UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA
DE MÉXICO
COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES PLANTEL VALLEJO
QUÍMICA I
QUÍMICA, UNIVERSO, TIERRA Y VIDA
MAESTRA: CARBALLO BALVANERA MARIA GUADALUPE
ALUMNO: JESÚS EMMANUEL MACIAS FUNES
GRUPO: 208
FECHA DE ENTREGA: 07 DE FEBRERO DE 2012
TEMARIO
I.- Átomos y moléculas en el Universo. La tabla periódica de los elementos.
II.- El Átomo de carbono, los hidrocarburos, otras moléculas orgánicas, su posible existencia en la Tierra primitiva y en otros cuerpos celestes.
III.- Radiación solar, aplicaciones de la radiación, capa protectora de ozono, fotosíntesis, atmósfera oxidante, condiciones apropiadas para la vida animal.
IV.- Vida animal, hemoglobina, energía de compuestos orgánicos, dominio del fuego.
V.- Importancia de las plantas en la vida del hombre: Usos mágicos y medicinales.
VI.- Fermentaciones, pulque, colonche, tesguino, pozol, modificaciones químicas.
VII.- Jabones, saponinas y detergentes.
VIII.- Hormonas vegetales y animales, feromonas, síntesis de hormonas a partir de sustancias vegetales.
1.- Átomos y moléculas en el Universo. La tabla periódica de los elementos.
Astrónomos y físicos como el origen del universo una gran explosión, que a partir de un gas denso formo las innumerables galaxias que ahora pueblan el universo.
Cuando la temperatura del universo era de alrededor de mil millones de grados, se comenzaron a formar los núcleos de los elementos. Primero se formaron los mas simples, el hidrogeno (H) y el helio (He); posteriormente, en el interior de las estrellas se fueron formando los núcleos de otros elementos, hasta llegar a un numero cercano a 100.
El hidrogeno es el elemento mas sencillo y mas abundante en el universo. El átomo de hidrogeno, esta formado por un núcleo protón (carga positiva) que se encuentra neutralizada por un electrón (carga negativa).
El hidrogeno se combina formando moléculas. Cuando se mezcla con oxigeno forman lo que es el agua.
El agua, producto formado en la combustión del hidrogeno se encuentra en ¾ partes del planeta Tierra.
El, en estado puro, es un líquido incoloro, inodoro e insípido. Las propiedades físicas de tan importante sustancia a menudo se toman como tipo: su punto de fusión es de 0o; su punto de ebullición a nivel del mar es de 100o; la mayor densidad del agua se alcanza a 4o, siendo de 1 g/ml, es decir que un mililitro pesara un gramo.
Como el agua se calienta o enfría mas lentamente que el suelo, sirve para regular la temperatura. Es por eso que en las regiones alejadas del mar se tienen climas mas extremosos que en regiones marítimas.
El agua no solo es abundante en la Tierra, también se ha detectado en otros cuerpos celestes.
El agua no es la única combinación entre hidrogeno y oxigeno. Existe además un compuesto que tiene un átomo de oxigeno mas que el agua. La sustancia así formada es conocida como agua Oxigenada, llamada con mas propiedad peróxido de hidrogeno, cuya estructura es H2O2 o HO---OH. Esta sustancia, por tener un átomo de oxigeno extra, es inestable, es decir , libera oxigeno con facilidad paras quedar como agua común. El agua oxigenada, por su facultad de liberar oxigeno, mata a muchos microbios por lo que se emplea como desinfectante de heridas, en cuyo contacto se puede ver al oxigeno desprenderse en forma de burbujas.
OBTENCION DE HIDROGENO POR DESCOMPOSICION DE AGUA CON METALES
Cuando se arroja un pequeño trozo de sodio metálico sobre agua se efectúa una reacción violenta, se desprende hidrogeno y se genera calor. En ocasiones la reacción es tan violenta que el hidrogeno liberado se incendia.
LA ATMOSFERA PRIMITIVA DE LA TIERRA
Cuando en el planeta Tierra aun no se iniciaba la vida, debió de existir una atmosfera muy diferente a la actual.
El científico ruso Oparin supone que estaba por vapor de agua (H2O), amoniaco (NH3), e hidrocarburos, principalmente metano (CH4), conteniendo también acido sulfhídrico (H2S).
Tal mezcla de gases, sometidos a las altas temperaturas y a la radiación ultravioleta que llegaba del sol sin obstáculos debieron dar origen a nuevas moléculas orgánicas como los aminoácidos. Reacciones como las mencionadas debieron realizarse continuamente en la atmosfera de aquel entonces. La atmosfera de la Tierra, así, poco a poco se fue acercando ala composición que tiene actualmente y de la que disfrutamos los habitantes de la Tierra, compuesta por 78% de Nitrógeno, 21% de Oxigeno, 0.9% de Argón, vapor de agua, bióxido de carbono, además de otros elementos en pequeñas proporciones.
II.- El Átomo de carbono, los hidrocarburos, otras moléculas orgánicas, su posible existencia en la Tierra primitiva y en otros cuerpos celestes.
La teoría de la gran explosión como origen del Universo se concibe la formación del átomo de carbono en el interior de las estrellas mediante la colisión de tres átomos de helio.
La Tierra, el tercer planeta del Sistema Solar, tubo la fortuna de no ser tan caliente como Mercurio o Venus, ni tan frio como los planetas mas alejados del sol. Contiene agua en abundancia y carbono en cantidades también relativamente abundantes, además del resto de los elementos estables.
El carbono, elemento base de la vida, se encuentra en la corteza terrestre en una proporción de 0.03% ya sea libre o formando parte de diversas moléculas.
PRIMEROS HIDROCARBUROS
La Tierra, al igual que los demás planetas, tuvo en su primera época una atmosfera rica en Hidrogeno, por lo que el Carbono reacciono con el formando moléculas de hidrocarburos. Como el hidrogeno contiene un solo electrón de valencia, cada átomo de carbono se une a cuatro de hidrogeno formando el mas sencillo de los hidrocarburos, el metano (CH4).
Debido a que el carbono tiene la propiedad unirse entre si formando cadenas lineales, ramificadas y cíclicas.
Los hidrocarburos lineales tendrán la formula CNH2N + 2. Los hidrocarburos cíclicos se representan esquemáticamente por medio de polígonos.
El hidrocarburo más abundante en los cuerpos celestes es el Metano (CH4).
COMPUESTOS OXIGENADOS DEL CARBONO
Cuando prendemos fuego a un hidrocarburo líquido o mezcla de hidrocarburos como la gasolina vemos que el líquido desaparece totalmente. Lo que sucede en realidad es que, al combinarse con el oxigeno atmosférico, sus átomos de carbono, producen el gas bióxido de carbono, mientras que sus átomos de hidrógeno forman vapor de agua, y cambios óxidos en que se transformó el hidrocarburo ascienden a la atmosfera sin dejar huella del líquido combustible.
Analicemos algunos de los compuestos oxigenados del carbono. Cuando se sustituye uno de los hidrógenos de un hidrocarburo por un grupo oxhidrilo (OH) se obtiene un nuevo grupo de sustancias a las que se llama alcoholes.
METANOL, ALCOHOL METILICO O ALCOHOL DE MADERA
El alcohol metílico, el mas sencillo de los alcoholes, tiene un solo átomo de carbono, y su preparación difiere un poco de la correspondiente a los demás alcoholes. El método mas antiguo consiste en una destilación seca de la madera, por lo que se le conoce como alcohol de madera.
El alcohol metílico es venenoso. Si se ingiere, respiran sus vapores o se expone la piel a su contacto por un periodo prolongado puede provocar ceguera y aun la muerte.
ALCOHOL ETILICO
Es quizá el primer disolvente químico preparado por el hombre. Se produce en la fermentación de líquidos azucarados. Es usado como disolvente para pinturas, barnices, lacas, y muchos otros materiales industriales. También se utiliza ampliamente como desinfectante y como ingrediente de bebidas alcohólicas.
ETERES
ETERES
No solo existe la posibilidad de inserción de un átomo de oxigeno entre un carbono y un hidrogeno para dar un alcohol, si no que también existe la posibilidad de inserción de oxigeno entre dos átomos de carbono, lográndose así la formación de sustancias llamadas éteres.
III.- Radiación solar, aplicaciones de la radiación, capa protectora de ozono, fotosíntesis, atmósfera oxidante, condiciones apropiadas para la vida animal.
En el sol se están generando constantemente grandes cantidades de energía mediante reacciones termonucleares. La energía radiante se propaga por el espacio viajando a razón de 300 km/seg. (Velocidad de la luz). A esta velocidad, las radiaciones llegan a la tierra 8 minutos después de ser generadas.
El número de ondas que a una velocidad constante pasan por un determinado punto cada segundo se le llama frecuencia. Mientras menor sea la longitud de onda, mas ondas pasaran cada segundo, siendo por lo tanto mayor la frecuencia y cuando la onda es mayor menos ondas pasaran y por lo tanto la frecuencia será menor.
La luz de menor longitud de onda 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 ultimo a 800nm, la luz roja con la que termina el espectro visible.
Antes del violeta, es decir las longitudes de ondas menores de 400nm, 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 (800nm) existen radiaciones de baja energía, llamadas infrarrojo, microondas y ondas de radio.
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. Otras radiaciones con mayor energía que la luz visible como los rayos x, son también peligrosas para la vida. En cambio, cuando la luz visible incide sobre un átomo excitara sus electrones haciendo que avancen a un estado mayor de energía, del cual regresaran inmediatamente liberando la energía que habían absorbido en forma de luz con la misma frecuencia que tenía la que los excito.
REACCIONES FOTOQUIMICAS
Un tercer camino para relajarla es cuando la molécula excitada da como resultado una reacción química o fotoquímica como por ejemplo, en la reacción fotoquímica que se lleva acabo en el proceso de la visión.
FOTOSINTESIS
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 antipáticos especialmente fosfolipidos.
Esta bicapa forfolipida constituye una membrana y actúa como barrera semipermeable separando 2 compartimientos acuosos.
En los organismos fotosintéticos existen proteínas, colorantes y moléculas sensibilizadoras en bebidas en la membrana de las células especializadas en la fotosíntesis. En algas y plantas verdes el aparato fotosintético se encuentra localizado en organelos intracelulares unidos a proteínas que se llaman cloroplastos.
La molécula sensibilizadora en la fotosíntesis es la clorofila. La clorofila absorbe la luz para iniciar la reacción de fotosíntesis. Al final de la absorción de la luz y de las ondas se genera oxigeno.
IV.- Vida animal, hemoglobina, energía de compuestos orgánicos, dominio del fuego.
De todos los animales que poblaron el planeta hubo uno que destaco por tener un cerebro mayor que los demás; el hombre. Aunque mas débil que otros animales de sus mismo peso que competía con el por alimentos y espacio, fue poco a poco dominando su entorno vital gracias a su cerebro superior, que le permitía aprender y asimilar experiencia.
Siendo el cerebro el 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 oxigeno total que consume un ser humano adulto.
El cerebro gobierna las emociones y el dolor por medio de reacciones químicas. La química del cerebro es muy complicada y no es muy 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
El cerebro del hombre crece, piensa, memoriza, aprende nuevas cosas hasta que un día, hasta que menos se lo espera, descubre el fuego, aprende a dominarlo y transmite el conocimiento de generación en generación.
El fuego es la primera reacción química que el hombre domina a voluntad. El hombre aprendió a iniciar la reacción o a avivarla aumentando el oxigeno al soplar sobre las brazas en contacto con leña seca y mas tarde supo iniciarlo con chispas y fricción.
El fuego fue utilizado para la alimentación y fundimiento de metales y así el hombre fue avanzando de la edad de piedra a la edad de los metales.
V.- Importancia de las plantas en la vida del hombre: Usos mágicos y medicinales.
Muchas plantas fueron utilizadas para fines mágicos y medicinales por ejemplo, el peyote, empleado por los pueblos del noroeste, es una planta utilizada en un rito antiguo, esta planta sus efectos son alucinógenos y el efecto dura entre 6 y 8 hrs.
Muchos científicos se dedicaron a la investigación de las plantas medicinales ya que en la antigüedad se utilizaban para curar enfermedades ya que la medicina no había avanzado como el científico Hoffman.
En la Nueva España (México) se encontraron muchas plantas medicinales y el rey Felipe II envió a Francisco Hernández, “protomédico e historiador general de las indias, islas y tierra firma del mas océano”, para que emprendiera una investigación medico-botánica en los bastos territorios recién incorporados a la corona.
Francisco Hernández llega al nuevo mundo con las instrucciones de identificar todas las hierbas, arboles y plantas medicinales que hubiera en la provincia donde se encontrase y de averiguar que enfermedades curaba 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, si no que hizo también un amplio recuento de los animales y minerales de la Nueva España.
Los estudios botánicos, por su parte, sirvieron de base a estudios posteriores por medio de los cuales a sido posible la identificación botánica de mas de 1000 de las plantas descritas por Francisco Hernández.
Pero no todas las plantas eran medicinales si no que tenían propiedades alucinógenas y venenosas como los bastos hongos que se encontraban en la región.
VI.- Fermentaciones, pulque, colonche, tesguino, pozol, modificaciones químicas.
Muchos microorganismos son capaces de provocar cambios químicos en diferentes sustancias, especialmente en carbohidratos. Esta observación hizo que el proceso fuese denominado fermentación.
Estos hechos fueron conocidos desde las épocas más remotas, siendo quizá la fermentación el proceso químico más antiguo que el hombre pudo controlar. La fermentación sirvió como base para la creación de varios productos como son: el vino, el pulque, el colonche, el tesguino, el pozol y la cerveza.
EL VINO
Este producto se obtiene mediante la fermentación de la uva en muchos lugares como en Egipto fue muy famosa y la bebida preferida de los pueblos mediterráneos, quienes la conservan hasta hoy y la han extendido a todo mundo.
PULQUE, COLONCHE, TESQUINO Y POZOL
Estas bebidas de origen mexicano que se tomaban en la antigüedad son mas que nada productos a base de fermentación aunque después de la conquista los sacerdotes se esforzaban en eliminar el consumo de estas bebidas no pudieron y en la actualidad se siguen tomando.
Otros productos obtenidos por la fermentación son el yogurt y los quesos a este tipo de fermentación se le conocen como fermentación láctica.
VII.- Jabones, saponinas y detergentes.
Como sabemos el agua y el aceite no se mezclan y cuando la ropa u otros objetos se manchan con grasa y tratamos de lavarlos con agua esta no limpiara la mancha de aceite; sin embargo, con la ayuda de jabón o detergente si podemos eliminar la mancha de grasa. El efecto limpiador de jabones y detergentes se debe a que en su molécula existe una parte lipofilica por medio de la cual se unen a la grasa o aceite, mientras que la otra parte de la molécula es hidrofilica, el jabón toma la grasa y la lleva al agua formando una emulsión
SAPONIFICACION
Los jabones se preparan por medio de una de las reacciones químicas mas conocidas la llamada saponificación de aceites y grasas.
El proceso de fabricación de jabón es, a grandes rasgos, el siguiente se coloca el aceite o grasa en un recipiente de acero inoxidable llamado paila, que puede ser calentado mediante un serpentín perforado por el que se hace circular vapor, Cuando la grasa se a fundido, mas menos 80 grados, el aceite se a calentado, se agrega lentamente y con agitación una solución acuosa de sosa. La agitación se continúa hasta tener la saponificación total. Se agrega una solución de sal común para que el jabón se separe y quede flotando sobre la solución acuosa.
Se recoge el jabón y se le agrega colorantes, perfumes, medicinas 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%.
Cuando el agua que se usa para lavar ropa o para el baño contiene sales de calcio u otros metales, como magnesio o fierro, se le llama agua dura.
Este tipo de agua ni cose 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.
DETERGENTES
Los primeros detergentes sintéticos fueron descubiertos en Alemania en 1936, y lugares donde el agua es muy dura y por la tanto el jabón formaba natas y no daba espuma. Los primeros detergentes fueron sulfatos de alcoholes y después alquilbencenos sulfonados, mas tarde sustituidos por una larga cadena alifática, generalmente muy ramificada.
El detergente tubo resultados positivos al usarse en agua dura pero también perjudico al medio ambiente por la cadena lateral alifática que contiene de 12 a 18 átomos de carbono, a habido intentos de sustituir esta cadena por una cadena lineal, la que si seria biodegradable.
SAPONINAS
Antes de que el hombre creara la gran industria del jabón se usaban jabones llamados saponinas 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 lavas 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.
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, 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, comienza 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, mas tarde, comienzan a aparecer las citocinas, encargadas de la multiplicación de las células y que a su vez ayuda a la ramificación de la planta. Estas son las hormonas vegetales.
HORMONAS SEXUALES
El ser humano, al igual que los otros seres vivos, produce hormonas que ayudan a regular sus funciones. Entre las diversas hormonas que aquel produce se encuentran las hormonas sexuales. Estas 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 estimulo de sustancias proteicas que llegan, por medio de la corriente sanguínea, desde el ovulo anterior de la pituitaria en donde estas ultimas se producen.
HORMONAS MASCULINAS (ANDROGENOS)
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 1 hormona masculina como testosterona o androsterona, la cresta y espolones vuelven a crecer.
HORMONAS FEMENINAS (ESTROGENOS)
Las hormonas femeninas son sustancias esteroidales producidas en el ovario. Estas sustancias dan a la mujer sus características formas redondeadas y su falta de bello en el rostro. La hormona responsable de esas características en la mujer se llama estradiol.
El estradiol se obtuvo por primera vez mediante la reducción de la estroma aislada de la orina y mostro ser una hormona 9 veces mas potente que la estroma.
ESTROGENOS SINTETICOS NO NATURALES
Existen dos sustancias sintéticas que, aunque no poseen estructura de esteroide, tienen fuerte actividad hormonal (estrogenica). Estas son las drogas llamadas estilbestrol y hexcestrol.
Estas sustancias, aunque no poseen una potente actividad de hormona femenina, no son aplicables a personas dadas su alta toxicidad. Sin embargo, encuentran su campo de aplicación en la rama veterinaria.
LA PROGESTERONA (ANTICONCEPTIVOS)
La acción de la progesterona aislada en 1934 es muy especifica. Ningún otro producto natural la posee y, como era muy escaza se intento su síntesis.
En 1935 el colesterol pudo ser degradado oxidativamente a dehidro espiandrosterona (DHA). Contando con BHA como materia prima, Imhoffn intento transformarlo en testosterona por adición de los dos carbonos faltantes mediante aceliruro de potasio. El producto obtenido no fue progesterona, pero, sin embargo, la etisterona, que fue la que se produjo, tuvo actividad progestacional, y aunque esta posee tan solo una 3ra parte de la actividad de la progesterona cuando es inyectada, es mas activa que ella por via oral.
Este descubrimiento inicio la era de los anticonceptivos artificiales, la era de la píldora anticonceptiva.
ESTEROIDES CON ACTIVIDAD ANABOLICA
La testosterona, la verdadera hormona sexual masculina, tiene además la propiedad de favorecer el desarrollo muscular. 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. Así que la testosterona te ayuda a fortalecimiento de los músculos.
EFECTOS SECUNDARIOS
Los esteroides anabólicos ayudan al desarrollo muscular, pero por desgracia existen efectos secundarios que pueden ir desde el mal carácter y acné, hasta tumores mortales.
ALGUNOS ESTEROIDES ANABOLICOS TOMADOS ORALMENTE
Hay algunos esteroides anabólicos que son tomados via oral como: melandroma, oximetolona, metiltestosterona, etilestrenol, fluoximestrona, oxandrolona, estanozolol y metenolona.
