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CAPÍTULO 9 / TEMA 6

EVIDENCIAS DE DEGRADACIÓN DE LA CAPA DE OZONO

El ozono es un gas de color azul conformado por tres átomos de oxígeno. Puede hallarse en dos zonas de la atmósfera de forma natural: en la tropósfera y en la estratósfera. En la tropósfera, se encuentra aproximadamente el 10 % de la masa total de ozono, mientras que el 90 % restante se localiza en la estratósfera. Esta región es conocida como la capa de ozono.

La capa de ozono se localiza entre los 15 y 30 kilómetros de altura.

Importancia de la capa de ozono

La capa de ozono u ozonósfera es una capa profunda de la estratósfera que rodea la Tierra. Su característica principal es que tiene grandes cantidades de ozono. Esta capa protege nuestro planeta de gran parte de la radiación ultravioleta proveniente del Sol, a pesar de que es la radiación ultravioleta en sí la que forma el ozono en primer lugar.

¿Quiénes descubrieron la capa de ozono?

 

Sus descubridores fueron Charles Fabry y Henri Buisson, dos físicos franceses, hacia 1913. Más tarde, el meteorólogo británico G.M.B. Dobson analizó sus propiedades y creó un espectrofotómetro para medir el ozono.

Charles Fabry, uno de los científicos que halló la capa de ozono.

¿CÓMO ACTÚA LA CAPA DE OZONO?

El ozono actúa como una especie de escudo protector que filtra las radiaciones, evita el paso de aquellas nocivas y de alta energía, y permite el paso de las radiaciones ultravioletas de onda larga. Esta es una energía de vital importancia porque le brinda calor a la superficie terrestre, interviene en el clima y permite a las plantas realizar la fotosíntesis.

¿Sabías qué?
La unidad de medida del ozono es el Dobson, en honor al meteorólogo británico que estudió sus propiedades, y además creó estaciones de monitoreo de ozono.

Aunque este gas es venenoso, incluso letal si se respira, es necesario para la vida. Algunos tipos de cáncer de piel y enfermedades visuales han sido relacionados con la exposición a la radiación ultravioleta. Algunas especies, como los corales, se han visto afectadas por este tipo de radiación.

AGUJERO EN LA CAPA DE OZONO

El agujero de la capa de ozono es una zona en donde la cantidad de ozono está reducida de manera anormal. La disminución ocurre principalmente en la Antártida durante la primavera.

Estas disminuciones se comenzaron a notar desde finales de la década 1970, durante las mediciones de ozono. Esto se atribuyó a la actividad del hombre y al uso de productos refrigerantes a base de cloro o clorofluorocarbonados (CFC).

¿Qué son los clorofluorocarbonados?

Son una serie de compuestos químicos formados en su mayoría por átomos de flúor, carbono y cloro. Se caracterizan por tener muy baja toxicidad, no ser inflamables y servir como refrigerantes. Sin embargo, a pesar de sus usos, provocan la disminución del ozono de la siguiente manera:

  • Los compuestos CFC llegan hasta la estratósfera sin desnaturalizarse. Allí la radiación UV los descompone y se libera un átomo de cloro que reacciona con el ozono, lo que produce la liberación de oxígeno y óxido de cloro.
  • El óxido de cloro reacciona nuevamente con los átomos de oxígeno y deja como resultado un cloro libre.
  • El cloro libre se unirá nuevamente con otra molécula de ozono. De esta manera, se repite el ciclo y el porcentaje de ozono en la estratósfera disminuye.

Agujero de la capa de ozono en la actualidad

Gracias al Convenio de Viena (1985), el Protocolo de Montreal (1987) y a la prohibición del uso de los CFC (1989), el agujero de la capa de ozono ha disminuido. Las mediciones realizadas en el 2018 muestran que la capa de ozono se ha recuperado cerca de un 1-3 % por década desde el 2000. De seguir así, los científicos esperan que el ozono del hemisferio norte y latitudes medias se recupere cerca del año 2030; el hemisferio sur en el 2050, y en las regiones polares en el 2060.

CONSECUENCIAS DE LA DEGRADACIÓN DE LA CAPA DE OZONO

El descubrimiento de que la capa de ozono se encontraba en disminución alarmó tanto a científicos como a la sociedad, ya que los efectos podrían ser devastadores para el ambiente y la salud. Entre las consecuencias están:

  • Aumento de la temperatura del planeta, lo que a la larga puede provocar derretimiento de  los polos y aumento del nivel del mar.
  • Tormentas tropicales más frecuentes o más intensas.
  • Inundaciones considerables.
  • Cambios en zonas agrícolas y en niveles de producción.
  • Cambios en ecosistemas naturales.
  • Escasez de agua potable.
  • Contaminación y lluvia ácida.
  • Amenaza a la vida silvestre.
  • Mayores tasas de cáncer de piel.
  • Daños al sistema inmunológico.
  • Daños a los ojos.
  • Posibles quemaduras severas.
  • Aumento del riesgo de dermatitis alérgica y tóxica.
  • Alteración del ADN.
  • Desplazamiento de vectores de enfermedades tropicales.
El aumento de las tormentas tropicales es una consecuencia de la degradación de la capa de ozono.

¿CÓMO PROTEGER LA CAPA DE OZONO?

  • Corroborar que los productos que se compran especifiquen que están libres de compuestos que dañen la capa de ozono.
  • No utilizar productos que contengan sustancias que alteren la capa de ozono, como los que contienen cloro y bromo.
  • Sustituir los extintores que usen gases halones por aquellos elaborados a base de agua, gas carbónico, nitrógeno o argón.
MATERIAL PARA EL DOCENTE

Infografía “Capa de ozono”

En esta infografía encontrará información didáctica sobre las características de la capa de ozono, su funcionamiento y las consecuencias de su pérdida.

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Artículo “Capa de Ozono”

Este artículo contiene mayor información sobre la capa de ozono y los clorofluorocarbonos.

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CAPÍTULO 9 / REVISIÓN

Impacto ambiental y catástrofes naturales | ¿qué aprendimos?

IMPACTO SOBRE LA BIÓSFERA

La biósfera es el subsistema que sustenta la vida de la superficie de la Tierra, se extiende desde la atmósfera hasta las zonas más profundas del océano. La biósfera es un ecosistema global compuesto por organismos vivos (biota) y factores abióticos (no vivos). De todos los seres vivos que habitan en el planeta, el hombre, con su modo de vida, provoca que su impacto en la Tierra sea mayor que el causado por cualquier otra especie. Dentro de las actividades humanas que afectan la biósfera se encuentran: el uso de energías a base de carbón, las cuales aumentan los gases de efecto invernadero; la deforestación, la cual contribuye con eliminar a los pulmones naturales del planeta; y la quema de basura, que genera gases tóxicos para el ambiente.

El término “biósfera” fue utilizado por primera vez en 1875 por Eduard Suess.

IMPACTOS EN LA TRAMA TRÓFICA

Se conoce como red trófica a la interconexión natural entre las cadenas tróficas de un ecosistema determinado. Cada uno de los compartimentos por los que fluye la energía recibe el nombre de nivel trófico, y a su vez están conformados por las especies o los eslabones. Para que las relaciones entre los organismos que conforman cada una de las redes funcionen de manera adecuada debe existir un equilibrio. Entre las actividades que dañan las redes tróficas se encuentran: la deforestación, los incendios provocados, la minería, los vertidos industriales y la pesca indiscriminada. A largo plazo, todas ellas provocan la desaparición o disminución de varios eslabones, lo cual a su vez trae como consecuencia la desaparición de otras especies y por lo tanto un desequilibrio en los ecosistemas.

El concepto de red alimenticia tiene su origen en los escritos de Charles Darwin.

DESASTRES NATURALES E INDUCIDOS

Se define como desastre natural a la pérdida de vidas humanas o bienes materiales a causa de fenómenos naturales. En esta categoría se incluyen los terremotos, los cuales ocurren cuando la tierra libera energía acumulada y hace que el suelo tiemble, los huracanes, los tifones y los ciclones, mismo tipo de fenómeno meteorológico en el que una gran tormenta gira en círculos y supera los 118 km/h, los tsunamis, que se producen a causa de una erupción o un deslizamiento, las mangas de agua, fenómeno natural que ocurre en aguas tropicales, y las sequías e inundaciones. Por otro lado, los desastres inducidos son aquellos provocados por la acción del ser humano, como los incendios, la deforestación y la contaminación.

Los desastres naturales pueden causar serios daños, entre ellos, pérdidas de vidas.

MOVIMIENTOS DE MASAS TERRESTRES

Las placas tectónicas se encuentran en constante movimiento. Sus bordes son activos, por lo que es frecuente que se produzcan fenómenos como los sismos, terremotos, tsunamis y erupciones volcánicas. Estas últimas, además de provocar la pérdida de muchas vidas humanas, tienen impactos graves en el medio ambiente, por ejemplo: la lluvia de cenizas, que modifica las características del agua, el humo, que posee gases nocivos tanto para el ser humano como para los seres vivos, y la lluvia ácida, la cual destruye la capa vegetal. Ante estas catástrofes existen medidas que suponen una prevención y garantizaran la posibilidad de sobrevivir, entre ellas se encuentran: identificar lugares seguros dentro o fuera del hogar, utilizar ropa que proteja la piel, alejarse de postes o cualquier objeto que tenga electricidad y, la más importante de todas, mantener la calma.

Las consecuencias de los desastres naturales generalmente son catastróficas, pero en los países subdesarrollados recuperarse económicamente es más difícil que en los desarrollados.

TEMPERATURA AMBIENTAL

El efecto invernadero es un proceso natural que calienta la superficie de la Tierra gracias a la presencia de ciertos gases que se encuentran en la atmósfera, como el dióxido de carbono, el vapor de agua, el metano, el ozono y los clorofluorocarbonos. Sin embargo, la actividad humana ha intensificado este fenómeno y algunas de las consecuencias de ello son: aumento de la radiación solar, acidificación de los océanos y derretimiento de los polos. Por otro lado, el calentamiento global es el aumento de la temperatura media de la atmósfera terrestre y del agua del mar. Algunas de las consecuencias de este fenómeno son: el deshielo de los casquetes polares, la disminución de la superficie cubierta por nieve o por hielo y la muerte de muchas especies, entre otras.

Si los gases de efecto invernadero siguen aumentando, la temperatura de la Tierra también lo hará.

EVIDENCIAS DE DEGRADACIÓN DE LA CAPA DE OZONO

La capa de ozono es una capa profunda de la estratósfera que rodea la Tierra y protege todo nuestro planeta de gran parte de la radiación ultravioleta. A lo largo de los años, la capa de ozono se ha visto afectada por las actividades humanas. El agujero de la capa de ozono es una de las consecuencias de ello, es una zona donde la cantidad de ozono está reducida de manera anormal. Para evitar la continua degradación de la capa, se recomienda corroborar que los productos que se compran estén libres de compuestos dañinos, no utilizar productos que contengan sustancias que alteren la capa de ozono, como cloro y bromo y, sustituir los extintores que usen gas halón por aquellos elaborados a base de agua, gas carbónico, nitrógeno o argón.

El ozono es un gas de color azul conformado por tres átomos de oxígeno en cada una de sus moléculas.

CAPÍTULO 3 / TEMA 4

AGUA

El agua es un compuesto químico de vital importancia que brinda grandes beneficios para los seres vivos. Es la sustancia más abundante en la Tierra. Está compuesta por hidrógeno y oxígeno.

Molécula vital

El agua es clave para la vida. El 70 % de nuestro cuerpo está formado por agua y es un alimento para nuestro organismo porque contiene sales minerales.

ESTADOS DEL AGUA

El proceso mediante el cual el agua pasa de estado sólido a líquido se llama fusión. En cambio, el proceso mediante el cual el agua pasa de estado líquido a sólido se denomina solidificación.

Si ponemos agua líquida a calentar, esta se transformará en vapor de agua. Este proceso se llama vaporización. Si hacemos el proceso inverso y enfriamos el vapor de agua, obtendremos nuevamente agua líquida. Esto se llama condensación.

El agua también puede pasar del estado sólido al gaseoso, es decir, de hielo a vapor de agua al aumentar la presión y bajar la temperatura: este proceso se llama volatilización o sublimación regresiva. Si, en cambio, el vapor de agua se congela, este proceso se llama sublimación.

ESTADOS DEL AGUA

Líquido

El agua en este estado puede encontrarse, por ejemplo, en mares, ríos y lagos.

 

 Sólido

El hielo es un claro ejemplo de este estado. Lo podemos encontrar en glaciares.

 

 Gaseoso

El vapor de agua es gaseoso. Lo vemos cuando el agua hierve o cuando nos damos un baño de agua caliente.

 Agua en dos estados

En las aguas termales pueden encontrarse dos estados juntos: el vapor y el agua líquida.

PROPIEDADES DEL AGUA

El agua cuenta con diferentes propiedades que se clasifican en organolépticas y fisicoquímicas. Las primeras son las que percibimos con nuestros sentidos y las segundas tienen relación con la composición química.

  • Propiedades organolépticas

Inodora: no tiene olor.

Incolora: no tiene color.

Insípida: no tiene sabor.

  • Propiedades fisicoquímicas

Polaridad: tiene una distribución irregular de la densidad electrónica.

Capacidad calorífica: el agua necesita mucho calor para elevar su temperatura.

Tensión superficial: es un fenómeno a través del cual la gota de agua pareciera tener una superficie resistente. Así, un insecto se puede posar sobre una gota y no hundirse mediante adaptaciones en sus patas.

Capacidad de disolución: es el solvente universal.

Cambios de estado: sólido, líquido y gaseoso.

Efectos del pH
El pH ácido en el agua afecta el metabolismo de las especies acuáticas, toma el sodio de la sangre y el oxígeno de los tejidos; además, afecta el funcionamiento de las branquias de los peces. Si la acidez no los mata, el estrés adicional puede frenar el crecimiento y hacerlos menos capaces de competir por el alimento.

CICLO DEL AGUA

El ciclo del agua, también conocido como ciclo hidrológico, describe el movimiento continuo y cíclico del agua que circula entre los océanos, la atmósfera, la biósfera y la litósfera de nuestro planeta. El agua de las precipitaciones (lluvia, nevadas y glaciares) alimenta manantiales, ríos, lagos y acuíferos. Gracias a este ciclo todos los seres vivos tienen acceso al agua.

El ciclo del agua comienza con la evaporación. Este proceso puede darse de dos formas:

  • Evaporación de agua de mares, ríos y lagos.
  • Evapotranspiración, que es la transpiración de las plantas.
Agua dulce

Las aguas dulces de los arroyos, lagos y ríos apenas tienen 3 gramos de sal por litro. Este tipo de agua, que es la más escasa en el mundo, representa el 4 % del agua del planeta.

A medida que se eleva, el vapor de agua se enfría y se condensa en forma de pequeñas gotitas, lo que origina las nubes. Cuando las gotitas se juntan, se hacen más grandes y caen por su propio peso: se forma la lluvia (precipitación). Si hace mucho frío, esas gotitas se congelan y caen en forma de nieve o granizo.

El agua que llega a la superficie de la Tierra puede:

  • Ser aprovechada por los seres vivos.
  • Escurrir hasta alcanzar un curso de agua.
  • Filtrar en el suelo y formar acuíferos.

Finalmente, toda el agua que se encuentra en la Tierra en forma líquida vuelve a la atmósfera por medio de la evaporación y así se cierra el ciclo.

¿POR QUÉ EL AGUA ES UNA MOLÉCULA VITAL?

Al igual que el oxígeno, el agua es un elemento de la naturaleza esencial para que todas las formas de vida puedan existir. Es fundamental tanto para la reproducción de algunas especies de plantas y animales como para el desarrollo de los procesos biológicos que posibilitan la vida en nuestro planeta.

Los seres vivos tienen agua en su composición. Desde una bacteria hasta el ser humano contienen en su estructura este componente que puede hallarse en la sangre de los animales, en el citoplasma de las células o intervenir en las reacciones químicas que tienen lugar en los organismos.

Están compuestos por agua:

Plantas: entre un 75 % y un 90 %, según la especie.

¿Sabías qué?
Algunas plantas acuáticas tiene un gran valor alimentario y económico para las sociedades. Por ejemplo, el arroz es un alimento muy consumido en todo el mundo.

Animales: las proporciones varían desde un 40 % en insectos hasta casi un 100 % en medusas. Pero en promedio, el porcentaje de agua en animales es de un 75 %. Se debe tener en cuenta la etapa de la vida del organismo y la especie para poder determinar la proporción que posee de dicho líquido.

  • Importancia para la vida

Al ser el componente principal de los organismos vivos, el agua cumple diversas funciones, entre las que se destacan:

  • Permitir las reacciones químicas necesarias para el metabolismo celular.
  • Intervenir como medio de trasporte de sustancias.
  • Formar parte de la función de amortiguación que tienen las articulaciones de los animales vertebrados.
  • Regular la temperatura del cuerpo.
  • Humedecer el oxígeno para facilitar la respiración de animales.
  • Participar en el proceso de fotosíntesis en los organismos autótrofos.
Del agua dulce del planeta depende la supervivencia de las especies.

USOS DEL AGUA

  • Regulador de la temperatura

El agua, además de ser la principal fuente de vida de todos los seres vivos, juega un rol importante en la regulación de la temperatura a nivel corporal y planetario.

La temperatura corporal es regulada por el agua a través de la transpiración. El cuerpo incorpora agua de los alimentos que se consumen y de los subproductos del metabolismo. Cuando no se consume diariamente la cantidad de agua requerida, se genera un desequilibrio en los líquidos corporales, lo que provoca la deshidratación. En algunos casos, esta puede ser causa de muerte.

¿Sabías qué?
Una canilla que gotea desperdicia más de 75 litros de agua por día aproximadamente.

Por su parte, la hidrósfera y la atmósfera tienen un papel esencial en la regulación de la temperatura atmosférica. El agua de los mares y los océanos intercambia energía con la atmósfera en los períodos cálidos para devolverla en períodos fríos, así se evitan los cambios bruscos de temperatura. Al mismo tiempo, los vientos empujan las corrientes marinas que distribuyen el calor: llevan agua caliente procedente de latitudes tropicales hasta regiones que son frías.

Por otro lado, los casquetes polares y los hielos de los glaciares también contribuyen a la regulación de la temperatura terrestre al reflejar gran cantidad de radiación solar.

  • Energía hidroeléctrica

Una central hidroeléctrica utiliza el agua para generar energía eléctrica. Tiempo atrás, esta acción se realizaba con los molinos de agua, que aprovechaban las corrientes de los ríos para mover la rueda.

Las represas hidroeléctricas aprovechan la caída del agua desde una cierta altura para producir la energía. En el proceso, la caída de agua mueve una turbina para generar energía eléctrica. La naturaleza nos brinda este recurso, por ejemplo, en una cascada o una garganta.

Gran energía

La represa más grande, la Central Hidroeléctrica de las Tres Gargantas, se encuentra en Yichang, China.

  • Aguas residuales

Desechamos agua cuando nos bañamos, cocinamos o limpiamos. A este tipo de agua se la denomina residual y es la que también proviene de los procesos industriales. Para devolverla al medio de donde fue tomada, es necesario someterla a un proceso de limpieza para descontaminarla.

Para esto se llevan cabo procedimientos físicos, químicos y biológicos que pueden sintetizarse de la siguiente manera:

  1. Recepción del agua
  2. Sedimentación: el agua es vertida en piletas donde se retienen los sólidos, como la arena.
  3. Descontaminación: por acción bacteriana se eliminan sustancias contaminantes.

Luego de esta etapa, se llevan a cabo procesos iguales al de la potabilización del agua.

  1. Coagulación.
  2. Filtración.
  3. Cloración y desinfección.
  4. Devolución al ambiente.
El tratamiento del agua residual contribuye con el mantenimiento de este recurso natural.
RECURSOS PARA DOCENTES

Artículo “El agua”

Un artículo destacado con más información sobre el agua como sustancia vital para las especies.

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Galería de Infografías

Material gráfico referido a diferentes tópicos sobre el agua

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Alcanos, alquenos y alquinos

Los hidrocarburos son el grupo más diverso y amplio de los compuestos orgánicos y se clasifican en alifáticos o aromáticos. Dentro de los hidrocarburos alifáticos encontramos a los alcanos, los alquenos y los alquinos, todos compuestos que constituyen mayormente cadenas abiertas de carbono e hidrógeno.

Alcanos Alquenos Alquinos
Tipo de compuesto orgánico Hidrocarburo. Hidrocarburo. Hidrocarburo.
Tipo de hidrocarburo Alifático. Alifático. Alifático.
Otros nombres Parafinas. Oleofinas. Acetilenos.
Fórmula general CnH2n+2

 

Donde n es igual a la cantidad de carbonos.

n= 1,2,3…

 CnH2n

 

Donde n es igual a la cantidad de carbonos.

n= 2,3…

 CnH2n-2

 

Donde n es igual a la cantidad de carbonos.

n= 2,3…
Saturaciones Saturado. No saturado. No saturado.
Tipo de enlace característico Covalente simple. Covalente doble. Covalente triple.
Hibridación sp3

(en todos sus carbonos)

 sp2

(en los carbonos del doble enlace)

 sp

(en los carbonos del triple enlace)
Molécula más simple Metano

 Eteno

 Etino
 Estado físico Hasta C4H10 son gases.

 

De C5H12 en adelante son líquidos y sólidos.

 

*En condiciones estándar.

 Hasta C4H8 son gases.

 

De C5H10 en adelante son líquidos y sólidos.

 

*En condiciones estándar.

 Hasta C4H6 son gases.

 

De C5H8 en adelante son líquidos y sólidos.

 

*En condiciones estándar.
Punto de ebullición
  • Aumenta con el número de carbonos.
  • Es mayor en alcanos no ramificados.
  • Aumenta con el número de carbonos.
  • Es mayor en alquenos no ramificados.
  • Muy similar al de su alcano correspondiente.
  • Aumenta con el número de carbonos.
  • Es mayor en alquinos no ramificados.
  • Ligeramente más elevados que su alcano o alqueno correspondiente.
Solubilidad Insoluble en agua, pero solubles en solventes orgánicos. Insoluble en agua, pero solubles en solventes orgánicos. Insoluble en agua, pero solubles en solventes orgánicos.
Densidad Menor a 1 g/mL. Mayor a la de los alcanos. Mayor a la de sus correspondientes alcanos y alquenos.
Fuente Petróleo y gas natural.

 

 Procesos de craking del petróleo natural. Deshidrogenación y deshalonación de derivados de alquenos.
Ejemplo Propano

 

 Propeno

 Propino

 

Conceptos de ácido y base: el concepto de Lewis 

La principal dificultad de las definiciones de ácido y base de Brönsted y Lowry es que solo pueden aplicarse a reacciones que implican la transferencia de un protón, por lo que para que una sustancia pueda actuar como un ácido en el sentido de la definición de Brönsted-Lowry debe contener en su molécula un átomo de hidrógeno ionizable.

Sin embargo, hay muchas reacciones en las que una sustancia que de acuerdo con la teoría de Brönsted-Lowry no sería un ácido se comporta realmente como tal en el sentido más clásico del término (el de formador de sales). Así, por ejemplo, en ausencia de disolvente y, por lo tanto, sin que exista transferencia de protones, el dióxido de carbono, CO2, reacciona con un óxido básico como el óxido de calcio, CaO, para formar una sal:

CaO + CO2 CaCO3

El problema estriba esencialmente en el injustificado papel especial que la teoría de Brönsted-Lowry otorga al protón. Para superar esta dificultad, Lewis propuso en 1923 un innovador concepto de ácido y base. El nuevo punto de vista no tuvo apenas eco en el mundo científico hasta que el propio Lewis volvió a presentar sus ideas más ampliamente desarrolladas en 1938. De acuerdo con esta teoría, un ácido es toda sustancia (molecular o iónica) que puede aceptar un par de electrones, y una base toda sustancia que puede ceder un par de electrones. En otras palabras, un ácido debe tener su octeto de electrones incompleto y una base debe poseer un par de electrones solitarios. Entonces, la unión de un ácido y una base corresponde a la formación de un enlace covalente dativo o coordinado.

El concepto de base propuesto por Lewis coincide esencialmente con el de Brönsted-Lowry, ya que para que una sustancia pueda aceptar un protón (es decir, comportarse como base en el sentido de Brönsted-Lowry) debe poseer un par de electrones no compartidos. Por ejemplo, la molécula de agua, H2O, y el ion cloruro, Cl–, que pueden aceptar un protón, tienen las siguientes estructuras electrónicas:

o sea, que poseen un par de electrones no compartidos que pueden emplear para aceptar un protón, formando, respectivamente, el ion H3O+ y la molécula HCl:

Evidentemente, tanto el agua como el ion cloruro pueden comportarse como bases de Lewis cediendo un par de electrones no compartidos a un ácido. Vemos, pues, que, respecto al concepto de base de la teoría de Brönsted-Lowry, el concepto propuesto por Lewis no amplía de forma significativa el número de compuestos que pueden ser considerados como bases.

Sin embargo, el caso es radicalmente distinto para el concepto de ácido. Para empezar, hay sustancias que son ácidos de acuerdo con la definición de Brönsted-Lowry y que no lo son en el sentido de Lewis. Por ejemplo, para Lewis el HCl no es realmente un ácido sino la combinación de un ácido (H+) y una base (Cl–); ya vimos que el ion Cl– es una base tanto según la definición de Brönsted-Lowry como de Lewis y ahora justificaremos que el ion H+ es un ácido en el sentido de Lewis mediante la reacción:

H+ + H2O H3O+

En la que el H+ acepta un par de electrones de la molécula de agua para formar un ion H3O+, y se comporta por lo tanto, como un ácido. También deben ser considerados como ácidos en el sentido de Lewis los cationes metálicos, que aceptan pares de electrones al hidratarse o solvatarse. Y, volviendo a la reacción que escribimos más arriba entre el dióxido de carbono y el óxido de calcio:

CaO + CO2 CaCO3

También aquí debemos considerar que el CO2 es un ácido en el sentido de Lewis, ya que en esta reacción el átomo de carbono del CO2 acepta en covalencia dativa un par de electrones cedidos por el átomo de oxígeno del CaO:

El modelo de Lewis se utiliza en química orgánica para explicar el comportamiento catalítico de algunos compuestos que son ácidos de Lewis, pero, en general, cuando se estudian reacciones que tienen lugar en disolución acuosa o simplemente que implican una transferencia de protones, la generalización propuesta por Lewis resulta innecesaria y los químicos razonan en estos casos a partir de los conceptos de Arrhenius o de Brönsted-Lowry.

Gilbert N. Lewis (1875-1946)

Físico y químico estadounidense. Fue profesor en la Universidad de California, en la que introdujo la termodinámica como asignatura a principios de siglo. Publicó un libro de texto en 1923 que llegó a ser un libro clásico sobre termodinámica que incluía todos los avances del momento. Estudió el enlace covalente y, en 1926, propuso el nombre de fotón para el cuanto de energía electromagnética.

Átomo-gramo y molécula-gramo

Un átomo es una pieza fundamental de la materia, todo en el universo (excepto la energía) está hecho de materia y, por lo tanto, todo en el universo está hecho de átomos.

Átomo-gramo de un elemento es un peso de ese elemento igual a su peso atómico expresado en gramos. Por ejemplo, como el peso atómico del níquel es 58,71 el átomo-gramo de este elemento será 58,71 gramos.

Análogamente, para una sustancia, molécula-gramo o mol es un peso igual a su peso molecular expresado en gramos. Por ejemplo, el peso molecular del CaO es 56,08, o sea que un mol de CaO serán 56,08 gramos.

Puede darse una definición similar para equivalente-gramo.

¿Sabías qué...?
Antes de que Dalton lanzara su primer modelo atómico en 1803, Demócrito en el 450 a. C. ya había afirmado que la materia estaba formada por átomos, sin embargo, los estudios no continuaron.

De la definición se deduce que en un mol de cualquier sustancia tiene el mismo número de moléculas (pueden hacerse afirmaciones similares para el átomo-gramo y el equivalente-gramo).

Ese número es el llamado número de Avogadro, se representa como N y vale N = 6,0235·1023. Proponemos la tarea de razonar cómo el número de Avogadro permite calcular el peso en gramos de cualquier átomo o molécula a partir de su peso atómico o molecular, y de justificar por qué es N = 1/12·P(C12), o sea un doceavo del peso en gramos del átomo del carbono-12.

Modelo atómico

El modelo atómico ha cambiado con el tiempo. Durante más de dos siglos, los científicos han creado diferentes modelos de acuerdo a lo que han aprendido, entre estos modelos están los de: Dalton, Thompson, Nagaoka, Rutherford, Bohr, Sommerfeld, Schrödinger y Dirac.

Propiedades y nomenclatura de aminas

Las aminas son compuestos orgánicos nitrogenados conocidos por su importancia a nivel biológico y medicinal. Ejemplo de ello es la serotonina, un neurotransmisor involucrado en diversos procesos de tipo afectivo a nivel del sistema nervioso central.

Las aminas son compuestos orgánicos derivados del amoniaco, conformados por uno o más grupos alquilo o arilo enlazados al átomo de hidrógeno mediante un enlace simple.


En función del número de grupos alquilo o arilo unido al nitrógeno las aminas se clasifican en:

Amina primaria: están constituidas por un grupo amino unido a un sustituyente alquilo o arilo (R- NH2).

Amina secundaria: están formadas por dos grupos alquilo o arilo (R-NH-R´) unidos al átomo de hidrógeno.


Amina terciaria: tienen tres grupos alquilo o arilo unidos al nitrógeno (NR3).


IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LAS AMINAS

En el cuerpo humano hay diferentes aminas que cumplen funciones vitales en el organismo, entre las cuales se encuentran:

Histamina: es la sustancia responsable de las reacciones típicas de la alergia como la dilatación de los vasos sanguíneos, también es un importante neurotransmisor.

Niacina: es una vitamina que ayuda al buen funcionamiento de órganos como la piel, además interviene en procesos del sistema digestivo y nervioso.

Dopamina: es un neurotransmisor del sistema nervioso central y periférico.

PROPIEDADES DE LAS AMINAS

Las propiedades de las aminas están asociadas a su estructura química y la forma en que ésta determina las interacciones moleculares. En general, las aminas son polares y presentan interacciones del tipo dipolo-dipolo, además, aquellas que contienen enlaces de N-H pueden interactuar mediante enlaces de hidrógeno. Debido a que el nitrógeno es menos electronegativo que el oxígeno presente en los alcoholes (R-OH), los puentes de hidrógeno en las aminas son más débiles y por tanto sus puntos de ebullición suelen ser menores a los de los alcoholes de igual masa molecular.

¿Sabías que incluso las aminas terciarias pueden interaccionar con otras moléculas que formen enlaces de hidrógeno? Esto debido al par de electrones libre del nitrógeno.

En cuanto a la solubilidad, las aminas con menos de siete átomos de carbono son solubles en agua, propiedad que disminuye al aumentar el número de carbonos.

Las aminas se comportan como bases débiles en presencia de un ácido, tal como muestra el siguiente ejemplo:


AMINAS MEDICINALES

En la medicina hay drogas o fármacos que pertenecen al grupo de las aminas, como son los antihistamínicos recetados en los casos de alergias y gripes, también la morfina administrada en dosis pequeñas a pacientes que sufren dolor crónico y agudo.

Sin embargo, algunas aminas como la cocaína, la nicotina y la metanfetamina generan adicción y demás efectos negativos sobre el sistema nervioso central y la salud en general.

¿Sabías que el nombre de vitaminas se debe a que inicialmente se creía dichas biomoléculas eran todas aminas?

NOMENCLATURA DE AMINAS

Las aminas se nombran como alcanoaminas o alquilaminas, es decir, se nombran utilizando el nombre del alcano o sustituyente alquilo, respectivamente. En ambos casos se utiliza la terminación –amina.


En aquellos casos donde hay más de un sustituyente se deben nombrar en orden alfabético, así mismo, si alguno de estos se repite varias veces se utilizan los prefijos de cantidad: di, tri y tetra, entre otros.


También es posible nombrar los sustituyentes empleando la letra N como localizador, siempre que los sustituyentes estén unidos al átomo de nitrógeno.


En compuestos donde la prioridad corresponde a otra función química, las aminas se nombran empleando el término amino- precedido por el localizador.


SALES CUATERNARIAS

Las sales cuaternarias se forman cuando una amina reacciona con un ácido. Se utilizan como producto de limpieza y en medicamentos, ya que son más estables y resistentes que las aminas de las cuales provienen.



¡Aplica lo aprendido!

Indica el nombre del siguiente compuesto.


  1. Enumera la cadena carbonada más larga.

  1. Identificar los sustituyentes.

  1. Nombrar el compuesto.