PRIMERA REVOLUCIÓN DE LA QUÍMICA

1RELACIÓN DE LA QUÍMICAY LA TECNOLOGÍA CON EL SER HUMANO, LA SALUD Y EL AMBIENTE

¿PORQUE ES IMPORTANTE LA QUIMICA?

Desde que nos levantamos hasta que nos acostamos, nos relacionamos de manera constante con la química. Todo lo que podemos tocar, ver, comer, respirar, está formado por moléculas y, como la química se encarga de estudiar las moléculas, entonces todo es químico.

Cuando despertamos y nos bañamos, el agua con la cual nos aseamos proviene de una planta donde fue tratada químicamente para esta actividad y otras, como beberla, cocinar o lavar la ropa. Este tratamiento químico previene de enfermedades provocadas por bacterias y hongos.

Los productos que utilizamos en el aseo personal (champú, jabón, pasta dental) o de la casa (detergentes, limpia vidrios, enjuagues de ropa) son elaborados a partir de sustancias químicas, aunque la mayoría de las personas desconozca las sustancias que se ocupan para su elaboración.

Cuando nos vestimos, ocupamos prendas que están elaboradas de piel, plástico y tela sintética, como, por ejemplo, la suela del calzado o la playera que utilizamos para jugar futbol; asimismo, muchas prendas tienen botones, los cuales son de plástico, y lo mismo ocurre con la grasa y la crema para lustrar el calzado que son extraídos del petróleo.

La comida que consumimos a diario está constituida de una variedad de compuestos químicos; por ejemplo, el azúcar que utilizamos para endulzar el café, o la mantequilla que se unta al pan. Muchas de estas sustancias entran a nuestro cuerpo y mediante el metabolismo se obtienen los compuestos necesarios para crecer y desarrollarnos de manera óptima.

Las diferentes concentraciones de los componentes de las mezclas permiten conocer si son dañinos a la salud o a los ecosistemas, así como la concentración de una sustancia activa en un medicamento.

Este tipo de cálculos cuantitativos fueron propuestos por Antoine Lavoisier para conocer con mayor detenimiento los fenómenos naturales. En fin, la química forma parte de nuestra vida cotidiana, y no hay actividad en la cual no intervenga esta ciencia.

Al observar nuestro entorno y después de reflexionar, podemos preguntarnos: ¿de qué está hecho todo lo que nos rodea? Las respuestas pueden ser diversas, dependiendo de los conocimientos que hasta ahora tenemos; sin embargo, sí podemos estar seguros de que la química y la tecnología avanzan de manera sorprendente cada día, y de que repercuten en las actividades de los seres humanos y en el medio ambiente. No olvidemos que la ciencia y la tecnología siempre van de la mano en la evolución humana.

Relación de la química y la tecnología con el ser humano, la salud y el ambiente

Como te diste cuenta, la química se encuentra en todas partes, cuando tenemos la necesidad de realizar una actividad, como asearnos, comer, vestirnos, transportarnos, jugar, divertirnos, etcétera, la química está presente.

Un aspecto importante de la química son los beneficios para la humanidad; por ejemplo, en la elaboración de sustancias que eliminan a bacterias, virus, hongos etc., para evitar la transmisión de enfermedades e infecciones en el ser humano.

Asimismo, para controlar bacterias, hongos y virus, se emplean diversos procedimientos, ya sea mediante frío, calor, radiación o sustancias (tienen propiedades intensivas: como color, sabor, brillo, densidad, etc), las cuales se clasifican por su modo de acción: - Desinfectantes. Son sustancias que se aplican en el agua, el suelo o el instrumental médico. Se encargan de eliminar a los microorganismos patógenos que se desarrollan ahí. Entre los más comunes se encuentran el etanol y el formol, el cloro es la sustancia más utilizada para eliminar los microorganismos del agua potable. - Antisépticos: destruyéndolos virus y bacterias. Entre los antisépticos más comunes se encuentran: agua oxigenada, alcohol, soluciones de yodo, mercurio, cromo, etcétera.

En el área de la medicina, la química juega un papel importante, ya que gracias a los avances en esta rama se han fabricado muchas sustancias para combatir

enfermedades que anteriormente se consideraban incurables y mortales. Un ejemplo son los antibióticos, sustancias químicas de origen microbiano que en pequeñas dosis destruyen o inhiben la actividad de otros microbios. Entre los antibióticos más comunes están la penicilina, la tetraciclina, la lincomicina y la eritromicina.

Las vacunas también juegan un papel relevante en la rama de la medicina, pues han permitido disminuir la mortalidad, sobre todo, en la población infantil. De esta manera, se garantizan mejores perspectivas de salud durante esta etapa del desarrollo humano, pues gracias a las vacunas es posible prevenir enfermedades específicas. Como te habrás dado cuenta, a nuestro alrededor tenemos contacto con una infinidad de objetos, los cuales están fabricados de distintos materiales, por ejemplo, tu salón de clase está construido de cemento, yeso, lámina, aluminio, fierro, madera, plástico, vidrio, etcétera.

LOS MATERIALES SE CLASIFICAN DE ACUERDO CON SU ORIGEN:

- Naturales: De origen animal (lana, seda o piel), vegetal (caucho, algodón o madera) o mineral (plata, mercurio, oro, carbón o arcilla); es decir, provienen directamente de la naturaleza. - Sintéticos: A diferencia de los naturales, estos materiales son producidos de manera industrial o por algún tipo de tecnología, como por ejemplo el acero, vidrio, cemento, plástico, etcétera. Estos productos no se encuentran en forma natural en el ambiente. Algunos productos son causantes del deterioro ambiental que cada año provoca estragos en los ecosistemas y en las poblaciones de plantas y animales, incluidos los seres humanos.

CONOCIMIENTO QUÍMICO Y CONOCIMIENTO TECNOLÓGICO Importancia del conocimiento químico alumno

Aportaciones del conocimiento químico y tecnológico para satisfacer las de necesidades en la salud y el ambiente. La Química se ha definido como la ciencia que se encarga de estudiar las propiedades y las transformaciones de la materia. Dos de sus principales ramas son: La Química analítica: estudia la composición química de los materiales y los procesos por medio de los cuales se producen nuevos compuestos químicos a partir de sustancias precursoras.

La Tecnología química por su parte es el conjunto de conocimientos relacionados con el análisis de la composición de la materia y la producción de nuevas sustancias químicas con las que se fabrican objetos, herramientas, aparatos y procesos químicos que son empleados para satisfacer las necesidades del ser humano en aspectos como la alimentación, la salud, el transporte, la construcción, las comunicaciones, el deporte, el entretenimiento o el cuidado del medio ambiente

¿PORQUE LA QUIMICA ESTA RELACIONADA CON LA TECNOLOGIA?

La química es la ciencia que tiene por objeto de estudio la estructura, las propiedades y la composición de los materiales, es decir, la materia que está presente en todo nuestro entorno. De la misma forma, la química estudia las interacciones que hay entre dos o más de los elementos que forman la materia, así como los cambios que esta presenta. La ingeniería química es la disciplina encargada de llevar a la cotidianidad diferentes desarrollos tecnológicos destinados a facilitar la vida de la gente; por ejemplo, la conservación de los alimentos, enriquecidos con más nutrimentos, o los ya

mencionados genéticamente modificados, y toda clase de materiales, como los plásticos biodegradables, textiles novedosos y económicos, productos de limpieza general e higiene personal, etcétera. Lo que permite los grandes avances en la tecnología, son los descubrimientos de nuevos materiales, más resistentes más conductores, más livianos etc. y todos estos son desarrollados por los químicos de acuerdo a las necesidades de la sociedad que los emplean para desarrollar maquinarias o aparatos electrónicos, cada una se complementa, incrementando los conocimientos y beneficios del otro. A mayor conocimiento de la química, la tecnología la podrá aplicar a la vida diaria y a mayor avance tecnológico, la industria química podrá mejorar los procesos de producción. Ejemplo a partir de la refinación del petróleo por la industria química, se crea el nylon que permite la confección de telas sintéticas (tecnología), productos con plásticos, fibras textiles y otros de gran uso para la sociedad. La tecnología ha permitido modificar los materiales presentes en la naturaleza para elaborar artículos y bienes, y ofrecer servicios que benefician a la humanidad; sin embargo, esto no sería posible sin el estudio de la forma molecular de los materiales. Los avances tecnológicos han permitido a lo largo del tiempo que la calidad de vida de los seres humanos se incremente y que los artículos elaborados sean más amigables con el medio ambiente Aunque parezca extraño, algunos productos de origen natural pueden causar enfermedades, sobre todo si se consumen en lugares con altas temperaturas, pues los alimentos son un medio apropiado para que bacterias y hongos formen poblaciones; por ejemplo, en las tortillas que están mucho tiempo tapadas en un medio húmedo se forman colonias de hongos. Como sabes, en el mercado hay una gran variedad de productos alimenticios para consumo humano; estos pueden ser de origen natural o fabricados en un laboratorio (a los que llamamos sintéticos). En los alimentos de origen natural se debe aplicar la tecnología necesaria para su conservación; mientras que algunos recursos tecnológicos son rudimentarios, como el ahumado de carnes o la elaboración de conservas de vegetales y frutas. Existe otro tipo de tecnología de conservación mucho más compleja que utiliza sustancias para evitar que bacterias y hongos se desarrollen; entre estas sustancias se encuentran los ácidos benzoico, sórbico o acético (vinagre), además de las radiaciones como los rayos gamma y de electrones o rayos beta.

ALIMENTOS TRANGENICOS

Para crecer y dar excelentes recursos, las plantas necesitan absorber sustancias indispensables que se encuentran en el suelo, como nitrógeno, fósforo, oxígeno, hidrógeno, carbono, potasio y agua, por mencionar algunas. Los avances en la ingeniería genética han llevado a realizar modificaciones en el genoma (información genética de un organismo) de algunas especies vegetales. A estos alimentos se les conoce como transgénicos, debido a que uno o varios genes fueron modificados con finalidades distintas, por ejemplo, para que puedan crecer y desarrollarse en zonas con carencia de agua o para evitar que sean invadidos por plagas.

Este tema ha causado controversia entre la comunidad científica internacional.

Con los siguientes textos comprobarán a qué se debe que algunas asociaciones de científicos se opongan a la siembra de maíz transgénico en México, así como a la formación de monopolios que controlen el mercado de los granos genéticamente modificados.

El maíz transgénico, un peligro para la seguridad alimentaria

Confrontado con el insostenible déficit alimentario, el gobierno mexicano actual encara la disyuntiva, heredada del gobierno anterior, de autorizar el cultivo comercial de maíz transgénico en el norte del país o bien declarar su moratoria. La autorización sería un gran paso de la industria multinacional de maíz transgénico–a la que aquí nos referiremos como la industria– para consolidar su monopolio de la semilla de maíz en México. Cada semilla contaminada de maíz nativo es potencialmente propiedad de la industria, por la que el usuario habría de pagar regalías.

Maíz transgénico: riesgos y beneficios

Los alimentos manipulados genéticamente, también llamados transgénicos, son productos a los cuales se les ha modificado su información genética mediante alta

tecnología, con la finalidad de producir, en el caso de los alimentos, mejores cosechas en climas extremos; un ejemplo de ellos es el maíz. De acuerdo con las tradiciones de la época prehispánica, fueron los dioses quienes dieron a los mexicanos las primeras semillas de maíz y desde entonces es uno de los alimentos que por miles de años ha estado en la canasta de alimentos no sólo de México sino de toda América Latina y otros países del mundo.

Los beneficios que trae consigo el maíz transgénico es que se han triplicado las cosechas en los países que lo han sembrado, ayudando a combatir el hambre en las poblaciones que tienen en su territorio una sequía que no permite crecer al maíz tradicional. Se ha logrado disminuir el uso de pesticidas químicos y con ello la toxicidad de los alimentos. El maíz cosechado ya tiene las vitaminas y minerales integrados La tecnología para su siembra y cosecha permite una práctica agrícola sustentable. Permite la rápida aplicación de programas para la conservación del suelo. Hasta ahora no se sabe con bases científicas sólidas las consecuencias que para la salud tienen las personas que llegan a consumir este tipo de productos.

Ahora respondan lo que se indica:

1. ¿Cuáles serán los beneficios para la población del cultivo de este tipo de maíz? 2. Nuestro país depende cada vez más de las importaciones de este grano para satisfacer la demanda interna. ¿El cultivo de este tipo de maíz es la mejor opción? 3. ¿Cuál es tu opinión acerca de la importación de este tipo de alimento? 4. ¿Cuál será el papel de las industrias que brindan este tipo de grano para la alimentación en México?

APORTACIONES DE LA QUÍMICA A NUEVOS MATERIALES QUE CONTRIBUYEN A QUE VIVAMOS MEJOR

La química y los nuevos materiales:

1.- NANOTECNOLOGÍA

Por definición, la Nanotecnología, es el estudio y desarrollo de sistemas en escala nanométrica, “nano” es un prefijo del Sistema Internacional de Unidades, que significa enano, y corresponde a una mil millonésima parte de un metro (10^-9 Metros) es decir 1 Nanómetro.

La nanotecnología es el estudio y la manipulación de la materia a una escala atómica para crear nuevas estructuras, materiales y aparatos, en tamaños increíblemente pequeños, generalmente entre uno y 100 nanómetros. Para ponerlo en perspectiva, una hoja de papel tiene unos 100.000 nanómetros de grosor. La nanotecnología comprende una muy amplia gama de materiales, procesos de fabricación y tecnologías que se usan para crear y mejorar muchos productos que la gente usa diariamente.

Esta tecnología promete avances científicos en muchos sectores como la medicina, productos para el consumidor, energía, materiales y fabricación. La nanotecnología no está definida concretamente, aunque en términos generales abarca estructuras, aparatos y sistemas diseñados que tienen una escala de entre 1 y 100 nanómetros. Los materiales de este tamaño presentan propiedades únicas que afectan las reacciones físicas, químicas y biológicas. El estudio, el desarrollo y la utilización de estas propiedades es parte esencial de las nuevas tecnologías.

La nanotecnolegía involucra la materia subatómica, así como los saberes específicos de disciplinas científicas como la química orgánica, la biología molecular, los semiconductores, la microfabricación y la ciencia de las superficies, entre otras.

Dicho de manera muy simple, la nanotecnología parte de la idea de construir máquinas microscópicas con las que a su vez producir materiales novedosos, de una configuración molecular única y particular.

La Nanotecnología promete soluciones a múltiples problemas que enfrenta actualmente la humanidad, como los ambientales, energéticos, de salud (nanomedicina), y muchos otros, sin embargo, estas nuevas tecnologías pueden conllevar a riesgos y peligros si son mal utilizadas.

Sin embargo, la naturaleza de muchas de dichas “máquinas” no es semejante a las que empleamos en nuestro día a día, sino que bien pueden consistir en virus “reprogramados” genéticamente y otros medios biotecnológicos. En consecuencia, esta tecnología es una fuente infinita de posibilidades y, naturalmente, de peligros.

Además, a través de la nanotecnología se han construido nanomateriales, que son elementos inexistentes en la naturaleza y de propiedades asombrosas. Fueron creados a partir de la modificación de las moléculas de los materiales ya existentes.

Así, se ha abierto un gigantesco campo de investigación con aplicaciones virtualmente infinitas, que se encuentran aún bajo definición y experimentación. La nanotecnología promete traer consigo una nueva revolución industrial y científico-tecnológica.

A partir del año 2000 los nanomateriales comenzaron a emplearse industrialmente

USOS Y BENEFICIOS

La nanotecnología forma parte de la siguiente generación de innovación en la ciencia y la ingeniería que transformará a muchos sectores, como el aeroespacial, la energía, las tecnologías de la información, la medicina, la defensa nacional y el transporte. La nanotecnología permitirá el desarrollo de la siguiente generación de materiales que son más fuertes, livianos y duraderos que los materiales usados actualmente en edificios, puentes, aviones, automóviles y otras aplicaciones.

La nanotecnología también representa una gran promesa para crear productos para un mundo más eficiente en cuanto a energía, como celdas de combustible, baterías y paneles solares más eficientes. La nanotecnología puede brindar soluciones para limpiar terrenos y aguas contaminados, y jugará un papel crítico en la transformación de la medicina y el cuidado de la salud.

El cuidado de la salud se acerca a una revolución gracias a la nanotecnología. Gracias a la nanotecnología se están desarrollando, entre otros, herramientas muy sofisticadas para detectar y tratar el cáncer, vendajes que evitan infecciones, mejoras en la tecnología para la generación de imágenes y mucho más.

Casi todos los dispositivos electrónicos fabricados en la última década, incluidos los chips informáticos y dispositivos electrónicos más sofisticados, se fabricaron mediante el uso de la nanotecnología.

El equipamiento deportivo, como bates de béisbol, raquetas de tenis, cascos para motocicletas y otros materiales plásticos pueden ser más ligeros, rígidos, duraderos y resistentes con la nanotecnología.

Las telas tratadas con nanotecnología pueden resistir arrugas, manchas y la proliferación de bacterias, permitiendo así que la ropa se mantenga más limpia y dure más.

Las películas delgadas de los lentes, las pantallas de la computadora, ventanas y otras superficies utilizan la nanotecnología para mejorar su capacidad hidrófuga, crear una capa antirreflejo, tener más resistencia a la luz ultravioleta o infrarroja, ofrecer protección antiniebla y contra rayaduras o conductores eléctricos.

El desempeño de varios productos domésticos como quitamanchas, limpiadores antibacterias, pinturas, selladores y purificadores y filtros de aire puede mejorarse con la nanotecnología.

La nanotecnología permite crear un ambiente más limpio mediante nuevos métodos de purificación de agua y la remoción de los contaminantes del agua en la tierra y en el suelo.

Las innovaciones en energía, como los paneles solares más eficientes, las turbinas eólicas más fuertes y livianas, autopartes más livianas y un rendimiento del combustible mejorado están impulsadas por la nanotecnología.

Los productos de cuidado personal, como cosméticos y protectores solares, pueden mejorarse con nanotecnología.

Los envases de alimentos que usan nanotecnología permiten detectar y evitar el deterioro o la contaminación, y contribuir a que los alimentos permanezcan frescos por más tiempo.

Algunos productos farmacéuticos fueron reformulados con nanopartículas para mejorar su desempeño.

¿PARA QUÉ SIRVE LA NANOTECNOLOGÍA?

La nanotecnología crea «máquinas» que trabajan a nivel molecular.

Por lo tanto, las utilidades de la nanotecnología son virtualmente infinitas: desde intervenir la composición química de los seres vivos, permitiendo así modificar el ADN de seres vivos microscópicos y “programarlos” para llevar a cabo ciertas tareas bioquímicas, hasta la manufactura de materiales novedosos y de propiedades únicas, llamados nanomateriales.