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DICIS. Juan Luis. Química y sus Relaciones. 
. 
Trabajo Final de Introducción a la Química: Química y el Medio 
Ambiente, Recursos Naturales, Recursos Renovables y No Renovables, 
Relación de la Química con otras Ciencias, Productos Químicos 
Derivados del Petróleo. 
Juan Luis Díaz Cuevas 
diaz.cuevas.juanluis@gmail.com 
RESUMEN: Las cuestiones medioambientales como el 
cambio climático, contaminación del agua y las energías 
renovables cobran mucha importancia en nuestra vida 
cotidiana, se tienen que tomar en cuenta programas 
para el cuidado del medio ambiente, el reciclaje de 
materiales. Por las circunstancias actuales que se 
encuentra el ser humano es necesario buscar cuidar los 
recursos naturales ya sean renovables o no renovable., 
Hasta este momento el ser humano ha dado mucha 
importancia a los productos que faciliten la vida pero no 
han dado el cuidado suficiente a los recursos de 
nuestro planeta lo que podría generar desastres. La 
química no es la única ciencia que nos ayuda en el 
desarrollo de nuestros artículos de uso diario se 
necesitaron de las de más ciencias para obtener el 
desarrollo de hoy dia buen ejemplo es la gasolina uno 
de los derivados del petróleo del cual se utiliza como 
combustible en miles de artefactos. 
1 INTRODUCCIÓN 
El hombre es el único que ha podido superar las 
fuerzas de la naturaleza para tener dominio del medio 
ambiente. Sin duda esto tiene como fin satisfacer sus 
necesidades pero debido a la sobreexplotación de los 
recursos a traído un gran desequilibrio ambiental se 
puede notar fácilmente en el clima, un ejemplo seria el 
calentamiento global culpa de las emisiones de gases 
que nosotros mismos generamos. Fig. 1. 
Figura 1.Medio Ambiente. Google 
Nuestro planeta cuenta con una infinidad de 
recursos naturales, las actividades productivas en este 
caso de las industrias que vierten sus desechos en los 
ríos cercanos, lo que provoca la muerte de los peces, 
dañando de esta manera un recurso natural que es el 
agua y probablemente perjudicando otra actividad 
productiva la pesca. Fig. 2 Fig. 3. 
Figura 2. Agua. Google 
Figura 3. Pesca. Google 
La importancia de cuidar nuestros recursos es 
principalmente para poder continuar con la vida que 
conocemos, se imaginan un mundo en donde el 
petróleo, el principal aportador de energía, se termine 
¿Cómo obtendremos la gasolina?, ¿Qué pasara con la 
industria energética?, son muchas las preguntas que 
deberíamos hacernos sobre como seria nuestra vida sin 
los recursos renovables y no renovables tal vez de esta 
manera les daríamos el cuidado que se merecen. Fig. 4 
1
DICIS. Juan Luis. Química y sus Relaciones. 
. 
Figura 4. Deterioro del Ambiente. Taringa 
La química se relaciona con las demás ciencias 
para poder comprender y entender los complejos 
fenómenos de la naturaleza un claro ejemplo de ello es 
la física muchos de sus fenómenos se generan a que se 
mezclan propiedades físicas con químicas dando 
resultado reacciones fisicoquímica un ejemplo seria la 
termoquímica (consiste en el estudio de las 
transformaciones que sufre la energía calorífica en las 
reacciones químicas), electroquímica (estudia la 
transformación entre la energía eléctrica y la energía 
química), en general son fenómenos de la naturaleza 
con respecto a la materia. 
El petróleo es una mezcla homogénea de 
compuestos orgánicos, obtenemos el petróleo del 
interior de la tierra por transformación de la materia 
orgánica acumulada en sedimentos del pasado, donde 
se extrae mediante la perforación de pozos. Fig.5. 
2 DESARROLLO 
2.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES 
El planeta Tierra consta con varias regiones bien 
definidas Fig. 1.1: 
Figura 5. Capas de la Biosfera. Google 
Litosfera: Capa superficial de la corteza de 
terrestre. 
Hidrosfera: Medio líquido que cubre el 70% de 
nuestro planeta. 
Atmosfera: Capa gaseosa homogénea que 
envuelve las dos anteriores. 
Biosfera: Parte de la Tierra en la que se forman los 
organismos vivos. 
La biosfera no es diferente de la corteza terrestre, 
hidrosfera y atmosfera, más bien es parte integral de 
sitios donde las condiciones permitan que la vida exista. 
Estas cuatro partes están interrelacionadas y forman el 
medio ambiente normal del hombre. El manejo de este 
entorno, donde el hombre ha afectado su composición y 
equilibrios naturales, es una de las principales 
preocupaciones de nuestro tiempo a fin de mantener y 
reforzar la calidad de vida. 
Dentro de las cuatro capas que forman el medio 
ambiente, se encuentran los recursos naturales los 
cuales se dividen en dos partes: 
Recursos Naturales Renovables: Los recursos 
naturales renovables son aquellos que, con los cuidados 
adecuados, pueden mantenerse e incluso aumentar. Los 
principales recursos renovables son las plantas y los 
animales. A su vez las plantas y los animales dependen 
para su subsistencia de otros recursos renovables que 
son el agua y el suelo. 
Recursos Naturales No Renovables: Los recursos 
naturales no renovables son aquellos que existen en 
cantidades determinadas y al ser sobreexplotados se 
pueden acabar. El petróleo, por ejemplo, tardo millones 
de años en formarse en las profundidades de la tierra, y 
una vez que se utiliza ya no se puede recuperar. 
Química no ha trabajado sola para lograr los 
avances que tenemos ahora, se ha tenido que relacionar 
con otras materias como la Física, Biología, 
Astronomía, Medicina son algunas donde se puede 
observar la gran importancia. La unión de Fisica y 
Química da como resultado la materia de fisicoquímica 
la cual gracias a que muchos fenómenos ocurren 
simultáneamente combinando propiedades físicas con 
las químicas. 
Productos que se han generado por medio de 
reacciones químicas un claro ejemplo seria el petróleo, 
mezcla homogénea de compuestos orgánicos, del cual 
se generan gran variedad de productos, puede 
acumularse en trampas geológicas naturales. En 
condiciones normales es un líquido bituminoso (denso, 
graso), puede presentar gran variación en diversos 
parámetros como color, viscosidad, densidad, capacidad 
calorífica, etc. Estas variaciones se deben a la 
diversidad de concentraciones de los hidrocarburos que 
componen la mezcla. Fig. 5.1 
2
DICIS. Juan Luis. Química y sus Relaciones. 
. 
Figura 6. Petróleo extraído. Wikipedia 
3 QUIMICA Y EL MEDIO AMBIENTE 
La disponibilidad de los recursos de acuerdo a la 
estructura general de la Tierra, la distribución porcentual 
de las partes (Litosfera, Hidrosfera, Atmosfera). 
Litosfera Elementos % Masa Tierra 
Núcleo Ni, Fe 99.6 
Manto Fe, Mg 
Corteza 
Terrestre 
___________ 0.375 
Hidrosfera ____________ 0.025 
Atmosfera ____________ 0.0001 
Las que nos importan son la que forman la 
Ecósfera (medio ambiente), como se puede ver en la 
tabla el único lugar en el que el hombre puede habitar y 
usar es la corteza terrestre (litosfera). Se pueden 
encontrar varios ciclos los cuales se mencionaran 
correspondientemente en cada parte de la Tierra con su 
relación química. 
La vida sobre la Tierra depende de los ciclos de los 
elementos críticos (O, C, N, P) y el compuesto H2O, 
ocasionado por la energía y el flujo solar a través de la 
ecósfera. 
Muchos de los elementos de la ecósfera se 
intercambian entre dos o más de sus cuatro partes. 
Estos intercambios se deben a la transferencia física de 
sustancias y recursos químicos en los que los átomos de 
un elemento se transfieren de un estado de combinación 
a otro. Con frecuencia estos intercambios son cíclicos en 
el sentido que los átomos usan las fronteras de la parte 
de la Tierra y vuelven al lugar donde antes existieron. 
Estos intercambios se conocen como ciclos naturales y 
que muchas veces son aceptados por las actividades 
humanas. Fig. 7. 
Figura 7. Ciclos Ambientales. Monografias 
3.1 Ciclo del Oxígeno. 
La única fuente que abastece el sostén de la vida 
en la Tierra, es la atmósfera que contiene oxígeno en su 
forma molecular, y el dióxido de carbono . En la 
biosfera el oxígeno es un elemento esencial para la vida 
y corresponde una cuarta parte de los átomos de la 
materia viva. 
El oxígeno en la litosfera no se intercambia 
fácilmente con los demás componentes de la ecósfera, 
salvo por los procesos en que el agua arrastra hacia 
lo9s mares los minerales disueltos. El número de 
átomos de oxigeno es fijo. Un proceso muy profundo y 
esencial que se registra en biosfera es la fotosíntesis. La 
fotosíntesis es el proceso químico mediante el cual las 
plantas verdes convierten el y en oxigeno 
molecular y las moléculas que estructuran las plantas 
mediante la energía solar, notese que los carbohidratos 
son moléculas complejas como la glucosa ( ). 
Ecuación 1. 
H.V 
(1) 
H.V: luz ultravioleta 
n: Numero de átomos 
Casi todas la moléculas producidas por las plantas 
contienen carbonos, hidrógeno y oxigeno; por lo que se 
denomina carbohidratos, que son moléculas complejas 
como la glucosa, C6H12O6. 
En la reacción se observa que el O2 es un 
producto liberado a la atmósfera. Además la parte que 
se produce en la zona fótica (capa de la hidrosfera que 
3
DICIS. Juan Luis. Química y sus Relaciones. 
. 
penetra la luz solar) dentro de la cual abunda la vida 
animal existe oxígeno disuelto. 
Además de producir la biosfera oxigeno, también 
se usa el que proviene de la atmósfera y la hidrósfera. 
Los animales y las plantas emplean oxigeno molecular 
en la oxidación biológica, en lo que las moléculas y los 
alimentos se convierten en CO2 y H2O. Esta oxidación 
biológica libera energía que la materia viviente utiliza 
para los procesó vitales denominados metabolismo. Es 
decir la energía solar que absorbe en la fotosíntesis se 
libera en los procesos del metabolismo. Fig. 8. 
Figura 8.Ciclo del Oxígeno. Monografias 
Nótese que los procesos del metabolismo son 
esencialmente inversos al proceso de la fotosíntesis. 
Ecuación 2. 
(2) 
Y en el cual se libera a la atmósfera y agua 
hacia la hidrósfera. Así la vida en la Tierra depende del 
reciclaje químico que es posible por la energía solar. Las 
tres sustancias, agua, dióxido de carbono y oxigeno 
molecular, juntos con las moléculas de los seres vivos, 
constituyen las principales sustancias que participan en 
el ciclo del oxígeno. 
La mayor parte de que con el ion Ca forma 
CaCO3 también es necesario señalar que el oxígeno 
molecular en las regiones altas de la atmósfera se 
convierta en ozono y por la energía solar ultravioleta 
que tiene un elevado contenido energético. Ecuación 3. 
H.V 
(3) 
El ozono se descompone rápidamente para 
formar el O2. Como la energía en esta zona es 
continua, existe una capa de ozono que sirve de 
pantalla protectora para la biosfera. 
3.2 CICLO DEL CARBONO 
El carbono se encuentra en la biosfera en forma de 
dióxido de carbono, CO2. En la litósfera existe en forma 
de carbonatos metálicos y en los depósitos de carbón, 
petróleo y gas natural (combustible fósiles).En la 
hidrósfera aparece como . Disueltos como iones 
y . En la biosfera el carbono es un 
componente principal de casi todas las moléculas de 
materia viviente, predominando en forma de 
carbohidratos, grasas, proteínas, ácidos nucleico. El 
ciclo del carbono se basa en el que constituye el 
0,03% en volumen de troposfera y también está disuelto 
en el agua. Fig. 9. 
Figura 9. Ciclo del Carbono 
E:reporte quimicaciclo del carbono.JPG 
El CO2 de la atmósfera y el que está disuelto en la 
hidrósfera se absorbe hacia la biosfera durante la 
fotosíntesis de los vegetales de la Tierra y las acuáticas. 
Como resultado de la fotosíntesis del carbono forma 
parte de las moléculas biológicas las plantas también 
liberan de nuevo hacia la atmósfera y la Hidrósfera parte 
de . 
Dentro de la biósfera los animales se alimentan de 
plantas ya sea en forma directa o indirecta. Este 
alimento se oxida biológicamente para producir el y 
H2O. Por lo tanto, los animales de la tierra y el mar 
devuelven el a la atmósfera e hidrósfera. Este 
proceso de oxidación biológica en los suelos de la 
litosfera y en ciertas regiones de la atmósfera incluye las 
materias muertas vegetales y animal que mediante 
microrganismos y bacterias se transforman en y 
H20. 
En los ecosistemas marinos, algunos organismos 
forman moléculas disueltas de o iones de 
formando con el agua el océano ligeramente 
soluble para elaborar conchas, rocas y los esqueletos de 
animales marinos. Cuando estos mueren, las partículas 
finas de las conchas y huesos caen lentamente a las 
4
DICIS. Juan Luis. Química y sus Relaciones. 
. 
profundidades del océano y son enterrados por tiempos 
muy largos en los sedimentos del fondo. El carbono de 
estos sedimentos cuando se disuelven forma el 
disuelto que entra a la atmósfera para completar el ciclo. 
Los combustibles fósiles, carbón, petróleo y gas 
natural, representan una porción de una biosfera antigua 
(organismos vivos atrapados en la litósfera hace 
millones de años) que se removió el ciclo del carbono 
transformándose en compuestos que contienen carbono, 
que actualmente el hombre lo usa como fuente de 
energía. Uno de los productos de combustión es el 
que entra a la atmósfera aumentando la cantidad del 
atmosférico, que puede afectar el ciclo del carbón y 
tener alguna influencia en el clima de la Tierra. 
3.3 CICLO DEL NITROGENO 
Los organismos requieren nitrógeno en varias 
formas químicas para sintetizar proteínas, ácidos 
nucleicos (DNA y RNA) y otros compuestos de nitrógeno 
el reservorio ampliamente disponible del nitrógeno es la 
atmósfera con el 78% en volumen de este gas el 
problema radica en fijar el N2 atmosférico, es decir 
convertirlo en compuestos que las plantas puedan 
utilizar. Este problema se denomina fijación de 
nitrógeno. Fig. 10. 
Figura 10.Ciclo del Nitrogeno. Monografia 
Existen tres maneras de fijar el nitrógeno: 
1. La fijación atmosférica por los relámpagos 
que causan la formación de NO a partir 
N2 y O2 del aire. Estas tormentas 
producen unos treinta millones de 
toneladas de ácido nítrico al año. 
2. La fijación biológica por los nódulos de las 
raíces de ciertas plantas leguminosas 
como guisantes, frijoles, cacahuates y 
alfalfa, contienen bacterias fijadoras de 
nitrógeno (Rhizobum) llamadas 
cianobacteria. El Pe y el Mo son parte del 
sistema enzimático responsable de la 
fijación del nitrógeno en estos nódulos de 
raíces. 
3. La fijación industrial al desarrollar métodos 
químicos para aplicar el nitrógeno, el 
proceso para obtener el NH3, el que se 
convierte en diversos compuestos 
denominados fertilizantes la fijación de 
nitrógeno por bacterias (nitrogenasa). 
Dentro de la litosfera existe especialmente como 
nitrato en menor grado como nítrico y ion amonio que 
son tomadas por las raíces de las plantas para el ciclo 
del nitrógeno. 
En la Hidrósfera casi siempre se encuentra disuelto 
como ion nitrato y molecular. La biosfera contiene 
nitrógeno combinados en muchos compuestos vitales 
incluyendo proteínas aminoácidos, enzimas, ácidos 
nucleicos vitaminas y hormonas. 
3.4 CICLO DEL FOSFORO 
El fósforo es esencial para la vida. Se encuentra 
en los organismos vivientes en forma de fosfatos, es 
parte importante del RNA y DNA, 
También los fosfatos se encuentran en las grasas 
(fosfolípidos) y membranas celulares. A diferencia de los 
ciclos del nitrógeno y carbón, el ciclo del fósforo es un 
ciclo sedimentario, porque la mayor parte de la reserva 
de fósforo se encuentra en forma de rocas. Fig. 11. 
Figura 11. Ciclo del Fosforo. Monografia 
Los fosfatos se disuelven lentamente (lixiviación) de 
las rocas por la lluvia y escurrimiento de nieves, 
transportándolo a los lagos, corrientes, lagunas y 
océanos. El fosfato disuelto es utilizado por las plantas, 
el cual pasa a los animales en el tejido alimentario e 
ingresa al medio ambiente en varias formas: 
1. La secreción directa de los animales. 
2. Cuando los animales y plantas mueren, los 
fosfatos son liberados por acción de las 
bacterias. Anualmente grandes cantidades de 
fosfatos lavados se sedimenta en el fondo del 
5
DICIS. Juan Luis. Química y sus Relaciones. 
. 
mar e incorporado a los sedimentos marinos. 
Algunos de estos fosfatos pueden liberarse al 
ser usados por los organismos acuáticos. El 
resto puede ser enterrado en el tiempo y de 
aquí ser tomado para la circulación exterior. 
3.5 CICLO DEL AGUA 
El agua es el más importante de todos los 
compuestos y uno de los principales constituyentes del 
mundo en que vivimos (ocupa las tres cuartas partes del 
globo terrestre) y de la materia viva (la composición de 
un ser vivo es entre 60 y 70 % de agua). 
El agua (del latín aqua) es una sustancia 
compuesta por un átomo de oxígeno y dos de 
hidrógeno. A temperatura ambiente es líquida, inodora, 
insípida e incolora. No se conoce ninguna forma de vida 
que tenga lugar en ausencia completa de esta molécula. 
Se le conoce como Hidrósfera. 
Las características del Agua: 
Incolora: Porque no tiene color 
Inodora: Porque no tiene olor. 
Insípida: Porque no tiene sabor; está característica 
depende del lugar en que se ubica dicho compuesto. 
Ejemplo: En el mar salado y el río dulce. 
El ciclo del agua también conocido como "Ciclo 
hidrológico". Se llama así al sistema complejo de 
circulación ininterrumpida del agua en la Tierra que es 
fundamental para el mantenimiento de la vida. Este ciclo 
es permanente, consta de varias fases. 
EVAPORACIÓN 
Este es un fenómeno se da debido a la energía sobre 
la cual calienta las moléculas del agua que abandonan 
la masa líquida y pasa a la atmósfera como vapor. 
CONDENSACIÓN 
El vapor de agua asciende y desplaza al impulso de 
los vientos, alcanzando zonas cada vez más frías. Como 
consecuencia las moléculas de vapor de agua se 
agrupan, las cuales al enfriarse se licuan y se 
condensan formándose la lluvia, la nieve el granizo. 
PRECIPITACIÓN 
Las gotitas así formadas se atraen y aumentan de 
volumen hasta que luego de vencer la resistencia del 
aire, retornan a la superficie terrestre. Una parte de las 
precipitaciones es retenida en las capas del suelo de 
donde es extraída por las plantas; el resto del agua se 
dirige hacia los arroyos y ríos para luego desembocar al 
mar donde dará inicio a un nuevo ciclo del agua.Fig.12. 
Figura 12.Ciclo del Agua. Monografia 
4 Recursos Naturales 
Los recursos naturales se dividen en: 
4.1 Recursos Naturales Renovables 
Los recursos naturales renovables son aquellos que, 
con los cuidados adecuados, pueden mantenerse e 
incluso aumentar. Los principales recursos renovables 
son las plantas y los animales. A su vez las plantas y los 
animales dependen para su subsistencia de otros 
recursos renovables que son el agua y el suelo. Aunque 
es muy abundante el agua, no es recurso permanente 
dado que se contamina con facilidad. Una vez 
contaminada es muy difícil que el agua pueda recuperar 
su pureza. El agua también se puede explotar en forma 
irresponsable. Por ejemplo, el Mar Aral, que se 
encuentra en Asia, entre las repúblicas de Kazajstán y 
Uzbekistán, se esta secando debido a que las aguas de 
dos de los ríos que lo alimentaban fueron desviadas 
para regar cultivos de algodón. Hoy en día el Mar Aral 
tiene menos de la mitad de su tamaño original, y los 
barcos de los pescadores, están varados en sus 
antiguas orillas. El suelo también necesita cuidados. Hay 
cultivos, como el trigo, que lo agotan y le hacen perder 
su fertilidad. Por ello, es necesario alternar estos cultivos 
con otros para renovar los elementos nutrientes de la 
tierra, por ejemplo con leguminosas como el fríjol. En las 
laderas es necesario construir terrazas, bordos o zanjas 
para detener la erosión. 
4.2 Recursos Naturales NO Renovables 
No renovables: Los recursos naturales no renovables 
son aquellos que existen en cantidades determinadas y 
al ser sobreexplotados se pueden acabar. El petróleo, 
por ejemplo, tardo millones de años en formarse en las 
profundidades de la tierra, y una vez que se utiliza ya no 
se puede recuperar. Si se sigue extrayendo petróleo del 
subsuelo al ritmo que se hace en la actualidad, existe el 
6
DICIS. Juan Luis. Química y sus Relaciones. 
. 
riesgo de que se acabe en algunos años. La mejor 
conducta ante los recursos naturales no renovables es 
usarlos los menos posible, solo utilizarlos para lo que 
sea realmente necesario, y tratar de reemplazarlos con 
recursos renovables o inagotables. Por ejemplo en 
Brasil, gran productor de caña de azúcar, se han 
modificado los motores de los automóviles, para que 
funcionen con alcohol de caña de azúcar en lugar de 
gasolina. Este alcohol por ser un producto vegetal, es un 
recurso renovable. 
Los principales recursos naturales no 
renovables son: 
· Minerales: hasta no hace mucho, se 
prestaba poca atención a la conservación de 
los recursos minerales, porque se suponía 
había lo suficiente para varios siglos y que 
nada podía hacerse para protegerlos, ahora 
se sabe que esto es profundamente erróneo. 
· Metales: se distribuyen por el mundo en 
forma irregular, por ejemplo existen países 
que tienen mucha plata y poco tungsteno, en 
otros hay gran cantidad de hierro, pero no 
tienen cobre, es común que los metales 
sean transportados a grandes distancias, 
desde donde se extraen hasta los lugares 
que son utilizados para fabricar productos, 
en mayor o menor medida todos los países 
deben comprar los metales, que no se 
encuentran en su territorio. 
· El petróleo es un recurso natural 
indispensable en el mundo moderno. En 
primer lugar el petróleo es actualmente 
energético mas importante del planeta. La 
gasolina y el disel se elaboran a partir del 
petróleo. Estos combustibles son las fuentes 
de energía de la mayoría de las industrias y 
los transportes, y también se utilizan para 
producir electricidad en plantas llamadas 
termoeléctricas. Por otra parte son 
necesarios como materia prima para 
elaborar productos como pinturas, plásticos, 
medicinas o pinturas. 
· El gas natural, es una capa que se 
encuentra sobre el petróleo, y es aplicable 
en la industria y en los hogares, para 
cocinar. 
· Los yacimientos de petróleo casi siempre 
llevan asociados una cierta cantidad de gas 
natural, que sale a la superficie junto con él 
cuando se perfora un pozo. Sin embargo, 
hay pozos que proporcionan solamente gas 
natural. 
5 RELACION DE LA QUIMICA CON LAS 
DEMAS CIENCIAS 
La química se relaciona con otras ciencias como la 
física, astronomía, biología, entre otras. Gracias a esta 
interrelación se pueden explicar y comprender los 
complejos fenómenos de la naturaleza. 
5.1 Fisicoquímica 
Es una subdisciplina de la química que estudia la 
materia empleando conceptos físicos y químicos. 
Representa una rama donde ocurre un cambio de 
diversas ciencias, como la química, la física, 
termodinámica, electroquímica y la mecánica 
cuántica donde funciones matemáticas pueden 
representar interpretaciones a nivel molecular y 
atómico estructural. Cambios en la temperatura, 
presión, volumen, calor y trabajo en los sistemas, 
sólido, líquido y/o gaseoso se encuentran también 
relacionados a estas interpretaciones de 
interacciones moleculares. 
5.2 Electroquímica 
Es una rama de la química que estudia 
la transformación entre la energía eléctrica y la 
energía química. En otras palabras, las reacciones 
químicas que se dan en la interface de 
un conductor eléctrico (llamado electrodo, que 
puede ser un metal o un semiconductor) y un 
conductor iónico (el electrolito) pudiendo ser 
una disolución y en algunos casos especiales, un 
sólido. En general, la electroquímica se encarga de 
estudiar las situaciones donde se dan reacciones 
de oxidación y reducción encontrándose 
separadas, físicamente o temporalmente, se 
encuentran en un entorno conectado a un circuito 
eléctrico. 
5.3 Biología 
La ciencia de la vida, se auxilia de la química para 
determinar la composición y estructura de tejidos y 
células. 
5.4 Astronomía 
Se auxilia de la química para construcción de 
dispositivos, basados en compuestos químicos para 
lograr detectar algunos fenómenos del espacio 
exterior. 
5.5 Medicina 
La Química nos proporciona vacunas , antibióticos y 
todo tipo de medicamentos que nos curan y protegen 
de las enfermedades. A ellos les debemos 1 de cada 
5 años de nuestras vidas, y gracias a ellos podemos 
vivir cada vez en mejores condiciones hasta edades 
más avanzadas. Algunos medicamentos son 
sustancias de composición sencilla, como, por 
ejemplo peróxido de hidrógeno o agua oxigenada, 
yodo, bicarbonato de sodio, hidróxido de aluminio, 
nitrato de plata, clorato de potasio, etc. 
6 PRODUCTOS QUIMICOS DERIVADOS 
DEL PETROLEO 
7
DICIS. Juan Luis. Química y sus Relaciones. 
. 
El petróleo es una mezcla compleja de 
hidrocarburos. Contiene pequeñas cantidades de 
oxígeno, azufre y nitrógeno. En cuanto a sus principales 
características, es un líquido de consistencia aceitosa, 
olor desagradable y color oscuro que se encuentra en 
depósitos subterráneos de la corteza terrestre. 
El petróleo crudo, tal como se extrae del 
subsuelo, se separa en fracciones por medio del 
procedimiento de la destilación fraccionada, conocido 
como refinación. 
La refinación es el conjunto de procesos físicos 
y químicos a los que es sometido el petróleo crudo para 
obtener, por destilación fraccionada, los diversos 
hidrocarburos con propiedades y características 
particulares, como los alcanos. 
Extracción. 
La mayoría de los pozos petroleros se perforan con el 
método rotatorio. En este tipo de perforación rotatoria, 
una torre sostiene la cadena de perforación, formada por 
una serie de tubos acoplados. La cadena se hace girar 
uniéndola al banco giratorio situado en el suelo de la 
torre. La broca de perforación situada al final de la 
cadena suele estar formada por tres ruedas cónicas con 
dientes de acero endurecido. La roca se lleva a la 
superficie por un sistema continuo de fluido circulante 
impulsado por una bomba. 
El crudo atrapado en un yacimiento se encuentra bajo 
presión; si no estuviera atrapado por rocas 
impermeables habría seguido ascendiendo debido a su 
flotabilidad hasta brotar en la superficie terrestre. Por 
ello, cuando se perfora un pozo que llega hasta una 
acumulación de petróleo a presión, el petróleo se 
expande hacia la zona de baja presión creada por el 
pozo en comunicación con la superficie terrestre. Sin 
embargo, a medida que el pozo se llena de líquido 
aparece una presión contraria sobre el depósito, y 
pronto se detendría el flujo de líquido adicional hacia el 
pozo si no se dieran otras circunstancias. La mayoría de 
los petróleos contienen una cantidad significativa de gas 
natural en solución, que se mantiene disuelto debido a 
las altas presiones del depósito. Cuando el petróleo 
pasa a la zona de baja presión del pozo, el gas deja de 
estar disuelto y empieza a expandirse. Esta expansión, 
junto con la dilución de la columna de petróleo por el 
gas, menos denso, hace que el petróleo aflore a la 
superficie. 
A medida que se continúa retirando líquido del 
yacimiento, la presión del mismo va disminuyendo poco 
a poco, así como la cantidad de gas disuelto. Esto hace 
que la velocidad de flujo de líquido hacia el pozo se 
haga menor y se libere menos gas. Cuando el petróleo 
ya no llega a la superficie se hace necesario instalar una 
bomba en el pozo para continuar extrayendo el crudo. 
Refinado 
Una vez extraído el crudo, se trata con productos 
químicos y calor para eliminar el agua y los elementos 
sólidos y se separa el gas natural. A continuación se 
almacena el petróleo en tanques desde donde se 
transporta a una refinería en camiones, por tren, en 
barco o a través de un oleoducto. Todos los campos 
petroleros importantes están conectados a grandes 
oleoductos. 
Productos 
En México se extraen básicamente dos tipos de 
petróleo crudo: el "Istmo" o "cretáceo", llamado 
comercialmente "ligero" por el tipo de compuestos que 
presenta, y el "Maya" o "marino", conocido como 
"pesado" por su alto contenido de compuestos de esa 
característica. La obtención de productos primarios y 
secundarios del petróleo se logra por medio de la 
petroquímica. 
La petroquímica es la rama industrial que elabora 
productos que sirven de materia prima para la industria 
de la transformación y que tuvieron su origen en el 
petróleo o en el gas natural. Para nuestro país, que está 
en vías de desarrollo, es una actividad económica 
fundamental. 
La importancia de la petroquímica para México radica 
en que le permite obtener a precios más bajos productos 
utilizados en infinidad de actividades, como la 
agricultura, la construcción de viviendas, la producción 
de alimentos y medicinas, la industria del vestido, 
etcétera. 
El gas natural es una mezcla de hidrocarburos 
gaseosos, de la cual obtenemos metano, etano, propano 
y butano, hidrocarburos combustibles que se extraen de 
pozos, se procesan y se transportan a grandes 
distancias por medio de tuberías (gasoductos). Antes de 
ser utilizados para elaborar otros productos químicos 
orgánicos, se remueve la mayor parte de los 
hidrocarburos, excepto el metano. El propano y el 
butano se separan por licuación y se almacenan en 
cilindros de acero. 
México se encuentra en posibilidad de convertirse en 
un gran productor de petroquímicos básicos en el 
mundo, con productos como el amoniaco, el etileno, el 
polietileno y el poliéster. 
Los productos derivados del petróleo son muy 
variados e importantes para muchas actividades 
industriales. Entre los más comunes están las grasas, 
disolventes, combustibles, plásticos, insecticidas, 
asfaltos para pavimento, aceites, sustancias que tienen 
uso farmacéutico, carburantes, pinturas, barnices, hule 
artificial, productos para perfumería, impermeabilizantes, 
ácidos, azufre y benzol, por mencionar algunos. 
Actualmente, se conocen alrededor de 300 000 
productos derivados del petróleo 
8
DICIS. Juan Luis. Química y sus Relaciones. 
. 
Productos que se obtienen de la destilación del 
petróleo (materia prima). 
· Gas, entre –165 ºC y 30 ºC. Está formado 
por metano, etano, propano y butano que 
se emplean sobre todo como 
combustibles. 
· Gasolina, entre 30 y 200 ºC. Tiene de 5 a 
12 átomos de carbono. Se emplea como 
combustible para automóviles y aviones. 
· Queroseno, entre 175 y 325 ºC. Tiene de 
12 a 18 átomos de carbono, y se emplea 
en la producción de disel. 
· Aceites pesados o aceite disel, entre 175 
y 400 ºC. Tiene de 15 a 18 átomos de 
carbono. Se usan como combustible para 
hornos y motores disel. 
· Aceites lubricantes, a unos 350 ºC. Tiene 
de 16 a 30 átomos de carbono; se emplea 
para la lubricación. 
· Asfalto (sólido de color negro). Mezclado 
con arena se emplea para pavimentar. 
POLÍMEROS 
Los átomos de carbono poseen una habilidad 
especial para unirse entre sí y formar cadenas que 
pueden llegar a ser muy largas. Se conocen muchos 
compuestos de carbono cuya molécula tiene miles, e 
incluso decenas de miles, de átomos. 
A las moléculas con masas superiores a 10 000 
uma (unidad de masa atómica) se les conoce como 
macromoléculas. Cuando se obtiene una macromolécula 
al repetirse un patrón regular de átomos a todo lo largo 
de la misma se tiene un polímero. El compuesto con 
moléculas más pequeñas, a partir de las cuales se 
construye un polímero, es un monómero. Como 
ejemplos de polímeros naturales están el algodón, la 
madera, el hule y la lana; son polímeros sintéticos el 
polietileno, el policloruro de vinilo (PVC) y el poliestireno. 
DISOLVENTES 
Hasta ahora hemos considerado el agua como el 
disolvente universal por excelencia, sin tomar en cuenta 
que hay ciertas sustancias que se disuelven más 
fácilmente en otras; por ejemplo, la grasa se disuelve 
con gasolina; el alcohol disuelve mejor las tintas; el 
aguarrás y el tíner, las pinturas. 
Por medio de la destilación fraccionada del 
petróleo, la petroquímica obtiene diferentes disolventes, 
como la gasolina, el ácido sulfúrico, éter de petróleo, 
benceno, tolueno, xileno, queroseno y benceno. A 
continuación veremos algunas de estas sustancias. 
Gasolinas: Son actualmente la fracción más 
valiosa del petróleo, debido a su gran consumo en 
motores de toda clase de vehículos y por su uso como 
disolvente. 
Éter de petróleo: Se emplea como disolvente de 
grasas, resinas, aceites, etc., y para el lavado en seco 
de ropa de lana y seda en las tintorerías. Es 
indispensable en los laboratorios para cristalizar un gran 
número de compuestos. 
Benceno: Es disolvente de grasas, resinas, 
caucho, yodo y azufre. De este compuesto se obtiene 
una gran variedad de sustancias que se utilizan como 
disolventes en diferentes industrias. 
Tolueno: Tiene numerosas aplicaciones en la 
fabricación de explosivos, sustancias colorantes y 
productos farmacéuticos. 
Medicamentos 
Las medicinas que se usaron durante mucho 
tiempo procedían principalmente de hierbas. A menudo 
se ingerían en forma de infusiones o tés. Incluso en la 
actualidad las hierbas son de gran valor. Sin embargo 
los medicamentos sintéticos han cobrado importancia 
pues se obtienen en gran escala mediante procesos 
químicos donde se utilizan sustancias simples, todo lo 
cual ha logrado disminuir los costos. 
Cortisona: Es una hormona suprarrenal que puede 
ser producida en forma sintética. Se utiliza sobre todo en 
enfermedades reumáticas y alérgicas. Es muy utilizada 
debido a su enérgica acción sobre las inflamaciones. 
Penicilina: Es un ácido orgánico producido por 
ciertos hongos, pero que actualmente se puede 
sintetizar. Actúa principalmente contra infecciones 
producidas por bacterias del tipo cocos. Combate, entre 
otros padecimientos, la neumonía, infecciones del oído, 
sinusitis, heridas infectadas y sífilis. 
Cloroformo (triclorometano): Se utiliza como 
anestésico para suprimir cualquier forma de dolor. Se 
administra por las vías respiratorias con mascarilla y 
aparatos especiales. 
Fenolftaleína (oftaleína fenol): Se emplea para 
limpiar el tubo digestivo y estimular los intestinos. En 
disolución alcohólica se utiliza para valorar bases fuertes 
y ácidos débiles, especialmente orgánicos. 
Aspirina (ácido acetilsalicílico): Se presenta en 
forma de polvo blanco y es poco soluble en el agua. Se 
usa para disminuir la fiebre, aliviar el dolor y mitigar las 
molestias del resfriado. 
Estos son unos de los productos que se pueden 
obtener a partir del petróleo 
6 Bibliografia 
[1]http://www.monografias.com/trabajos32/ambiente-enfoque-quimico/ 
ambiente-enfoque-quimico.shtml#intro 
[2]http://www.monografias.com/trabajos6/recuz/recuz.shtml 
[3]http://es.wikipedia.org/wiki/Petr%C3%B3leo 
[4]http://answers.yahoo.com/question/index?qid=20080824182403AAizeXT 
[5]http://es.wikipedia.org/wiki/Fisicoqu%C3%ADmica 
[6]http://es.wikipedia.org/wiki/Electroqu%C3%ADmica 
9
DICIS. Juan Luis. Química y sus Relaciones. 
. 
[7]http://www.xperimania.net/ww/es/pub/xperimania/news/world_of_materials/ 
chemistry_and_the_environment.htm 
[8]http://es.wikipedia.org/wiki/Termoqu%C3%ADmica 
[9]http://www.ojocientifico.com/4062/por-que-los-minerales-son-recursos-naturales- 
no-renovables? 
utm_source=gimgs&utm_medium=img2node&utm_campaign=hotlink 
[10]http://www.xuletas.es/ficha/reacciones-quimicas-7/ 
[11]https://sites.google.com/site/laquimicaennuestroentorno/quimica-y-salud 
[12]http://www.monografias.com/trabajos10/petro/petro.shtml 
[13]http://www.educaplus.org/climatic/01_atm_compo.html 
[14]http://www.tareasya.com.mx/index.php/tareas-ya/ 
secundaria/quimica/combustibles-quimicos/2208-Productos-derivados- 
del-petr%C3%B3leo.html 
[15]http://www.monografias.com/trabajos10/petro/petro.shtml 
Notas: 
1. No hice mucho enfoque en la extracción de petróleo por que el 
tema eran productos derivados, aunque la manera en cómo se 
extrae es muy interesante el link esta arriba para 
referencias. 
Elaborado por: 
Juan Luis Díaz Cuevas, para tarea de introducción 
a la química. 
Escuela de Ingeniería Electrónica 
Instituto Tecnológico de Costa Rica 
2007 
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Química ambiental y recursos

  • 1. DICIS. Juan Luis. Química y sus Relaciones. . Trabajo Final de Introducción a la Química: Química y el Medio Ambiente, Recursos Naturales, Recursos Renovables y No Renovables, Relación de la Química con otras Ciencias, Productos Químicos Derivados del Petróleo. Juan Luis Díaz Cuevas diaz.cuevas.juanluis@gmail.com RESUMEN: Las cuestiones medioambientales como el cambio climático, contaminación del agua y las energías renovables cobran mucha importancia en nuestra vida cotidiana, se tienen que tomar en cuenta programas para el cuidado del medio ambiente, el reciclaje de materiales. Por las circunstancias actuales que se encuentra el ser humano es necesario buscar cuidar los recursos naturales ya sean renovables o no renovable., Hasta este momento el ser humano ha dado mucha importancia a los productos que faciliten la vida pero no han dado el cuidado suficiente a los recursos de nuestro planeta lo que podría generar desastres. La química no es la única ciencia que nos ayuda en el desarrollo de nuestros artículos de uso diario se necesitaron de las de más ciencias para obtener el desarrollo de hoy dia buen ejemplo es la gasolina uno de los derivados del petróleo del cual se utiliza como combustible en miles de artefactos. 1 INTRODUCCIÓN El hombre es el único que ha podido superar las fuerzas de la naturaleza para tener dominio del medio ambiente. Sin duda esto tiene como fin satisfacer sus necesidades pero debido a la sobreexplotación de los recursos a traído un gran desequilibrio ambiental se puede notar fácilmente en el clima, un ejemplo seria el calentamiento global culpa de las emisiones de gases que nosotros mismos generamos. Fig. 1. Figura 1.Medio Ambiente. Google Nuestro planeta cuenta con una infinidad de recursos naturales, las actividades productivas en este caso de las industrias que vierten sus desechos en los ríos cercanos, lo que provoca la muerte de los peces, dañando de esta manera un recurso natural que es el agua y probablemente perjudicando otra actividad productiva la pesca. Fig. 2 Fig. 3. Figura 2. Agua. Google Figura 3. Pesca. Google La importancia de cuidar nuestros recursos es principalmente para poder continuar con la vida que conocemos, se imaginan un mundo en donde el petróleo, el principal aportador de energía, se termine ¿Cómo obtendremos la gasolina?, ¿Qué pasara con la industria energética?, son muchas las preguntas que deberíamos hacernos sobre como seria nuestra vida sin los recursos renovables y no renovables tal vez de esta manera les daríamos el cuidado que se merecen. Fig. 4 1
  • 2. DICIS. Juan Luis. Química y sus Relaciones. . Figura 4. Deterioro del Ambiente. Taringa La química se relaciona con las demás ciencias para poder comprender y entender los complejos fenómenos de la naturaleza un claro ejemplo de ello es la física muchos de sus fenómenos se generan a que se mezclan propiedades físicas con químicas dando resultado reacciones fisicoquímica un ejemplo seria la termoquímica (consiste en el estudio de las transformaciones que sufre la energía calorífica en las reacciones químicas), electroquímica (estudia la transformación entre la energía eléctrica y la energía química), en general son fenómenos de la naturaleza con respecto a la materia. El petróleo es una mezcla homogénea de compuestos orgánicos, obtenemos el petróleo del interior de la tierra por transformación de la materia orgánica acumulada en sedimentos del pasado, donde se extrae mediante la perforación de pozos. Fig.5. 2 DESARROLLO 2.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES El planeta Tierra consta con varias regiones bien definidas Fig. 1.1: Figura 5. Capas de la Biosfera. Google Litosfera: Capa superficial de la corteza de terrestre. Hidrosfera: Medio líquido que cubre el 70% de nuestro planeta. Atmosfera: Capa gaseosa homogénea que envuelve las dos anteriores. Biosfera: Parte de la Tierra en la que se forman los organismos vivos. La biosfera no es diferente de la corteza terrestre, hidrosfera y atmosfera, más bien es parte integral de sitios donde las condiciones permitan que la vida exista. Estas cuatro partes están interrelacionadas y forman el medio ambiente normal del hombre. El manejo de este entorno, donde el hombre ha afectado su composición y equilibrios naturales, es una de las principales preocupaciones de nuestro tiempo a fin de mantener y reforzar la calidad de vida. Dentro de las cuatro capas que forman el medio ambiente, se encuentran los recursos naturales los cuales se dividen en dos partes: Recursos Naturales Renovables: Los recursos naturales renovables son aquellos que, con los cuidados adecuados, pueden mantenerse e incluso aumentar. Los principales recursos renovables son las plantas y los animales. A su vez las plantas y los animales dependen para su subsistencia de otros recursos renovables que son el agua y el suelo. Recursos Naturales No Renovables: Los recursos naturales no renovables son aquellos que existen en cantidades determinadas y al ser sobreexplotados se pueden acabar. El petróleo, por ejemplo, tardo millones de años en formarse en las profundidades de la tierra, y una vez que se utiliza ya no se puede recuperar. Química no ha trabajado sola para lograr los avances que tenemos ahora, se ha tenido que relacionar con otras materias como la Física, Biología, Astronomía, Medicina son algunas donde se puede observar la gran importancia. La unión de Fisica y Química da como resultado la materia de fisicoquímica la cual gracias a que muchos fenómenos ocurren simultáneamente combinando propiedades físicas con las químicas. Productos que se han generado por medio de reacciones químicas un claro ejemplo seria el petróleo, mezcla homogénea de compuestos orgánicos, del cual se generan gran variedad de productos, puede acumularse en trampas geológicas naturales. En condiciones normales es un líquido bituminoso (denso, graso), puede presentar gran variación en diversos parámetros como color, viscosidad, densidad, capacidad calorífica, etc. Estas variaciones se deben a la diversidad de concentraciones de los hidrocarburos que componen la mezcla. Fig. 5.1 2
  • 3. DICIS. Juan Luis. Química y sus Relaciones. . Figura 6. Petróleo extraído. Wikipedia 3 QUIMICA Y EL MEDIO AMBIENTE La disponibilidad de los recursos de acuerdo a la estructura general de la Tierra, la distribución porcentual de las partes (Litosfera, Hidrosfera, Atmosfera). Litosfera Elementos % Masa Tierra Núcleo Ni, Fe 99.6 Manto Fe, Mg Corteza Terrestre ___________ 0.375 Hidrosfera ____________ 0.025 Atmosfera ____________ 0.0001 Las que nos importan son la que forman la Ecósfera (medio ambiente), como se puede ver en la tabla el único lugar en el que el hombre puede habitar y usar es la corteza terrestre (litosfera). Se pueden encontrar varios ciclos los cuales se mencionaran correspondientemente en cada parte de la Tierra con su relación química. La vida sobre la Tierra depende de los ciclos de los elementos críticos (O, C, N, P) y el compuesto H2O, ocasionado por la energía y el flujo solar a través de la ecósfera. Muchos de los elementos de la ecósfera se intercambian entre dos o más de sus cuatro partes. Estos intercambios se deben a la transferencia física de sustancias y recursos químicos en los que los átomos de un elemento se transfieren de un estado de combinación a otro. Con frecuencia estos intercambios son cíclicos en el sentido que los átomos usan las fronteras de la parte de la Tierra y vuelven al lugar donde antes existieron. Estos intercambios se conocen como ciclos naturales y que muchas veces son aceptados por las actividades humanas. Fig. 7. Figura 7. Ciclos Ambientales. Monografias 3.1 Ciclo del Oxígeno. La única fuente que abastece el sostén de la vida en la Tierra, es la atmósfera que contiene oxígeno en su forma molecular, y el dióxido de carbono . En la biosfera el oxígeno es un elemento esencial para la vida y corresponde una cuarta parte de los átomos de la materia viva. El oxígeno en la litosfera no se intercambia fácilmente con los demás componentes de la ecósfera, salvo por los procesos en que el agua arrastra hacia lo9s mares los minerales disueltos. El número de átomos de oxigeno es fijo. Un proceso muy profundo y esencial que se registra en biosfera es la fotosíntesis. La fotosíntesis es el proceso químico mediante el cual las plantas verdes convierten el y en oxigeno molecular y las moléculas que estructuran las plantas mediante la energía solar, notese que los carbohidratos son moléculas complejas como la glucosa ( ). Ecuación 1. H.V (1) H.V: luz ultravioleta n: Numero de átomos Casi todas la moléculas producidas por las plantas contienen carbonos, hidrógeno y oxigeno; por lo que se denomina carbohidratos, que son moléculas complejas como la glucosa, C6H12O6. En la reacción se observa que el O2 es un producto liberado a la atmósfera. Además la parte que se produce en la zona fótica (capa de la hidrosfera que 3
  • 4. DICIS. Juan Luis. Química y sus Relaciones. . penetra la luz solar) dentro de la cual abunda la vida animal existe oxígeno disuelto. Además de producir la biosfera oxigeno, también se usa el que proviene de la atmósfera y la hidrósfera. Los animales y las plantas emplean oxigeno molecular en la oxidación biológica, en lo que las moléculas y los alimentos se convierten en CO2 y H2O. Esta oxidación biológica libera energía que la materia viviente utiliza para los procesó vitales denominados metabolismo. Es decir la energía solar que absorbe en la fotosíntesis se libera en los procesos del metabolismo. Fig. 8. Figura 8.Ciclo del Oxígeno. Monografias Nótese que los procesos del metabolismo son esencialmente inversos al proceso de la fotosíntesis. Ecuación 2. (2) Y en el cual se libera a la atmósfera y agua hacia la hidrósfera. Así la vida en la Tierra depende del reciclaje químico que es posible por la energía solar. Las tres sustancias, agua, dióxido de carbono y oxigeno molecular, juntos con las moléculas de los seres vivos, constituyen las principales sustancias que participan en el ciclo del oxígeno. La mayor parte de que con el ion Ca forma CaCO3 también es necesario señalar que el oxígeno molecular en las regiones altas de la atmósfera se convierta en ozono y por la energía solar ultravioleta que tiene un elevado contenido energético. Ecuación 3. H.V (3) El ozono se descompone rápidamente para formar el O2. Como la energía en esta zona es continua, existe una capa de ozono que sirve de pantalla protectora para la biosfera. 3.2 CICLO DEL CARBONO El carbono se encuentra en la biosfera en forma de dióxido de carbono, CO2. En la litósfera existe en forma de carbonatos metálicos y en los depósitos de carbón, petróleo y gas natural (combustible fósiles).En la hidrósfera aparece como . Disueltos como iones y . En la biosfera el carbono es un componente principal de casi todas las moléculas de materia viviente, predominando en forma de carbohidratos, grasas, proteínas, ácidos nucleico. El ciclo del carbono se basa en el que constituye el 0,03% en volumen de troposfera y también está disuelto en el agua. Fig. 9. Figura 9. Ciclo del Carbono E:reporte quimicaciclo del carbono.JPG El CO2 de la atmósfera y el que está disuelto en la hidrósfera se absorbe hacia la biosfera durante la fotosíntesis de los vegetales de la Tierra y las acuáticas. Como resultado de la fotosíntesis del carbono forma parte de las moléculas biológicas las plantas también liberan de nuevo hacia la atmósfera y la Hidrósfera parte de . Dentro de la biósfera los animales se alimentan de plantas ya sea en forma directa o indirecta. Este alimento se oxida biológicamente para producir el y H2O. Por lo tanto, los animales de la tierra y el mar devuelven el a la atmósfera e hidrósfera. Este proceso de oxidación biológica en los suelos de la litosfera y en ciertas regiones de la atmósfera incluye las materias muertas vegetales y animal que mediante microrganismos y bacterias se transforman en y H20. En los ecosistemas marinos, algunos organismos forman moléculas disueltas de o iones de formando con el agua el océano ligeramente soluble para elaborar conchas, rocas y los esqueletos de animales marinos. Cuando estos mueren, las partículas finas de las conchas y huesos caen lentamente a las 4
  • 5. DICIS. Juan Luis. Química y sus Relaciones. . profundidades del océano y son enterrados por tiempos muy largos en los sedimentos del fondo. El carbono de estos sedimentos cuando se disuelven forma el disuelto que entra a la atmósfera para completar el ciclo. Los combustibles fósiles, carbón, petróleo y gas natural, representan una porción de una biosfera antigua (organismos vivos atrapados en la litósfera hace millones de años) que se removió el ciclo del carbono transformándose en compuestos que contienen carbono, que actualmente el hombre lo usa como fuente de energía. Uno de los productos de combustión es el que entra a la atmósfera aumentando la cantidad del atmosférico, que puede afectar el ciclo del carbón y tener alguna influencia en el clima de la Tierra. 3.3 CICLO DEL NITROGENO Los organismos requieren nitrógeno en varias formas químicas para sintetizar proteínas, ácidos nucleicos (DNA y RNA) y otros compuestos de nitrógeno el reservorio ampliamente disponible del nitrógeno es la atmósfera con el 78% en volumen de este gas el problema radica en fijar el N2 atmosférico, es decir convertirlo en compuestos que las plantas puedan utilizar. Este problema se denomina fijación de nitrógeno. Fig. 10. Figura 10.Ciclo del Nitrogeno. Monografia Existen tres maneras de fijar el nitrógeno: 1. La fijación atmosférica por los relámpagos que causan la formación de NO a partir N2 y O2 del aire. Estas tormentas producen unos treinta millones de toneladas de ácido nítrico al año. 2. La fijación biológica por los nódulos de las raíces de ciertas plantas leguminosas como guisantes, frijoles, cacahuates y alfalfa, contienen bacterias fijadoras de nitrógeno (Rhizobum) llamadas cianobacteria. El Pe y el Mo son parte del sistema enzimático responsable de la fijación del nitrógeno en estos nódulos de raíces. 3. La fijación industrial al desarrollar métodos químicos para aplicar el nitrógeno, el proceso para obtener el NH3, el que se convierte en diversos compuestos denominados fertilizantes la fijación de nitrógeno por bacterias (nitrogenasa). Dentro de la litosfera existe especialmente como nitrato en menor grado como nítrico y ion amonio que son tomadas por las raíces de las plantas para el ciclo del nitrógeno. En la Hidrósfera casi siempre se encuentra disuelto como ion nitrato y molecular. La biosfera contiene nitrógeno combinados en muchos compuestos vitales incluyendo proteínas aminoácidos, enzimas, ácidos nucleicos vitaminas y hormonas. 3.4 CICLO DEL FOSFORO El fósforo es esencial para la vida. Se encuentra en los organismos vivientes en forma de fosfatos, es parte importante del RNA y DNA, También los fosfatos se encuentran en las grasas (fosfolípidos) y membranas celulares. A diferencia de los ciclos del nitrógeno y carbón, el ciclo del fósforo es un ciclo sedimentario, porque la mayor parte de la reserva de fósforo se encuentra en forma de rocas. Fig. 11. Figura 11. Ciclo del Fosforo. Monografia Los fosfatos se disuelven lentamente (lixiviación) de las rocas por la lluvia y escurrimiento de nieves, transportándolo a los lagos, corrientes, lagunas y océanos. El fosfato disuelto es utilizado por las plantas, el cual pasa a los animales en el tejido alimentario e ingresa al medio ambiente en varias formas: 1. La secreción directa de los animales. 2. Cuando los animales y plantas mueren, los fosfatos son liberados por acción de las bacterias. Anualmente grandes cantidades de fosfatos lavados se sedimenta en el fondo del 5
  • 6. DICIS. Juan Luis. Química y sus Relaciones. . mar e incorporado a los sedimentos marinos. Algunos de estos fosfatos pueden liberarse al ser usados por los organismos acuáticos. El resto puede ser enterrado en el tiempo y de aquí ser tomado para la circulación exterior. 3.5 CICLO DEL AGUA El agua es el más importante de todos los compuestos y uno de los principales constituyentes del mundo en que vivimos (ocupa las tres cuartas partes del globo terrestre) y de la materia viva (la composición de un ser vivo es entre 60 y 70 % de agua). El agua (del latín aqua) es una sustancia compuesta por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno. A temperatura ambiente es líquida, inodora, insípida e incolora. No se conoce ninguna forma de vida que tenga lugar en ausencia completa de esta molécula. Se le conoce como Hidrósfera. Las características del Agua: Incolora: Porque no tiene color Inodora: Porque no tiene olor. Insípida: Porque no tiene sabor; está característica depende del lugar en que se ubica dicho compuesto. Ejemplo: En el mar salado y el río dulce. El ciclo del agua también conocido como "Ciclo hidrológico". Se llama así al sistema complejo de circulación ininterrumpida del agua en la Tierra que es fundamental para el mantenimiento de la vida. Este ciclo es permanente, consta de varias fases. EVAPORACIÓN Este es un fenómeno se da debido a la energía sobre la cual calienta las moléculas del agua que abandonan la masa líquida y pasa a la atmósfera como vapor. CONDENSACIÓN El vapor de agua asciende y desplaza al impulso de los vientos, alcanzando zonas cada vez más frías. Como consecuencia las moléculas de vapor de agua se agrupan, las cuales al enfriarse se licuan y se condensan formándose la lluvia, la nieve el granizo. PRECIPITACIÓN Las gotitas así formadas se atraen y aumentan de volumen hasta que luego de vencer la resistencia del aire, retornan a la superficie terrestre. Una parte de las precipitaciones es retenida en las capas del suelo de donde es extraída por las plantas; el resto del agua se dirige hacia los arroyos y ríos para luego desembocar al mar donde dará inicio a un nuevo ciclo del agua.Fig.12. Figura 12.Ciclo del Agua. Monografia 4 Recursos Naturales Los recursos naturales se dividen en: 4.1 Recursos Naturales Renovables Los recursos naturales renovables son aquellos que, con los cuidados adecuados, pueden mantenerse e incluso aumentar. Los principales recursos renovables son las plantas y los animales. A su vez las plantas y los animales dependen para su subsistencia de otros recursos renovables que son el agua y el suelo. Aunque es muy abundante el agua, no es recurso permanente dado que se contamina con facilidad. Una vez contaminada es muy difícil que el agua pueda recuperar su pureza. El agua también se puede explotar en forma irresponsable. Por ejemplo, el Mar Aral, que se encuentra en Asia, entre las repúblicas de Kazajstán y Uzbekistán, se esta secando debido a que las aguas de dos de los ríos que lo alimentaban fueron desviadas para regar cultivos de algodón. Hoy en día el Mar Aral tiene menos de la mitad de su tamaño original, y los barcos de los pescadores, están varados en sus antiguas orillas. El suelo también necesita cuidados. Hay cultivos, como el trigo, que lo agotan y le hacen perder su fertilidad. Por ello, es necesario alternar estos cultivos con otros para renovar los elementos nutrientes de la tierra, por ejemplo con leguminosas como el fríjol. En las laderas es necesario construir terrazas, bordos o zanjas para detener la erosión. 4.2 Recursos Naturales NO Renovables No renovables: Los recursos naturales no renovables son aquellos que existen en cantidades determinadas y al ser sobreexplotados se pueden acabar. El petróleo, por ejemplo, tardo millones de años en formarse en las profundidades de la tierra, y una vez que se utiliza ya no se puede recuperar. Si se sigue extrayendo petróleo del subsuelo al ritmo que se hace en la actualidad, existe el 6
  • 7. DICIS. Juan Luis. Química y sus Relaciones. . riesgo de que se acabe en algunos años. La mejor conducta ante los recursos naturales no renovables es usarlos los menos posible, solo utilizarlos para lo que sea realmente necesario, y tratar de reemplazarlos con recursos renovables o inagotables. Por ejemplo en Brasil, gran productor de caña de azúcar, se han modificado los motores de los automóviles, para que funcionen con alcohol de caña de azúcar en lugar de gasolina. Este alcohol por ser un producto vegetal, es un recurso renovable. Los principales recursos naturales no renovables son: · Minerales: hasta no hace mucho, se prestaba poca atención a la conservación de los recursos minerales, porque se suponía había lo suficiente para varios siglos y que nada podía hacerse para protegerlos, ahora se sabe que esto es profundamente erróneo. · Metales: se distribuyen por el mundo en forma irregular, por ejemplo existen países que tienen mucha plata y poco tungsteno, en otros hay gran cantidad de hierro, pero no tienen cobre, es común que los metales sean transportados a grandes distancias, desde donde se extraen hasta los lugares que son utilizados para fabricar productos, en mayor o menor medida todos los países deben comprar los metales, que no se encuentran en su territorio. · El petróleo es un recurso natural indispensable en el mundo moderno. En primer lugar el petróleo es actualmente energético mas importante del planeta. La gasolina y el disel se elaboran a partir del petróleo. Estos combustibles son las fuentes de energía de la mayoría de las industrias y los transportes, y también se utilizan para producir electricidad en plantas llamadas termoeléctricas. Por otra parte son necesarios como materia prima para elaborar productos como pinturas, plásticos, medicinas o pinturas. · El gas natural, es una capa que se encuentra sobre el petróleo, y es aplicable en la industria y en los hogares, para cocinar. · Los yacimientos de petróleo casi siempre llevan asociados una cierta cantidad de gas natural, que sale a la superficie junto con él cuando se perfora un pozo. Sin embargo, hay pozos que proporcionan solamente gas natural. 5 RELACION DE LA QUIMICA CON LAS DEMAS CIENCIAS La química se relaciona con otras ciencias como la física, astronomía, biología, entre otras. Gracias a esta interrelación se pueden explicar y comprender los complejos fenómenos de la naturaleza. 5.1 Fisicoquímica Es una subdisciplina de la química que estudia la materia empleando conceptos físicos y químicos. Representa una rama donde ocurre un cambio de diversas ciencias, como la química, la física, termodinámica, electroquímica y la mecánica cuántica donde funciones matemáticas pueden representar interpretaciones a nivel molecular y atómico estructural. Cambios en la temperatura, presión, volumen, calor y trabajo en los sistemas, sólido, líquido y/o gaseoso se encuentran también relacionados a estas interpretaciones de interacciones moleculares. 5.2 Electroquímica Es una rama de la química que estudia la transformación entre la energía eléctrica y la energía química. En otras palabras, las reacciones químicas que se dan en la interface de un conductor eléctrico (llamado electrodo, que puede ser un metal o un semiconductor) y un conductor iónico (el electrolito) pudiendo ser una disolución y en algunos casos especiales, un sólido. En general, la electroquímica se encarga de estudiar las situaciones donde se dan reacciones de oxidación y reducción encontrándose separadas, físicamente o temporalmente, se encuentran en un entorno conectado a un circuito eléctrico. 5.3 Biología La ciencia de la vida, se auxilia de la química para determinar la composición y estructura de tejidos y células. 5.4 Astronomía Se auxilia de la química para construcción de dispositivos, basados en compuestos químicos para lograr detectar algunos fenómenos del espacio exterior. 5.5 Medicina La Química nos proporciona vacunas , antibióticos y todo tipo de medicamentos que nos curan y protegen de las enfermedades. A ellos les debemos 1 de cada 5 años de nuestras vidas, y gracias a ellos podemos vivir cada vez en mejores condiciones hasta edades más avanzadas. Algunos medicamentos son sustancias de composición sencilla, como, por ejemplo peróxido de hidrógeno o agua oxigenada, yodo, bicarbonato de sodio, hidróxido de aluminio, nitrato de plata, clorato de potasio, etc. 6 PRODUCTOS QUIMICOS DERIVADOS DEL PETROLEO 7
  • 8. DICIS. Juan Luis. Química y sus Relaciones. . El petróleo es una mezcla compleja de hidrocarburos. Contiene pequeñas cantidades de oxígeno, azufre y nitrógeno. En cuanto a sus principales características, es un líquido de consistencia aceitosa, olor desagradable y color oscuro que se encuentra en depósitos subterráneos de la corteza terrestre. El petróleo crudo, tal como se extrae del subsuelo, se separa en fracciones por medio del procedimiento de la destilación fraccionada, conocido como refinación. La refinación es el conjunto de procesos físicos y químicos a los que es sometido el petróleo crudo para obtener, por destilación fraccionada, los diversos hidrocarburos con propiedades y características particulares, como los alcanos. Extracción. La mayoría de los pozos petroleros se perforan con el método rotatorio. En este tipo de perforación rotatoria, una torre sostiene la cadena de perforación, formada por una serie de tubos acoplados. La cadena se hace girar uniéndola al banco giratorio situado en el suelo de la torre. La broca de perforación situada al final de la cadena suele estar formada por tres ruedas cónicas con dientes de acero endurecido. La roca se lleva a la superficie por un sistema continuo de fluido circulante impulsado por una bomba. El crudo atrapado en un yacimiento se encuentra bajo presión; si no estuviera atrapado por rocas impermeables habría seguido ascendiendo debido a su flotabilidad hasta brotar en la superficie terrestre. Por ello, cuando se perfora un pozo que llega hasta una acumulación de petróleo a presión, el petróleo se expande hacia la zona de baja presión creada por el pozo en comunicación con la superficie terrestre. Sin embargo, a medida que el pozo se llena de líquido aparece una presión contraria sobre el depósito, y pronto se detendría el flujo de líquido adicional hacia el pozo si no se dieran otras circunstancias. La mayoría de los petróleos contienen una cantidad significativa de gas natural en solución, que se mantiene disuelto debido a las altas presiones del depósito. Cuando el petróleo pasa a la zona de baja presión del pozo, el gas deja de estar disuelto y empieza a expandirse. Esta expansión, junto con la dilución de la columna de petróleo por el gas, menos denso, hace que el petróleo aflore a la superficie. A medida que se continúa retirando líquido del yacimiento, la presión del mismo va disminuyendo poco a poco, así como la cantidad de gas disuelto. Esto hace que la velocidad de flujo de líquido hacia el pozo se haga menor y se libere menos gas. Cuando el petróleo ya no llega a la superficie se hace necesario instalar una bomba en el pozo para continuar extrayendo el crudo. Refinado Una vez extraído el crudo, se trata con productos químicos y calor para eliminar el agua y los elementos sólidos y se separa el gas natural. A continuación se almacena el petróleo en tanques desde donde se transporta a una refinería en camiones, por tren, en barco o a través de un oleoducto. Todos los campos petroleros importantes están conectados a grandes oleoductos. Productos En México se extraen básicamente dos tipos de petróleo crudo: el "Istmo" o "cretáceo", llamado comercialmente "ligero" por el tipo de compuestos que presenta, y el "Maya" o "marino", conocido como "pesado" por su alto contenido de compuestos de esa característica. La obtención de productos primarios y secundarios del petróleo se logra por medio de la petroquímica. La petroquímica es la rama industrial que elabora productos que sirven de materia prima para la industria de la transformación y que tuvieron su origen en el petróleo o en el gas natural. Para nuestro país, que está en vías de desarrollo, es una actividad económica fundamental. La importancia de la petroquímica para México radica en que le permite obtener a precios más bajos productos utilizados en infinidad de actividades, como la agricultura, la construcción de viviendas, la producción de alimentos y medicinas, la industria del vestido, etcétera. El gas natural es una mezcla de hidrocarburos gaseosos, de la cual obtenemos metano, etano, propano y butano, hidrocarburos combustibles que se extraen de pozos, se procesan y se transportan a grandes distancias por medio de tuberías (gasoductos). Antes de ser utilizados para elaborar otros productos químicos orgánicos, se remueve la mayor parte de los hidrocarburos, excepto el metano. El propano y el butano se separan por licuación y se almacenan en cilindros de acero. México se encuentra en posibilidad de convertirse en un gran productor de petroquímicos básicos en el mundo, con productos como el amoniaco, el etileno, el polietileno y el poliéster. Los productos derivados del petróleo son muy variados e importantes para muchas actividades industriales. Entre los más comunes están las grasas, disolventes, combustibles, plásticos, insecticidas, asfaltos para pavimento, aceites, sustancias que tienen uso farmacéutico, carburantes, pinturas, barnices, hule artificial, productos para perfumería, impermeabilizantes, ácidos, azufre y benzol, por mencionar algunos. Actualmente, se conocen alrededor de 300 000 productos derivados del petróleo 8
  • 9. DICIS. Juan Luis. Química y sus Relaciones. . Productos que se obtienen de la destilación del petróleo (materia prima). · Gas, entre –165 ºC y 30 ºC. Está formado por metano, etano, propano y butano que se emplean sobre todo como combustibles. · Gasolina, entre 30 y 200 ºC. Tiene de 5 a 12 átomos de carbono. Se emplea como combustible para automóviles y aviones. · Queroseno, entre 175 y 325 ºC. Tiene de 12 a 18 átomos de carbono, y se emplea en la producción de disel. · Aceites pesados o aceite disel, entre 175 y 400 ºC. Tiene de 15 a 18 átomos de carbono. Se usan como combustible para hornos y motores disel. · Aceites lubricantes, a unos 350 ºC. Tiene de 16 a 30 átomos de carbono; se emplea para la lubricación. · Asfalto (sólido de color negro). Mezclado con arena se emplea para pavimentar. POLÍMEROS Los átomos de carbono poseen una habilidad especial para unirse entre sí y formar cadenas que pueden llegar a ser muy largas. Se conocen muchos compuestos de carbono cuya molécula tiene miles, e incluso decenas de miles, de átomos. A las moléculas con masas superiores a 10 000 uma (unidad de masa atómica) se les conoce como macromoléculas. Cuando se obtiene una macromolécula al repetirse un patrón regular de átomos a todo lo largo de la misma se tiene un polímero. El compuesto con moléculas más pequeñas, a partir de las cuales se construye un polímero, es un monómero. Como ejemplos de polímeros naturales están el algodón, la madera, el hule y la lana; son polímeros sintéticos el polietileno, el policloruro de vinilo (PVC) y el poliestireno. DISOLVENTES Hasta ahora hemos considerado el agua como el disolvente universal por excelencia, sin tomar en cuenta que hay ciertas sustancias que se disuelven más fácilmente en otras; por ejemplo, la grasa se disuelve con gasolina; el alcohol disuelve mejor las tintas; el aguarrás y el tíner, las pinturas. Por medio de la destilación fraccionada del petróleo, la petroquímica obtiene diferentes disolventes, como la gasolina, el ácido sulfúrico, éter de petróleo, benceno, tolueno, xileno, queroseno y benceno. A continuación veremos algunas de estas sustancias. Gasolinas: Son actualmente la fracción más valiosa del petróleo, debido a su gran consumo en motores de toda clase de vehículos y por su uso como disolvente. Éter de petróleo: Se emplea como disolvente de grasas, resinas, aceites, etc., y para el lavado en seco de ropa de lana y seda en las tintorerías. Es indispensable en los laboratorios para cristalizar un gran número de compuestos. Benceno: Es disolvente de grasas, resinas, caucho, yodo y azufre. De este compuesto se obtiene una gran variedad de sustancias que se utilizan como disolventes en diferentes industrias. Tolueno: Tiene numerosas aplicaciones en la fabricación de explosivos, sustancias colorantes y productos farmacéuticos. Medicamentos Las medicinas que se usaron durante mucho tiempo procedían principalmente de hierbas. A menudo se ingerían en forma de infusiones o tés. Incluso en la actualidad las hierbas son de gran valor. Sin embargo los medicamentos sintéticos han cobrado importancia pues se obtienen en gran escala mediante procesos químicos donde se utilizan sustancias simples, todo lo cual ha logrado disminuir los costos. Cortisona: Es una hormona suprarrenal que puede ser producida en forma sintética. Se utiliza sobre todo en enfermedades reumáticas y alérgicas. Es muy utilizada debido a su enérgica acción sobre las inflamaciones. Penicilina: Es un ácido orgánico producido por ciertos hongos, pero que actualmente se puede sintetizar. Actúa principalmente contra infecciones producidas por bacterias del tipo cocos. Combate, entre otros padecimientos, la neumonía, infecciones del oído, sinusitis, heridas infectadas y sífilis. Cloroformo (triclorometano): Se utiliza como anestésico para suprimir cualquier forma de dolor. Se administra por las vías respiratorias con mascarilla y aparatos especiales. Fenolftaleína (oftaleína fenol): Se emplea para limpiar el tubo digestivo y estimular los intestinos. En disolución alcohólica se utiliza para valorar bases fuertes y ácidos débiles, especialmente orgánicos. Aspirina (ácido acetilsalicílico): Se presenta en forma de polvo blanco y es poco soluble en el agua. Se usa para disminuir la fiebre, aliviar el dolor y mitigar las molestias del resfriado. Estos son unos de los productos que se pueden obtener a partir del petróleo 6 Bibliografia [1]http://www.monografias.com/trabajos32/ambiente-enfoque-quimico/ ambiente-enfoque-quimico.shtml#intro [2]http://www.monografias.com/trabajos6/recuz/recuz.shtml [3]http://es.wikipedia.org/wiki/Petr%C3%B3leo [4]http://answers.yahoo.com/question/index?qid=20080824182403AAizeXT [5]http://es.wikipedia.org/wiki/Fisicoqu%C3%ADmica [6]http://es.wikipedia.org/wiki/Electroqu%C3%ADmica 9
  • 10. DICIS. Juan Luis. Química y sus Relaciones. . [7]http://www.xperimania.net/ww/es/pub/xperimania/news/world_of_materials/ chemistry_and_the_environment.htm [8]http://es.wikipedia.org/wiki/Termoqu%C3%ADmica [9]http://www.ojocientifico.com/4062/por-que-los-minerales-son-recursos-naturales- no-renovables? utm_source=gimgs&utm_medium=img2node&utm_campaign=hotlink [10]http://www.xuletas.es/ficha/reacciones-quimicas-7/ [11]https://sites.google.com/site/laquimicaennuestroentorno/quimica-y-salud [12]http://www.monografias.com/trabajos10/petro/petro.shtml [13]http://www.educaplus.org/climatic/01_atm_compo.html [14]http://www.tareasya.com.mx/index.php/tareas-ya/ secundaria/quimica/combustibles-quimicos/2208-Productos-derivados- del-petr%C3%B3leo.html [15]http://www.monografias.com/trabajos10/petro/petro.shtml Notas: 1. No hice mucho enfoque en la extracción de petróleo por que el tema eran productos derivados, aunque la manera en cómo se extrae es muy interesante el link esta arriba para referencias. Elaborado por: Juan Luis Díaz Cuevas, para tarea de introducción a la química. Escuela de Ingeniería Electrónica Instituto Tecnológico de Costa Rica 2007 10