Química

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Los compuestos investigados son todos, o por lo menos la mayoría, compuestos utilizados bastantes en el quehacer humano. Por ejemplo, el nitrato de potasio y el carbonato de calcio, son ambos utilizados (uno en el salitre y otro es un mineral). A través de este trabajo, lograré comprender distintos conceptos y saber más de la química actual, de sus últimos premios y experimentos.

KNO3: El nitrato de potasio (KNO3) es un sólido blanco preparado por la cristalización fraccionada de disoluciones de nitrato de sodio y cloruro de potasio, y se usa en cerillas o fósforos, explosivos y fuegos artificiales, y para adobar carne. Se encuentra en la naturaleza como nitrato de Chile. El potasio se adiciona como KNO3.

NaNO3: El nitrógeno aparece combinado en los minerales, como el salitre (KNO3) y el nitrato de Chile (NaNO3), dos importantes productos comerciales. Abundante en zonas secas, sobre todo de Chile. Es delicuescente, es decir, absorbe agua de la atmósfera, humedeciéndose y disolviéndose gradualmente. Se utiliza como fertilizante y para fabricar ácido nítrico y salitre, menos abundante. No es tóxico.

CaCO3: Los principales problemas que se presentan en sistemas de enfriamiento que emplean agua están relacionados con la formación de depósitos minerales sobre las superficies de transferencia de calor. El carbonato de calcio(CaCO3) es uno de los minerales que más depósitos produce y con el fin de disminuir su precipitación se adicionan al agua ácido sulfúrico (o inhibidores de precipitación como polifosfatos, aun cuando estos químicos están asociados con la eutroficación de cuerpos de agua. El carbonato de calcio puro es blanco, pero las estalactitas suelen tener distintos colores debido a las impurezas que contiene el mineral. Parte del agua filtrada cae en el suelo y se acumulan masas de carbonato cálcico parecidas a estalactitas invertidas. No es tóxico.

HCl: Es ácido clorhídrico en solución acuosa (HCl), y es también conocido como ácido muriático. Utilizado en limpiadores de inodoros. El carbono inorgánico se elimina con HCl. Es un gas incoloro, corrosivo e ininflamable, ácido e irritante, que forma nieblas con el aire húmedo, por ser muy soluble en el agua y con un olor característico penetrante (acre) y sofocante. El ácido clorhídrico se obtiene haciendo reaccionar cloruro de sodio con ácido sulfúrico, o combinando hidrógeno y cloro. El ácido clorhídrico industrial en bruto se conoce como ácido muriático. Se usa en grandes cantidades para preparar cloruros, limpiar metales y en procesos industriales como la preparación de la glucosa a partir de la harina de maíz. Las células de las paredes del estómago segregan pequeñas cantidades de ácido clorhídrico para facilitar la digestión de los alimentos. Es tóxico. El HCl puede obtenerse por el desplazamiento de sus sales mediante ácido sulfúrico concentrado. Tiene gran importancia industrial utilizándose para la limpieza del acero antes de galvinación o para obtener productos como cloruros metálicos tintes, jabones o como reactivo en análisis químicos, también se utiliza para la producción de productos textiles y como subproducto de la combustión del carburante usado en las centrales eléctricas que queman carbón.

H2SO4: Ácido sulfúrico se “come” todo lo que toca. se utiliza para desecar sustancias. El ácido sulfúrico es un ácido fuerte, diprótico. puede disolver metales sin embargo no ataca a metales nobles como el oro o el platino. En su fabricación industrial se utilizan dos métodos: el de las cámaras de plomo y el de contacto. En el método de las cámaras de plomo utiliza como catalizador óxidos de nitrógeno. El ácido sulfúrico tiene multitud de variedad de aplicaciones técnicas como la fabricación de abonos, refinación del petróleo, fabricación de explosivos, fabricación de productos químicos, de colorantes de plásticos, de fibras textiles, pinturas, para limpiar de herrumbre el acero, en la fabricación de pilas y acumuladores . En el ácido sulfúrico líquido puro existen moléculas H2SO4 en equilibrio con SO2 y H2O. Es mal conductor de la corriente eléctrica.

HNO3: Ácido nítrico, compuesto oxigenado derivado del nitrógeno. Es un ácido fuerte y oxidante. El ácido nítrico es un líquido incoloro y fumante. Hierve a 86ºC. descomponiéndose parcialmente. Su temperatura de ebullición aumenta progresivamente hasta 23ºC. Destila una mezcla azeotrópica del 69% que constituye el ácido comercial. El ácido nítrico es oxidante; a temperatura más o menos elevada oxida al hidrógeno, al azufre, al carbono. Con producción de vapores nitrosos, así como a un gran numero de sustancias orgánicas, lo que explica su carácter corrosivo. Sobre la piel produce una coloración amarillenta al reaccionar con ciertas proteínas y formar ácido xantoproteico amarillo. Las sales del ácido nítrico se denominan nitratos. El ácido nítrico concentrado es un poderoso agente oxidante. El poder oxidante del HNO3 depende marcadamente de su concentración. A concentraciones menores de 2M, su poder oxidante es virtuosamente nulo. Para la obtención del ácido nítrico de forma industrial se utiliza el denominado proceso de Ostwald. Consiste en la oxidación catalítica del amoniaco procedente de la síntesis de Haber, a óxidos de nitrógeno que por acción del agua pasan a ácido nítrico. Se utiliza como base de fabricación de abonos y fertilizantes, explosivo y pinturas especialmente. También se emplea para la preparación de nitratos. Para la formación de agua regia.

NaCl: La sal de mesa o cloruro de sodio, de fórmula química NaCl, es el compuesto iónico más común. Es un sólido blanco, cristalino y soluble en agua, constituido por dos iones: Na+ y Cl-. A pesar de tener 2 componentes, la sal es totalmente diferente a cada uno de ellos por separado: el sodio es un elemento metálico y el cloro es un gas diatómico tóxico; y ambos presentan una violenta reacción al contacto con el agua. Los iones Na+ y Cl-, sin embargo, no experimentan tales respuestas. Si agregamos cloruro de sodio al agua, no se produce otra cosa más que su disolución, hecho que también podemos apreciar al adicionarlo a nuestras comidas. No es tóxico.

CO: El monóxido de carbono puede matar. Se estima que cada año en los Estados Unidos mueren entre 500 y 1,000 personas intoxicadas por el monóxido de carbono (fórmula química CO). Los síntomas de intoxicación por CO se parecen a los de un resfrío, gripe o alergia. Las concentraciones bajas de CO pueden producir dolor de cabeza, letargo, debilidad, náusea y dolores musculares. Las concentraciones más elevadas causan parálisis, alteraciones del criterio, coma y muerte, si la intoxicación no se trata oportunamente. La fuente más común de monóxido de carbono en los hogares es el uso de aparatos calefactores inapropiados o mal instalados. Es tóxico.

CO2: Se le conoce por su nombre de pila "Co2”, pero su nombre es dióxido de carbono o también anhídrido carbónico y es el gas que proporciona la potencia a nuestras pistolas y carabinas de Co2, haciendo posible el milagro del disparo semiautomático. Lo descubrió un químico llamado Lavoisier hace ya muchos años y describió sus propiedades que siguen vigentes que lo describen como un gas incoloro, inodoro, venenoso en altas concentraciones y que no es conductor de la electricidad. A presión ambiente tiene estado sólido (hielo seco) y se vaporiza a una temperatura de -73 grados centígrados. Se almacena a una presión próxima a los 70 bar. No es tóxico.

NH3: Fueron los egipcios quienes lo descubrieron hace miles de años. El amoníaco o "sal amoniacal" , llamado así en memoria del dios del sol Ra Ammon, es un gas que en concentraciones elevadas produce severos daños en la salud de las personas, incluso la muerte. El amoníaco (NH3) es un gas alcalino e incoloro, tiene un olor picante que irrita los ojos, compuesto de nitrógeno e hidrógeno [NH] con un olor punzante característico y de sabor cáustico característico. Es altamente soluble en agua, que se hace perceptible en concentraciones sobre las 50 partículas por millón (ppm). Se utiliza para hacer cristales incoloros y transparentes ypara la obtención de sales amónicas, utilizadas como abono.. El amoníaco gaseoso es irritante de la piel, ojos y vías respiratorias. Por ingestión, provoca efectos corrosivos en boca, esófago y estómago. Es tóxico. El amoniaco en estado liquido es muy poco conductor de la electricidad. En el amoniaco tenemos átomos de hidrógeno unidos al nitrógeno , que es un átomo pequeño y electronegativo, por lo que el amoniaco presentará enlaces intermoleculares de puntes de hidrógeno al igual que la molécula de agua.

Antoine Laurent de Lavoisier (1743-1794):

Químico francés, considerado el fundador de la química moderna.

Nació el 26 de agosto de 1743 en París y estudió en el Instituto Mazarino. Fue elegido miembro de la Academia de Ciencias en 1768. Ocupó diversos cargos públicos, incluidos los de director estatal de los trabajos para la fabricación de la pólvora en 1776, miembro de una comisión para establecer un sistema uniforme de pesas y medidas en 1790 y comisario del tesoro en 1791. Lavoisier trató de introducir reformas en el sistema monetario y tributario francés y en los métodos de producción agrícola. Como dirigente de los campesinos, fue arrestado y juzgado por el Tribunal Revolucionario y guillotinado el 8 de mayo de 1794.

Lavoisier realizó los primeros experimentos químicos realmente cuantitativos. Demostró que en una reacción química, la cantidad de materia es la misma al final y al comienzo de la reacción. Estos experimentos proporcionaron pruebas para la ley de la conservación de la materia. Lavoisier también investigó la composición del agua y denominó a sus componentes oxígeno e hidrógeno.

Algunos de los experimentos más importantes de Lavoisier examinaron la naturaleza de la combustión, demostrando que es un proceso en el que se produce la combinación de una sustancia con oxígeno. También reveló el papel del oxígeno en la respiración de los animales y las plantas. La explicación de Lavoisier de la combustión reemplazó a la teoría del flogisto, sustancia que desprendían los materiales al arder.

Con el químico francés Claude Louis Berthollet y otros, Lavoisier concibió una nomenclatura química, o sistema de nombres, que sirve de base al sistema moderno. La describió en Método de nomenclatura química (1787). En Tratado elemental de química (1789), Lavoisier aclaró el concepto de elemento como una sustancia simple que no se puede dividir mediante ningún método de análisis químico conocido, y elaboró una teoría de la formación de compuestos a partir de los elementos. También escribió Sobre la combustión (1777) y Consideraciones sobre la naturaleza de los ácidos (1778).

El Premio Nobel de Química 2001

Los estadounidenses William Knowles (U. de Columbia, en St. Louis) y Barry Sharpless (Instituto de Investigación Scripps, en California), junto a Ryoji Noyori (Universidad de Nagoya, Japón), recibieron el premio Nobel de Química en reconocimiento a la aplicación que han tenido sus estudios para la fabricación de una amplia variedad de medicinas, incluyendo antibióticos y uno de los tratamientos más comunes contra el Parkinson.

Los premiados han abierto un campo de investigación completamente nuevo en el que es posible sintetizar moléculas y materia con nuevas propiedades.

Los tres científicos resolvieron uno de los problemas clave en la elaboración de fármacos: las moléculas de muchas sustancias empleadas como drogas adoptan dos formas que son reflejo una de la otra, al igual que las manos derecha e izquierda. Las células humanas sólo responden a una de ellas, mientras que la otra permanece inactiva o, incluso, puede llegar a causar un desastre como las malformaciones congénitas provocadas por la talidomida en los '60.

Para superar este problema, los especialistas crearon catalizadores químicos que producen sólo la configuración útil de dichas moléculas, dando lugar a drogas más potentes y eliminando efectos secundarios.

En el caso de Knowles (84), su trabajo llevó a la creación de la L-dopa, droga usada para aliviar los temblores y la rigidez del Parkinson.

Noyori (63) desarrolló materiales que estimulan reacciones químicas y facilitan la producción de grandes cantidades de fármacos.

Los experimentos de Sharpless (60) condujeron a la elaboración de betabloqueadores, una clase muy utilizada de medicamentos para el corazón.

ORIGEN DEL PREMIO NOBEL:

El químico sueco, Alfred Nobel (1833-1896), inventor de la dinamita, dejó en su testamento la voluntad de repartir su fortuna premiando a los hombres y mujeres que más se destacaran en las diferentes áreas de la cultura y la ciencia y que sus logros significaran un legado para la humanidad. La tarea la debía realizar, en su nombre, la Fundación Nobel. Originalmente fueron cinco los galardones: Física, Química, Fisiología y Medicina, Literatura y de la Paz. Posteriormente, en 1968 el Banco Central de Suecia incorporó el premio de Ciencias económicas.

Testamento:

"La totalidad de lo que queda de mi fortuna quedará dispuesta del modo siguiente: el capital, invertido en valores seguros por mis testamentarios, constituirá un fondo cuyos intereses serán distribuidos cada año en forma de premios entre aquellos que durante el año precedente hayan realizado el mayor beneficio a la humanidad. Dichos intereses se dividirán en cinco partes iguales, que serán repartidas de la siguiente manera: una parte a la persona que haya hecho el descubrimiento o el invento más importante dentro del campo de la Física; una parte a la persona que haya realizado el descubrimiento o mejora más importante dentro de la Química; una parte a la persona que haya hecho el descubrimiento más importante dentro del campo de la Fisiología y la Medicina; una parte a la persona que haya producido la obra más sobresaliente de tendencia idealista dentro del campo de la Literatura, y una parte a la persona que haya trabajado más o mejor en favor de la fraternidad entre las naciones, la abolición o reducción de los ejércitos existentes y la celebración y promoción de procesos de paz. Los premios para la Física y la Química serán otorgados por la Academia Sueca de las Ciencias, el de Fisiología y Medicina será concedido por el Instituto Karolinska de Estocolmo, el de Literatura, por la Academia de Estocolmo, y el de los defensores de la paz por un comité formado por cinco personas elegidas por el Storting (Parlamento) noruego. Es mi expreso deseo que, al otorgar estos premios, no se tenga en consideración la nacionalidad de los candidatos, sino que sean los más merecedores los que reciban el premio, sean escandinavos o no", el texto es parte de los que expresa el testamento del químico e inventor, Alfred Nobel, donde además explica la forma y los logros que hay que tener en cuenta para otorgar los galardones.

De éste modo, el 10 de diciembre de 1901 se entrega en Estocolmo, Suecia, la primera edición de los premios otorgados por la Fundación Nobel. Los galardones se entregarían una vez al año y estarían dotados de 150 mil 800 coronas suecas.

Sully Prudhomme en literatura, Emile von Behring y Wilhem Rötgen en medicina y física, Jacobus Henricus van't Hoff, química, Henri Dunant y Frédéric Passy nobel de la paz, fueron los primeros en recibir los reconocimientos.

A pesar que año a año los premios se han entregaron sin problemas, las dos Guerras Mundiales interrumpieron las nominaciones, quedando un vacío en la historia. Los años 1914, 1915, 1916 y 1918, el Nobel de la Paz no tuvo dueño, al igual que entre 1939 y 1943.

Me sirvió mucho haber hecho este trabajo ya que aprendí cosas que nunca hubiese investigado. Me ayudó a entrar en el mundo de la química que es muy entretenida, pero súper difícil de aprender y entender correctamente, cosa que logré entender un poco. Ahora entiendo más acerca de la química actual y de los orígenes de el premio más importante en la química: el Premio Nobel.

Medalla que se entrega a los premiados con el Nobel. La moneda lleva la imagen del creador del Nobel.

Alfred Nobel

William Knowles

Ryoji Noyori

Barry Sharpless