TERMOQUIMICA

VI-18Hr-AAO DE LA DIVERSIFICACIN PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIN

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSUniversidad del Per, DECANA DE AMERICA.

FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA, MINERA, METALURGIA Y GEOGRAFICA.E.A.P INGENIERIA GEOLOGICA.LABORATORIO DE FISICOQUIMICA.Ing. Francisco TorresTERMOQUIMICA

Alumnos: Monica Martha Caballero Guzman 14160116 Yaku Francisco Gutierrez Diaz 14160093

08-05-2015

INDICE1. INTRODUCCION2. RESUMEN3. DESARROLLO3.1. Qu es un biomarcador?3.2. Extraccin3.3. Biomarcadores mas importantes3.3.1. n-Alcanos3.3.2. Isoprenoides3.3.3. Sesquiterpenoides Bicclicos3.3.4. Diterpenoides3.3.5. Terpanos tricclicos extendidos3.3.6. Terpanos Tetracclicos3.3.7. Esteranos3.3.8. Hidrocarburos Aromticos 3.3.9. Porfirinas3.3.10. Triterpanos3.4. MARCADORES BIOLGICOS Y SUS UTILIDADES4. MARCADORES BIOLGICOS Y SUS UTILIDADES5. BIBLIOGRAFIA

1. INTRODUCCION

Un biomarcador, o marcador biolgico, generalmente se refiere a un medible indicador de un estado o condicin biolgica. El trmino tambin se utiliza ocasionalmente para referirse a una sustancia cuya presencia indica la existencia de un organismo vivo. Adems, las formas de vida son conocidas por verter los productos qumicos nicos, incluyendo ADN, en el medio ambiente como evidencia de su presencia en una ubicacin particular.Biomarcadores suelen medirse y evaluarse para examinar normales procesos biolgicos, patgenos procesos o farmacolgicos respuestas a una intervencin teraputica. Los biomarcadores se utilizan en muchos campos cientficos.En el campo de la geologa los Biomarcadores son un grupo de compuestos orgnicos que se encuentran en materia orgnica sedimentaria, por ejemplo, de hulla, lignito, petrleo o kergeno, cuyos precursores son compuestos orgnicos que se producen en los organismos vivos.

2. RESUMENMuchos compuestos orgnicos juegan un papel importante en investigaciones sobre exploracin y produccin de petrleo. A estos compuestos orgnicos se les denomina "marcadores biolgicos, biomarcadores o fsiles qumicos". Dos reas principales en las cuales los Biomarcadores tienen gran impacto son la exploracin y la caracterizacin qumica de nuevas fuentes de petrleo.Es trascendental, en las investigaciones sobre biomarcadores, precisar el origen qumicos o sustancia precursora, su estructura qumica actual y la relacin precursor/producto. Es de especial importancia esta relacin, porque permite inferir hiptesis sobre la formacin de aceites y crudos, que cobran importancia desde la ptica de la geologa econmica.Estos compuestos se encuentran en extractos de petrleo, en concentraciones muy bajas, asociados con muchos otros compuestos orgnicos, lo que dificulta su separacin e identificacin. Por fortuna, los qumicos utilizan mtodos cientficos apropiados para separarlos e identificarlos.Para estas mezclas complejas de compuestos, encontradas en muestras de aceites fsiles, se hacen importantes las tcnicas de separacin, tales como al cromatografa lquida de alta presin (HPLC), cromatografa de columna, cromatografa en fase gaseosa (GC), separaciones gravimtricas y las extracciones con base en mezclas de solventes orgnicos. Una vez separados y purificados los componentes, son tambin muy importantes las tcnicas instrumentales de identificacin, tales como la espectrometra de masas, espectrofotometra infra-roja, espectrometra ultravioleta y visible, resonancia nuclear magntica de Carbono y resonancia nuclear magntica de Hidrgeno.El estudio de este tipo de sustancias y su aplicacin, es parte de un rea nueva en geologa, la geoqumica orgnica.

3. DESARROLLO

3.1 Qu es un BIOMARCADOR?Los trminos marcadores biolgicos o biomarcadores permiten pensar e otro termino apropiado para el fenmeno de su conservacin fsiles qumicos. Este trmino enmarca los compuestos orgnicos encontrados en rocas antiguas, que pudieron derivar de material orgnico depositado en sedimentos. Son fsiles, por haberse preservado en estos sedimentos, tal como los fsiles clsicos conocidos.Los biomarcadores son compuestos orgnicos presentes en a geoesfera, cuyas estructuras qumicas estn ntimamente ligadas con las estructuras de las sustancias precursoras, que a su vez provienen del material fuente del petrleo fsil. Tres aspectos han contribuido al incremento de las investigaciones sobre biomarcadores:a) Los avances de en la capacidad analtica instrumental.b) Comprensin de mecanismos de transformacin de precursores.c) El incremento en el nmero de grupos interdisciplinarios dedicados a investigarlos.Cuando en 1930 Treibs aisl porfirina de una muestra de combustible, contribuyo a que los medios cientficos aceptaran el origen biogenico del petrleo. Este hecho acelero el estudio de los biomarcadores en muestras de crudo, shale y carbones.Muchos otros trabajos han detectado, cuantificado e identificado Estereanos y Triterpanos, combinando tcnicas de cromatografa y espectometria de masas.En trabajos anteriores, se detectaron y aislaron triterpenos cristalinos y su identificacin se realiz por comparacin de sus puntos de fusin con los estndares preparados. Este tipo de trabajos, intereso no solo a gelogos sino a paleobotnicos, que les ayudo a clasificar en forma clara los diversos tipos de carbones.Muchos biomarcadores son hidrocarburos saturados que provienen de compuestos oxigenados o insaturados, que en los procesos de diagnesis y maduracin de los combustibles fsiles, encontraron medios y condiciones favorables de transformacin y su presencia se detecta como fsiles qumicos. Dentro de los biomarcadores reportados en la literatura, se encuentran los n-Alcanos, Hidrocarburos ramificados, Isoprenoides, Sesquiterpenos, Diterpenoides, terpanos tricclicos y tetracclicos, Esteranos, Hidrocarburos aromticos y Porfirinas (Demaison, 1991). Todos ellos provenientes de una inmensa variedad de metabolitos primarios y secundarios de origen vegetal, de hongos, algas, lquenes y bacterias, que han sufrido ciclizaciones, fraccionamientos, condensaciones, reducciones, sustituciones qumicas, saturaciones y alargamientos estructurales.

3.2 EXTRACCIN

Paralelamente con el avance en la perfeccin de las tcnicas cromatogrficas y de espectrometra, se descubrieron nuevos biomarcadores, y se confirmaron las estructuras qumicas de los ya analizados por otras tcnicas qumicas elementales. En las primeras etapas del desarrollo de la cromatrografa, fue muy til la cromatrografa de columna (columnas empacadas), seguida de tecnologa de alta resolucin, baja actividad y que acompaada del incremento en las mejoras de las tcnicas de masas, facilitaron la identificacin de los biomarcadores e increment la posibilidad de identificar ms cantidad de biomarcadores posibles en estas mezclas de hidrocarburos.La extraccin de los marcadores biolgicos est prcticamente determinada por el tipo de muestra, que hace diferir el esquema de extraccin. Por lo general, consiste en el empleo de solventes orgnicos que arrastran los componentes por una columna cromatogrfica, para obtener compuestos puros, los cuales se someten a anlisis espectromtrico de masas, Infra-rojo y de resonancia nuclear magntica de Carbono o de Hidrgeno. (Esquemas grficos).

3.3 BIOMARCADORES MAS MPORTANTES Los principales biomarcadores estudiados haste el presente son los siguientes:3.3.1 n-AlcanosLos n-Alcanos son hidrocarburos saturados, fcilmente identificables, abundantes en muestras de combustibles y se emplean para inferir la fuente de material orgnico de una muestra. La biodegradacin influye la distribucin de los n-Alcanos en combustibles fsiles. En las primeras etapas de degradacin bacteriana, ocurre la remocin de alcanos y mayores. Por lo general, la degradacin bacteriana es seguida de del lavado o lixiviado con agua, que dispersa y distribuye de manera no uniforme estos hidrocarburos en el crudo.

Ilustracin 1: frmula general de los alcanos3.3.2 IsoprenoidesLos isoprenoides estn en menor concentracin que los n-Alcanos en los estractos de crudos. Su identificacin hace necesario emplear y combinar tcnicas de cromatografa (GC), masa (MS), monitoreo con ion simple (SIM) y deteccin con ion mltiple (MID). Los isoprenoides son empleados en muchos estudios de exploracin, que incluye identificacin de la fuente, medidas e ndices de maduracin y estudios de correlacin. Los isoprenoides no han sido ampliamente usados en otras reas de produccin de combustibles fsiles. El descubrimiento del Botryococano, compuesto solo encontrado solo en un alga marina, Botryococcus braunii, permite proponer que los crudos son generados de material orgnico con relativa prehistoria cercana.

Ilustracin 2:Modelo de bolas de la estructura molecular del isopreno, la unidad qumica de los terpenos.

Ilustracin 3:Muchos terpenos son extrados de la resina de las conferas, aqu un pino.3.3.3 Sesquiterpenoides BicclicosSu caracterstica comn, es poseer mnimo de anillos tipo hexano fusionado, ramificado y sustituido por grupos alquilos cclicos o no. Se han investigado poco en muestras de combustibles fsiles, pero se han detectado en investigaciones de exploracin del petrleo. Para su deteccin e identificacin se emplean combinaciones de tcnicas GC/MS. Es posible que muchos de los ismeros presentes, sean producto del proceso de maduracin de las muestras, lo que dara posibilidad de emplearlos como parmetros de maduracin. Estos compuestos no son afectados por la biodegradacin y complementaran estudios de maduracin, dado que los Esteranos s son afectados por la biodegradacin, y se emplean como parmetros importantes en este tipo de investigacin.

Ilustracin 4:Los esqueletos de sesquiterpenos provienen de un percursor comn: el pirofosfato de farnesilo3.3.4 DiterpenoidesLos diterpenoides se caracterizan por presentar mnimo tres anillos tipo hexano fusionados, sus precursores son los diterpenoides cidos basados en los esqueletos tipo Abietano, Pimarano y Llabdano. Los diterpenoides se emplean como indicadores de materia terrestre fuente, particularmente de resinas de aceites, rocas fuente y carbones. Su identificacin se ha basado en datos espectrales de masas nicamente, en la mayora de los casos donde han sido reportados son estudios sobre carbones.

Ilustracin 5: esqueleto de los diterpenos.3.3.5 Terpanos tricclicos extenddosEstos compuestos parecen tener un origen marino, se identifican rpidamente por GC/MS/MID, particularmente por la presencia del in a m/z 191 y de la serie extendida . Se ha propuesto como precursor al triciclo-hexaprenol, formado anaerbicamente desde el componente universal celular hexaprenol. El compuesto saturado ha sido encontrado tanto en petrleo como en la fraccin lipdica de Archeabacteria. La serie de hidrocarburos tricclicos encontrada, extendida desde el rango , soporta el origen biognico de los terpanos tricclicos, provenientes de la ciclacin de polipropenoles regulares presentes en las membranas bacteriales.

Ilustracin 6:.Estructura base de los terpanos pentacclicos (a) y de los esteranos (b).

3.3.6 Terpanos TetracclicosSon compuestos qumicos caracterizados por la fusin de cuatro anillos tipo hexano. Son una nueva especie de biomarcadores. Detectados por GC/MS/MID Y se caracterizan por la presencia del ion fragmento m/z 191. Se encuentra en esponjas marinas que actualmente crecen en la baha de Npoles, lo que sugiere un posible origen para los hidrocarburos tetraciclicos en la diagnesis de diterpenos contenidos por esponjas contemporneas con los procesos de sedimentacin de sedimentos arcillosos.3.3.7 Esteranos

Ilustracin 7: estructura de los esteranos.Son derivados de los esteroles, compuestos ampliamente distribuidos en las plantas y microorganismos. Los esteroles provienen de microorganismos marinos y los esteroles de plantas superiores. Variaciones en las cadnas sustituyentes y en su estereoqumica se usan para obtener informacin especfica de organismos fuente.3.3.8 Hidrocarburos Aromticos Se encuentran en cantidades apreciables en crudos, son relacionados a esteroides y triterpenoides provenientes del material biolgico y son de particular uso, por la comparacin estructural con sus precursores. La presencia de aromticos en una muestra es indicio del grado de maduracin trmica de material orgnico fuente.

Ilustracin 8: hidrocarburos aromticos

3.3.9 PorfirinasLa primera clase de compuestos usados como marcadores biolgicos, fueron las porfirinas, que permitieron la hiptesis sobre el origen del petrleo, proveniente de remanentes orgnicos de plantas y animales. Las porfirinas provienen de la degradacin y desfuncionalizacion de la clorofila. Actualmente se separan empleando columnas de capilaridad con derivados de silica. Las porfirnas esta ampliamente distribuidos en carbones, provenientes de clorofila de plantas y bacterias.

Ilustracin 9:Estructura del ncleo de porfirina.

Ilustracin 10: clorofila a3.3.10 Triterpanos Los triterpanos son los biomarcadores ms diversificados estructuralmente, empleados como indicadores de madurez, fuentes, migracin y biodegradacin. Presentan dos tipos: triterpanos pentacclicos basados en el esqueleto del hopano y moretanos relacionado, y aquellos que no tienen ese tipo de estructura.

4. MARCADORES BIOLGICOS Y SUS UTILIDADESLas molculas orgnicas (fsiles qumicos) son abundantes en muchos sedimentos y rocas sedimentarias, y se denominan marcadores biolgicos "biomarker". Su estudio e identificacin requieren tcnicas sofisticadas de toma de muestra y anlisis. Conservan un registro muy detallado de la actividad biolgica del pasado y estn relacionados con molculas orgnicas actuales. Las posibles fuentes de marcadores biolgicos en muestras geolgicas son tantas como molculas se conocen en los organismos.

5. BIBLIOGRAFIA Esteranos y terpanos como marcadores biolgicos en la prospeccin petrolera. Jorge A. Garca 1 *, Jos A. Snchez 1 y Mario A. Guzmn. Biomarkers - Biomarcadores - Marcadores Biolgicos. Carlos Arturo Correa Maya. Qumico, Magister en Qumica, Profesor Universidad EAFIT.Departamento de Geologa. El uso de biomakers en la contaminacin marina. Julin Blasco.

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