Oxidación, fermentación y combustión

Los cambios químicos son procesos en los que una sustancia se transforma en otra, con estructura, composición y propiedades diferentes a la inicial. La oxidación, la fermentación y la combustión son ejemplos de estas reacciones, las cuales ocurren de forma constante en nuestro día a día.

	Oxidación	Fermentación	Combustión
Definición	Cambio químico que ocurre cuando una sustancia entra en contacto con el oxígeno para formar óxido.	Cambio químico producido por microorganismos que transforman una sustancia en un compuesto orgánico simple.	Cambio químico que se produce cuando un material oxidable arde al entrar en contacto con el oxígeno del aire.
Tipo de reacción	Oxidación.	Oxidación.	Oxidación.
Velocidad	Puede ser rápida o lenta; todo depende del tipo de sustancia.	Suele ser lenta; por ejemplo, el proceso de fermentación del vino dura una dos semana.	Suele ser rápida; por ejemplo, la combustión del butano dura solo unos segundos.
Presencia de oxígeno	Depende de la reacción.	No.	Sí.
Liberación de calor	Depende de la reacción.	Sí.	Sí.
Tipos	Rápida. Lenta.	Acética. Láctica. Alcohólica.	Combustión completa. Combustión incompleta. Combustión estequimétrica.
Ejemplos	Oxidación de un tornillo a la intemperie.	Fermentación de la cerveza.	Quema de papel.

CAPÍTULO 7 / EJERCICIOS

Las actividades humanas y la naturaleza | EJERCICIOS

LAS PLANTAS Y LA ACTIVIDAD AGRÍCOLA

1. ¿Cuáles son las características de los siguientes métodos de cultivo?

Cultivo en sustrato:

____________________________________________________________________________________________________

Cultivo extensivo:

____________________________________________________________________________________________________

Cultivo intensivo:

____________________________________________________________________________________________________

Cultivo hidropónico:

____________________________________________________________________________________________________

2. Explica brevemente cuál es la importancia de la tecnología en la agricultura actual.

____________________________________________________________________________________________________

LOS ANIMALES Y LA ACTIVIDAD GANADERA

1. Escribe el nombre del tipo ganado que corresponde con cada imagen.

2. ¿De que tipos de ganado se obtienen los siguientes productos?

Producción ganadera	Origen
Carne
Leche
Objetos de abrigo o decorativos
Huevos, plumas y carne

3. Menciona tres efectos negativos de la ganadería.

__________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________

LOS MICROORGANISMOS Y SU UTILIZACIÓN INDUSTRIAL

1. Marca verdadero o falso según corresponda.

Los microorganismos son empleados en la producción de varias manufacturas, sobre todo en la industria alimenticia, la farmacéutica y la química.	V	F
Todos los microorganismos son dañinos para la salud.	V	F
En la industria farmacéutica, los microorganismos son utilizados para fabricar medicamentos.	V	F
Algunos microorganismos son utilizados en la industria para fabricar materiales nuevos, como papel y plástico, a partir de otros materiales naturales.	V	F
Los microorganismos son empleados en la producción de varias manufacturas, excepto en la industria alimenticia.	V	F
En las plantas de biogás se utilizan microorganismos para transformar la materia orgánica en combustible.	V	F

2. Describe brevemente el proceso de la fermentación.

______________________________________________________________________________________________________

3. Nombra tres alimentos que estén elaborados con microorganismos.

__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________

LA INDUSTRIA DE LA MADERA Y LA DEFORESTACIÓN

1. Selecciona la opción correcta.

¿Cómo se llama la tala desmedida de árboles?

Deforestación.
Reforestación.
Forestación.

¿Qué es la madera?

Es un material constituido por una variedad de compuestos orgánicos, sintéticos o semisintéticos.
Es un material que se obtiene de los troncos de los árboles.
Es un material inorgánico duro, frágil, transparente y amorfo que se encuentra en la naturaleza.

¿Para qué se utiliza la madera?

Fabricar plástico.
Fabricar vidrio.
Fabricar papel y cocinar.

¿Cuáles son las consecuencias de la deforestación?

La contaminación sonora.
La erosión eólica y la salinización de los suelos.
La contaminación de efluentes.

2. Consigna tres medidas que pueden tomarse para reducir el impacto ambiental causado por la deforestación.

_______________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________

LA MINERÍA Y EL IMPACTO EN EL PAISAJE

1. Completa el siguiente cuadro.

Tipo de mineral

Ejemplos

No metálicos

Carbón y petróleo

Metálicos

2. Coloca el nombre del mineral que corresponda de acuerdo a su uso.

______________________: se emplea como materia prima para obtener aluminio, con el cual se fabrica papel de aluminio, aviones, láminas y utensilios del hogar.
______________________: se emplea en joyería y en la fabricación industrial de instrumentos para pulir y cortar otros minerales.
______________________: se utiliza en medicina y en la agricultura como fertilizante.
______________________: se utiliza principalmente en joyería y orfebrería.
______________________: se utiliza como recurso energético o combustible, y como materia prima de productos como el plástico.
______________________: se emplea en la industria siderúrgica y también como recurso energético.
______________________: se utiliza para preservar y sazonar alimentos. Es materia prima en la industria petroquímica.

3. Elabora un listado con cinco consecuencias negativas para el medio ambiente causadas por la minería.

_______________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________

LA CAZA INDISCRIMINADA Y LA PÉRDIDA DE FAUNA

1. Completa las siguientes oraciones.

La caza consiste en encontrar una presa _______________ y _______________ para aprovechar sus partes.
Algunas herramientas de caza utilizadas en la antigüedad eran la _______________, la _______________ y el _______________.
La _______________ es la actividad primaria que consiste en capturar animales que viven en el agua, por lo general peces.
La _______________ es la pérdida irreparable de una especie, ya que no se pueden renovar mediante ciclos naturales.
En la _______________ los peces son criados en ambientes artificiales para obtener _______________.

2. Relaciona colocando el número correspondiente los elementos de la columna A con los de la columna B.

	A	B
1	Animales extintos	Son aquellos animales de los cuales quedan pocos ejemplares en la naturaleza y se encuentran en extremo peligro de desaparición si se los sigue cazando o si sus hábitats se siguen destruyendo. Ejemplos: tortuga marina, panda, okapi, jaguar o yaguareté, ajolote, ballena azul, cacatúa, celacanto.
2	Animales en vías de extinción	Son aquellos que por su número, población y poco impacto en su ambiente, no se encuentran amenazados ni vulnerables a la extinción. Ejemplos: ganso, hiena, anguila, grulla, capibara, gato montés.
3	Animales vulnerables	Se refiere a todas aquellas especies de animales que por ser naturalmente endémicas (propias de una región) o poseer pequeñas poblaciones, se encuentran en estado de vulnerabilidad. Ejemplos: marmosa, albatros de las galápagos, ostrero negro, boa, perro de monte.
4	Animales fuera de peligro	Son aquellos que por causas naturales o por la actividad del hombre ya no poseen ejemplares vivos en la naturaleza. Ejemplos: carpintero imperial, dodo, foca monje, guará, alca gigante.
5	Animales en situación rara	Si bien quedan poblaciones de estos seres vivos, la utilización y destrucción de los hábitats donde viven, hace que sean vulnerables y propensos a estar en vías de extinción. Ejemplos: tatú carreta, cocodrilo americano, dingo, dragón de Komodo, flamenco, hipopótamo, guacamayo verde.

CAPÍTULO 10 / EJERCICIOS

HONGOS Y MICROORGANISMOS| EJERCICIOS

EL DESCUBRIMIENTO DE UN NUEVO MUNDO: LA INVENCIÓN DEL MICROSCOPIO

1. Responde las siguientes interrogantes:

¿Qué son los ácaros?

______________________________________________________________________________________________________

¿Cuáles son los dos grupos de microscopios que existen?

______________________________________________________________________________________________________

¿Cómo se genera una imagen en el microscopio?

______________________________________________________________________________________________________

¿Cómo denominó Robert Hooke a los numerosos compartimentos que componen a los seres vivos?

___________________________________________________________________________________________________

2. Escribe en los recuadros las partes del microscopio.

4. Completa el siguiente cuadro. Describe el funcionamiento de los microscopios electrónicos MET y MEB.

Funcionamiento

Microscopio electrónico de transmisión (MET)

Microscopio electrónico de barrido (MEB)

¿QUÉ SON LOS MICROORGANISMOS?

1. Menciona tres características de los microorganismos.

1) ____________________________________________________________________________________________________

2) ____________________________________________________________________________________________________

3) ____________________________________________________________________________________________________

2. Clasifica los microorganismos que se mencionan en la tabla como: acelulares (A), unicelulares (U) o pluricelulares (P). Coloca la letra correspondiente en la columna derecha.

Microorganismo	Clasificación (A), (U) o (P)
Algas
Viroides
Protozoos
Bacterias
Priones
Virus
Hongos microscópicos
Artrópodos
Microalgas
Levaduras

3. Completa las siguientes oraciones:

Los ___________________ son seres vivos de tamaño pequeño que no pueden ser observados a simple _________. Son muy importantes ya que participan de los ciclos ________________ y descomponen la ___________ muerta y así devuelven los nutrientes al medio.
__________________ es el nombre de una de las bacterias que tiene la capacidad de cambiar el sexo de muchos _____________________.
Los microorganismos ___________________, como su nombre lo indica, son aquellos microorganismos que no están formados por células. Parasitan células de otros seres vivos a los que ___________. Tienen un ciclo extracelular de inactividad y un ciclo _____________ en el que causan infección al ____________ susceptible. La mayoría de las enfermedades que producen estos microorganismos son ______________________.
Los ______________ de enfermedad son organismos que portan agentes infecciosos que pueden ser trasmitidos a otro organismo. Muchas enfermedades que puede contraer el humano son trasmitidas por _______________: el mal de Chagas, el dengue, el ébola, el zika, la leishmaniosis y la malaria, entre otros.
Los __________________ poseen una estructura simple, que puede ser _______________, helicoidal o ____________. Disponen de una pared exterior compuesta por proteínas llamada _________________.
Las _________________ son organismos procariotas que se reproducen a gran velocidad por fisión ____________, es decir, se dividen en dos partes. No poseen una membrana que recubra el _______________, por lo que el material genético se encuentra disperso en el _________________.
Los ______________ son organismos heterótrofos que se alimentan por ______________ y cuyas células poseen pared celular de quitina.

4. Señala las partes que conforman un bacteriófago.

BACTERIAS Y ARQUEAS

1. Define los siguientes términos:

Organismos procariotas:

______________________________________________________________________________________________________

Glococálix:

______________________________________________________________________________________________________

Fimbrias:

______________________________________________________________________________________________________

Biofilm:

______________________________________________________________________________________________________

Plancton:

______________________________________________________________________________________________________

Metabolismo:

______________________________________________________________________________________________________

Fermentación:

______________________________________________________________________________________________________

Cianobactearias:

______________________________________________________________________________________________________

Arqueas:

______________________________________________________________________________________________________

2. Coloca en los recuadros las partes de la célula.

3. Completa el siguiente cuadro. Clasifica las bacterias según su forma y según su envoltura.

Según su forma	Según su envoltura
a)	a)
b)	b)
c)	c)
d)	d)

LOS PROTISTAS

1. Describe brevemente cinco características que poseen los protistas.

1) ____________________________________________________________________________________________________

2) ____________________________________________________________________________________________________

3) ____________________________________________________________________________________________________

4) ____________________________________________________________________________________________________

5) ____________________________________________________________________________________________________

2. Escribe el nombre del protozoo (según el movimiento) que observas en cada imagen y cita un ejemplo de cada uno.

3. Traza una línea entre cada imagen de la columna A y el tipo de alga al que corresponde ubicado en la columna B.

A	B
	Alga verdeazulada
	Alga verde
	Alga dorada
	Alga roja

LOS HONGOS Y LOS LÍQUENES

1. Menciona ocho características generales de los hongos.

1) ____________________________________________________________________________________________________

2) ____________________________________________________________________________________________________

3) ____________________________________________________________________________________________________

4) ____________________________________________________________________________________________________

5) ____________________________________________________________________________________________________

6) ____________________________________________________________________________________________________

7) ____________________________________________________________________________________________________

8) ____________________________________________________________________________________________________

2. ¿Cómo es la clasificación actual del reino Fungi?

1) ____________________________________________________________________________________________________

2) ____________________________________________________________________________________________________

3) ____________________________________________________________________________________________________

4) ____________________________________________________________________________________________________

5) ____________________________________________________________________________________________________

3. Coloca en los recuadros las partes del hongo fitoparásito.

La química del champagne

El champagne, champán o champaña es un vino de la categoría de vino espumoso elaborado a partir de uvas muy selectas, provenientes de una región muy particular de Francia llamada Champagne – Ardenne y es por ésta región que la bebida recibe su nombre.

Los ejemplos más representativos del uso del champagne son las celebraciones populares como los fines de año, la botadura de un barco o incluso la victoria en una carrera automovilística.

El champagne puede tener diversas presentaciones en las que varían una o más de sus características como son su cuerpo o consistencia, su color, su espuma, su olor y por supuesto su sabor. Aparte del champán blanco tradicional también podemos encontrar el rosado, que se elabora a partir de una amplia variedad de uvas, en su mayoría tintas.

Historia

El origen del champagne se remonta al siglo IV, cuando eran los monjes franceses quienes se ocupaban de producir el vino sagrado que se usaba durante las misas de la época. Sin embargo no fue hasta el año 496, durante el bautismo de Clovis, rey de Francia, que se utilizó el champán para su unción y conversión al cristianismo. A partir del siglo XII el champagne empezó a tomar gran importancia en todo el mundo y fue aceptado como el vino predilecto para todo tipo de celebraciones, actualmente también es el preferido en los grandes eventos deportivos, utilizado con motivo de festejar las victorias.

El champán rosado goza de gran popularidad, sobre todo
para el público femenino.

Hoy en día la principal celebración deportiva en la que se utiliza el champán corresponde a las carreras de automóviles. La primera vez que se usó esta bebida en el mundo de la competición automovilística fue en el año 1907, en la carrera Pekín – París, que comprendió un recorrido de casi 15.000 km y donde el vencedor recibió como único premio una botella de champagne.

El Comité del Champán

Existe una organización a nivel mundial encargada de todo lo concerniente al champagne, llamada “The Comité Champagne” o “El Comité del Champán” en español, cuyo eslogan es “El champagne solo viene de Champagne, Francia”. El organismo se encarga de llevar el control de todo el proceso de cosecha, elaboración y distribución de la bebida alcohólica, teniendo además un mecanismo de control de autenticidad que garantiza que el origen del champán sea única y exclusivamente de la región de Champagne, Ardenne de Francia. El comité del champán posee ciertas reglas de cultivo, producción y almacenamiento que hacen que sus productos sean únicos en el mundo.

Existen muchos tipos de uvas utilizados en la elaboración de vinos espumosos y champañas, sin embargo los tres tipos más utilizados son: la Chardonnay, que es una uva blanca de pulpa blanca; la Pinot Noir y la Pinot Meunier, ambas son especies de uvas tintas de pulpa blanca.

Viñedo de Chardonnay, una variedad uva blanca utilizada en la fabricación de vinos blancos y champañas.

La química del Champagne

Para obtener la mayoría de las bebidas alcohólicas se da un proceso de fermentación, el cual fue descubierto por Luís Pasteur y que consiste en descomponer los azúcares o carbohidratos tales como glucosa, sacarosa, fructosa, entre otros, gracias a la acción de las levaduras y así obtener como productos finales el etanol, dióxido de carbono (CO₂), NAD⁺ (Nicotinamida adenina dinucleótido) y dos moléculas de ATP (Adenosin trifosfato).

Modelo de una molécula de glucosa, donde los átomos azules son de carbono, los rojos de oxígeno y los blancos de hidrógeno.

El proceso de fermentación puede llevarse a cabo de manera anaeróbica, es decir, sin la presencia del oxígeno y se da específicamente gracias a la acción de unos microorganismos llamados levaduras y algunas bacterias. La levadura encargada de la producción de alcohol etílico para cervezas y algunos vinos se conoce como Saccharomyces cerevisiae y también interviene en la obtención de otros productos como la hidromiel, el pan, entre otros.

La fermentación alcohólica ocurre en varias etapas, en la primera se produce la ruptura de la molécula de glucosa mediante una reacción denominada glucólisis, obteniéndose dos moléculas de piruvato (anión del ácido pirúvico). En la segunda etapa se lleva a cabo una reacción de descarboxilación, por medio de la enzima descarboxilasa, obteniéndose como productos el acetaldehído y dióxido de carbono, que se desprende en forma gaseosa. En la última etapa actúa la enzima alcohol – deshidrogenasa sobre el acetaldehído, el NADH se oxida a NAD⁺ y se obtiene finalmente al etanol como producto final.

La ecuación general que se lleva a cabo en este proceso es la siguiente:

C₆H₁₂O₆ + 2 Pi + 2 ADP → 2 CH₃-CH₂-OH + 2 CO₂ + 2 ATP + 2 H₂O
(Glucosa) (Etanol)

Pi: piruvato
CO₂: dióxido de carbono
ADP: adenosín difosfato
ATP: adenosín trifosfato
H₂O: agua

En el proceso de fabricación de champagne y de la mayoría de los vinos espumosos se presentan dos fases de fermentación. La primera se realiza de la misma manera que para el resto de los vinos, es decir, en una cuba y la segunda fase de fermentación ocurre en la botella.

Métodos de gasificación

Método tradicional o Champenoise: para esto, a la botella se le añade azúcar, levadura y se cierra. El proceso de fermentación, como ya sabemos, produce CO₂, que al no poder escapar se disuelve en el líquido. En la segunda etapa de fermentación debe cuidarse la cantidad de azúcar que se añade para que la cantidad de dióxido de carbono producido no cause que la botella reviente. Este método genera cierta sedimentación en las botellas, para eliminarla se las ubica con el cuello hacia abajo a 45° y se giran al menos dos veces al día. Cuando el sedimento se acumula en la botella se procede a congelar el cuello, luego se destapa y el gas expulsa el sedimento congelado, finalmente se procede a rellenar la botella con licor de expedición.

Almacenamiento de botellas de champagne luego de la segunda fermentación por el método tradicional.

La Levadura es un tipo de hongo que se caracteriza por su capacidad de fermentar azúcares y producir etanol.

Método Charmat o Granvas: en él se realiza una segunda fermentación en una cuba de acero inoxidable. Cuando ya se encuentra gasificado se embotella.

Fermentación de un vino espumoso en una cuba.

El tapón de las botellas de champagne es de corcho, debido a que por sus propiedades químicas y físicas permite su conservación.

Método industrial: el gas se inyecta directamente al líquido con máquinas especializadas, sin embargo de esta forma las burbujas no permanecen integradas a la bebida con tanta fuerza como en los casos anteriores.

Otras sustancias químicas presentes en el champagne: el proceso de descomposición de azúcares genera algunas sustancias volátiles tales como acetatos, aldehídos, cetonas, entre otros, que producen los olores característicos de esta bebida.
Es importante destacar que a las botellas de champagne se les colocan tapones de corcho en forma de setas, esto se debe a que este material es ideal debido a su elasticidad y a que se puede introducir mediante presión. Además, al estar en constante contacto con el licor el corcho tiende a endurecerse y así retener de mejor manera la presión interna de la botella.

Abono

Para que las plantas crezcan prósperamente necesitan elementos químicos diferentes, como el fósforo, el nitrógeno o el hidrógeno. Estos se encuentran en los suelos de manera natural, sin embargo, para que un cultivo crezca rápidamente, se deben agregar ciertas sustancias, por ejemplo, los abonos.

¿Qué son los abonos?

Un fertilizante o abono es una sustancia natural o artificial que contiene los elementos químicos que mejoran el crecimiento y la productividad de las plantas. Los fertilizantes mejoran la fertilidad natural del suelo o reemplazan los elementos químicos tomados del suelo por cultivos anteriores.

Los fertilizantes son utilizados desde lugares como pequeños jardines hasta grandes zonas de cultivo.

Para que una planta crezca y prospere, necesita una cantidad de elementos químicos diferentes. Los más importantes son:

Carbono
Hidrógeno
Oxígeno
Nitrógeno
Fósforo
Potasio
Azufre
Calcio
Magnesio

Sin embargo, en menor proporción, también necesitan nutrientes como el boro, cobalto, cobre, hierro, manganeso, molibdeno y zinc.

Los nutrientes más importantes para las plantas son el fósforo, el nitrógeno y el potasio.

Si alguno de los nutrientes falta o es difícil de obtener del suelo, se limitará la tasa de crecimiento de la planta. En la naturaleza, el nitrógeno, el fósforo y el potasio a menudo provienen de la descomposición de las plantas que han muerto, en el caso específico del nitrógeno, el reciclaje de plantas muertas a plantas vivas suele ser la única fuente de nitrógeno en el suelo.

Para que las plantas crezcan rápidamente, ese deben suministrar los elementos que necesitan en formas fácilmente disponibles, ese es el objetivo de los fertilizantes. La mayoría de los fertilizantes suministran sólo nitrógeno, fósforo y potasio porque los otros químicos son necesarios en cantidades mucho menores y generalmente están disponibles en la mayoría de los suelos.

¿Cuáles son los tipos de abono?

Fertilizantes orgánicos

Los fertilizantes orgánicos son aquellos que generalmente están hechos de ingredientes individuales que por lo general se encuentran en la naturaleza. Los fertilizantes orgánicos agregan sustancias, las cuales, a causa de la humedad y los organismos beneficiosos que están en el suelo, son descompuestas en nutrientes que luego la planta puede adquirir fácilmente.

Los tipos de fertilizantes orgánicos pueden provenir de fuentes vegetales, animales o minerales:

Fertilizantes orgánicos a base de plantas: se descomponen más rápido que otros fertilizantes orgánicos. Dentro de este tipo de fertilizantes se pueden destacar, el de harina de alfalfa o el compost, los cuales ayudan a agregar drenaje y retención de humedad a los suelos pobres.

¿Sabías qué...?

El compost es un tipo de fertilizante orgánico compuesto por estiércol, residuos sólidos y residuos agropecuarios, entre otros. Estos componentes se someten a un proceso de fermentación llamado compostaje que permite la liberación de nutrientes.

Otros fertilizantes a base de plantas incluyen: harina de semilla de algodón, melaza o cultivos de cobertura de legumbres.

Fertilizantes orgánicos a base de animales: dentro de este grupo destacan el estiércol, harina de huesos o harina de sangre. La función de estos fertilizantes es añadir gran cantidad de nitrógeno al suelo. Es ideal para plantas frondosas y un crecimiento fuerte.

La harina de sangre se hace a base de sangre animal cocida.

Fertilizantes orgánicos minerales: pueden agregar nutrientes al suelo, así como aumentar o disminuir el nivel de pH, cuando sea necesario, para un crecimiento saludable de las plantas.

Fertilizantes inorgánicos

Los fertilizantes inorgánicos, también conocidos como fertilizantes sintéticos, se fabrican artificialmente y contiene minerales o productos químicos sintéticos. Por ejemplo, los fertilizantes nitrogenados sintéticos generalmente están hechos de petróleo o gas natural.

Los fertilizantes inorgánicos equilibrados son usados por su alto en macronutrientes, comúnmente incluyen productos como el nitrato de amonio, sulfato de amonio, cloruro de potasio, superfosfato triple y sulfato de magnesio.

¿Abonos simples o abonos compuestos?

Los abonos simples son aquellos que están compuestos por un solo nutriente principal, por ejemplo:

Nitrogenados: el elementos que contienen en mayor proporción es el nitrógeno, la urea es un ejemplo perfecto, contiene 46 % de nitrógeno.
Fosfatos: el elemento principal es el fosforo, el superfosfato triple tiene 46 % de P₂O₅.
Potasas: el elemento principal es el potasio, por ejemplo, el cloruro de potasio, el cual tiene 60 % de K₂

Por otro lado, los abonos compuestos son los que tienen más de un nutriente principal y algún nutriente secundario. Por ejemplo, el fosfato diamónico, que contiene nitrógeno y fósforo como elementos principales.

Ventajas del abono

orgánico El abono orgánico al ser de origen natural es más amigable con los suelos que el abono sintético, entre sus ventajas están: fácil elaboración, promueven la recuperación de la materia orgánica del suelo, aumentan la actividad microbiana y gracias a ellos los residuos orgánicos son reciclados.