CAPÍTULO
I. ÁTOMOS
Y MOLÉCULAS EN EL UNIVERSO. LA TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS.
Han
postulado como origen del Universo una gran explosión, que a partir de un gas
denso formó las innumerables galaxias que ahora pueblan el Universo. Una de
dichas galaxias es la Vía Láctea, formada por más de 100 mil millones de
estrellas, entre las que se encuentra nuestro Sol.
Primero
se formaron los más simples, el hidrógeno y el helio son los principales
constituyentes del Universo, el primero se encuentra en un 90% y el segundo
alrededor de un 8%. Más tarde, el Universo se fue enfriando hasta llegar a una
temperatura de 3°K. El hidrógeno, el elemento más sencillo y más abundante en el
Universo, está formado por un núcleo, llamado protón, que posee una carga
positiva, la cual se encuentra neutralizada por un electrón (carga negativa).
La
Ley de las proporciones constantes indica que dos átomos de hidrógeno,
cada uno reaccionan con un átomo de
oxígeno, produciendo una molécula de agua.
PROPIEDADES
DEL AGUA.
El
agua, es la molécula más abundante en la Tierra, donde se le encuentra en sus
tres estados físicos: como líquido, cubriendo las 3/4 partes de la superficie
del planeta, constituyendo mares, ríos y lagos; como vapor, donde se precipita
como lluvia o nieve, y en su estado sólido (hielo), formando depósitos sobre las
altas montañas y cubriendo las regiones polares. El agua, en estado puro, es un líquido incoloro, inodoro e
insípido sus propiedades físicas son: su punto de fusión es de 0° su punto de
ebullición a nivel del mar es de 100° la mayor densidad del agua se alcanza a
4°, siendo de 1 g/ml, es decir que cada mililitro pesará un gramo y por lo tanto
un litro pesará un kilogramo.
PREPARACIÓN
DE HIDRÓGENO.
La
reacción de la electrólisis se le conoce como la ruptura de una molécula por
medio de electricidad. Los iones metálicos (positivos) viajarán al cátodo en
donde se descargan y se depositan, pudiéndose de esta manera recubrir un metal
con otro.
LA
ELECTRÓLISIS EN LA OBTECIÓN DE METALES.
Aluminio.
El
aluminio es el tercer elemento más abundante en la corteza terrestre. Se le
encuentra formando parte de minerales tan comunes como el granito y la mica, las
arcillas, y el caolín. Para obtener aluminio a partir de bauxita, ésta es
previamente purificada, y disuelta posteriormente en un baño de criolita
fundida. La solución caliente de bauxita en criolita es colocada en una tina de
carbón, se insertan en ellas barras de grafito y se hace pasar corriente
eléctrica a través del mineral fundido. Como resultado de este proceso, el óxido
se descompone y el aluminio se deposita en el fondo de la tina, de donde es
posible recuperarlo.
Helio.
El
helio, segundo elemento más abundante en el Universo y en el Sol, es también un
gas ligero que, a diferencia del hidrógeno, es inerte, es decir, no se combina
con otros elementos. El helio, primero de los gases nobles, tiene en su núcleo
dos protones y su única capa electrónica se encuentra saturada con dos
electrones, razón por la que es un elemento inerte. Los únicos elementos que no
reaccionan y permanecen siempre como átomos solitarios son los gases
nobles.
LA
ATMÓSFERA PRIMITIVA DE LA TIERRA.
El
científico ruso Oparin supone que la atmósfera estaba compuesta por vapor de
agua, amoniaco e hidrocarburos,
principalmente metano, conteniendo también ácido sulfhídrico. Tal mezcla de gases, sometidos a las altas temperaturas y a la
radiación ultravioleta, debieron dar origen a nuevas moléculas orgánicas, como
los aminoácidos. Es muy
probable que el vapor de agua contenido en ella se disociara por acción de los
rayos ultravioleta, dando lugar a la generación de oxígeno. Éste, en ese
momento, se combinaba con los elementos de la corteza terrestre para dar óxidos.
De esta manera oxidó al amoniaco, dando como producto agua y nitrógeno. Cierta
cantidad del O2
,debido a la acción de la radiación ultravioleta que llegaba del Sol, dio lugar
a la formación del ozono, el cual, al formar una capa en la atmósfera superior,
impidió posteriormente, en gran medida, la entrada de este tipo de rayos, con lo
que se facilitó de esta manera la aparición de la vida vegetal. Por medio de la
fotosíntesis, descompuso el CO2, hasta propiciar la
vida animal. La composición que tiene actualmente la Tierra, está compuesta por
78% de nitrógeno, 21% de oxígeno, 0.9% de argón, vapor de agua, bióxido de
carbono, además de otros elementos y moléculas en pequeñas proporciones.
L
IMPORTANCIA DEL
CAPITULO .
Es te capitulo es muy
importante ya que explica algunas de las cosas que conocemos solo a simple vista
y que a veces nos hemos preguntado ¿y por que pasa eso? También nos muestra
cuales son los elementos básicos y simples y de cuales elementos esta lleno el
mundo en el que vivimos.
2.- EL ATOMO DE
CARBONO, LOS HIDROCARBUROS, OTRAS MOLECULAS ORGANICAS, SU POSIBLE EXISTENCIA EN
LA TIERRA PRIMITIVA Y EN OTROS CUERPOS CELESTES
La Tierra, el tercer
planeta del Sistema Solar, tuvo la fortuna de no ser tan caliente como Mercurio
y Venus, ni tan frío como los planetas más alejados del Sol. Contiene agua en
abundancia y carbono en cantidades también relativamente abundantes, además del
resto de los elementos estables, es decir todos los elementos de la tabla
periódica hasta el número 92, metal conocido con el nombre de
uranio.
EL CARBONO EN ESTADO
LIBRE
El diamante es, 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.
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.
Como
hemos visto, 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
PRIMEROS
HIDROCARBUROS
METANO
El metano, el más
simple de los hidrocarburos, es el resultado de la unión de un átomo de carbono
con cuatro hidrógenos.
El metano es un gas
volátil e inflamable que, por su alto contenido de calor, 13.14 Kcal/g, es un
combustible eficaz. Es el principal componente del gas natural, en donde se
encuentra junto con otros hidrocarburos gaseosos como etano, propano y
butano.
IMPORTANCIA DEL
CAPITULO
En este capitulo se
habla en la mayoría del capitulo acerca de las reacciones químicas que pueden
sufrir los elementos y las sustancias, asi como el hecho de que se pueden
alterar de maneras totalmente paralelas a otras reacciones debido solo a algunos
ligeros cambios
E
N
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. 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, tendrán como
característica la longitud de onda, que es la distancia entre dos
máximos.
Las radiaciones de
mayor frecuencia tendrán también mayor energía. 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 l
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
l
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.
En los organismos
fotosintéticos existen proteínas, colorantes y moléculas sensibilizadoras
embebidas en la membrana de las células especializadas en la
fotosíntesis.
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
IMPORTANCIA
DEL CAPITULO 3
Este
capitulo es importante porque habla de la relación que hay entre EL SOL Y LA TIERRA .
4.- VIDA ANIMAL,
HEMOGLOBINA, ENERGIA DE COMPUESTOS ORGANICOS, DOMINIO DEL
FUEGO.
La hemoglobina es una
cromoproteína compuesta por una proteína, la globina, unida a una molécula muy
parecida a la clorofila, pero que, en vez de magnesio, contiene fierro; el
oxígeno se le une en forma reversible. Cuando la hemoglobina está unida a
oxígeno se llama oxihemoglobina y cuando lo ha soltado
deoxihemoglobina.
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.
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.
Siendo el cerebro un
órgano tan importante, es lógico que sea alimentado en forma privilegiada en
relación con los demás órganos del cuerpo. El cerebro recibe glucosa pura como
fuente de energía, y para su oxidación usa casi el 20% del oxígeno total que
consume un ser humano adulto.
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. La energía de
ATP
se requiere para mantener la capacidad de las células nerviosas
(neuronas) manteniendo así el potencial eléctrico de las membranas del plasma,
en particular de aquellas que rodean el largo proceso en que intervienen axones
y dendritas, que son las que forman la línea de transmisión del sistema
nervioso.
OPIO, MORFINA Y
SUSTANCIA OPIACIAS AL CEREBRO.
El uso del opio como
sustancia analgésica es conocido desde tiempos muy remotos; los griegos la
usaron varios siglos antes de Cristo.
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 pregunta es, ¿por
qué un producto vegetal tiene tan notables efectos en el sistema nervioso? La
respuesta se dio en los años setenta: las propiedades de la morfina deben
derivar de su estructura y configuración; cualquier alteración de ésta hace
cambiar drásticamente sus propiedades; es decir, se requiere precisamente la
configuración natural para que encaje en receptores de las neuronas
cerebrales.
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.
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. Procesos todos ellos en que mucho tiene que ver el oxígeno: el hierro
se oxida con el tiempo, al igual que el hule y el cuero que lo fueron en su
proceso de envejecimiento. 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.
5.- IMPORTANCIA DE
LAS PLANTAS EN LA VIDA DEL HOMBRE: USOS MAGICOS MEDICINALES.
U
NA
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. De
esta manera los aceites esenciales arrastrados por el vapor de agua aromatizaban
la caverna y se condensaban en el techo, con lo que se separaban las sustancias
químicas contenidas en las plantas. 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. Es evidente que la necesidad de
alimentación era primordial y que los testimonios del uso medicinal de las
plantas son menos frecuentes; sin embargo, los chinos han dejado constancias
escritas desde hace más de 4 000 años acerca del uso antimalárico de la droga
chaáng shan que corresponde a la planta Dichroa febrifuga, Lour. Los
estudios modernos han demostrado la existencia en esa planta del alcaloide
antimalárico llamado febrifugina.
Este opúsculo consta
de bellas ilustraciones al estilo de los antiguos artistas indígenas
confeccionadores de códices. Sobre las ilustraciones viene el nombre de la
planta y debajo se encuentra el nombre de la enfermedad que cura, seguida de una
receta detallada conteniendo el modo de administrarse.
6.- FERMENTACIONES,
PULQUE, COLONCHE, TEZGUIÑO, POZOL, MODIFICACIONES
QUIMICAS.
M
UCHOS
microorganismos son capaces de provocar cambios químicos en diferentes
sustancias, especialmente en carbohidratos. Es de todo conocido el hecho de que
al dejar alimentos a la intemperie en poco tiempo han alterado su sabor y, si se
dejan algún tiempo más, la fermentación se hace evidente comenzando a desprender
burbujas como si estuviesen hirviendo. 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 piña adquiera sabor agrio y llegue a
transformarse en vinagre.
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 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 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. Posiblemente
impresionó a los conquistadores oír exclamar a los indígenas, cuando se les daba
un pulque de mala calidad, octli poliuqul, es decir pulque malo o
descompuesto, de manera que el adjetivo aplicado a la bebida descompuesta
fue lo que pasó al español, en vez del octli, que era el nombre de la
bebida.
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.
FERMENTACION
ALCOHOLICA
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.
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. Es este gas el que esponja
la masa de harina y hace que el pan sea suave y esponjoso. De no haber puesto
levadura, el pan hubiese tenido la consistencia de una galleta. Junto con el
alcohol se producen algunos ácidos que le imparten al pan su muy apreciado
sabor.
7.- JABONES,
SAPONINAS Y DETERGENTES
FABRICACION DEL
JABON
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 ±8Oº, o el aceite se ha calentado, se agrega
lentamente y con agitación una solución acuosa de sosa. La agitación se continúa
hasta obtener la saponificación total. Se agrega una solución de sal común para
que el jabón se separe y quede flotando sobre la solución
acuosa.
ENZIMAS
Entre las sustancias
que se agregan a los detergentes para mejorar sus características se encuentran
ciertas sustancias que protegen a las telas contra la fijación del polvo del
suelo o el atmosférico. Estas sustancias, que mantienen a las telas limpias por
más tiempo al evitar la reimplantación del polvo, son sin duda de gran utilidad,
pues evitan trabajo y deterioro de la tela.
Los ácidos
carboxílicos secuestran la dureza del agua reaccionando con las sales metálicas
presentes en esas aguas.
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. Aun en la actualidad
en muchas comunidades rurales se emplea el amole tanto para lavar ropa
fina, como para evitar que se deteriore, ya que es un detergente neutro
perfectamente degradable.
Las saponinas
producen hemolisis a grandes diluciones y están constituidas por grandes
moléculas orgánicas, como esteroides o triterpenos, unidas a una o varias
azúcares, por lo que contienen los elementos necesarios para emulsionar la
grasa: una parte lipofílica, que es el esteroide o triterpeno, por medio del
cual se unirá a la grasa, y una parte hidrofílica, que es el azúcar, por medio
de la cual se unirá al agua
8.- HORMONAS
VEGETALES Y ANIMALES, FEROMONAS, SINTESIS DE HORMONAS A PARTIR DE SUSTANCIAS
VEGETALES
AS
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. Cuando la planta germina,
comienzan a actuar algunas sustancias hormonales que regulan su crecimiento
desde esa temprana fase: las fitohormonas, llamadas giberelinas,
No son las auxinas
las únicas fitohormonas que requiere una planta para su crecimiento; requieren
también de otro tipo de ellas que favorezca la multiplicación de las células. El
primero en demostrar la existencia de estas sustancias, que se conocen como
citocininas, fue Carlos O. Miller, quien observó que, al poner cubitos de
zanahoria o papa en agua de coco, éstos crecían con proliferación de
células.
Conociendo la
existencia de auxinas que hacen crecer a la planta por agrandamiento de sus
células y la presencia de citocininas que favorecen la división celular,
tendríamos la posibilidad de lograr plantas con crecimiento ilimitado, pero esto
no sucede así, la planta contiene también inhibidores, sustancias que actúan
cuando las condiciones dejan de ser favorables para el crecimiento ya sea por
escasez de agua o por frío.
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.
Algunas otras plantas
despiden sustancias tóxicas, ya sea por su follaje, cuando están vivas, o como
producto de degradación, al descomponerse en el suelo. Estas sustancias que
impregnan el suelo evitan la germinación y, en caso de que nazcan otras plantas,
retardan su crecimiento, evitando así la competencia por el agua. Éste es el
caso del sorgo, cuyo follaje al descomponerse produce el glicósido
ciano-genético-durrina, que inhibe la germinación de muchas plantas