Química,
Universo, Tierra y Vida.
Alfonso
Romo.
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 formó las innumerables
galaxias que ahora pueblan el Universo.
Cuando la temperatura del Universo era de
alrededor de mil millones de grados, se comenzaron a formar los núcleos de los
elementos. Primero se formaron los más simples, el hidrógeno (H) y el helio
(He); posteriormente, en el interior de las estrellas se fueron formando los
núcleos de otros elementos, hasta llegar a un número cercano a 100. Los
químicos los han ido descubriendo poco a poco y han encontrado que se pueden
clasificar de acuerdo con sus propiedades físicas y químicas en lo que se ha
nombrado la tabla periódica de los elementos
El hidrógeno, el elemento más sencillo y más
abundante en el Universo, es un gas más ligero que el aire, por lo que, al
llenar un globo con él, habrá necesidad de sujetarlo, o de lo contrario, se
elevará por los aires. Esta propiedad fue aprovechada por el hombre para viajar
por la atmósfera.
El agua, producto formado en la combustión del
hidrógeno, 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, en
grandes cantidades en la atmósfera, de donde se precipita como lluvia o nieve,
y en su estado sólido (hielo), formando depósitos sobre las altas montañas y
cubriendo las regiones polares.
LA ELECTRÓLISIS EN LA
OBTECIÓN DE METALES
Aluminio.
La bauxita es un óxido de
aluminio muy abundante. De él se obtiene el aluminio metálico mediante un
proceso electrolítico muy ingenioso, descubierto simultáneamente en los Estados
Unidos por Charles M. Hall, joven de 22 años, y en Francia por un joven,
también de 22 años, llamado P. L. T. Heroult. 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 (óxido de aluminio o A12 O3) 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. Como no es inflamable,
se usa con plena confianza en el llenado de dirigibles. El helio es tan poco
reactivo, que no se combina ni consigo mismo, por lo que se encuentra como
átomo solitario He, en vez
de encontrarse en forma de moléculas diatómicas como el oxígeno (O2)
o el hidrógeno (H2). Los únicos elementos que no reaccionan y
permanecen siempre como átomos solitarios son los gases nobles. Estos elementos
se les encuentran, encabezados por el helio, en la última columna de la tabla
periódica.
LA
ATMÓSFERA PRIMITIVA DE LA TIERRA
Cuando en el planeta Tierra aún no se iniciaba la vida, debió de existir una
atmósfera muy diferente a la actual.
El científico ruso Oparin
supone que estaba compuesta por vapor de agua (H20), amoniaco
(NH3) e hidrocarburos, principalmente metano (CH4),
conteniendo también ácido sulfhídrico (H2S).
COMPONENTES
DEL CUERPO HUMANO
Los principales elementos de que está formado el
cuerpo humano son carbono (C), oxígeno (O), hidrógeno (H) y nitrógeno (N),
elementos que son también los principales componentes de otros seres vivos,
desde los organismos unicelulares hasta los enormes seres pluricelulares. La
molécula más abundante en los seres vivos es el agua. En el ser humano llega a
ser más de 70% de su peso. Los elementos que forman parte de los seres vivos no
sólo son importantes constituyentes de nuestro planeta, lo son también de otros
cuerpos celestes, encontrándose incluso en los espacios interestelares.
OPINIÓN: Es bueno saber la manera en
que nuestro universo fue creado, así como los componentes que existían en la
Tierra en ese momento y cuáles forman parte de nuestro cuerpo y de nuestra vida
diaria.
II.- EL ÁTOMO DE CARBONO, LOS HIDROCARBUROS, OTRAS MOLÉCULAS
ORGANICAS, SU POSIBLE EXISTENCIA EN LA TIERRA PRIMITIVA Y EN OTROS CUERPOS
CELESTES.
La
generación del carbono y de los átomos más pesados se dio en el interior de las
estrellas antes de la formación de nuestro Sistema Solar, cuyo nacimiento, a
partir de materiales cósmicos, polvo y gas provenientes de los restos de
estrellas que explotaron, se remonta a un pasado inimaginable: algo así como 4
600 millones de años. La diferente composición química del cuerpo de los
planetas y de su atmósfera se debe en parte a que se formaron en regiones de la
nebulosa con distintas temperaturas, por lo que los planetas interiores,
Mercurio, Venus, Tierra y Marte, son rocosos, con gran proporción de metales,
óxidos y silicatos.
Cualquier
elemento natural o sintético es identificado por su número atómico Z, que corresponde al
número de protones que lleva en su núcleo. Cada elemento puede tener un número
variable de isótopos. Los diferentes isótopos (del griego, mismo lugar) de un
elemento se llamarán, en general, de la misma manera y ocuparán el mismo lugar
en la tabla periódica de los elementos, además de que tendrán idénticas
propiedades químicas dado que su configuración electrónica permanece estable.
EL
CARBONO EN ESTADO LIBRE
El diamante es un cuerpo duro y transparente en
el que cada átomo de carbono se encuentra unido a otros cuatro, localizados en
los vértices de un tetraedro. El grafito es otra forma alotrópica del carbono.
En el diamante, cada átomo de carbono está rodeado por otros cuatro átomos
acomodados en los vértices de un tetraedro. En el grafito, en cambio, los
átomos de carbono están fuertemente unidos a tres átomos vecinos, formando
capas de hexágonos.
COMPUESTOS DEL CARBONO
El átomo de carbono, por
tener cuatro electrones de valencia, tiende a rodearse por cuatro átomos, ya
sean 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
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.
Los carburos metálicos se forman por interacción entre el
átomo de carbono y un óxido metálico a elevadas temperaturas. Los metales
alcalinos (como Sodio) forman carburos que pueden representarse como M2C2 (M = metal) y los alcalino
térreos (como calcio) forman carburos representados por MC2.
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. El
carburo de calcio es el hidrocarburo más simple en el que cada átomo de carbono
intercambia tres valencias formando lo que se conoce como triple ligadura. El
carbono de calcio reacciona con agua desprendiendo acetileno.
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.
EL METANO
Y OTROS COMPUESTOS QUÍMICOS EN LOS CUERPOS CELESTES.
El metano
formó parte de la atmósfera primitiva de la Tierra, donde se generó por la
acción reductora del hidrógeno sobre el carbono.
LOS
COMETAS
En los helados confines
del Sistema Solar existen congelados millones de pequeños cuerpos celestes
formados de hielo, gas y polvo. Cuando alguno de ellos es perturbado 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. 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 años.
EL COMETA HALLEY
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. 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.
METANOL, ALCOHOL
METÍLICO O ALCOHOL DE MADERA
El
alcohol metílico, el más sencillo de los alcoholes, tiene un solo átomo de
carbono, y su preparación difiere un poco de la correspondiente a los demás
alcoholes. 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 ETÍLICO
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.
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 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.
OTROS
COMPUESTOS OXIGENADOS DEL CARBONO: ALDEHÍDOS, CETONAS, ÁCIDOS
Los
alcoholes se dividen en tres clases: primarios, secundarios y terciarios. Los alcoholes primarios pierden
por oxidación dos átomos de hidrógeno dando un aldehído.
Etanal o acetaldehído
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.
Preparación
del insecticida DDT
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.
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. 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.
OPINIÓN: Es importante conocer los
componentes de algunos compuestos químicos y de algunas cosas que las personas
usan diariamente como el alcohol etílico o la cetona y así saber cuáles son
dañinos para nuestro cuerpo.
III.- RADIACIÓN SOLAR, APLICACIONES DE LA RADIACIÓN, CAPA
PROTECTORA DE OZONO, FOTOSÍNTESIS, ATMÓSFERA OXIDANTE, CONDICIONES APROPIADAS
PARA LA VIDA ANIMAL.
En el Sol se están generando
constantemente grandes cantidades de energía mediante reacciones
termonucleares. Las distintas radiaciones solares, de las
cuales la luz visible es sólo una pequeña parte, viajan por el espacio en todas
las direcciones, como los radios de un círculo, de donde proviene su nombre.
Existen
radiaciones de alta energía que el ojo humano no puede percibir, llamadas
ultravioleta, el vapor de agua existente en la atmósfera primitiva de la Tierra
estuvo expuesto a la radiación ultravioleta que durante millones de años llegó
hasta la superficie terrestre sin dificultad. 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 dañinas para la vida, ya que excitan a átomos y moléculas
a tal grado, que puede hacer que un electrón abandone al átomo.
FOTOSÍNTESIS
En la fotosíntesis ocurre un proceso similar al
descrito para las celdas fotovoltaicas. La
clave para tan alta eficiencia reside en la arquitectura molecular y en su
asociación a membranas. Las membranas biológicas consisten en un fluido bicapa
de lípidos anfipáticos especialmente fosfolípidos. En los organismos
fotosintéticos existen proteínas, colorantes y moléculas sensibilizadoras
embebidas en la membrana de las células especializadas en la fotosíntesis.
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, la clorofila absorbe luz para iniciar la reacción
de 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.
Las
cantidades y proporciones de pigmentos secundarios varían de planta a planta,
siendo precisamente éstos los que le dan el color característico a las hojas. Los
pigmentos que absorben la luz, situados en la membrana, se hallan dispuestos en
conjuntos. Estos fotosistemas contienen alrededor de 200 moléculas de clorofila
y algunas 50 de carotenoides.
Las
membranas de los cloroplastos poseen dos diferentes fotosistemas cada una, con
su propio conjunto de moléculas colectoras y su centro de reacción.
FORMACIÓN
DE AZÚCARES Y OTROS COMPUESTOS ORGÁNICOS
Los organismos fotosintéticos producen glucosa y
otros azúcares a partir del CO2atmosférico
y el agua del suelo, usando la energía solar acumulada en el ATP y el NADPH.
OPINIÓN: Creo que éste capítulo es de gran importancia ya que se enfoca
más en la naturaleza y sus procesos para poder crear su alimento como la
fotosíntesis, y abarca sobre la capa de ozono que a nuestra fecha ya es un
problema al cual debemos estar preocupados.
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.
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. 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.
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. El cerebro recibe glucosa pura
como fuente de energía, y para su oxidación usa casi el 20% del oxígeno total
que consume un ser humano adulto.
El cerebro 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. 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.
OPIO, MORFINA Y
SUSTANCIAS OPIÁCEAS DEL CEREBRO
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.
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.
DESCUBRIMIENTO
DEL FUEGO
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. La
cadena de descubrimientos a raíz del dominio del fuego ha sido constante hasta
nuestros días, en que el consumo de combustible es sinónimo de riqueza de un
país.
Con el
dominio del fuego los ritos mágicos fueron más impresionantes: el hombre quemó
hierbas aromáticas cuyos componentes químicos muchas veces tuvieron propiedades
curativas.
ENVEJECIMIENTO.
El envejecimiento biológico puede ser
debido al ataque de radicales hidroxilo H O. sobre
las células no regenerables del cuerpo. Se puede entonces
pensar que los antioxidantes detendrán el envejecimiento; el problema es que
muchos antioxidantes sintéticos, aunque más eficaces in vitro que
los biológicos, producen reacciones secundarias indeseables en el organismo.
OPINIÓN: Es importante conocer
algunos componentes que provocan cambios en la vida humana y animal, como habla
del envejecimiento y además de la sustancias que compone el cerebro.
V. IMPORTANCIA DE LAS PLANTAS EN LA VIDA DEL HOMBRE: USOS MÁGICOS Y
MEDICINALES.
El
conocimiento de las plantas y sus propiedades seguía avanzando: ya no 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. Los pueblos americanos tenían a la llegada de los
españoles un amplio conocimiento de las plantas y sus propiedades,
especialmente medicinales.
DROGAS ESTIMULANTES CON FINES MÁGICOS 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.
OLOLIUQUI
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.
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, además del alcaloide de hongos, la chanoclavina. 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.
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.
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. Entre las
plantas venenosas que con mucha frecuencia se emplean en la preparación del
curare se encuentran diversas especies de Strychnos. Estas plantas son muy venenosas debido
a que contienen, entre otros alcaloides, la estricnina, sustancia tóxica que se
usa para exterminar roedores y para matar animales de pieles finas.
ZOAPATLE,
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.
OPINIÓN: Es interesante conocer para
que usaban nuestros antepasados algunas plantas y cuál era su reacción sobre
nuestro cuerpo, y también saber cuáles plantas eran medicinales y cuales pueden
resultar peligrosas.
VI. FERMENTACIONES, PULQUE, COLONCHE, TESGÜINO,
POZOL, MODIFICACIONES QUÍMICAS.
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. Estos
hechos fueron conocidos desde las épocas más remotas, siendo quizá la
fermentación el proceso químico más antiguo que el hombre pudo controlar.
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 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 pulque es una bebida blanca con un
contenido alcohólico promedio de 4.26%. 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.
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.
El tesgüino, bebida típica de los
pueblos 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.
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 es un mejor alimento que el maíz sin
fermentar.
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.
OTROS PRODUCTOS OBTENIDOS POR
FERMENTACIÓN
Fermentación láctica
La leche es fermentada por varios microorganismos tales como Lactobacillus
casei, o por cocos como el Streptococcus cremoris, transformándose
en alimentos duraderos como yogur y la gran variedad de quesos tan preciados en
la mesa.
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 uso de
los microorganismos en la obtención de nuevos productos y en la modificación de
algunas moléculas es tan amplio, que su descripción llena libros y grandes
colecciones especializadas.
OPINIÓN: Es importante conocer qué
es la fermentación y cuál es su proceso, y qué bebidas se pueden obtener
mediante éste proceso.
VII. JABONES, SAPONIAS Y DETERGENTES.
El efecto
limpiador de jabones y detergentes se debe a que en su molécula existe una
parte lipofílica por medio de la cual se unen a la grasa o aceite, mientras que
la otra parte de la molécula es hidrofílica, tiene afinidad por el agua, por lo
que se une con ella; así, el jabón toma la grasa y la lleva al agua formando
una emulsión.
SAPONIFICACIÓN.
Los jabones
se preparan por medio de una de las reacciones químicas más conocidas: la
llamada saponificación de aceites y grasas.
Los aceites vegetales, como el aceite
de coco o de olivo, y las grasas animales, como el sebo, son ésteres de
glicerina con ácidos grasos. Por eso cuando son tratados con una base fuerte
como sosa o potasa se saponifican, es decir producen la sal del ácido graso
conocida como jabón y liberan glicerina. En el caso de que la saponificación se
efectúe con sosa, se obtendrán los jabones de sodio, que son sólidos y
ampliamente usados en el hogar.
Los
jabones de sodio tienen un amplio uso en nuestra civilización, por lo que la
industria jabonera es una de las más extensamente distribuidas en el mundo
entero.
DETERGENTES.
Los
primeros detergentes fueron sulfatos de alcoholes y después alquilbencenos
sulfonados, más tarde sustituidos por una larga cadena alifática, generalmente
muy ramificada. Dado que los detergentes han resultado ser tan útiles por
emulsionar grasas con mayor eficiencia que los jabones, su uso se ha
popularizado, pero, contradictoriamente, han creado un gran problema de
contaminación, ya que muchos de ellos no son degradables.
ENZIMAS.
Éstos detergentes han producido
problemas de salud en los obreros que trabajan en su elaboración.
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. La industria de
jabones y detergentes que contribuye a mantener a nuestro mundo libre de
inmundicias, es muy grande.
SAPONINAS
Antes de que el hombre creara la gran industria
del jabón se usaban jabones naturales llamados saponinas y conocidos por los
mexicanos como amole. Las
saponinas se han usado también como veneno de peces, macerando en agua un poco
del órgano vegetal que lo contiene, con la ventaja de que los peces muertos por
este procedimiento no son tóxicos.
Los
glicósidos cardiacos son saponinas producidas también por otras plantas
venenosas, entre ellas las del género Strophantus.
OPINIÓN: Creo que
es interesante conocer como están compuestos los jabones que solemos usar en
nuestra vida diaria, como se dieron y sabes cuales sustancias que los componen
pueden resultar peligrosas.
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; 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.
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.
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.
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. 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.
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.
FEROMONAS DE MAMÍFEROS.
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.
Se piensa
que la secreción de las glándulas especiales debe estar compuesta por
feromonas, pero sólo unas pocas han podido ser probadas como tales. De la misma
forma, es probable que la orina, las heces y la saliva también contengan
feromonas, pero ha resultado difícil comprobarlo.
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. 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.
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.
Por muchos años se creyó que la hormona
femenina era la estrona, una sustancia encontrada en la orina femenina. El
estradiol se empezó a producir por reducción de la estrona, ahora se produce
por síntesis total.
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.
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) Contando
con DHA como materia prima, Imhoffen intentó
transformarlo en progesterona por adición de los dos carbones faltantes
mediante aceliluro de potasio. El producto obtenido no fue progesterona, pero,
sin embargo, la esterona, que fue la que se produjo, tuvo actividad progestacional,
y aunque ésta posee tan sólo una tercera parte de la actividad de la
progesterona cuando es inyectada, es más activa que ella por vía oral.
Es de
hacer notar que la testosterona, que es la hormona masculina, cambia su
actividad a tipo femenino al quitársele un átomo de carbono.
ESTEROIDES CON ACTIVIDAD ANABÓLICA
La testosterona, la verdadera hormona sexual
masculina, tiene además la propiedad de favorecer el desarrollo muscular. La
testosterona es útil, pero tiene el inconveniente de su efecto masculinizante. 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.
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
ESTEROIDES ANABÓLICOS TOMADOS ORALMENTE.
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.
ESTEROlDES ÚTILES (ACTIVOS)
La sarsasapogenina es enseguida sometida a la
degradación descubierta por R. Marker, y modificada en 1959 por Wall y Serota,
que consiste esencialmente en un tratamiento a alta temperatura y presión con
anhídrido acético. La sustancia
obtenida de esta degradación es materia prima apropiada para ser transformada
en esteroides de tipos muy variados.
OPINIÓN: Es de gran importancia
saber qué son varias de los componentes que usan los deportistas y cuáles son
sus efectos, así como están compuestos los métodos anticonceptivos y varias
de las hormonas que están presentes en
ellos.
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. Las plantas mal armadas sucumben y son sustituidas
por las que, al evolucionar, han elaborado nuevas y más eficaces sustancias que
las defienden.
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.
Los
mamíferos también poseen armas químicas. Es bien conocido por todos el arma tan
poderosa que posee el zorrillo.
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. 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.
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. 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.
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.
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 daño mortal.
ESPIONAJE
QUÍMICO. EL POLVO
DE LOS ESPÍAS.
El
aldehído, que es un polvo amarillo, se coloca sobre objetos que normalmente se
tocan, tales como el volante del automóvil, los pasamanos 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. De esta manera se puede seguir el trayecto de la persona
investigada. 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 años treinta, poco después del descubrimiento del ácido
indol acético como regulador natural del crecimiento de las plantas.
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.
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 daño que se pudiera causar a largo plazo al ambiente y a las
personas.
El agente
naranja que se aplicó sobre los bosques de Vietnam venía contaminado con
dioxina, una sustancia altamente tóxica que provocó trastornos en la salud de
los veteranos de la guerra de Vietnam.
LLUVIA
AMARILLA, POSIBLE
USO DE MICOTOXINAS COMO ARMAS DE GUERRA
Dadas las historias contadas por los montañeses
del sudeste de Asia acerca de la aparición de nubes amarillas que matan
rápidamente a quienes toca en forma directa y que enferma con extraños síntomas
a la gente más alejada, 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. A pesar de que las víctimas presentaban síntomas como
irritación de la piel, vómitos, diarrea, temblores y muertes frecuentes, los
primeros análisis no encontraron en las víctimas evidencias de gases
lacrimógenos, gas mostaza o gases neurotóxicos. De confirmarse que la lluvia
amarilla es un fenómeno natural, no se podrá acusar a nadie de violar los
tratados que prohíben el uso de armas químicas y biológicas.
LAS SUSTANCIAS
TÓXICAS COMO
ACCIDENTES
Recientemente en la planta de insecticidas de Bhopal en el centro de la India
se sufrió un accidente con el escape de isocianato de metilo.
Este gas, altamente tóxico, se emplea
en la fabricación del insecticida carbaril, el que a su vez se prepara con
metil amina y con el también gas muy tóxico fosgeno.
Mucha gente murió sin levantarse de su cama, algunos se levantaron
ciegos y tosiendo para caer muertos un poco más adelante. Mucha gente que vivía
más lejos de la planta quedó viva pero con severos daños en las vías
respiratorias. Murieron más de 2 000 personas, algunas 10 000 quedaron
seriamente dañadas y 200 000 o más sufrieron daños menos graves.
OPINIÓN: Éste capítulo en lo
particular fue el que más llamó mi atención ya que muchos no conocen las
distintas armas que se usaron en la guerra y cuales resultaban realmente
catastróficas, algo que probablemente muchos no sabían.
