Importancia de cada uno de los capítulos
I. ÁTOMOS Y MOLÉCULAS
EN EL UNIVERSO.
LA TABLA PERIÓDICA
DE LOS ELEMENTOS
Cuando el universo tenía una temperatura muy alta, se formaron los núcleos de los elementos más simples, el hidrógeno (H), el helio (He). El hidrógeno se es el elemento más sencillo y más abundante en el universo.
El agua es la molécula más abundante en la tierra. Como el agua se calienta o se enfría más lento que el suelo sirve para regular la temperatura.
Existe un compuesto con un átomo más de oxígeno que el agua conocido como agua oxigenada; se usa como desinfectante de heridas, como oxidante en el laboratorio o como decolorante.
El hidrógeno se puede liberar de las moléculas en las que se encuentra combinado con otros elementos. Para ello se emplea un procedimiento llamado electrolisis,
La atmósfera de la Tierra antes de que se formara la vida debió ser muy distinta a la actual, la atmósfera sufrió grandes cambios hasta la composición actual.
Los principales elementos de que está formado el cuerpo humano son carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno.
La molécula más abundante en los seres vivos es el agua. El ser humano llega a ser más de 70% de su peso.
II. EL ÁTOMO DE CARBONO,
LOS HIDROCARBUROS,
OTRAS MOLÉCULAS ORGÁNICAS,
SU POSIBLE EXISTENCIA
EN LA TIERRA PRIMITIVA
Y EN OTROS CUERPOS CELESTES
El carbono es el elemento base de la vida en la Tierra y se le encuentra “libre”.
El diamante es un cuerpo duro y transparente en el que cada átomo de carbono s encuentra unido a otros cuatro. El grafito es otra forma alotrópica del carbono.
En su primera etapa atmosférica de la Tierra hubo reacciones de carbono con hidrógeno, lo que formó moléculas de hidrocarburos
Los primeros cuatro hidrocarburos lineales se llaman metano, etano, propano y butano, los cuales son líquidos inflamables y con punto de fusión bajos.
La combustión es una reacción de oxidación en la que el hidrógeno se combina con el oxigeno del aire produce agua.
El alcohol metílico tiene un solo átomo de carbono, y es el más sencillo de los alcoholes.
El alcohol etílico es el primer disolvente producido por el hombre. Los alcoholes se dividen en primarios, secundarios y terciarios.
El formaldehido forma dos tipos de polímeros. El primero cuando los átomos de carbono de una molécula se unen con los átomos de una molécula de oxígeno de otra; el segundo, cuando las moléculas se unen por medio de los átomos de carbono.
El etanal o el acetaldehído es el producto de la oxidación del etanol.
El cloral se hace reaccionar con clorobenceno en presencia de ácido sulfúrico, el producto es el insecticida DDT.
Cuando el OH se encuentra sobre un átomo central, la oxidación da origen a las sustancias llamadas cetonas.
También existe la inserción de un átomo de oxigeno en dos átomos de carbono, formando así sustancias llamadas éteres, El más sencillo de ellos es el éter metílico, siguiéndole el metil etil éter y el éter etílico.
III. RADIACIÓN SOLAR, APLICACIONES
DE LA RADICACIÓN,
CAPA PROTECTORA DE OZONO,
FOTOSÍNTESIS, ATMÓSFERA OXIDANTE
CONDICIONES APROPIADAS
PARA LA VIDA ANIMAL.
La energía radiante que el Sol genera mediante reacciones termonucleares viaja por el espacio a razón de 300 000 km por segundo.
El número de ondas que a una velocidad constante pasan por un determinado punto cada segundo se le llama frecuencia.
La pequeña porción de espectro que percibe el ojo humano es llamada “luz visible”; y está compuesta por radiaciones de poca energía; la luz de menor longitud de onda es de color violeta; le sigue la de color azul; después la verde, seguida de la luz amarilla y la anaranjada y, por último, la luz roja. Antes de la luz violeta, existen radiaciones de alta energía llamadas ultravioleta, otras llamadas rayos X y las radiaciones gamma.
Por su parte, a las longitudes de onda mayores a la de la luz roja existen radiaciones de baja energía, llamadas infrarrojo, microondas y ondas de radio.
La energía luminosa también es la base de las celdas fotovoltaicas, produciendo electricidad por excitación en el estado sólido. Estas celdas están basadas en la propiedad que tiene la energía luminosa de excitar los electrones de los átomos.
La clave para tan alta eficiencia de la fotosíntesis reside en la arquitectura molecular y en su asociación a membranas. La molécula sensibilizadora en la fotosíntesis es la clorofila. El aparato fotosintético consta de clorofila y una serie de pigmentos como caroteno y xantofilas,
Las cantidades y proporciones de pigmentos secundarios varía de planta a planta.
Las membranas de los cloroplastos poseen dos diferentes fotosistemas cada una, con su propio conjunto de moléculas colectoras y su centro de reacción. Las plantas que desprenden oxígeno poseen ambos fotosistemas
Los organismos fotosintéticos producen glucosa y otros azucares a partir del CO2 atmosférico y el agua del suelo.
IV. VIDA ANIMAL, HEMOGOBLINA,
ENERGÍA DE COMPUESTO ORGÁNICOS,
DOMINIO DEL FUEGO
El oxigeno se libera mediante la reacción de fotosíntesis, usando la luz solar como fuente de energía.
El nuevo tipo de vida realiza la operación contraria a la de los vegetales: toman la materia orgánica que elaboran los vegetales y por medio de una reacción de oxidación libera y utiliza la energía contenida en esas sustancias para realizar sus funciones. El bióxido de carbono tomado regresa a la atmosfera.
Para realizar la reacción de oxidación se utiliza la hemoglobina. La hemoglobina toma el oxígeno del aire y lo transporta a los tejidos. Se encuentra dentro de las células rojas o eritrocitos;
El cerebro es el órgano que distingue al ser humano de todos los animales. El cerebro recibe glucosa pura como fuente de energía. El cerebro gobierna las emociones y el dolor por medio de reacciones químicas.
El comportamiento de la morfina como analgésico es impresionante, ya que además de calmar el dolor, causa euforia, regula la respiración y es anti diarreico. Sin embargo crea adicción.
El fuego es la primera reacción química que el hombre domina a voluntad.
Los radicales libres están involucrados en el proceso de envejecimiento del ser humano. Un intermediario clave es el superóxido, formado por la reducción del O2 molecular por varios reductores in vivo.
El envejecimiento biológico puede ser debido al ataque de radicales hidroxilo sobre las células no re generables del cuerpo. Entonces son los antioxidantes los encargados de detener el envejecimiento, el problema es que muchos de los antioxidantes sintéticos producen reacciones secundarias indeseables en el organismo.
V. IMPORTANCIA DE LAS PLANTAS
EN LA VIDA DEL HOMBRE:
USOS MEDICINALES
Muchas plantas fueron utilizadas por su efecto estimulante; tal es el caso del peyote. El principio activo del peyote es el alcaloide llamado mezcalina.
El ololiuqui es útil para la gota.
Los alcaloides del tipo del ácido lisérgico no tienen propiedades alucinógenas, pero si provocan cansancio, apatía y somnolencia.
El zoapatle era utilizado por las mujeres indígenas para inducir el parto o para corregir irregularidades en su ciclo menstrual.
VI. FERMENTACIONES, PULQUE
COLONCHE, TESGUINO, POZOL,
MODIFICACIONES QUIMICAS
La fermentación es el proceso químico más antiguo que el hombre pudo controlar.
El pulque es el producto de la fermentación de la savia azucarada o aguamiel. Es una bebida blanca con un contenido de alcohol promedio de 4.26%.
Se conoce como colonche a la bebida alcohólica roja e sabor dulce por fermentación de la tuna Cardona.
Muchos sustratos con alto contenido de azucares y almidones se utilizan en la preparación de bebidas alcohólicas. Pero no solo los sustratos, también se usa la levadura, que al mezclarse con la masa de harina se lleva a cabo una fermentación por medio de la cual algunas moléculas se rompen para dar glucosa, la que se sigue fermentando hasta dar alcohol y bióxido de carbono.
La leche es fermentada por varios microorganismos tales como Lactibacillus casei, o por cocos como el Strptococcus cremoris, transformándose en alimentos duraderos como yogur y la gran variedad de quesos tan preciaos en la mesa. La acidez de la leche fermentada se debe al ácido láctico que se forma por la transformación de los azucares de leche.
La primera transformación química en esteroides fue efectuada por Mamoli y Vancellone. Ellos obtuvieron testosterona a partir de androstenolona.
Las fermentaciones también se han utilizado para obtener corticoides.
VII. JABONES,
SAPONINAS
Y DETERGENTES
El agua no sirve para limpiar objetos sucios con aceites o grasa, se necesita del jabón. El efecto limpiador de los jabones se debe a que en su molécula existe una parte lipofilica por medio de la cual se unen a la grasa, mientras que la otra parte de la molécula es hidrofilica por lo que se une con el agua, así el jabón roma grasa y lleva al agua formando una emulsión.
Los jabones se preparan por medio de la saponificación .Cuando los aceites vegetales son tratados con una base fuerte producen la sal del ácido graso conocida como jabón y liberan glicerina. Sí la saponificación se hace con sosa se obtendrán jabones de sodio, que son ampliamente usados en el hogar En caso de hacerlo con potasa, se obtendrán jabones de potasio, que tienen consistencia liquida.
Cuando el agua que se usa para lavar ropa o para el baño contiene sales de calcio u otros materiales, como magnesio, se le llama agua dura.
Los primeros detergentes se descubrieron en Alemania, donde el agua es muy dura y por lo tanto el jabón formaba natas y no daba espuma.
Antes de la gran industria del jabón se usaban jabones naturales llamados saponinas. Entre las saponinas de naturaleza esteroidal son muy importantes los glucósidos cardiacos, obtenidos de la semilla de la dedalera.
VIII. HORMONAS VEGETALES
Y ANIMALES, FEROMONAS,
SINTESIS DE HORMONAS
A PARTIR DE SUSTANCIAS VEGETALES
Las plantas no solo necesitan de agua para crecer y nutrientes del suelo, luz solar y bióxido de carbono atmosférico. Cuando la planta surge a la superficie, se forman las hormonas llamadas auxinas, las que aceleran su crecimiento vertical. También requieren de otro tipo de ellas que favorezca la multiplicación de las células; a estas fitohormonas se les llaman citocininas.
Además de la existencia de auxinas y citocininas, las plantas tienen inhibidores. Existe, además, una sustancia que es responsable de la caída de las hojas y frutos que se llama ácido abscísico
Existen tres clases principales de mensajeros químicos: alomonas, kairomonas y feromonas. Las alomonas son sustancias que los insectos toman de las plantas que posteriormente usan como arma defensiva; las kairomonas son sustancia químicas que al ser emitidas por un insecto atraen a ciertos paracitos que los atacarán, y las feromonas son sustancias químicas por medio de las cuales se envían mensajes como atracción sexual, alarma, etcétera.
Las hormonas sexuales son sustancias químicas pertenecientes al grupo de los esteroides, pertenecientes al mismo grupo que los ácidos biliares y el colesterol. Son producidas y secretadas por los órganos sexuales, bajo el estímulo de sustancias proteicas que llegan desde el lóbulo anterior de la pituitaria en donde se producen.
Las hormonas masculinas son las responsables del comportamiento y las características masculinas del hombre.
Las hormonas femeninas son sustancias producidas en el ovario. 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.
Existen dos sustancias sintéticas que, aunque no poseen estructura de esteroide, tienen fuerte actividad hormonal: el estilbestrol y el hexestrol
El uso de esteroides anabólicos ayuda al desarrollo muscular, pero causa efectos secundarios.
IX. GUERRAS QUIMICAS,
ACCIDENTES QUIMICOS
El hombre inventa un explosivo, la mezcla de salitre, azufre y carbón. En la Segunda Guerra mundial se usó otra sustancia orgánica nitrada, el trinitrotolueno o TNT, obtenida por tratamiento del tolueno con mezcla sulfonítrica.
La bomba lanzada sobre Hiroshima fue una bola de uranio 235 no mayor de 8cm de diámetro y de más o menos 5kg. Pero como la fisión del uranio tiene poder explosivo aproximadamente de 10 millones de veces mayor que el TNT, la bomba debió equivaler a 20 000 tons de TNT.
Las sustancias de alta toxicidad fueron utilizadas en la primera Guerra Mundial.
Los alemanes utilizaron una nube de cloro. Además usaron el gas mostaza; se llamó de esta manea por tener un olor parecido al de la mostaza. También desarrollaron los gases neurotóxicos sarina o GB y tabun. Estos gases son más letales que las armas químicas anteriores. Son inodoros, baratos y no requieren de tecnología muy avanzada.
El ácido aromático pentadienal. Es de color amarillo y se coloca sobre objetos que normalmente se tocan; se adhiere a la mano y luego puede ser detectada en los objeto que el individuo tocó.
El agente naranja es una combinación de dos herbicidas, el ácido 2-4D y el 2-4-5T; hace crecer las plantas muy rápido y que mueran antes de producir fruto.
Las auxinas usadas para matar las malezas de los cultivos y así obtener mejores cosechas fueron desarrolladas en Inglaterra. El ácido 2-4D es un herbicida que mata plantas de hojas sin dañar a los cereales. En cambio el ácido 3-4 diclorofenoxiacético mata a todo tipo de plantas.
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