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Bernardo Herradón GarcíaIQOG-CSIC
31 de enero de 2013
La química y los adjetivos asociados: natural, sintético, artificial, ángel, demonio,….
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¿Todo lo natural es bueno?
¿Todo lo artificial (sintético, químico) es malo?
¿Es la química un demonio?
¿Es la química un ángel?
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Lo natural (natural, orgánico,….)
Lo natural generado artificialmente
Lo sintético
Lo artificial por diseño
La mala fama de lo químico
El adjetivo “químico”
Lo “mala” que es la química
¿Problema de cultura científica?
Tratamiento en los medios de comunicación
¿Esto que es?
Nuestro progreso y bienestar
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¿Esto que es?
¡Un derrame químico!
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Tratamiento injusto, especialmente en prensa.
Las dos caras de la Química: benefactora y perjudicial.
¿Papel del ser humano?
Imagen de la Química
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Tratamiento con ozono (O3) para potabilizar agua.
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¿Natural = Beneficioso?¿Sintético = Químico = Artificial = Perjudicial?
¿Natural = Beneficioso?¿Sintético = Químico = Artificial = Perjudicial?
Alga tóxico: componentes químicos, naturales.
N NH
N
HN NH
O3SO
H3C
HO
O
O
Cilindrospermopsin
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Potabilización de agua
Implicaciones sociales.
Implicaciones económicas.
Implicaciones sanitarias.
Fuente de energía.
Fuente de compuestos químicos útiles en medicina.
Usos en agricultura y ganadería. Proporciona alimentos.
Una de las facetas que distinguen los países según su desarrollo.
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POTABILIZACIÓN DE AGUA: COMBINACIÓN DE MÉTODOS FÍSICOS Y QUÍMICOS.
ClO2 en el pretratamiento y en la desinfección. O3 en la desinfección.Membranas para los procesos físico-químicos
Tratamiento con ozono (O3) para potabilizar agua.
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El ozono: ¿Héroe o villano? Una sustancia química querefleja las dos caras de la Química
TroposferaNO2 (g) NO (g) + O (g)
O2 (g) + O (g) O3 (g)
NO2 (g) + O2 (g) NO (g) + O3 (g)
Estratosfera
O3 (g) + radiación UV O2 (g) + O (g)O2 (g) + O (g) O3 (g) + calor
radiación UV calor
El ozono es muy reactivo (oxidante y electrófilo): provoca la transformación química de muchas sustancias químicas (entre ellas, algunas esenciales para la vida)
La capa de ozono
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Relevancia de que algo sea natural
Un camino hacia la quimiofobia
Producción mundial de Coca Cola (2006): 430 x 106 Tm
Producción mundial de miel (2005): 1’4 x 106 Tm
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Internet28-11-11
¿Qué es la quimiofobia?
Miedo a las sustancias químicas
Realmente es una enfermedad mental que se cura con más cultura científica
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http://bwnargentina.blogspot.com.es/2012/03/coca-cola-y-pepsi-causan-cancer-por-sus.html
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Paracelso (1493-1541)
Todas las cosas son venenosas y nada es inócuo.Únicamente la dosis determina lo que no es un veneno.
La concentración es un concepto fundamental en Química.
¿Cómo se proporcionan los datos de contaminantes en un medio (ambiente, organismo, etc.)?
Las moléculas son muy pequeñas y hay muchas en muy pequeña cantidad de materia.
En una gota de agua hay aproximadamente 7.000.000.000.000.000.000.000 de moléculas.
Numero de Avogadro: aproximadamente 600.000.000.000.000.000.000.000(un mol). Este es el número de moléculas que hay en 18 gramos de agua.
Los avances de la química analítica permiten detectar una concentración menor de una parte por billón (es decir, una molécula en más de 1.000.000.000.000 de moléculas).
Relación dosis-efecto
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¿Natural? ¿Sintético (artificial)?
¿Natural? ¿Sintético?
¿Qué importa?
Es Química
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El CO2 (anhídrido carbónico, dioxido de carbono)
¿natural o artificial?
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Cambio climático. Efecto invernadero.
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Fotosíntesis
CO2 + H2OCarbohidratos
(hidratos de carbono) Alimentos
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Clorofila A, R = CH3Clorofila B, R = CHO
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El CO2 desde el punto de vista de la química:
Aprovechar el efecto beneficioso
Paliar el efecto perjudicial
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La Voz de Asturias, 4 de octubre de 2011
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J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 19246
Y. Pérez, Anales Quimica2012,108, 372
Priestley (1733-1804)
Black (1728-1799)
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15 de diciembre de 2010
La razón, 9 de septiembre de 2012
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Angew. Chem. Int. Ed. 2012, en prensa
QUÍMICA VERDE Y SOSTENIBLE
E. Mann, Anales Quimica2012,108, 371
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O2O2 H2OH2ON2N2
HidrocarburosHidrocarburos
CO2CO2Fe3+Fe3+
NaClNaCl
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¿Todo lo natural es bueno?
¿Todo lo artificial (sintético, químico) es malo?
Tratamiento en los medios de comunicación
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LOS TÓPICOS
Desastre químico
Contaminación química
Pesticidas, detergentes, aditivos alimentarios,….. Todo son sintéticos (= químicos = “malos”)
Esto (comida, bebida, ….) es natural, no lleva “química”
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Toxina botulínica
Toxina tetánica
-Bungarotoxina
Maitotoxina
Ciguatoxina
Palitoxina
Taipoxina
Batracotoxina
Tetrodotoxina Tetrodotoxina (TTX)
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El compuesto “sintético” más tóxico: 7000000 veces menos tóxico que la toxina botulínica
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La mala fama de los pesticidas, herbicidas, plaguicidas, insecticida y sustancias relacionadas.
DDT Glifosato Permetrina
Todas las sustancias son tóxicas (toxicidad selectiva)
Se deben usar con precaución
No se debe abusar de su utilización.
Lo natural no es necesariamente menos tóxico.
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Diario de Mallorca
15 de junio de 2011
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LA QUÍMICA Y LO NATURAL
La investigación en productos naturales ha sido el motor principal del desarrollo de la química:
Fuente de inspiración
Reto científico e intelectual
Probar teorías y métodos
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Productos Naturales (metabolito secundario): es un compuesto químico aislado de fuentes naturales y que es producido en el metabolismo secundario.
Metabolismo primario/metabolismo secundario (metabolismo intermedio).
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-CAROTENO (C40H56)Hidrógeno (H)
Carbono (C)
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LICOPENO (C40H56)Hidrógeno (H)
Carbono (C)
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Todas las sustancias naturales son (también) sustancias químicas.
A veces mejores (más beneficiosas) que las sintéticas, pero muchas veces peores.
Algunos ejemplos de sustancias naturales y sintéticas
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Explosivos
Energía
Medicamentos
Herbicidas, insecticidas, plaguicidas, protectores de cosechas
Productos de consumo
Tejidos para la ropa
Colorantes, tintes y pigmentos
Alimentos
Ocio, deportes
Natural y sintético: todo es química
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Explosivos (materiales energéticos)
Reacciones químicas: airbag
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LA QUÍMICA Y LAS COSAS QUE NOS RODEAN
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Siglo XX: La época de los plásticos (sintético, químico)
Plastico
Macromolécula
Polímero
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Macromoléculas naturales
Caucho (poliisoprenoides)
Carbohidratos (celulosa, almidón)
Proteínas (seda, colágeno, queratina)
No hay suficientes recursos naturales para abastecer nuestras necesidades cuantitativas y cualitativas
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La ropa: El papel de los polímeros
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PTT (Triexta)Material para tejido de alta resistencia y suavidad
Politereftalato de etileno (PET)
O CH2
O
O
O
CH2
n
Cl
n
Neopreno
Polietileno
Polipropileno
Poliamidas
Teflón
Kevlar
HN O
HNO
O O
n
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http://www.quimica2011.es/
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Caucho: Elastómeros.
Necesidad de un ligero entrecruzamiento: Vulcanización
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Aplicaciones de polímeros
Revestimientos Adhesivos Materiales estructurales Materiales para ingeniería Envasado Ropa Electrolitos (baterías) Supercondensadores eléctricos Conductores Electroluminiscencia Materiales con óptica no-lineal Soportes sólidos para síntesis orgánica Biomedicina Deportes
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Reciclado de caucho
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¿Qué tienen en comúnMessi, Ronaldo, Mengual, Isinbayeba,Bolt, Ferrari, o el Estadio Olímpico de Pekín?
La química
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Química y Deporte
Velocidad
“más rápido, más alto, más fuerte”(Pierre de Coubertin)
Desarrollo de materiales(Química)
Precisión
MATERIALES DEPORTIVOS
Protección y Seguridad
Aumento del rendimiento Cuidado de la salud del deportista Control del dopaje
La química (bioquímica) del ser humano:
Metabolismo
Energía
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OxigenoCarbonoHidrogenoNitrógenoCalcioFósforo PotasioAzufreSodioCloroMagnesio
6518,59,53,31,51,00,40,30,20,20,1
Aluminio, Boro, Cromo, Cobalto, Cobre, Estaño, Flúor, Hierro, Manganeso, Molibdeno, Selenio, Silicio,Vanadio, Yodo, Zinc
Earl Frieden "The Chemical Elements of Life" Scientific American, 1972
AguaLípidosProteínasÁcidos Nucleicos GlúcidosMinerales
7015122
0,50,5
Gillian Pocock, Christopher D Richards “Fisiología humana: La base de la Medicina”, 2ª Edicion, Elsevier, 2005
Composición elemental (%) Composición molecular en tejidos magros (%)
La química del cuerpo humano
LA QUÍMICA Y LA SALUD
Medicamentos
Materiales para reparar nuestro cuerpo
Herramientas de trabajo
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Los materiales (equipamiento, herramientas, protectores, instalaciones):
polímeros
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Tejidos ligeros transpirables y aireados- Porosos- Fibras sintéticas poco higroscópicas(nylon, elastano, poliéster,…)
Elastano
Poliester
RIGIDEZUretanos, uretano-ureas
ELASTICIDADPoliésteres o éteres de polioles
- Hasta un 600% de estiramiento de la fibra y recuperación de la forma
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Nanociencia y nanotecnología:Fullerenos y nanotubos de carbono
Vista de nanotubos al microscopio electrónico
Propiedades
Eléctricas: Semiconductores o Superconductores
Mecánicas: Son muy resistentes a la tensión y presentan una elevadad elasticidad
Térmicas: Buenos conductores térmicos a lo largo del tubo y aislantes a través de la pared
Aplicaciones
SupercondensadoresCélulas solaresAlmacenamiento de hidrógenoElectrónicaBiomedicinaIndustria aerospacialAgentes adsobentes,…
- 98 RON (research octane number)- Se obtiene por comparación con una mezcla
de isooctano y n-heptano de composición
conocida que produce el mismocomportamiento del motor
GP Corea, 24-oct-2010
Componentes del coche Combustible
Isooctano(2,2,4-trimetilpentano)
n-heptano
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MATERIALES IGNÍFUGOS
Nomex® y Kevlar®- No combustionan- Varias capas- Resistencia 12 segundos a 700 ºC
Kevlar (1972)
Nomex
Poliamida como la fibroína de la seda
-[Gly-Ala-Gly-Ala-Gly-Ser-Gly-Ala-Ala-(Ser-Gly-Ala-Gly-Ala-Gly)8]n-
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MATERIALES DE ALTA RESISTENCIA
Beisbol
Fútbol americano
Ciclismo
Formula 1
KevlarPolicarbonato
Polietileno
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Todo lo que comemos es una mezcla de compuestos químicos
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La química y la producción de alimentos
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El País, 29 de abril de 2012
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Sustancias que se añaden a los alimentos, sin propósito de cambiar su valor nutritivo, principalmente para alargar su periodo de conservación, para que sean más sanos, sepan mejor y tengan un aspecto más atractivo.
Los aditivos se pueden clasificar dependiendo de su función:
Colorantes edulcorantes y aromatizantes: modifican color, sabor y olor. Conservantes: impiden alteraciones químicas y biológicas. Antioxidantes: evitan la oxidación de los componentes de alimentos. Estabilizantes: mantienen la textura o confieren una estructuradeterminada. Correctores de la acidez. Potenciadores del sabor: refuerzan el sabor de otros compuestos presentes. Almidones modificados.
Aditivos alimentarios
Los aditivos tienen asignado un código (E-_ _ _) y es el que figura etiquetas de los alimentos.
La primera cifra hace referencia al tipo de aditivo.
Esta identificación evita inconvenientes debido al idioma de la etiqueta.
Aditivos alimentarios
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Azúcar, edulcorantes
Sacarosa
Aspartamo (E-951)
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Stevia (steviosido)
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Chocolate (cacao)
Cafeína TeobrominaFeniletilamina
Manteca de cacao
Salsolina
Met-encefalina
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Compuestos nitrogenados: Componentes de los ácidos nucleicos.
Cafeína Teofilina Teobromina
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¿Natural? ¿Sintético (artificial)?
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Here those practicing MG should perhaps engage with the public and help them understand that, for example, chocolate is a highly processed food that is far from the general public perception of a natural foodstuff “natural” while the much maligned and often perceived as “artificial” monosodium glutamate (E621) occurs naturally in a wide range of foods from mother’s milk and tomatoes to cheese.
El chocolate, ¿natural o artificial?
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http://www.rseq.org/
http://www.rtve.es/alacarta/audios/a-hombros-de-gigantes/
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