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  • las cinco preguntas son:1.-que es la materia 2.- se trata de los elementos la 3.- Cuantos elementos Químicos hay la 4.-como colocan nombres a cada elemento y la 5.-en que proporciones se une los elementos hacia otros. que es la química ,la vida y futuro serán sin duda tres palabras claves para la ciencia que sonara mucho a los largos años.en octubre del 2010 se estaban aceptando 112 elementos de los que solo existían 92 elementos
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100 preguntas 100 respuestas de química

  1. 1. ¿Qué es la Química?¿Cómo se les pone el nombre a los elementosquímicos?¿De qué están hechos los seres vivos?¿Qué son los biomateriales?ANDALUCÍA INNOVA • especial QUÍMICA2011eRESPUESTAS100PREGUNTAS
  2. 2. 2100 preguntas, 100 respuestasNuestros expertos enQuímica responden100 PREGUNTAS, 100 RESPUESTASQuímica, Vida y Futuro se-rán sin duda tres palabrasclaves para la Ciencia quesonarán mucho a lo largo del año2011. Y lo van a ser, entre otras co-sas porque en diciembre de 2008,la 63ª Asamblea General de lasNaciones Unidas adoptó una Re-solución proclamando 2011 comoel Año Internacional de la Quími-ca (AIQ-2011), dentro del deceniode las Naciones Unidas de la Edu-cación para el desarrollo Sosteni-ble (2005-2014).El AIQ-2011 supone la celebra-ción a nivel mundial de los logrosde la Química y de su contribu-ción al bienestar de la Huma-nidad. Es un año muy especialpara todo lo relacionado con laQuímica y cuyos objetivos son in-crementar la apreciación públicade la Química como herramientafundamental para satisfacer lasnecesidades de la Sociedad, pro-mover entre los jóvenes el interéspor esta ciencia y generar entu-siasmo por el futuro creativo de lamisma. La elección de 2011 comoAño Internacional de la Químicano ha sido casual, pues se ha he-cho coincidir con el centenariode la concesión del Premio Nobelde Química a María Sklodowska-Curie, así como el de la fundaciónnidad para que la Química y susprofesionales tomen la palabra,un año, para pensar sobre Quími-ca, y comprender sus ventajas yoportunidades.Los organismos responsablesde la coordinación y organizacióna nivel mundial del AIQ 2011 sonla UNESCO y la IUPAC, que hantomado la determinación de lle-var a cabo una serie de proyectosglobales que actúen como catali-zadores para la puesta en marchade iniciativas en todos los países,bajo la coordinación de las insti-tuciones químicas de los mismos.En España es el Foro Química ySociedad el encargado de lideraruna agenda de actividades quepretende ser hilo conductor delos miles de eventos que desde lasUniversidades, los Centros de in-vestigación, Colegios y Asociacio-nes profesionales y la Industria,tendrán lugar durante 2011 entodas las Comunidades autóno-mas. En este Foro, creado en 2005,están representados científicos,investigadores, docentes, empre-sarios, técnicos y trabajadores,así como todos aquellos profesio-nales que, de un modo u otro, sededican a esta Ciencia y a su de-sarrollo, a través de sus organis-mos más representativos: la Aso-ciación Nacional de Químicos deEspaña (ANQUE), la ConferenciaEspañola de Decanos de Química,el Consejo Nacional de Colegiosde Químicos de España, el Con-sejo Superior de Investigacionesde la Asociación Internacionalde Sociedades Químicas, asocia-ción que a partir de 1919 adoptóla denominación actual y másconocida de Unión Internacio-nal de Química Pura y Aplicada(IUPAC).Si algo define el entorno en elque vivimos y a nosotros mismos,es la materia. Nuestra compren-sión del mundo material depen-de de nuestro conocimiento dela Química, pues los elementosquímicos forman parte de toda lamateria conocida e intervienenen todos y cada uno de los proce-sos de la vida. Si somos capacesde entender ese todo, de conocerla composición de la materia, sucomportamiento y cómo gober-nar sus transformaciones modi-ficándolas, actuando sobre ellasy controlándolas en función denuestras necesidades, seremoscapaces de garantizar el desarro-llo sostenible del Planeta y, portanto, nuestro futuro. No en va-no la Química es la Ciencia (y suTecnología el arte) de la materiay de sus transformaciones: de ahílo acertado del eslogan del AIQQuímica - nuestra vida, nuestrofuturo.Pero si bien es obvio que laQuímica está presente en todaslas facetas de nuestra vida diaria,también lo es que su omnipre-sencia hace que a menudo se laolvide y pase desapercibida. ElAño Internacional de la Químicatiene que ser una gran oportu-¡Carlos Negroes Catedráticode la Uni-versidadComplutense,Presidente dela AsociaciónNacional deQuímicos deEspaña y delForo Química ySociedadCarlos Negro
  3. 3. 3Andalucía InNOVA. FEBRERO 2011Científicas (CSIC), la FederaciónEmpresarial de la Industria Quí-mica Española (FEIQUE), la Fede-ración Estatal de Industria Afinesde UGT (FIA-UGT), la FederaciónTextil-Piel, Químicas y Afines deCCOO (FITEQA-CCOO), el SalónInternacional Feria Expoquimiay la Real Sociedad Española deQuímica (RSEQ).Sirva como ejemplo esta publi-cación Cien preguntas, cien res-puestas sobre Química, una ini-ciativa del Plan de DivulgaciónCientífica de Andalucía, depen-diente de la Consejería de Econo-mía, Innovación y Ciencia, en laque ha colaborado la Asociaciónde Químicos de Andalucía (AQA-ANQUE) y que ve la luz con moti-vo de este Año Internacional.Como se mencionó más arri-ba, este año 2011 se conmemorael centenario de la concesión delPremio Nobel de Química a Ma-rie Curie, y al hilo de esta efemé-rides hemos querido aprovecharla excelente oportunidad quenos brinda esta publicación parahacer un reconocimiento explí-cito de la esencial contribucióna la Química de las mujeres, quehasta 1910 habían tenido vetadoel acceso a los estudios universi-tarios en España. En este aspec-to, Andalucía tiene el honor decontar con una pionera, Dª IsabelOvín Camps, natural de Carmona(Sevilla), la cual, cuando en 1911la Universidad de Sevilla abriómatrícula por primera vez ensu historia para cursar la Licen-ciatura en Ciencias (sección deQuímicas), así lo hizo, llegando aconvertirse en 1917 en la primeraquímica de España.Volviendo a la Química, no po-demos olvidar que, gracias a ella,nuestra esperanza de vida se haduplicado en los últimos 100 años,contribuyendo en áreas como eldiagnóstico, la prevención y eltratamiento de enfermedades.Baste mencionar que la aplica-ción de la Química a la Farmaco-logía ha hecho posible la elabo-ración de vacunas, antibióticos ytodo tipo de medicamentos, quehan supuesto una reducción drás-tica de los índices de mortalidad.A ellos debemos uno de cada cin-co años de nuestra vida y graciasa ellos podemos vivir en mejorescondiciones hasta edades másavanzadas. Por otro lado, el haberiniciado a descifrar el genomahumano, está abriendo paso auna nueva medicina de carácterpreventiva y personalizada.Ni tampoco podemos dejar delado la decisiva contribución de laQuímica al desarrollo de nuevosmateriales, lo que ha permitidoel acceso fácil, rápido y económi-co a tecnologías digitales como labanda ancha, Internet o los teléfo-nos móviles, que han acelerado ladifusión de tecnologías basadasen mejores prácticas, han revolu-cionado la organización internay externa de la investigación yla gestión, facilitando incluso laimplantación de centros de inves-tigación en áreas remotas.Pero todavía quedan retos porresolver en los que la Químicadebe liderar el camino del conoci-miento. Algunos de los retos glo-bales del Planeta son la alimenta-ción, el cambio climático, el sumi-nistro de agua y energía, la pre-servación del medio ambiente…Todos ellos y muchos más encon-trarán en los avances de la Quí-mica un gran aliado para la bús-queda de soluciones y respuestas.Sin duda la Química ha sido, es yserá una Ciencia solidaria en laque sus desarrollos permitiráncontribuir al alcance de los obje-tivos del Milenio, abasteciendode alimentos a una población quecrece exponencialmente, mejo-rando su salud y garantizando laprotección del medioambiente yla sostenibilidad.En definitiva, la Química esuna Ciencia transversal al servi-cio de la paz y del desarrollo, quecontribuye y va a contribuir cadavez más a la generación y mejordistribución de recursos en elmundo.La Química no tiene por finali-dad solo descubrir, sino también,y sobre todo, crear. A lo largo delas páginas que siguen Cien pre-guntas, cien respuestas sobre Quí-mica irá conduciendo al lectorpor aspectos muy diversos de lasaportaciones de la Química y desus aplicaciones en la vida coti-diana, en aspectos tales como lasalud, la alimentación, el medioambiente, el desarrollo de nuevosmateriales, la comunicación, eltransporte, la energía, el agua, elocio, la cultura, el mundo de lossentidos… y otros muchos más.Esperamos que su lectura seaprovechosa.
  4. 4. 4100 preguntas, 100 respuestas1¿Qué es la Química?DD La Química es la Ciencia ex-perimental que tiene por objetoel estudio de la materia, de suspropiedades y de sus cambiosde naturaleza. Toda la materiaestá formada por elementosquímicos simples o por suscompuestos, cada cual conunas características diferencia-les. En los procesos vitales estápresente la Química: desde lacélula hasta los organismossuperiores la actividad vital sebasa en reacciones químicas enlas que se transforma la mate-ria y se intercambia energía. Yen nuestra actividad cotidianahacemos uso de lo que la Quí-mica aplicada nos ofrece: plás-ticos, ordenadores, baterías,lámparas, agua potable, jabo-nes, detergentes, cosméticos,perfumes, textiles, pinturas,combustibles, fertilizantes, me-dicamentos, prótesis, bebidas…Nuestro modo de vida no seríaigual si nos faltara la Química.2¿Qué es un elementoquímico?DD El nombre de elemento quí-mico se debe al irlandés RobertBoyle (1627-1691), que lo usópara denominar a aquella sus-tancia que no se puede descom-poner en otras más sencillas pormétodos químicos ordinarios.Boyle afirmó que el número deelementos químicos tenía queser muy superior a los cuatroque se seguían admitiendo enaquellos tiempos y que habíansido propuestos por Empédo-cles (ca 500-430 AC): agua,aire, fuego y tierra. Un elementoquímico es una sustancia purao especie química definida, cu-yas propiedades intrínsecas lodiferencian de otros elementos.Así el elemento oro tiene pro-piedades diferentes al elementohierro o al elemento oxígeno, loque no quita para que el oro yel hierro tengan más en comúnentre sí que con el oxígeno. Engeneral, se pueden dividir loselementos químicos en dosgrandes grupos: los metales(que son los más abundantes) ylos no metales. Boyle fue un pre-cursor de la Química moderna,pues para explicar las transfor-maciones químicas postuló laexistencia de partículas elemen-tales diferenciadas.3¿Cuántos elementosquímicos hay?DDHasta octubre de 2010 es-taba aceptada oficialmente laexistencia de 112 elementos,de los que solamente 92 tienenpresencia natural. El resto hasido obtenido a partir de ellos
  5. 5. 5Andalucía InNOVA. FEBRERO 2011en laboratorios como el GSI(Darmstadt, Alemania), dondedesde 1981 se han descubiertoseis nuevos elementos: bohrio,hassio, meitnerio, darmstadtio,roentgenio y copernicio. Detodos los elementos conoci-dos solamente tres han sidodescubiertos por españoles:el platino, el wolframio y elvanadio. En 1735, Antonio deUlloa descubrió el platino; en1783, los hermanos Juan José yFausto Delhuyar descubrieronel wolframio (también llamadotungsteno) y en 1801 D. AndrésManuel del Río descubrió elvanadio (primero bautizado co-mo eritronio). Uno de ellos eraandaluz, el almirante D. Antoniode Ulloa y de la Torre Giral.Natural de Sevilla, descubrióel platino en Colombia y en unprincipio lo llamó ‘platina’, puesse consideraba una impurezade la plata.4¿Cómo se les poneel nombre a loselementos?DD Una vez contrastada laexistencia del elemento por laUnión Internacional de Quími-ca pura y aplicada (IUPAC), éstainvita a sus descubridores aproponer un nombre, que debebasarse en un concepto mitoló-gico, un mineral, un lugar, unapropiedad o un científico. Juntocon el nombre, deben proponertambién el símbolo correspon-diente. La adjudicación de unsímbolo a cada elemento fueidea de Berzelius (1779-1848),quien propuso que consistieseen la inicial del nombre latinodel elemento, seguida, si seproducía repetición, por otraletra incluida en dicho nom-bre. Por ejemplo, el símbolodel carbono es C, el del CloroCl, el del calcio Ca… El símbolode un elemento es de aplica-ción universal: es el mismo entodos los idiomas, lo que hahecho posible que los químicoscompartan la información. Elúltimo elemento reconocidooficialmente es el 112, al que seha bautizado como Copernicio,en homenaje a Copérnico, ysu símbolo es Cn. Durante elperiodo que transcurre desdeque se reconoce la existenciade un elemento hasta que seautoriza un nombre, se nombraterminando en “io” su númeroatómico en latín y constituyen-do su símbolo provisional unconjunto de tres letras que pro-ceden de dicho nombre: así elelemento 113 sería el Ununtrio(símbolo Uut), el 114 el Unun-cuadio (símbolo Uuq), etc,5¿En qué proporcionesse unen unoselementos con otros?DD Se unen en función de las‘valencias’ que presentan. Unelemento puede ser capaz dereaccionar con un número en-tero de átomos de hidrógenoo, alternativamente, ser susti-tuido por un número entero deátomos de hidrógeno, que esel elemento que se toma comoreferencia. Ese número entero,que determina su capacidad decombinación, es lo que se cono-ce como ‘valencia’ del elemen-to. Según esto, de la fórmuladel agua, H2O, se deduce que eloxígeno actúa con una valencia2 y de la fórmula del metano,CH4, se deduce que el carbonointerviene con valencia 4. Hayelementos que presentan unasola valencia, mientras queotros tienen la posibilidad deemplear varias. El concepto devalencia está relacionado consu configuración electrónicaexterna (‘electrones de valen-cia’) y con la posición que ocu-pan en la Tabla Periódica. Así,los elementos del grupo I (me-tales alcalinos) tienen valencia1 y los elementos del grupo II(metales alcalinotérreos) tie-nen valencia 2.6¿Qué es un númeroatómico?DD Atómico significa relativo al átomo,la porción más pequeña en que puededividirse un elemento químico mante-niendo sus propiedades. Se pensó que eraindivisible y de ahí su nombre. Todos losátomos están compuestos por un núcleocentral en el que hay partículas con cargaeléctrica positiva, los protones, en torno alcual se mueven otras partículas con cargaeléctrica negativa: los electrones. El átomoes eléctricamente neutro, ya que la cargade los protones está compensada por la delos electrones. En todo átomo el númerode protones del núcleo es igual al de elec-trones de sus orbitales, se llama ‘númeroatómico’, es característico de cada ele-mento y es el ordinal de la casilla que ocu-pa en la Tabla Periódica. Excepto en un ca-so (hidrógeno-1), en los núcleos atómicoshay también partículas neutras, denomi-nadas neutrones, que aportan masa perono carga. Por eso, se da la circunstancia deque puedan existir átomos de un mismoelemento, es decir, con el mismo númeroatómico, pero con distinto número de neu-trones (y, por consiguiente, distinta masaatómica). Como ocupan la misma casillade la Tabla se llaman isótopos.
  6. 6. 6100 preguntas, 100 respuestas9¿Existen átomos libres en la naturaleza?DD En la Naturaleza lo habitual es que los elementos se presenten for-mando combinaciones: solamente los gases nobles y los metales en es-tado gaseoso están constituidos por átomos aislados. Así, por ejemplo,en el aire encontramos a los elementos oxígeno y nitrógeno formandomoléculas diatómicas (O2y N2, respectivamente), pero también en-contramos combinaciones como el dióxido de carbono (CO2) y el agua(H2O), presente en forma de vapor. Mediante las reacciones químicas,unos átomos se enlazan con otros para dar sustancias de naturalezadiferente a la de cada uno de los elementos que las componen y a suvez unos compuestos pueden reaccionar con otros dando nuevos com-puestos con propiedades distintas a las de cada una de las entidadesreaccionantes. En estas uniones, la fuerza que se establece entre losátomos, ya sean del mismo elemento o de elementos distintos, cons-tituye un enlace químico. La reactividad o tendencia a reaccionar deun elemento está relacionada con la estructura de los electrones másalejados del núcleo.7¿Qué es la masaatómica?DD La masa de un átomo expre-sada en “uma” (unidad de masaatómica) o “u”, también llama-da Dalton (Da), la cual es iguala la doceava parte de la masadel átomo de carbono-12.Tiene un valor aproximado de1,6605·10-27kg. A la masa ató-mica de un elemento contribu-yen proporcionalmente todoslos isótopos del mismo. A efec-tos prácticos, la masa atómicaviene a ser aproximadamenteigual a la suma de las masasde los protones y neutrones,ya que la de los electrones esmuy pequeña. Al hidrógeno-1,que tiene un electrón y un pro-tón, se le asignaría una masaunidad, y así se tendrían lasmasas de los demás elementos.El helio-4 tiene dos protonesy dos neutrones, por lo que sumasa atómica sería 4. Para loscálculos se utiliza mucho elconcepto de átomo-gramo, quees la masa atómica expresadaen gramos.8¿Qué es la TablaPeriódica?DD La Tabla Periódica de loselementos presenta a todosellos organizados según elorden creciente de sus núme-ros atómicos. Se llama perió-dica porque transcurrido un‘periodo’ (un cierto númerode casillas) los elementos seagrupan en una nueva fila y sevan formando así columnas(grupos o familias) en las quese sitúan elementos con pro-piedades químicas parecidas.Así, por ejemplo, a la izquierdase sitúan los metales ligeros, enel centro los metales pesadosy a la derecha los no metales.La primera Tabla se publicó en1869 y se debe a Mendeleiev(1834-1907). Utilizó para cons-truirla los 63 elementos cono-cidos hasta el momento, perose percató de que una vez or-denados quedaban tres huecossin ocupar. Convencido de quesu idea era correcta postulóque los huecos correspondíana elementos aún no descubier-tos e incluso pronosticó suspropiedades, basándose en lasque tenían los demás del mis-mo grupo. En el transcurso delos quince años siguientes, sedescubrieron dichos elementosy se constató que sus propieda-des coincidían con asombrosaexactitud con las que Mende-leiev había predicho.
  7. 7. 7Andalucía InNOVA. FEBRERO 201111¿Cómo se escribe una reacción química?DD Se escribe en forma de ecuación, sustituyendo el signo de igualdad por una flecha que indica el sentido de lamisma. Delante de cada fórmula se pone el número de unidades del elemento o del compuesto que intervienenen la reacción, salvo cuando es la unidad, de manera que una vez completada, para cada elemento debe haber elmismo número de átomos en ambos términos. Por ejemplo, para indicar que cuando el carbono (C) se quema enpresencia del oxígeno del aire (O2) se forma dióxido de carbono (CO2), se escribiría: C + O2p CO2. Si queremos es-cribir la reacción entre el hidrógeno (H2) y el oxígeno (O2) para formar agua (H2O), pondremos: 2 H2+ O2p 2 H2O. Ysi queremos describir que la piedra caliza (carbonato de calcio: CaCO3) se descompone por el calor dando cal viva(óxido de calcio: CaO) y dióxido de carbono (CO2), tendríamos: CaCO3p CaO + CO2.12¿Qué es un mol?DD El mol es la unidad para expresar la cantidad de sustancia en el Sistema Internacional de unidades (SI) y es elresultado de expresar la masa atómica de un elemento o la masa molecular de un compuesto en gramos. Así, paraestos últimos, primero se calcula la masa molecular sumando las masas atómicas de cada elemento participante,multiplicada por el número de veces que aparece, y el número resultante se expresa en gramos. El mol es la cantidadde sustancia que contiene tantas partículas (átomos, moléculas, iones, etc.) como existen en 12 g del isótopo de car-bono 12. Un mol de cualquier compuesto contiene siempre una cantidad de moléculas igual al número de Avogadro(6,02.1023). Se utiliza mucho para efectuar los cálculos químicos. Por ejemplo, en la reacción CaCO3p CaO + CO2, 1mol de CaCO3(100 g) origina 1 mol de CaO (56 g) más 1 mol de CO2(44 g), cumpliéndose el principio de la conser-vación de la materia. También se utiliza en cálculos en que intervienen concentraciones, y se dice que una concentra-ción es 1 molar cuando un litro de la disolución contiene un mol de la sustancia en cuestión.10¿Qué es una fórmula química?DD En su versión más sencilla es una expresión alfanumérica que se utiliza para indicar la composición de una sus-tancia química y que se construye a partir de los símbolos de sus elementos constituyentes, afectados por subín-dices numéricos que informan del número de átomos de cada elemento que entra a formar parte de la sustanciaen cuestión. Para simplificar, existe el acuerdo de que cuando un elemento no lleva subíndice debe entenderseque sólo hay un átomo de él en la sustancia. Así, por ejemplo, cuando se escribe que el agua es H2O esto quiere de-cir que se trata de un compuesto químico formado por dos átomos de hidrógeno (H) y uno de oxígeno (O), al igualque cuando se dice que la fórmula del ácido sulfúrico es H2SO4debemos entender que está formado por hidróge-no (H), azufre (S) y oxígeno (O) y que además por cada átomo de azufre hay cuatro de oxígeno y dos de hidrógeno.También existen fórmulas desarrolladas que detallan además de la composición la estructura de la sustancia.
  8. 8. 8100 preguntas, 100 respuestas14¿Cómo se forman losenlaces químicos?DD Las estructuras electrónicasmás estables son las de losgases nobles, que son los ele-mentos menos reactivos. Todoelemento tiende a alcanzarla configuración electrónicamás estable o ‘de gas noble’.Algunos átomos, los electro-positivos, lo hacen cediendoelectrones hasta completar laconfiguración más estable, conlo que quedan con un defectode carga negativa. Otros, loselectronegativos, capturanelectrones y quedan con unexceso de carga negativa. Lasentidades así formadas sedenominan iones: cationes sila carga resulta positiva (+) yaniones si es negativa (-). Entreambas partículas cargadaspuede establecerse un enlaceiónico. En otras ocasiones, dosátomos comparten pares deelectrones y quedan enlazadosformando una molécula, demanera que la configuración dela nube electrónica que ahorarodea a los dos núcleos resultamás estable. Los electronescompartidos pueden procederde ambos átomos, enlace cova-lente, o de uno solo de ellos. Eneste último caso se dice que elenlace es covalente coordina-do. Hay más tipos de enlaces:metálico, por puentes de hi-drógeno... pero los covalentes,iónicos y metálicos, son los quealmacenan más energía y, portanto, necesitan más energíapara romperse. Los enlacesiónicos son frecuentes en losmateriales minerales, mientrasque los covalentes predominanen los de origen biológico.15¿Todas las sustanciasque tienen la mismafórmula son iguales?DD Las fórmulas abreviadas oempíricas solamente indicanqué elementos están presentesen un compuesto y cuáles sonsus proporciones relativas,pero nada más. Por ejemplo, lafórmula C2H6O nos indica quela sustancia está formada pordos átomos de carbono y seisde hidrógeno por cada uno deoxígeno, pero no indica de quéforma se unen los átomos. Sirepresentáramos los enlacespor líneas (-) para este casoparticular, como sabemos quefrente al hidrógeno el oxígenoactúa normalmente con valen-cia 2 y el carbono con valencia4, podríamos escribir dos com-puestos diferentes: CH3-CH2-OH y CH3-O-CH3. El primero deellos es el etanol o alcohol etíli-co, mientras que el segundo esel éter dimetílico, dos sustan-cias con naturalezas y propie-dades diferentes. Cuando doso más sustancias compartenuna misma fórmula se dice deellas que son isómeras. Cuandose toman en consideración losángulos de enlace, se ve que lasestructuras son tridimensio-nales y pueden existir muchostipos de isomerías.16¿De qué están hechoslos seres vivos?DD Todos sus tejidos contienencarbono (C), hidrógeno (H) yoxígeno (O), siendo los com-puestos mayoritarios agua,glúcidos, prótidos y lípidos.Son glúcidos los polisacáridos,cadenas lineales (como la ce-lulosa) o ramificadas (como elglucógeno) de azúcares senci-llos (como la glucosa), así comolas entidades que resultan desu hidrólisis (rotura con adiciónde agua). Además de carbono,oxígeno e hidrógeno, todos losprótidos contienen nitrógenoy algunos azufre (S); pertene-cen a este grupo las proteínas,como la hemoglobina o elcolágeno, cadenas formadaspor unos compuestos denomi-nados aminoácidos y tambiénlas fracciones menores proce-dentes de ellas (peptonas, pép-tidos, aminoácidos). Los lípidoscontienen carbono, hidrógenoy oxígeno, y algunos ademásnitrógeno o fósforo. Salvoexcepciones no se presentan13¿Qué es un nanomaterial?D El prefijo ‘nano’ se refiere a las dimensiones: un nanómetro (nm) es la millonésimaparte de un milímetro (mm). Los nanomateriales son todos aquellos materiales que almenos en una de sus dimensiones son inferiores a 100 nm. El enorme interés creado porestos materiales tiene su origen en las propiedades que presentan, en general muy su-periores, y a menudo diferentes, cuando se comparan con las de los mismos materialesa tamaños mayores. Esas propiedades se deben a tres características comunes a todosellos: el pequeño tamaño de partícula, el elevado porcentaje de fracción atómica en unentorno interfacial y la interacción entre las distintas unidades estructurales. Sus posi-bles aplicaciones tecnológicas han provocado que la industria de todo el mundo intenteactualmente capitalizar el uso de estos prometedores materiales. Muchos han sido yaobtenidos industrialmente (cerámicas, metales, aleaciones, semiconductores y ‘composi-tes’), en la mayoría de los casos con un carácter experimental y de desarrollo. Pero exis-ten también materiales nanoestructurados incorporados a algunos productos existentesen el mercado, como por ejemplo abrasivos para pulir, ignífugos, fluidos magnéticos, engrabación magnética, cosmética, etc.
  9. 9. 9Andalucía InNOVA. FEBRERO 2011formando cadenas y los másabundantes son los glicéridos(como la trioleína del aceitede oliva) combinaciones de laglicerina con ácidos grasos.Además de estos elementosestán el calcio (Ca), que formaparte de los huesos y de laleche, el azufre (S), que puedeencontrarse en huevos y pelo,el hierro (Fe) de la sangre y delmúsculo, el cloro (Cl) de losjugos gástricos, el sodio (Na)y el potasio (K) de fluidos ytejidos, el magnesio (Mg) de laclorofila, el cobalto (Co) de lavitamina B12, etc.17¿Por qué el carbonoda tantos compuestosdistintos?DD Los átomos de carbono,tetravalente, tienen la capa-cidad de unirse entre sí y conotros muchos elementos.Hay compuestos de carbonoe hidrógeno, los hidrocarbu-ros alifáticos, en los que losátomos de carbono se unenmediante uno, dos o tres en-laces formando cadenas: porejemplo, el enlace es simpleen el etano (CH3-CH3), dobleen el etileno (CH2=CH2) y tripleen el acetileno (CHΞCH). Estostres son gases, pero cuandoaumenta el número de átomos(y por tanto la masa atómi-ca) van apareciendo líquidos(como las gasolinas) y hastasólidos (como las parafinas).En las moléculas con enlacesdobles y triples hay electro-nes deslocalizados que lesconfieren una especial reac-tividad. Por otra parte, en loshidrocarburos aromáticos losátomos de carbono se asocianentre sí y con otros elementosformando estructuras cícli-cas que contienen electronesdeslocalizados. La capacidadde formar compuestos es, portanto, enorme. Si se introdu-cen nuevos elementos, comoel oxígeno, la diversidad au-menta y encontramos alcoho-les, ácidos, azúcares, grasas…Y si además está presente elnitrógeno más aún: aminas,aminoácidos, proteínas... to-dos los cuales pueden a su vezdar lugar a nuevos derivados.
  10. 10. 10100 preguntas, 100 respuestas20¿De verdad undiamante es parasiempre?DD De entre las formas natura-les del carbono y en contra delo que pudiera pensarse, desdeel punto de vista termodinámi-co la más estable es el grafito.La evolución de diamantehacia grafito es un proceso es-pontáneo, ya que siempre hayuna tendencia a la conversiónhacia una forma de máximaestabilidad. Ahora bien, a tem-peratura y presión ambientela velocidad con la que dichatransformación transcurre esextremadamente lenta, al estarimplicados átomos de carbonoque están rígidamente enla-zados y por ello con muy pocamovilidad, por lo que puedenpasar miles de años hasta veralgún cambio apreciable. Portanto la cinética química salvaa los joyeros y usuarios de lasamenazas de la termodinámi-ca, de manera que, en nuestraescala temporal ‘un diamantees para siempre’ y nos librare-mos de ver cómo una preciadajoya acaba convirtiéndose enuna vulgar mina de lápiz.21¿Qué hace falta paraque se dé una reacción?DD Es, por supuesto, indispen-sable que estén presentestodas las sustancias que vana reaccionar (los reactivos),en un medio adecuado: hay19¿Es lo mismo carbónque carbono?DD No, el carbón contiene otrassustancias además de carbono,pero el carbono puede encon-trarse puro en la Naturaleza. Eldiamante es carbono puro enel que los átomos se unen fuer-temente para formar un cristaltridimensional de gran dureza.El grafito también es carbo-no puro y en él los átomos sedisponen formando láminasmuy delgadas superpuestasen las que los átomos se unencovalentemente formandohexágonos. Cada una de estasláminas, transparentes y com-pactas, es lo que se conocecomo grafeno. También existenotras estructuras esferoidalesconstituidas solo por carbono,los fulerenos, en las que susátomos se unen formandohexágonos y pentágonos. Elmás popular es el buckmins-terfulereno o buckybola ofutboleno, con forma de balónde fútbol. Las asociacionesde fulerenos o los grafenoscilíndricos dan interesantesestructuras conocidas comonanotubos. Aunque los fulere-nos ya se habían encontradoen rocas y meteoritos, en juliode 2010 se identificó en unanebulosa planetaria, por lo quese ha comenzado a especularsi podrían haber transportadoen su interior hasta la Tierra,sustancias que dieran origen ala vida.reacciones que se dan en fasegaseosa, otras en fase sólida,otras en fase acuosa… Para quese den algunas reacciones espreciso que se aporte energía,mientras que otras despren-den energía. Por otra partehay que tener en cuenta lavelocidad con que transcurrenlas reacciones. Por lo general,al aumentar la temperaturaaumenta la velocidad. Tambiénhay sustancias, denominadascatalizadores, cuya presenciaacelera la velocidad de unareacción sin que se aprecieque participen en ellas, puespermanecen inalteradas alfinal de las mismas. Un grupoparticularmente importantepara nosotros lo constituyenlos enzimas, catalizadores delas reacciones biológicas. Sonellos los que hacen posible, porejemplo, que en los seres vivosse den continuamente las reac-ciones vitales, en unas condi-ciones particularmente suavesde temperatura y presión.22¿Qué es una proteínadesnaturalizada?DD Se dice que una proteínaestá desnaturalizada cuandosu estructura tridimensional(espacial) se ve alterada poralgún motivo (calor, agentesquímicos, etc.). Una proteínadesnaturalizada tiene propie-dades distintas de la mismaproteína en estado nativo. Lovemos cuando calentamos el18¿Pueden obtenerse compuestos biológicos artificialmente?DD A principios del siglo XIX se sabía que las sustancias orgánicas se podían transformar en sustancias in-orgánicas, pero no a la inversa, pues se creía que los compuestos ‘orgánicos’ sólo los podían sintetizar losseres vivos. Esta afirmación quedó en evidencia a partir de la síntesis de la urea [(NH2)2CO] en el laboratorio,primero en 1826 por Wöhler (1800-1882) a partir de cianato amónico y luego por su discípulo Kolbe (1818-1884), partiendo de sus elementos constituyentes. Durante la década de 1850 Berthelot (1827-1907) efec-tuó sistemáticamente la síntesis de alcohol metílico, alcohol etílico, metano, benceno y acetileno; tambiénobtuvo una grasa, la triestearina, a partir de glicerol y ácido esteárico, que resultó ser idéntica a la natural.Desde entonces no han existido límites para la síntesis de compuestos cada vez más complejos y semejantesa los naturales. Las técnicas que se fueron desarrollando también abrieron el camino a la elaboración desustancias no presentes en la Naturaleza y con propiedades singulares, como colorantes, medicamentos,aromas, nuevos materiales, etc.
  11. 11. 11Andalucía InNOVA. FEBRERO 2011huevo: la clara, que era líquida ytransparente, se vuelve sólida yblanca a causa de la desnatura-lización de la ovoalbúmina. Enotros casos, el calentamientotiene como resultado el ablan-damiento de tejidos: cuando seguisa una carne, el tejido con-juntivo formado por la proteínadenominada colágeno se des-naturaliza dando gelatina, conlo que el resultado neto es unacarne más comestible. Comolos enzimas tienen una partede proteína, si no se desea queactúen se puede desnaturali-zar: los sólidos suspendidos delzumo de naranja se depositandebido a la acción del enzimapectínesterasa, por lo que si sedesea mantener la turbiedadhay que inactivar el enzima ca-lentando.23¿Qué es un abono NPK?DD Un fertilizante que contienenitrógeno (N), fósforo (P) ypotasio (K). La composición deestos abonos ternarios, NPK,se expresa mediante tres nú-meros que indican las propor-ciones de los tres nutrientes:el primer número se refiereal nitrógeno, el segundo alfósforo y el tercero al potasio.Ahora bien, las cifras no secorresponden directamentecon los porcentajes de cadaelemento, pues el nitrógeno vaexpresado como N2, el fósforocomo pentóxido (P2O5) y el po-tasio como óxido (K2O). Hacia1840 y gracias al trabajo deLiebig (1803-1873) y otros, sesupo que las plantas necesi-taban que el suelo contuvieraestos tres elementos en formafácilmente asimilable, parapoder construir sus tejidos. Elotro elemento indispensable,el carbono (C) lo pueden tomardel dióxido de carbono (CO2)presente en la atmósfera.Por supuesto que las plantasnecesitan disponer de otroselementos (oligoelementos) enproporciones menores, peroéstos suelen acompañar comoimpurezas a los mayoritarios oal agua de riego.25¿Son muy importante los enzimas para la vida?DD Muchísimo. Sin ir más lejos, nuestro propio cuerpo es un reactor bioquímico enel que se dan, dentro de un intervalo de temperaturas relativamente estrecho, todaslas reacciones vitales y que están gobernadas por la acción de diferentes enzimas.Este sinfín de procesos químicos en los que intervienen enzimas no tendría lugar siéstos no actuaran. Hoy día se sabe que muchas vitaminas del grupo B, hidrosolubles,necesarias para una vida saludable, son coenzimas (las porciones catalíticas de al-gunos enzimas) que en asociación con determinadas proteínas llevan a cabo ciertasreacciones vitales. Como nuestro organismo no puede sintetizarlos, hay que ingerir-los con los alimentos, pues si no están presentes esas reacciones no pueden llevarsea cabo. Igual sucede en otros tipos de reacciones químicas, como las fermentacio-nes. En otras ocasiones los grupos prostéticos de las proteínas son algunos metales,que si no están presentes o se encuentran en una forma química no disponible, im-piden también la acción enzimática.24¿Qué es un enzima?DD Todos los enzimas tienen una parte de proteína y otra que puede serlo o no. Laporción proteínica tiene una estructura espacial que puede fijar a la molécula sobrela que tiene que actuar (sustrato) en una posición determinada, de manera que laparte que tiene que reaccionar quede enfrentada a la porción del enzima que tienela actividad catalítica. Por tanto, es efectivo siempre y cuando estén presentes am-bas porciones del enzima y la fijación sea la correcta, lo cual depende de la estruc-tura tridimensional de la porción proteica (que depende del grado de hidratación ode que la proteína esté desnaturalizada o no), así como de la estructura del sustrato.Su selectividad determina que pueda funcionar sobre un isómero y no sobre otro: elalmidón y la celulosa son dos polímeros compuestos por unidades del azúcar gluco-sa unidas formando cadenas. Cuando ingerimos alimentos que contienen almidón,las enzimas de la saliva (llamadas diastasas o amilasas) comienzan a romper suscadenas con ayuda del agua de la saliva (hidrólisis enzimática), por lo que tras mas-ticar pan durante un rato notamos el sabor dulce. Pero estas enzimas no degradanla celulosa (que se diferencia del almidón únicamente en la disposición espacial delenlace), por lo que los seres humanos no podemos digerirlas, mientras que los ru-miantes sí (porque disponen del enzima celulasa).
  12. 12. 12100 preguntas, 100 respuestas26¿Son necesarios los fertilizantesquímicos?DD Dentro del ciclo vital natural, hojas, frutos y semillascaen al suelo devolviendo lo que la planta tomó de él, perosi se rompe el ciclo mediante la recolección, el suelo seempobrece y tarda en reponerse. Por ejemplo, el fenómenode ‘vecería’ que se achaca al cultivo del olivar tiene estacausa, ya que al retirarle la aceituna retiramos con ella losnutrientes que necesita el árbol y si no se reponen la si-guiente cosecha será inferior. Puesto que el carbono se fijaa partir del dióxido de carbono atmosférico, los tres ele-mentos que deben aportarse indispensablemente son elnitrógeno (N), el fósforo (P) y el potasio (K). Sin la utilizaciónde los fertilizantes químicos la producción agrícola no ha-bría podido afrontar la alimentación de una población queno cesa de crecer, lo que no sería posible únicamente conabonos naturales como el estiércol. Además, por otra partela disponibilidad de suelo fértil prácticamente ha tocadotecho, a menos que se recurra a prácticas tan agresivascomo la deforestación. Eso sí, los fertilizantes han de apli-carse de manera racional, aportando las dosis necesarias ycon la frecuencia adecuada.27¿Cómo se obtienen los abonosquímicos?DD Pocos vegetales son capaces de fijar el nitrógeno at-mosférico, por lo que hay que aportarlo en forma asimi-lable. En un principio se utilizaba el guano, excrementosde ave mineralizados de la costa oeste de Sudamérica,que posteriormente fue desplazado por el nitrato de sodio(NaNO3) de los yacimientos del norte de Chile. Un subpro-ducto de la fabricación del gas de alumbrado, el sulfato deamonio [(NH4)2SO4] también se utilizó con esta finalidad,pero la verdadera revolución se produjo cuando en 1913Haber (1868-1934) hizo posible la síntesis industrial delamoníaco (NH3) mediante la fijación química del nitróge-no. El estallido de la Primera Guerra Mundial (1914-1918)desabasteció a Alemania del nitrato de Chile por lo que elproceso Haber se convirtió en la principal fuente de ácidonítrico (HNO3) para obtener nitratos. Por otra parte, losabonos fosforados se obtienen a partir de las rocas fos-fáticas presentes en grandes yacimientos y constituidasprincipalmente por fosfato tricálcico [Ca3(PO4)2], por tra-tamiento con ácido sulfúrico (H2SO4) hasta lograr el nivelde degradación deseado.
  13. 13. 13Andalucía InNOVA. FEBRERO 201128¿Qué son los productosagroquímicos?DD Son productos que contri-buyen a que las plantas tenganun estado saludable. Al igualque los seres humanos, lasplantas pueden sufrir trastor-nos y enfermedades. Si les faltaalgún nutriente que no puedansintetizar, los vegetales sufrenuna carencia que se manifiestapor diversos síntomas, los cua-les cesan cuando se les aportael nutriente en defecto. Perotambién pueden sufrir enfer-medades, cuyo origen suele serbiológico y que normalmenteafectan a una extensión de cul-tivo (las plagas). Las plagas sonel equivalente a las epidemiasque se dan en el Reino animaly sus consecuencias puedenser nefastas. Al igual que noso-tros tomamos medicinas paracurarnos, las plantas se tratancon productos plaguicidas queatacan a los agentes causantesde la enfermedad. Y al igual quenos vacunamos para prevenirenfermedades, las plantas sepueden tratar con productosfitosanitarios para evitar el ata-que de patógenos. En el caso delas materias primas alimenta-rias se estima que sin el empleode productos agroquímicos laspérdidas en algunas cosechaspodrían alcanzar hasta el 40%.Eso sí, los productos han de serinocuos para los humanos ydeben aplicarse con dosis y fre-cuencias apropiadas.29¿Cómo se inventó lafotografía?DD En el siglo XVIII un científicoitaliano, Angelo Scala, observóque al exponer al sol el nitratode plata se oscurecía. En 1727Schulze también lo advirtió,probó a pegar en el frasco unastiras de papel y vio que solo seoscurecían las partes en que nohabía papel, descartando queel fenómeno se debiera al calor.Experimentos parecidos los re-pitió Thomas Wedgwood en elsiglo XIX e incluso hizo uso deuna cámara oscura para obte-
  14. 14. 14100 preguntas, 100 respuestas32¿Todos los polímerosson plásticos?DD No todos, pues dependiendode su elasticidad se clasificanen elastómeros, plásticos y fi-bras. En general los polímeroslineales son termoplásticos yno se descomponen al calentar,por lo que se pueden moldear.De este tipo son el polietileno(PE), polipropileno (PP), polies-tireno (PS), policarbonato (PC),politereftalato de etileno (PET),metacrilato de polimetilo… Elcloruro de polivinilo (PVC) pue-de hacerse más o menos plásti-co por adición de una sustanciaplastificante y podemos encon-trarlo desde en películas hastaen tuberías. Por otra parte, lospolímeros ramificados, comolas espumas de poliuretano olas resinas epoxi, se descompo-nen al calentar. Dependiendode su composición se puedenobtener polímeros con unagran diversidad de propieda-des, de manera que en nuestrodía a día los tenemos presentesner imágenes, sin mucho éxito.Fue en 1839 cuando Daguerreempleó yoduro de plata paracaptar las imágenes y tiosulfatosódico para eliminar el yodurode plata no alterado y ‘fijar’ lasimágenes. Logró así reproduc-ciones de buena calidad en unaescala de grises, a las que sellamó daguerrotipos. El mis-mo año, William Henry Talbotpresentó a la Royal Institutionde Londres su sistema positivo-negativo. En 1847, Niepce co-menzó a utilizar placas de vidriorecubiertas de una emulsión decompuestos de plata en clarade huevo, pero presentaba in-convenientes. Fue Eastman elque desarrolló las emulsionesde bromuro de plata en gelatinay sustituyó el soporte por celu-loide, con lo que nació el carretefotográfico.30¿De dónde se obtienenlos polímerossintéticos?DD Al principio del carbón yactualmente del petróleo. Lafabricación de gasolinas porrotura (craqueo) de las grandescadenas de hidrocarburos delpetróleo, deja compuestos concadenas carbonadas cortas (C2a C4). Estas fracciones ligerasse comenzaron a aprovecharen Estados Unidos hacia 1930,pero en Europa se comenzómediado el siglo XX. Con el naci-miento de la industria petroquí-mica se originó una bajada delos precios de los polímeros ob-tenidos a partir de estas sustan-cias sencillas. Este hecho, juntocon el desarrollo por Ziegler yNatta de nuevos catalizadoresorganometálicos (compuestosorgánicos que contienen me-tales pesados), trajo consigo unincremento de aplicaciones yconsumo. Últimamente y debi-do a los problemas derivadosde la acumulación de residuosno biodegradables, se estáprestando atención a polímeros,como el ácido poli-láctico (PLA),que puede obtenerse a partirde los hidrolizados de residuosricos en almidón o en celulosa.31¿Hay cauchos artificiales?DD El caucho es un exudado de una planta, el árbol del caucho, y fue a dadoa conocer en Europa por La Condamine en 1740. Mackintosh, en 1823, loutilizó para impermeabilizar telas (gabardinas), pero el resultado no erasatisfactorio, pues sus propiedades se veían afectadas por la temperatura ypor la humedad. En 1839 Goodyear logó mejorar su comportamiento al ca-lentar caucho natural con azufre, procedimiento que se conoce como vulca-nización, dependiendo las propiedades del caucho vulcanizado de la propor-ción de azufre añadido. La demanda de caucho creció espectacularmentecuando se comenzaron a fabricar automóviles y el estallido de la SegundaGuerra Mundial puso en evidencia la fragilidad del suministro, por lo quecomenzaron a fabricarse cauchos sintéticos, como el neopreno, adaptadosa las necesidades específicas. El conflicto bélico también propició la síntesisde otros polímeros, como los acrílicos (metacrilatos), que son transparentesy resistentes a los impactos, por lo que eran idóneos para ciertas partes delos aviones, como ventanillas y torretas de radar o de ametralladoras. Du-rante este conflicto Alemania dependió casi por completo de la industriaquímica.
  15. 15. 15Andalucía InNOVA. FEBRERO 2011termoplástico, transparentey flexible, que no es explosivo,aunque sí inflamable. Por eso aprincipios del siglo XX comen-zó a sustituirse por acetato decelulosa, más seguro, aunque‘celuloide’ y ‘película’ quedaroncomo sinónimos. También lacelulosa fue el punto de parti-da para las primeras fibras tex-tiles no naturales, obtenidasmediante tratamiento químico.Cross y Bevan trataron celulo-sa con disulfuro de carbono yálcali, obteniendo ‘viscosa’, queuna vez presionada a través deunos orificios muy finos y pasa-da por un baño ácido, dio lugaral rayón, fibra con propiedadesmuy parecidas a las de la se-da. Más tarde Carothers, quetrabajaba para DuPont, desa-rrolló un polímero artificial, elpoliéster, al que siguió el nylon,una poliamida que se empezóa comercializar en 1940 y quecon la entrada de los EstadosUnidos en la II Guerra Mundial,desplazó a la seda procedentede Japón en la fabricación demedias… y de paracaídas.en lámparas y enchufes, gafasy lentes, juguetes, ropa, pin-turas, envases y envolventes,bolígrafos y ordenadores, mue-bles, automóviles, utensilios decocina, accesorios de baño… Aveces van solos y otras formanparte de materiales compues-tos, como en los envases deleche.33¿Son iguales todaslas unidades de unpolímero?DD Todos los polímeros sonmacromoléculas, lineales oramificadas, constituidas porcompuestos químicos sen-cillos, que se llaman monó-meros, enlazados entre sí. Ladenominación de copolímerose reserva para aquellos po-límeros cuyas cadenas estánconstituidas por más de unmonómero distinto. En un co-polímero los monómeros pue-den estar dispuestos de unamanera regular o al azar. Porejemplo, las fibras comerciali-zadas por ICI como Terylene®o por DuPont como Dacron®son tereftalato de polietilénglicol en las que los monó-meros se disponen de unamanera regular. Sin embargo,en pinturas plásticas como lasformadas por emulsiones deacetato de vinilo copolimeri-zado con etilhexilacrilato, losmonómeros se distribuyenaleatoriamente en la cadena.También existen copolímerosen la naturaleza, como lasproteínas, cuyas cadenas seforman a partir de diferentesaminoácidos.34¿Tienen algo que verel celuloide con lacelulosa?DD El celuloide es un derivadode la celulosa desarrolladopor Hyatt en 1869 al tratar lanitrocelulosa con alcanfor. Lanitrocelulosa había sido descu-bierta por Schönbein en 1845y resultó ser un potente explo-sivo, por lo que también se laconocía como ‘algodón pólvo-ra’. El celuloide es un material
  16. 16. 16100 preguntas, 100 respuestas35¿Tiene algo que ver elchicle con el caucho?DD El nombre chicle procedede la goma de látex del chico-zapote (Achras zapota), plantaselvática centroamericana. Secuenta que el presidente deMéxico Antonio López de SantaAna (1797-1876) entregó unasmuestras de esta goma a Tho-siguieron los de isobutileno,acetato de polivinilo, lauratode polivinilo y copolímerosbutadieno-estireno y butadie-no-isopreno. Pero además de lagoma base, en la formulaciónde un chicle moderno puedenentrar entre 15 y 30 ingredien-tes distintos: edulcorantes,saborizantes, emulgentes,humectantes, colorantes y an-mas Adams para ver si se podíautilizar como sustituto del cau-cho. Viendo que no era viable,Adams decidió cortarlo en tirasy venderlo como goma de mas-car, marcando el nacimiento dela Adams N. Y. Chewing Gum.Este chicle fue desplazado porpolímeros sintéticos en losaños 40. Primero fueron polí-meros de isopreno, a los que38¿Son productos químicos las medicinas?DD Por supuesto que sí, como todas las sustancias conocidas y por conocer. Si hay un medicamento famoso es laAspirina®, ácido acetil salicílico, sintetizado con gran pureza por Félix Hoffmann, químico de Bayer, en 1897. Ante-riormente se sabía que la corteza del sauce blanco era efectiva frente a la fiebre, y J. Büchner en 1828 aisló de ella unprincipio activo que llamó salicilina, el cual fue desdoblado por R. Piria en 1838 en azúcar y ácido salicílico. Aunque C.F. Gerhardt ya había sintetizado en 1853 el ácido acetil salicílico por un complicado procedimiento, Hoffmann consi-guió un producto con menos efectos secundarios y mayor estabilidad partiendo del alquitrán de hulla. Muchos fue-ron los productos farmacéuticos que se sintetizaron a partir de entonces y hoy día se está en condiciones de fabricarmedicamentos ‘a la medida’ a partir del conocimiento de las estructuras químicas de los principios activos.agephotostock
  17. 17. 17Andalucía InNOVA. FEBRERO 2011Benning, Plunkett y Rebok cuan-do intentaban obtener un nuevoFreon® (fluido utilizado en loscircuitos de refrigeración, enlos frigoríficos y en aerosoles) abase de tetrafluoretileno (TFE).Observaron que al día siguientede envasarlo el recipiente notenía presión en su interior, perotampoco había variado su peso.Cuando cortaron el cilindro ha-llaron un sólido blanco y cuandointentaron limpiarlo vieron queno se disolvía en ninguno de losdisolventes habituales. Dedu-ciendo que se había producidouna polimerización espontánea,lo sometieron a ensayos quepusieron de manifiesto suspropiedades desusadas. Por suresistencia química y térmica,así como por su bajo coeficientede rozamiento tiene numerosasaplicaciones: cojinetes, válvulas,material de laboratorio…37¿Se han descubiertomuchos productosquímicos porcasualidad?DDSi por casualidad se entien-de que buscando obtener unasustancia se forma otra y seinvestiga su composición, suspropiedades y el mecanismo deformación, sí. Precisamente undescubrimiento fortuito inició laera de los colorantes sintéticos.W.H. Perkin (1838-1907) estababuscando sintetizar la quinina(un medicamento eficaz contrala malaria) pero obtuvo un re-siduo sólido oscuro que al serdisuelto en alcohol presentabauna tonalidad púrpura y queteñía la lana y la seda. Con solo18 años patentó la idea y montóuna empresa para explotar sutinte (malva o mauveína), ob-teniendo grandes ganancias.Posteriormente sintetizó otrostintes y perfumes y cuando te-nía 36 años vendió la empresay dedicó el resto de su vida a lainvestigación en Química or-gánica. Y estas situaciones nosolamente se presentan en laQuímica, sino también en el res-to de las Ciencias: por ejemplo,así se descubrió la penicilina.tioxidantes. Los humectantesimpiden que la goma se sequeen exceso y quede dura. Losemulgentes dan una texturasuave y permiten que al masti-car la mezcla sea homogénea.Y también pueden añadirseingredientes especiales con al-gún tipo de actividad beneficio-sa: flúor, vitaminas, sustanciaspara prevenir el mareo…36¿Qué llevan lassartenes para que no sepegue la comida?DD Su nombre es politetrafluo-retileno (PTFE) y comenzó a sercomercializado por DuPont conel nombre Teflon® a mediadosdel siglo XX. Fue descubiertoaccidentalmente a principios de1938 por el equipo formado por40¿De qué están hechos los materiales cerámicos?DD Los griegos usaban el término keramikos (sustancia quemada) para referirsea los productos obtenidos por la acción del fuego sobre los materiales naturales.Tradicionalmente el concepto de cerámica se ha asociado de forma general conobjetos de arte, vajillas..., es decir, con cerámicas basadas en silicatos (compuestosderivados de la sílice, SiO2). Aunque estos tipos de productos han tenido y siguenteniendo una gran importancia en la sociedad, existe una emergente familia decerámicas, denominadas cerámicas avanzadas, que tienen propiedades mecánicas,eléctricas, térmicas, ópticas, magnéticas ó una resistencia a la corrosión/oxidaciónmayores que las cerámicas tradicionales. Estos compuestos son fundamentalmen-te de dos tipos: cerámicas oxídicas, derivadas de óxidos de aluminio (Al2O3), circonio(ZrO2), etc. y no-oxídicas, como por ejemplo las de nitruro o carburo de silicio (Si3N4,SiC). La mayoría de estos materiales tienen bajas conductividades y por ello se usancomo refractarios con gran impacto en la industria química, metalúrgica y delvidrio. Hay cerámicas estructurales (biocerámicas, recubrimientos, herramientasde corte, componentes de motores, partes estructurales de aviones, automóviles,maquinaria...), cerámicas electrónicas/eléctricas (condensadores, aislantes, pie-zoeléctricos, sustratos, superconductores...) y cerámicas para procesado químico ymedioambiental (filtros, membranas, catalizadores, soportes para catalizadores...).39¿Qué son los biomateriales?DD En sentido amplio un biomaterial sería un material diseñado para actuar consistemas biológicos con el fin de evaluar, tratar, aumentar o reemplazar algúntejido, órgano o función del cuerpo. Los biomateriales están destinados a la fabri-cación de componentes, piezas o aparatos y sistemas médicos para su aplicaciónen seres vivos. Deben ser biocompatibles: se llaman bioinertes a los que tienen unainfluencia nula o muy pequeña en los tejidos vivos que los rodean, mientras queson bioactivos los que pueden enlazarse a los tejidos óseos vivos. Los biomaterialespueden ser de origen artificial, (metales, cerámicas, polímeros) o biológico (colá-geno, quitina, etc.). Atendiendo a la naturaleza del material artificial con el que sefabrica un implante, se puede establecer una clasificación en materiales cerámicos,metálicos, poliméricos o materiales compuestos. Los biomateriales poliméricosson ampliamente utilizados en clínicas, en implantes quirúrgicos, como en mem-branas protectoras, en sistemas de dosificación de fármacos o en cementos óseosacrílicos. Los metálicos se usan cuando es imprescindible soportar carga, comoocurre en las prótesis de cadera, para las que se utilizan aleaciones de cobalto (Co)con cromo (Cr) o de titanio (Ti) con aluminio (Al) y vanadio (V); el titanio también seusa en implantes dentales. Las biocerámicas se emplean en la fabricación de im-plantes que no deban soportar cargas, como es el caso de la cirugía del oído medio,en el relleno de defectos óseos tanto en cirugía bucal como en cirugía ortopédica yen el recubrimiento de implantes dentales y articulaciones metálicas.
  18. 18. 18100 preguntas, 100 respuestas42¿Es un contaminante atmosférico el dióxidode carbono?DD El dióxido de carbono (CO2) es un gas presente de manera natural en la at-mósfera y que está relacionado con los procesos vitales. Los seres vivos cuandorespiramos ‘quemamos’ las materias orgánicas con el oxígeno atmosférico ydesprendemos CO2, pero las plantas verdes toman este gas y con ayuda de laluz lo transforman en materia orgánica, que nos sirve de alimento a los seresheterótrofos. Ahora bien, el dióxido de carbono también se produce cuando sequeman materias carbonadas, como el carbón, la madera o los combustiblesfósiles (gases licuados del petróleo, gas natural, gasolina o gasóleo). Si su emi-sión no se ve compensada adecuadamente por su fijación aumentaría su con-centración en la atmósfera y contribuiría al calentamiento del Planeta, ya que alno dejar disiparse la radiación infrarroja provoca el ‘efecto invernadero’, pues esel segundo gas atmosférico, tras el vapor de agua, que contribuye a dicho fenó-meno. Por otro lado, al absorberse en el agua se forma ácido carbónico (H2CO3),que podría influir en algunos ecosistemas, como los arrecifes de coral.43¿Qué gas llevan losrefrescos?DD El gas que llevan las bebidasrefrescantes es dióxido de car-bono (CO2), que se incorporadisuelto en agua cuando sediluye el producto base con-centrado. Los gases son mássolubles a temperaturas bajas,siendo la concentración desaturación a 0ºC próxima al0,6 %. La cerveza fría se satura,antes de envasar, con el dióxidode carbono recuperado de lafermentación con levadurasdel mosto. En el cava, el dióxi-do de carbono es el que se hagenerado durante la fermen-tación en la propia botella (enlos vinos ‘gasificados’ se añadedespués, como en los refres-cos). El dióxido de carbonotambién está en otros alimen-tos de textura esponjosa, comoel pan, en el cual proviene dela fermentación de la masacon la levadura Saccharomyces41¿Cómo se transmiten las señales nerviosas?DD Las neuronas del sistema nervioso transmiten las señales por procedimien-tos químicos, emitiendo unas sustancias llamadas ‘neurotransmisores’ queexcitan o inhiben a las neuronas adyacentes. Se estima que pueden ser uncentenar de sustancias distintas. Las primeras en identificarse, entre 1930 y1960, fueron aminas, a las que siguieron en los años 60 los aminoácidos comoel glutámico, el aspártico y la glicina (los principales neurotransmisores delcerebro). Hacia 1970 se descubrió un tercer grupo, formado por péptidos (ace-tilcolina, serotonina, dopamina…) y los más recientemente identificados sondos gases conocidos por ser contaminantes ambientales: el óxido nítrico (NO)y el monóxido de carbono (CO). Por ejemplo, el NO interviene en el sistema ner-vioso involuntario, en los procesos inflamatorios o en la regulación del tránsitosanguíneo, mientras que el CO endógeno interviene en los procesos de me-morización y aprendizaje y en el control de la respiración, sobre todo cuando elnivel de oxígeno en sangre es bajo.mononeurona.org
  19. 19. 19Andalucía InNOVA. FEBRERO 2011cerevisiae, mientras que enbollería, como en los bizcochosy magdalenas, lo que se utilizapara producir el gas es unalevadura ‘química’, una mezclade compuestos sólidos que enpresencia de agua reaccionanpara desprender CO2.44¿Qué es el ozono?DD El ozono es un gas cuyasmoléculas están formadas portres átomos de oxígeno (su fór-mula es O3). Se forma en la at-mósfera a partir del oxígeno, enlas capas altas por acción de laradiación ultravioleta y tambiénpor acción de descargas eléc-tricas durante las tormentas, yse descompone con facilidad,teniendo un carácter oxidantefuerte, por lo que se utiliza paradesinfección terapéutica y entratamiento de aguas. En laestratosfera se acumula for-mando una capa que protegeal Planeta de las radiacionesnes de trabajo. Los materialescerámicos refractarios se em-plean para temperaturas entre250º y 1.500ºC. Por debajo delos 250ºC da buen resultado lalana de vidrio, compuesta porplanchas de finos hilos de estematerial, revestidas exterior-mente con delgadas láminas dealuminio. Para bajas tempera-turas se usaban en un principioproductos naturales, como elcorcho, pero su resistencia me-cánica es pequeña y además esinflamable. Por eso se han idointroduciendo otros materiales,si bien copiando del corcho laestructura porosa, ya que losgases son malos conductores.Así se utilizan espumas sólidasfabricadas a partir de sustanciaspoliméricas poco conductoras(poliuretano, poliestireno) porinyección de un gas, que puedeser aire seco. Las espumas pue-den adquirirse en planchas ogenerarlas sobre las superficiesa aislar.ultravioletas nocivas. Esta capaprotectora puede debilitarse enpresencia de sustancias conta-minantes, como los compuestosclorofluorcarbonados (CFC), quese han utilizado mucho paraproducir frío (acondicionadoresde aire, cámaras de refrigera-ción y congelación) en circuitoscerrados, aunque también sehan empleado profusamentepara producir aislantes (espu-mas poliméricas) y como prope-lentes en aerosoles, liberándosea la atmósfera, por lo que su usoestá muy controlado.45¿Qué composición tieneun aislante térmico?DDDepende del intervalo detrabajo pero los materiales quese emplean para fabricar losaislamientos térmicos debencaracterizarse por conducir malel calor, es decir, deben teneruna baja conductividad térmicay además resistir las condicio-46¿Qué es la lluvia ácida?DD Es agua de lluvia formada en presenciade dióxido de azufre, el cual se oxida por eloxígeno dando trióxido de azufre (SO3), queorigina ácido sulfúrico (H2SO4), corrosivo.Corroe los metales y ataca a los monu-mentos (el mármol es carbonato de calcio,CaCO3) formando sulfato de calcio (CaSO4),soluble en el agua de lluvia. También puedeatacar al papel, pues el fabricado a partir de1750 contiene trazas de óxidos metálicosque catalizan la conversión del dióxido entrióxido de azufre, aunque los manuscritosanteriores a esa fecha no contienen dichosóxidos metálicos y por ello son casi inmu-nes a la acción del SO2. La superficie delmármol puede protegerse con una mez-cla de hidróxido de bario [Ba(OH)2] y urea[(NH2)2CO] ya que ambas reaccionan entresí para formar una capa insoluble de carbo-nato de bario (BaCO3). Si sobre ella cae llu-via ácida, se forma sulfato de bario (BaSO4),aún más insoluble, por lo que el monumen-to queda protegido por muchos años.
  20. 20. 20100 preguntas, 100 respuestas47¿De dónde procede eldióxido de azufre?DDSe origina por la actividadhumana, por ejemplo cuandose tuestan sulfuros metálicoso se queman combustibles fó-siles que contienen azufre (S),tanto en el transporte comoen la industria. La tostación delos sulfuros minerales se llevaa cabo para beneficiar meta-les. Así, por ejemplo, el cinc seencuentra en la naturaleza enla blenda en forma de sulfurode cinc (ZnS) y a partir de este,se obtiene mayoritariamenteel metal mediante un procesollamado tostación, en el que secalienta el ZnS en una corrientede aire, de modo que se oxida aZnO y se desprende dióxido deazufre (SO2). Posteriormente, elZnO se trata en un alto hornocon un reductor, generalmentecarbón de coque, para que elóxido metálico se reduzca y de-je libre el metal, desprendién-dose dióxido de carbono (CO2).El cinc (Zn), es un metal queocupa el número 23 entre losmás abundantes de la tierra ytiene importantes aplicaciones,entre otras, la fabricación debaterías para la industria ae-rospacial y de ordenadores por-tátiles o piezas para la industriadel automóvil.48¿Qué diferencia alhierro del acero?DDEl elemento hierro se ob-tiene de sus menas en el altohorno, tratándolas con coque.El hierro de fundición, tambiénllamado arrabio, es el hierroobtenido directamente del altohorno y tiene muchas impure-zas y escorias. Si se funde otravez, se obtiene un hierro desegunda fundición, con menosimpurezas, llamado hierro cola-do, que se emplea para estufas,cocinas…. El hierro dulce, es elhierro de fundición al que se lehan eliminado prácticamentetodas las impurezas, es muyresistente y tenaz, y se empleapara objetos que deben sopor-tar grandes tracciones, comoanclas de barco, cadenas, he-rrajes… El acero es una aleación(mezcla) de hierro y carbono,con contenido en éste entre el0,5 y el 2%, pero también pue-de contener otros metales enpequeña proporción, como ní-quel (Ni), manganeso (Mn), cro-mo (Cr), vanadio (V), wolframio(W), que le confieren propieda-des peculiares. El acero es másduro que el hierro, es dúctil ymaleable, muy elástico, tenaz,aunque es relativamente frágil.Está muy presente en muchosusos de nuestra vida cotidiana,como estructuras, maquinaria,herramientas, vehículos pesa-dos, material rodante, barcos,etc. Los utensilios de cocinade ‘acero inoxidable’ (ollas, cu-biertos…) están fabricados conacero al cromo-níquel.50¿Por qué las salesconducen la corriente?DDPorque son electrolitos. Loselectrolitos son aquellas sus-tancias que al disolverse enagua permiten el paso de la49¿Puede producirseelectricidadquímicamente?DD Efectivamente, las pilas galvánicas o cé-lulas son dispositivos capaces de producircorriente eléctrica a partir de una reacciónquímica en la que tenga lugar un intercam-bio de electrones (reacción de oxidación-reducción o proceso redox). La transferen-cia de los electrones tiene lugar desde lasustancia más electropositiva, que se oxida,a la más electronegativa, que se reduce,pero no se hace de forma directa entre lasdos sustancias sino que tiene lugar a travésde un conductor externo, lográndose asíla producción de corriente eléctrica. Lasprimeras pilas se hicieron a principios delsiglo XIX y consistían en una serie alterna-da de discos de dos metales, separados poruna tela mojada en una disolución salina.Puede hacerse una pila apilando alternada-mente monedas de níquel y cobre, separán-dolas por papel de filtro mojado en aguasalada. Los electrones circulan a travésde la pila, pero hasta que los extremos seconecten mediante un cable no salen haciael exterior. Con este dispositivo podemosencender una pequeña bombilla.
  21. 21. 21Andalucía InNOVA. FEBRERO 2011corriente eléctrica. Uno de loselectrolitos más empleadosen la vida cotidiana es la salcomún (cloruro de sodio NaCl).Al disolverse en agua la sal sedisocia en los iones correspon-dientes (el catión sodio Na+y elanión cloruro Cl-). Estos ionespueden moverse en el seno dela disolución, por lo que si en lamisma introducimos los extre-mos de un circuito eléctrico, elmovimiento de los iones per-mitirá el paso de la corrienteeléctrica. Cuanto mayor sea lacantidad de sal disuelta másfácilmente podrá conducir lacorriente eléctrica, pues au-mentará la conductividad delmedio acuoso. Si se hiciera lomismo sustituyendo la sal porazúcar se vería que la disolu-ción resultante no es conduc-tora, debido a que el azúcar noes un electrolito: al disolverse enagua no se disocia en iones sinoque permanece como molécu-las neutras.52¿Puede la corrienteeléctrica provocar unareacción?DD Sí, y un ejemplo es la elec-trolisis, un proceso químicoimportante que emplea la co-rriente eléctrica para provocarun proceso de oxidación-reduc-ción no espontáneo, contrarioal de la pila. Una de sus aplica-ciones es para recubrir objetosde una fina capa de metal. Nor-malmente, se usan para recu-brir metales con otros más no-bles y estables. Así, el hierro sehace más estable ‘galvanizán-dolo’, es decir, recubriéndolo decinc. Aunque también hay latasde conserva de aluminio, lastradicionales se forman a par-tir de una plancha de hojalataelectrolítica, constituida poruna delgada lámina de acerorecubierta de estaño. Por otraparte el cromado y el niquelado(recubrimiento por cromo opor níquel) se usan para reves-tir piezas de acero de motos,coches, maquinaria, etc., queadquieren así un aspecto clarobrillante. Otras veces las piezasu objetos de relojería y joyeríase recubren de plata (plateado)o de oro (dorado) medianteelectrodeposición. El procesose denomina galvanostegia.51¿Por qué se oxida el hierro?DD Debido a una reacción redox (o de oxidación-reducción). Este es un tipo de reacciones en las que se inter-cambian electrones entre los reactivos de forma que cambian sus estados de oxidación. En toda reacción re-dox hay una sustancia que pierde electrones (se oxida) actuando como reductor y una sustancia que gana elec-trones (se reduce) y que actúa como oxidante. Un ejemplo cotidiano son las piezas de hierro expuestas al aire yla humedad. Pasado un tiempo vemos como se forma una capa de óxido de hierro y decimos que se ha oxidado.Los elementos tienen estado de oxidación 0 y así el hierro puede oxidarse perdiendo electrones, que son trans-feridos al oxígeno, que gana dos electrones y se reduce, pasando del estado de oxidación 0 al -2. La reacciónglobal podría resumirse como: 2 Fe + 3 O2p 2 Fe2O3. Como sólo se precisa que haya cesión de electrones porun átomo y ganancia de electrones por otro diferente, el hierro se oxidaría igualmente en una atmósfera decloro, de azufre o de oxígeno.
  22. 22. 22100 preguntas, 100 respuestasDD Una explosión es una combustión muy rápida en laque se libera un gran volumen de gases, que al expan-dirse provocan la explosión. Por ejemplo, la pólvoranegra está compuesta de nitrato de potasio (KNO3), car-bón (C) y azufre (S). El nitrato aporta el oxígeno para lacombustión y forma N2: es por lo tanto el ‘comburente’.El carbón (con alto contenido en carbono) es el com-bustible y reacciona formando CO2. El azufre regula lacombustión y proporciona cierta compacidad a la mez-cla, generando además al arder SO2y SO3. Explosivosclásicos son también la nitrocelulosa y la nitroglicerina,compuestos formados por reacción del ácido nítrico(HNO3) con los grupos alcohol (-OH) de la celulosa y dela glicerina, respectivamente. Como la nitroglicerina eramuy inestable y provocaba por percusión explosionesaccidentales, Alfred Nobel (1833-1896), observó que alabsorber nitroglicerina en tierra de diatomeas se podíamanejar con más seguridad, inventando así la dinamita.Las principales aplicaciones pacíficas de los explosivosse encuentran en la minería y en las obras públicas.53¿Por qué se producen las explosiones?NASA
  23. 23. 23Andalucía InNOVA. FEBRERO 201155¿Por qué se usan gasolinas sin plomo?DD En los motores de combustión de los automóviles se quema gasolina (hidro-carburos) para obtener la energía propulsora, y a través de los tubos de escapede los vehículos, se expulsan a la atmósfera substancias que contribuyen a sucontaminación: Hidrocarburos sin quemar, monóxido de carbono (CO), óxidos denitrógeno y aditivos del combustible, entre otras. Para reducir las emisiones des-de hace unos años los coches incorporan un dispositivo denominado convertidorcatalítico o ‘catalizador’, por el que pasan los gases procedentes del motor antesde expulsarlos. En su interior hay un catalizador, con frecuencia a base de platino(Pt), rodio (Rh) u óxidos de metales de transición, que facilita la transformación delas sustancias contaminantes en otras menos perniciosas. Los catalizadores sonmuy efectivos (reducen del orden del 85% la emisión de gases contaminantes).Además del precio (los metales con los que se hacen son caros), otro inconvenien-te de los conversores catalíticos es que son incompatibles con los aditivos antide-tonantes que contengan plomo, como el tetraetilplomo [Pb(C2H5)4], que se utiliza-ba antes, pues ‘envenenan’ el catalizador inutilizándolo. Por eso aparecieron a lavez los conversores catalíticos y los combustibles sin plomo, que incorporan otrosaditivos antidetonantes como el metil t-butil éter (MTBE).56¿Qué se necesita paraque se produzca fuego?DD En principio se establecióque el fuego necesitaba tresfactores para que se produjera.En primer lugar, un materialsusceptible de oxidarse, es decir,un combustible (gasolina porejemplo). En segundo lugar, unoxidante o comburente, comoel oxígeno. Y en tercer lugar, elaporte de suficiente energía deactivación. A estos tres factoresse les denominó ‘triángulo delfuego’. A medida que se fue co-nociendo más del fenómeno seañadió un cuarto factor: la reac-ción en cadena. Por otra partese observó que el combustibley el comburente debían estarpresentes en unas proporcionesdefinidas, fuera de las cuales elfuego no se produce, existiendoun límite inferior y otro superiorde combustibilidad. Al conjuntode estos cuatro factores se leconoce como ‘tetraedro delfuego’.57¿Qué son los octanos delas gasolinas?DD Cuando se quema la gasolinaen el interior del cilindro delmotor, la explosión debe ser talque empuje al pistón de formasuave y continua. Si la com-bustión es demasiado rápidase produce una detonación,que hace que el pistón recibaun golpe brusco y se reduzca laeficiencia del motor. El índice deoctano de una gasolina es unamedida de su capacidad anti-detonante. Las gasolinas quetienen un alto índice de octanoproducen una combustión mássuave y efectiva. El índice deoctano de una gasolina se obtie-ne por comparación del poderdetonante de la misma con elde una mezcla de los hidrocar-buros isooctano y heptano. Alisooctano (con 8 carbonos) se leasigna un poder antidetonantede 100 y al heptano (con 7 car-bonos) de 0. Una gasolina de 97octanos se comporta como unamezcla que contiene el 97% deisooctano y el 3% de heptano.54¿En qué se basa la datación por Carbono-14?DD Los vegetales toman constantemente carbono de la atmósfera, en forma dedióxido de carbono, y lo incorporan a sus tejidos. El elemento carbono presen-ta varios isótopos y el de la atmósfera contiene una pequeña parte de carbonoradiactivo: el Carbono-14 (C-14). Mientras el vegetal está vivo, la proporción deC-14 en sus tejidos es la misma que la que hay en la atmósfera, igual que sucedecon los tejidos de los animales que se han alimentado con materia vegetal. Pe-ro cuando cesa la respiración y muere un ser vivo, el C-14 se va desintegrandoprogresivamente y su proporción en los tejidos disminuye. Como se conoce lavelocidad con la que se degrada, midiendo la proporción de C-14 en un momentodado se puede conocer cuánto hace que el organismo ha muerto, lo que permiteestimar la edad de los materiales hechos a partir de él.
  24. 24. 24100 preguntas, 100 respuestas58¿A qué se deben los colores de los fuegosartificiales?DD Los fuegos artificiales son una tradición que tiene siglos de antigüedad y losespectaculares colores que presentan, se deben a un número relativamentepequeño de compuestos, que se introducen en las carcasas de los cohetes o seforman durante la combustión. Las partículas de magnesio (Mg) o aluminio (Al),cuando se queman producen chispas incandescentes de color blanco, como side un flash de una cámara fotográfica se tratara. Las partículas de hierro (Fe)o carbón vegetal, si no alcanzan temperaturas muy elevadas, irradian un colordorado. Los compuestos de estroncio (Sr), como el hidróxido Sr(OH)2o el cloruroSrCl2, emiten luz roja. Los compuestos de bario (Ba), como el cloruro BaCl2, pro-porcionan colores verdes. El sodio metal (Na), emite una luz de color amarillo-anaranjado y el responsable del color azul es el cobre (Cu).59¿Tiene algo que ver elcolor con la Química?DD Sí, pues hay sustancias quepueden absorber y emitir luz.En un átomo los electronesmás alejados del núcleo pue-den saltar a un nivel superiorsi absorben una cantidad deenergía, justo la equivalentea la diferencia energéticaentre los dos niveles. Porotra parte, cuando el átomoexcitado vuelve a su estadofundamental emite la mismacantidad de energía que habíaabsorbido. Una radiación elec-tromagnética puede aportaruna cantidad de energía, quedepende de su frecuencia, porlo que cuando la excitación delátomo ha sido provocada porla absorción de una radiacióncorrespondiente a la zona delespectro visible, absorberáluz al excitarse y emitirá luzal volver al estado normal.La luz blanca contiene todoslos tonos de color, pero cadaelemento sólo absorbe paraexcitarse aquellos correspon-dientes a unas determinadasfrecuencias, que son las queemitirá luego y que son inter-pretadas por el cerebro en tér-minos de color. Estas frecuen-cias son características decada elemento y constituyensu ‘espectro’. Esta propiedadpermitió el descubrimientodel helio en el Sol, del querecibió el nombre, antes deque se identificara en nuestroplaneta.60¿Por qué la clorofilaabsorbe la luz?DD Las sustancias ‘colorea-das’, naturales y artificiales,son aquellas que tienen máselectrones deslocalizados sus-ceptibles de sufrir tránsitoselectrónicos. En las clorofilas,la porción de la molécula quecontribuye al color es una es-tructura formada por cuatroanillos aromáticos unidos porenlaces covalentes y enlazadacon magnesio mediante enla-ce coordinado. Esta estructura,
  25. 25. 25Andalucía InNOVA. FEBRERO 2011con gran deslocalización elec-trónica, es capaz de absorberenergía lumínica y de trans-ferirla luego a las reaccionesresponsables de la síntesis dematerias orgánicas en la plan-ta, fenómeno que se conocecomo fotosíntesis. Vista bajoluz blanca la clorofila nos apa-rece verde porque a esa zonadel espectro pertenecen lasfrecuencias no absorbidas quepercibe el ojo humano. Comola coloración está ligada a suestructura electrónica, si éstase modifica su color varía. Estopuede verse cuando se hier-ven en agua las verduras (quecontienen ácidos), pues en estemedio se pierde irreversible-mente el magnesio coordina-do y se vuelven pardas, cosaque no sucede si al agua se leañade un poco de bicarbonatosódico, que neutraliza el ácidopresente.62¿Qué contiene unpintalabios?DD Aparte del pigmento llevadióxido de titanio (que aportael poder cubriente), aceites yceras (que dan consistenciaa la barra) y algún agenteemoliente (para proteger loslabios). En menor medida pue-den contener aromas, vitami-nas, protectores solares, etc. Elbrillo lo aporta el aceite, perose puede obtener un aspectomenos graso y muy reflec-tante adicionando pequeñaspartículas (microesferas) depolimetilmetacrilato. Tam-bién proporciona un aspectoperlado y brillante el nitrurode boro (BN). Los aceites de si-licona permiten fijar el color ylograr pintalabios con efectosde larga duración. El mundovegetal proporciona un grannúmero de posibles pigmentosy la industria química haceposible que la gama se amplíe,se abarate y se haga más re-sistente o permanente (uno delos rojos más empleados es laeosina, un derivado bromadode la fluoresceína). Para fabri-car la barra los ingredientesse mezclan, se calientan hastaque funden completamentey luego la mezcla se vierte enmoldes de metal. Al enfriarsesolidifica y puede desmoldarse.61¿Por qué el jamón curado y el jamón cocido tienen distintocolor?DD El músculo contiene mioglobina, una proteína emparentada con la hemoglobina de la sangre y que con-tiene el grupo heme, una estructura parecida a la clorofila cuyo ión central es Fe (II), hierro con dos cargaspositivas. Al igual que la hemoglobina, tiene la capacidad de fijar reversiblemente oxígeno molecular. Cuan-do está oxigenada se forma oximioglobina con un tono rojo brillante (como en las carnes ‘rojas’ frescas)y cuando se desoxigena da metamioglobina de tonalidad púrpura (como en las carnes ‘rojas’ envasadas avacío). En la elaboración de los derivados cárnicos se aplica nitrito de sodio (NaNO2) como agente conser-vador frente a la bacteria Clostridium botulinum, el cual da origen a NO, que se une al hierro (II) dando uncompuesto de color rojo (nitrosil-mioglobina) como el del jamón curado o del salchichón. Sin embargo, alcocerse el compuesto de la fijación del NO resultante (nitrosil-hemocromo) es de color rosado, como el deljamón cocido o la mortadela.
  26. 26. 26100 preguntas, 100 respuestas66¿Qué es el vidrio?DD El vidrio ordinario se fabricafundiendo una mezcla, en lasproporciones adecuadas, decarbonato de sodio (Na2CO3)o sulfato de sodio (Na2SO4)con piedra caliza (CaCO3) yarena (SiO2). La temperaturade fusión más frecuente esde 1.300º a 1.400ºC, segúncon la composición con laque se trabaje. Cuando se hadesprendido todo el dióxidode carbono (CO2), el materialviscoso y claro se vierte en mol-des o se prensa en matrices. Elvidrio no tiene una estructuraordenada o cristalina (aunquelo llamemos ‘cristal’), cosa que67¿Por qué la lejía quitalas manchas de la ropablanca?DD Una mancha se ve porque sucolor y el del fondo son distin-tos. Sus electrones absorbenenergía lumínica de algunasfrecuencias y reflejan las de-más, que son las que llegan anuestros ojos y nos informansobre el color de la mancha. Asícomo en las moléculas de unobjeto blanco los electronesya se encuentran al máximonivel energético, no absorbenenergía y reflejan todas lasfrecuencias de la luz solar, lasmoléculas de la mancha pue-den todavía absorber energíasucedería si se dejara enfriarmuy lentamente, volviéndoseopaco. Para evitarlo el vidrio se‘recuece’ a temperatura algoinferior a la de reblandecimien-to. Los vidrios de colores se ob-tienen incorporando a la masade fusión óxidos metálicos: losde hierro y cromo dan vidriosverdes, los de cobalto y cobreazules, los de manganeso viole-ta o amatista… Entre los vidriosespeciales es importante enquímica el vidrio borosilicato,resistente a los agentes quí-micos y con bajo coeficientede dilatación, que se empleaen material de laboratorio y decocina y que lleva en su compo-sición óxido de boro (B2O3).63¿Qué composiciónquímica tienen losaceites?DD Un aceite es una grasa líquida a la tem-peratura ambiente, por lo que aceites ygrasas tienen composiciones básicamenteiguales. La mayor proporción de un aceitela constituyen los triglicéridos (tambiénllamados triacilgliceroles), que son elresultado de la combinación de los tresgrupos alcohólicos del glicerol (glicerina)con tres ácidos grasos iguales o distintos.También pueden estar presentes mono-glicéridos y diglicéridos, en los que cadamolécula de glicerina se combina con unoo con dos moléculas de ácidos grasos,respectivamente, y también ácidos grasoslibres (a los que se debe la acidez). En esemedio están disueltas otras sustanciascomo vitaminas, esteroles (colesterol enlas grasas animales y fitoesteroles en lasvegetales), así como pigmentos (la clo-rofila da tonos verdes, los carotenoidesamarillos a rojos) y otras sustancias lipo-solubles (tocoferoles…). Las grasas tienenmala prensa porque cada gramo aportaa la dieta en torno a 9 kilocalorías, perosuele desconocerse que el 50% del pesoseco del cerebro humano está constituidopor lípidos.
  27. 27. 27Andalucía InNOVA. FEBRERO 2011y reflejar algunas frecuenciasque son las que percibimos.La lejía funciona oxidandoesos electrones, con lo queya no están disponibles paraabsorber energía, con lo querebotan todas las radiacionesvisibles y la prenda se muestrablanca a nuestros ojos. Laslejías líquidas tradicionalesson disoluciones de hipocloritode sodio (NaClO) en agua, al5,25%. Es una sustancia que secome el color y blanquea unamancha cualquiera que sea sucomposición química. En unprincipio con este nombre seconocía a una solución alcalinaque se obtenía de la ceniza dela madera, aunque el término‘lejía’ se aplica a otras disolu-ciones fuertemente alcalinas,como los hidróxidos de sodio ypotasio.68¿Qué son losantoxidantes?DD Son sustancias que se oxi-dan antes que las grasas y lasprotegen del enranciamiento,perdiendo su actividad una vezoxidadas. Están presentes demanera natural en las grasascrudas, como los aceites deoliva vírgenes, pero tambiénpueden añadirse en ciertos ca-sos como aditivos alimentariosa grasas refinadas. Hay antioxi-dantes naturales (como los to-64¿En qué se diferencia un aceite de oliva de unaceite de oliva virgen ?DD Los aceites de oliva ‘virgen’ y ‘virgen extra’ son aceites obtenidos directamente delas aceitunas por medios mecánicos y que cumplen con unos determinados requi-sitos para su consumo directo. Estos requisitos se basan en nueve determinacionesquímicas o fisicoquímicas más dos pruebas sensoriales. Los que no los cumplen sedenominan lampantes y para poderlos comercializar hay que someterlos antes arefinación. En cuanto a la denominación ‘aceite de oliva’ se reserva para las mezclasde los aceites de oliva vírgenes y vírgenes extra con aceite de oliva refinado. La refi-nación de un aceite implica tratamientos para quitar la acidez (neutralización), paraquitar los colores extraños (decoloración) y para eliminar los malos olores (desodo-rización). Se neutraliza haciendo reaccionar a los ácidos grasos libres del aceite conuna sustancia alcalina; para decolorar se añaden al aceite neutro sólidos finamentedivididos, que adsorben los pigmentos; y una vez que el aceite está desacidificado ydecolorado, se destila por arrastre con un gas inerte a alta temperatura y a muy bajapresión para eliminar los olores. Durante estos tratamientos se pierden los aromas yotras sustancias características de los aceites vírgenes.65¿Por qué unas grasas se ponen rancias y otras no?DD El enranciamiento es el resultado de la reacción del oxígeno atmosférico con los lí-pidos que componen la grasa: es una autooxidación. Como la parte más reactiva de unlípido es el enlace doble (-CH=CH-) de los restos acilo (las partes de ácidos grasos com-binadas con la glicerina), las grasas más propensas a ponerse rancias son aquellas quemás dobles enlaces tienen, es decir, las más insaturadas. Las grasas naturales más insa-turadas son las del pescado, seguidas de las de semillas, mientras que las más establesson las de los animales terrestres (sebos y mantecas). Los frutos, como las aceitunas, dantambién grasas bastante estables. El ácido graso mayoritario del aceite de oliva es el áci-do oleico, que tiene un solo doble enlace centrado en su molécula (por eso se dice que esmonoinsaturado), lo que lo hace menos propenso a la oxidación, pero si además el aceitees virgen o virgen extra, contiene antioxidantes naturales (tocoferoles o vitaminas E ypolifenoles) que actúan protegiéndolo contra el enranciamiento.coferoles o algunos extractosde plantas aromáticas) y sin-téticos (como el butilhidroxia-nisol o el butilhidroxitolueno).La velocidad de oxidacióndepende de la temperatura,de manera que las grasas quese utilizan a alta temperatura,como en la fritura, necesitanla presencia de antioxidantesestables en esas condicionesde trabajo. Los antioxidantesven potenciada su actuacióncuando están presentes otroscompuestos denominadossinérgicos o sinergistas de losantioxidantes, que son sustan-cias que o bien regeneran laforma activa del antioxidanteo bien eliminan del mediosustancias prooxidantes quefavorecen la oxidación (comociertos metales pesados: hie-rro, cobre…).69¿Por qué se oscurecenlas patatas cuando sepelan o se cortan?DD Porque cuando se rompenlos tejidos se libera un enzima,la polifenoloxidasa (PFO), quetiene la capacidad de oxidar alos polifenoles y desencadenaruna cadena de reacciones queacaban dando compuestososcuros (melanoidinas). Lospolifenoles son compuestosorgánicos que contienen ani-llos bencénicos a los que estánunidos varios grupos OH. Enun ambiente pobre en oxígeno(por ejemplo bajo el agua) nohay pardeamiento. Tampoco seproduce si está presente unasustancia capaz de oxidarseantes que la patata (como elácido ascórbico) o si se difi-culta la acción del enzima. LaPFO lleva cobre como grupoprostético por lo que si se re-tira del equilibrio (por ejemplocon ácido cítrico) se dificultasu acción. También funcionapeor en medio ácido. Esta es larazón de que si al pelarlas sesumergen en agua con un pocode zumo de limón mantenganel color, porque el zumo de li-món tiene ácido cítrico y ácidoascórbico.
  28. 28. 28100 preguntas, 100 respuestas70¿Por qué al comermanzanas se pone lalengua rasposa?DD Nuestra saliva contiene pro-teínas que actúan lubricandola boca. Estas proteínas estándispersas en forma de coloidecuyos agregados tienen cargaeléctrica positiva. Las manza-nas, por su parte, son ricas entaninos, unos polifenoles quetambién pueden dispersarsecoloidalmente, presentandosus agregados carga eléctricanegativa. Al comer una manza-na ambos tipos de partículasinteraccionan hasta neutrali-zar sus cargas eléctricas y lasproteínas dejan de ejercer sufunción lubricante. Esta sen-sación la tendremos siempreque comamos (o bebamos)alimentos que contengantaninos. Pero también estefenómeno se aprovecha paraclarificar líquidos que presen-ten turbiedad estabilizada portaninos, como el vino, usandoclara de huevo (que contienela proteína ovoalbúmina enforma coloidal). Por esta razónen las zonas vinícolas suele ha-ber buena repostería a base deyemas de huevo, ya que éstaseran un subproducto de la ela-boración de vinos. Este tipo detratamiento también se conocecomo ‘clarificación tanino-gelatina’ y puede aplicarse ala clarificación de otros zumoscomo el de manzana.71¿Qué son los‘colorantes yconservantes’ de losalimentos? DD Son dos tipos de aditivosalimentarios, sustancias deorigen natural o sintético quese añaden voluntariamentea los alimentos para que per-maneciendo en ellos ejerzanuna función tecnológica. Soningredientes opcionales, puesel valor nutritivo del alimentoserá el mismo tenga aditivos ono. Los colorantes se usan paradar color y los ‘conservantes’(conservadores) para protegerestabilizadores de espumas),etc. Su uso está reglamentado,y existen unas ‘Listas positivas’en las que se indica qué aditi-vos están autorizados, con quéalimentos y en qué dosis. Suincorporación al alimento obli-ga a declararlo en la etiqueta,indicando el grupo al que per-tenece y la sustancia químicaconcreta que se ha utilizado. Elnombre del aditivo debe ir en elidioma del país de venta o biensustituirse por su número dela clasificación internacional,precedido de la letra E.72¿Qué son los Omega-3?DD Con este nombre se conocenlos ácidos grasos que presen-tan un doble enlace entre loscarbonos 3 y 4 de la cadena,contando desde el extremoopuesto al grupo carboxilo(COOH). Uno de ellos es el ácidolinolénico de algunos aceitesde semillas, con 18 átomosde carbono y 3 dobles enlacesen las posiciones omega-3,omega-6 y omega-9:CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH. Estosácidos se consideran esencialespara el organismo humano, yaque no podemos sintetizarlos yhemos de incluirlos en la dieta.Otros ácidos grasos omega-3de interés nutricional son eleicosapentanoico (EPA: con 20carbonos y 5 dobles enlaces) yel docosahexanoico (DHA: con22 carbonos y 6 dobles enla-ces). También son esencialespara nuestro organismo losácidos grasos omega-6, comoel linoleico (18 carbonos, 2enlaces dobles en omega-6 yomega-9). Para que su efectosea más favorable, ambos tiposde ácidos grasos esenciales de-ben ingerirse en proporcionesrelativas semejantes. Abundanen pescados azules.73¿Por qué se poneviscoso el aceite de lafreidora? DD La fritura se lleva a cabonormalmente a temperaturas75¿Qué ventajas tienen loschicles con xilitol?DD Para endulzar las gomas de mascartradicionalmente se han utilizado elazúcar glacé (sacarosa finamente pulve-rizada) o el jarabe de maíz, un hidrolizadode almidón rico en glucosa, que ademásmejora la textura de la goma. Pero tantoel jarabe de maíz como el azúcar sonnutrientes de la bacteria causante delas caries dentales. Por eso estos endul-zantes naturales se han sustituido poraditivos edulcorantes, que como todoslos demás aditivos alimentarios no sonmetabolizables por nuestro organismoni por las bacterias (con lo que endulzansin riesgo para nuestra dentadura). Elxilitol es un polialcohol emparentado conel azúcar xilosa, y pertenece a la mismafamilia que el sorbitol (relacionado conla sorbosa) o el maltitol (emparentadocon la maltosa). No todos los aditivosedulcorantes son sintéticos, como la sa-carina o el ciclamato, e incluso alguno,como la neohesperidina-dihidrochalcona(E959), es un derivado de la sustanciaque confiere su desagradable sabor a lasnaranjas amargas de nuestras calles (elglucósido neohesperidina).al alimento del ataque de losmicrobios. También hay aditi-vos que regulan la acidez (aci-dulantes), que exaltan sabores(potenciadores del sabor), queaportan aromas (aromatizan-tes), que protegen contra el en-ranciamiento (antioxidantes),que ayudan a producir o a man-tener la espuma (espumantes,
  29. 29. 29Andalucía InNOVA. FEBRERO 2011comprendidas entre 150º y190ºC, y en estas condicionesel aceite se deteriora debido ala alta temperatura, al ataquedel oxígeno y a la presencia deagua procedente de los alimen-tos. El calor causa en las molé-culas la formación de dímerosy polímeros. El oxígeno ataca alos dobles enlaces dando deri-vados oxigenados, rompiendolas moléculas con liberación desustancias volátiles y promo-viendo polimerizaciones. Porsu parte, el agua desdobla losglicéridos en glicerina y ácidosgrasos libres. La aparición depolímeros en el medio aumentala viscosidad del mismo y es laprincipal causa del deteriorodel aceite. Cuanto menos insa-turaciones tenga un aceite másestable será durante la fritura.No se olvide que aceites poliin-saturados como el de linaza sehan empleado tradicionalmen-te en pinturas y barnices, porla facilidad que tienen para po-limerizarse y formar películas,por lo que se llamaban aceites‘secantes’.74¿Cómo se puedenhacer más estables lasgrasas? DD La reactividad de un lípidodepende de sus dobles enlaces(-CH=CH-), por lo que se puedeadicionar hidrógeno para con-vertirlos en enlaces sencillos(-CH2-CH2-). Industrialmentese hidrogena catalíticamentea alta presión y temperatura.La grasa se estabiliza quími-camente y aumenta su puntode fusión, pues las grasas mássaturadas (como las mantecas)son más consistentes que lasinsaturadas (los aceites), y asíse han venido elaborando lasgrasas empleadas para hacermargarinas (que son emulsio-nes de grasa en agua). Pero a lavez que los lípidos poliinsatura-dos se hidrogenan, sus doblesenlaces naturales, que tienenconfiguración cis (las cadenaslaterales se orientan hacia elmismo lado) pasan a la con-figuración trans (las cadenaslaterales se disponen en la po-sición relativa más alejada), y seha comprobado que las grasastrans juegan un papel activo enla aterosclerosis (obstrucciónde los vasos sanguíneos porformación de depósitos), por loque las grasas hidrogenadasindustrialmente se están sus-tituyendo por saturadas natu-rales. Este problema no se pre-senta en las grasas totalmentehidrogenadas, en las que no seda esta isomería.76¿Qué es una agua dura?DD Se puede definir la dureza de un agua como la suma de todas las sales deiones metálicos no alcalinos presentes en ella. En realidad, estamos hablandomayoritariamente de bicarbonatos de calcio y magnesio, aunque también en-trarían sulfatos, cloruros, nitratos, fosfatos y silicatos de otros metales comobario, estroncio y otros metales minoritarios. La dureza de un agua está relacio-nada con la concentración de compuestos de calcio y magnesio en disolución,los cuales dan compuestos insolubles con el jabón. Se llama dureza temporal ala causada por el bicarbonato o carbonato ácido [Ca (HCO3)2], pues al calentar elagua se forma a partir de él carbonato de calcio (CaCO3) que es insoluble y for-ma depósitos en las superficies calientes. Estos depósitos se pueden formar enel fondo de los recipientes de cocina, en las resistencias para calentar el agua(termos, lavavajillas, lavadoras…), en conducciones calentadas, como en las cal-deras, disminuyendo la transmisión térmica y pudiendo llegar a obturarlas. Ladureza permanente casi siempre es debida a cloruros y sulfatos, y no provocadepósitos al calentar.

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