Desarrollo:
- Síntesis de cada capítulo
- Importancia del capítulo
- Síntesis y opinión del libro
Capitulo 1
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 que formó las innumerables galaxias que ahora forman el universo. Una de las galaxias más importantes es la Vía Láctea formada por más de 100 mil millones de estrellas.
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), después se formaron los demás elementos en el interior de las estrellas. Los científicos han encontrado que se pueden clasificar de acuerdo a sus propiedades físicas y químicas en lo que se ha nombrado la Tabla Periódica de los Elementos.
Los primeros elementos formados, que son también lo más ligeros, el hidrógeno (H) y el helio (He), son los principales constituyentes del Universo. El hidrógeno se encuentra en una porción superior a 90% y el helio alrededor del 8%. Estos elementos son más abundantes en el Sol y en las otras estrellas.
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. Esta propiedad fue aprovechada por el hombre para viajar por la atmósfera. Desde finales del siglo XVIII se construyeron máquinas voladoras para transportar hombres y equipo, llamados dirigibles.
El hidrógeno se combina con otros elementos formados moléculas
Propiedades del agua
El l agua, producto en la combustión del hidrogeno, es la molécula más abundante en la Tierra, donde se encuentra en los tres estados físicos: líquido cubriendo las ¾ partes de la superficie del planeta, constituyendo mares, ríos y lagos; vapor, en grandes cantidades en la atmósfera, de donde se precipita como lluvia o nieve, y sólido (hielo), formado depósitos sobre las altas montañas.
Está la molécula tan singular y abundante es la base de la vida: constituye más de la mitad del peso de los seres vivos. En los organismos marinos se le encuentra en una porción de más de 90% en peso. El agua en estado puro, es un líquido incoloro, inodoro e insípido, su fusión es de 0°, su punto de ebullición a nivel el mar es de 100°, su densidad es de 1g/ml, su calor especifico es de 1.00 caloría por grado. Como se ve las propiedades físicas del agua son casi siempre la unidad ya que siendo el líquido más abundante, por lo tanto es accesible teniendo propiedades singulares.
El agua en estado sólido es menos densa que de forma líquida, esto tiene gran importancia en el mantenimiento de la vida en las regiones frías del planeta: el hielo por ser menos denso flota en el agua, y por ser mal conductor de calor, aísla las capas más profundas impidiendo su congelación, con lo que se logra mantener los condiciones apropiadas.
Las grandes reservas del agua
Como el agua se calienta o se enfría más lentamente que el suelo, sirve para regular la temperatura. Es por eso que en las regiones alejadas del mar se tienen climas más extremosos que en las regiones marítimas.
Agua oxigenada, peróxido de hidrógeno
El agua no es la única combinación que puede obtenerse entre el hidrógeno y el oxígeno. La sustancia formada es conocida como agua oxigenada o también, cuya estructura es H²O² o HO-OH.
Esta sustancia por su facultad de liberar oxígeno, mata a muchos, microbios por lo que se emplea como desinfectante de heridas, donde puede verse la desprensión de oxígeno en forma de burbujas. También se emplea como decolorante, por lo que se utiliza, entre otras aplicaciones para aclarar el pelo.
Obtención de hidrógeno por descomposición del agua con metales
Cuando se arroja en pequeño trozo de sodio metálico sobre agua se efectúa una reacción violenta, se desprende hidrógeno y se genera calor. En ocasiones la reacción es tan violenta, que el hidrógeno liberado se incendia. 2Na + H²O – 2NaOH + H²
Preparación de H² en el laboratorio
Una forma más moderada y fácil de controlar la reacción para preparar hidrógeno es la descomposición de un ácido fuerte por medio de un tela con fierro o zinc. 2HCl + Zn – ZnCl² + H²
En esta reacción el metal al hidrógeno formando la sal llamada cloruro de sodio. Si el hidrógeno liberado se hace arder en presencia de aire, se podrá densar el agua formada por la combinación del aire, justificando si nombre en griego que significa “el que forma agua.
Importancia del capítulo
En este capítulo se habló acerca de cómo se formó el Universo a partir de una explosión de gases denominada Big Bang y que a partir de estos gases se formaron las partículas, los elementos, los compuestos, las estrellas, en fin todo el Universo; también nos habló acerca de la importancia del Hidrógeno y del Helio, que son los elementos más sencillos y abundantes en el universo, y que a partir de estos se pudieron formar los demás elementos.
También tenemos la molécula de agua es uno de los compuestos más abundantes de toda la Tierra, ya que cubre el 75% de toda la superficie terrestre y que es una sustancia vital para la existencia de la vida en la Tierra, además de que es una de los compuestos que se encuentra en los tres estados físicos de la materia: líquido (agua), sólido (hielo) y gaseoso (vapor de agua).
Capítulo 2
El átomo de carbono, los hidrocarburos, otras moléculas orgánicas.
La teoría de la gran explosión como el origen del Universo concibe la formación del átomo de carbono (peso atómico= 12) en el interior de las estrellas mediante la colisión de tres átomos de helio (peso atómico =4).
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 4 600 millones de años.
La diferente composición química del cuerpo de los planetas y de su atmósfera se debe en parte en 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. En cambio los planetas exteriores contienen más gases. Así los planetas interiores han perdido alrededor del 98% de su peso original.
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 otros planetas más alejados del Sol, Contiene agua en abundancia y carbono en grandes cantidades.
El carbono, elemento base de la vida, se encuentra en la corteza terrestre en un proporción de 0.03%, ya sea libre o formando parte de diversas moléculas. En la Tierra se le encuentra: libre en forma de diamante o grafito; combinado, formando parte de diversas moléculas orgánicas como la celulosa de la madera, el algodón y el azúcar; formando parte de sustancias inorgánicas como el mármol (carbono de calcio, CaO³), bicarbonato de sodio o polvo para hornear (NaHCO³) y en la atmósfera terrestre como bióxido de carbono (CO²).
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, localizado en los vértices de un tetraedro, es el más duro de los materiales conocidos, su densidad es de 3.5g/cm³, es mal conductor de electricidad.
El grafito es otra forma alotrópica del carbono. Alotropía es una palabra que significa variedad, el grafito es un material blando que se usa como lubricante y para escribir o dibujar, es decir, es el material del que esta hecho el corazón de los lápices, su densidad es de 2.3g/cm³.
Como ambas sustancias están formadas tan solo por átomos de carbono, la diferencia en propiedades físicas se debe al modo de unión entre sus átomos, En el diamante, cada átomo de carbono está rodeado por otros 4 átomos acomodados a los vértices de un tetraedro. En el grafito, en cambio, los átomos de carbono están fuertemente unidos a tres átomos vecinos, formando hexágonos.
Compuestos del carbono
El átomo de carbono, por tener 4 electrones valencia, tiende a rodeare por 4 átomos, ya sean del propio carbono, como el diamante, o diferentes elementos, con los que comparte 4 de sus electrones para así completar su octeto, que es lo máximo que puede contener en su capa exterior
.
Debido a que el carbono tiene la propiedad de unirse entre sí formando cadenas lineales, ramificadas o cíclicas, sus compuestos forman una serie muy grande de sustancias con fórmulas muy precisas, de las que se conocen más de dos millones de diferentes sustancias orgánicas, ya sea de origen natural o sintético.
Los hidrocarburos lineales tendrán la fórmula CnH²n + 2. Así, por ejemplo, el hidrocarburo lineal de 5 átomos de carbono o pentano: CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 será C5H (2*5)+2 ósea C5H12. Si el hidrocarburo es ramificado como por ejemplo el isobutano, su fórmula también es CnH²n + 2.
No así en los hidrocarburos cíclicos como el ciclo pentano en que se pierden 2 hidrógenos para poder usar la valencia en la unión C- C que cierra el ciclo. Los hidrocarburos cíclicos se representan esquemáticamente por medio de polígonos: ciclo pentano por medio de un pentágono, y ciclo hexano por medio de un hexágono y cada ángulo representa in CH².
Los cuatro primeros hidrocarburos lineales se llaman: metano (CH4), etano (C²H6), propano (C³H8) y butano (C4H10), son gases inflamables. Los siguientes tres: el pentano (C5H12), el hexano (C6H14) y 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 hasta 14 átomos de C, que es el primer hidrocarburo sólido, a partir de esto todos los demás hidrocarburos con más de 14 átomos serán sólidos a temperatura ambiente. Como es el caso de las velas de parafina, que están formadas por hidrocarburos con un número elevado de átomos de carbono.
Existe también la posibilidad de que dos átomos de carbono pueden unirse entre sí, usando solo una valencia, sino dos, Estas moléculas llamadas olefinas o alquenos, entre la más sencilla es el etileno, que tiene doble enlace de carbono C=C.
También dos átomos de carbono una tres de sus cuatro valencias, formando así sustancias llamadas alquinos, entre los que más sencilla, es el acetileno: H: C ::: C : H.
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 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 + 3C – CaC² + CO
CaC² + H²O – Ca(OH)² + H:C:::C:H (acetileno)
Compuestos oxigenados del carbono
Cuando la Tierra fue adquiriendo oxígeno, esté se fue consumiendo en la oxidación de los distintos elementos y moléculas que existían en ella. Fueron necesarios muchos millones de años para que la cantidad de oxígeno atmosférico se elevara lo suficiente para poder sustentar la combustión. Está es una reacción de oxidación en la que el hidrógeno se combina con oxígeno del aire produciendo su óxido, que es el agua, además de que se produce luz y calor.
2 H² + O² - 2 H²O + calor
Metanol, alcohol metílico
Es el más sencillo de los alcoholes, tiene un solo átomo de carbono, y su preparación difiere un poco correspondiente a los demás alcoholes. El método más antiguo consiste en la destilación seca de la madera, por lo que se reconoce como alcohol de madera; este es venenoso, puede provocar la ceguera y aún la muerte, se utiliza ampliamente en química orgánica, es decir como medio en que se llevan a cabo muchas reacciones químicas.
Alcohol etílico
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 como desinfectante. 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.
Éteres
La posibilidad de inserción de oxígeno entre dos átomo de carbono, lográndose así la formación de las sustancias llamadas éteres, el más sencillo de ellos es el éter metílico CH³OCH³, siguiéndoles el metil etil éter CH³OCH²CH³ y el éter etílico CH³CH²OCH²CH³.
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, por esta razón se emplea para extraer sustancias que se encuentran disueltas o suspendidas en agua.
Importancia del capítulo
Trata de la importancia del carbono en la vida humana, de cómo se encuentra en estado libre o formando compuestos en la superficie, habla acerca de cómo se comportan sus átomos con otros elementos los cuales pueden forman hidrocarburos con la unión presente del hidrógeno (H).
También nos habla de los compuestos oxigenados del carbono los cuales forman alcoholes, como es el caso del metanol o alcohol metílico, el alcohol etílico y los éteres.
Capítulo 3
Radiación solar, aplicaciones de la radiación, capa protectora de ozono, fotosíntesis, atmósfera oxidante, condiciones apropiadas para la vida animal.
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.
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.
Debido a que las radiaciones viajan como ondas a la velocidad de la luz (c), tendrán como característica la longitud de onda (λ), 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 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 λ.
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 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 λ que van de 400 a 800 nm (nm = nanómetro = 10-7 cm). La luz de menor longitud de onda (λ = 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.
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 - 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 dañinas para la vida, ya que excitan a átomos y moléculas a tal grado, que puede hacer que un electrón abandone al átomo. La luz ultravioleta, al activar los átomos moleculares, puede dar origen a radicales libres. Si estos radicales forman parte de un ser vivo, pueden causarle trastornos graves como cáncer y aun conducirlo a la muerte.
Reacciones fotoquímicas
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.
El trans retinal enseguida se reduce enzimáticamente a vitamina A decolorándose totalmente. Después la vitamina A es transportada al hígado en donde se transforma en 11-cis-vitamina A. Ésta es ahora transportada al ojo en donde al ser oxidada se transforma en 11cis-retinal que se combina con la opsina para dar rodopsina e iniciar de nuevo el ciclo visual.
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.
Celdas fotovoltaicas
Las celdas fotovoltaicas se han usado en el espacio desde 1958 para suministrar energía eléctrica a los satélites artificiales. El procedimiento está basado en la propiedad que tiene la energía luminosa de excitar los electrones de los átomos. Si sobre un cristal de silicio, cuyos átomos tienen cuatro electrones de valencia, se hace incidir la luz, éstos serán excitados y podrán abandonar el átomo, dejando un hueco que equivale a una carga positiva, el cual atraerá a un electrón de un átomo vecino, generando en él un nuevo hueco. De esta manera las cargas negativas (electrón) y las positivas (hueco) viajarán libremente por el cristal y al final quedarán balanceadas.
La parte con exceso de electrones, a la que se llamará N (negativa), se une a la que contiene cargas positivas móviles P (huecos). Cuando la luz solar incide sobre el cristal, los electrones de la parte N se liberan y dirigen hacia un electrodo conectado con la parte positiva P, rica en huecos. Como existe una barrera entre la parte positiva y la negativa, se evita la recombinación de electrones y huecos haciendo que los electrones pasen a través del alambre y generen una corriente eléctrica. Por tanto, la corriente fluirá constantemente mientras la luz incida sobre la celda.
Fotosíntesis
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. 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 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, 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.
La clorofila absorbe luz para iniciar la reacción de fotosíntesis. La intensidad de absorción en las distintas λ del espectro visible varía. Como en ella se ve, la clorofila absorbe en el azul y en el rojo y no en el verde, el cual es reflejado, razón por la que las hojas se ven verdes.
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 capítulo
Esto nos habla y deja en claro el proceso de la fotosíntesis de las plantas, que produce clorofila; que es la sustancia que les da ese color verde a las plantas, además de que con este proceso eliminan monóxido de carbono dejando libre el bióxido de carbono, para que los animales, incluyendo el ser humano pueda respirar libremente.
También nos habla acerca de las radiaciones ultra violeta, ls cuales no son visibles a simple vista y que dañan la piel de los seres humanos, por suerte existe la capa de ozono la cual nos protege de estos rayos haciendo que reboten en esta capa y regresen al Sol, que es donde provienen. Pero no todo es maravilla, ya que gracias a la gran masa de contaminación esta capa se está deteriorando haciendo que aparezca un hoyo en está, por lo cual estamos siendo afectados todos los humanos.
Capítulo 4
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 - C6H12O6 + 6 O²
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. Este pigmento tiene el mismo esqueleto básico de la clorofila, pero difiere esencialmente en el metal que contiene, pues mientras que la clorofila contiene magnesio, la hemoglobina contiene fierro.
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
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 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.
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.
La hemoglobina se encuentra dentro de las células rojas o eritrocitos, que tienen una vida media de 120 a 180 días. Éstos son devorados posteriormente por células del sistema retículo endotelial. Estas células, llamadas macrófagos (devoradoras de objetos grandes), se encuentran principalmente en el bazo, el hígado y la médula ósea. El macrociclo de la hemoglobina es cortado oxidativamente por una de las dobles ligaduras para dar el complejo biliverdina-hierro-proteína. 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. 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.
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.
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.
Descubrimiento del fuego
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. Ahora el hombre tenía la luz y el calor y su vida era más fácil, ya que dominaba la oscuridad y el frío de la noche y al mismo tiempo ahuyentaba a los animales peligrosos.
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.
(C6H12O6)n (celulosa) + O² - CO² (bióxido de carbono) + H²O + energía (luz y calor)
Con el dominio del fuego los ritos mágicos fueron más impresionantes: el hombre quemó hierbas aromáticas cuyos componentes químicos muchas veces tuvieron propiedades curativas. Más tarde, al disponer de recipientes de arcilla pudo hacer infusiones de plantas, obteniendo así algunas sustancias curativas.
Al hervir sus infusiones, el vapor de agua arrastró las sustancias volátiles que no sólo daban olor agradable a la cueva, sino que ahuyentaban insectos, desinfectaban y curaban a los enfermos.
De esta manera se inició la química de productos naturales, hace ya varios miles de años.
Las infusiones ricas en azúcares, al ser abandonadas muchas veces eran fermentadas, produciendo sustancias como alcohol o ácido acético, y de esa manera se descubrieron la cerveza, el vino y el vinagre en épocas muy remotas.
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.
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 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.
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.
Importancia del capítulo
Bueno lo más importante de este capítulo a mi parecer es el dominio del fuego por parte del hombre, ya que este aprendió a defenderse de sus presas con el fuego, haciendo que ellos se asustaran y por tanto se alejaran. Otro aspecto muy importante es cuando el hombre aprende a controlar el uso del fuego, empezando a cocinar sus alimentos, creando infusiones hirviendo las plantas, utilizar el fuego para calentar mezclas de arcilla y poder crear utensilios, etc. Todo esto ayudó a los ritos mágicos y a la curación antigua, haciendo que los doctores antiguos utilizaran estas infusiones para curar los males.
Capítulo 5
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 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 españoles 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 España.
Felipe II, al tener noticias de que en la Nueva España existían más plantas y semillas medicinales que en ninguna otra parte del mundo, envió a Francisco Hernández, "protomédico e historiador general de las Indias, Islas y tierra firme del mar océano", para que emprendiera una investigación médico-botánica en los vastos territorios recientemente incorporados a la Corona.
Francisco Hernández llega al Nuevo Mundo con las instrucciones de identificar todas las yerbas, árboles y plantas medicinales que hubiere en la provincia donde se encontrase y de averiguar qué enfermedades curaban y la manera de hacerlo.
Este estudio culminó con la descripción de 3 076 plantas y sus usos medicinales. Francisco Hernández no se limitó al estudio de plantas, sino que hizo también un amplio recuento de los animales y minerales de la Nueva España.
Drogas estimulantes con fines mágicos y rituales
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.
Su empleo entre los indígenas no se debe a hábito, sino que obedece a ritos religiosos. El principio activo del peyote (Anhalonium Williamsi) es el alcaloide llamado mescalina.
Ololiuqui
La planta mexicana llamada ololiuqui por los mexicas corresponde a la enredadera Turbina corymbosa, de la familia Convolvulácea. El ololiuqui tenía un amplio uso mágico-religioso en el México prehispánico. Según los primeros escritos posteriores a la conquista, la semilla molida era usada, mezclada con otros vegetales, para ungir a sacerdotes indígenas, quienes pretendían adquirir la facultad de comunicarse con sus dioses.
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.
Con este material impregnarán las puntas de flecha y dardos de cerbatanas para cazar animales pequeños; cuando éstos son heridos, aunque sea ligeramente, morirán por efecto del veneno. La carne de estos animales se puede consumir sin peligro de intoxicación, como lo demuestra la experiencia de siglos.
Tuvieron que pasar muchos años antes de que se pudieran aislar los principios activos al estado puro, para así poder dosificarlos bien.
No fue sino 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 + 6 O² - 6 CO² + 6 H²O
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. 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.
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.
De otras especies de Montanoa conocidas también como zoapatle, y usadas con el mismo fin, se han aislado diterpenos con esqueleto de kaurano, tales como el ácido kaurénico, al que se le han encontrado propiedades relajantes de la actividad uterina.
Hoy en día en los mercados de plantas medicinales se venden como Zoapatle varias especies de Montanoa: M. tomentosa, M. frutescens y M. floribunda.
Importancia del capítulo
Esto nos habla de cómo las plantas en la antigüedad se utilizaban para curar los diferentes males, su uso se utilizó para crear diferentes infusiones para tomar, cómo las diferentes sustancias que crean estas plantas pueden ser tóxicas para los animales pero no para los seres humanos, ya que estas sustancias ayudaba a los hombres a conseguir más fácil y práctico su alimento como las aves y los peces, que eran envenenados por estas sustancias tóxicas y que al momento de ser cocinados o en descomposición el elemento tóxico no afectaba a los seres humanos, por lo tanto podían consumir con tranquilidad sus presas, también de que cómo las distintas plantas eran utilizadas para el control del parto y menstruación de las mujeres.
Capítulo 6
Fermentaciones,
pulque, colonche, tesgüino, pozol, modificaciones químicas
La
fermentación se hace evidente comenzando a desprender burbujas como si
estuviesen hirviendo. Esta observación hizo que el proceso fuese denominado
fermentación (de fervere, hervir). Esta reacción, que ocurre en forma
espontánea, provocada por microorganismos que ya existían o que cayeron del
aire, hacen que la leche se agrié, 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.
Estos hechos
fueron conocidos desde las épocas más remotas, siendo quizá la fermentación el
proceso químico más antiguo que el hombre pudo controlar. 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 años. Los mercaderes griegos llevaron la uva y su cultivo a
Marsella desde 600 años a.C. y su cultivo se extendió hasta el Rin desde 200
años a. C.
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.
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.
Para
recogerlo se utiliza el acocote, que es una calabaza alargada que sirve como
pipeta de grandes proporciones.
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.
El nombre
pulque con el que los españoles denominaron a esta bebida da idea de la
degradación en categoría que sufrió, ya que 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.
Conforme la
fermentación avanza, es controlada por catadores que vigilan la viscosidad y
sabor para determinar el momento en que se debe suspender. Una vez hecho esto,
se envasa el pulque en barriles de madera y se distribuye en los expendios llamados
pulquerías.
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.
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.
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 jugo se hierve y se
deja reposar para que sufra la fermentación espontánea. En ocasiones se agrega
un poco de colonche para acelerar la fermentación. Se pueden agregar al jugo también
algunas de las cáscaras de la tuna, ya que son éstas las que contienen los
microorganismos que provocan la fermentación. El colonche recién preparado es
una bebida gaseosa de sabor agradable que con el tiempo adquiere sabor agrio.
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. Para lograr la fermentación, se
agregan varias plantas y cortezas, dejando la mezcla en reposo por varios días
antes de servirla para su consumo.
Pozol
El pozol es
maíz molido y fermentado que al ser diluido con agua produce una suspensión
blanca que se consume como bebida refrescante y nutritiva. Se puede agregar a
la bebida sal y chile molido, azúcar o miel según el gusto o los fines a que se
destine.
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.
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. En esta forma se deja reposar por
varios días para que la fermentación se lleve a cabo. Dependiendo del tiempo en
que ésta se realice, variará el gusto del producto final.
El pozol es
un mejor alimento que el maíz sin fermentar, ya que entre los microorganismos
responsables de la fermentación existen algunos fijadores del nitrógeno
atmosférico, como el Agrobacterium azotophilum, y otros que le dan aroma y
sabor, tales como los Saccharomyces cerevisae, que son los que producen
alcohol, y otros más que son los productores de ácido, que ayudan a impartirle
el sabor característico.
Fermentación
alcohólica
La
fermentación alcohólica producida por levaduras ha sido utilizada por todos los
diferentes pueblos de la Tierra. 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. Pero no sólo
para la producción de alcohol o vino se emplea la levadura, un empleo muy
antiguo y actualmente generalizado en el mundo entero es la fabricación de pan.
El uso de la
levadura en la fabricación del pan fue descubierto por los egipcios varios
siglos 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. 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.
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.
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.
La primera
transformación química en esteroides fue efectuada por Mamoli y Vancellone en
1937. Ellos obtuvieron testosterona, la hormona masculina, a partir de
androstenolona. El proceso se hizo en dos pasos: primero, se efectuó la
oxidación de androstenolona por agitación de la sustancia finamente dividida en
suspensión en agua adicionada de fosfato. En esta suspensión la levadura
trabaja oxidando al esteroide por medio del oxígeno del aire durante dos días.
Segundo, la
androstenediona así obtenida se separa y se hace fermentar con levadura que
trabaja en una solución azucarada. En este paso el microorganismo reduce
selectivamente un carbonilo y produce la hormona masculina, la testosterona.
Importancia
del capítulo
Aquí nos
habla de que la fermentación es un buen proceso para la creación de bebidas ya
sea alcohólicas o no, ya sus productos son muy deseados por el gusto de los
hombres, cómo es el proceso de todas y cada una de las bebidas, porque todas
tiene su proceso el cual es diferente a los demás, cómo es que la industria del
pulque se ha mantenido popular hasta nuestros días.
Cómo es que
la fermentación se crea también por microorganismos y de los cuales puede
variar el número de productos que se pueden obtener de estas fermentaciones,
que la fermentación es un proceso que se ha utilizado desde la antigüedad y que
sigue vigente en nuestra época.
Capítulo 7
Jabones, saponinas
y detergentes
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. 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. En caso de hacerlo con potasa, se
obtendrán jabones de potasio, que tienen consistencia líquida.
La reacción
química que se efectúa en la fabricación de jabón se puede representar en forma
general como sigue:
Aceite + sosa – 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. Evidentemente se podrán obtener sales de ácidos grasos con
otros metales, especialmente con calcio, ya que el hidróxido más abundante y
barato es la cal, Ca(OH)². Ahora bien, si la saponificación se hace con cal, el
producto será el jabón de calcio, Ca(OCOR)². El problema es que este jabón es
un sólido duro e insoluble, por lo que no sirve para los fines domésticos a los
que se destinan los jabones de sodio.
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 sehace 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 (NaCl) para que el jabón se separe y quede flotando sobre la solución
acuosa.
Se recoge el
jabón y se le agregan colorantes, perfumes, medicinas u otros ingredientes,
dependiendo del uso que se le quiera dar. 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
El jabón de baño contiene sales de calcio u
otros metales, como magnesio o fierro, se le llama agua dura.
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
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. Como
consecuencia de ello, el jabón no produce espuma hasta que todas las sales de
calcio o magnesio se han gastado produciendo una sustancia insoluble, la cual,
además de su mal aspecto, une su acción deteriorante de las telas, puesto que
ese material duro queda depositado entre los intersticios de los tejidos.
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 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. Para evitar esto, se han hecho esfuerzos por sustituir la
cadena lateral (R) ramificada por una cadena lineal, la que sí sería
biodegradable. 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 no son fácilmente solubles en frío. Los agentes
blanqueadores como el perborato, que funciona bien en caliente, cuando se
utiliza en frío tiene que ser reforzado con activadores, pues en agua tibia los
blanqueadores pierden eficiencia.
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.
El problema
con los obreros se debió principalmente a que los detergentes producen polvo
que, al ser aspirado, pasa a los pulmones. Esto se ha resuelto fabricando
detergentes con gránulos mayores, para que no produzcan polvo.
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.
Una
sustancia con esas propiedades es la carboxi-metilcelulosa, que es eficiente en
algodón y otras telas celulósicas, pero falla con telas sintéticas.
Para estas
últimas es útil el uso de 1 a 6% de ácido poliacrílico o de poliacrilatos.
Los ácidos
carboxílicos secuestran la dureza del agua reaccionando con las sales metálicas
presentes en esas aguas.
El
tripolifosfato de sodio es un excelente secuestrante y por muchos años 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.
Lo mismo
está sucediendo en Europa, donde también se han descubierto daños por
eutrofisación, fenómeno que consiste en el aumento de nutrientes a un ritmo
excesivo, por lo que al descomponerse la materia prima orgánica que ingresa
(detergentes), disminuye el oxígeno disuelto, alterando la vida en las 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 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.
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.
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. Sin embargo, un exceso
de estas sustancias es peligroso y puede causar incluso la muerte.
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.
Esta familia
de plantas es rica en ellos, y su principal característica es la producción de
un jugo lechoso cuando se le cortan hojas o tallos. Ha adquirido notoriedad por
ser las plantas que alimentan a la mariposa monarca en su estado larvario. De
esta planta las mariposas toman los glicósidos cardiacos que la volverán tóxica
y por consiguiente desaniman a las aves a que las consuman como alimento.
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. Así, en
la práctica de la cacería, los animales, aunque sean heridos muy levemente,
mueren. 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.
Las
sustancias que contiene esta planta son una serie de lactonas, entre las que se
han podido caracterizar las llamadas calactina, calotropina y las sustancias
que contienen nitrógeno y azufre en su molécula, como la voluscharina y la
uscharina.
Importancia
del capítulo
Cómo es que
los detergentes y jabones son utensilios para la vida cotidiana, ya que los
jabones se utilizan para el mantenimiento de limpieza de cuerpo y los
detergentes para la limpieza de ropa, y que estos dos compuestos son dañinos
para la naturaleza, por lo cual su uso puede contaminar drásticamente el agua.
Las
saponinas son jabones que no son contaminantes y que además de todo son creados
o derivados de las raíces o los follajes de algunas plantas, que tiene la
propiedad de formar espuma con el agua, lo que nos lleva al inicio de la gran
industria del jabón; actualmente el consumo y producción de jabones y
detergentes y muy grande por lo cual se están creando jabones y detergentes que
sean biodegradables para no contaminar mucho.
Capítulo 8
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 germina,
comienzan a actuar algunas sustancias hormonales que regulan su crecimiento
desde esa temprana fase: las fitohormonas, llamadas giberelinas, son las que
gobiernan varios aspectos de la germinación; cuando la planta surge a la
superficie, se forman las hormonas llamadas auxinas, las que aceleran su
crecimiento vertical, y, más tarde, comienzan a aparecer las citocininas,
encargadas de la multiplicación de las células y que a su vez ayudan a la
ramificación de la planta.
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.
Esta demostración estimuló a varios investigadores en la búsqueda de la
sustancia que hacía crecer a las plántulas de avena y probablemente a otras
plantas.
Una sustancia estimulante del crecimiento de avena fue aislada de orina
en 1934 por Kögl y Haagen-Smit. La sustancia activa fue identificada como ácido
indol acético.
La misma sustancia fue aislada en 1934 por Haagen-Smit, como producto
natural a partir de maíz tierno.
La manera en que las auxinas hacen crecer a la planta es por medio del
aumento del volumen celular provocado por absorción de agua.
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.
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.
Los resultados anteriores fueron explicados pensando en que la
sustancia responsable de la actividad hormonal no fuese el ARN, sino un
producto de su descomposición. Y efectivamente esta hipótesis fue probada al
poder separar de ARN viejo una sustancia con actividad multiplicadora de
células, a la que se llamó cinetina.
Este descubrimiento sirvió de estímulo para que años más tarde se
aislara de maíz tierno la hormona natural llamada zeatina, cuya estructura no
difiere mucho de la cinetina obtenida como producto de descomposición de ácido
ribonucleico.
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.
Todos hemos observado que en invierno las plantas dejan caer sus hojas
y que, aunque el invierno no sea muy crudo, debido a la escasez de agua, la
planta suelta su follaje.
Las sustancias responsables de la caída de las hojas y frutos se llama
ácido abscísico: 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.
Con el descubrimiento del inhibidor del crecimiento, el ácido
abscísico, se tiene un buen panorama de la regulación del crecimiento de las
plantas. 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.
Esto es sobre todo importante en los trópicos, donde gran parte de las
cosechas se pierden consumidas por plagas como insectos u hongos.
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 , que se adhieren a
la tierra impidiendo la germinación de plantas que pueden competir por el agua.
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.
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.
El movimiento observado en las hojas del frijol soya (Glicina maxima)
es muy interesante y ya ha sido estudiado. Al llegar la noche sus hojas se
doblan y toman la posición de dormidas, apropiada para su protección contra el
frío nocturno. En la mañana, cuando llega la luz del día, se enderezan de
nuevo. El movimiento nocturno se debe a la sustancia fotoinestable PPLMF-l.
Posiblemente esta sustancia inestable a la luz solar se forme sólo de noche
y provoque el doblado de las hojas, y que por la acción de la luz del día, la
sustancia forme un equilibrio cis trans que no es suficientemente activo,
dejando por lo tanto que la hoja, ya sin peligro de helarse, tome su posición
normal, apropiada para efectuar su fotosíntesis.
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.
Un ejemplo de alomona es la sustancia que la larva de la mosca de los
pinos (Neodiprion sertifer) toma de los pinos en donde vive. Cuando ésta es
atacada, se endereza y escupe una sustancia que contiene repelentes. Si el
atacante persiste en su intento, recibe suficiente sustancia que, por su
naturaleza viscosa, lo inmoviliza.
Las kairomonas son sustancias que denuncian a los insectos herbívoros
ante sus parásitos, a los que atraen. Sobre ellos depositan sus huevecillos
para que, cuando nazcan, las larvas se alimenten de ellos.
Las kairomonas probablemente sean producidas por la planta de la que se
alimenta el insecto herbívoro, el cual, al comerlas, las concentra en su cuerpo
atrayendo a su parásito. De esta manera la planta se defiende de forma
indirecta, ya que el insecto que la devora concentra la sustancia que lo
delatará.
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 señales 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.
Estas secreciones están compuestas por una gran variedad de sustancias
químicas, las cuales sirven para identificar la especie, el sexo y aun a un
individuo particular.
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.
El interés en el sexo opuesto es despertado por el olor de ciertos
compuestos. Después el animal investiga el estado sexual en que se encuentra,
mediante el análisis de la orina en donde se secretarán hormonas sexuales y sus
productos de descomposición.
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 señales 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.
Y así como el perro distingue a una persona entre miles, puede
distinguir a otro perro y lo mismo hacen otros mamíferos.
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.
Cuando un gallo es castrado, su cresta y espolones disminuyen en tamaño
hasta casi desaparecer. 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. El estradiol se obtuvo por primera vez mediante reducción de la
estrona aislada de la orina y mostró ser una hormona nueve veces más potente
que la estrona.
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 preñados 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.
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.
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.
Esteroides con actividad anabólica
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.
Además de la testosterona 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. Más aún, las mujeres, cuyos organismos no producen
apreciables cantidades de testosterona, resultan más favorecidas por anabólicos
que el hombre y, por tanto, también los utilizan.
Importancia del capítulo
Cómo es que los animales se pueden identificar por secreciones o
deshechos, al mismo tiempo de que reconocen el sexo de la especie y se puedan
atraer, esto es gracias a las hormonas que cada especie tiene dentro de su organismo,
las cuales sirven para defenderse, reconocerse, aparearse, estas alertas de
cualquier peligro que les fuera a suceder; es increíble como la naturaleza
tiene variedad e infinidad de características para cada especie.
Teniendo en cuenta de que la alomonas son sustancias que utilizan los
insectos para defenderse de los demás insectos, las kairomonas son sustancias
las cuales tienen los insectos para atraer a parásitos que lo ataquen y las
feromonas son sustancias que producen las glándulas sexuales de los animales
para atraerse o alertarse
.
Capítulo 9
Guerras
químicas, accidentes químicos
Guerra
química
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. 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. En esta vida en simbiosis, la Yucca proporciona alimento y
materia prima hormonal a la mariposa nocturna. Ésta, en cambio, se encarga de
polinizar las flores de la planta asegurándole así su fructificación y
reproducción.
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 que, además de sustancias de defensa, le
sirven para marcar sus caminos.
Algunos
insectos escupen sustancias tóxicas sobre el enemigo, como lo hace el
escarabajo bombardero.
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.
Los
mamíferos también poseen armas químicas. Es bien conocido por todos, el arma
tan poderosa que posee el zorrillo. Cuando este animal es atacado por un
depredador, ya sea el hombre u otro animal, utiliza su arma química: lanza con
fuerza un líquido irritante con un olor desagradable que persiste por horas y
aun por días en los objetos que tocó. Entre los componentes del olor a zorrillo
se encuentra el butil mercaptano.
Los
escorpiones inyectan una sustancia venenosa que contiene sustancias de bajo
peso molecular. Entre ellas ya se han identificado la histamina así como
algunos compuestos indólicos.
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. Este descubrimiento, atribuido a los chinos, fue utilizado
posteriormente por el hombre para disparar proyectiles y así poder cazar
animales para su sustento.
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.
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.
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.
Usos de
sustancia 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.
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.
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.
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.
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 dañar a los cereales, por lo que protege en forma eficiente
a cultivos de trigo, avena, cebada y otros granos. En cambio, existen
herbicidas tan potentes, como el ácido 3,4-diclorofenoxiacético, que mata a
todo tipo de plantas, por lo que en vez de proteger los cultivos los aniquila.
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
daño que se pudiera causar a largo plazo al ambiente y a las personas.
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.
Lluvia
amarilla, posible uso de micotoxinas como armas de guerra
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 pequeñas cantidades
de micotoxinas en muestras de alimentos recogidos en el sudeste de Asia.
Las
micotoxinas que se cree que se encuentran en la lluvia amarilla son las
llamadas tricotecenos y son producidos por un hongo del género Fusarium. Una de
estas toxinas es la llamada deoxynivolenol (DON) o vomitoxina.
La
existencia de numerosas especies de Fusarium fueron bien documentadas desde
1939 por el micólogo francés F. Bugnicourt, por lo que existe la posibilidad de
que algunos de ellos sean los productores de las toxinas presentes en la lluvia
amarilla.
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. 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.
Importancia
del capítulo
Cómo es que
las sustancias químicas, como la pólvora se han utilizado para mal de los
propios hombres, atacándose entre sí para dañarse o exterminar a los demás,
esto sin duda es un gran error en el cual ha caído muy bajo el hombre debido a
que utiliza la química para otros fines los cuáles son totalmente lo contrario
a lo que se refiere el estudio de la química.
También
tenemos que ese error se produce debido a la inconsciencia del hombre el cual
causa un gran deterioro natural a utilizar sustancias tóxicas, utilizar
sustancias contaminantes para el medio ambiente, y el no tener en cuenta del
daño que él mismo ha estado provocando.
Síntesis del libro
Astrónomos y físicos postulan que el Universo tuvo su origen en una gran
explosión que, a partir de un gas denso, formó las innumerables galaxias dentro
de una de las cuales, la Vía Láctea, vive el hombre. Cuando la temperatura del
mundo creado por la gran explosión era de alrededor de mil millones de grados,
se formaron los elementos más simples, el hidrógeno y el helio; mucho más
tarde, en el interior de las estrellas, se desarrollaron otros elementos hasta
llegar a un número cercano a cien. Puede verse así que, en cierta forma, la
historia de nuestro Universo puede definirse, de una manera muy general, como
una reacción o serie de reacciones.
Hasta donde se sabe, las reacciones químicas se producen en forma
espontánea en el cosmos, donde se forman de manera lenta sustancias sencillas. Más
en nuestro pequeño planeta las reacciones químicas ocurren de manera más rápida
y dan lugar a moléculas mucho más complicadas, debido sobre todo a la presencia
de oxígeno en el aire y en el agua en todas las formas en que se presenta. Así,
el hierro dejado a la intemperie se cubre de herrumbre a causa de una oxidación
espontánea; una oxidación más vigorosa y de violencia explosiva es, también a
causa de una oxidación súbita, la combustión de la dinamita.
La vida del hombre se mantiene merced a la combustión lenta de los
alimentos que se lleva a cabo en el organismo donde se va liberando la energía
que de forma directa o indirecta proviene del Sol. Más aún, la vida y la muerte
son procesos químicos. La vida comienza con la fecundación que desencadena una
serie de cambios químicos que seguirán ocurriendo a lo largo de la vida. El
amor, la vida, la ambición, tienen su origen en procesos químicos y la muerte
viene cuando deja de producirse el proceso de oxidación llamado respiración.
Los primeros elementos existentes en la Tierra fueron el Helio y el
Hidrogeno, siendo ellos los componentes de muchos elementos existentes incluso
del cuerpo humano (Hidrogeno).
Por su parte, los vegetales producen una gran variedad de compuestos
utilizando como materia prima el bióxido de carbono de la atmósfera y el agua y
los minerales del suelo, y como fuente de energía, la luz solar. A pesar de que
el hombre también ha sido capaz de fabricar alguno de los compuestos que los
vegetales producen no han logrado tener la misma cantidad de producto además de
que el proceso para ello es muy costoso y laborioso.
El hierro dejado a la intemperie se cubre de una capa de herrumbre
causada por la oxidación espontánea; una reacción de oxidación más vigorosa se
produce con violencia explosiva, tal como ocurre con la combustión de la
pólvora y de la dinamita.
Opinión: El libro es muy recomendable sobre todo porque no ocupa muchas
palabras con un significado técnico y al hacer se explica a qué se refiere, sin
embargo como en todo libro de este tipo se tiene que tener un conocimiento
previo sobre las cosas.
Bueno por mi parte me agrado mucho el libro porque puedo decir que nos habla de cosas cotidianas, debido a que la
mayoría de los conceptos de los cuales nos habla este libro los solemos
utilizar a diario de una forma inconsciente.
Para mí este libro fue muy importante
leerlo porque me ayudó a comprender y
entender cosas que yo ya sabía, me ayudo a tener una visión más profunda
de sobre lo que se refiere la química,
además de que las explicaciones son muy claras y no cuesta mucho trabajo
captarlas.
Me pareció muy interesante que nos
hablara sobre lo bueno que el uso y práctica de la química tiene en nuestras
vidas y que nos pusiera en contraste como es que los hombres nos estamos
aprovechando de ella para fines malos y dañinos, que muy próximamente nos
afectara en un futuro no muy lejano.
También me gusto que nos explicara
sobre los conceptos, comportamientos que tienen los animales y las plantas que
nos rodean con la química y como estos mismos nos benefician y afectan en
diferentes ámbitos y direcciones de la vida humana, también hay que tomar en
cuenta como nosotros, los seres humanos nos desenvolvemos e interactuamos con
la naturaleza, las plantas, animales y entre nosotros mismos, como una
sociedad.
Otro aspecto del cual se puede resaltar
mucho es como nos diferenciamos de los animales porque a pesar de tener
similitudes también tenemos características que nos distinguen de ellos, como
es que tenemos una superioridad ante ellos, y podemos sobrevivir ante las
diferentes situaciones que nos pone la madre naturaleza.
La influencia de los elementos de la
tabla periódica está presente en prácticamente todas las cosas y objetos, ya sea
que los encontremos en forma natural o formando compuestos, porque de ellos
están hechas las cosas que diariamente utilizamos y que muy pocas veces nos
detenemos a tomarle y prestarle la atención que se merece.
Como es que los compuestos reaccionan
con los elementos y otros compuestos, porque estos compuesto como ya dije tienen gran
influencia en la vida, necesitamos la presencia de ellos para tener una
reacción química.
Recomiendo este
libro a todos aquellos que estén interesados en la química, porque como ya dije
te abre los ojos hacia nuevas visiones, te deja con una perspectiva más
compleja, te deja las cosas muy en claro para que uno mismo se vaya haciendo
cuestiones, para que uno empiece a investigar y ser curioso por sí mismo, para
que uno se dé cuenta de que solo puede empezar a desarrollar el gusto y la
afición o pasión de lo que es la química.
Es un libro que
realmente se tiene que leer de principio a fin debido a que si te saltas un
capitulo pronto no comprenderás lo demás, mi opinión es que es uno de los
mejores libro de química ya que habla de temas muy interesantes, relaciona los
conceptos con palabras muy utilizadas, los temas de los que habla no suenan tan
científicos o difíciles de analizar, y así los lectores se atreven a leerlo y
quedarse satisfechos con los resultados.
Referencia
ROMO DE VIVAR, ALFONSO. Química, Universo, Tierra y Vida.
Colección La Ciencia desde México, Editorial Fondo de Cultura Económica, México, D.F, 1988,146 paginas.
Colección La Ciencia desde México, Editorial Fondo de Cultura Económica, México, D.F, 1988,146 paginas.
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