglobina el ser humano lo toma en su dieta a razón de 1 miligramo por día, acumulándose normalmente 4 gramos de él en los adultos. Es decir, un ser humano adulto tendría fierro suficiente como para elaborar un clavo de 4 centímetros de largo. Una vez que éste ha sido asimilado, cada átomo permanecerá en el organismo por un tiempo aproximado de 10 años, durante los cuales pasará por muy diversos estados metabólicos, combinándose con diferentes sustancias y realizará muchos procesos, entre los cuales está uno sumamente importante para el organismo humano: el de transportar oxígeno a los tejidos. Un gramo de hemoglobina se combina con 1.35 mililitros de oxígeno.
Hemoglobina + 4 O2 <----> Oxihemoglobina
El monóxido de carbono (CO), gas que se desprende del escape de los automóviles y en combustiones incompletas como la del carbón vegetal, se combina con la hemoglobina desplazando al oxígeno para dar un compuesto más estable. En esta forma el CO evita que se lleve a cabo la función del organismo, la cual puede provocar la muerte cuando la cantidad de este gas que se ha fijado es grande. El hierro se elimina al igual que la proteína para dar biliverdina, la que es luego reducida para dar origen a la bilirrubina. El hierro libre se combina con proteína del plasma y es transportado a depósitos en la médula ósea, donde se vuelve a usar para formar nueva hemoglobina.
LOS ANIMALES Y EL HOMBRE
De todos los animales que poblaron el planeta hubo uno que destacó por tener un cerebro mayor que los demás: el hombre. Aunque más débil que otros animales de su mismo peso, que competían con él por alimentos y espacio, fue poco a poco dominando su entorno vital gracias a su cerebro superior, que le permitía aprender y asimilar experiencia.
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 de un adulto requiere más de 120 gramos de glucosa por día, misma que puede provenir de precursores tales como el piruvato y los aminoácidos.
La glucosa es aprovechada por el cerebro vía secuencia glicolítica y ciclo del ácido cítrico, y el suministro de ATP es generado por catabolismo de glucosa. 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 del alcaloide morfina, el alivio del dolor y las sustancias naturales del cerebro llamadas endorfinas y encefalinas.
OPIO, MORFINA
Y SUSTANCIAS OPIACEAS
DEL CEREBRO.
El uso del opio como sustancia analgésica es conocido desde tiempos muy remotos; los griegos la usaron varios siglos antes de Cristo. Uno de los principales constituyentes del opio, la morfina, fue aislado en 1803 por el farmacéutico alemán Sertürner.
El comportamiento de la morfina como analgésico es impresionante, ya que además de calmar el dolor, causa euforia, regula la respiración y es antidiarreico. Es un analgésico tan poderoso que se usa en las últimas fases del cáncer.
La existencia de receptores de morfina fue demostrada en varios laboratorios en 1973. Existe un gran número de receptores de morfina en partes del sistema nervioso involucrados en la transmisión del dolor y en la parte responsable de las emociones.
Numerosas investigaciones culminaron con la demostración de que en el cerebro existen sustancias con estructura parecida a la de la morfina, a las que denominaron encefalinas. Éstas eran péptidos compuestos de cinco aminoácidos tyr-gly, gly-phe-met (met = metionina encefalina) y tyr-gly-gly-fe-leu (leu = leucina encefalina).
DESCUBRIMIENTO DEL FUEGO.
El cerebro del hombre crece, piensa, memoriza, aprende nuevas cosas hasta que un día, cuando menos se lo espera, descubre el fuego, aprende a dominarlo y transmite el conocimiento de generación en generación.
Precisamente un paso fundamental en el dominio de la naturaleza lo dio el hombre primitivo cuando aprendió a dominar el fuego; en ese momento encontró la manera de liberar a voluntad la energía que los vegetales habían tomado de la radiación solar y acumulada en forma de materia orgánica.
El fuego es la primera reacción química que el hombre domina a voluntad; en esta importante reacción exotérmica se libera, en forma rápida, la energía que el organismo animal liberaba de los alimentos en forma lenta e involuntaria. El hombre aprendió a iniciar la reacción o a avivarla aumentando el oxígeno al soplar sobre las brasas en contacto con leña seca, y más tarde supo iniciarlo con chispas y por fricción.
La reacción que se está llevando a cabo en una fogata alimentada con leña se puede representar como sigue:
(C6H12O6)n + O2 --> CO2 + H2O + energía
En lugares aislados de la Tierra se fueron sucediendo descubrimientos importantes al usar las piedras para soportar objetos junto al fuego: algunas de ellas se fundieron y liberaron metales. Así, el hombre fue avanzando de la Edad de la Piedra a la Edad de los Metales (Edad del Bronce). El fuego condujo al conocimiento de los primeros elementos químicos: el oro, el plomo, el cobre, el estaño, el azufre y el carbón.
ENVEJECIMIENTO
Indudablemente, mientras más tiempo ha durado un objeto inanimado, su aspecto más se deteriora. Así, por ejemplo, los objetos de hierro que fueron bellos y brillantes, pronto pierden su brillo y tarde o temprano se cubren de la herrumbre que los corroe; los objetos de hule se vuelven quebradizos; lo mismo pasa con los bellos objetos de piel, que con el tiempo se deterioran volviéndose quebradizos porque se avejentan. El aspecto de los seres vivos cambia también 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 de oxígeno que ha usado el cuerpo desde su nacimiento hasta su muerte.
El hule de las llantas envejece, lo que se retarda con la vulcanización y adición de antioxidantes; los aceites y grasas se hacen rancios por efecto del oxígeno del aire, proceso que se logra detener por adición de antioxidantes como el tocoferol (vitamina E) y el ácido ascórbico o vitamina C, entre los de origen natural, que son muy importantes.
Los radicales libres están implicados en el proceso del envejecimiento del ser humano. Un intermediario clave es el superóxido O-O , formado por reducción del 02 molecular por varios reductores in vivo, 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 regenerables del cuerpo. Estos radicales pueden provenir de generación indeseable en la cadena alimenticia o por irradiación ultravioleta u otra radiación de alta energía.
OPINIÓN: el 4° capitulo, este ya nos relata de como con el paso del tiempo el hombre empezó a utilizar los factores que nos da el planeta principalmente habla de su vida, que al paso del tiempo avía grandes cambios tanto para ellos en su vida humana tanto beneficios que serian fundamentales para mejorar la vida humana ya que se descubre un actor muy importante EL FUEGO que tras pasar varios años sin saber de hace este descubrimiento que cambio mucho la vida del hombre.
CAPITULO: V
Importancia de las plantas en la vida del hombre: usos mágicos y medicinales.
UNA vez que el hombre aprendió a dominar el fuego, estuvo en condiciones de fabricar recipientes de arcilla, los que, endurecidos por el fuego, le servirán para calentar agua, cocinar alimentos y hacer infusiones mágicas y medicinales. El químico primitivo encontró que los aceites esenciales no solo tenían olor agradable, sino que muchos de ellos tenían además propiedades muy útiles, como eran las de ahuyentar a los insectos y de curar algunas enfermedades.
El conocimiento de las plantas y sus propiedades seguía avanzando: ya no sólo las usaba el hombre como alimentos, combustible y material de construcción, sino también como perfume, medicinas y para obtener colorantes, que empleaba tanto para decorar su propio cuerpo y sus vestiduras, como para decorar techo y paredes de su cueva. El arte pictórico floreció en ese entonces en muchas partes del mundo y actualmente nos asombran sus manifestaciones conservadas en oscuras cavernas, donde con frecuencia se ven escenas de cacería.
Los pueblos americanos tenían a la llegada de los espańoles un amplio conocimiento de las plantas y sus propiedades, especialmente medicinales. Tan impresionante era la variedad de plantas que crecían en el nuevo mundo y tan notable el conocimiento que de ellas tenían los pueblos nativos que lograron interesar vivamente al rey de Espańa.
Los estudios de los minerales de la Nueva Espańa sentaron la base del impresionante auge de la industria metalúrgica mexicana, especialmente en el ramo de metales preciosos. La descripción del chapopotli seńala por primera vez la existencia de petróleo en el territorio de la actual República Mexicana. Los estudios botánicos, por su parte, sirvieron de base a estudios posteriores por medio de los cuales ha sido posible la identificación botánica de más de mil de las plantas descritas por Francisco Hernández.
DROGAS ESTIMULANTES
CON FINES MAGICOS Y RITUALES.
Muchas plantas fueron utilizadas en ritos mágico-religiosos y muchas de ellas continúan en uso hasta nuestros días.
El peyote, empleado por los pueblos del Noroeste, se sigue usando 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, además de hacer entrar al individuo a un mundo de fantasías, que lo hace sentir la facultad de predecir el porvenir. Los efectos del peyote duran de seis a ocho horas y terminan de manera progresiva hasta su cese total.
OLOLIUQUI
La planta mexicana llamada ololiuqui por los mexicas corresponde, según los estudios botánicos recientes, a la enredadera Turbina corymbosa, de la familia Convolvulácea. El ololiuqui tenía un amplio uso mágico-religioso en el México prehispánico. Las propiedades medicinales del ololiuqui han sido mencionadas por Francisco Hernández, quien dice que es útil contra la gota. Por su parte, Acosta dice que la planta untada alivia las partes enfermas, por lo que se le llamó medicina divina.
PRINCIPIOS ACTIVOS
Albert Hoffmann encontró en 1960 alcaloides del tipo del ácido lisérgico. Entre ellos obtuvo, en forma cristalina, la amida del ácido lisérgico y su epímero, la amida del ácido isolisérgico, ambos con fórmula C16H17ON3, además del alcaloide de hongos, la chanoclavina. Los mismos alcaloides se encontraron en otra convolvulácea, la Ipomea tricolor.
Hoffmann ensayó las amidas del ácido lisérgico y del ácido isolisérgico, pero no encontró en ellos propiedades alucinógenas, pues sólo le produjeron cansancio, apatía y somnolencia. Los glucósidos encontrados en la planta también tuvieron actividad relajante.
HONGOS.
Ciertos hongos fueron usados con fines rituales en varias regiones del territorio mexicano y la práctica continúa también hasta nuestros días. El escrito más antiguo al que se tiene acceso se debe a André Thevet, L'histoire du Mechique (1973), basada en la obra perdida de Andrés Olmos (1543), Antigüedades mexicanas.
Un testimonio del uso que se daba a los hongos en diferentes regiones de México y de la determinación que tenían las autoridades civiles y religiosas de eliminar tales prácticas ha llegado clara y precisa hasta nosotros gracias a la historia narrada por Jacinto de la Serna en su Manual de Indias para el conocimiento de su idolatría y extirpación de ella, capítulo IV, 1556.
Existen muchos más ejemplos de plantas medicinales y alucinógenas. Todas ellas son un interesante material para realizar estudios químicos.
La flora sudamericana no se queda atrás de la mesoamericana y como ejemplo bastará mencionar el caso del llamado curare, un preparado obtenido a partir de diversas plantas y usado como veneno de flechas.
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".
Es un extracto acuoso de varias plantas, entre las que se encuentran generalmente especies de Chondodendron cissampelos y Strychnos.
Para su preparación, el brujo de la tribu hace hervir por varias horas en una olla de barro los diferentes vegetales; el agua que se pierde por evaporación es sustituida por adición de más agua; mientras se mantiene la ebullición se agita la mezcla y se agregan otras sustancias venenosas como hormigas y colmillos de serpiente. Cuando el extracto adquiere cierta consistencia y color, el brujo considera que ya está listo; lo hace saber a los asistentes a la ceremonia, y cesan la música y el baile que había acompañado todo el proceso de preparación del curare. Se reparte a los allí presentes un poco de la sustancia recién preparada para su uso en la cacería.
La flora sudamericana es rica en plantas medicinales. Los polvos de corteza de quina adquirieron gran fama como medicina antimalárica después de que la marquesa de Chinchón, esposa del virrey del Perú, fue curada de paludismo con esa droga. El género de plantas andinas antipalúdicas fue llamado Cinchona y la medicina fue introducida a Europa desde 1640.
Los que se salvaban, debidos probablemente a que la planta por alguna razón tenía poco principio activo, eran considerados inocentes.
Hasta finales del siglo XVIII (1772-1777) que Lavoisier demostró que el aire está constituido por nitrógeno y oxígeno, y que en la combustión el oxígeno se combina con el carbono de las sustancias orgánicas para dar bióxido de carbono y agua.
C6H12O6 + 6O2 ----> 6CO2 + 6H2O
Basado en este descubrimiento, Lavoisier elaboró un método para analizar los compuestos orgánicos. Para saber cuántos átomos de carbono tenía una molécula, bastaba medir cuidadosamente el CO2 producido, y de la cantidad de agua obtenida, se calcularía el número de hidrógenos en la molécula. Los estudios de Lavoisier crearon las condiciones apropiadas para que naciera la química de productos naturales. En 1805, el farmacéutico alemán Sertürner aisló la morfina del opio. En 1820, Pelletier y Caventou aislaron de la quina los alcaloides quinina y cinchonina.
Al principio esto era muy lento. Por ejemplo, para la determinación de la estructura de un compuesto tan simple como el alcanfor, cuya fórmula empírica C10H16O, encontrada por Dumas, se necesitó emplear 60 años de arduo trabajo. Más aún, en la determinación estructural de una sustancia más complicada como la quinina, se invirtieron más de100 años.
Se dispuso de esta manera de sustancias medicinales puras, cuya administración se podía hacer con eficiencia. Sin embargo, a nadie se le ocurría intentar su síntesis, procedimiento que hubiese abaratado muchos de los productos y daría más seguridad al consumidor, que ya no dependería tanto de los monopolios ejercidos por los países productores. No fue sino hasta 1828 cuando el químico Friedrich Wöhler, en el curso de un experimento con el compuesto considerado mineral, isocianato de amonio, obtuvo su transformación en el compuesto natural urea.
H4NOCN ---> CO ( NH2)2
isocianato de amonio urea
Este experimento demostraba que la síntesis de compuestos orgánicos era posible de llevar a cabo por el ser humano, quien sólo requería de habilidad y conocimiento.
Es frecuente estudiar una planta a la que se le atribuyen interesantes propiedades medicinales y no poder aislar el principio activo, quizá porque éste es lábil al estado puro, quizá porque su actividad sólo se presenta en unión de otros componentes de la planta. En fin, existen numerosos problemas que hacen lento el estudio de principios activos.
Es necesaria la participación de diversos especialistas botánicos expertos en taxonomía, químicos que realicen el aislamiento y purificación de los metabolitos secundarios, además de realizar estudios espectroscópicos, que ayudarán a establecer las estructuras. Posteriormente se necesitarán estudios farmacológicos y otros más.
En 1973, del número total de prescripciones médicas administradas en Estados Unidos, más de 40% contenían productos naturales, entre los que predominaban los de naturaleza esteroidal, seguidos por varios alcaloides como la codeína.
En México se iniciaron en 1941 plantaciones de 600 hectáreas de la finca Guatimoc, del Estado de Chiapas, con semillas traídas precisamente del sureste de Asia. Esas plantaciones quedaron abandonadas y constituidas por árboles muy viejos de bajo contenido de alcaloides, formando una mezcla dentro de la cual existe poca quinina.
Durante la segunda Guerra Mundial, cuando los japoneses tomaron los territorios productores de quina, el ejército estadounidense se vio sin protección contra la amenaza que representaba la malaria, presente en los territorios del Pacífico Sur. De entre las miles de drogas sintéticas que se probaron, la atabrina fue muy eficiente, por lo que se administró como protección al ejército contra la enfermedad, con el inconveniente de que al mismo tiempo que brindaba protección contra la malaria, producía pigmentación amarilla a la piel, razón por la cual la gente que peleó en el sureste de Asia regresaba con la piel amarilla, intrigando a parientes y amigos que se impresionaban pensando que los soldados se habían orientalizado.
ZOPATLE, CIHUAPALLI
(MEDICINA DE MUJER)
Otra planta con una larga historia en su uso medicinal es el zoapatle. Esta planta 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.
El estudio de esta planta es un ejemplo típico de las dificultades con que se encuentran quienes emprenden un estudio químico de una planta medicinal.
Los estudios químicos del zoapatle se comenzaron a realizar desde fines del siglo pasado, aunque el aislamiento de sus productos puros no se efectuó sino hasta 1970, cuando se obtuvieron de la raíz varios derivados del ácido kaurénico. En 1971 se aislaron lactonas sesquiterpénicas y a partir de 1972 se inician estudios que culminan con el aislamiento de los diterpenos activos llamados zoapatanol y montanol. Las patentes para la obtención de estos productos fueron adquiridos por la compañía farmacéutica estadounidense Ortho Corporation. La síntesis de zoapatanol fue llevada a cabo en 1980.
OPINIÓN: En este capitulo podemos encontrar información sobre la gran importancia de las plantas en la vida del hombre ya que se fueron utilizando para muchas cosas no solo para tener oxigeno ni para alimentarse (ciertas plantas) sino descubrieron que servían para algo muy importante USOS MEDICINALES los cuales se descubrieron medicamentos tanto especiales como de uso cotidiano en este caso (hiervas), las cuales servían para matar enfermedades (virus) y así se mejoraría la vida del hombre.
CAPITULO: VI
Fermentaciones, pulque, colonche, tesgüino, modificaciones químicas.
Muchos microorganismos son capaces de provocar cambios químicos en diferentes sustancias, especialmente en carbohidratos. Esta reacción, que ocurre en forma espontánea, provocada por microorganismos que ya existían o que cayeron del aire, hacen que la leche se agrie, que los frijoles se aceden y otros alimentos se descompongan, y que el jugo de pińa adquiera sabor agrio y llegue a transformarse en vinagre.
Éste observó que las uvas con el tiempo adquirían un cierto sabor al que llegó a aficionarse; así, el vino llegó a producirse en la región del Tigris y en Egipto desde hace ya varios miles de ańos. Los mercaderes griegos llevaron la uva y su cultivo a Marsella desde 600 ańos a.C. y su cultivo se extendió hasta el Rin desde 200 ańos a. C. El vino se convirtió en la bebida preferida de los pueblos mediterráneos, quienes la conservan hasta hoy y la han extendido a todo el mundo.
PULQUE
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 religiosas, etc. Estuvo tan arraigada en la cultura autóctona, que no bastaron 300 ańos de esfuerzos de las autoridades coloniales para eliminar su consumo, ni han bastado tampoco 176 ańos de esfuerzos de la sociedad independiente por desprestigiarla y tratar de sustituirla por otras bebidas obtenidas por fermentación, muy altamente prestigiadas por ser originarias de los pueblos europeos, cuya cultura se ha impuesto, como la cerveza y el vino, que cuentan con los medios masivos de comunicación para exaltar sus virtudes y el buen gusto que implica el consumirlas y ofrecerlas.
El pulque es 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 aguamiel se consume directamente, siendo una bebida de sabor agradable que contiene alrededor de 9% de azúcares (sacarosa). Se puede beber cruda o hervida. Cuando se consume cruda existe el peligro de que las saponinas que contiene, al tocar la piel junto a la boca, la irriten produciendo ronchas. Los mexicas, en su peregrinación desde Aztlán o Lugar de las Garzas, en busca de Tenochtitlán, aprendieron a fermentar este jugo azucarado al que atribuyeron propiedades mágicas.
El nombre pulque con el que los españoles denominaron a esta bebida da idea de la degradación en categoría que sufrió, ya que, según Núñez Ortega, este nombre deriva de poliuqui, que significa descompuesto. 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. Esto constituye la semilla con la que se inocularán las tinas de fermentación, también de cuero, con capacidad de aproximadamente 700 litros.
El pulque es una bebida blanca con un contenido alcohólico promedio de 4.26%. Entre los principales microorganismos que intervienen en la fermentación se cuentan el Lactobacillos sp. y el Leuconostoc, que son los que provocan la viscosidad, y la Saccharomyces carbajali, que es la levadura responsable de la fermentación alcohólica. El pulque es elaborado con la savia del Agave atrovirens. Otros agaves son aún más ricos en azúcares y por lo tanto productores de materias primas susceptibles de ser fermentadas.
Por ejemplo, el Agave tequilana, del que se obtiene la bebida alcohólica llamada tequila, es una planta con un alto contenido de azúcares en todas sus partes, especialmente en su tallo o pińa, que es donde se acumulan los azúcares de reserva en forma de fructosanas, de las que llega a obtener entre 15 y 25%. Este alto contenido de azúcares hace a la planta útil no sólo en la elaboración del tequila, sino también en otras fermentaciones.
OTRAS BEBIDAS MEXICANAS
OBTENIDAS POR FERMENTACIÓN
Colonche
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). El colonche se prepara para el consumo local de los estados donde es abundante el nopal silvestre, como son Aguascalientes, San Luis Potosí y Zacatecas.
El procedimiento que se sigue para su elaboración no ha cambiado, aparentemente, desde hace miles de ańos. Las tunas se recolectan en el monte, se pelan y enseguida se exprimen y cuelan a través de un cedazo de ixtle o paja para eliminar las semillas.
El colonche recién preparado es una bebida gaseosa de sabor agradable que con el tiempo adquiere sabor agrio.
Los estudios de Ulloa y Herrera seńalan que la fermentación del jugo de tuna se debe, entre otros microorganismos, a una bacteria y a la levadura Torulopsis taboadae, que es la primera levadura aislada del colonche, lo que indica la poca atención que se ha prestado a las bebidas netamente mexicanas.
El tesgüino,
bebida típica de los pueblos
del norte y noroeste de México.
El tesgüino es una bebida consumida en las comunidades indígenas y por la población mestiza de varios estados del norte y noroeste de México. Entre los pueblos indígenas el tesgüino tiene un importante uso ceremonial, puesto que se consume en celebraciones religiosas, en funerales y durante sus juegos deportivos.
Para su preparación, el maíz se remoja durante varios días, se escurre y luego se deja reposar en la oscuridad para que al germinar produzca plántulas blancas de sabor dulce. El maíz germinado, preparado de esta manera, se muele en un metate; enseguida se hierve hasta que adquiere color amarillo, se coloca en un recipiente de barro cocido y se deja fermentar.
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. El pozol se consume durante las comidas o como refresco a cualquier hora del día. Los indígenas de Chiapas o de otros estados del Sureste lo llevan como provisión antes de emprender un viaje o antes de iniciar su jornada de trabajo.
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. Veamos en que consiste éste.
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 para mantener la humedad.
El pozol es uno de los alimentos en que se conserva la antigua sabiduría de los pueblos prehispánicos, pues al transformar el maíz en pozol se ayuda a su conservación y se mejora su sabor y sus propiedades nutritivas, y esto debido a la fijación del nitrógeno del aire que efectúan algunas de las bacterias especializadas que contiene el pozol.
FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA
La fermentación alcohólica producida por levaduras ha sido utilizada por todos los diferentes pueblos de la Tierra. En la obtención industrial de etanol se usan diversos sustratos; entre ellos, uno de los principales son las mieles incristalizables que quedan como residuo después de la cristalización del azúcar en los ingenios.
Muchos sustratos con alto contenido de azúcares y almidones se utilizan en la preparación de bebidas alcohólicas como la cerveza, que tiene muy amplio consumo en el ámbito mundial. El uso de la levadura en la fabricación del pan fue descubierto por los egipcios varios siglos antes de Cristo. El historiador griego Herodoto menciona su empleo en las panaderías egipcias desde 500 ańos antes de Cristo.
Al mezclarse 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). Es este gas el que esponja la masa de harina y hace que el pan sea suave y esponjoso.
OTROS PRODUCTOS
OBTENIDOS POR FERMENTACIÓN.
Fermentación láctica
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). Este mismo tipo de fermentación es el que sufre la col en la preparación del sauerkraut de tan amplio consumo en la mesa de los pueblos europeos.
Las fermentaciones pueden ser provocadas por muy diversos microorganismos, por lo que las transformaciones pueden seguir distintos caminos y, por lo tanto, obtenerse diferentes productos, tales como ácido butírico, butanol, acetona, isopropanol, ácido propiónico y muchos otros más.
El químico se ha dado cuenta de la gran utilidad que pueden prestar los microorganismos al efectuar transformaciones de un producto en otro y sobretodo al realizar cambios parciales en algunas moléculas, cambios que por medios químicos son muy difíciles de llevar a cabo, debido a la necesidad de gastar mucho tiempo y reactivos, además de obtener pobres rendimientos. La primera transformación química en esteroides fue efectuada por Mamoli y Vancellone en 1937
En esta suspensión la levadura trabaja oxidando al esteroide por medio del oxígeno del aire durante dos días.
Así pues, como en el ejemplo anterior, los microorganismos hacen oxidaciones y reducciones selectivas para obtener sustancias tan valiosas como la hormona testosterona.
La introducción del grupo hidróxido en la posición 11a de la progesterona es un paso clave en la ruta hacia los corticoides, que son sustancias con importantes actividades biológicas que las hacen útiles en medicina. Entre los corticoides más conocidos podemos mencionar a la cortisona y a la dihidrocortisona.
OPINIÓN: en este capitulo se habla un poco de la fermentación lo cual le da vida a (líquidos) deliciosos que el honre tomaba y toma, nos explica una parte de fermentación de diversos tipos de bebida extraída principalmente de las plantas de campo. aunque no me llamo mucho la atención esta capitulo,cave describir que es interesante conocer un poco mas sobre como el hombre a hecho uso de las plantas.
CAPITULO: VII
Jabones, saponinas y detergentes.
Muchas veces hemos visto maravillados cómo en una fría mańana invernal los patos nadan en el estanque sin una aparente preocupación por ser mojados por las frías aguas; cuando por fin dejan el estanque, simplemente se sacuden de las gotas superficiales y su plumaje queda tan seco como antes de su contacto con el agua. Al observar las aguas estancadas es frecuente ver insectos que con gran seguridad van y vienen corriendo sobre la superficie del agua. Tanto el cuerpo del insecto como el plumaje de los patos se encuentran cubiertos por una capa de grasa que los hace impermeables.
Cuando la ropa u otros objetos se manchan con grasa y tratamos de lavarlos con agua sucederá lo mismo que con el plumaje de los patos: el agua no moja a la mancha de aceite. El agua, por lo tanto, no sirve para limpiar objetos sucios con aceites o grasas; sin embargo, con la ayuda de jabón o detergente sí podemos eliminar la mancha de grasa.
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 conocida como jabón y liberan glicerina.
La reacción química que se efectúa en la fabricación de jabón se puede representar en forma general como sigue:
CH2—O—CO—R CH2—OH
l l
CH—O—CO—R + 3 NaOH à CH—OH + 3 R—CO—ONa
l l
CH2—O—CO—R CH2—OH
Aceite + sosa à glicerina + jabón
Con frecuencia se agrega brea en el proceso de saponificación obteniéndose así jabones en los que, junto con las sales de sodio de ácidos grasos, se tendrá la sal de sodio de ácidos resínicos, lo que los hace más solubles y más apropiados para lavar ropa. Ahora bien, si la saponificación se hace con cal, el producto será el jabón de calcio, Ca(OCOR)2.
FABRICACIÓN DE JABÓN
El proceso de fabricación de jabón es, a grandes rasgos, 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 a 8O·, o el aceite se ha calentado, se agrega lentamente y con agitación una solución acuosa de sosa.
Se recoge el jabón y se le agregan colorantes, perfumes, medicinas u otros ingredientes, dependiendo del uso que se le quiera dar. El jabón se enfría y se corta en porciones, las que enseguida se secan y prensan, dejando un material con un contenido de agua superior al 25%.
ACCIÓN DE LAS IMPUREZAS
DEL AGUA SOBRE EL JABÓN.
Este tipo de agua ni cuece bien las verduras ni disuelve el jabón. Esto último sucede así, porque el jabón reacciona con las sales disueltas en el agua y, como consecuencia, produce jabones insolubles, de acuerdo con la siguiente reacción:
2 C17H35COONa + CaCl2 ---> C17H35COO)2Ca +2 NaCl
estearato de sodio esterearato de calcio + sal
2 C15H31COONa + Mg++ ---> (C15H31COO)2Mg +2 Na+
jabón de sodio + sal de magnesio jabón de magnesio.
Por tanto, cuando se utilizan aguas duras, la cantidad de jabón que se necesita usar es mucho mayor, ya que gran cantidad de éste se gasta en la formación de sales insolubles.
De la misma forma, cuando el agua dura se usa en calderas, la sal de estos metales se adhiere a los tubos dificultando el intercambio de calor y, por lo tanto, disminuyendo su eficiencia.
DETERGENTES
Los primeros detergentes sintéticos fueron descubiertos en Alemania en 1936, en lugares donde el agua es muy dura y por lo tanto el jabón formaba natas y no daba espuma. Los primeros detergentes fueron sulfatos de alcoholes y después alquilbencenos sulfonados, más tarde sustituidos por una larga cadena alifática, generalmente muy ramificada.
Los resultados fueron positivos, pues al usarse en agua muy dura siguieron dando abundante espuma por no formar sales insolubles con calcio y otros constituyentes de las aguas duras.
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 degradables. Basta con ver los ríos rápidos que llevan las aguas municipales para darse cuenta de cómo se elevan en ellos verdaderas montañas de espuma. Los detergentes son muy variados, y los hay para muy diversos usos; simplemente, para ser efectivos en las condiciones de temperatura que se acostumbran en el lavado industrial de los distintos pueblos de la Tierra, tiene que variar su formulación.
El lavado industrial en Europa se acostumbra hacer a alta temperatura, entre 90 y 95° Por su parte, en los Estados Unidos se hace entre 50 y 60°, mientras que en México se realiza a temperatura ambiente.
Las diferentes condiciones de temperatura en las que se realiza el lavado trae problemas a los fabricantes de detergentes. Éstos deben estar seguros de que el detergente se disuelve en agua a la temperatura adecuada. Los detergentes más comunes en los Estados Unidos (y en el mundo) no son fácilmente solubles en frío.
ENZIMAS
Estos materiales adquirieron gran popularidad en Estados Unidos y Europa en la década de los sesenta debido a su facultad de eliminar manchas proteicas o carbohidratos, aun en el remojo. Los detergentes con esta formulación son capaces de eliminar manchas de sangre, huevo, frutas, etcétera.
Con todo, estos detergentes han producido problemas de salud en los obreros que trabajan en su elaboración. Por suerte, hasta ahora no los han provocado en las amas de casa. Los fabricantes de detergentes de Europa y Japón están poniendo enzimas en la mayor parte de sus productos.
El tripolifosfato de sodio es un excelente secuestrante y por muchos ańos se ha usado con óptimos resultados. Por desgracia en los Estados Unidos se empezaron a observar efectos de eutrofisación de las aguas, por lo que su uso está siendo severamente restringido. La industria de jabones y detergentes que contribuye a mantener a nuestro mundo libre de inmundicias, es muy grande. En 1984 fue de 24 millones de toneladas y tan sólo en América Latina se produjeron 2.7 millones de toneladas.
SAPONINAS
Antes de que el hombre creara la gran industria del jabón se usaban jabones naturales llamados saponinas (nombre derivado del latín sapo, jabón) y conocidos por los mexicanos como amole. Muchas raíces y follaje de plantas tienen la propiedad de hacer espuma con el agua, por lo que se han utilizado desde la Antigüedad para lavar ropa. Los pueblos prehispánicos del centro de México llamaban amole a estas plantas y eran sus jabones.
Entre las saponinas de naturaleza esteroidal son muy importantes los glicósidos cardiacos, obtenidos de la semilla de la dedalera o Digitalis purpurea. El extracto obtenido de estas semillas, que contienen una mezcla de saponinas, es muy útil en el tratamiento de enfermedades del corazón. Los glucósidos cardiacos se encuentran no sólo en la dedalera, sino que hay otras plantas que también las contienen, tales como las distintas especies de la familia Asclepidacea.
Entre las asclepidáceas que han interesado a los investigadores se encuentra la Calotropis procera que crece en Asia y en África. Es una planta venenosa que ha sido utilizada para la medicina popular y como veneno de flechas, es decir, los nativos usan el látex venenoso de la planta para impregnar los dardos. La carne no representa ningún problema, ya que la sustancia se descompone durante el cocinado, y si algo llega al estómago, el ácido clorhídrico del jugo gástrico se encargará de hidrolisarlo quitándole su toxicidad.
La hidrólisis de los glicósidos cardiotónicos de la dedalera (Digitalis purpurea) elimina la parte hidrofílica constituida por azúcares y deja en libertad la parte lipofílica que en este caso son los esteroides digitoxigenin, digoxigenina y gitoxigenina, que además de que ya no tienen propiedades detergentes, han perdido su actividad biológica.
Los glicósidos cardiacos son saponinas producidas también por otras plantas venenosas, entre ellas las del género Strophantus. Por ejemplo, tenemos la strofantina, que contiene glucosa, la cual, unida directamente al esteroide, contiene una azúcar muy rara llamada cimarosa. La estrofantidina es un veneno muy activo, capaz de matar en dosis tan bajas como 0.07 mg a un ratón de 20 gramos.
OPINIÓN: aquí hay información sobre lo que es la creación del jabón o detergente, como se realiza su fabricación de donde extraen sus ingredientes y como es utilizado en la vida humana, también por obiedad nos habla de su reacion química que tiene al con vinar sus ingredientes.
CAPITULO: 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 atmosférico. Ellas, como otros seres vivos, necesitan hormonas para lograr un crecimiento armónico, esto es, pequeñas cantidades de sustancias que se desplazan a través de sus fluidos regulando su crecimiento, adecuándolos a las circunstancias. 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.
La existencia de auxinas fue demostrada por F. W. Went en 1928 mediante un sencillo e ingenioso experimento, que consiste a grandes rasgos en lo siguiente: a varias plántulas de avena recién brotadas del suelo se les cortaba la punta, que contiene una vainita llamada coleóptilo; después del corte, la planta interrumpía su crecimiento. Si a alguna planta decapitada se le volvía a colocar la puntita, se notaba que reanudaba su crecimiento, indicando que en la punta de las plántulas de avena existía una sustancia que la hacía crecer.
Al no poder aislar la hormona presente en el agua de coco por ser muy inestable, determinó sus características espectroscópicas. La absorción en la región del ultravioleta fue muy parecida a la del ácido ribonucleico, lo que hizo pensar en la posible actividad hormonal de este ácido. Efectivamente, al ser probado el ácido ribonucleico contenido en un frasco almacenado por largo tiempo en el laboratorio, se observó notable actividad hormonal. Cuando el contenido del viejo frasco se terminó se probaron ácidos ribonucleicos recientemente preparados, aunque con resultados decepcionantes, ya que el ácido ribonucleico nuevo no tenía actividad hormonal.
Efectivamente esta hipótesis fue probada al poder separar de ARN viejo una sustancia con actividad multiplicadora de células, a la que se llamó cinetina.
Su descubrimiento fue anunciado en 1956 por tres grupos de científicos que, trabajando independientemente, llegaron a descubrirlo. Estos tres grupos de investigadores —uno, el grupo inglés, encabezado por Rothwell K.; otro, el australiano, por Waring, y el tercero, el estadunidense, encabezado por Addicot— llevaron su descubrimiento al Congreso, llamado "Régulateurs Natureles de la Croissance Végétal", celebrado en París en 1964.
Muchas de ellas son usadas como defensa contra otras plantas (alelopatía) o como defensa contra insectos y aun contra grandes herbívoros. Los árboles y plantas grandes producen sustancias que los hace poco digeribles como son los taninos y las ligninas, mientras que las pequeñas, de vida más corta, se defienden con sustancias tóxicas como los alcaloides.
También en las zonas áridas es importante, ya que allí se da la guerra química entre plantas, que consiste en la lucha por la poca agua existente: las plantas bien armadas, como las artemisias y las salvias, despiden por el follaje sustancias volátiles, como el alcanfor o el cineol 1,4, que se adhieren a la tierra impidiendo la germinación de plantas que pueden competir por el agua.
Efectos alelopáticos se han encontrado en artemisias y otras plantas aromáticas, incluyendo árboles como el pirul (Schinus molle).
EL MOVIMIENTO DE LAS PLANTAS
Es perfectamente conocido por todos el que las flores del girasol ven hacia el Oriente por la mañana y que voltean hacia el Poniente por la tarde, siguiendo los últimos rayos del Sol. Es también interesante observar cómo los colorines y otras leguminosas, cuando se ha ocultado el Sol, doblan sus hojas como si durmieran y cómo se enderezan a la mañana siguiente para recibir la luz del Sol. Más impresionante todavía quizá es el caso de la vergonzosa (Mimosa pudica). Esta bella, aunque pequeña planta, que tiene hojas pinadas, al más pequeño roce contrae sus hojas, aparentando tenerlas marchitas.
Todos estos movimientos de las plantas son provocados por sustancias químicas.
Las células del girasol se contraen en el sitio en donde incide la luz solar formándose inhibidores de crecimiento en ese punto. El resultado es el de doblar el tallo formando una curva que apunta hacia el Sol.
Los movimientos en la Mimosa pudica y en las hojas que duermen han sido estudiados por H. Schildknecht, quien encontró que se deben a sustancias químicas de naturaleza ácida, algunas de las cuales fueron aisladas de Mimosa pudica, como la llamada PMLF-l y la M-LMF-5. En la mańana, cuando llega la luz del día, se enderezan de nuevo. El movimiento nocturno se debe a la sustancia fotoinestable PPLMF-l.
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 sustancias que la larva lanza son una mezcla de a y b pinenos con ácidos resínicos, es decir brea disuelta en aguarrás. Es interesante notar que los terpenos a y b pineno, así como los ácidos diterpénicos de la brea, son usados por la planta como defensa contra insectos. En este caso, el insecto se ha adaptado a vivir en presencia de estas armas del árbol, las toma, las hace suyas y las usa contra sus enemigos.
La estructura de muchas kairomonas es muy sencilla; por ejemplo, la del gusano cogollero (Helianthis zea) es el hidrocarburo tricosano, sustancia que atrae al parásito Trichograma evanescens. En el gusano que ataca al tubérculo de la papa existe ácido heptanoico.
Los insectos usan varios medios para comunicarse, pero cualquiera que sea la modalidad, el insecto anuncia su presencia no sólo a congéneres, sino a otros insectos que tienen el aparato apropiado para detectarlo. Por ejemplo, las feromonas, cuando son liberadas para atraer al sexo contrario, proclaman territorio y alarman a los de su misma clase. Por tanto, son importantes medios de comunicación entre los de su especie; sin embargo, también son advertidos por otros insectos, por lo que tales sustancias sirven al parásito para localizar a su víctima.
FEROMONAS DE MAMÍFEROS
El que los animales respondan a seńales químicas se sabe desde la Antigüedad: los perros entrenados siguen a su presa por el olor.
Las sustancias químicas son a veces características de un individuo que las usa para demarcar su territorio. Más aún, ciertas sustancias le sirven para atraer miembros del sexo opuesto. El marcar su territorio le ahorra muchas veces el tener que pelear, ya que el territorio marcado será respetado por otros congéneres y habrá pelea sólo cuando el territorio marcado sea invadido.
Las manadas de leones o los grupos de lobos tienen su territorio de grupo. Estos territorios son marcados con frecuencia con orina, con heces, o con diferentes glándulas, tal como lo hace el gigantesco roedor sudamericano, el capibara, con la glándula nasal. Se piensa que la secreción de las glándulas especiales debe estar compuesta por feromonas, pero sólo unas pocas han podido ser probadas como tales.
Lo más difícil de entender es cómo distinguen a un individuo entre miles de la misma especie. Al estar marcado un territorio, cada individuo debe saber si es el suyo o es ajeno a partir de seńales químicas (olor). Es bien conocido y divulgado el hecho de que los perros pueden distinguir el olor característico de su amo entre miles de personas con sólo oler una de sus prendas de vestir.
Esta secreción entre los monos tiene la función de atrayente sexual; los machos son atraídos por la hembra en la época en que ésta es fértil.
HORMONAS
SEXUALES
El ser humano, al igual que otros seres vivos, produce hormonas que ayudan a regular sus funciones. Entre las diversas hormonas que aquél produce se encuentran las hormonas sexuales. Éstas son sustancias químicas pertenecientes al grupo de los esteroides, pertenecientes al mismo grupo que el de los ácidos biliares y el colesterol.
Las hormonas sexuales son producidas y secretadas por los órganos sexuales, bajo el estímulo de sustancias proteicas que llegan, por medio de la corriente sanguínea, desde el lóbulo anterior de la pituitaria en donde estas últimas se producen.
HORMONAS
MASCULINAS
(ANDRÓGENOS).
Las hormonas masculinas son las responsables del comportamiento y las características masculinas del hombre y otros similares.
Los caracteres sexuales secundarios que en el hombre son, entre otros, el crecimiento de barba y bigote, en el gallo son muy notables y han servido para evaluar sustancias con actividad de hormona masculina. Si a este gallo se le administra una hormona masculina como testosterona o androsterona, la cresta y espolones vuelven a crecer.
HORMONAS
FEMENINAS
(ESTRÓGENOS).
Las hormonas femeninas son sustancias esteroidales producidas en el ovario. Estas sustancias dan a la mujer sus características formas redondeadas y su falta de vello en el rostro.
La hormona responsable de estas características en la mujer se llama estradiol y tiene la estructura mostrada en seguida:
Por muchos ańos se creyó que la hormona femenina era la estrona, una sustancia encontrada en la orina femenina. Sin embargo, esta sustancia, que ciertamente tiene actividad hormonal, es en realidad un producto de descomposición de la verdadera hormona femenina, que es el estradiol.
Su aislamiento se logró en 1935 por Doisy y su grupo. De 1.5 kg de ovarios de puerca se aislaron tan sólo 12 mg de estradiol en forma de su di-a-naftoato. Evidentemente la obtención de estradiol era inadecuada y por muchos años se siguió aislando la estrona de orina tanto de yegua como de mujer.
La estrona era por lo tanto aplicada directamente, pero parte de ella era transformada, por medio de una reducción, en la auténtica y muy potente hormona femenina, el estradiol. Junto con la estrona se aislaba de la orina otro producto, el triol, llamado estriol (véanse fórmulas anteriores). Esta sustancia, aunque menos potente que la estrona cuando es inyectada, es activa por vía oral debido a que posee un grupo OH de más, lo que la hace más soluble en agua (HOH).
ESTRÓGENOS SINTÉTICOS
(NO NATURALES)
Existen dos sustancias sintéticas que, aunque no poseen estructura de esteroide, tienen fuerte actividad hormonal (estrogénica). Estas son las drogas llamadas estilbestrol y hexestrol. Estas sustancias, aunque poseen una potente actividad de hormona femenina, no son aplicables a personas dadas su alta toxicidad. Sin embargo, encuentran su campo de aplicación en la rama veterinaria.
LA PROGESTERONA
(ANTICONCEPTIVOS)
Desde principios del siglo (1911), L. Loeb demostró que el cuerpo amarillo del ovario inhibía la ovulación. L. Haberland, en 1921, al trasplantar ovarios de animales preńados a otros animales observó en estos últimos una esterilidad temporal. Los hechos anteriores indicaban que en el ovario y especialmente en el llamado cuerpo amarillo que se desarrolla en el ovario, después de la fecundación, existía una sustancia que produce esterilidad al evitar la ovulación.
La sustancia producida por el cuerpo amarillo y que evita que haya ovulación mientras dura el embarazo fue aislada en 1931 y se llamó progesterona.
ANTICONCEPTIVOS
La acción de la progesterona aislada en 1934 es muy específica. Ningún otro producto natural la posee y, como era muy escasa, se intentó su síntesis. En 1935 el colesterol pudo ser degradado oxidativamente a dehidro espiandrosterona (DHA).
Este descubrimiento inició la era de los anticonceptivos artificiales, la era de la píldora anticonceptiva. Imhoffen y Hohlweg aplicaron la reacción de etinilación a la hormona femenina estrona y obtuvieron etinilestradiol, el primero y uno de los más importantes estrógenos sintéticos activos por vía oral.
Por lo general, los productos naturales son más activos en su forma original que cuando sufren una modificación; sin embargo, la 19-nor-progesterona, preparada por Ehrenstein en 1944, mostró ser más activa que la progesterona. Se redujo así la cetona del C-17, enseguida se hidrolizó el éter y finalmente se conjugó la doble ligadura para dar la 19-nortestosterona.
Es de hacer notar que la testosterona, que es la hormona masculina, cambia su actividad a tipo femenino al quitársele un átomo de carbono (CH3). Si a la sustancia anterior se le adiciona un par de átomos de carbono, se tendrá la 17-a-etinil-19-nortestosterona, que posee gran actividad progestacional, es decir es un potente anticonceptivo.
ESTEROIDES CON
ACTIVIDAD ANABÓLICA.
Su uso por los atletas
La testosterona, la verdadera hormona sexual masculina, tiene además 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 y es muy importante tanto en el tratamiento de muchas enfermedades como en convalecientes de operaciones que necesitan recuperar fuerza y musculatura. La testosterona es útil, pero tiene el inconveniente de su efecto masculinizante. Se necesitan, pues, otras sustancias que tengan la propiedad anabólica de la testosterona, pero que no tengan el efecto estimulante de la hormona sexual.
La primera sustancia con estas propiedades fue la 19-nortestosterona, sustancia que tiene un átomo menos que la testosterona. Esta sustancia posee una actividad anabólica aún mayor que la testosterona, y es más débil como hormona masculina. Como esta sustancia, se sintetizaron muchas más.
Esta sustancia, al ser inyectada, tiene la misma actividad anabólica de la testosterona y tan sólo 1/10 de su actividad masculina. Así pues, esta sustancia retiene su actividad progestacional.
Además de la testosterona y los esteroides sintéticos mencionados existen muchos más con actividad anabólica, lo que ha despertado la tentación de los atletas que requieren gran musculatura y fuerza, como son los levantadores de pesas y los lanzadores de discos, de bala o martillo, de utilizarlas.
Sin embargo, no sólo son ellos los que han caído en la tentación de usarlos, también lo han experimentado otros grupos de atletas como corredores, nadadores y ciclistas.En un estudio realizado en Estados Unidos se encontró que cuando menos 90% de los levantadores de pesas y los físicoculturistas admiten haber empleado esteroides anabólicos.
EFECTOS SECUNDARIOS
Y efectivamente, el uso de esteroides anabólicos ayuda al desarrollo muscular, pero por desgracia existen efectos secundarios que pueden ir desde mal carácter y acné, hasta tumores mortales; aunque de ello no existen datos precisos.
. Algunos atletas han muerto por desarrollar tumores cancerosos en el hígado. Otros efectos laterales están relacionados con el efecto hormonal: algunos sufren de acné, calvicie y alteración del deseo sexual. Peor todavía, algunos atletas del sexo masculino han sufrido agrandamiento del busto.
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, son sólo algunos de los trastornos reportados en mujeres que toman drogas anabólicas. Por fortuna, los efectos son reversibles. Los efectos maléficos de los anabolicos dependen también de la edad. Si los toman los niños, les impide alcanzar su crecimiento normal, además de apresurarles la pubertad.
ALGUNOS ESTEROIDES
ANABÓLICOS TOMADOS
ORALMENTE
HORMONAS
HUMANAS A PARTIR
DE SUSTANCIAS VEGETALES
Ciertamente, el metabolismo animal transforma sustancias vegetales en hormonas animales. 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. Por tener una molécula básicamente semejante son importante materia prima para la elaboración de drogas esteroides de gran utilidad. Lo primero que se hace es eliminar, por medio de una hidrólisis ácida, el azúcar o azúcares que llevan unidos por lo regular en la posición C-3. De esta manera se separan los azúcares de la sapogenina.
Ésta a su vez se puede transformar por el método de Marker en pregnelonona y posteriormente en progesterona u hormona del embarazo. Éste es uno de los más bellos ejemplos que ilustra la importancia de los estudios químicos en plantas, ya que, aunque no produzcan sustancias medicinales, sus metabolitos son susceptibles de ser transformados químicamente en sustancias activas.
La industria mexicana de esteroides, nacida en la década de los cuarenta, tiene como base el rizoma de barbasco Discorea composita y otras dioscoreas. Sin embargo, no es la única materia prima mexicana rica en esteroides: la Yucca filifera, planta gigantesca que crece abundantemente en grandes extensiones de las regiones áridas del norte de México, desde el estado de Hidalgo hasta los estados fronterizos de Coahuila y Nuevo León, también lo es y en grandes proporciones.
QUÍMICA DE LAS SEMILLAS
Cuando las semillas de esta planta son molidas y extraídas con un disolvente como éter de petróleo, se obtiene, después de evaporado el disolvente, un aceite abundante, cuyo análisis elemental mostró una composición característica de los aceites para cocinar, ya que tiene un alto contenido de ácido linoleico.
Una vez eliminado este aceite, queda un residuo que por extracción con alcohol proporciona un alto rendimiento de una mezcla de saponinas esteroides (±15%) a las que se llamó filiferinas. Las filiferinas A y B, contenidas en la semilla, son susceptibles de ser transformadas por procedimientos químicos en una serie de sustancias de gran utilidad en la industria farmacéutica, tales como hormonas sexuales y corticoides.
Ahora bien, para obtener esteroides con aplicación en la industria farmacéutica es necesario, en primer lugar, separar el aceite, que constituye un poco más del 20% del peso de la semilla.
Otro procedimiento consiste en cubrir la semilla molida y desengrasada con HCl acuoso al 18%, y después de cinco horas de calentamiento, filtrar, lavar con agua hasta neutralidad, secar la semilla y extraerla con hexano, obteniéndose así la sarsasapogenina en un rendimiento de alrededor del 8% con respecto a la semilla.
ESTEROIDES ÚTILES
(ACTIVOS)
La sustancia obtenida de esta degradación es materia prima apropiada para ser transformada en esteroides de tipos muy variados. La transformación más sencilla será su conversión en progesterona por contener ya la cadena lateral apropiada.Para esto se prepara la oxima correspondiente, la que mediante una degradación de Hoffman da el esqueleto del androstano.
Las plantas del género Yucca, como ya habíamos dicho, son abundantes en el territorio nacional. Como se ha demostrado, la sarsasapogenina es una materia prima versátil, susceptible de ser transformada en una amplia gama de productos con diversas actividades biológicas. Por desgracia, esta gran riqueza de nuestros desiertos está totalmente desaprovechada.
OPINIÓN: este capitulo nos habla de un tema ya mas afondo del la composición química de las plantas en este caso de sus moléculas celulas etc. también nos habla de las hormonas del ser humano los cambios que tienen tanto cada sexo FEMENINO y MASCULINO, los cambios y reacciones que tiene cada uno ya que en las hormonas se observa que ay un poco de diferencia.
CAPITULO: IX
Guerras químicas, accidentes químicos.
GUERRA QUÍMICA
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 devoradores ha sido constante durante millones de años. Los insectos también responden, adaptándose hasta tolerar las nuevas sustancias; muchos perecen y algunas especies se extinguen, pero otras llegan a un acuerdo y logran lo que se llama simbiosis, brindándose ayuda mutua, como el caso de la Yucca y la Tegeticula mexicana. Ésta, en cambio, se encarga de polinizar las flores de la planta asegurándole así su fructificación y reproducción.
De la misma forma, las abejas toman néctar y polen de las flores, pero a cambio ayudan ala fructificación y por consiguiente a la reproducción de la planta al polinizar sus flores.
La Acacia cornigera, que tiene espinas huecas, es hogar de gran cantidad de hormigas del género Pseudomyrmex, que no sólo viven en la planta, sino que se alimentan del líquido azucarado que ésta secreta por medio de sus grandes glándulas foliares. A cambio de casa y comida, las hormigas defienden a la planta contra otros depredadores.
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.
Las hormigas, por su parte, incluyen entre sus armas, además del ácido fórmico u ácido de hormiga, los alcaloides monomorina I, II y III, que, además de sustancias de defensa, le sirven para marcar sus caminos.
Otras armas químicas usadas por las hormigas para su defensa son las que se muestran a continuación:
La gente que es alérgica se puede sentir muy mal por un solo piquete de abeja, de manera que, por ejemplo, la abeja africana puede llegar hasta causar la muerte a estas personas sensibles. Otros insectos producen repelentes para su defensa: algunos gusanos malolientes producen aldehído butírico (CH3CH2CH2CHO).
Los escarabajos, como las catarinas y las luciérnagas, producen alcaloides tetracíclicos que tienen muy mal olor. El insecto bombardero del que hablamos anteriormente escupe con violencia una mezcla de quinonas, como benzonona y toluquinona.
EL HOMBRE
USA LA QUÍMICA
PARA LA GUERRA.
Posiblemente la primera reacción química que el hombre aprovechó para destruir a su enemigo fue el fuego. La misma reacción de oxidación que logró dominar para tener luz y calor, para cocinar alimentos y fabricar utensilios, en fin, para hacer su vida más placentera, fue usada para dar muerte a sus congéneres al quemar sus habitaciones y cosechas.
Al pasar el tiempo 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.
Pero el hombre, siempre agresivo, terminó por emplear el poder explosivo de la pólvora para hacer armas guerreras y así enfrentarse a su enemigo.
Más tarde se fueron descubriendo explosivos más poderosos. Varios productos nitrados, por su alto contenido de oxígeno, son buenos explosivos.
Con todo, a pesar de su peligrosidad el hombre la fabrica y la usa para la guerra debido a la gran cantidad de gases que produce al explotar, pues 1 kg de nitroglicerina produce 782 litros de gases, además de una gran cantidad de calor: 1 kg produce 1 6l6 K cal.
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 también un potente explosivo, pero de manejo mucho más seguro que la nitroglicerina. 1 kg de TNT produce 730 litros de gases y 1 080 K cal. Es decir, un volumen de ±1 litro se expande a 730 litros.
Pero el hombre no se ha conformado con fabricar armas basadas en en reacciones químicas, sino que ha manipulado el átomo para crear la bomba atómica.
LA BOMBA
DE HIROSHIMA
La bomba lanzada sobre Hiroshima fue una bola de uranio 235 no mayor de 8 cm de diámetro y de más o menos 5 kg. Pero como la fisión del uranio tiene un poder explosivo aproximadamente 10 millones de veces mayor que el TNT, la bomba debió equivaler a 20,000 tons de TNT.
USO DE SUSTANCIAS
TÓXICAS EN LA GUERRA
Las sustancias de alta toxicidad fueron utilizadas como armas químicas en la primera Guerra Mundial. Los alemanes lanzaron, en abril de 1915, una nube de cloro sobre los soldados franceses quienes, al no estar protegidos, tuvieron que retirarse varios kilómetros. Pocos días después los alemanes repitieron el ataque contra las tropas canadienses con los mismos resultados.
Un poco más tarde los alemanes continuaron con la guerra química lanzando granadas con gases lacrimógenos. Sin embargo, la más poderosa arma química usada en la primera Guerra Mundial fue el gas mostaza. Empleado por primera vez en julio de 1917 por los alemanes en la batalla de Ypres, Bélgica, causó terribles daños a las tropas francesas.
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.
Una vez repuestos los ejércitos aliados de la sorpresa que representó la guerra química, se protegieron adecuadamente, y sus científicos comenzaron, a su vez, a idear y preparar sus propias armas químicas. Las sustancias empleadas por ambos bandos conforma una larga lista, entre la que se cuenta a los gases lacrimógenos, como cloro y bromoacetona, diversas sustancias como cloro, sulfato de dimetilo, etil carbazol, fosgeno, etc., y venenos de la sangre, como el ácido cianhídrico (HCN). Este último es el gas que se usaba en la cámara de gases contra los condenados a 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 NEUROTÓXICOS
Los alemanes desarrollaron a finales de la segunda Guerra Mundial los gases neurotóxicos sarina o GB y tabun. Estos gases son más letales que las armas químicas usadas en la primera Guerra Mundial. Son inodoros, por lo que es muy difícil detectarlos antes de que hayan hecho dańo mortal. La ventaja de las armas químicas es que son baratas y no requieren de una tecnología muy avanzada, de manera que prácticamente cualquier ejército puede ser dotado de ellas, sin contar de que son muy fáciles de arrojar contra el enemigo.
ESPIONAJE QUÍMICO.
EL POLVO DE LOS ESPÍAS
El aldehído aromático 5(4-nitrofenilo)-2,4-pentadien -1-al ha sido usado para marcar el camino seguido diariamente Por personas sometidas a investigación. El aldehído, que es un polvo amarillo, se coloca sobre objetos que normalmente se tocan, tales como el volante del automóvil, el pasamano de la escalera y la cerradura de la puerta. La sustancia, colocada en pequeñas cantidades, se adhiere a la mano y luego puede ser detectada en los objetos que el individuo tocó posteriormente.
Para detectar el aldehído se desarrolló un procedimiento analítico que consiste en pasar un algodón humedecido con alcohol sobre el objeto tocado. Se pone el algodón en un tubo de ensayo que contenga 0.5 ml de metanol además de el mismo volumen de naftoresorcinol al 1% en metanol; al agregar 0.5 ml de a.C. Clorhídrico concentrado se desarrolla un color que va del rosado al violeta.
El color también se puede desarrollar directamente sobre el algodón con que se limpió el objeto tocado por la persona investigada. Si a este algodón se le ańade el naftoresorcinol y una gota de ácido clorhídrico y se tińe de rosa o de violeta, indicará la presencia del polvo de aldehído. Éste no se elimina de las manos por un simple lavado con agua, pero si se lavan cuidadosamente con agua y jabón, la prueba es negativa, indicando su total eliminación.
LOS HERBICIDAS
COMO ARMA QUÍMICA.
SU USO EN VIETNAM.
Las auxinas sintéticas usadas para matar las malezas de los cultivos y así obtener mejores cosechas fueron desarrolladas en Inglaterra desde los ańos treinta, poco después del descubrimiento del ácido indol acético como regulador natural del crecimiento de las plantas.
Estas sustancias fueron preparadas en una gran variedad dependiendo de la planta que se pretende matar. El ácido 2,4,D fue un herbicida selectivo que mata a plantas de hojas anchas sin dańar a los cereales, por lo que protege en forma eficiente a cultivos de trigo, avena, cebada y otros granos. Ya en 1947 fue reconocido por algunas autoridades británicas el potencial que pueden tener los herbicidas en la guerra química, ya que podrían ser usados contra algunas naciones con efectos más rápidos que un bloqueo y menos repugnantes que el uso de la bomba atómica.
EL AGENTE NARANJA
El agente naranja es una combinación de dos herbicidas que, en pruebas hechas en selvas tropicales africanas, mostró ser muy eficiente como defoliador de árboles. El agente naranja contiene dos herbicidas, el ácido 2,4,D y el 2,4,5,T. Al ser aplicado a los campos de cultivo, hace que las plantas crezcan demasiado rápido y mueran antes de producir sus frutos.
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, aunque sin tener en cuenta el dado que se pudiera causar a largo plazo al ambiente y a las personas. Años después se ha visto el dańo, pues grandes extensiones del territorio vietnamita se volvieron áridos, la población ha desarrollado cáncer y se han dado malformaciones en los recién nacidos.
Los excombatientes estadounidenses que estuvieron en contacto con estos herbicidas en Vietnam han pedido una indemnización de 180 millones de dólares por el deterioro de su salud. El uso del 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. Así, unos 15 000 veteranos y los que de ellos dependen, además de alrededor de 40 000 miembros del personal que pudieron demostrar que estuvieron en contacto con el herbicida, fueron indemnizados.
Si más de 50 000 excombatientes de Vietnam pudieron demostrar que fueron dańados por el agente naranja, żcuántos vietnamitas habrán sido dańados? Esto no se sabe, pero deben ser indudablemente muchos más de 50 000.
LLUVIA AMARILLA,
POSIBLE USO DE MICOTOXINAS
COMO ARMAS DE GUERRA.
Dadas las historias contadas por los montańeses del sudeste de Asia acerca de la aparición de nubes amarillas que matan rápidamente a quienes toca en forma directa y que enferma con extrańos síntomas a la gente más alejada, y las de algunos nativos de Laos y Kampuchea que hablan de lluvia amarilla que provoca muerte y enfermedad, la embajada de los Estados Unidos y después la comunidad científica internacional comenzaron a inquietarse.
Se pensó en la posibilidad de que la lluvia amarilla tuviese que ver con alguno de los productos químicos usados en la guerra, tales como gases neurotóxicos. El mundo entero se alarmó cuando el 13 de septiembre de 1981 el secretario de Estado estadounidense, Alexander Haig, anunció en Alemania que la lluvia ácida era provocada por armas rusas.
Desde ese momento la investigación se ha hecho más activa, aunque sin lograr confirmar la aseveración de A. Haig. Muchos científicos han encontrado pequeńas cantidades de micotoxinas en muestras de alimentos recogidos en el sudeste de Asia.
Muchos científicos creen que este tipo de lluvia es producida por el hombre y llevaron sus argumentos a la reunión llamada "Primer Congreso Mundial sobre Nuevos Compuestos en Guerra Química y Biológica". Sin embargo, las evidencias presentadas no convencieron a la comunidad científica y menos al bioquímico de la Universidad de Harvard, Matthew Meselson, quien asegura que la lluvia amarilla es un fenómeno natural, que el color amarillo se debe a las heces de una abeja silvestre y que las micotoxinas a los niveles encontrados de partes por millón pueden ser producidas por hongos que viven en forma natural, siendo sus toxinas las que infectan alimentos y producen los síntomas de la enfermedad.
De confirmarse que la lluvia amarilla es un fenómeno natural, no se podrá acusar a nadie de violar los tratados que prohiben el uso de armas químicas y biológicas. Estos son el "Protocolo de Ginebra de 1925", que prohibe el uso pero no la posesión de armas químicas y bacteriológicas, y la "Convención de armas biológicas de 1972", que prohibe no sólo el uso sino también la posesión de armas biológicas y de toxinas.
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 (1-naftil-metil carbamato), el que a su vez se prepara con metil amina y con el también gas muy tóxico fosgeno. Las consecuencias de dicho accidente son de imaginarse.
La fábrica había operado normalmente por varios años hasta que la noche del 2 de diciembre de 1984, después de haber ocurrido una inesperada reacción en el tanque que contenía la muy reactiva sustancia química, isocianato de metilo (CH3 N=C=O), el tanque se calentó, la presión aumentó y a media noche liberó con violencia toneladas de isocianato de metilo, que como una niebla mortal cubrió gran parte de la ciudad de Bhopal. Murieron más de 2 000 personas, algunas 10 000 quedaron seriamente dañadas y 200 000 o más sufrieron daños menos graves.
OPINIÓN: Para mi este capitulo fue el que mas me llamo la atención ya que a mi me gusta saber sobre la historia de las guerras que han ocurrido en el mundo, nos habla sobre armas químicas que han destruido la vida del hombre (en cierta forma), en especial como el hombre a utilizado la química no solo para benéfico sino también para su propia destrucción tanto de el como para el planeta un gran e importante ejemplo la bomba hiroshima la cual des trullo una casi una ciudad completa.
OPINIÓN FINAL SOBRE EL LIBRO:
Este experiencia de haber concluido el libro es muy padre ya que este libro me dio a entender muchas cosas sobre la química en la vida del humano, también aunque no me dejo puntos muy claros a la ves me confundía y no logre entender ciertos temas pero lo importante fue que este libro es interesante ya que mezcla tanto temas de química como factores importantes del ser humano, se me a hecho interesante aprender un poco de temas relacionados a la vida cotidiana.
El libro tiene temas interesantes ya que es una síntesis de libro ya de mayor investigación, el libro menciona muchas reacciones químicas que sufren los factores importantes para la vida del ser humano, también sobre los recursos que han beneficiando su vida.
Este libro contiene mucho conocimiento científico de la vida del planeta tanto como se fueron formando los compuestos por medio de los elementos que desde un principio mucho son los gases nobles, tanto como los compuestos han dado vida animal, vegetal y humana.
También cabe mencionar que fue un gusto aprender un poco mas sobre la química sobre todo porque este libro es mexicano y por hecho sabemos que la mayoría de libros de la ciencia son extranjeros, por esto me gusto saber que al momento de leer este libro conocía sobre el avance científico que a tenido el hombre mexicano en el planeta las investigaciones a fondo de ciertos temas como también la importancia de dar a conocer un poco de química tanto para todas las personas y para aquellos que estén interesados a aprender sobre estos temas ESTE LIBRO SIRVE DE GRAN AYUDA.
FIN.
REFERENCIA:
QUÍMICA, UNIVERSO TIERRA Y VIDA. ROMO DE VIVAR.
