I.- Átomos y moléculas en el universo. La tabla periódica de los elementos.
Este capítulo nos habla primero que nada sobre el origen del universo a partir de un gas denso el cual formo las galaxias. Entre estas la Vía Láctea que está formada por millones de estrellas entre las que se encuentra el Sol. Describe la formación de los elementos más simples como los son como el hidrógeno (H) y el helio (He) y en el interior de las estrellas se formaron núcleos de otros elementos, hasta llegar a un número cercano al cien.
Y poco a poco los químicos fueron descubriendo más elementos los cuales se han ido clasificando de a cuerdo a sus propiedades químicas y físicas para poder estudiar mejor a estos se creó la tabla periódica.
También nos explica algo acerca del hidrogeno el cual es elemento más sencillo del universo , que está formado por un núcleo llamado protón que tiene carga positiva la que se encuentra neutralizada por un electrón de carga negativa. El hidrógeno al combinarse con otros elementos forma moléculas y otra de las combinaciones más importantes que realiza es con el oxígeno produciendo el agua. El agua es la molécula más abundante en la tierra en sus tres estados físicos el líquido el que se encuentra en las ¾ partes de la superficie terrestre como lo son los mares, ríos, lagos, etc. en estado sólido por los grandes bloques de hielo o icebergs.
El agua en estado puro es un líquido incoloro, inodoro e insípido. Las propiedades físicas del agua son: su punto de fusión es de 0º, su punto de ebullición a nivel del mar es de 100º, la mayor densidad que alcanza es de 4ºsiendo de 1g/ml quiere decir que cada mililitro pesará un gramo; el agua en estado sólido es menos densa que en forma líquida, su calor específico es de 1.00 caloría por grado. Las propiedades físicas del agua son casi siempre una unidad. Como el agua se calienta y se enfría más lentamente que el suelo, sirve para regular la temperatura.
El agua no es la única combinación que puede obtenerse del hidrógeno y oxígeno, existe un compuesto que tiene un átomo de oxígeno más que el agua. Esta sustancia formada es conocida como agua oxigenada o mejor llamada peróxido de hidrógeno cuya estructura es: H2O2. El agua oxigenada se emplea como desinfectante de heridas, en cuyo contacto se puede observar al oxigeno en forma de burbujas, también se emplea en los laboratorios químicos como oxidante aunque esta es más concentrada.
El hidrogeno se puede liberar de las moléculas en las que ese encuentra combinados con otro elementos. Ya que el agua es el compuesto de hidrogeno más abundante y accesible, será la materia prima en que primero se piense para preparar hidrogeno. El agua esa formada por átomos de hidrógeno (H), cuyo electrón se pierde con cierta facilidad para dar iones positivos (H+). Existe el problema de que el agua pura es mala conductora de la corriente eléctrica, por lo que es necesario disolver en ella una base o un ácido fuerte que la hagan conductora. A esta reacción se le conoce como electrolisis, tan útil es esta que no solo se utiliza para romper la molécula de agua, sino que también se usa para liberar los metales de sus sales.
El capitulo hace referencia a la atmosfera de la tierra y según el científico ruso Oparin supone que estaba compuesta por vapor de agua (H2O), amoniaco (NH3) e hidrocarburos principalmente metanos (CH4) conteniendo también acido sulfúrico (H2S). La atmosfera de la tierra, así, poco a poco se fue hacer acercando a la composición que tiene actualmente y de la que disfrutamos los habitantes de la tierra, compuesta por 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno , 0.9de argón, vapor de agua, bióxido de carbono, además de otros elementos y moléculas en pequeñas proporciones.
El último tema que aborda son los componentes del cuerpo humano dice que los elementos que lo conforman son carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno, y que estos elementos son también los principales componentes de otros seres vivos, la molécula mas abundante en los seres vivos es el agua. De esta manera todos los elementos que fueron tomados de la tierra y de la atmósfera para crear un ser vivo, regresan a su punto de origen donde quedan en disposición de ser reutilizados.
II.- El átomo de carbono, los hidrocarburos, otras moléculas orgánicas, su posible existencia en la Tierra primitiva y en otros cuerpos celestes.
El capitulo comienza sobre 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. Cuando la nube de polvo y gas fue comprimida por la onda de coque producida por la explosión de una estrella de las llamadas supernovas, se formo la nebulosa en cuyo centro de la materia se concentro y calentó hasta producir nuestro sol.
La tierra el tercer planeta de nuestro sistema solar, contiene agua en abundancia y carbono en cantidades relativamente abundantes; el carbono, elemento base de la vida, se encuentra en la corteza terrestre en una proporción de 0.03% ya sea libre o formado parte de diversas moléculas, el carbono se encuentra también en los demás planetas ya que todos fueron formados a partir de la misma nebulosa.
En la tierra se le encuentra libre: libre en forma de diamante o grafito; combinado, formando parte d diversas moléculas orgánicas como la celulosa de la madera, el algodón y el azúcar; formando parte de sustancias inorgánicas como el mármol, que químicamente es el carbonato de calcio, el bicarbonato de sodio o polvo de hornear y, en la atmosfera terrestre, como bióxido de carbono. El diamante es un cuerpo duro y transparente en el que cada átomo de carbono se encuentra unido a otros cuatro, el grafito es otra forma alotrópica del carbono.
El átomo de carbono, por tener cuatro electrones de valencia, tiende a rodearse por cuatro átomos, ya sean de propio carbono como el diamante o de otros elementos. La tierra al igual que los demás planetas, tuvo en su primer época una atmosfera rica en hidrogeno, por lo que el carbono reacciono con el formando moléculas de hidrocarburos; como el hidrogeno tiene solo un electrón d valencia cada átomo de carbono se une a cuatro de hidrogeno formando el más sencillo de los hidrocarburos, el metano. El metano es una molécula estable en el que las capas electrónicas de valencia, están saturadas, el primero formando un par como en el helio y el segundo un octeto como el neón.
Los cuatro primeros hidrocarburos lineales se llaman metano, etano, propano, butano y son gases inflamables. Los siguientes tres: el pentano, hexano y heptano son líquidos inflamables con bajo punto de ebullición, los hidrocarburos gaseosos mencionados forman parte del gas domestico, mientras que los líquidos constituyen las gasolinas.
Existe también la posibilidad de que dos átomos de carbono unan tres de sus cuatro valencias, formando así sustancias llamadas alquinos, entre las que la más sencilla es el acetileno. El acetileno se ha encontrado en meteoritos y muestras de la luna, en donde se halla combinado con metales formando sustancias duras llamados carburos.
Los carburos metálicos se forman por interacción entre el átomo de carbono y un oxido metálico a elevadas temperaturas. Los metales alcalinos forman carburos que pueden representarse como M2c2 y los alcalino térreos forman carburos representados por MC2. Ambos producen acetileno, por reacción de agua; los carburos de berilio y aluminio producen metano por hidrólisis.
El más conocido de los carburos es el carburo de calcio, esta sustancia se prepara por reacción entre calcio y carbón a alta temperatura. El carburo de calcio es el hidrocarburo más simple en el que cada átomo de carbono intercambia tres valencias formando lo que se conoce como triple ligadura. El carbono de calcio reacciona con agua desprendiendo acetileno. El acetileno se usa en combinación con el oxigeno en el soplete oxiacetilénico, el cual sirve para soldar o cortar objetos de hierro.
El metano el más simple de los hidrocarburos, es el resultado de la unión de un átomo de carbono con cuatro de hidrógenos. En este como en el diamante, las cuatro valencias van dirigidas hacia los vértices de un tetraedro. El metano es un gas volátil e inflamable que por su alto contenido de calor es un combustible eficaz, es el principal componente del gas natural, en donde se encuentra junto con otros hidrocarburos gaseosos como etano, propano y butano.
Conforme a la atmosfera de la tierra fue adquiriendo oxígeno, este se fue consumiendo en la oxidación de los distintos elementos y moléculas que existían en ella, al no haber suficiente oxigeno atmosférico no había posibilidad de combustión; tanto el hidrogeno como los hidrocarburos podían calentarse a elevadas temperaturas sin producción de fuego. Fueron necesarios millones de años para que la cantidad de oxigeno atmosférico se elevara lo suficiente para poder sustentar la combustión.
La oxidación de un hidrocarburo no es siempre total; existen estados intermedios con incorporación parcial de oxigeno. Las moléculas provenientes de estas oxidaciones parciales son de gran importancia para la vida. Por ejemplo, el metano, CH4, es un gas aun a 162 grados bajo cero, mientras que su alcohol correspondiente, el metanol (CH3OH), es un liquido con punto de ebullición de ambas sustancias difieren en 226.5º.
También dice que el alcohol metílico es el más sencillo de los alcoholes, tiene un solo átomo de carbono, y que su preparación difiere poco de la correspondiente de los demás alcoholes. Este alcohol si se llega a ingerir, se respiran sus vapores o se expone la piel a su contacto por un periodo largo, pude provocar ceguera y hasta la muerte. Este alcohol se usa como disolvente en química orgánica, ósea como medio en que se llevan a cabo michas reacciones químicas.
Nos habla sobre las cetonas se forman cuando el OH no se encuentra la final de la cadena como sucede en el etanol, sino que se encuentra sobre un átomo central, y por tanto esta oxidación da origen a la cetona. Esta sustancia es un disolvente muy apreciado en los laboratorios de química y es muy conocido entre las mujeres que lo utilizan para eliminar el colorante de sus uñas.
III.- Radiación solar, aplicaciones de la radiación, capa protectora de ozono, fotosíntesis, atmosfera oxidante, condiciones apropiadas para la vida animal.
Este capítulo nos habla sobre la energía radiante que se propaga por el espacio viajando a 300 000 km por segundo (velocidad de la luz). 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 solo 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, 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, mas ondas pasaran cada segundo, siendo por lo tanto mayor la frecuencia, y cuando la longitud de onda sea mayor, menos, por lo que, a la velocidad de la luz (c), la frecuencia inversamente proporcional a longitud de onda.
Las radiaciones de mayor frecuencia tendrán también mayor energía, (E) es igual a la frecuencia v multiplicada por la constante de Plank (h). La energía será, por lo tanto, E=hv. La pequeña porción del espectro electromagnético que percibe el ojo humano es llamada “luz visible” y está compuesta por radiaciones de poca energía, con longitudes de onda que van de 400 a 800 nanómetros (nm).El vapor de agua existente en la atmosfera primitiva de le Tierra estuvo expuesto a la radiación ultravioleta que durante millones de años llego a la superficie terrestre sin dificultad. Las moléculas de agua eran descompuestas en hidrogeno y oxigeno por la alta energía del ultravioleta.
Por medio de este procedimiento la atmosfera se iba enriqueciendo en nitrógeno y oxigeno. Parte del oxigeno que ingresaba en la atmosfera era activado por la radiación ultravioleta y transformado en su alotropo, una forma de oxigeno de alta energía llamada ozono (O3). 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.
Las celdas fotovoltaicas se han usado en el espacio desde 1958para suministrar energía eléctrica a los satélites artificiales, debido a que son muy eficientes en la conversión de energía solar a energía eléctrica (+- 20%); debe aclararse tiene el inconveniente de ser muy caras. 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, estos 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 y las positivas viajaran libremente por el cristal y al final quedaran balanceadas.
Uno de los temas que estudia este capítulo es la fotosíntesis dice que en esta ocurre un proceso similar al de las celdas fotovoltaicas. Aunque en ella no se produce una corriente eléctrica, es sin embargo más eficiente que el realizado en una celda fotovoltaica artificial. La clave para tan alta eficiencia reside en la arquitectura molecular y en su asociación a membranas; las membranas biológicas consisten en un fluido de bicapa de lípidos anfipaticos especialmente fosfolipidos. La naturaleza fipatica de estos lípidos se debe a que presentan hacia el exterior la fase polar de fosfolipidos, la que es atraída hacia el medio acuoso, la parte interior de la membrana está constituida por las colas de los fosfolipidos que forman una barrera entre los medios acuosos.
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, le aparato fotosintético se encuentra localizado en organelos intracelulares unidos a proteínas que se llaman cloroplastos. La molécula sensibilizadora en la fotosíntesis en la clorofila, molécula parecida a la del heme de la hemoglobina, que consiste en un anillo tetrapirrolico 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 d fotosíntesis. L a intensidad de absorción en las distintas longitudes de onda del espectro visible varían; el aparato fotosintético consta de clorofila y una serie de pigmentos como carotenos y xantofilas, todos ellos unidos a una proteína embebida en una membrana, lo que permite una buena transmisión de energía.
Las cantidades y proporciones de pigmentos secundarios varían de planta a planta, siendo precisamente estos los que dan el color característico de las hojas. Los pigmentos que absorben la luz, situados en la membrana, se hallan dispuestos en conjuntos. Estos fotosistemas contienen alrededor de 200 moléculas de clorofila y algunas 50 de carotinoides. Todas las moléculas del conjunto pueden absorber luz, pero solo una molécula de clorofila, combinada con una proteína especifica, transforma la energía luminosa en energía química; las membranas de los cloroplastos poseen dos diferentes fotosistemas cada una, con su propio conjunto de moléculas colectoras y su centro de reacción.
IV.- Vida animal, hemoglobina, energía de compuestos orgánicos, domino del fuego.
Este capítulo habla sobre cómo se creó la aparición de la vida por la acción de luz ultravioleta que dio a la tierra una protección contra la alta energía de esta misma radiación.La química, que antes de la aparición de la vida se efectuaba en el planeta espontanea pero lentamente, ahora se acelera en forma notable. El oxigeno que se genera por fotolisis del agua, ahora se libera de esta en forma eficiente mediante la reacción de fotosíntesis, usando la luz solar como fuente de energía.
Se acumulo en el planeta una gran cantidad de energía en forma de materia orgánica, y por otra la atmosfera se enriqueció en oxigeno, dándose así las condiciones para el nacimiento de un nuevo tipo de vida. Los organismos animales para realizar la reacción de oxidación y liberar las 686 kilocalorías contenidas en la molécula de glucosa, utilizan como transportador de oxigeno un pigmento asociado con proteína conocido como hemoglobina, este pigmento tiene el mismo esqueleto que el de la clorofila.
La hemoglobina toma oxigeno del aire y lo transporta a los tejidos, que es en donde se realiza la reacción contraria a la fotosíntesis. La hemoglobina es una cromoproteína compuesta por una proteína, la globina unida a una molécula muy parecida a la clorofila, pero que, en vez de magnesio, contiene el fierro; el oxigeno se le une en forma reversible. Cuando la hemoglobina está unida a oxigeno se le llama oxihemoglobina y cuando lo ha soltado deoxihemoglobina. L a hemoglobina se encuentra dentro de las células rojas o eritrocitos, que tienen una vida media de 120 a 130 días. Estos son devorados posteriormente por las células del sistema retículo endotelial. Estas células llamadas macrófagos, se encuentran principalmente en el bazo, el hígado y la medula ósea. El macrociclo de la hemoglobina es cortado oxidativamente por una de las dobles ligaduras para dar el complejo biliverdina- hierro- proteína.
De todos los animales que poblaron el planeta hubo uno que destaco por tener un cerebro mayor que los demás: el hombre, aunque más débil que otros animales de su mismo peso, que competían con el por alimentos y espacio, fue poco a poco dominando su entorno vital gracias a su cerebro superior. El cerebro es un órgano maravilloso que distingue al hombre de los demás animales y lo ha llevado a dominar el planeta. El cerebro recibe glucosa pura como fuente de energía, y para su oxidación usa casi el 20%del oxigeno total que consume un ser humano adulto. La glucosa es aprovechada por el cerebro vía secuencia glicolitica y ciclo del acido 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 manteniendo así el potencial eléctrico de las membranas del plasma.
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. El cerebro del hombre crece, piensa, memoriza, aprende nuevas cosas hasta que un día, cuando menos se lo espera, descubre el fuego, aprende a dominarlo y transmite el conocimiento de generación en generación.
Un paso fundamental en el dominio de la naturaleza lo dio el hombre primitivo cuando aprendió a dominar el fuego; en ese momento encontró la manera de liberar a voluntad la energía que los vegetales habían tomado de la radiación solar y acumulada en forma de materia orgánica. El fuego es la primera reacción química que el hombre domina a voluntad; en esta importante reacción exotérmica se libera, en forme rápida, la energía que el organismo animal liberaba de los alimentos en forma lenta e involuntaria. Con el dominio del fuego los ritos mágicos fueron más impresionantes: el hombre quemo hierbas aromáticas cuyos componentes químicos muchas veces tuvieron propiedades curativas.
Otro de los temas que retoma este capítulo es el envejecimiento del ser humano; mientras más ha durado un objeto inanimado, su aspecto se deteriora. Por ejemplo los objetos de hierro que fueron bellos y brillantes, pronto pierden su brillo y tarde o temprano se cubre de la herrumbre que los corroe. Procesos en los que tiene que ver el oxígeno: el hierro se oxida con el tiempo, al igual que el hule y el cuero que lo fueron en su proceso de envejecimiento. El aspecto de los seres vivos cambia con el tiempo: se hacen viejos. El envejecimiento biológico puede ser debido al ataque de radicales de hidroxilo H O sobre las células no generables del cuerpo. Estos radicales pueden provenir de generación indeseable en la cadena alimenticia o por irradiación ultravioleta u otra radiación de alta energía.
V.- Importancia de las plantas en la vida del hombre: usos mágicos y medicinales.
Una vez que el hombre aprendió a dominar el fuego, estuvo en condiciones de fabricar recipientes de arcilla, los que, endurecidos por el fuego, le servirán para calentar agua, cocinar alimentos y hacer infusiones mágicas y medicinales. El químico primitivo encontró que los aceites esenciales no solo tenían olor agradable, sino que muchos de ellas tenían además propiedades muy útiles, como eran las de ahuyentar a los insectos y de curar algunas enfermedades.
El conocimiento de las plantas y sus propiedades seguía avanzando: ya no solo la usaba el hombre como alimentos, combustible y material de construcción, sino también como perfume, medicinas y para obtener colorantes. Los pueblos americanos tenían al a llegada de los españoles un amplio conocimiento de las plantas y sus propiedades, especialmente medicinales. El rey de España Felipe II, al tener noticias de que en la nueva España existían mas plantas y semillas medicinales que ninguna otra parte del mundo, envió a Francisco Hernández , “protomédico e historiador general de las indias”, para que emprendiera una investigación medico- botánica en los bastos 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 hubiese en la provincia donde se encontrara y de averiguar que enfermedades curaban y la manera de hacerlo. Este estudio culmino con la descripción de 3076 plantas y sus usos medicinales. Francisco Hernández no se limito al estudio de plantas, sino que hizo también un amplio recuento de los animales y minerales de la Nueva España.
Muchas plantas fueron utilizadas en ritos mágico-religioso y muchas de ellas continúan en uso hasta nuestros días. El peyote, empleado por los pueblos del Noroeste, se sigue usando en la actualidad y se le considera una planta divina. Cuando este cactus es comido, da resistencia contra la fatiga y calma el hambre y la sed, además de hacer entrar al individuo a un mundo de fantasías. Los efectos del peyote duran de seis a ocho horas y terminan de manera progresiva hasta su cese total.
Otra planta Mexicana llamada ololiuqui por los mexicas corresponde, según los estudios botánicos recientes, a la enredadera turbina corymbosa, de la familia convolvulácea. El ololiuqui tenía un amplio uso mágico-religioso en el México Prehispánico. La semilla molida era usada, mezclada con otros vegetales, para ungir a sacerdotes indígenas, quienes pretendían adquirir la facultad de comunicarse con sus dioses. Según Francisco Hernández dice que es útil contra la gota, Acosta dice que la planta untada alivia las partes enfermas por lo que se le llamó medicina divina.
Existen mucho más ejemplos de plantas medicinales y alucinógenas; todas ellas son un interesante material para realizar estudios químicos. La flora sudamericana no se queda atrás de la Mesoamericana y como ejemplo bastara mencionar el llamado curare, Un preparado obtenido a partir de diversas plantas y usado como veneno de flechas.
Es un extracto acuoso de varias plantas, entre las que se encuentran generalmente especies de Chondodendron cissampelos y Strychnos. Para su preparación, se hace hervir por varias horas en una olla de barro de 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, se considera que ya está listo. Con este material se impregnan las puntas de flecha y dardos de cerbatanas para cazar animales pequeños; cuando estos son heridos, aunque sea ligeramente, morirán por efecto del veneno.
La flora sudamericana es rica en plantas medicinales, los polvos de corteza de quina adquirieron gran fama como medicina antimalarica después de que la marquesa de Chinchón, esposa del virrey del Perú fue curada de paludismo con esa droga. 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 oxigeno se combina con el carbono de las sustancias orgánicas para dar bióxido de carbono y agua. Basado en este descubrimiento, Lavoisier elaboro un método para analizar los compuestos orgánicos para saber cuántos átomos de carbono tenía una molécula, bastaba medir cuidadosamente el CO2 producido, y de la cantidad de agua obtenida, se calcularía el número de hidrógenos en la molécula.
Dice que las investigaciones químicas siguieron así perfeccionando sus conocimientos y ya no se conformaban con efectuar un simple análisis que encontrara cuantos átomos de cada elemento existen en la molécula, si no que querían saber cómo estaban acomodados. Con el tiempo los químicos adquirieron día tras día más habilidad en el aislamiento, purificación y determinación estructural de productos naturales. Nadie pensaba en sintetizar estas sustancias naturales porque en aquel tiempo se creía que para que dichos compuestos se formaran era indispensable una fuerza vital que solo se podían formar dentro de organismos de seres vivos y lo único que el hombre podía hacer era aislarlos.
Es frecuente estudiar una planta a la que se le atribuyen interesantes propiedades medicinales y no poder aislar el principio activo, quizá porque este es lábil al estado puro, quizá porque su actividad solo se presenta en unión de otros componentes de la planta, existen numerosos problemas que hacen lento el estudio de principios activos La quinina sigue usándose en la actualidad a pesar de la competencia que representan las numerosas drogas sintéticas. Es interesante mencionar que las principales plantaciones de quina se localizan en la actualidad en el Sureste de Asia.
VI.- Fermentaciones, pulque, colonche, tesguino, pozol, modificaciones químicas.
Este capítulo nos da breve información sobre las fermentaciones; muchos microorganismos son capaces de provocar cambios químicos en diferentes sustancias, especialmente en carbohidratos. Es de todos conocido el hecho de que cuando se dejan alimentos a la intemperie en poco tiempo han alterado su sabor y, si se dejan algún tiempo más, la fermentación se hace evidente comenzando a desprender burbujas como si estuviesen hirviendo esta observación hizo que el proceso fuese denominado fermentación (defervere, hervir).Esta reacción, que ocurre en forma espontanea, provocada por microorganismos que ya existían o cayeron del aire hacen que la leche, que los frijoles se aceden y otros alimentos se descompongan. Quizá la fermentación sea el proceso químico más antiguo que el hombre pudo controlar.
Y nos da algunos ejemplos como: el pulque, fue en Mesoamérica lo que el vino fue para los pueblos mediterráneos. El pulque fue una bebida habitual para los mexicas y otros pueblos americanos; 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. 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 cabida 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 azucares (sacarosa).
El pulque a pesar de los intentos por erradicar su consumo, sigue siendo utilizado hasta nuestros días y forma parte del folklore mexicano. 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.
Otra bebida es el colonche es una bebida roja alcohólica de sabor dulce obtenida por fermentación espontanea del jugo de tuna, especialmente de la tuna Cardona el colonche se prepara recolectando las tunas 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 qué sufra la fermentación espontanea. El colonche recién preparado es una bebida gaseosa de sabor agradable que con el tiempo adquiere sabor agrio.
EL tesguino es una bebida consumida en la s comunidades indígenas y por la población mestiza de varios estados del norte y noroeste en mexico.Enre los pueblos indígenas el tesguino tiene importante uso ceremonial, mas sin en cambio los mestizos lo toman como refresco de bajo contenido alcohólico. 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 muelen en un metate; enseguida se hierve hasta que adquiere color amarrillo se coloca en un recipiente de barro cocido y se deja reposar hasta fermentar.
Otros productos obtenidos por fermentación como la leche la cual es fermentada por varios microorganismos tales como Lactobacilus Casei, o por cocos como el Streptococcus cremoris, transformándose en alimentos duraderos como yogurt y la gran variedad de quesos conocidos. La acidez de la leche fermentada se debe al ácido láctico que se forma por la transformación de los azucares de la leche (de la lactosa).
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 acido butírico, butanol, acetona, isopropanol, acido propionico y muchos otros más.
La primera transformación química en asteroides fue efectuada por Mamoli y Vansellone 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. El grupo de investigación de los laboratorios Upjohn empleo en 1952 un cultivo de hongo Rhizopus nigricans para introducir un grupo de alcohol (OH) a la progesterona y producir la 11ª- Hidroxiprogesterona. La introducción del grupo hidróxido en la posición 11ª de la progesterona es un paso clave en la ruta hacia los corticoides, que son sustancias con importantes actividades biológicas que las hacen útiles en medicina.
VII.- Jabones, saponinas y detergentes.
En una fría mañana invernal los patos nadan en el estanque sin una aparente preocupación por ser mojados por las frías aguas; cuando por fin dejan el estaque simplemente se sacuden de las gotas superficiales y su plumaje queda tan seco como el de antes de su contacto con el agua. Este fenómeno tiene que ver con el hecho muy conocido de que el agua y el aceite no se mezclan. Otro ejemplo por decir cuando la ropa u otros objetos de 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 del 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 si podemos eliminar esta mancha.
El efecto limpiador de jabones y detergentes se debe a que en su molécula existe un una lipofilica por medio de la cual se unen a la grasa o aceite, mientras que la otra parte de la molécula es hidrofilica, tiene afinidad por el agua, por lo que se une con ella; así, el jabón toma la grasa la lleva al agua formando una emulsión. Los jabones se preparan por medio de las rasiones químicas más conocidas: la llamada saponificación de aceites y grasas. En el caso de que la saponificación se efectué con sosa, se obtendrán los jabones de sodio, que son sólidos y ampliamente usados en el hogar. Los jabones de sodio tienen un amplio uso en nuestra civilización, por lo que la industria jabonera es una de las más extensas distribuidas en el mundo entero.
El proceso de fabricación del jabón es el siguiente, se coloca el aceite o grasa en un recipiente de acero inoxidable, llamado paila, que puede ser calentado mediante un serpentín perforado por el que se hace circular vapor. Cuando la grasa sea fundido se agrega lentamente y con agitación una solución acuosa de sosa se recoge el jabón y se le agregan colorantes, perfumes, medicinas u otros ingredientes dependiendo del uso que se le quiera dar.
Los primeros detergentes sintéticos fueron descubiertos en Alemania en 1936, en lugares donde el agua es muy dura y por lo tanto el jabón formaba natas y no daba espuma los primeros detergentes fueron sulfatos de alcoholes y después alquibelcenos sulfonados, mas tarde sustituidos por una cadena alifática. Los resultados fueron positivos ya que 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 han creado un gran problema de contaminación, ya que muchos de ellos no son degradables. Para evitar esto se han hecho esfuerzos para sustituir la cadena lateral (R) ramificada por una cadena lineal la que si seria 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 países tienen que varía su formulación.
Antes de que el hombre creara la gran industria del jabón se usaban jabones naturales llamados saponinas y conocidos por los mexicanos por amole muchas raíces y follaje de plantas tienen la propiedad de hacer espuma con el agua por lo que han sido utilizado desde la antigüedad para la lavar ropa. Las saponinas se han utilizado también como veneno de peces marcando 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 azucares, por lo que contienen los elementos necesarios para emulsionar la grasa: una parte lipofilica, que es el esteroide o triterpeno, por medio del cual se unirá a la grasa, y una parte hidrofilica, que es el azúcar por medio de la cual se unirá a el agua.
Entre las saponinas de naturaleza esteroidal son muy importantes los glicósidos cardiacos, obtenidos de la semilla de la dedalera o Digitalis purpurea. Los glucósidos cardiacos se encuentran no solo en la dedalera, sino que hay otras plantas que también las contienen, tales como las distintas especies de la familia Asclepidacea.
VIII.- Hormonas vegetales y animales, feromonas síntesis de hormonas a partir de sustancias vegetales.
Las plantas no solo 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. 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 parecerse las citocininas, encargadas de multiplicación de las células que a su vez ayudan a la ramificación de la planta.
La existencia de auxinas fu demostrada por F. W. Went en 1928 mediante un sencillo e ingenioso experimento. No son las auxinas las únicas fitohormonas que requiere una planta para su crecimiento: requieren también de otro tipo de ellas que favorezcan la multiplicación de las células .El primero en demostrar la existencia de sustancias, que se conocen como citocininas fue Carlos O. Miller, quien observo que, al poner cubitos de zanahoria o papa en agua de coco estos crecían con proliferación de células. Esta descubrimiento sirvió de estimulo para que años más tarde se aislara d maíz tierno la hormona natural llamada zeatina, cuya estructura no difiere mucho de la cinetina obtenida como producto de descomposición de acido rubonucleico.Su descubrimiento fue anunciado en 1956 por tres grupos científicos que trabajando independientemente llegaron a descubrirlo, Estos tres grupos de investigadores –uno, el grupo ingles encabezado por Rotehwell K. ;otro el australiano Waring y el tercero el estadounidense, encabezado por Addicot, llevaron su descubrimiento al congreso llamado “regulateurs natureles de la croissance vegetal” celebrado en parís en 1964.
Es también interesante observar como los colorines y otras leguminosas, cuando se ha ocultado el sol, doblan sus hojas como si durmieran y como se enderezan a la mañana siguiente para recibir la luz del sol. Todos estos movimientos de las plantas son provocadas por sustancias químicas. Los movimientos en la mimosa púdica y en las hojas que duermen han sido estudiados por H. Schildknecht, quien encontró que se deben a sustancias químicas de naturaleza acida algunas de las cuales fueron aisladas de mimosa púdica. 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 y las feromonas son sustancias químicas las cuales se envían mensajes como atracción sexual, alarma, etc.
IX.-Guerras químicas, accidentes químicos.
Ates de que el hombre apareciera sobre la tierra ya existía la guerra. Los vegetales luchaban entre sí por la luz y por el agua y sus armas eran sustancias químicas que inhiben la germinación y crecimiento del rival. Las plantas mal armadas sucumben y son sustituidas por las que, al evolucionar han elaborado nuevas y más eficaces sustancias que las defienden.
Muchos insectos poseen agujones conectados a glándulas productoras de sustancias toxicas con los que se defienden de los intrusos. 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. Los mamíferos también poseen armas químicas es bien conocido por todos el arma tan poderosa que posee el zorrillo.
Al pasar el tiempo el hombre ha inventado un explosivo, la mezcla de salitre, azufre y carbón, que usada en un principio pata hacer cohetes que alegraron fiestas y celebraciones. En la segunda guerra mundial se uso otra sustancia orgánica nitrada, eltrinitrotolueno o TNT, obtenida por tratamiento del tolueno con mezcla sulfonitrica. El TNT es también un potente explosivo, pero de manejo mucho más seguro que la nitroglicerina.
Las aucinas sintéticas usadas para matar las malezas de los cultivos y así obtener mejores cosechas fueron desarrollados en Inglaterra desde los años treinta, poco después del descubrimiento del acido indol acético como regulador natural del crecimiento de las plantas.
El agente naranja es una combinación de dos herbicidas que, en pruebas hechas en selvas tropicales africanas mostros ser muy eficiente como defoliador de arboles. El agente naranja contiene dos herbicidas el acido 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 arboles perdieran sus hojas y que de esta manera no se pudiese esconde el enemigo, aunque sin tener en cuenta el daño que se pudiera causar a largo plazo al ambiente y a las personas.
QUIMICA: UNIVERSO, TIERRA Y VIDA
En mi opinión general del libro consideró que fue muy interesante leer este libro porque nos sirve para adentrarnos un poco más a la química que es una ciencia muy extensa e interesante. El libro contiene temas entretenidos e interesantes que nos ayudan a comprender mejor el gran uso de la química en nuestra vida diaria como uno de los temas que me llamó la atención fue la elaboración de los jabones y detergentes que son usados por las señoras de la casa para lavar la ropa, otro tema de mi interés fue la fermentación que es un proceso por el cual se obtienen bebidas como el pulque, el pozol, el colonche que son bebidas tradicionales de nuestro país y por medio de eta lectura pude conocer a fondo la elaboración de estas que es un proceso químico. Uno más de los temas que me agrado fue el descubrimiento de la vida humana y las sustancias por las que está conformado el cuerpo humano, también me gusto el tema de la importancia de las plantas para su uso medicinal que nos da a conocer todas las plantas que tienen uso medicinal y que en nuestro país podemos encontrar a muchas de ellas que eran utilizadas por los antepasados para la cura de las enfermedades que en la actualidad las plantas siguen siendo la base de los medicamentos pero ahora ya previamente procesados para un efecto rápido de esta forma nos damos cuenta de la evolución de la medicina.
Otro punto a favor de este gran ejemplar es que utiliza un lenguaje digamos común bueno aunque en algunos capítulos en su mayoría hacia uso de un lenguaje más sofisticado como las formulas o nombres de sustancias que no son comunes en nuestro vocabulario pero que dan un mejor entendimiento y comprensión sobre lo que se está leyendo, pero como algunos de nosotros estamos mas asociados a este vocabulario se hace más relajada la lectura. El libro nos da un amplio conocimiento acerca de todo lo que se puede lograr a través de la química como productos de uso diario y cantidades de cosas de las cuales a veces no tenemos ni la menor idea de sus componentes que cualquiera de estos y estas están hechos por ya sea sustancias químicas o elementos y otras circunstancias que se relacionen a esta gran ciencia llamada química
Para poder hacer una comprensión adecuada de la importancia del libro tenemos que tener como una pequeña introducción a lo que se maneja en este caso procesos químicos y significados de un vocabulario más complejo. Uno más de los temas tratados aquí fue la aparición de los elementos químicos y el origen del universo, también la elaboración de armas utilizadas en las grandes guerras por medio de sustancias o componentes químicos. En resumen este libro tiene como idea principal el explicar a los lectores por medio de temáticas fáciles de analizar la gran importancia de la química en nuestras vidas diarias del cómo es que influye para una mejor calidad de vida pero también algunas de sus repercusiones de esta ciencia al ser utilizada con fines políticos y económicos. Por último si me pidieran una calificación sobre este libro decidiría que le dieran un 8 debido a que esta interesante pero si tuviera ejemplos de mayor interés para la audiencia pienso que sería leído con un mayor interés.
