Monthly Archives: Maio 2011
O osíxeno_1
Iniciamos hoxe unha serie de post dedicados a moléculas importantes que, ou ben permiten a vida, ou ben nola facilitan. Van dirixidos especialmente a ti, que estás interesado, minimamente, na Química. Agardo que ao final desta serie este interese teña aumentado.
O osíxeno (O2) é unha das moléculas máis importantes para a existencia da vida. Ten de número atómico Z=8, de masa atómica o valor de 15,9994 u; de punto de fusión -218,9ºC e de punto de ebulición -182,96ºC. A súa configuración electrónica é 1s2 2s2 2p4
Outros datos de interese son:
|
Enerxía de enlace 118 kcal/mol |
Radio molecular 1,21 Å |
Porcentaxe en volume de aire seco 20,9% |
Porcentaxe en masa dos gases atmosféricos 23,2% |
Porcentaxe en peso na codela terrestre e na atmósfera[1] 49,4% |
Porcentaxe en peso no corpo humano[2] 65% |
- Descubrimento
Quen descubriu o osíxeno? Pois non está nada claro. Relatemos como sucederon os acontecementos e que cadaquén tire as súas propias conclusións.
Por unha banda, poñamos que pola de Laíño, temos a Joseph Priestley, nado en Birstal Fieldhead, preto de Leeds (Inglaterra), en 1733. Químico, teólogo e predicador inconformista, estudiou na Academia de Daventry. Adicouse á carreira relixiosa. Calvinista nun principio, abandonou esta doctrina para pasarse aos unitaristas, que negaban a Trinidade de Deus. Intelectual de esquerdas foi un fervente defensor da revolución francesa, o que lle carrexou que en 1791 un levantamento popular destruíse a súa casa e o seu laboratorio. A raíz deste suceso pensou en emigrar (non sorprenderá a ninguén), cousa que fixo en 1794 aos Estados Unidos. Morreu en Pensilvania, en 1804.
Pola outra, pola de Lestrove, temos a Carl Wilhelm Scheele, nado en Stralsund, Pomerania, en 1742. Químico sueco, foi axudante de farmacia en Malmö e, posteriormente, farmacéutico en Köping. En 1775, foi elixido membro da Real Academia de Ciencias de Estocolmo. Morreu a consecuencia dunha intoxicación sufrida no seu laboratorio mentres preparaba ácido cianhídrico. Na súa honra déuselle o seu nome ó mineral scheelita (volframato de calcio).
Presentados os protagonistas vaiamos ao fondo do asunto. Resulta que o amigo Priestley, en 1774 (e reparade nesta data porque é importante) trasladouse á finca de Lord Shelburne, en Calne, Wiltshire e despois dos honores de rigor, baixou ó laboratorio do Lord (que era unha especie de mecenas do contorno) quentou óxido de mercurio e con coidado recolleu o gas que se desprendía. Respirouno e comunicou con entusiasmo que o fixo sentir coa cabeza moi despexada.
Observou, ademais, que un rato sobrevivía moito máis tempo con aquel gas que con aire corrente. Nervoso e sorprendido, trasladouse de inmediato a Birmingham, onde vivía daquela, para reproducir o experimento pero a súa casa e o seu laboratorio foran saqueados e destruídos por unha turba dereitista (o levantamento popular que xa mencionamos). De tódolos xeitos, mal sospeitaba Priestley que o seu colega Carl Wilhelm Scheele xa tiña descuberto o osíxeno uns meses antes en Upsala (hai que lembrar que naquel tempo non existía Internet, por difícil que nos resulte aceptalo hoxe). Scheele mandou a boa nova do seu descubrimento a un editor, en forma de artigo para publicar, pero o editor non foi dilixente, mais ben foi descoidado, e non o publicou (xa sabes, hai xente para todo). Deste xeito o pobre de Carl Wilhelm quedouse composto e sen descubrimento. Aínda que eu penso que é de xustiza recoñecerlle a súa primoxenitura. Con todo non foi o único descubrimento que fixo o químico sueco. Tamén descubriu a barita (óxido de bario), o ácido sulfhídrico (ou sulfuro de hidróxeno se non está en disolución acuosa), o ácido arsenhídrico (ou arseniuro de hidróxeno se non está ídem), o arseniuro de cobre (coñecido como o pigmento de Scheele), a glicerina, e os ácidos cítrico, tartárico, oxálico, láctico, málico e prúsico. Illou o fósforo a partires dos osos, recoñeceu como elementos novos ao manganeso, molibdeno e fluor (no ácido fluorhídrico) e, por se fose pouco, obtivo o cloro (aínda que creu que se trataba dun composto). Xa ves que tampouco lle fai moita falta a Scheele recoñecerlle o descubrimento do osíxeno (que ao meu ver si debería facerse) para que o teñamos como un dos grandes químicos da historia.
Claro que D. Joseph tampouco se queda atrás xa que, aínda que non estimemos que fose o descubridor do osíxeno, si descubriu, e agora sen polémicas, o amoníaco, o monóxido de carbono (afortunadamente non correu a mesma “sorte” que Scheele, e non morreu envenenado por respirar este mortífero gas), o ácido sulfhídrico (ou sulfuro de hidróxeno se non está en disolución acuosa); como! o mesmo que descubriu Scheele! Si, paradoxos do destino (aquí non sei se houbo polémica sobre se eu primeiro ou ti despois, pero penso que non), o anhídrido sulfuroso, o nitróxeno e o tetrafluoruro de silicio. Ah! E non esquezas que tamén foi unha autoridade en temas de relixión e teoloxía, escribindo numerosas obras (antes os estudiosos, hoxe diríamos intelectuais; xa sabes que sabios, o que se di sabios, houbo moi poucos ao longo da historia, eran así; polifacéticos, con curiosidade en todas as ramas do saber; e non como agora que todo o mundo aspira a ser especialista dun campo do saber moi concreto, e a miúdo moi cativo, descoñecendo aspectos elementais dos demais e, o que é peor, presumindo delo).
Con todo, nin Priestley nin Scheele, lle deron nome a este novo gas. Quen foi logo?
Proximamente… neste mesmo site.
[1] Nas súas formas atómica e molecular.
[2] Baixo a forma de átomos ou de moléculas.
A Química é vida
É posible vivir sen Química?
Abonda con ollar ao noso redor, con observar a nosa actividade cotián e a vida dos demáis para decarse que non. De certo, non seria posible a nosa existencia, tal e como a coñecemos, sen o concurso da ciencia central, da Química. Da ciencia que estuda a estrutura, composición, propiedades e transformación das substancias. Da ciencia que estuda a materia que nos circunda e que a transforma mediante o concurso das reaccións químicas. Da ciencia que o mesmo estuda as características de determinado polímero co que se fabrican os chips, que a composición e estrutura de determinado material descuberto nas últimas excavacións arqueolóxicas ou mesmo as propiedades de determinado meteorito. Consecuentemente, a Química forma parte de todos os aspectos da nosa existencia, das nosas tarefas diarias, desde a máis simple até a máis complexa, desde a preparación e asimilación dos nosos alimentos ata a conservación da vida no planeta.
Aspectos tales como o coñecemento e comprensión da estrutura da materia, das macromoléculas que realizan as funcións e os procesos bioquímicos máis elementais, tamén os máis complexos, das reaccións químicas que están na base da explicación dos mecanismos que regulan a vida, da enerxía que se precisa para que esta se manteña e da regulación dos procesos metabólicos máis comúns, son deudores da ciencia experimental que liga a base e estrutura física dos seres vivos co seu mecanismo e función biolóxica.
Para alimentar e facilitar o benestar dun número cada vez maior de persoas foi necesario inventar novos materiais, como os plásticos e os polímeros, que permitiron o desenvolvemento de amplas capas sociais, producir novos fertilizantes e pesticidas precipitando e acrescendo os procesos naturais, controlando e aminorarando as pragas e as doenzas das prantas, poñer en práctica as técnicas do frío relacionadas coa conservación de alimentos, descubrir novas substancias farmaceuticas que melloran a nosa saúde e prolongan a vida e deseñar novos procesos industriais para xenerar a enerxía e os produtos capaces de manter todo o ciclo económico e produtivo no que está baseado a sociedade actual.
O reto para o futuro será substituir os procesos químicos contaminates e nocivos para o medio ambiente por outros respectuosos e que contribúan a diminuir os efectos da contaminación nas súas diferentes modalidades e formas. Pasar dunha química industrial na que o coste medioambiental estivo mais ben ausente a outra na que o teña en conta para construir unha química posible, sustentable e facilitadora de vida.
Todos os recursos, bens, gozos e praceres que a natureza nos subministra son o resultados de átomos e moléculas, de procesos de transformación e formación que a Química foi quen de descubrir, estudar e comprender para poder melloralos e polos a disposición dun número cada vez maior de persoas.
A Química tamén está directamente relacionada co establecemento do xenoma humano, da secuenciación das bases do ADN e figura na base da síntese e obtención dos máis diversos remedios e medicamentos que palían o efecto das enfermidades, tratando de imitar aos procesos biolóxicos naturais cando non mellorándoos para permitir a curación das doenzas e aumentar o benestar e a saúde da populación.
Se reparamos no horizonte que se lle abre á Química podemos constatar que, segundo algúns estudosos e espertos, moi posiblemente no futuro, os camiños poderán tomar algunhas das seguintes direccións:
1. Substituir as fontes de enerxía baseadas nos combustibles fósiles por outras máis sustentables e menos contaminates. Neste sentido ábrense campos de moi prometedoras perpectivas: pilas de combustible, que producen enerxía liberando auga no canto de dióxido de carbono, combustibles baseados no hidróxeno obtido a partir da auga, ou combustibles baseados no metal obtido a partir de auga e dióxido de carbono, ou ben os biocombustibles a base de etanol, obtido a partir da celulosa.
2. Obtención de modernos catalizadores a partir de materiais baratos e non contaminantes, que permitan a realización eficiente e económica das reaccións químicas. Moitos procesos industriais importantes non serían posibles sen a presenza de substancias eficaces e perdurables no tempo que permiten que se realicen de forma rápida e eficazmente.
3. Síntese de novas e máis potentes moléculas con efectos terapeuticos máis selectivos e eficaces. Moléculas e macromoléculas que substitúan con garantía ás naturais cando elo fose necesario.
4. Deseñar e poñer en funcionamento novos sistemas de valorización da biomasa como fonte para producir novas substancias útiles, tirando valor económico á producción de montes e bosques, lonxe de usos máis convencionais como materia combustible.
5. Estudar procesos de síntese de substancias a partir de produtos refugallo ou de substancias contaminates de outros procesos industriais, tendo como base a reciclaxe e a reutilización.
6. Estudar as relacións entre a estrutura e a función nas proteínas, aumentando a colaboración coa ciencia biolóxico na procura de un maior aproveitamento dos beneficios derivados da secuenciación do xenoma humana de cara comprender mellor certas doenzas con base xenéticas e poder sintetizar medicamentos máis selectivos.
7. Colaborar na obtención mediante procesos biotecnolóxicos de substancias tales como o etanol, o biogás, o butanol, a acetona o glicerol e determinados ácidos e enzimas. Similarmente empregar tales procesos para mellorar o medio ambiente mediante a recuperación e reutilización do petróleo e os seus derivados, do tratamento do lixo e da purificación das augas.
8. Deseño e síntese de novos fertilizantes “intelixentes”, que libertan o nitróxeno a medida que a pranta o vai precisando, e de mellores pesticidas máis selectivos, eficientes no combate das pragas mais inócuos en ralación a certos insectos útiles a ao home.
9. Síntese de nanopartículas para construir nanomateriais, nomeadamente na forma do carbono que se ten demostrado con grande futuro e de variadas e moi especializadas aplicacións: o grafeno. Por outra banda, as nanopartículas son quen de modificar as propiedades magnéticas, eléctricas, térmicas e mecánicas dos materiais para regular as funcións de cetas moléculas en relación a procesos metabólicos complexos. Os coloides e as reaccións de polimerización, dous campos centrais de atención por parte da Química teñen moito a ver co desenvolvemento da nanotecnoloxía.
10. Desenvolvemento de novas técnicas e aparellos de análise e perfecionamento das xa esistentes, tales como a espectroscopia ultravioleta, de infravermello, de fluorescencia e Raman, a fotometría de absorción atómica, a cromatografía líquida de alta eficiencia e de fase gasosa, a resonancia magnética nuclear, a espectrometría de masas e outras.
Decididamento todo o que somos, todo o que somos quen de obter, de fabricar, de construir, todo o que conforma a nosa realidade vital, e tamén a esistencial, é química. Neste sentido podemos dicir que a Química está en todas partes. Sen ela sería imposible comprender o mundo en que vivimos. Ademáis, e contrariamente ao que afirman algúns, a Química non é unha ciencia feita, sen grandes problemas que resolver. Como podería selo se ten diante de si tan grande e complicado obxecto de estudo? E que por acaso ímos cometer o mesmo erro que se estableceu a finais do século XIX coa Física, cando se aventuraba que todo estaba xa ben establecido e descuberto e que, en todo caso, só quedaba afinar máis nas medicións, nos cálculos e nos resultados? Daquela, só houbo que esperar uns cantos anos para que Einstein iniciase un camiño de non retorno abrindo novos e inexplorados campos que conformaron novas ramas da Física que haberían de modificar profundamente o paradigma establecido.
Quizáis a Química se atope ante un desafío histórico de similares características. O futuro nolo dirá.
ter Q 