revista investigaciÓn quÍmica vicente garrido capa

REVISTA INVESTIGACIÓN QUÍMICAVICENTE GARRIDO CAPA

Asociación de Químicos de Castilla y León

Revista nº 3 – 2016

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RevistaInvestigaciónQuímicaVicenteGarridoCapa

Índice

_______________________________________________________________________________________________________Editorial 3

EstudiodelacalidaddelasaguasdelRíoÓrbigo 5

MarinaPérez,DanielFernándezyElenaPérez(1ºBachillerato)

ProfesoraPatriciaMartínez

IESSantaMaríadeCarrizo,CarrizodelaRibera(León).

Estudiodelefectoantibacterianodeclorofilas,carotenosyxantófilas* 20

SaraDib,IrenedelReyyMilagrosBergara(4ºESO)

ProfesoraMªVegaGarrido

IESVíadelaPlata,Guijuelo(Salamanca)

Generacióndeelectricidadconfrutas 42

MiriamSuena,ÁngelaGonzálezyClaudiaBlanco(4ºESO)

ProfesoraNoeliaFranco

ColegioSanJosé,Valladolid.

Iluminacióndeemergenciaencarreteraporquimioluminiscencia* 51

ClaudiaPintado,IreneFernándezyMartaÁlvarez(1ºBachillerato)

ProfesorJoséIgnacioEsquinas.

ColegioLaInmaculada,Ponferrada(León).

Investigacióndelafermentacióndelmosto** 64CarmenAlegría,ClaudiaAlonsoyFranciscoCuevas(1ºBachillerato)

ProfesoraGemaCarrica

ColegioConcertadoBilingüeDivinaPastora,León.

Investigarlasdiferentespropiedadescoligativasendiferentesdisolucionesacuosas** 86

AdriánArribas,AliciaSamenteroyRicardoSerrano(4ºESO)

ProfesoraMªPilarLealInsua

IESMarianoQuintanilla,Segovia.

Lecheycanelacontraloshongos.Labatallafinal* 94DavidEscudero,VíctorGutiérrezyAyoubelYousfi(1ºBachillerato)

ProfesorRamónPolanco

IESTrinidadArroyo,Palencia.

Obtencióndebiodieselporreaccionesdetransesterificación 135

MaríaÁlvarez,MarcosBlancoyPaulaPosadilla(1ºBachillerato)

ProfesorJoséIgnacioEsquinas


Pastadedientesparaelefantes 146

AlejandroMerino,JavierMartínyFernandoPoncela(4ºESO)

ProfesoraHelenaRoncero.

ColegioCompañíadeMaríaLaEnseñanza,Valladolid.

Página

2

_______________________________________________________________________________________________________Teléfonosmóviles:Unaminadeoro* 155MiriamRobledo,MaríaSalineroyPaulaYuste(4ºESO)ProfesoraMaríadelMarGonzálezIESVíadelaPlata,Guijuelo(Salamanca).*Trabajosfinalistas**Trabajosganadoreshttp://www.quimicoscyl.org/concursoquimicaISSN:2386-5067

Número3.Mayo2016

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Editorial

Lacienciasecomponedeerrores,queasuvezsonlospasoshacialaverdad”.

JulioVERNE,Escritorfrancés,1828-1905.

La revista de Investigación Química “Vicente Garrido Capa” es una revista digital deperiodicidad anual, editada por la Asociación de Químicos de Castilla y León, dirigidaprincipalmente a alumnos y profesores de enseñanza medias. La revista está destinada apublicar los trabajos de investigación seleccionados en la III Edición del CONCURSO deinvestigación química "Vicente Garrido Capa", iniciativa de AQCyL en colaboración con laConsejeríadeEducacióndelaJuntadeCastillayLeón.

Estapublicaciónnacióconelánimodeconstituirunespaciodereferenciadelainvestigacióncientífica que se realiza en los Centros Educativos, un medio propicio para la difusión,consolidaciónydesarrollodenuevasideaseiniciativas.

LaA.Q.C.yL. no puede pormenos que agradecer aVicenteGarrido Capa su colaboración yapoyo desinteresado. En su honor, hemos añadido su nombre al concurso, nombreindisolublementeunidoalaquímicadenuestraComunidad.

Por otro lado, su figura es digna de reseñar, no solo por su reconocida trayectoriaempresarialcomofundadordeLingotesEspeciales,S.A.,referentemundialenlafabricaciónde piezas de hierro para la automoción, sino también su talla humana debería servir deejemplo catalizador de nuestros jóvenes, su evergetismo y humanidad ha transcendido atodaslasfacetasdesuvida.

Químico de formación, VicenteGarrido Capa creó en 1968unapequeña empresa familiar,que ha sabido transformar en una empresa con una gran proyección nacional einternacional. Además, ha desempeñado una intensa actividad pública, defendiendo losinteresesdelsectorindustrialyempresarialenlosmásdetreintacargosinstitucionalesquehaocupadoensudilatadavida.

En la III Edición del CONCURSO de investigación química "Vicente Garrido Capa", se hanpresentado un total de 30 trabajos, con una participación de noventa estudiantespertenecientesacincoprovinciasdenuestraComunidadAutónoma.Enestenúmerosevanapublicar diez trabajos de investigación: los seis finalistas y cuatro más que el jurado havaloradopositivamente.

Latemáticadelostrabajospresentadosalconcursohasidomuyvariada,desdeelestudiodereacciones químicas espectaculares al análisis de algunas propiedades de sustancias quepermitanobtenerenergíasostenible,recuperarmaterialesdedesechooelusodeproductosnaturalescomofungicidasoconefectoantibacteriano.

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Debemosdestacarlasensibilidaddemuchosdeestasinvestigacionesporelmedioambiente.ElanálisisdelacalidaddelRioÓrbigoatravésdesucorrectacaracterizaciónfisicoquímicadel agua permite percibir la necesidad de mantener la calidad del agua. Esa mismaconciencia se observa en la creación de electricidad con frutas o la síntesis de biodiesel apartirdeaceitedegirasol.Elrecicladodeviejosmóvilespermiteobteneroro,metalbastantecaroycadavezmenosabundante.

La investigación básica está representada con el estudio de las propiedades coligativas dediferentes disoluciones acuosas y el análisis de las variaciones de las propiedadesfisicoquímicasdelmostocuandoseconvierteenvino.

Aprovechoesteepígrafeeditorialparaagradeceraprofesores,alumnos,CentrosEducativos,Junta de Castilla y León y, Jurado por su implicación en este proyecto. A Mila Blanco,secretaria técnica de AQCyL, por la confección del tercer número de la revista deInvestigaciónQuímica“VicenteGarridoCapa”

BegoñaNúñezdelaPlaza

PresidentedelaSecciónTécnicadeEnseñanzadeAQCYL

BegoñaNúñezdelaPlaza

PresidentedelaSecciónTécnicadeEnseñanzadeAQCYL

Mayo2016

ASOCIACIÓNDEQUÍMICOSDECASTILLAYLEÓN

C/AlfonsoV,nº11Ppal.Izda.24001LEÓN(ESPAÑA)

http://www.quimicoscyl.org

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RevistadeInvestigaciónQuímicaVGC3.Mayo2015

ISSN:2386-5067IIIConcursodeInvestigaciónQuímicaVicenteGarridoCapa

M.Pérez,D.FernándezyE.Pérez EstudiodelacalidaddelasaguasdelRío(…)

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ESTUDIODELACALIDADDELASAGUAS

DELRÍOÓRBIGO*MarinaPérez,DanielFernándezyElenaPérez(1ºBachillerato)

ProfesoraPatriciaMartínez

IESSantaMaríadeCarrizo,CarrizodelaRibera(León)

Durantelosmesesdefebrero,marzoyabrilde2016seharealizadounacaracterizaciónfisicoquímicadelaguadelríoÓrbigo,conelfindeestimarlacalidaddelagua.Paraestosehadecidióanalizarlaevolucióndelasvariables

fisicoquímicasenuntrayectode22kmdecauce,tomandoparaellocuatropuntosdemuestreoenzonasmássensiblesdecontaminación.ApartirdedatosdepH,materialensuspensión,demandaquímicadeoxígeno,anhídridocarbónico,cloruros,turbidez,carbonatosybicarbonatos,residuosecoyconductividad

eléctricaseharegistradounabuenacalidaddelcauceenestetramo.Ademásnoshapermitoobtenerjustificacionestalescomoquenoesunaguaaptapara

consumohumanoaunqueesexcelenteparaelriego.

1.FASEDEPLANTEAMIENTO

1.1.OBJETIVOS

El objetivo principal del presenteproyecto es determinar la calidad delaguadeunsectorde22kmdecaucedelríoÓrbigoenlaprovinciadeLeón,conelfin de fijar su estado actual y lasposibilidadesdeusodelamisma.

_____________________________Revista Investigación Química VGC, 3, 5-19,*Proyectofinalista.Mayo2016.ISSN:2386-5067

Losobjetivossecundariosson:

-Determinarlacalidadfísico-químicadelasaguasdelríoÓrbigo

- Controlar y analizar la variaciónespacialdelacalidaddelasaguas.

Setratadeunainvestigacióndescriptiva,con un enfoque cuantitativo, donde lametodología corresponde a ladeterminación de parámetros físico-químicos.


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Se han escogido cuatro puntos demuestreoquesedistribuyendesdecercadel nacimiento hasta 22 km para vercomo es la evolución de la calidad deagua.Puestoqueseviertenaguasfecalesen un punto y se realiza una forma deriego por manta y ello puede estardeteriorandolacalidaddelasaguas.

1.2.LOCALIZACIÓN

El río Órbigo nace de la unión delríoLunay elrío Omaña, en el pueblodeSecarejo, discurre de norte a sur porla provincia de León y cede sus aguasalrío Eslaaguas abajo de la ciudaddeBenavente.Tieneunalongitudde162kmydrenaunacuencade4.995km².

Su cauce da origen a una de las másfértiles riberas de España tanto por suriqueza vegetal como por sus especiesanimales.

1.3.ANTECEDENTES

Desde nuestros antepasados, el ríoÓrbigo se ha considerado un río dealtísima calidad, no sólo por sus aguas,sinotambiénporsuvegetación(chopo)ysu fauna (trucha común) tan biencuidadas. Este río nace tras la unión deotros dos muy importantes situados enzonas próximas a la Cordillera

Cantábrica que son el río Luna y el ríoOmaña, más exactamente en el puebloSecarejo, y los consideramos de estamanera importantes porque de susembalses proviene el agua que utilizangran parte de los pueblos leoneses paralaagricultura.

Hasta ahora, no ha habido un estudioexhaustivo sobre estas aguas, aunque laConfederación Hidrográfica del Duero(CHD) ha propuesto hacer un plan demedidas y sistemas para elmantenimiento de limpieza del Duero yde sus afluentes, ya que el ÓrbigodesembocaenelEslayesteenelDuero.

2. FORMULACIÓN DE DISEÑO DE LAINVESTIGACIÓN

Sehan escogido lospuntosdemuestreoqueseanrepresentativosdelaevoluciónde los parámetros físico-químicos ypoder detectar los focos decontaminaciónenlazonadeestudio.Lospuntosdemuestreosonlossiguientes:

1.-Secarejo

2.-CarrizodelaRibera

3.-LaMilladelRío


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4.-SantaMaríadelRey

Es importante señalar que antes de lossegundos, terceros y cuartos puntos demuestreohaycercafincasdestinadasalaagricultura, donde se ha realizado riegopor manta. Además, después del tercerpunto de muestreo se han vertido lasaguas fecales de los Ayuntamientos deCimanes, Llamas y Carrizo. Todo ello hapodido contribuir a la contaminacióndeestetramoderío.

La recogidademuestras seha realizadoen frascos de polietileno opacos contapónroscado,conunacapacidadde100ml, llenadoscompletamentesinespaciospara aire para evitar la contaminaciónposterior.

Sehadecididodeterminar lassiguientesvariables, como las que caracterizan lacalidadfísico-químicadelasaguas:

2.1.pH

El estudio del pH tiene por objetoconocer si se trata de aguas ácidas,neutras o básicas, y como consecuenciasaber si existen concentraciones altas obajasdediversoselementos,así comosiesposiblelapresenciadevidaacuática.

2.2MATERIALENSUSPENSIÓN

El agua ejerce una gran acción detransporteasupasoporlasuperficiedelatierra.Unaformadeestetransporteesla suspensión, que se realiza sobrepartículas insolubles: materia ensuspensión.

Las lluvias torrenciales son causa deaumentos considerables en el contenidode materia en suspensión de un rio.Normalmenteaumentaconel caudalyalolargodelcursodelrio.

2.3.-DEMANDAQUÍMICADEOXÍGENO(D.Q.O.)

Nosbasamosenquelasaguasnaturales,aparte de las sustancias minerales,contienen en solución o en suspensiónsustancias orgánicas que provienen dellavadodelossuelos,delmetabolismodelosorganismosquevivenenelmismo,oson aportadas por el hombre en el usoquehacedelagua.

Lasmateriasorgánicassonunafuentedealimentación para los organismos del


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agua. La materia orgánica vadesapareciendo progresivamente al iroxidándose y dar otros compuestos, porejemplo, el carbono se oxida dandoanhídridocarbónico.

Las aguas naturales suelen presentarmuy bajas cantidades de materiaorgánica. La presencia deconcentraciones poco importantes demateria orgánica indica fuentes decontaminación, que hemos muestreadoenel rioenunazonademusgooqueelrioatraviesaáreasdeturberas.

La materia orgánica se determinamidiendo la cantidad de oxigeno que senecesita para oxidarla totalmente. Elestudio de la D.Q.O. debe realizarse loantesposible.

Para ello hemos hallado el volumen depermanganato potásico utilizado en unamuestra de agua destilada paracompararlo con el utilizado en unamuestradelaguadelrioÓrbigo.

El conocimiento de la demanda químicade oxigeno es importante comoparámetrodecontaminacióndeunagua.Sin embargo, debe utilizarse solo paracompararlasmismasaguasendiferentescircunstancias, y no aguas diferentes,pues cada agua puede tener agentesreductores,conocidosono,quefalseenelresultado.

2.4ANHIDRIDOCARBÓNICO

El anhídrido carbónico es un gasrelativamentesolublequesedisuelveenelaguaorelacionaconlamismaparadarácido carbónico que se disociada encarbonato y bicarbonato se forma pordescomposición oxidación de la materiaorgánica por aportes volcánicos por larespiración de los microorganismosetcétera de lluvia puerta en una buenacantidad de anhídridocarbónico quedisolvierondelaatmósfera.

Su papel en el agua esmuy importantepor determinar en gran medida el

comportamientoquímicodelaguafrenteamuchosminerales.

2.5CLORUROS

El ioncloruro,Cl-,estásiemprepresenteenlasaguas,ysuconcentracióndependede los terrenos que atraviesan. Suintervalo de concentración es muyamplio, se han encontrado desde2mg/litro hasta 2.750 mg/litro. Lasaguas amplias del mar presentanconcentraciones mucho mayores, sobrelos20.000mg/litro.

En las zonas del interior los principalesresponsables de la salinidad no sonclorurossinoloscarbonatosysulfatos.

Algunasindustrias,comolasdesaladodecarnes y pescados, contribuyen a lapresenciadeclorurosenlasaguas.

Los cloruros dan al agua un sabordesagradable, pero su efecto nocivo escasinulo.

2.6TURBIEDAD

Laturbiedaddeunaguaestáenrelacióncon la proporción de sólidos disueltosque contiene. Se suele hablar deturbiedadotransparencia.

La transparencia de un agua se sueleexpresar normalmente como laprofundidad de visión que permite, quesemidamediante turbidímetro o con eldiscodeSecchi.

El disco de Secchi es un disco blanco, oblanco y negro, de 20 a 30 cm dediámetro, que se sumerge en el aguahasta la profundidad en que no seobserva. La profundidad hasta la que seve,estárelacionadaconlatransparenciadedichoagua.

2.7CARBONATOSYBICARBONATOS

El anhídrido carbónico CO2, puedeencontrarse en ciertos manantiales de


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aguas carbónicas, en las aguas de lluviaque disolvieron el CO2 atmosférico,debido a la respiraciónde organismos ymicroorganismosenelmedioacuáticooa la descomposición en el mismo de lamateriaorgánica.Enelaguadeloslagoso embalses aumenta su concentraciónpor lanocheante laausenciade funciónclorofílicaquenecesitadelaluz.

En un agua natural se puede encontrartambién ácido carbónico disuelto. Elácido carbónico actúa sobre loscompuestos cálcicos magnéticos delsuelo, formando los bicarbonatoscorrespondientes. Algunas aguascontienen estas sustancias en talcantidadquedanlugaralasestalactitasyestalagmitas.

Normalmente existen carbonatos ybicarbonatosdecalcio,magnesioysodio,queson los trescationesmás frecuentesenelagua.

Elanhídridocarbónico,enelagua,puedeestar libre o combinado. El libre enestado molecular o agresivo, y/o comoácido carbónico, cuya determinacióntiene muchas veces interés industrialpues a él se debe la acción que ciertasaguas ejercen sobre el cemento y otrosmateriales de construcción. Elcombinadoestarácomobicarbonatoy/ocarbonato.

Elioncarbonatosueleexistirsiempreenmuy pequeñas cantidades, debido a subajasolubilidad.

2.8 RESIDUO SECO. CONDUCTIVIDADELECTRICA

Sedenominaresiduosecoalpesode lassustancias disueltas en 1 litro de aguasnaturales después de la evaporación dellíquido. Está compuesto, esencialmentede sales minerales. Si la contaminacióndel río es importante habrá también unporcentajealtodemateriaorgánica.

Lacantidaddesustanciasdisueltasenelagua de un río con la naturaleza

geológicade la cuenca, conel caudaldelrío, con la pluviometría, con latemperaturadelagua.

3.FASEDEEXPERIMENTACIÓN

Para determinar estos parámetros esmuy importante que el agua que seutilizaparaformarlasdisolucionesnoseencuentre contaminada por ello seprocedió a la elaboración de aguadestilada.

Para ello se utilizó un aparato dedestilación, que consta de un tubo conuna resistencia que se calienta paraproducir la evaporación del agua hastaque sus componentes más volátilespasan a la fase de vapor. Así en lafotografía adjunta se ve el color rosáceodebido a que la resistencia se hacalentado.

Despuéssepasaporunserpentíndondeel vapor se enfría y pasa a líquido


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recogiendo el componente más volátil,quesetratadeaguapura,enunagarrafalibre de contaminación. En la siguientefotografía se ven las distintas partes deldispositivodedestilación:

3-1 pH

Se utilizó un pHmetro marca Pierronmodelo Testeur pH-stylo de referenciaMT4962. Dicho pHmetro tiene lassiguientescaracterísticastécnicas:

- Rangodemedida:0a14pH- Resolución:0,1pH

- Precisión:±0,2pH- IntervalodeTemperatura:de

0ºa50ºC

3.2.MATERIALENSUSPENSIÓN

Colocamos el filtro en una capsula deporcelanapreviamentepesada(55.5g)ysecamos en una estufa a 110ºC. Latemperatura debe controlarseminuciosamenteporqueconellavariaelresultado al poder descomponerseciertoscompuestos.

Dejamos enfriar y pesamos la capsulajuntoconelpapeldefiltro.

Para hallar el valor de materia ensuspensión aplicamos la siguientefórmula:

Donde:

P es el peso final de la capsula con elfiltrado,enmg,

P´es el peso de la capsula vacía mas elpesodelpapeldefiltro,enmg.

3.3. DEMANDAQUÍMICADEOXÍGENO(D.Q.O.)

Para llevarla a cabo colocamos en unmatraz erlenmeyer 100 ml de aguadestilada, añadimos 5 ml de ácidosulfúrico 1:3 y varios ml depermanganato potásico 0.1N. Hervir lamezcladurante10minutos.

A la disolución roja ir añadiendo con laburetaacidooxálico0,01Nhastaqueseproduzca la decoloración. Acontinuación,denuevoañadirunasgotasde permanganato hasta la aparición deltonorosado.

En este líquido que ahora no tendrámateria orgánica echar 10 ml de ácidooxálico 0,01 N, calentar y añadir con la


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bureta la disolución de permanganatohastaqueapareceelcolorrosado.

Anotamos el volumen de permanganatopotásicoutilizado.

A continuación tiramos el contenido delmatraz y sin lavarlo poner 100 ml deagua de muestra, añadir 5 ml de ácidosulfúrico 1:3 y mantener en ebullicióndurante10minutos.Elvolumendeaguaperdido se repone añadiéndole aguadestilada.

A la solución hirviendo añadir 10ml depermanganato y seguir calentando aebullición suavemente durante 10minutos.

Ladisoluciónhabráadquiridocolorrojo.Inmediatamente añadir 10ml de ácidooxálico 0,01N y seguir hirviendo hastaqueladisoluciónsedecolore.

Sobre esta disolución valorar con labureta conteniendo permanganatopotásico 0,1N hasta que se aprecie unacoloración rosada fugaz. Anotamos elvolumendepermanganatoutilizado:

LafórmuladelcálculodelD.Q.O.es:

A=[(V+10)f-10]0,8

Dónde:

f es el factor de la solución depermanganatoquesecalcula f=10/M.Ves el volumendepermanganatogastadoen la valoración sobre el agua de lamuestra, y M es el volumen depermanganato gastado sobre lavaloraciónconelaguadestilada.

3.4ANHIDRIDOCARBÓNICO

Colocar 25 mililitros de agua en unmatraz erlenmeyer y añadir 25 ml dehidróxido de sodio 1N y unas gotas deindicador de fenolftaleína la disoluciónadquirirá un tono violáceo rojizo acontinuaciónvalorarconunaburetaquecontenga ácido clorhídrico 0,1 Nproduzca el viraje incoloro anotar lacantidad de clorhídrico utilizado en lavaloración.

Donde:

V=volumen de agua tomada para ladeterminación(25ml)

V1=volumen de hidróxido sódico 1 Nañadido

V2=volumen en ml de clorhídrico 0,1 Nutilizadoenlavaloración.


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3.5CLORUROS

Primero, añadimos unas gotas dereactivo cloruros a todas las muestras,presentando así un color amarillento,para a continuación, valorarlas conNitrato de Plata 0,01 N hasta queconsigamosuncolorrojoanaranjado.

Donde V es el volumen de Nitrato dePlata0,01N.

3.6TURBIEDAD

El disco de Secchi es un disco blanco, oblanco y negro, de 20 a 30 cm dediámetro, que se sumerge en el aguahasta la profundidad en que no seobserva. La profundidad hasta la que seve,estárelacionadaconlatransparenciadedichoagua.


PuestoqueelpHnoshadadounamediade 7,5 no podrá haber en disoluciónácido carbónico libreyaquedebería serelpHmenorde4,3.Perosipodráhaberbicarbonatos.

ColocarenunErlenmeyer25mldeaguapreviamente filtrada (muestra incolora),yañadir5gotasdefenolftaleína,sol.5%.


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Valorarconácidoclorhídrico0,1Nhastaque la disolución se decolore. Anotar lacantidad de ácido clorhídrico utilizado(V1).

A continuación, añadir 5 gotas deanaranjado de metilo, sol. 0.1% ycontinuar la valoración hasta que seproduzcaelvirajedeamarilloaparduzcoo salmón. Anotar la cantidad de ácidoclorhídricoutilizado(V2).

3.8 RESIDUO SECO. CONDUCTIVIDADELECTRICA

Tomar 100 ml de muestra exactamentemedidos, para ello utilizamosunmatrazaforado, y colocar en una cápsula deporcelana previamente pesada. Lavar elmatraz con agua destilada y añadir elaguaalacapsula.

A continuación practicamos laevaporación. Colocar la cápsula en unbañomaríahastasequedad.

Posteriormente desecar durante treshorasenunaestufaa110ºC.

Dejarenfriarypesar,Volveradesecarypesar de nuevo repitiendo el procesohastaconseguirunpesoconstante.

Peselpesodelacápsulaalfinalenmg

P´eselpesodelacapsulavacíaenmg

La conductividad se mide enmicromhos/cm. Conociendo el residuoseco se puede establecer la siguienterelación:

Conductividadespecífica(ohm-1cm-1=(Resíduoseco)/0,86

4.FASEDETRATAMIENTOYANÁLISISDEDATOS


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4.1.-pH

ElvalordepHfluctúaentrelosvaloresde7,3y7,8.

LatendenciaesqueelpHaumentadesdeelnacimientohasta22kmposteriores.Elagua muestra un valor básicoposiblemente debido a la erosión de lasrocasque conformanel caucedel río. Elvalor anormalmente alto de La Millapuede ser debido a la proximidad delfocodesalidasdeaguas fecalesyqueesunazonadondeelaguaseencuentramásestancada que en el resto de los puntos

demuestreo, debido a la proximidad delapresa“Espigón”.

4.2.MATERIALENSUSPENSIÓN

Apartir de los datos de lasmuestras sehaobtenidounaconcentraciónmediade11,6 mg/L con un valor máximo de14,5mg/lyunvalormínimode8,2mg/l.


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Teniendo en cuenta la siguiente tabla,que relaciona la materia en suspensióncon la situación del cauce, podemos

concluir que no se trata de aguascontaminadas.

4.3.DEMANDAQUÍMICADEOXÍGENO(D.Q.O.)

S= materia ensuspensión(mg/l)

TIPODEAGUAS LOCALIZACIÓN

S<10 Situaciónmuybuena Zonas superiores de los ríos, arroyos ofuentes.

10<S<25 Situaciónnormal Zonas superiores y medias de los cursosdeaguademontañaypremontaña.

25<S<50 Situaciónbuena Zonas medias e inferiores de ríos demontañayllanura.

50<S<75 Situaciónbuena Zonas inferiores de algunos grandes ríos.Ríossobreterrenoarcilloso.

75<S<150 SituaciónnormalRíosdemontañaenperiododeestiaje.

Ríoscontaminados.

150<S<300 Situaciónmediocre Ciertos torrentes de montaña y ríoscontaminados

S>300 Situaciónanormal Cursos de agua particulares y zonas muycontaminadas.


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Puesto que el valor deDQOobtenido esuna media de 2,175 mg/L podemosconcluir que se trata de aguas nocontaminadas, teniendo en cuenta laclasificacióndelatabla:

Una clasificación de un agua según suconsumodeoxígenoeslasiguiente:

Sólo hay unpunto demuestreo quenosda valores sospechosos decontaminación, debido a que las aguasfecales sonarrojadasenestepunto.Ellopodría ser un problema si en el futuroeste caudal de aguas fecales aumentara.A partir de estos resultados concluimosque estas aguas no son aptas paraconsumohumano.

4.3ANHÍDRIDOCARBÓNICO

Normalmentesuvalorsesitúaentre1y30 ppm. Por lo tanto, puesto que entodos los puntos de muestreo se sitúainferior a las 30 ppm, podemosconsiderar un dato dentro de lanormalidadparaaguasnocontaminadas.

4.5CLORUROS

Loscambiosbruscosenlaconcentraciónde los cloruros en el agua es unindicativodecontaminación.Laorinadelhombre y de los animales tiene un grancontenido de cloruros, por ellos lamedida de los cloruros en las aguasresidualesdelasindustriasganaderasesun parámetro fundamental, porinfiltrarseenelterrenoycontaminarlosacuíferos o por ser vertidos a los ríosdestruyendo su vida e impidiendo suposterior utilización. Puesto que semuestra un valor bastante regular a lolargo de estos 22 km de cauce no dasignodecontaminación.

Oxigenoconsumido(mg/l) TIPOSDEAGUAS

oxigenoconsumido<1 Aguasmuypuras

1<oxigenoconsumido<3 Aguasnaturalessincontaminar

3<oxigenoconsumido<4 Aguassospechosasdecontaminación

oxigenoconsumido>4 Aguascontaminadas.


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Con lo cual esta agua es válida para elriego, puesto que tiene un límite detolerancia de 300 mg/l. Pero no esadecuadapara consumohumanoyaqueel código alimentario Españolrecomiendaunmínimode250mg/L.

Además observamos que las muestrasqueestánmáscercade lapoblaciónsonlasquemayoresvaloresdepHtienen.

4.6.-TURBIDEZ

En los cuatro puntos de muestreo sedeterminó que las aguas eran entreclarasyde claridadmedia. Seobservóamedidaque sedescendía en el cauceunaumentodelaturbidez.


La valoración no dio cantidades debicarbonatosendisolución.

4.8RESIDUOSECO.CONDUCTIVIDADELÉCTRICA


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020406080100120140160180

Secarejo Carrizo LaMilla SantaMarinadelRey

Residuoseco/m

g/l

Puntosdemuestreo

Elresiduosecodaunamediade130mg,lo cual concuerda con lo esperado paraaguas dulces, cuyo valor tenía que estarentre las 50 y 1500 ppm. Además va

aumentando la cantidad de sólidos ensuspensiónalolargodelcauce.

Laconductividadquesededucedeestosresultadoses:

Nos confirma que es un agua apropiadapara riego porque es menor de 2000ohm-1cm-1.

Ademásapartirdelosresultadosvemosqueamedidaqueelaguasedesplazavaerosionando las rocas, aumentando laconcentración de iones en suspensión y


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ello da lugar a un aumento de laconductividad.

Referencias________________________________________________

Fernández, José Gumuzzio “Equipo deAnálisisdeAguas”EditorialTecnologíaySistemasDidácticos,S.A.(1993).

Porras Marton, J. “Calidad yContaminación de las AguasSubterráneasenEspaña.IGMEMadrid.

Rodríguez Ramos, Isabel “El Órbigo”EditorialLoboSapiens(2015)

UNE-EN ISO 5667-1. Calidad del agua.Muestreo.Parte1:Guíaparaeldiseñodelosprogramasdemuestreoytécnicasdemuestreo.(ISO5667-1:2006)(2007)

UNE-EN ISO 5667-3. Calidad del agua.Muestreo. Parte 3: Guía para laconservación y manipulación de lasmuestras de agua. (ISO 5667-1:2006)(2004)

http://www.chduero.es/

http://www.diariodeleon.es/

https://www.google.com/maps

http://www.magrama.gob.es/es/agua/planes-y-estrategias/

https://www.un.org/spanish/waterforlifedecade/quality.shtml

S.Dib,I.delReyyM.Bergara Estudiodelefectoantibacteriano(…)

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Estudiodelefectoantibacterianode

clorofilas,carotenosyxantófilas*

SaraDib,IrenedelReyyMilagrosBergara(4ºESO)

ProfesoraMªVegaGarrido


Ennuestrotrabajohemosaisladoclorofilaycarotenosdediversos

vegetales(espinacas,pimiento,tomateyzanahoria),condoblepropósito,porun

ladoaprenderlastécnicasexperimentalesparaaislarestassustancias,yporotra

parteinvestigarelposibleefectoantibacterianodeclorofilasycarotenos,

documentadoenvariaspublicacioneseldelasclorofilasyapenasestudiadoelde

loscarotenos.Eltrabajoseenmarcaenlanecesidaddeinvestigarnuevos

productosquepuedancontribuiraunusomenosextensodelosantibióticos,cada

menosútilesdebidoalasmúltiplesresistenciasbacterianasqueestán

apareciendo,paraintentarencontrarotrasopcionespreventivasoterapéuticas

paralasinfecciones.Hemosrealizadoenprimerlugarunestudioteóricosobrelos

antibióticosqueactualmenteseempleanylosproblemasderesistenciaquese

estáncreando,ademásdeunestudiobibliográficodelosestudioscientíficos

llevadosacabohastaelmomentosobrepropiedadesantibacterianasdelaclorofila

yloscarotenos.Hemosencontradodatoscontradictorios,algunosautores

describenunpoderantimicrobianoclarodelasclorofilasendeterminadas

concentracionesyotrosnoencuentranningunacapacidaddemostrable.Nohemos

encontradotrabajosdeestetiposobrecarotenos.Nohemospodidoobservar

ningúnefectoantimicrobianoapreciabledelasclorofilasyloscarotenos..

_____________________________

Revista InvestigaciónQuímicaVGC,3,20-41,

mayo2016.*Proyectofinalista

ISSN:2386-5067

JUSTIFICACIÓN


21

Este trabajo se presenta en base a un

proyecto multidisciplinar surgido de la

colaboraciónentrelosDepartamentosde

BiologíayGeologíayFísicayQuímicadel

IES Vía de la Plata de Guijuelo en el

marco de las áreas Ampliación y

Profundización de Biología y Geología y

Física y Química, ambas, con un fuerte

carácterexperimentale impartidasenel

curso4ºdelaE.S.O. Portratarsededos

materiasíntimamenteligadasenmuchos

campos, hemos querido utilizar una

formadetrabajoconjuntoquepermitaa

los alumnos comprender como las

técnicasylosavancesdeunoscamposde

la ciencia son la base para el avance de

otros.

El propósito de dicho trabajo es la

investigación acerca del posible efecto

antibacteriano—documentado en

publicaciones varias—de productos

naturales como Clorofilas, Carotenoides

yTerpenos.

1-MARCOTEÓRICO

1.1. LAS SUSTANCIAS

ANTIBACTERIANAS

Una sustancia antibacteriana es aquella

que inhibe o hace más lento el

crecimientodelasbacterias.

Los antibióticos son compuestos

químicos que matan las bacterias o

impidensucrecimiento.Enlaactualidad

son ampliamente utilizados para tratar

enfermedadesinfecciosas.Nosonactivos

contravirus.

La historia de los antibióticos comienza

con el descubrimiento de la penicilina

por Alexander Fleming en 1928. En

realidad las mezclas de sustancias que

contienen ciertas propiedades

antimicrobianas utilizadas en el

tratamiento de las infecciones se han

descritodesdehacemásde2000años.Y

varias culturas antiguas como, por

ejemplo, los egipcios y los antiguos

griegos,hicieronusodeunavariedadde

materiales derivados de plantas para

tratar, de forma empírica, infecciones.

Perofueen1928cuandocomenzóeluso

de los antibióticos modernos, cuando

AlexanderFlemingobservóenunaplaca

Petri, que el crecimiento de bacterias

llamadas Estafilococus aureus fue

inhibido cuando entraron en contacto

con un hongo del género Penicillium,capaz de producir una sustancia contra

las bacterias. El uso de la penicilina

cambiólahistoriadelamedicina.

El antibiótico término fue acuñado por

SelmanWaksmanen1942paradescribir

cualquier sustancia producida por un

microorganismo que es antagónico al

crecimiento de otros microorganismos

en alta dilución. Esta definición excluye

las sustancias que matan las bacterias

pero no son producidas por

microorganismos (por ejemplo los jugos

gástricos y peróxido de hidrógeno).

También excluyó compuestos sintéticos,

talescomolassulfonamidas.

En la actualidad se emplea la palabra

antibiótico para definir una amplia

variedad de compuestos con actividad

antimicrobiana. Muchos compuestos

antibacterianos son moléculas

relativamente pequeñas con un peso

molecular de menos de 2000 unidades

de masa atómica. Debido a los avances

logrados en el campo de la química

medicinal,losantibióticosmásmodernos

sondetrestipos:

a) Sustancias antibacterianas semi-

sinteticas, modificadas a partir de

diversoscompuestosnaturales.Podemos

citar como ejemplo, antibióticos beta-

lactámicos,que incluyensustancias tales

como las penicilinas (producida por

hongos del género Penicillium),cefalosporinas,yloscarbapenémicos.


22

Fórmuladelapenicilina

Fórmulasdevariascefalosporinasdeúltimageneración.

b) Producidos por organismos vivos,

como los llamados aminoglucósidos

(Estreptomicina que se aísla de

Streptomyces griseus, Neomicina se

obtiene de Streptomyces fradiae,Kanamicina se aísla de la actinobacteria

Streptomyceskanamyceticus


23

c)Producidosexclusivamenteporsíntesisquímica:comolassulfonamidas,lasquinolonas

yoxazolidinonas.

Estructuraquímicadeunaquinolona Estructuraquímicadesulfonamidas

Lacicloserinaeslaprimeraoxazolidinonautilizada

1.2.- LA PROBLEMÁTICA DE LOS

ANTIBIÓTICOSDESÍNTESIS

Laresistenciaantibióticaeslacapacidad

que tienen los microorganismos de

resistir los efectos de un antibiótico.

Cada día las bacterias son más

resistentes y los antibióticos menos

útiles. Este hecho se debe a varios

factores, el uso inadecuado parece ser

unodelosproblemasfundamentales.

Losmecanismosporlosquelasbacterias

adquieren resistencia a los antibióticos

son variados y pueden aparecer de

manera espontánea, pero nosotros

agravamos la situación con su uso

indebido. Hasta hace muy poco, en

Españalaventadeantibióticoseralibre,

sin necesidad de receta médica, esto ha

dado lugar a un uso inapropiado, por

ejemplo, para tratar infecciones víricas

que no son sensibles a los antibióticos.

Escomúntambiénlaprácticadedejarde

tomarloencuantolossíntomasmejoran,

a pesar de la prescripción médica de

mayor duración del tratamiento. Con

esto se consigue que desaparezcan del

paciente las cepas más sensibles al

antibiótico, pero pueden permanecer

algunasque,pormutacionesalazar,son

más resistentes, esto tiene como

consecuencia reinfecciones en el propio

paciente, o contagio a otros, por cepas

resistentes a ese antibiótico, que ya no

servirá.

Multitud de organismos oficiales

intentan sensibilizar a gobiernos y

ciudadanossobreunacuestiónqueseha

convertido en un problema de salud

públicaentodoelmundo.


24

En concreto, la UE está especialmente

preocupada por los países del

Mediterráneo. España, Francia, Grecia,

Portugal e Italia ya que poseen los

nivelesdeconsumomásaltosy también

los mayores problemas de resistencia,

pese a los esfuerzos por controlarlo.

Aunque el consumo abusivo de estos

medicamentosnoexplica la totalidadde

las resistencias, es el factor más

significativo y a la vez el que puede ser

evitadomásfácilmente.Alaumentodela

resistencia antibiótica por consumo

humano de medicamentos se suman

otras causas, comoel consumode carne

de animales tratados con antibióticos

para su rápido crecimiento o la propia

ecologíamicrobiana.

Actualmente existen numerosas

campañas que pretenden convencer al

públicodelanecesidaddeerradicareste

problema, con lemas como el del

Ministerio de Sanidad: “Usándolos bienhoy, nos protegerán mañana”. Con estosmensajes se intenta concienciar a la

sociedaddelproblemaquerepresentala

aparición de bacterias resistentes al

antibiótico,queenelmomentodesuuso

no va a funcionar y no podremos

combatirla.

El problema se agrava debido a que la

industriafarmacéuticanoestáinteresada

en desarrollar nuevos antibióticos dada

la gran inversión necesaria para la

investigación de nuevas sustancias. A

estas industrias les conviene encontrar

un antibiótico ideal, es decir, que se

pueda utilizar contra todos los

microorganismos y obtener buenos

resultados en todos los casos. Lo más

cercano que se ha conseguido son los

llamadosantibióticosdeamplioespectro,

capaces de combatir a algunas, pero no

todas, la especies. Aunque son los más

utilizados actualmente, son también los

que más contribuyen a la aparición de

resistencias, debido a su consumo

indiscriminado.

El primer informe mundial de la OMS

(Antimicrobial resistance: global reporton surveillance, abril 2014) sobre laresistencia a los antibióticos pone de

manifiesto una grave amenaza para la

saludpúblicaentodoelmundo

Es el primer informe de carácter

mundial acerca de la resistencia a los

antimicrobianos, y en particular a los

antibióticos, y revela que esta grave

amenazahadejadodeserunaprevisión

para el futuro y es ya, en todas las

regiones del mundo una realidad. La

resistencia—que seproduce cuando las

bacterias sufren cambios que hacen que

losantibióticosdejendefuncionarenlas

personas que los necesitan como

tratamiento para las infecciones—es ya

unagranamenazaparalasaludpública.

«En ausencia de medidas urgentes y

coordinadas por parte de muchos

interesados directos, el mundo está

abocadoaunaerapostantibióticosen la

que infecciones comunes y lesiones

menores que han sido tratables durante

decenios volverán a ser potencialmente

mortales», ha dicho el Dr. Keiji Fukuda,

Subdirector General de la OMS para

Seguridad Sanitaria. «Los antibióticos

eficaces han sido uno de los pilares que

nos ha permitido vivir más tiempo con

mássaludybeneficiarnosdelamedicina

moderna. Si no tomamos medidas

importantes paramejorar la prevención

de las infecciones y no cambiamos

nuestra forma de producir, prescribir y

utilizarlosantibióticos,elmundosufrirá

una pérdida progresiva de estos bienes

de salud pública mundial cuyas

repercusionesserándevastadoras.»

1.3. - INSTRUMENTOS

FUNDAMENTALES PARA HACER

FRENTE A LA RESISTENCIA A LOS

ANTIBIÓTICOS,

El informe de la OMS revela que son

muchos los países que carecen de

instrumentos fundamentales para hacer

frente a la resistencia a los antibióticos,


25

tales como sistemas básicos de

seguimiento y monitorización del

problema, o en los que estos presentan

grandesdeficiencias.Algunospaíseshan

tomado medidas importantes para

solucionarelproblema,peroesnecesaria

unamayoraportacióndetodoslospaíses

ytodaslaspersonas.

Otrasmedidas importantes consisten en

la prevención de las infecciones

medianteunamejorhigiene,elaccesoal

aguapotable,elcontroldelasinfecciones

enloscentrossanitariosylavacunación,

a fin de reducir la necesidad de

antibióticos. La OMS también llama la

atención sobre la necesidad de

desarrollar nuevos productos,

diagnósticos, antibióticos y otros

instrumentos que permitan a los

profesionales sanitarios tener ventaja

antelaresistenciaemergente.

Este informe es el arranque de un

esfuerzo mundial liderado por la OMS

para hacer frente al problema de la

farmacorresistencia, que implicará el

desarrollo de medidas adecuadas, así

como una mejora de la colaboración

mundial en el seguimiento de la

farmacorresistencia, la medición de sus

repercusionessanitariasyeconómicas,y

el planteamiento de soluciones

específicas.

El problema hay que atajarlo desde

múltiplesfrentes:

Medidasenquepuedencontribuir todas

laspersonas:

• Utilizar los antibióticos

únicamente cuando los haya

prescritounmédico.

• Completar el tratamiento

prescrito, aunque los síntomas

hayandesaparecido.

• No dar sus antibióticos a otras

personas ni utilizar los que les

hayansobradodeprescripciones

anteriores.

Contribucióndeprofesionalessaniariosy

farmaceúticos:

• Mejorar la prevención y el

controldelasinfecciones.

• Precribirydispensarantibióticos

sólo cuando sean

verdaderamentenecesarios.

• Prescribir y dispensar los

antibióticos adecuados para

tratarcadaenfermedad.

Los planificadores de políticas pueden

contribuir:

• Reforzando el seguimiento de la

apariciónderesistencias.

• Regulando y fomentando el uso

apropiadodelosmedicamentos.

• Fomentando la investigación y

desarrollodenuevassustancias.

• Promoviendo la cooperacióny el

intercambiodeinformaciónentre

todaslaspartesinteresadas.• Promoviendo otras opciones

terapéuticasparalasinfecciones.

2.- ANTECEDENTES E HIPÓTESIS DE

TRABAJO

Tal como recomienda la OMS es

necesario investigar nuevos productos

que puedan contribuir a un uso menos

extenso de los antibióticos,

proporcionando otras opciones

preventivas o terapéuticas para las

infecciones.

En numerosas ocasiones se ha

documentado la existencia de una gama

más amplia de compuestos

antimicrobianos, con mayor o menor

eficacia, que podrían ayudar a paliar el

problema expuesto, utilizándose en

determinados tipos de infecciones o

cuando estas no son muy virulentas,

evitandolautilizacióndelosantibióticos

propiamente dichos, que podrían

reservarse para casos más extremos.

Ciertamente las demostraciones del

poderantibacterianodemuchasdeestas


26

sustancias no está científicamente

probado,osólosehanhechoensayosde

laboratorioperono invivoenhumanos.

Como ejemplos podemos citar los

trabajos publicados por Castillo, I. et al

(2001),RomeroLópezetal.(1999)

Entre las sustancias cuya actividad

antimicrobiana se ha tratado de

determinar se encuentran las clorofilas.

La estructura de la clorofila fue

descubiertaporelpremioNobel alemán

RichardWillstätter, quien ya le atribuyó

algunas propiedades como corrector de

la anemia dada la similitud de su

moléculaconladelahemoglobina.

Tras los trabajos de Willstätter se

pusieron en marcha numerosas

investigaciones sobre la clorofila, que

dieron lugar a que se empleara

terapéuticamente en distintas

situaciones. Por ejemplo, en los

hospitales de campaña durante la II

GuerraMundialseempleóparaprevenir

y tratar infecciones quirúrgicas y para

estimularlacicatrizacióndelasheridas.

En varios trabajos hemos encontrado

referencias a su capacidad de prevenir

lasinfeccionesydeestimularlacreación

de células defensivas, en algunos sólo

haydatosempíricos,enotrosevidencias

científicas probadas (Medina Arce, M.

1993; Sinvololov, SL, et al.1989). En la

bibliografíaserepitelaafirmacióndesus

propiedades como cicatrizante y como

tratamiento de las infecciones.Mancebo

Dorvigny et al., 2011, demostraron el

efecto favorablede la pastade clorofila-

caroteno obtenida de las acículas del

Pinuscaribaeaenelprocesodecuraciónde heridas abiertas, efecto que también

refierenCorderoManchadoetal (2003).

PachoSaavedraetal.(2007)refierensu

uso como antiséptico bucal y Meira

CostaBorghietal.(2005)afirmanquela

clorofila reduce las perturbaciones

causadas por las bacterias. Quesada

Romero et al. (2009) en cambio, no

encuentran ninguna actividad

antibacteriana en los extractos de

pigmentosdehojasextraídosconetanol,

técnica que hemos utilizado en nuestro

estudio.

La explicación que se aduce en algunos

deestostrabajosesqueexistenbacterias

quenopuedensobrevivirensitiosdonde

hay mucho oxígeno, la clorofila es una

gran fuente de este elemento. De esta

manera, las bacterias dañinas y

productorasdeenfermedadesnopueden

desarrollarse. Y como es un potente

alcalinizador de la sangre, otro tipo de

bacterias tampoco podrán sobrevivir en

lasangrenienelcuerpo.

Romero López et al. (1999) encuentran

sensibilidad de los patógenos a la

cuproclorofila húmeda, pero no seca en

diferentes concentraciones. Rojas

Hernández el al. (2002) detectaron que

lacuproclorofilaaunaconcentracióndel

8%esantimicrobiana frentaaun92%

delasbacterias,yfungicidafrenteal62,5

%deloshongos.

Apenas hemos encontrado estudios

sobre capacidad antimicrobiana de los

carotenos, salvo la referencia de

Mancebo Dorvigny et al., 2011, que los

utilizaron combinados con clorofila. Los

carotenos actúan como antioxidantes

protegiendo los lípidos, la sangre y

demás fluidos corporales del ataque de

radicales oxigenados libres. Pueden

proteger parcialmente del aumento del

daño oxidativo al ADN, inducido por

agentes químicos o biológicos. Esto

últimopodríaexplicar, segúnalgunos, la

capacidad preventiva de las dietas ricas

enfrutasyverduras(queparecefuerade

duda) frente al desarrollo del cáncer

(García Iturrioz,2002). Elmismoautor

refiere su uso en varias patologías

relacionadas con la visión, ya que estas

moléculas son las precursoras de la

vitaminaA.

2.1.-OBJETIVOSDELTRABAJO

En nuestro trabajo nos proponemos

aislar clorofila a y b de espinacas, así


27

comocarotenosyxantofilasde tomatey

zanahoria, y tratar de evaluar el posible

efecto antimicrobiano de la clorofila y

los carotenos mediante siembra en

placas de Petri, con y sin presencia de

estassustanciasenelmediodecultivo.

- Separar y reconocer los distintos tipos

de pigmentos fotosintéticos que se

encuentran en diferentes alimentos

como el tomate, el pimiento, las

espinacasolazanahoria

- Comprobar si estos pigmentos tienen

algúnpoderantibacteriano.

Los pigmentos fotosintéticos son

insolublesen agua,pero sí sonsolubles

en solventes orgánicos como el alcohol

etílico. Estos extraen dichos pigmentos

de las hojas y se los conoce como

extractantes.Existenotrossolventesque

presentan afinidad por algunos

pigmentosyse llamanseparadores, por

ejemplo el tetracloruro de carbono,

metanolohexano.

Aprovechando las características de los

pigmentos y la solubilidad de cada uno

hemospodidoaislarlosdistintostiposde

pigmentos fotosintéticos según sus

propiedades de solubilidad. También

llevaremos a cabo un experimento que

consistirá en cultivar bacterias de

nuestrasmanos y añadirles almedio de

cultivo pigmentos fotosintéticos y

observarlaacciónqueéstostienensobre

ellas.

2.2.- INFORMACIÓN SOBRE

PIGMENTOSFOTOSINTÉTICOS.

El término 'pigmento' es utilizado para

describirunamoléculaqueabsorbeluzy

presentauncolor,aqueldelaluzqueno

absorbe.Lasplantas contienenunagran

variedad de pigmentos en flores, frutos,

hojas y tallos, que incluyen las

antocianinas, flavonoides, flavinas,

quinonas y citocromos. Los pigmentos

fotosintéticos son los únicos que tienen

lacapacidaddeabsorberlaenergíadela

luz solar y hacerla disponible para las

reacciones fotosintéticas. En las plantas

terrestres hay dos clases de pigmentos

fotosintéticos: las clorofilas y los

carotenoides.

La capacidad de las clorofilas y los

carotenoidesparaabsorberlaluzdelsol

y utilizarla de manera efectiva está

relacionada con su estructuramolecular

ysuorganizacióndentrodelacélula.

Lospigmentosabsorbenlaenergíadelos

fotones a través de sus sistemas

deenlaces dobles conjugados. Estos

sistemas de enlaces dobles conjugados

sonlosqueconfierenadichasmoléculas

la capacidad de absorber la energía de

losfotones.

2.2.1.-CLOROFILAS

Las plantas terrestres presentan dos

formas de clorofilas denominadas

clorofilaa(Chla)yclorofilab(Chlb).La

diferencia entre ambas clorofilas es que

Chlapresentaungrupometilo(-CH3)en

el perímetro del anillo tetrapirrólico,

mientras que en Chl b este grupo es un

formol o formilo(-CH=O).Tal diferencia

permitequelasclorofilasaybabsorban

luz de longitudes de onda ligeramente

diferentesdentrodelespectrovisible.Se

encuentran prácticamente en todas las

plantasterrestresyenlasalgas.Aveces

pueden encontrarse enmascaradas por

otrospigmentoscomoeselcasodehojas

deotroscoloresquenosonverdes,pero

siempre están presentes.


28

Estructuramoleculardelaclorofilaa.

Observamos en el gráfico un sistema de

enlaces dobles que circundan el anillo

tetrapirrólico; lanubedeelectronesque

forman estos enlaces dobles es el

componenteresponsabledelaabsorción

de los fotones.Debido a ello la clorofila

cuando se excita al absorber fotones

desprende electrones. La clorofila

absorbe fotones tanto de la región roja

como de la región azul del espectro

visible. El movimiento de los electrones

desprendidos de la clorofila a través de

moléculas transportadoras situadas en

las membranas tilacoidales de los

cloroplastosdalugaralatransformación

de la energía luminosa en química, en

forma de ATP, que será usada

posteriormente para reducir CO2 y

transformarlo en los compuestos

orgánicosquelaplantanecesita.


29

Cuando vemos la luz reflejada o

transmitida por las hojas de las plantas,

laspercibimosdeuncolorverde.Estose

debe a que las clorofilas, que son los

principales pigmentos de las hojas, no

absorben fotones en la región verde del

espectro, siendo éste el color que se

reflejaosetransmite.

Loscloroplastosestánrodeadosporuna

membrana externa y además contienen

unareddemembranasinternasllamadas

TILACOIDES que pueden formar

estructuras en forma de sacos apilados

llamados GRANA. Las clorofilas y

carotenoidesseencuentrandentrodelas

membranasdelostilacoides.

2.2.2.-CAROTENOIDES

Dentro del sistema de membranas del

tilacoide lasmoléculasdeclorofilanose

encuentran en forma aislada sino

acompañadas por los carotenoides y

otros componentes necesarios para la

fotosíntesis.

La clorofila y los carotenoides están

estructurados en grupos de cientos de

moléculasllamadosfotosistemas.Debido

a su organización espacial y geométrica,

la mayoría de los pigmentos funcionan

como receptores de luz, transfiriendo la

energía de excitación a la clorofila

(centro de reacción) Los carotenoides


30

realizan una función esencial en los

tilacoides:captanla luzde longitudesde

onda diferentes a las que capta la

clorofila y transfieren su energía a las

moléculas de clorofila, de esta forma se

recoge una porción mayor de la luz

visible.

Cada pigmento absorbe un tipo distinto

de luz solar y todos la transmiten a la

clorofila a, que realiza la fotosíntesis. La

misión de los carotenoides es permitir

que la planta absorba energía luminosa

en intervalos energéticos más amplios

quesiposeyeraunsolotipodepigmento.

La estructura básica de todas estas

moléculasestácompuestadeunaunidad

ramificada repetida de cinco carbonos.

Lasmoléculas formadas a partir de esta

unidad básica son conocidas

comúnmente como isoprenoides. Las

estructuras de los carotenoides también

contienen sistemas de enlaces dobles

conjugados,queson los responsablesde

laabsorcióndelaluz.

Los carotenoides, denominación con la

que se reúnen a los carotenos y las

xantofilas, sonderivados tetraterpénicos

quepresentandoblesenlacesconjugados

y un anillo ciclohexano sustituido

insaturado en cada extremo de la

cadena lineal. Son sustancias de color

anaranjado,exceptoelpigmentorojodel

tomate,llamadolicopeno.

Tiposdecarotenoides

- Carotenos: carotenoides que poseen

una coloración rojiza o anaranjada. Sonsolublesensolventesorgánicosnopolares.

- Xantofilas: son carotenoides que

presentan una coloración amarillenta o

parda.Sonmásresistentesalaoxidación

que las clorofilas y proporcionan a las

hojas secas ese color amarillento

parduzco. A menudo se encuentran

enmascaradasporlaclorofila.Poseenun

color amarillento. Son solubles ensolventes orgánicos polares y son algomás hidrosolubles porque sonisoprenoidescongruposalcoholycetoensumolécula.

Lamayoríadeloscarotenoidesabsorben

fotones en la región azul del espectro


31

luminoso y muestran una coloración

amarilla.

El caroteno más importante en las

plantaseselβ-carotenoylaluteínaesla

principalxantofila

.

Moléculadecaroteno.

Estructuramoleculardelaluteína,uncarotenoide.


32


33

2.2.3.-FOTOSÍNTESIS

Faseluminosa

En el centro de reacción de un

fotosistema, la energía de un fotón es

utilizada para excitar electrones de la

clorofilayelevarlosaunnivelmayorde

energía. Loselectronesson transferidos

al NADP (nicotín-adenín dinucleótido

fosfato),pasandoatravésdeunaseriede

sustancias situadas también en las

membranas tilacoidales. Al aceptar

electrones la molécula de NADP se

reduce. En el paso de electrones por la

cadenatransportadorasevaliberandola

energía adquirida y ésta se aprovecha

parasintetizarATP(adenosintrifosfato),

una molécula almacenadora de energía,

capaz de cederla a reacciones químicas

endergónicas.

Al perder un electrón, la clorofila se

oxida y queda en posibilidad de aceptar

electrones de otras moléculas. La luz

originatambién la fotolisisdelagua,que

liberaelectronesyH+, loselectronesvan

a ocupar el lugar de los emitidos por la

clorofila que se regenera quedando

disponibleparaunnuevouso,eloxígeno

del agua se libera al exterior por los

estomas. Los H+ serán aceptados

también por el NADP que, junto con los

electrones de la clorofila formará

NADPH2.

Faseoscura

Enlafaseluminosasehageneradopoder

reductor (NADPH2) que será utilizado

para reducir CO2 y generar glucosa (C6

H12 O6) utilizando la energía del ATP

sintetizadograciasalflujodeelectrones.

3.- FORMULACIÓN DE DISEÑO DE LA

INVESTIGACIÓN

3.1.-MATERIALESEMPLEADOS

Para la separación de los distintos

pigmentos vamos a utilizar los métodos

experimentalesdescritosporCostaPérez

Herrero, A. et al, 1984, basados en las

diferentescaracterísticasdesolubilidady

colordecadaunadelassustancias.

MATERIALES

Material de laboratorio: Gradilla con

tubos de ensayo, tijeras, varillas de

vidrio, placas de Petri, pipetas y

cuentagotas, asas de siembra, baño

María,ypapeldefiltro.

Productos químicos y reactivos: Alcohol

etílicode96%,metanolyhexano.

Material biológico: Hojas de espinaca,

tomates,zanahoriasypimientos.

3.2.-METODOLOGÍA

3.2.1.EXTRACCIÓNDEPIGMENTOS

Estos pigmentos son lípidos y no son

solubles en agua, pero sí en disolventes

orgánicos como el alcohol etílico, la

acetona, el benceno, el hexano o el

metanol.

Cadapigmento tienemayorafinidadpor

undisolventedistinto.

A los solventes que extraen

simultáneamentetodoslospigmentosde

la hoja se los suele llamar extractantes,

como el alcohol etílico. Otros presentan

mayorafinidadporunospigmentosque

por otros, dependiendo del mayor o

menor carácter polar o apolar de cada

disolvente y se llaman separadores.

Vamos a aprovechar estas diferentes

afinidades para ir separando unos

pigmentosdeotros:

Clorofila a: soluble en solventes

orgánicos no polares, presenta una

coloraciónverdeazulada.


34

Clorofila b: Mayor solubilidad en

solventes polares, de color verde o

verde-limón.

Carotenos: Solubles en solventes

orgánicosnopolares. Decoloramarillo-

naranja.

Xantofilas: Solubles en solventes

orgánicos polares,debidoa lapresencia

de grupo alcohol en su molécula. Color

amarilloclaro.

Hemos colocado unas hojas de espinaca

en agua caliente durante un minuto al

baño maría para destruir las enzimas

oxidantes y después las hemos secado

conpapeldefiltro.

Hemos cortado dichas hojas en trozos

pequeños y los hemosdepositado enun

morterodecristal.Hemosañadido,como

solvente extractante, alcohol etílico de

96% hasta tapar los trozos cortados

anteriormente y hemos machacado las

hojas hasta que hemos obtenido un

líquido de color verde oscuro, en el que

suponemos que se encuentran clorofilas

ycarotenoides.

Cogemosunembudoyloponemosenun

tubodeensayo,ysobreélcolocamosun

papel de filtro. Después, echamos las

espinacasmachacadasy ladisoluciónde

alcohol sobre el papel de filtro para

separarelalcoholdelashojas.

A esta solución obtenida en alcohol, de

color verde intenso la llamaremos

SOLUCIÓN DE PIGMENTOS

FOTOSINTÉTICOS.

3.2.2.- SEPARACIÓN DE PIGMENTOS

ENLASESPINACAS

-Separacióndeclorofilas:

Hemospuestoenuntubodeensayo2ml

de la solución de pigmentos

fotosintéticos, hemos añadido 4 ml de

hexano y hemos agitado bien el tubo

ayudándonos de un guante de plástico

para protegernos los dedos. Lo hemos

dejadoen lagradillaesperandoaquese

separen dos fases o capas: una superior

formadaporhexanodecolorverdeyuna

inferior de alcohol de color amarillo. En

el hexano se han quedado las clorofilas

puestoquesonmássolublesensolventes

apolares como él, y en la parte inferior

permanecen los carotenoides disueltos

enelalcohol.

Conunapipetaprovistadeperillahemos

cogido la fasesuperiorverdey lahemos

pasadoaotro tubo.Lehemosañadido2


35

mldemetanol,hemosagitadootravezy

hemos vuelto a dejar el tubo en la

gradilla donde hemos vuelto a observar

dos capas: la superiordeuncolorverde

intenso(clorofilaa)ylainferiordecolorverde limón (clorofila b). Esto ha

ocurrido porque la clorofila a se haquedadoenelhexano,alsermássoluble

en disolventes apolares, y la b, conmayor afinidad por disolventes polares,se disuelve en el metanol y por eso se

depositadebajo.

-Separacióndecarotenoides:

Hemospuestoenuntubodeensayo2ml

de la solución inicial de pigmentos

fotosintéticos, lehemosañadido1mlde

hexanoyhemosagitadoeltubo.Luego,le

hemos añadido 1 ml de agua y hemos

vuelto a agitar. Posteriormente hemos

dejado reposar el tubo en la gradilla y

hemos visto como aparecían dos capas:

unasuperiordeclorofilasyotra inferior

queposeíaloscarotenoides,yaqueestos

son algo más hidrosolubles que las

clorofilas.

Hemosintroducidounapipetaconperilla

hasta el fondo del tubo tomando con

cuidado la solución de carotenoides y

hemosdepositadolamismaenotrotubo

deensayo.

Hemos puesto el mismo al baño maría

paraqueseevaporepartedelcontenido

yquedereducidoaunpequeñovolumen.

Hemossacadoentonceseltuboycuando

estaba frío le hemos añadido a la

solución 1 ml de hexano y 1 ml de

metanol. Hemos agitado la solución

dejando luego el tubo otra vez en la

gradilla para que reposara. Hemos visto

aparecerdoscapas:1másoscuraconlos

β-carotenos y otra más pálida con lasxantofilas(coloramarillento).

Los β-carotenos tienen mayor afinidadpor los disolventes apolares como el

hexano y por eso están arriba y las

xantofilasenelmetanolysedepositanenlaparteinferior.

3.2.3.- SEPARACIÓN DE LOS

PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS EN EL

PIMIENTO,TOMATEYZANAHORIA.

En los tres casos hemos utilizado el

mismo procedimiento. Con un cuchillo,

cortamos el vegetal en trozos, los

ponemos en el mortero y los cubrimos

con alcohol etílico. Los machacamos

hasta obtener un líquido de color

anaranjado,resultadodeladisoluciónde

los carotenoides en el alcohol. No hay

clorofilas en estos productos. A

continuación, colocamos un papel de

filtrosobreunembudo,yesteenuntubo

de ensayo, y vertemos el contenido del

morteroenélparafiltrarladisolución.

Al tubo de ensayo con la disolución le

añadimos 1ml de hexano y 1ml de

metanol para separar los β-carotenos,

que son más oscuros y tienen mauor

afinidad por el hexano apolar, de las

xantofilas,quesedisuelvenenelmetanol

polarysonmásclaritas.

3.2.4.- COMPROBACIÓN DEL EFECTO

ANTIBACTERIANO DE CLOROFILAS Y

CAROTENOS.

Hemos utilizado placas de Petri con

medio de cultivo para microorganismos

aerobiosconlasiguientecomposición:

Peptona5g/l

Extractodelevadura2.5g/l

Glucosa1g/l

Agar15g/l.


36

LosmediosdecultivoenBiología:

Unmicroorganismonecesitaparacrecer

nutrientes que le aporten energía y

elementos químicos para la síntesis de

susconstituyentescelulares.Elcultivode

microorganismos consiste en

proporcionarles las condiciones físicas,

químicasynutritivasadecuadasparaque

puedan multiplicarse de forma

controlada. El medio de cultivo es el

materialalimenticioenelquecrecen los

microorganismos.

Uno de los sistemas más importantes

para la identificación de

microorganismos es observar su

crecimiento en sustancias alimenticias

artificialespreparadasenellaboratorio.

Los componentes de las células son:

carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo,

azufre y otros elementos traza entre los

queseencuentranFe,K,Mg,Mn,Co,Mb,

Cu y Zn. La elaboración de medios de

cultivo requiere proporcionar los

elementos antes citados en una forma

asimilable.

Hay numerosos medios de cultivo

diferentes. En función de los

microorganismos que pueden crecer en

ellos, los medios pueden ser generalescuando crecen casi todos los

microorganismos, selectivos cuando

favorecen el crecimiento de ciertos

microorganismos mientras suprimen el

de otros, o diferenciales, cuando algunode sus componentes permite identificar

las colonias de un tipo. En función del

estadosólidoolíquido.

Ennuestroexperimentoutilizaremosun

medio de cultivo general, en estado

sólidoquenospermitaapreciarasimple

vistadiferenciasdecrecimiento.

Condiciones ambientales que afectan el

crecimientodelosmicroorganismos:

Para que las bacterias crezcan

adecuadamente en un medio de cultivo

artificial además de los nutrientes debe

reunirunaseriedecondicionescomoson

la temperatura, grado de humedad ypresióndeoxígenoadecuado,asícomoungrado correcto de acidez y debe estarexento de todo microorganismo

contaminante ajeno a aquel que nos

interesacultivar.

1- Disponibilidad de nutrientes

adecuados

Un medio de cultivo adecuado para la

investigación microbiológica ha de

contener como hemos indicado, como

mínimo, carbono, nitrógeno, azufre,

fósforoysalesinorgánicas.Laformamás

extendida de aportar estas sustancias a

los medios es utilizar peptona, que

aporta el nitrógeno, glucosa que aporta

carbonoyextractodecélulasdelevadura

queaportaelrestodelosnutrientes.

2-Consistenciaadecuadadelmedio

Actualmente los medios sólidos son de

uso universal, por su versatilidad y

comodidad,ynospermitelaobservación

de colonias, forma, color, etc que nos

permite identificar los microorganismos

El agar es el elemento solidificante más

empleadoparalapreparacióndemedios

de cultivo, es un polisacárico gelatinoso

queextraedevariasespeciesdealgas,se

disuelve en agua caliente y al enfriarse

solidifica.

3- Presencia (o ausencia) de oxígeno y

otrosgases

Hay que controlar la presencia de

oxígenoenfuncióndeltipodebacteriaa

estudiar pues algunas crecen en

condiciones atmosféricas, pero otras

puedenrequerirmenorconcentraciónde

oxígenooinclusoseranaeróbicas

4-Condicionesadecuadasdehumedad

Hay que prever el mantenimiento de

unas condiciones mínimas de humedad

enelcultivoa35-37ºCyproporcionando

una fuente adecuada de agua que

mantenga la humedad necesaria para el


37

crecimiento de los cultivos y evitar así

quesedesequeelmedio.

7-Temperatura

Cada microorganismo tiene una

temperatura óptima en la cual su

crecimiento es más rápido; una

temperatura mínima por debajo de la

cualnocreceyunatemperaturamáxima

por encima de la cual el crecimiento no

es posible. En líneas generales los

microbiosqueseencuentranenlapielde

humanos crecen en rangos de

temperatura muy cortos en torno a 35-

36ºC.

8-Esterilidaddelmedio

Todoslosmediosdecultivohandeestar

perfectamente estériles para evitar la

apariciónde formasdevidaquepuedan

alterar, enmascarar o incluso impedir el

crecimiento microbiano normal de los

inoculadosendichosmedios.

Es muy útil porque permanece sólido

incluso a temperaturas relativamente

altas. Además, el crecimiento bacteriano

ocurre en la superficie, por lo que se

distinguenmejorlascoloniaspequeñas.

En un caldo de nutrientes, la bacteria

crece en el líquido, y aparece como una

sustancia espesa, con colonias

difícilmenteobservables.

En una placa se inocularon bacterias

directamentedelasmanos,secultivaron

a 35º C durante dos días y aparecieron

colonias de tres tipos, cuyas

características correspondían con las

descritas en el Manual Bergey de

Sistemática Bacteriológica paraMicrococcus luteus y Micrococcus roseus,ambas frecuentes en la piel humana, se

comportan como comensales o

saprofíticosyStaphylococcusepidermidisque se presenta frecuentemente en la

piel de humanos y de animales y en

membranas mucosas. Se considera

parte de la flora microbiana habitual

humana.

Se eligieron las colonias de

Staphylococcus epidermidis para ser

transferidas a las placas objeto del

ensayo por ser las más abundantes y

características en la piel humana. La

transmisión se realizómediante asas de

cultivo.

Como control y para comparar se

inocularon dos placas sin ninguna

sustancia añadida al mediode cultivo y

dos placas en las cuáles se puso un

antibiótico extendido sobre la superficie

en la mitad de la placa. El antibiótico

elegido fue levofloxacino, del grupo de

las quinolonas y de amplio espectro, es

decir, activo contra muchos tipos de

bacterias. En dos placas se extendió

sobre la superficie del medio clorofila y

enotrasdoscarotenos.

4.-RESULTADOS

4.1.EXTRACCIÓNDEPIGMENTOS

Al echar el hexano en el tubode ensayo

que contiene la solución original de

pigmentosextraídosdelasespinacas,los

carotenoides quedan disueltos en el

alcohol porque son más solubles en

solventes polares como éste y van a la

parte inferior ya que el alcohol es más

denso que el hexano. En el hexano

quedandisueltaslasclorofilasyaqueson

más solubles en disolventes apolares

como el hexano y suben a la parte

superior.


38

Una vez que hemos separado los

carotenoides de las clorofilas y hemos

añadidoelmetanol al tuboque contiene

las clorofilas, observamos como la

clorofilaaquedadisueltaenelhexanoy

permaneceenlapartesuperiorporqueel

metanolesmásdensoqueelhexano.La

clorofilabsedisuelveenel metanol

porque tiene mayor afinidad con

solventespolares.

En los tubos que contienen los

carotenoides, tanto los procedentes de

espinacas,comodepimientos, tomatesy

zanahorias después de añadir 1 ml de

hexanoy1mldemetanol, podemosver

como los β-carotenos, de un color más

oscuro, quedan disueltos en el hexano

porque son solubles en solventes

apolares,ylasxantofilas,deuncolormás

claro, se disuelven en el metanol,

viajando al fondo del tubo de ensayo

debido a que el metanol es más denso

queelhexano.

4.2.- Valoración del efecto

antimicrobiano


39

Fig.1.Conantibióticoen laparte inferiordelaplacasinadiccióndesustancias

Fig.2.Placadecontrol

Fig.3Placasconcarotenos

Fig.4.Placasconclorofila


40

Como podemos observar en la fig. 1 el

efecto antimicrobiano del antibiótico se

manifiestaclaramente,yaqueenlaparte

de la placa donde se colocó no aparece

ninguna colonia bacteriana, mientras se

distribuyen abundantemente en la parte

quecarecíadeél.

Las placas de control (fig. 2) muestran

un crecimiento masivo de bacterias

circunscrito a las zonas donde se

depositaronconelasadesiembra.Enlas

placas con carotenos (Fig. 3) el

crecimiento es también masivo pero

repartido por toda la placa, en un caso

pareceserinclusomásabundantequeen

las placas de control. En cuanto a las

placas con clorofila (Fig. 4) el

crecimiento bacteriano es abundante,

pero parece percibirse una menor

densidaddemicroorganismos.

5.-CONCLUSIONESYDISCUSIÓN

Nopodemosafirmarqueexistaunefecto

antibacteriano claro de los carotenoides

ni de la clorofila, a pesar de observarse

menor densidad de bacterias en las

placasdeestaúltima. Esto coincidecon

los datos de Quesada Romero et al.

(2009), que utilizaron la clorofila en

disolución etanólica como nosotros. El

restode lostrabajosquehemoscitadoy

que refieren un efecto antibacteriano

utilizan los pigmentos purificados, en

distintas concentraciones, de las cuáles

sóloalgunassemuestranefectivas.Otros

autores utilizan moléculas con ligeras

transformaciones químicas, caso de la

cuproclorofila utilizada por Rojas

Hernándezelal.(2002)yRomeroLópez

et al. (1999). ManceboDorvigny et al.,

2011 y Cordero Manchado et al (2003)

encuentran un efecto favorable de la

combinaciónclorofila-caroteno.

Pensamos que merece la pena seguir

ensayando con estas sustancias hasta

encontrar las condiciones o

combinaciones en que puedan ser

activas,yaquelospigmentosclorofílicos

son los pigmentos biológicos más

abundantes en la tierra, con lo que un

efecto antimicrobiano probado nos

suministraría un producto alternativo a

los antibioticos de síntesis, que podría

obtenerseengrandescantidadesporser

unproductoabundanteyfácildeextraer.

Esnuestra intenciónmodificarelensayo

en cursos venideros, a pesar de las

dificultades técnicas que encontramos

pararealizarextraccionesmáscomplejas

conelmaterialdequesepuededisponer

enuninstitutodeenseñanzasecundaria,

máximecuandoestásituadoenunazona

ruralynoesfácilbuscar lacolaboración

de organismos de enseñanza superior

para realizar ensayos con material

tecnológicamentemásavanzado.

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M.Suena,A.GonzálezyC.Blanco(4ºESO) Generacióndeelectricidadconfrutas

42

Generacióndeelectricidadconfrutas

MiriamSuena,ÁngelaGonzálezyClaudiaBlanco(4ºESO)

ProfesoraNoeliaFranco

ColegioSanJosé,Valladolid

Nuestroprincipalobjetivoalrealizaresteproyectofuecomprobarsieraposiblela

obtencióndeenergíamedianteotrosmecanismos,olvidándonosdelos

convencionales.Trasbuscarinformaciónsobreeltema,descubrimosquesehabían

llevadoacaboexperimentoscondiferentestiposdecítricos,principalmentelos

limones.Deestaforma,hemosintentadoaprovecharlaspropiedadesdedistintas

frutasparapodergenerarenergíaeléctrica.Paraesto,hemoscreadounaseriede

circuitoseléctricoscaserosayudándonosdeunaláminadezinc,unadecobre,

ademásdecableydiferentesfrutas,comonaranjas,limasylimones.

Posteriormenteparacomprobarlaobtencióndeenergíaencendemosdiferentes

tiposdeleds,ademásdecomprobandoqueenergíaseobteníaayudándonosdeun

voltímetro.

INTRODUCCIÓN

El objetivo de este proyecto es poder

comprobar y entender ciertas

observaciones cotidianas en lo referente

a la obtención de energía de forma

natural a través de determinadas frutas,

asícomopoderremplazarlasporunapila

común.

Nos produce una gran curiosidad que

aquellos frutasque son cítricos, comoel

limón,lanaranjaolalima,produzcan

_____________________________

RevistadeInvestigaciónQuímicaVGC,3,42-

50.

Mayo2016.

ISSN:2386-5067

una mayor cantidad de energía que

aquellasfrutasquenoloson,comoesel

caso del plátano, por lo tanto, lo que

queremos investigar es a qué se deben

estas diferencias de producción de

energíaentreunas frutasyotras,y si es

posible su sustitución por una pila

cotidiana para lograr que funcionen

determinados objetos, experimentando

con diferentes frutas para ver los

distintosresultados.

OBSERVACIONESSabemos que la energía ni se crea ni se

destruye, se transforma. Además

sabemos que necesitamos alimentarnos

para conseguir la energía necesaria que

nos ayudará a rendir apropiadamente.

Nuestrocuerpotransformalaenergíade


43

los alimentos digeridos durante ladigestión mediante varios tipos deenzimasenenergíaqueseutilizaráparaproducir movimiento o para reparartejidos. Por eso nos preguntamos si eraposible transformar la energía de losalimentos en otro tipo de energía, comolaeléctricaporejemplo.

Después de realizar una búsquedadescubrimosqueeraposibletransformarla energía de algunas frutas ácidas enenergíaeléctrica.Estoesdebidoaquelosácidos de ciertas frutas se asemejan aunapila.

PROBLEMAAINVESTIGAR

Basándonos, entonces, en todas lasobservaciones realizadas, la preguntaque nos surge a continuación es: ¿lasfrutascítricasrealmentegeneranmayorenergíaqueotrasfrutasysoncapacesdeser utilizadas como una fuentealternativasustituyéndolosporpilas?

HIPÓTESIS

Lahipótesisdelaquepartimosesquelaenergía generada es diferente para cadafrutaydependedesuacidez,esdecir,dela cantidadde ácido (fundamentalmentecítrico)quecontienecadafruta.

DISEÑOEXPERIMENTAL

Paracomprobarnuestrahipótesishemosdiseñado un proyecto experimental, queexplicamosacontinuación.

Es importante tener en cuenta que lasfrutas tienen una determinada acidezdependiendo de la cantidad deelectrolitos que estas contienen. Unelectrolito es cualquier sustancia quecontieneionesen su composiciónorbitandolibres,detalformaqueactúancomo unconductor eléctrico. Hay frutasque tienenmás cantidad de electrolitos,por tanto una mayor conductividad

eléctrica.Mientras que lasmenos ácidastienenmenorconductividadeléctrica.

Para un mejor desarrollo de nuestraexperiencia, elegimos frutas de ambostipos tanto cítricos, como es el caso dellimón, la naranja o la lima, como frutasjugosas como el plátano que se leconsidera peor conductor eléctricodebido a su menor cantidad deelectrolitos. Como explicamosposteriormente,pudimoscomprobarquela cantidad de energía generada fuediferentedependiendodesisetratabadeuntipouotrodefruta.

Losmaterialesutilizadosenelexperimentoson:

-2 limones:cítricocongrancantidaddeelectrolitos.- 2 limas: cítrico que tiene mayorcantidaddeelectrolitos.-2naranjas:cítricoconmenoracidez- 2 plátanos: fruta jugosa con menorcantidaddeelectrolitos.- Un multímetro: instrumento utilizadoparamedir el voltaje generadopor cadapiezadefruta- Una lámina de cobre: actúa como polopositivo-Tornillosgalvanizados:actúacomopolonegativo- Láminas de zinc: actúan como polonegativo- Bombillas led de colores: paracomprobar si generan suficiente energíaeléctrica

o Rojo=1,8a2,2voltioso Amarillo=2,1a2,4voltioso Verde=2a3,5voltios

- Cable de cobre: para realizar lasconexionesennuestrocircuito-Uncuchillo-Unaregla:paramedirladistanciaentrelas ranuras que debemos hacer en cadafruta-Tijeras-Tablademadera-Tabladeplástico


44

Para comprobar la hipótesis planteada,hemosrealizadolossiguientespasos.

1. Crearunapilacaseraconlimones.

Conmediolimón:Comenzamoshaciendodosranurasaambosextremosdellimóne insertando en ellas la lámina de cobreen un lado y el cobre galvanizado en elotro. Las situamos en una tabla deplástico. Finalmente comprobamos elvoltaje conectando el cable rojo delmultímetro (el positivo) a la lámina decobre libre y el cable negro(común) altornillogalvanizado.Obtenemos0.9V.

Con un limón: Repetimos el procesosituando en los extremos de ambasmitadas una lámina de cobre y untornillo galvanizado. Establecemos uncircuito en serie uniendo mediante uncable de cobre uno de los tornillosgalvanizadosconlaláminadecobredelaotra.Posteriormente,medimoselvoltaje

producidoconelmultímetrosiguiendoelproceso anterior. En este caso usamospinzas de sujeción para enganchar loscables.Obtenemos1,38V.

Con un limón y medio: Situamos aambosextremosdecadamitadde limónuna lámina de cobre y un tornillogalvanizado. Establecemos de nuevo uncircuito en serie como anteriormenteuniendo mediante cable de cobre eltornillo (primer limón) con la láminadecobre (segundo limón). También se unemediante cable el tornillo galvanizado(segundo limón) con la lámina de cobre(tercer limón).Medimoselvoltajeconelmultímetroyobtenemos1,86V.

Condos limones: Insertamosel tornillogalvanizado y la lámina de cobre en laúltimamitadquenosquedayrepetimos


45

el proceso del paso anterior añadiendoun fragmento de cobre de cable deltornillo galvanizado (tercer limón) a lalámina de cobre del cuarto limón.Medimos el voltaje y obtenemosalrededorde2,56V.

En una tabla de madera: Repetimosexactamente el mismo proceso en unataba de madera y observamos comoaumenta considerablemente el voltaje.Alcanza3,68V.

Con un limón seco: Tras dejar secar ellimón cinco días observamos comoaumenta ligeramente el voltaje,alcanzando3,78V.

2. Crearunapilacaseraconlimas.

Tras comprobar que se obtiene mayorvoltaje en una tabla de maderarealizamos exactamente el mismoproceso con las limas. Con media limaobtenemos 0,95 V, con una entera 1,72,conuna ymedia 2,27V y condos limas3,00V.


46

3. Crear una pila casera connaranjas.

Denuevorealizamoselprocesorealizadocon anterioridad con las naranjas,situándolasenunatablademadera.Conmedia naranja obtenemos 0,99 V, conuna naranja 1,96 V, con una naranja ymedia2,70Vycondosnaranjas3,30V.

4. Crear una pila casera conplátanos.

Para finalizar lo repetimos con laúltimafruta, el plátano, situándolo también enunatablademadera.Conmedioplátanoobtenemos0,93V,conunplátano1,67V,conunaplátanoymedio2,53Vycondosplátanos3,13V.


47

RECOLECCIÓNDEDATOS

Tras realizar los diversos circuitos conlasdistintas frutasy recoger losvoltajesobtenidosintentamosconestosencenderdistintosleds.

Paraproporcionarelvoltajeacualquieradelosledsyhacerqueestosseiluminenunimos el cable saliente de la láminadecobre al terminal del cátodo (el máslargo) y el terminal del ánodo al cablesalientedelaláminadezinc.

Ø Condoslimones.

Conunledrojo

Conunledamarillo

Conunledverde.


48

Ø Condoslimas.

Conunledrojo.

Ø Condosnaranjas.

Conunledrojo.

Conunledamarillo.

Conunledverde.

Ø Condosplátanos.

Conunledrojo.

Conunledamarillo.

Conunledverde.

EVALUACIÓNDELOSRESULTADOSOBTENIDOS

Los resultados obtenidos tras laobservación de estos, noestánprácticamente de acuerdo con loqueesperábamos.

En primer lugar, el limón es la segundafruta que más energía ha producido.


49

Nuestra hipótesis esperaba que fuese lafruta que mayor energía produjeradebido a su mayor acidez (en este casocítrica),sin embargo hemos podidocomprobar queha sido el plátano,considerado como una fruta no cítrica,conunamenorcantidaddeacidezqueellimón, , el mayor productor de energía:.Esto se debe a que los plátanos queutilizamosteníanunmayorjugodebidoasu excesivamadurez, y este jugo resultóbene$icioso para la producción deenergía.

Ensegundolugar,lasnaranjasylaslimashan dado el resultado esperado:tratándosedecítricos,hanproducidounagran cantidad de energía, aunque no haresultado mayor que la de losplátanosyloslimones

Por otra parte, Se ha podido observargrandes diferencias con respecto almaterial del que estaba hecha la tablasobre la que hemos colocado elexperimento. Hemos podido comprobarque sobre la tabla de madrea, segenerabaunamayorenergíaquesobreladeplástico.Estosedebeaquelamaderaes un mayor aislante de energía que elplástico,locualimpideenmayormedidalaperdidadeenergía

Finalmente también se ha podidocomprobarque ladivisiónde la frutaenvarias partes generaba una mayorcantidad de energía que la fruta en unasola pieza, ya que la fruta dividida envarias partes supone la generación deenergíadesdemásfuentes.

CONCLUSIÓN

Hemos podido con,irmar la hipótesisplanteada: la energía generada esdiferenteparacadafruta.

De los resultados obtenidos, podemosconcluirquelageneracióndeenergíaporla fruta no depende tanto del tipo defruta (si se tratan de cítricos o no), sinodel contenido de ácidos que tenga cada

una de ellas, y este contenido en enácidos depende en mucha medida delgrado demaduración de lasmismas. Deeste modod, una furta en principio conmenor contenido acido que un cítrico,como es el caso del platano,puedeproudcirmayorenergíaeléctricacuandose encuentra en un estado de incipientemaduraciónquesuponetenerunelevadocontenido en acidos que aun no se hanconvertido en azucares en la parte 1inaldelprocesodemaduración.

Por otro lado podemos a-irmar queeltipodematerialempleadocomosoportepuede in(luir en la cantidad de energíaeléctricaproducida; cuantomayor sea lacapacidadaislantedel soporte,mayoresla energía eléctrica que se produce,motivado por la existencia de menorperdidadeenergíaenelpropiosoporte.

Estehechoseconsideraunaevidenciaenelcasodelplátanoquecorrespondeal

Ejemplo más claro: sobre la tabla demadera su energía era de3,42voltios,mientrasquesobreelplásticosegenerounos2,8voltios.

Finalmentehemospodidocon0irmarqueladivisióndelafrutaenvariostrozosnosgenerabaunamayorcantidaddeenergía.

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http://www.ehowenespanol.com/crear-

electricidad-usando-limones-como_219591/

http://www.xn--experimentosparanios-

l7b.org/hacer-una-pila-casera-con-

limones/

C.Pintado,I.FernándezyM.Álvarez(1ºBach.) Iluminacióndeemergencia(…)

51

Iluminacióndeemergenciaencarreterapor

quimioluminiscencia*ClaudiaPintado,IreneFernándezyMartaÁlvarez(1ºBach.)

ProfesorJoséIgnacioEsquinas.


Anteunaccidenteosiniestro,losalrededoresdelvehículoaccidentadodebenserseñalizadosparaalertaraotrosusuariosdelavíaydeestaformaevitaraccidentesencadena,asegurandolazonayfacilitandolalabordelosequiposdeemergencia.Estaspremisasresultanmáscomplicadasdecumplirenaccidentesnocturnosyenausenciadeluz,cuandoserequiereaumentarlavisibilidad.Lainvestigaciónque

harealizadonuestroequiposehacentradoenestudiarlaviabilidaddelaaplicacióndefluidosquimioluminiscentescomosistemadeiluminacióndeemergenciaencarreteras,delimitandolazonasiniestradaypermitiendosuvisualizacióneiluminación.Enconcreto,sehanestudiadodosprocesosde

quimioluminiscencia;lareaccióndeluminolconperóxidodehidrógenoyunasalférrica,ylareaccióndeésteresdeácidooxálicoconperóxidodehidrógenoyun

fluoróforo.

1. FASEDEPLANTEAMIENTO

OBJETIVODELAINVESTIGACIÓNLas reacciones dequimioluminiscenciason aquellas en lasque se desprenden energía en forma deluzvisible.Esta radiaciónemitidapuedeserdeunaespecialintensidad, _____________________________RevistadeInvestigaciónQuímicaVGC,3,51-63.*Proyectofinalista.Mayo2016.ISSN:2386-5067

suficiente como para poder estudiar suaplicación para la señalización desiniestrosencarreteras.

El objetivo de la investigación espresentaryestudiardistintasreaccionesde quimioluminiscencia, y atendiendo avariablescomoeltiempo(duracióndelaintensidad), intensidad de la luz ycondiciones térmicas, evaluar laconveniencia de cada reacción para laaplicaciónprevista.


52

Tras presentar el diseño de la

investigación y la fase de

experimentación se contrastarán los

resultados y en base a los mismos se

evaluará lahipótesisdepartida.Encaso

de ser verificada se propondrá un

método para la implementación de

sistemas de iluminación de emergencia

envehículossiniestrados.

MARCOTEÓRICO

Existen dos términos que en ocasiones

inducen a confusión, como es el caso de

lafluorescenciaylaquimioluminiscencia,

ambos considerados procesos

fotoquímicos.

Cuando a una molécula se le irradia

energía, se produce la absorción de

cuantosde luz (fotones)y laproducción

de estados electrónicos excitados muy

reactivos.Comoes evidente, lamolécula

nopuedequedarseenunestadoexcitado

indefinidamente ya que representa una

situacióninestable,porloquesufriráuna

reacción química o bien liberará el

excesodeenergíadeformatérmicaopor

radiación.

La fluorescencia es precisamente el

proceso de emisión en el cual las

moléculas excitadas por la absorción de

radiación electromagnética liberan su

exceso de energía en forma de fotones

con menor energía, generalmente con

una longitud de onda más larga que la

inicialmente recibida. Este proceso dura

tanto como el estímulo (energía

irradiada), de tal forma que cuando la

energía irradiada cesa, también cesa el

fenómeno de fluorescencia, a diferencia

por ejemplo de la fosforescencia (la luz

absorbida se vuelve a emitir despuésde

transcurrirunciertotiempo).

Lassustanciasenlascualesseobservael

fenómeno de fluorescencia se llaman

fluoritas, siendounejemplode este tipo

de sustancias la fluoresceína,una salde

resorcinol fltaleína que diluida en agua

tiene un color amarillo, y cuando se

encuentra en soluciones de pHmayor a

5, se torna verde, y su fluorescencia

aumenta.

Enlapresenteinvestigaciónlautilización

de la fluoresceínase limitaa favorecery

amplificar el efecto de una reacción de

quimioluminiscenciacomoladelluminol

conunasalférrica.

No obstante, la presente investigación

tiene su fundamento químico en el

proceso de quimioluminiscencia. Este

término se utiliza para describir la

emisión de luz como resultado de una

reacción química, de tal forma que la

energía liberada en esta reacción es la

responsabledeexcitarciertasmoléculas,

que tras una desactivación vibracional

dentro del mismo estado excitado,

liberansuexcesodeenergíaenformade

radiación con una longitud de onda que

puedeestarenelespectrovisible,loque

es fácil de ver y de identificar. Sin

embargo, a menudo el fenómeno de la

quimioluminiscenciaesdemasiadobreve

como para pensar en potenciales

aplicaciones que requieran de cierta

permanencia en cuanto a la radiación

emitida.

Para evaluar su conveniencia con

respecto al objetivo de la investigación,

se han estudiado y desarrollado dos

procesos químicos en laboratorio;

quimioluminiscencia de luminol y

quimioluminiscenciadeésteresdelácido

oxálicos.

Acontinuaciónseresumebrevementeel

fundamentoteóricodecadaproceso.

1. Quimioluminiscencia del luminol.El luminol (5-amino-2,3-

dihidroftalazina-1,4-diona) es un

derivado del ácido ftálico que en

condiciones estándar se encuentra

en fase sólida y con una coloración

verdosa. Da la reacción

Quimioluminiscencia con peróxidos

y en presencia de complejos de

hierro como catalizadores, por lo


53

que se emplea en química forensepara la detección de rastros de

sangre.

2. Quimioluminiscenciadeésteresdelácido oxálico. Laquimioluminiscenciaproducidaporlaoxidacióndederivadosdeésteresdelácido oxálico en presencia decolorantesfluorescentesdeberíaser,apriori, de mayor intensidad yduración que la obtenida con elluminol. Al hacer reaccionar ésteresdel ácido oxálico con peróxido de

hidrógeno en presencia de distintoscolorantes se supone que emitirándistintos coloresde luz, (RodaminaBpara luz roja, rodamina 6G para luznaranja, 9,10-Bis(Feniletinil)-antraceno para luz verde y 9,10-Difenilantraceno para luz azul). Elmarco teórico de este procesoquímico se resume en los siguientespuntos:

a) Unésterderivadodelácidooxálico, comoeloxalatodedifenilo reaccionaconelaguaoxigenadayproducendossustancias,fenoly1,2-dioxetanodiona

b) La1,2-dioxetanodionaesunasustanciaintermediamuyinestablequesedescomponeendióxidodecarbonoliberandoenergía.


54

Estaenergíaesabsorbidaporlasmoléculasdecolorantequeexcitanunelectrón.Cuandoeseelectrónregresaasuestadofundamentalemiteunfotóndeluz.

FORMULACIÓN DE LA HIPÓTESIS DEINVESTIGACIÓN

Teniendo en cuenta el objetivo de lainvestigación y la aplicación perseguida,lahipótesisdeinvestigacióndelaqueseparteeslasiguiente:

1. Aplicación de fluidosquimioluminiscentes sobrepavimento como sistema deiluminacióndeemergencia

Se pretende que ante un accidente osiniestro, los alrededores del vehículoaccidentado se pueden volverluminiscentes en la oscuridad con laaplicación de fluidosquimioluminiscentes, y de esta formaaumentar la visibilidad. Con ello, seconseguiría señalizar la zona delaccidenteparaalertaraotrosusuariosdela vía intentando evitar accidentes encadena,permitiendolocalizarelvehículoy contribuyendo a asegurar la zona y ailuminarlas para facilitar la labor delosequiposdeemergencia.

La hipótesis base o de partida se puededividir en dos subhipótesis conconsideraciones imprescindibles quedeben cumplir los fluidosquimioluminiscentes que se obtenganparapoderdarleselusoprevisto:

1.1. El fluido quimioluminiscenteproporciona luz de intensidad

suficiente como para permitir suvisualización en la oscuridada100metrosdedistanciacomomínimo

1.2. EL tiempo de luminiscencia seprolonga en el tiempo un mínimode 4-5 horas, siendo así suduraciónsuficiente.

La investigación diseñada, que sepresentaenelsiguientecapítulo,permitecontrastarlashipótesisdeestudio.

2. DISEÑODEINVESTIGACIÓN

La investigación se basa en laexperimentación de dos reaccionesquímicas que produzcan luminiscencia,detalformaquepermitaelestudiodelassiguientesvariables, fundamentalesparaevaluarlahipótesisdeestudioyconellolaviabilidaddelaaplicación:

• Intensidad de la luz, que permita sersuficiente para su observación comomínimoa100metrosdedistancia

• Tiempo de luminiscencia,estableciendo un mínimo de 4 horasdeduración

• Temperatura,analizandosuinfluenciasobrelaluminiscenciaproducidaenlareacción

Los procesos químicos elegidos para suestudio son las reacciones del luminolcon una sal férrica y la reacción de losderivados de ésteres del ácido oxálicoconperóxidodehidrógeno,quehansido


55

descritas en la fase de planteamiento. Acontinuación se describe lametodologíacientífica seguida, estructurada ensendosprocesos:

1. Quimioluminiscencia delluminol.Partiendode labaseteórica,sediseña un experimento en el que seprepare una disolución de luminol y sehaga reaccionar con peróxido dehidrógeno en presencia de ferricianurode potasio (K₃[Fe(CN)₆]) comocatalizador.Elprocedimientoseráelsiguiente:

o Inicialmente se preparará unadisolución de luminol en un mediobásico, añadiendo para ello NaOH.Servirá una pequeña cantidad deluminol,apenas0,1g,disueltosen50mldeaguadestilada,yconadicióndedoslentejasdeNaOH.

o Sepreparará tambiénunadisolución,en recipiente independiente, deferricianurodepotasioapartirdeunacantidad de 2 g de esta sal (no serequiere mucha cantidad, al actuarcomocatalizador)y5mldeperóxidodehidrógeno.

o Mezclaremos las dos disoluciones yañadiremos posteriormente otradisolución de fluoresceína sódica, enmediobásico,quesupuestamenteviraelcoloraunverdemásintenso.

o Para comprobar los efectos se haceoscuridad, y se evalúan las variablesde estudio anotando el tiempo quedure la luminiscencia, la distanciadesdelaqueseobservayelpotencialefecto de la temperatura al acercarloalfuego(mecherodealcohol).

2. Quimioluminiscencia deésteres del ácido oxálico. El estudiodocumental de este proceso químicoindica que a priori se debería obtenerunaluminiscenciademayorintensidadyduración que la anterior, con unaexperiencia aparentemente máscomplejaencuantoasumetodología:

o Se prepara una disolución de bis-oxalato con las siguientesproporciones aproximadas; 75mg deoxalatodebis(2,4-dinitrofenilo)en45mldeunamezcla80:20deacetatodeetilo/acetonitrilo

o Acontinuación, sepreparadisoluciónde peróxido de hidrógeno (H2O2)añadiendo0,75mldeaguaoxigenadaal30%enunmatrazaforadode25mly se enrasa hasta 25 ml conacetonitrilo.

o Se preparan cuatro tubos de ensayolimpios y se depositan en ellos, unosmiligramos de cada uno de lossiguientes fluoróforos; rodamina B(luzroja);rodamina6G(luznaranja);9,10-Bis(Feniletinil)-antraceno (luzverde); 9,10-Difenilantraceno (luzazul)

o Sobrecadaunodelostubosdeensayose añaden 7,5ml de la disolución debis-oxalato previamente preparada.La quimioluminiscencia se inicia trasla adición de 1-2 ml de la disoluciónde peróxido de hidrógeno enacetonitrilo.

o Al igual que con la experienciaanterior, sedeberáhaceroscuridadyanotar los resultados en cuanto aintensidad, tiempo e influencia de latemperaturaacercándoloalfuego.

Cabe destacar que este diseño tuvo quesermodificado posteriormente debido alapocadisponibilidadyalaltopreciodeloxalatodebis(2,4-dinitrofenilo);se trataes un producto extremadamente caro yporesoserecurrióaemplearcomoésterdelácidooxálicoeloxalatodedifenilo,demayor disponibilidad (se encuentra enlas denominadas “barras luminosas” -“glowsticks”)yaunmenorprecio.

3. FASEDEEXPERIMENTACIÓN

En esta fase se ejecutó el diseño,mediante experiencias realizadas en ellaboratorio escolar y en exteriores, seprocedióalarecogidadeinformaciónyalaobtencióndedatosexperimentalesconrespectoalasvariablesobjetodeestudio.


56

Experimento 1. Quimioluminiscenciadelluminol

Elmaterialempleadofueelsiguiente:

Imagen1.Reactivosempleadosparalareaccióndequimioluminiscenciadel

luminol.Deizquierdaaderecha;luminol,fluoresceínasódica,ferricianurode

potasioehidróxidodesodio

Inicialmente se deben preparar dosdisoluciones, cada una en un vaso deprecipitadosomatrazaforado:- Disolución A. Echamos 50 ml de aguadestilada en el matraz o vaso deprecipitadosyañadimos2gferricianurodepotasio.Removemosbienduranteuntiempohastaqueladisoluciónestémásomenos homogénea. Posteriormentevertemos unos 5 ml de agua oxigenadacomercial.

- Disolución B. Disponemos 50 ml deagua destilada en el matraz o vaso deprecipitados y añadimos 2 lentejas deNaOH. Removemos bien hasta que sedisuelvenlasdoslentejas.

Posteriormente sobre esa mismadisolución A añadimos media punta deespátula (0,1 g aprox.) con luminol.Agitamosyremovemos.

-DisoluciónC.Preparamosuna solucióndefluoresceína,cogiendo1g,yañadimos50 ml de agua destilada. Removemosbienhastaobservarladisolucióndetodalafluoresceína,inicialmentesólida.

Imagen2.DetallededisolucionesA,ByCpreparadas.

Hacemos oscuridad y mezclamos 25 mlde las disoluciones A y B sobre unerlenmeyer. Observamos el resultado yevaluamoslasvariablesdeestudio(colore intensidad, influencia de temperatura,tiempo). Cogemos otro erlenmeyer yrepetimos la operación; mezclamos loquequedadeladisoluciónAyByahoraadicionamos50mldeladisolucióndelafluoresceína en este erlenmeyer.Hacemos oscuridad y evaluamos lasvariablesdeestudio.

Los datos experimentales relativos a lasvariables de estudio se apuntarondurantelaexperiencia,yserecogenenlasiguientetabla:

o Vasodeprecipitadoso Aguadestiladao Embudosdecristalo Erlenmeyero Pipetao Varillaso Espátulao Mecherodealcoholo Pinzasdemaderao H2O2(aguaoxigenada)o NaOH(hidróxidodesodio)o Fluoresceínasódicao K3[Fe(CN)6](ferricianurode

potasio)o Luminol


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Reactivos Cantidad Coloreintensidad

Influenciatemperatura

Tiempo(duración

luminiscencia)5-amino-2,3-dihidroftalazina-1,4-diona(luminol)

C8H7N3O2

0,1gAzulvioláceo,

confluoresceína

verde.

Intensidadmedia,visiblecortadistanciaenoscuridad(<100m)

Sininfluencia 5-10segundos

Ferricianuro depotasio

K3[Fe(CN)6]2g

Hidróxidodesodio

Na(OH)2lentejas

Peróxido dehidrógeno

H2O25ml

Fluoresceínasódica 1g

Tabla1.Obtencióndedatosexperimentalesparalareaccióndequimioluminiscenciaconluminol.

Imagen3.Quimioluminiscenciaporreaccióndeluminolconperóxidodehidrógenoyferricianurodepotasio


58

Experimento2.Quimioluminiscenciadeésteresdelácidooxálico

Enestecaso,elmaterialempleadofueelsiguiente:

* Por losmotivos esgrimidos en el diseñode anterior (alto precio, pocadisponibilidad), se decide no emplearoxalato de bis(2,4-dinitrofenilo) sino

partir de una disolución de oxalato dedifenilo obtenida a partir de las “glowstick”,obarrasdeluz.

Abrimosinicialmenteunabarradeluz,oglowstick,de laqueseextraeeloxalatode difenilo, que se dispone en unaprobeta en una cantidad de 15 ml. Seprepara una disolución de peróxido dehidrógenoapartirde0,75mldeH2O2al30%enunmatrazaforadode25ml.Entres tubos de ensayo distintos, sedisponen los fluoróforos (rodamina,9,10-Bis(Feniletinil)-antraceno y 9,10-Difenilantraceno ) a partir de 2 mg decadauno.Sobrecadaunodelostubosdeensayo se disponen 5ml del oxalato dedifenilo y 1 mil de la disolución deperóxido de hidrógeno. Hacemososcuridad y observamos el resultado.Evaluamoslasvariablesdeestudio(colore intensidad, influencia de latemperaturaytiempodeluminiscencia)

Los datos experimentales relativos a lasvariables de estudio se apuntarondurantelaexperiencia,yserecogenenlasiguientetabla:

o Vasosdeprecipitadoso Aguadestiladao Embudosdecristalo Erlenmeyero Probetao Matrazaforadoo Pipetao Varillaso Espátulao Mecherodealcoholo Pinzasdemaderao H2O2(peróxidodehidrógeno)o Oxalatodedifenilo*o Fluoróforos (rodamina, 9,10-

Bis(Feniletinil)-antraceno y9,10-Difenilantraceno)


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Tubodeensayo Reactivos Cantidad Colore

intensidadInfluenciatemperatura

Tiempo(duración

luminiscencia)

TuboA

Oxalato dedifenilo 5ml

Naranja

IntensidadaltaVisiblelarga

distanciaenoscuridad(>100m)

Considerableaumentodeintensidad

5horas,peroapenas40minutossisecalienta


H2O2

1ml

Rodamina 2mg

TuboB


Verde-amarillo




4-5horas,peroapenas40minutossisecalienta


H2O2

1ml

9,10-Bis(Feniletinil)-antraceno

2mg

TuboC


AZUL




4-5horas,peroapenas40minutossisecalienta


H2O2

1ml

9,10-Difenilantraceno 2mg

Tabla2.Obtencióndedatosexperimentalesparalareaccióndequimioluminiscenciaconoxalatodedifenilo.


60

Imagen3.Quimioluminiscenciaporreaccióndeoxalatodedifeniloconperóxidodehidrógenoyrodamina

4. ANÁLISISDERESULTADOS

Los resultados obtenidos en la fase deexperimentación confirman que los dosprocesos químicos realizados enlaboratorio producen luminiscencia. Sinembargo, arrojan conclusiones muydistintascuandoseevalúanlasvariablesde estudio en cada caso,y se contrastanlashipótesis.

Acontinuaciónseresumenyanalizanlosresultados obtenidos en cadaexperimento.

Quimioluminiscenciadelluminol

La reacción química dio como resultadouna luminiscencia conun color azul contonosvioláceosmuycaracterística.

Sin embargo, la duración fue de apenas5-10 segundos, bastante por debajo delos 40 segundos que el estudiodocumental revelaba como tiempo de

duración para la luminiscencia delluminol.

Por otro lado, la intensidad no erasuficiente para poder percibirse a unadistancia superior a los 100 metros, yanteunaumentodetemperaturaapenasaumentaba la intensidad de laluminiscencia.

Por todo ello, se descartó laquimioluminiscencia del luminol para laaplicaciónprevista,rechazandoparaesteprocesolashipótesisdeestudio.

Quimioluminiscenciadeésteresdelácidooxálico

En este caso, los resultados fueron máspositivos con respecto a la hipótesis departida. La intensidad de la luz erasuficiente como para ser observada connitidezaunadistanciasuperioralos100menoscuridad.


61

Además,laduracióneracomomínimode

5 horas, pues se realizó la experiencia a

primera hora de clase y al finalizar la

última clase (14:20), aún se apreciaba

luminiscencia.

En cuanto a la influencia de la

temperatura, en este caso era notable,

pues al acercarlo a un foco de calor

(mecherodealcohol)seapreciabaquela

intensidad aumentaba sustancialmente,

pero disminuía la duración de la

luminiscencia a apenas 30-40 minutos.

Imagen4.Influenciadelatemperaturaenlaquimioluminiscencia.Seobservaun

incrementonotabledelaintensidaddelaluzemitidaalacercarloaunfocodecalor

Los resultados de esta experiencia por

tanto indicaban que la reacción de

oxalato de difenilo con peróxido de

hidrógeno y un fluoróforo podría ser

válida en condiciones ambientales, sin

incremento de temperatura, pues era

positiva para las variables de estudio y

confirmabalashipótesisdeestudio.

A modo de resumen, la siguiente tabla

recoge el resultado del contraste de las

hipótesis de partida con respecto a los

procesosquímicosestudiados.

Tabla3.Evaluacióndehipótesisdepartida,deacuerdoalmétodocientíficorealizado,paralaprimeraexperiencia

HipótesisdeestudioQuimioluminiscenciadeluminol

Aceptada/

RechazadaMotivo

Aplicacióndefluidos

quimioluminscentessobrepavimentocomosistemadeiluminacióndeemergencia

1.1Elfluidoquimioluminiscente

proporcionaluzdeintensidadsuficientecomoparapermitirsuvisualizaciónenlaoscuridada100metrosdedistanciacomo

mínimo

RechazadaLuminiscencianovisible

aunadistanciasuperior

a100metros

1.2ELtiempodeluminiscenciaseprolongaeneltiempoun

mínimode4-5horas,siendoasísuduraciónsuficiente

Rechazada Escasaduración,apenas

5-10segundos


62

Hipótesisdeestudio Quimioluminiscenciadeésteresdelácidooxálico

Aceptada/Rechazada Motivo

Aplicaciónde

fluidos

quimioluminscen

tessobre

pavimentocomo

sistemade

iluminaciónde

emergencia

1.1Elfluido

quimioluminiscente

proporcionaluzdeintensidad

suficientecomoparapermitir

suvisualizaciónenlaoscuridad

a100metrosdedistanciacomo

mínimo

AceptadaIntensidadsuficiente,visibleenoscuridadadistancia>100m

1.2ELtiempodeluminiscencia

seprolongaeneltiempoun

mínimode4-5horas,siendoasí

suduraciónsuficiente.

Aceptada

Tiempodeluminiscencia

superiora5horas,atemperaturaambiente

Tabla4.Evaluacióndehipótesisdepartida,deacuerdoalmétodocientíficorealizado,para

lasegundaexperiencia

5. CONCLUSIONES.VIABILIDADDEAPLICACIÓNPROPUESTA

Las reacciones quimioluminiscentes hanalcanzado gran interés en los últimosaños debido, por un lado, a la granamplitud de sus posibilidades deaplicación a la Bioquímica Clínica y, porotro,a las importantesventajas, frentealasmetodologíasconvencionales,quelasnuevas metodologías luminiscentesparecen aportar en el campo de lasdeterminacionesanalíticas.Eselcasodelos inmunoanálisis quimioluminiscentesque emplean marcadores como elluminol,muyestudiadoyempleadoenlaactualidadenlaquímicaforense.

Sin embargo, son escasos los estudiossobre las potenciales aplicaciones de laquimioluminiscencia en otros camposcomo puede ser la señalización deemergencia en infraestructuras viariascomo carreteras. Atendiendo al númerodeaccidentesnocturnosquetienenlugaren nuestro país, con un número dedesplazamientos por la noche muy alto

en comparación con otros países, y lamalaseñalizaciónde losmismos,resultauncampomuyinteresantesiendoesteelmotivo por el que se ha decididoinvestigar.

En la investigación realizada, losresultados obtenidos permitenestablecercomoconclusiónprincipalquela reacción de ésteres del ácido oxálico(comoeloxalatodedifeniloempeladoenel experimento 2) con peróxido dehidrógeno y un fluoróforo podría serempleadaatalfin,enbasealaspositivascondicionesde intensidadyduracióndelaluminiscencia.

El siguiente reto era decidir cuál es laformamás adecuada de aplicar el fluidoquimioluminiscentesobreunasuperficiecomo el asfalto o pavimento de unacarretera. En el equipo hemos pensadoque, de igual formaque se utiliza con elluminol en la química forense, podríaresultar interesante diseñar un esprayque se pudiera recargar con oxalato dedifenilo y peróxido de hidrógeno con


63

fluoróforo, dispuestos en envases

independientes y que solo semezclaran

enelesprayenelmomentodeseñalizar

lazonasiniestrada.

Imagen5.Espraydeluminolempleadoenlaactualidad(izquierda)ypropuestadeespray(derecha)paraaplicaciónprevista

Por último, y como colofón a las

conclusiones de la investigación,

debemos decir que si bien creemos que

este sistema puede resultar válido y se

puede implementar para iluminación de

emergencia en carretera, somos

conscientesde las limitacionesquetiene

unainvestigacióndeestascaracterísticas

en el entorno escolar. Sería necesario

desarrollar más esta aplicación con un

estudio demayor profundidad y con un

equipamiento más completo que el

propio de un laboratorio de un centro

educativo.

6. VALORACIÓNPERSONAL

Para nosotros es una manera de

acercarnosdeunaformamásdirectaala

química, y al tratarse de algo propio

ponemos en ello más dedicación y

preocupación.

Desde nuestro punto de vista es una

oportunidad para tratar temas como la

quimioluminiscencia,elcuálnopodemos

abordar tanto como nos gustaría, y

además al ser este trabajo algo

ciertamente más llamativo por sus

resultados; es decir, la luz y los colores;

resultamásatractivo.

Y no hay mejor manera de aprender y

entenderalgoqueexperimentarlo,porlo

tanto nos alegramos de haber probado

esta experiencia y con ello de haber

explorado un poco más acerca de los

tipos de reacciones químicas y sus

posibles aplicaciones, con el fin en este

caso de intentar mejorar los problemas

actualesdetráficoyevitarelnúmerode

accidentes.

Referencias________________________________________________

-BREWSTER,R.Q.yotros.“Curso

prácticodequímicaorgánica”,Editorial

Alhambra,1986.

-PAVIA,D.yotros.“Químicaorgánica

experimentarl.,EUNIBAR,1978.

https://www.ucm.es/data/cont/docs/41

0-2014-11-06

gui%C3%B3n_practicas_QOII_2014_15_v

2.pdf

http://www.shu.edu/~chm_tgc/chemilu

mdir/chemiluminiscence.html

http://www1.chem.leeds.ac.uk/delights/

http://www.madsci.org/

C.Alegría,C.AlonsoyF.Cuevas(1ºBach.) Investigacióndelafermentación(…)

64

Investigacióndelafermentacióndelmosto*

CarmenAlegría,ClaudiaAlonsoyFranciscoCuevas(1ºBach.)

ProfesoraGemaCarrica

ColegioConcertadoBilingüeDivinaPastora,León

Enelestudioquesepresentaserecogenlosdatosdelprocesodefermentacióndelauva,obtenidosporparteungrupodetresalumnosde1ºdeBachilleratodel

ColegioDivinaPastoradeLeón,encolaboraciónconlabodegaLeyendadelPáramodeLeón.Durantedichoestudioseanalizaránloscambiosqueseproducenenladensidad,enlaintensidaddecoloryenlaconcentracióndepolifenolesduranteelprocesodefermentacióndelauva.Tambiénseinvestigarásobrelarelaciónqueexisteentrelaconcentracióndeazúcardelmostoinicialylaconcentración

alcohólicadelproductofinal,vino.

PLANTEAMIENTODELPROYECTO

A) Objeto: En el estudio que sepresentaserecogenlosdatosdelprocesodefermentacióndelauva.Durantedichoestudioseanalizarán loscambiosqueseproducenenladensidad,enlaintensidadde color y en la concentración depolifenoles durante el proceso defermentacióndelauva.B) Marco teórico: En el marcoteórico se tratará la estructura de lamateriaprima,elcálculodelrendimientodelauva, latransformacióndelauvaenvino, la vinificación del tinto y lafermentación alcohólica. Todo elloimprescindibleparallevaracabonuestrotrabajodeinvestigación.

_____________________________

RevistadeInvestigaciónQuímicaVGC,3,64-85.*Proyectoganador.Mayo2016.ISSN:2386-5067

a) Estructura de la materiaprima.:Lamateriaprimaquesirveparaelaborarelvinoeslauva.Losracimosdeuvasecomponen fundamentalmentedelraspónydelosgranos:o El raspón: El raspón -tambiénllamado raspa y escobajo- forma elesqueletodelracimo.Suestudiodesdeelpunto de vista enológico nos permiteconocer que sustancias puedenincorporarsealvinocuandolosrasponesestánpresentesdurantelafermentación.Elraspónpuedellegaralabodegaendosestados: verde omaduro (lignificado) Elraspón verde tiene gran contenido deagua, clorofila, taninos, ácidos málico ytartárico, y sales acidas. Durante lafermentación confiere al vino ciertosabor vegetal o herbáceo. Los rasponesmaduros contienenmenos agua, taninosy ácidos libres -a menudo carecen deácidomálico-, y tienen, por el contrario,mayor proporción de sales acidas.Durante la fermentación de los tintos,una parte de estas sustancias se


65

incorpora a los vinos, aumentandofundamentalmente su acidez y sucontenido en taninos, de forma que sehacen más duros y astringentes. En elcaso de fermentaciones defectuosas olargamente encubadas, los rasponespueden ceder al vino saboresdesagradables o herbáceos. Por losmotivos anteriormente expuestos, elraspón se separa del grano antes delencubado,demodoquenoestépresentedurantelafermentaciónymaceracióndelauvatinta.o Elgrano:Losgranosdeuvaestánconstituidos por hollejos o pieles, lapulpay laspepitasLoshollejosopielesatesoran la mayor parte del color y dearoma,ydeterminandeformadecisivaelsabor de los vinos. Están compuestos,fundamentalmente por agua, ácidosmálicoytartárico,sales,taninoymateriacolorante. Los granos de uva estánrecubiertos de una sustancia cerosa,llamada pruina, a la cual se adhierenmuchosmicroorganismospresentesenelaire, entre ellos las levaduras quedesencadenan la fermentaciónespontanea. La proporción de acidez,sales acidas y taninos varía según elestadodemadurezdelauva.Lostaninos,en especial, difieren mucho de unavariedad a otra, o según sean los vinosblancos o tintos. Muy variables sonigualmenteel espesory ladurezade loshollejos. El color de las uvas se debe ados clases de pigmentos: antoxantinasdecoloramarillento,queestánpresentesen todas las pieles de uvas blancas otintas; y antocianinas, de color rojo enmedio acido, que son exclusivas de lasvariedadestintas.Enlapulparesidenlosprincipales componentes del mosto(agua,azucaresyácidosorgánicos),que,durante la fermentación, se convierten

en vino. Como la pulpa contiene muypocos taninos, éstos son muy pocoapreciables en los vinos blancosprocedentes de la primera prensada,cuyos mostos apenas han permanecidounosbrevesinstantesencontactoconloshollejos. Laspepitas o semillasdifierentambién según las variedades, e inclusoexisten uvas que carecen de ellas. Laspepitas poseen una capa externa muydura y prácticamente no se rompendurantelavinificación,aunquecedenunapequeñaproporcióndetaninosalvino.

Enlassiguientesimágenespuedenversetanto la estructura del racimo como laestructuradelgrano:

b) Cálculodelrendimientodelauva.

La composición porcentual de cada unodeloselementosdelracimodeuvavienedadoenlasiguientetabla:


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Raspónoescobajo 5%

Hollejo 7%

Pepitas 4%

Pulpa 84%

Estosporcentajesvaríansegúneltipodeuva y el estado de maduración de lamisma. Por ejemplo, cuando la uva estámuy madura la mayor parte del pesocorrespondealapulpadelauva.

Para calcular el rendimientode la uva ocomposición porcentual de cada uno desus elementos se realizan las siguientesoperaciones:

a. Sepesaelracimodeuvayseanota.b. Se separan los granos del raspón y

seanotasupesoc. Se calcula el peso del raspón

restandoalpesodelracimodeuvaelpesodelosgranos.

d. Se separan las pepitas y las pielesdelgranoyseanotansuspesos.

e. El peso de la pulpa se calcularestando al peso del grano, el pesodelaspepitasydelaspieles.

f. Secalculaeltantoporcientodecadauno de los componentes del racimode uva mediante una relaciónsencillaentreelpesodelracimoyeldecadacomponente.

c) Transformación de la uva envino.:La transformacióndeuva en vinoes un proceso natural y, a la vez,espontaneo.Paralaobtencióndevinonose requieremásqueuna cierta cantidaddezumodeuvas-el llamadomosto-y lapresencia de un microorganismo -conocido como la levadura- que seencuentrade formanaturalsobre lapielde los granos de uva cuando estánmaduros. Esa transformación se havenidoproduciendodeformaesporádicadurante millones de años, sin más

intervención que la de la propianaturaleza.Denominamos vinificación al conjuntode operaciones mediante las cuales elmostodelasuvassetransformaenvino.Aunque la fermentación es el puntoculminante de esta transformación, elproceso de la vinificación es complejo yestá sujeto a una serie de procesosanteriores y posteriores quedeterminaran el tipo de vino final.Podemosdiferenciartresetapas:1. La prefermentación, que es el

conjunto de operaciones anterioresalafermentación;

2. La posfermentación, que es elconjuntofinaldeoperaciones.

3. La fermentación, la cual está sujetaal conjunto de operacionespredeterminadas en las otras dosetapas.

Todasellasserealizandeacuerdoconelproducto final que se quiera obtener. Elcontrol adecuado de estas tres etapaspermitirátenernumerosostiposdevino,cada uno con características claramentediferenciadas. Algunas de estasoperaciones son comunes y otrasespecíficas. Estas últimas van de losdiferentestiposdevinificación,ysonlasresponsablesdelcarácterfinaldelvino.Los sistemas de vinificación difierenmuchodeun lugar a otro, según el vinoque se pretende obtener y de lastradicionestípicasdecadalugar.Perolosgrandesgruposdevinificaciónenblanco,tintoyrosadorespondensiempreaunospatronesgenerales.


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d) Vinificación en tinto: Lacaracterística distintiva de unavinificación en tinto es que el mostozentanecesariamenteencontactoconlaspartes solidas de la vendimia (hollejo ypepitas, fundamentalmente). Laelaboración de un vino tinto puededescribirseencuatroetapas:

1. Operaciones mecánicas. Estrujado,

despalilladoysulfitado.El estrujado consiste en romper elhollejo de la uva, de manera quelibereelzumoylapulpa.El despalillado es la operación deseparar los granos de uva, de losescobajosoraspones.Elsulfitadoconsisteen laaplicaciónde anhídrido sulfuroso (SO2) a losmostos. Esta sustancia es el únicoantisépticopermitidoporley.

2. Encubado del mosto (correcciones,fermentación alcohólica ymaceración)Encubaresalmacenarlosmostosencubasodepósitosparaquefermenteysetransformeenvino.

3. Descubeyprensadodeorujos.El descube es la operación de sacarel vino del depósito donde hafermentado.Losvinossetrasieganotrasvasan a otros depósitos parasepararlos de los orujos (hollejos ypepitas).

4. Acabado(fermentaciónmaloláctica)

e) Lafermentaciónalcohólica: Lafermentación alcohólica es el procesomediante el cual el azúcar del mosto setransforma en alcohol etílico y gascarbónico por efecto de las levaduraspresentesenelmedio.Lareacciónpuedeformularseasí:

C6H12O6+levaduras→2C2H6O+2CO2

GlucosaAlcoholGascarbónico

Este sería el esquema más elemental.Pero este proceso es muy complejo y,además de alcohol y gas carbónico, seproducen otro tipo de sustancias encantidades muy pequeñas, como son: laglicerina, que da cuerpo al vino y unacierta suavidad al paladar; el ácidosuccínico;losalcoholessuperiores…

C) Antecedenteseinvestigacionesprevias: Durante casi tres millones deaños,lauvaestápresenteenlaevolucióndelhombre.Losrestosfósilesdelasuvasaparecen frecuentemente en las zonassubtropicales.

La historia del vino es inseparable de ladelhombre.Elvinoquesebebehoytienea sus espaldas un largo y afanosorecorrido.

Lahistoriadelvino, consusaltibajos,esla historia del hombre. Desde el pasadohasta el presente, ha ido acumulandotodo el espíritu de la cultura y de lacivilización.

Delascavernas,elhombrehapasadoalacultura tecnológica; de la vid silvestrecultivada, y de los vinos primitivos, quese mezclaban con tierras espesantes yagua,hemosllegadoa losvinosactuales,máspurosymáshigiénicos.

El vino aspira a ser hoy no sólo "lamássana e higiénica de las bebidas” comoopinaba Pasteur, sino también unaauténticaobradearte:unamuestradeloque el ingenio y el trabajo humanos -lacultura, en suma- pueden hacer con losfrutos primarios y silvestres de lanaturaleza.


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D) Hipótesis: La concentración deazúcar del mosto inicial determina laconcentración alcohólica del productofinal,vino.

I. VARIABLES:Lasvariablesquesevan a determinar en este estudio son ladensidad,el índicedepolifenoles totalesyelcolor.

La densidad. La determinación de ladensidad en los vinos es una prácticafrecuente en bodega. Analizando ladensidad del mosto obtenido trasestrujar las uvas recibidas de lavendimia, podemos determinar suriqueza azucarada y por consiguiente elgrado de alcohol que tendrá el vino

despuésdelafermentación.Alolargodelproceso de la fermentación alcohólica elanálisisperiódico,ennuestrocasodiario,de la densidad del mosto enfermentación, nos indica la evolucióndelamisma y si hay algún problema comounaposibleparada.Elmétodoempleadoparamedir la densidad del mosto, es ladensimetría. Esta técnica se basa en elprincipio de Arquímedes para ladeterminacióndelamasavolumétricadelíquidosenfuncióndelaflotabilidadquepresenta en ellos un cuerpo de pesoconstante. A continuación se muestranlos materiales necesarios y elprocedimiento seguido para ladeterminación de la densidad en ellaboratorio:

MÉTODODENSIMÉTRICO

Materiales Procedimiento

– Probetade250ml.decapacidad– Termómetrocontrastado.– Densímetrocontrastado.– Embudoyfiltrosdepapelplegado.– Equipodefiltración.

a) El mosto debe estar perfectamentelimpio

b) Depositar aproximadamente 250 mlenunaprobetalimpiayseca.

c) Introducir el termómetro y anotar latemperatura

d) Introducir el densímetro y tomar lalecturaporencimadelmenisco

e) Volver a introducir el termómetro yanotar la temperatura, en el caso dequevaríe,hacerlamedia.

Durantenuestraprácticanoserealizóunestudioexhaustivodelatemperatura,yaque el proceso de fermentación delmosto se realizó en el colegio y nodispusimos de medios para controlar latemperatura del mosto. Sin embargo, ycomo veremosmás adelante, este hecho

no influyóprácticamenteenel resultadodenuestrapráctica.

Concentración de polifenoles. Lospolifenolesson los llamadoscompuestosfenólicos o materias tánicas.Proporcionanalvinosucoloryunaparte


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de su sabor. Pertenecen a cinco gruposquímicos:1. Antocianosocolorantesrojos2. Flavonas,decoloramarillo.3. Ácidos fenólicos en forma de ésteres(ácidocinámicoybenzoico)

4. Taninos condensados, que procedende las pepitas, los hollejos y delraspón. Estos, son responsablesademás de que los vinos tintos muyenvejecidos comiencen a volverse decolor rojo ladrillo o teja. Los taninosprotegen a los antocianos de laoxidación, y se combinan con ellosestabilizandoelcolor.

5. Taninos hidrolizados. Estos noprovienen del racimo. Se encuentranen los vinos elaborados con taninoscomerciales (autorizados), y puedenprocedertambiéndelamaderadelosenvases.

Elcálculodelíndicedepolifenolestotales(IPT) es una expresióndel contenidodesustancias fenólicas que influyen en el

sabor y la longevidad de los vinos.Prácticamenteseutilizasoloenlosvinostintos (como en el que nosotrosobtuvimos tras el proceso defermentacióndelauvaPrietoPicudo).Elmétodo empleado paramedir el IPTes la espectrofotometría. Para ello seutilizan aparatos denominadosespectrofotómetros,queconsistenenunfoco luminoso que envía luz a unfotómetroyentreellosse interponeunacantidaddevinoexacta,generalmentedeun centímetro de espesor. No sueleemplearse luznormal,sino la luzqueencada caso dé mayor precisión. Por lotanto, ha de ser monocromática yopuestaalcolorquesequierecontrolar.La determinación del IPT se basa en laabsorcióndelosanillosbencénicosdelaluzultravioletaenlaregiónde280nm.

A continuación se muestran losmateriales y aparatos, el procedimientoseguidoy los cálculosnecesariospara ladeterminación en el laboratorio del IPTdelasmuestrasrecogidas:


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ESPECTROFOTOMETRÍAPARAELANÁLISISDELIPT

Materialesyaparatos Procedimiento

– Espectrofotómetro– Cubetasdecuarzode1cm.delongitud

óptica.– Matrazaforadode100ml– Pipetaaforadade2ml– Centrífuga o equipo de filtración

manual.

– Utilizaraguadestiladacomolíquidode

referenciaparaponerelaparatoacero

enlaescaladeabsorbanciaa280nm.– Centrifugar o filtrar el vino para

eliminar sustancias que pudiera tener

ensuspensión– Diluir el vino50veces.Poner2mlde

vinoenunmatrazde100mlyenrasar

conaguadestilada.– Esta dilución se coloca en otra cubeta

de1cm.delongitudópticaysellevaal

aparato. Se lee la absorbancia y este

valor es el que se empleará para el

cálculo.

CálculosIPT(ÍndicedePolifenolesTotales)=A280x50

A280=ValordelaAbsorbanciaa280nm

El Color.El color del vino se define pordosparámetros, la intensidad (cantidadde color que tiene el vino, algunos lo

llaman capa) y la tonalidad (precisiónajustada del color que nos permite

prejuzgar laedaddelvinoy/osuestado

deoxidación).Losdosconceptospueden

determinarse cuantitativamente en el

laboratorio y ofrecen información sobre

elorigendelvino,suestadoysuedad.

Elmétodoempleadoparamedirelcolor

delvinoeslaespectrofotometría(técnica

comentada en el apartado anterior

‘Concentracióndepolifenoles’)

La intensidad de color se mide en

absorbanciaaunalongituddeonda.

– Absorbancia 420 nm. mide tonos

amarillos.


rojos.


azules.

En vinos tintos, como el que nosotros

obtuvimos, semidecon luza420,520y

620nm.

En los vinos rosados y tintos es preciso

tambiénexponer lacantidaddecolor,es

decir,eltono.

A continuación se muestran los

materiales y aparatos, el procedimiento

seguidoy los cálculosnecesariospara la

determinación de la tonalidad y el color

delvinoenellaboratorio:


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ESPECTROFOTOMETRÍAPARAELANÁLISISDELCOLOR

Materialesyaparatos Procedimiento

– Espectrofotómetro– Cubetasdecuarzode0.1;0.2;0.5;y1

cm.delongitudóptica.– Centrífuga o equipo de filtración

manual.

– Utilizaraguadestiladacomolíquidodereferenciaparaponerelaparatoaceroen la escala de absorbancia a 420nm,520nmy620nm.

– Centrifugar o filtrar el vino paraeliminar sustancias que pudiera tenerensuspensión.

– Medirdirectamentelasmuestrasenelespectrofotómetro las absorbancias a420nm,520nmy620nm.

CálculosIntensidaddecolor=(A420+A520+A620)/bTonalidaddecolor=A420/A520;

b=espesordelacubetaencm.;A420=Absorbanciaa420nm;A520=Absorbanciaa520nm;A620=Absorbanciaa620n

Durante el proceso de fermentación denuestro mosto fuimos recogiendodiariamente muestras de mosto y lasguardamos en un congelador. Una vezfinalizadalafermentación,analizamosenel laboratoriode la bodega ‘LeyendadelPáramo’elíndicedepolifenolestotalesyla intensidad de color de las muestrasrecogidas. Finalmente analizamos losresultados obtenidos y extrajimosconclusiones.

II. EXPERIMENTACIÓN: Ejecución,recogida de información y obtención dedatos. Las fotos del proceso deexperimentaciónseadjuntanenelanexo.

Etapasdelaexperimentación:

1. Procesado delmosto, operacionesmecánicas: eliminar el raspón de lauva, despalillar el grano, romper elgrano y añadir SO2 en forma demetabisulfitodepotasio.

Nuestro proyecto comenzó el 15 deoctubrede2015alrecibirunacajadeuva en el colegio. De la uva que

recibimos reservamos 2 racimosrepresentativos (ni muy grandes nimuy pequeños) para calcular elrendimientode lauvaenotrasesiónposterior.

Nos pusimos manos a la obra ycomenzamos eliminando, connuestrasmanos,elraspóndelauvaydespalillandoelgrano.

Pesamos el granode uva y nos diounvalorde12kg.

Continuamos rompiendo el grano ypara ello utilizamos una batidora devaso. Como simplemente queríamosque el grano rompiera y que noquedase muy machacado, le dimosdos o tres golpes con la batidora.Poco apoco fuimos introduciendoelgrano roto en un cubo, donde seharíalafermentación.

Finalmente procedimos al sulfitadode la uva como indicamosanteriormente. La adición de esteantisépticoeslimitada,yaqueporley


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un vino tinto, como fue nuestroproducto final, no puede contenermásde160mg/LdeSO2total.

La dosis utilizada fue 10 g/qm demetabisulfitodepotasio, equivalentea unos 5 g/qm de SO2. Esta es unadosisnormalpara el buenestadodelavendimia.

Una vez añadido los 1,2 gramos demetabisulfito de potasio, lomezclamosbien con toda lauva y lodejamos reposar en espera delcomienzodelafermentación.

2. Cálculodelrendimientodelauva.

El16deOctubrede2015realizamosel cálculo del rendimiento de la uva.Para ello comenzamos pesando losracimosquereservamosen lasesiónanterior. A continuación eliminamosel raspón y pesamos el grano.Después separamos las pepitas y laspieles u hollejos del grano y laspesamos. Finalmente calculamos elporcentajedepepita,hollejos,raspóny pulpa de los dos racimos de uvarepresentativos.

RESULTADOSMasadelracimo 829gMasadelgrano 775gMasadelraspón 54g

Masadeloshollejos 269gMasadelaspepitas 85gMasadelapulpa 421g

3. Recogidadiariademuestras

Durante el proceso de fermentaciónfuimos tomando muestrasdiariamente. Estas muestras,previamentefiltradas,sedepositabanenbotesde250mldecapacidadyseguardabanenuncongelador.

Una vez finalizado el proceso defermentacióndelmosto,lasmuestrasse centrifugaron y se llevaron allaboratoriodelabodega‘LeyendadelPáramo’, para realizar allí el análisisdel color y del índice de polifenolestotales.

4. Análisisdiariodeladensidaddelamezcla y registro de losresultados.

Tal y como hemos comentado en elapartado de variables, el métodoempleadoparamedirladensidaddelmosto, es la densimetría (ver másinformación acerca del método eseapartado).

Los resultados obtenidos tras elanálisis de la densidad fueron lossiguientes:


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5. Siembradelevaduras

Debido a la tardanza en el comienzode la fermentación, el20deOctubredel 2015, nos vimos obligados arealizar una siembra de levadurasseleccionadas. La levadura empleadafueSaccharomycescerevisiae.

Añadimos esta levadura a razón de25 g por cada 100 kg de uva. Ennuestrocasocomoteníamos12kgdeuvatuvimosqueañadir3g.

Altratarsedelevadurassecasactivas,las tuvimos que rehidratar antes desuadiciónalauva.

Seguimos,paraello,elprotocoloqueindica el fabricante: Para lahidrataciónutilizamosaguadestiladaa razón de por cada 10000 ml deagua por cada 1000 g de levadura,por lo tanto, nosotros tuvimos queañadir 30 ml de agua a los 3 g delevadura.

La temperatura durante el procesode hidratación se mantuvo entre30ºC y 40ºC durante 20 min(temperatura y tiempo propiciosparalahidratación).

A continuación adaptamos laslevaduras al medio. Para elloagregamos 30mL de mosto a laslevaduras y lo dejamos reposardurante10minabañomaría.

Finalmente añadimos las levadurashidratadas y condicionas al medio anuestromosto.

6. Descupeyprensadodelamezcla

El27deOctubrede2015realizamosel prensado de la mezcla. Pararealizar el prensado tuvimos queseparar hollejos con ayuda de uncolador y quedarnos con el vino sinpielesnipepitas.

7. Centrifugadodemuestras.

Fecha Densidad(kg/m3)oct15 1092oct16 1097oct17 1097oct19 1096,5oct20 1091oct21 1085oct22 1062oct23 1050oct24 1030oct26 1010oct27 1007oct28 997oct29 1000oct30 996oct31 996nov01 995,5nov02 995,5nov03 995,5nov04 995,5


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El28deOctubrede2015seprocedióalacentrifugacióndelasmuestrasdemosto/vino tomadas diariamentedurante el proceso de fermentación,para ello nos servimos de unacentrífuga(equipodelaboratorioquegenera movimientos de rotación ytiene el objetivo de separar loscomponentes que constituyen unasustancia).

8. Análisis de las muestras en ellaboratorio de la bodega LeyendadelPáramo.

El 5 de Noviembre de 2015realizamos la determinación de laintensidad de color y del índice de

polifenoles totales de las muestrastomadas durante el proceso defermentación maceración y ladeterminación del grado alcohólicodenuestrovinoresultante.

o Intensidad de color (Ic) e índicedepolifenolestotales(IPT)

ElIcyelIPTdenuestrasmuestrasseanalizómediante espectrofotometría(vermás información acerca de estemétodoeseapartadodevariables).

Losvaloresdeabsorbancias,medidasa 280nm, 420nm, 520nm y 620nm,obtenidas para cada una de lasmuestras fueron los siguientes:

Muestra A280 A420 A520 A620oct15 0.328 0.19 0.256 0.033oct16 0.511 0.237 0.472 0.079oct17 0.567 0.281 0.413 0.097oct19 0.624 0.286 0.495 0.114oct20 0.649 0.252 0.512 0.098oct21 0.617 0.226 0.448 0.081oct22 0.776 0.293 0.593 0.103oct23 0.825 0.295 0.529 0.100oct24 0.901 0.317 0.569 0.102oct26 1.207 0.307 0.470 0.086oct27 1.057 0.354 0.554 0.107

Conlosdatospudimoscalculardeformasencillaelíndicedepolifenolestotales(IPT)ylaintensidaddecolor(Ic).

IPT=A280x50

Ic=(A420+A520+A620)/


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o Determinación del grado alcohólicodenuestrovino.

Ladeterminacióndelgradoalcohólicoserealizómedianteelmétododeebullición.

Los resultados obtenidos, en ellaboratorio de las bodegas Leyenda delPáramo, mediante el método deebulliciónfueron:

• Temperatura de ebullición del aguadestilada=97,55ºC

• Temperatura de ebullición del vinopatrón=89ºC

• Temperatura de ebullición denuestrovino=89,15ºC

• "Gradodealcoholdelvinopatrón"=12,25º

Parasaberelgradoalcohólicodenuestrovinoempleamosunaregladecálculo.Enestaregla introdujimos lastemperaturasdeebullicióndelaguadestilada,delvinopatrón y de nuestro vino. Tambiénintrodujimoselgradodealcoholdelvinopatrón (necesario para calibrar la regladecálculodeebullición).

Finalmente obtuvimos elcorrespondiente grado alcohólico denuestrovino.

Resultado=12ºdealcohol.

9. VisitaguiadaalasinstalacionesdelabodegaLeyendadelPáramo.

Muestra Icoct15 0,479oct16 7,88oct17 7,91oct19 8,95oct20 8,62oct21 7,55oct22 9,89oct23 9,24oct24 9,88oct26 8,63oct27 10,01

Muestra IPToct15 16,4oct16 25,55oct17 28,35oct19 31,2oct20 32,45oct21 30,85oct22 38,8oct23 41,25oct24 45,05oct26 60,35oct27 52,85


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El16deNoviembrede2015acudimosala bodega Leyenda del Páramo dondepudimos observar la maquinaria y losequipos empleados para la fabricacióndelvinoagranescala.

10. Trasiegodelamezcla

El20deNoviembrede2015alobservarque el vino ya estaba bastante claro,procedimos a separarlo de los posos(lías) que habían sedimentado en elrecipientedondeestabadepositado.

Para la extracción del líquido utilizamosuna jeringuilla de 250 ml unida a una

goma alargada. Con este sistema fuimosretirando el vino sin posos a unasbotellasydejamoslospososenlagarrafainicial.

III. TRATAMIENTO Y ANÁLISIS DEDATOS: Obtención de resultados,contrastedehipótesisyconclusiones.

o DENSIDAD,IPTyIcLos resultados de la variación de ladensidad, índice de polifenoles totales eintensidaddecolorduranteelprocesodefermentación-maceración de nuestro

mostosepresentanenlassiguientesgráficas:


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Trasobservarlasgráficasdeladensidad,intensidad de color e índice depolifenolesconel tiempopodemosdecirque conforme avanza el proceso defermentación-maceracióndelmosto:

• La densidad disminuye conformeavanza el proceso de fermentación. Elresultado es el esperado, ya que ladensidad de la mezcla disminuyeconforme las levaduras vanconsumiendo los azúcares que setransformanenalcohol.

• La intensidad de color aumenta con eltiempo de maceración. Los colorantesrojos contenidos en el hollejo –antocianinas- van pasando del hollejodelauvaalmosto-vino.

• Elíndicedepolifenolestotalesdelvinoaumentapor lamismarazóndelpuntoanterior. Además de las antocianinas,

lostaninostambiénpasandelhollejoalmostovino.

Sinembargo,sehanproducidopequeñasvariacionesenlosresultados,talescomo:

• Bajadas en el color y el IPT algunosdías. Esto es debido a que durante lafermentación-maceración se producenotrasreaccionesentreloscomponentesdel mosto-vino que hacen queprecipitenalgunosdesuscomponentes.

• Alfinaldelproceso,hayunaespeciedeautoclarificaciónqueayudaaposar lasmaterias que se encuentran ensuspensión enturbiando el vino reciénobtenido. Entre otras reacciones deautoclarificación está la floculaciónmutua de proteínas (+) con lostaninos(-), con la consiguiente bajadadelIPT.


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Otrotipodefluctuacionesenlasgráficas

sehanpodidodebera:

• Lafaltadehomogeneidaddelproductoen el momento de la toma de las

muestras.

• No haber controlado la temperaturaduranteelprocesodefermentacióndel

mosto, debido a que no dispusimos de

ningún equipo de refrigeración para

poderhacerlo.

En cualquier caso son pequeñas

variaciones que no desvirtúan el

resultadofinal.Seapreciaperfectamente

cómo ha ido bajando la densidad al

tiempo que desaparecían los azúcares,

como ha ido subiendo la intensidad de

coloryelíndicedepolifenolestotalesdel

vino, conforme avanzaba el proceso de

fermentación-maceración. Este era el

objetivodelproyectoysehacumplido.

o RENDIMIENTODELAUVA

Analizandolosresultadospodemosdecir

que la mayor parte de la uva es pulpa,

lugar donde residen los principales

componentes delmosto, los azúcares, el

aguaylosácidosorgánicos.Elporcentaje

de hollejos también es elevado y eso es

importantetantoparaelcolorcomopara

el aroma del vino. Los hollejos traen

adheridas las levaduras que

desarrollarán la fermentaciónalcohólica.

Elporcentajedepepitasy de raspónes

bajo.

A continuación realizaremos una

comparativaentreelrendimientorealde

la uva y el rendimiento de la uva

obtenidoenlapráctica:

Cálculodelrendimientodelauva%deraspón:

6,5%

%dehollejo:

32,4%

%depepita:

10,3%

%depulpa:

50,8%


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Se observa que en ambos casos elporcentajedepulpaeselmáselevadodetodos.Sinembargo,creemosquehayunagran desviación en todos loscomponentes debido a que nosotroshicimoslaseparacióndelapulpaydelaspepitasdeformamanualygranpartedelapulpasepesójuntoconestosotrosdoscomponentes.

o RIQUEZA AZUCARADA YGRADOALCOHÓLICO

La hipótesis inicial de nuestro proyectodecía que de la riqueza en azúcares(glucosay fructosa)que tengaunmostodependerá el grado alcohólico del vinoresultantedespuésdelafermentación.

Ladensidaddenuestromostoinicialera1092 kg/m3. Al llevar este valor a latabla de correspondencia entre ladensidad, grado Baumé, riquezaazucaradayalcoholprobableenelmosto(ver tabladeequivalenciasenel anexo),observamos que la cantidad de alcoholdelvinoresultanteesde12,6º.

Sin embargo, en la determinación delgrado alcohólico de nuestro vinomediante el método de ebulliciónobtuvimosunvalorde12º.

Esta desviación se puededeber a que latransformación de los azúcares enalcoholnoesunareacciónquímicapura,sinounprocesobioquímicoresultantedelaactividaddelaslevaduraspresentesenel medio, que son las encargadas detransformar el azúcar en alcohol. Esteprocesoexotérmicoconsumepartede lamateria en energía, pero además, laslevaduras producen otras sustanciasdiferentes del alcohol, a costa de losazúcaresdelmosto.Poreso,comonormageneral, se toma la equivalencia de17 gde azúcares = 1º de alcohol. Perodependiendo de otras circunstanciascomo las condiciones en las que serealiza la fermentación, (a veces menosfavorables para la actividadfermentativa), puede que incluso selleguealarelación18=1ºdealcohol.

Finalmente podemos concluir diciendoque sí se cumple la hipótesis queplanteábamos inicialmente, ya que laconcentracióndeazúcardelmostoinicialdetermina la concentración alcohólicadelproductofinal,vino.

Referencias________________________________

Gómez Corral, Antonio (2014) Enología.Técnicasdelaelaboración,lacrianzayel


80

embotelladodelosvinos.UniversidaddeLeón,ESTdeIngenieríaAgrariadeLeón.

GómezCorral,Antonio(2014)ControldeCalidad. Técnicas usuales en ellaboratorio enológico. Universidad deLeón,ESTdeIngenieríaAgrariadeLeón.

Gómez Corral, Antonio (2014) Cata delvino. Técnicas de análisis sensorial.Universidad de León, EST de IngenieríaAgrariadeLeón.

Gómez Corral, Antonio (2014)Viticultura. El cultivo de la vid.Universidad de León, EST de IngenieríaAgrariadeLeón.

Conocimiento del medio. Grupo AnayaS.A,1995.

Enciclopedia libre del vino. EdicionesOrbis,1987.

Gran Enciclopedia Larousse. EditorialPlanetaS.A,1989.


81

ANEXOS

Unproyectoenimágenes1.Procesadodelmosto,operacionesmecánicas(15/10/2015)

2.Cálculodelrendimientodelauva.(16/10/2015)


82

3.Recogidadiariademuestras

4.Análisisdiariodeladensidaddelamezclayregistrodelosresultados.5.Siembradelevaduras(20/10/2015)

6.Descupeyprensadodelamezcla(27/10/2015)


83

7.Centrifugadodemuestras.(28/10/2016)

8. Análisis de las muestras en el laboratorio de la bodega Leyenda del Páramo.(5/11/2015).Determinacióndelaintensidaddecolorydelíndicedepolifenolestotales.


84

Determinacióndelgradoalcohólico.

9.VisitaguiadaalasinstalacionesdelabodegaLeyendadelPáramo.(16/11/2015)


85

10.Primertrasiegodelvinotintoelaborado(20/11/2015)

A.Arribas,A.SamenteroyR.Serrano(4ºESO) Investigarlasdiferentespropiedades(…)

86

Investigarlasdiferentespropiedadescoligativasendiferentesdisoluciones

acuosas*AdriánArribas,AliciaSamenteroyRicardoSerrano(4ºESO)

ProfesoraMªPilarLealInsua

IESMarianoQuintanilla,Segovia.

Eneldesarrollodeesteproyectosehaninvestigadolaspropiedadescoligativasdediferentesdisolucionesacuosas;enconcretoelaumentodelatemperaturade

ebulliciónyeldescensodelatemperaturadefusión.Atravésdelaexperimentaciónsehandeducidoalgunadelasleyesquelasrigenyconocidoaplicacionesprácticasdelasmismas.Sehanmedidolastemperaturasde

congelaciónydeebullicióndedisolucionesacuosascondiferenteconcentracióndesoluto,obteniendolosresultadosquepredicenlasleyesquelasrigenpara

disolucionesdiluidas,permitiéndonoscalcularlaconstanteebulloscópica(Ke)ycrioscópica(Kc)delaguaycomprobarqueestasnodependendelanaturalezadelsoluto,sinosólodelaconcentracióndelmismo.Laprimeranosdio0,5ºC/mylasegunda1,82ºC/m.Además,paraelcasodelNaCl,alserunelectrolitofuerte,larelaciónentreelincrementodetemperaturaylamolalidaddeladisolución,nosdio,tantoparalaebullicióncomoparalacongelacióneldobledesusrespectivasconstantes,cumpliéndoselopredichoporVan´tHoff,altenerqueintroducirenlafórmuladeRaoultelfactori=2,paraestasal.Finalmente,sehaaplicadoeste

fenómenoparaanalizarlainformacióndedosanticongelantescomerciales,unodemarcablancayotrodemarcaconocida,comprobandosicoincideconloindicado

enelenvase.

RevistadeInvestigaciónQuímicaVGC,3,86-93.*Proyectoganador.Mayo2016.ISSN:2386-5067


87

1.Introducción

Las propiedades coligativas son elconjunto de propiedades físicas de lassoluciones líquidas que dependen,exclusivamente, del efecto ocasionadoporelnúmerodepartículasdelsolutonovolátil presente sobre las propiedadesoriginales del disolvente líquido,independiente de la naturaleza y/otamaño de la partícula (átomo, ión omolécula).

DisminucióndelaPresióndeVapor

La presión de vapor de un disolventedesciende cuando se le añade un solutono volátil, pues este dificulta el paso delasmoléculasdedisolventeavapor.Estadisminución de la presión esproporcional a la fracción molar delsoluto(LeydeRaoult).Estaleysecumplesóloendisolucionesideales,

ElevacióndelPuntodeEbullición

La presencia de un soluto no volátilprovoca un incremento en latemperatura de ebullición para lasolución líquida, con respecto al valororiginal del disolvente. La magnitud dedicho incremento es directamenteproporcional a la concentración(molalidad) del soluto. DTe = Kem ; Ke=constanteebulloscópica

DisminucióndelPuntodeCongelación

La adición de un soluto no volátilprovoca una disminución en latemperatura de congelación de lasolución, con respecto al valor originaldel disolvente; la magnitud de ladisminución es directamenteproporcional a la concentración(molalidad)delsoluto.

DTc=Kcm;Kc=constantecrioscópica

Cuando tenemos solutos iónicos lasituación varía. Los solutos iónicos se

disocian en iones. Teniendo en cuentaque las propiedades coligativasdependen del número de partículas desoluto, un soluto iónico generara variaspartículas y se incrementará el efectocoligativo de manera proporcional. Lasfórmulas en estos casos son las mismasnada más que agregamos el factor “i”(llamadofactordeVan’tHoff).Lafórmulasería ΔT = K .m. i. El valor de i para elaguaes2.

Sin embargo, Van’t Hoff dedujo que elpunto de congelación experimental eramenor que el teórico, debido a unadisociación parcial (electrolitos débiles)o asociaciones parciales de iones(electrolitosfuertes).

Para finalizar, resulta interesanterealizar un análisis de las posiblesaplicaciones de las propiedadesestudiadas, en especial el descenso delpunto de congelación. Destacamos lassiguientes:

-Aplicacionescientíficas,paradeterminarla concentración del soluto en unproductoyconellolapurezadelmismo,utilizada en la industria agropecuariaparadetectaralteracionesdelaleche.

-Aplicacionesanalíticasparaeldescensocrioscópico de los líquidos corporales(sangre, orina, lágrimas, etc.). Pudiendodeterminarse enfermedades comodiabetes,patologíasdelriñónentreotras.

-Anticongelantes,seañadensustanciasalagua para conseguir disminuir latemperaturadecongelaciónyevitarqueesta se congele. Entre ellas, la sal paraeliminar las placas de hielo de lascarreteras, o el etilenglicol para que elmotordelosvehículosnosecalienteenexceso. De hecho, es convenientedestacar laexistenciadeanticongelantesen la propia naturaleza, como el aguamarina de los océanos y los elaboradosfisiológicamente por animales en lasestacionesfrías.


88

2.-Objetivos

1. Estudiar el impacto que tienenlos solutos no volátiles en laspropiedades coligativas de lassolucionesacuosas.

2. Realizar la determinaciónexperimental de las propiedadescoligativasde solucionesacuosasde solutos electrolitos y noelectrolitos.

3. Conoceraplicacionesprácticasdeestosfenómenos.

3.-Hipótesis

1. El punto de congelación y el deebullición de una disoluciónacuosa varían con laconcentracióndelsolutodisuelto.

2. El aumento ebulloscópico y eldescenso crioscópico, para unmismo disolvente, dependen delanaturalezadelsoluto.

3. Para una misma disolución, lamagnitud del descensocrioscópico es diferente a la delaumentoebulloscópico.

4.-Metodología

Sehanestudiado,mediantedosmontajesexperimentales, la temperatura deebullición y la temperatura decongelacióndedisoluciones acuosas condiferente concentración y se hacomparado con las correspondientes aldisolvente puro. Una con cloruro desodioyotraconetilenglicol.

4.1.- Cálculo de temperaturas deebullición

Para calcular la temperatura deebullición realizamos el siguientemontaje(figura4a).Ladisoluciónseechaenunmatrazde fondo redondo, se tapacon un corcho y se conecta a través dedosorificiosconun refrigerante,elcualtiene la función de que la disolución sereconcentre lomínimo posible y con unsensor de temperatura. Para obtener lagráfica con todas las temperaturashemosutilizadoelprogramaDataStudio(gráfica 4a)

.

Figura 4a: Montaje para calcular lastemperaturasdeebullición

Gráfica4a Temperatura de ebulliciónde una disolución 1,25m en clorurodesodio


89

Preparamos disoluciones con unaconcentraciónentre0,25molaly4molal,de cloruro de sodio y de etilenglicol. Laelección de estos solutos se fundamentóentenerunelectrolitofuerteyotrono,yasí poder constatar su diferentecomportamiento.

4.2.- Cálculo de temperaturas decongelación

Tras varios intentos fallidos, pudimosllegar a las temperaturas necesarias aladquirirhieloseco(sólidoquesublimaa-78ºC). Para calcular la temperatura decongelación realizamos el siguiente

montaje (figura 4b). Colocamos ladisolución en un tubo de ensayo sujeto,dentro de un vaso de precipitados, porun soporte. En dicho vaso deprecipitados vertimos el hielo seco paraenfriar el tubo de ensayo. Colocamos elsensor en el tubo de ensayo a través deun tapón de goma con un orificio. A suvez, este montaje está encima de unagitador magnético, para que no seformencristalesantesde llegaralpuntodecongelaciónyparaquelatemperaturaseauniforme.Aligualqueenelcasodelaebullición, hemos utilizado el programaData Studio para obtener la gráficacorrespondiente (gráfica 4b).

Figura4b:Montajeparacalcularlastemperaturasdecongelación

Gráfica4b:Temperaturadecongelacióndelaguadestilada.

4.3Cálculodelaconductividad

Medimos la conductividad de lasdisoluciones preparadas utilizando unsensor de conductividad del programaDataStudio,paraconstatarelqueunoesunelectrolitofuerteyotrodébil.

4.4.Aplicación

Partiendo del hecho, que en Castilla yLeónsealcanzantemperaturasquebajande 0ºC en invierno, nos ha parecidointeresante investigar sobre lasaplicaciones de estas propiedades comoanticongelantes.

Así, con el montaje utilizadoanteriormenteconhieloseco,calculamosla temperatura de congelación de dos


90

anticongelantes comerciales, uno demarca blanca y otro demarca conocida,comprobando si la temperatura decongelaciónera la indicadaenelenvase.Además, como el primero tenía unporcentaje de 10% en masa deetilenglicol, preparamos una disolucióndelamismaconcentraciónycalculamossu temperatura de congelación para versi coincidía con la señalada la muestrablanca.

5.-Resultados

Los resultados de la medida delincremento de la temperatura de

ebullición frente a la molalidad de ladisolución acuosa de etilenglicol estánrecogidosenlagráfica5a

Los datos experimentales muestran quela temperatura de ebullición de ladisolución aumenta al aumentar laconcentración de la misma. La relaciónentreΔTey lamolalidadde ladisoluciónes 0,51 coincidiendo prácticamente conla constante ebulloscópica del agua(0,512ºC/m).Locualindicaqueestamosfrente a unadisolucióndeun electrolitomuy débil, tal y como ya sabemos

.

Gráfica 5a: Incremento de temperaturade ebullición frente a la molalidad paradisolucionesdeetilenglicol .

Gráfica5b:Incrementodetemperaturade ebullición frente a la molalidadparadisolucionesde clorurodesodio.

Los resultados de la medida delincremento de la temperatura deebullición frente a la molalidad de ladisolución acuosa de cloruro de sodioestánrecogidosenlagráfica5b

Como se puede apreciar, los puntosexperimentales demuestran el aumentode la temperatura de ebullición alaumentar la concentración de la

disolución. También se observa como larelación entre ΔTe y la molalidad de ladisoluciónes1,02;esdecir,eldobledelaconstante ebulloscópica del agua (0,512ºC/m), lo cual corrobora las anomalíasdescubiertas por Van´t Hoff, que eranexcepcionalmente elevadas paraelectrolitosfuertes.Deahíquetengamosque introducir en la Ley de Raoult elfactor de corrección “i”. En la gráfica seobserva como su valor es 2, pues la

ΔTe=0,51mR²=0,995

ΔTe(ºC)

Concentración(m)

AumentoebulloscópicoEtilenglicol

ΔTe=mR²=0,977

ΔTe(ºC)

Concentración(m)

AumentoebulloscópicoNaCl


91

pendientees1,04,elcualeselvaloridealpara soluciones acuosas de cloruro desodio.

Los resultados de lamedida del descensodelatemperaturadecongelaciónfrenteala molalidad de la disolución acuosa deetilenglicol están recogidos en la gráfica5c.

Comprobamos como se produce undescensode la temperaturaal aumentarla concentración de la disolución. Larelación entre ΔTc y la molalidad de ladisolución, -1,82ºC/m, que se aproximamucho a la constante crioscópica delagua-1,86ºC/mtalycomoesdeesperarpara los electrolitos débiles

.

Gráfica 5c: Descenso de temperaturade congelación frente a la molalidadparadisolucionesdeetilenglicol

Gráfica5d:Descensodetemperaturadecongelación frente a la molalidad paradisolucionesdeNaCl

Los resultados de lamedida del descensodelatemperaturadecongelaciónfrenteala molalidad de la disolución acuosa decloruro de sodio están recogidos en lagráfica5d

Comprobamos como se produce undescensode la temperaturaal aumentarlaconcentracióndeladisolución.Aligualqueen lagráficade laebullicióndeestamismasal,vemoscomolarelaciónentreΔTc y la molalidad de la disolución esaproximadamente-3,72;esdecireldobledelaconstantecrioscópicadelagua(1,86ºC/m), lo cual concuerda con lanecesidad de utilizar el factor decorrección “i” propuesto por Van´t Hoff.Así, la ecuaciónque relaciona laΔTc y lamolalidad para el caso del cloruro desodioesΔTf=2x1,86xm.

Si comparamos esta gráfica con la de laebullicióndelamismadisolución,vemoscomo la magnitud del descensocrioscópicoesmayorqueladelaumentoebulloscópico.DeahíqueparaelcasodelagualaKcsea1,86ºC/mylaKesea0,512ºC/m.

Paraconfirmarlanaturalezaelectrolíticade ambos solutos hemos medido laconductividad de disoluciones condistinta concentración. En el caso delclorurodesodio(gráfica5e),convalorescomprendidos entre 23.700s/m y90.500s/m, podemos deducir que laconductividadesaltaporlapresenciadeiones, lo cual corresponde con unelectrolitomuyfuerte.Sinembargo,paralas de etilenglicol, los valores eranprácticamente iguales que los del agua

ΔTc=-1,82mR²=0,991y=-1,8234x+0,406

R²=0,99187

ΔTc(ºC)

Concentración(m)

DescensocrioscópicoEtilenglicol

ΔTc=-3,72mR²=0,988y=-4,0452x+0,5423

R²=0,98848

ΔTc(ºC)

Concentración(m)

DescensocrioscópicoNaCl


92

destilada, lo que explica el que estadisolución se comporte como un

electrolito muy débil

.

Gráfica 5e: Conductividad de disoluciones de cloruro de sodio con distintaconcentración

Para finalizar, resulta interesantereflexionar sobre los resultadosobtenidos al medir la temperatura decongelación de los dos anticongelantescomerciales.

Al medir la temperatura deanticongelante de marca blanca,disoluciónal10%enetilenglicol,nosdio-1,1ºC, en vezde los -4ºCquemarcabanensuetiqueta, loquecorrespondeaunaconcentración de 3,53%. Este datosignifica que, la cantidad de etilenglicoles inferior a la indicada, por lo que,debemos reconocer la existencia de unfraudeporpartedelfabricante.

Al medir la temperatura de congelacióndeladisoluciónpreparadadeetilenglicolal10%obtuvimos -3ºC(gráfica5f),muypróxima a los -3,3ºC que daría según laLeydeRaoult.Estosdatosindicanquelautilizacióndeestamarcablancaes muypeligrosa,puesennuestracomunidadsealcanza temperaturas inferiores muchosdías de invierno, lo cual puede generardañosyaveríasenlosvehículos.

Al medir la temperatura delanticongelante de marca conocida, latemperatura de congelación resultó -68,3ºC (gráfica 5g), muy cerca de los -70ºC que señalaba la etiqueta

.

y=-17619x2+86486x+672,62R²=0,99716

Conductividad(S/m

)

Concentración(m)

CONDUCTIVIDADNaCl

Gráfica5f:Temperatura de fusión de Gráfica5g:Temperatura de fusión del


93

6.Conclusiones

a-Se han investigado las propiedades

coligativas (aumento ebulloscópico y

descenso crioscópico) en diferentes

disoluciones acuosas, deducido las leyes

quelasrigenatravésdelainvestigación

y realizado aplicaciones prácticas de las

mismas.

b-Sehanmedido lasrelacionesentre los

aumentosdetemperaturadeebullicióny

los descensos crioscópicos frente a la

molalidad de las disoluciones de un

electrolito débil, obteniendo los

resultados que predice la Ley de Raoult

paradisolucionesdiluidas.

c-Sehanmedido las relaciones entre los

aumentosdetemperaturadeebullicióny

los descensos crioscópicos frente a la

molalidad de las disoluciones de un

electrolito fuerte, obteniendo los

resultadosqueprediceVan´tHoff;deahí

quetengamosqueintroducirenlaLeyde

Raoultelfactordecorrección“i”.

d-Seha comprobadoexperimentalmente

que para el caso del cloruro de sodio el

factor de Van´t Hoff es 2 para

disoluciones

e-Sehaaplicadoeldescensodelpuntode

congelación a dos anticongelantes

comerciales,yelresultadohasido,queel

anticongelante de marca blanca no

cumple lo indicado en la etiqueta,

mientras que el de marca conocida es

muyfiable.

Agradecimientos

Este trabajo de investigación, no habría

llegado a su fin sin la colaboración de

otra mucha gente, la cual queremos

reconocer. Por eso, agradecemos la

colaboracióndelServiciodeFarmaciadel

Hospital General de Segovia, por

cedernos el hielo seco. A los profesores

del instituto, en especial a los del

departamentodeFísicayQuímica,porsu

ayuda y aportaciones, y a nuestros

compañeros.

Referencias

________________________________________________

http://www.quimicayalgomas.com/qui

mica-general/propiedades-coligativas-

quimica/propiedades-coligativas

http://quimica2medio.blogspot.com.es/

p/propiedades-coligativas.html

http://lacienciadelfuturo.galeon.com/co

ntenido13.htm.

una disolución al 10% en masa deetilenglicol.

anticongelantedemarcaconocida

D.Escudero,V.GutiérrezyA.elYousfi(1ºBach.) Lecheycanelacontraloshongos(…)

94

Lecheycanelacontraloshongos.Labatallafinal*

DavidEscudero,VíctorGutiérrezyAyoubelYousfi(1ºBach.)

ProfesorRamónPolanco

IESTrinidadArroyo,Palencia.

Elsiguienteestudiopretendeestudiarlacapacidadfungicidadelaleche(vaca,ovejaycabra)ydelextractodecanela,paralocualhemostrabajadoconcincohongos(Aspergillus,Botrytis,FusariumOxysporum,PenicilliumyAlternaria)inVitromuycomunesypresentesenplantasyalimentosyqueprovocangrandespédidaseconómicasalecharaperdergrandescantidadesdealimentosfrescos.Se

hanrealizadodilucionesdelecheenproporciones1/5,1/10y1/20ysehaatacadoelcrecimientodelhongoenplacapetriyhemoscalculadoel%de

inhibiciónrespectoaunpatrón,deigualmanerahemosatacadoelhongoenplacaconextractodecanelayhemosseguidolaevolucióndelcrecimientodeeste.Lafinalidaddeltrabajoesdeterminarsielaceiteesencialdecanelatienepoder

fungicidayantimicrobianocomoindicalabibliografíaasícomodeterminarquetipodelechetiene,sillotiene,mayorpoderfungicidaydiseñarunfungicidatotalmenterespetuosoconelmedioambienteyquesepuedautilizaren

agriculturaecológicayenparquesyjardines.

1.INTRODUCCIÓN:

El uso de fungicidas es uno de losprincipales métodos para controlar lasenfermedades en plantas, pero su usoconstante puede conducir a la selecciónde cepas de hongos resistentes, queponenenpeligrolaeficienciadelmétodo(GhiniyKimati,2000).___________________________RevistaInvestigaciónQuímicaVGC,3,94-134.*Proyectofinalista.Mayo2016.ISSN:2386-5067

El control racional de las enfermedadesproducidas por hongos sobre cultivoscomerciales es uno de los mayoresproblemas con los que se encuentra laindustria alimentaria. La diversidad deespecies de hongos, su granadaptabilidad a condiciones extremas ysucapacidadparadesarrollarresistenciaa los fungicidas hacen de estasenfermedades unas de las más temidasporlosagricultores.Con la llegada de los insecticidas desíntesis en ladécadade los cincuenta, y,posteriormente, de los fungicidas, se


95

alcanzó un control eficiente de un grannúmerodeplagas.Estehechosupusounaimportante revolución técnica desde elpunto de vista del control de lasenfermedades en las cosechas y cultivoscomerciales.Estamejoraenlascondicionessanitariasdeloscultivoshasidounodelosfactoresque ha permitido un crecimiento en laproducción de cereales, frutas yhortalizas, con una repercusiónimportantísima en la alimentaciónhumana, desde el punto de vista de laproducción total y de la sanidad en losalimentosconsumidos.La aplicación de productos químicos desíntesis es el sistemamásutilizadoparaelcontrolde laspodredumbresfúngicas.Sin embargo, la gran capacidad deadaptación de los patógenos a losplaguicidasdesíntesis,lapersistenciadeestos compuestos en el suelo durantelargos periodos de tiempo y laincorporación de estos a la cadenaalimentaria, están haciendo disminuir laconfianza en la utilización de pesticidasde síntesis tradicionales y estánmotivando la aparición de nuevastécnicas y métodos de controlcompatiblesconelentornoambiental.Además, cada vez son mayores lasobjeciones de orden higiénico-sanitariasque los fungicidas de síntesis plantean,yaque estos sepresentan comoagentesoncogénicos potenciales cuando sonaplicados en frutas y verduras. Lapreocupación por sus posibles efectosnocivos en la fruta adquiere especialimportancia si tenemos en cuenta queésta suele ser consumida en fresco y laproximidad temporal entre la aplicaciónde los tratamientos y su consumo.Debido al grave problema querepresentan los residuos de productosquímicos para la salud humana, losdiferentesEstados,yenespecial losmásdesarrollados, han establecido una seriede límites máximos de residuos (LMR)bastante restrictivos, en muchos casos

por debajo de los recomendados por elCodexAlimentarius(FAO/OMS).Dentro del control químico de lasenfermedades fúngicas ocupan un lugardestacado las aproximaciones racionalesal diseño de fungicidas, entre las cualesdestaca el diseño biosintético, quepermite obtener productos químicosselectivos, no persistentes y que no seincorporanalacadenaalimentaria,yqueson,portanto,respetuososconelmedioambiente.Dado el amplio número de hongosfitopatógenos que afectan a cultivoscomerciales, en este estudio noscentraremos fundamentalmente en losdel género Botrytis y Colletotrichum.Especies de ambos géneros seencuentran entre los agentesfitopatógenos más agresivos,produciendoelevadaspérdidas, tantoenlas cosechas como en los productosalmacenados.Los fungicidas se pueden clasificar dediversasformas:atendiendoalapartedela planta que se pretenda tratar, al tipode aplicación o al mecanismo de acciónque presenten. En el presente trabajo,distinguiremos dos tipos principales defungicidas:32 los protectores y lossistémicos.Se conoce con el nombre de fungicidasprotectores a aquéllos cuya aplicaciónprevienealhuéspeddeunainfección.Los fungicidas sistémicos se caracterizanpor ser asimilados por la planta y pormostrar propiedades protectoras ycurativas.El control de una enfermedad puedellevarseacabocuandoyahanaparecidolossíntomas, comoen laeliminacióndelmohopulverulentoeneltrigo,oantesdeque la enfermedad sea visible. Asípodemos diferenciar los términoserradicador, curativo y protector.Estrictamente, los fungicidas


96

erradicadores son activos únicamentecontra losúltimosyvisiblesestadiosdelciclo de vida del hongo, por ejemplo, elmicelio externo o los esporangióforosformados después del establecimientodel hongo en el huésped, o estructurasinternas de la planta que provocancambios en la apariencia del tejidoafectado, por ejemplo, la clorosis. Losfungicidas curativos son activos contralos eventos iniciales, pero posteriores ala penetración, del proceso de infección.Elefectovisibledeunfungicidacurativoes el mismo que el de un compuestoprotector,perolaflexibilidad,esdecir,elperiododurante el que sepuede ejercercontrol, esmuchomayor. Los fungicidasprotectores previenen la infección; sonactivos frente a la germinación de lasesporas, el desarrollo y crecimiento delostubosgerminativosylaformacióndelosapresorios.Recientes investigaciones científicasindican que especies tales como Lacanela(Cinnamomunzeilanicum)poseenpropiedades antimicrobianas (Burt,2004;Coronel,2004;Cristianietal.,2007;López-Maloetal.,2007).Asimismosehademostrado que su aceite esencial y susprincipales componentes, losmonoterpenos cinamaldehido yeugenolposeen propiedadesantibacterianas y fungicidassignificativas. De todas formas poco esconocido de los mecanismosatribuyéndose la acción microbiana aldeterioro de la embrana celular de losmicroorganismos, afectando a supermeabilidad, favoreciendo el flujo deprotones, la lateración de los sistemasencimáticos y la producción de energía(Denver y Hugo, 1991; Helander et al.,1998; Ultee et al., 1999; Tassou et al.,2000).La canela es una de las especias máscomunes en la cocina de prácticamentecualquier cultura,debidoa suprofundoyexóticoaroma.Seobtienedelacortezade los árboles Cinnamomum, y su uso

culinario se remonta a siglos atrás,especialmenteenIndia.Sin embargo, su uso no acaba en lacocina: sus propiedades terapéuticasincluyen su uso como antioxidante,antiinflamatorio e incluso comoantimicrobiano; tal ha sido surepercusión medicinal que llegó a tenerreputación como remedio contraresfriados. Estas propiedades no seríanposibles sin los múltiples compuestosquímicos que la constituyen: ácidocinámico, cinamaldehído, cinamato,eugenol…; en este trabajo noscentraremosenelcinamaldehído,elcuales responsable de los característicossaboryolordelacanela.Los aminoácidos son sustanciascristalinas, casi siempre de sabor dulce;tienen carácter ácido como propiedadbásica y actividad óptica; químicamentesonácidoscarbónicoscon,porlomenos,un grupo amino por molécula, 20aminoácidos diferentes son loscomponentesesencialesdelasproteínas.Aparte de éstos, se conocen otros queson componentes de las paredescelulares. Las plantas pueden sintetizartodos los aminoácidos, nuestro cuerposolosintetiza16,aminoácidos,éstos,queel cuerpo sintetiza reciclando las célulasmuertasapartirdelconductointestinalycatabolizando las proteínas dentro delpropiocuerpo.Los aminoácidos son las unidadeselementales constitutivas de lasmoléculas denominadas proteínas. Sonpues, y en un muy elemental símil, los"ladrillos" con los cuales el organismoreconstituye permanentemente susproteínas específicas consumidas por lasolaaccióndevivir.Las proteínas que son los compuestosnitrogenados más abundantes delorganismo, a la vez que fundamentomismo de la vida. En efecto, debido a lagran variedad de proteínas existentes ycomo consecuencia de su estructura, las


97

proteínascumplenfuncionessumamente

diversas, participando en todos los

procesos biológicos y constituyendo

estructuras fundamentales en los seres

vivos.

Sus propiedades fungicidas puedenexplicarseporlapresenciaenlalechede

ciertos aminoácidos y de sales ricas en

potasioyenfosfatos.Suacciónesdoble;

por un lado es directamentefungicida y

por el otro capaz de estimular la

resistencia de laplanta frente al hongo.

Habitualmente se diluye del 20 al 50%.

Lalechediluidaal10%esmáseficazque

el azufre. Ensayos con suero de leche

dieronresultadosanálogosyelgustodel

vino no se ha visto afectado.En Francia

semezclan5 ldesueroy5 lde lecheal

10%deteniéndose los tratamientos 2

semanas antes de la vendimia.

El presente proyecto se plantea dar a

conocer a al sociedad un uso de buenas

prácticas agroecológicas para el control

de hierbas, plagas y enfermedades en

jardinesyhuertosecológicos.Paraellose

llevará a cabo la investigación en

diferenteshongos,delosmáscomunesy

antelaimpòsibilidaddepodertabajaren

campo por la fecha de desarrollo del

proyecto con el mildiu, el oidio, laphytophthora spp, venturiainaequalis…,yconelfindeinvestigarInVitro el uso de diferentes prácticas

naturales que den una solución en el

mantenimiento de jardines y huertos,

trabajaremos con los siguientes hongos

cultivadosenplacapetriconagaragary

glucosa.

• Penicilium

• Botrytis

• Aspergillus

• Alternaria

• FusariumOxysporum

Entre las prácticas a investigar cabe

destacar la utilización de leche como

fungicida (vaca, cabra y oveja) y la

canela.

2.ANTECEDENTES:

2.1.Loshongos:

BOTRYTIS:Botrytis cinerea Pers.: Fr [teleomorfo:Botryotinia fuckeliana (de Bary)

Whetzel], agente causal de la

podredumbre gris”, infecta más de 200

especies vegetales distintas,

determinando serias pérdidas

económicas antes y después de la

recolección. El patógenopuede atacar al

cultivoencualquierestadodedesarrollo

del mismo y puede infectar cualquier

parte de la planta. Debido a la

considerable incidenciadelpatógenoya

las repercusiones económicas que tiene

en cultivos de importancia tales como

vid,tomate,fresa,ornamentales...

ELLIS, en 1969, afirma que Botrytiscinerea vive sobre el garbanzo comoparásito o saprofito, desarrollándose en

numerosos agrosistemas donde la

humedad es alta y las temperaturas

suaves. En la Universidad de Manitoba

(Canadá) se pudo observar, en campos

experimentales cuya vegetación era

lujuriante,quedespuésdeunabajadade

temperatura y ambiente húmedo, las

hojas de algunas plantas comenzaban a

presentaramarilleamientosy, enapenas

tres semanas, más de la mitad de ellas

habían muerto; el incitante de esta

enfermedaderaB.cinerea,siendoéstalaprimeracitaquesehizoenNorteamérica

sobre garbanzo (Kharbanda, 1979). En

India esta enfermedad, conocida por el

«Moho gris», está considerada como

endémica en grandes áreas, siendomuy

peligrosaparaelcultivodelgarbanzo—

en enero de 1979 destruyó

completamenteunasuperficiede20.000

Ha— (Chaubey, 1983; Rewal, 1989). En

Pakistán y Bangladesh fue considerada

como calamidad en 1980-81 (Laha,

1983). Chile, con una superficie de

cultivo creciendo significativamente,

denunciólaenfermedadenlatemporada

1982-83; a los 60 días de la siembra

había un 20%de plantas con síntomas,


98

siendo de un 100 % en algunas áreas(Alvarez, 1984; Sepúlveda, 1984). EnAndalucía, donde la enfermedad estáregistrada, por el momento carece deimportancia(Trapero,1986).PENICILIUM:Los penicilios son mohos comunes quedesarrollan sobre los más diversossubstratos: granos, paja, cueros, frutas,etc. Su identificación en base a lascaracterísticas morfológicas fue caóticahasta que Pitt (1980) normalizó lascondiciones de cultivo y Frisvad (1981)consideró la formación de los

metabolitos secundarios en ladescripción de las especies. Laimportancia de estos mohos en laalimentaciónhumanayanimalsedebeaque, además causar deterioro, producentoxinas(Pitt&Leistner1991).Lospenicilioscrecensobrelosalimentospreparados o sus materias primas, yaseandeorigenvegetaloanimal,sihallanla actividad del agua y los nutrientesnecesarios. En la tabla 1 se resumendatossobre los límitesdetemperaturayaw entre los que desarrollan algunasespecies.

La baja temperaturade almacenamientodisminuye la velocidad del deterioro delasfrutas infectadas por P. expansum,pero no lo previene. Los granos decereales pueden contener P.aurantiogriseumaúnantesdelacosecha,especialmente en las épocas húmedas,pero la mayor contaminación ocurre enlos depósitos donde se mantienen lasesporas desde una cosecha anterior(Lacey1989).Laesporulaciónaunabajaactividad del agua permite a los hongoscompletarsuciclodevidasobreviviendoalascondicionesadversas,paraserluegodiseminados por insectos y ácaros. P.aurantiogriseumesporulaaunaactividaddelaguade0,86silatemperaturaes16ó30°C, pero a 23°C a una actividadpróximaa0,83(Magan&Lacey1988).ALTERNARIA:

Hongo filamentoso con conidióforossimples, tabicados, en cuyo extremo seforman unos conidios muriformes, decolor pardo, con septos transversales yverticales de disposición irregular(Figura 26). Por gemación de la célulaapical se genera un nuevo conidio,formándose largas cadenas de 10 omásconidios.Colonias de crecimiento rápido (tres ocuatro días), vellosas, al principio decolorgris,despuésel centroseoscurece(tonos negros más o menos intensos)pero losbordes siguen siendogrisáceos.Reverso de color negro. Tolerante albenomilo.Esunhongoextremadamente comúnenabonos, plantas (fresas, crisantemos,tomates,zanahoriasyespárragos),pulpa


99

de madera y madera podrida, perotambiénseencuentraen alimentos y tejidos, así como endiferentes tipos de suelo. En losinvernaderos con cultivos decrisantemos y tomates, se aísla de lasplantas enfermas o muertas por sutendencia a habitar sustratos orgánicosendescomposición.Produce con frecuenciamanchas negrasen los tomates. Dentro de las viviendaspuede aislarse del aire, polvo y lugarescon humedad como los marcos de lasventanas,enlasque se produce condensación. Sudistribución es universal y se consideraqueesunhongodeespaciosabiertos.Losconidiosseaíslancon frecuenciadelaire libre durante el tiempo caluroso(alcanzando el pico de máximaconcentración en los últimos días deverano). El rango de temperatura decrecimiento varía entre 2 y 32 °C, contemperaturas óptimas entre 25 y 28 °C.Entre los metabolitos producidos porAlternariaalternataseencuentranvariosque pueden considerarse comomicotoxinas. Destacan el monometileterdealternariol,altertoxinasIy II(toxinasmutágenas), altenueno, altenusina yácido tenuazónico. Estas toxinas puedenencontrarse en tomates, manzanas,aceitunas,trigo,sorgo,semillasdegirasolypacana.

ASPERGILLUS:

Diferentesespeciesdelgénero:A.niger,A.flavus,A.ochraceus,A.clavatus,A.terreus,A.parasiticus,A.versicolor,A.oryzae,A.nidulans,A.niveus.

Aspergillusesunhongofilamentosohia-lino, saprofito, perteneciente al filo As-comycota. Se encuentra formado porhifas hialinas septadas y puede tenerreproducción sexual (con formación deascosporas en el interior de ascas) yasexual(conformacióndeconidios).

Lasdiferentesespeciessediferencianentamaño, tasa de crecimiento, textura(aterciopelada, granular, algodonosa) ycolor de la colonia: verde-amarillento(A. flavus), negro (A. niger), marrón (A.terreus). La coloración aparece casisiempre en todas las estructuras aéreas,tanto en elmicelio como en las cabezasconidiales. Aspergillus es uno de losprincipales hongos productores demicrotoxinas. Las micotoxinas sonmetabolitos secundarios producidos ysecretados por el hongo durante elproceso de degradación de la materiaorgánica, como mecanismo de defensafrenteaotrosmicroorganismos.Crece en cualquier tipo de sustrato,especialmente en suelos ymateriales endescomposición. Es un contaminantehabitual de los conductos declimatización-ventilación. Estermotolerante, puede vivir entre los12ºCylos57ºCEntre los hongos consideradosoportunistas se encuentran las especiesdel género Aspegillus; género que creceenimportanciadesde1729,añoenelquefue descripta la primera patologíahumana.Presentanunagranversatilidadmetabólica y una gran capacidad paradispersar sus conidios dado que sucabeza conidial puede producir más de500.000conidias.Al género Aspergillus pertenecenaproximadamente 900 especies, cuyosconidios son inhalados en formapermanente por el hombre. Siendo unodelosmásfrecuentementehalladosenelambiente, pudiendo aislarlos decualquier sustratoque contengamateriaorgánica y humedad como por ejemplodelsueloyvegetalesendescomposición,por lo tanto puede afectar nuestrobienestardediferentesformas:•patógenohumanoyanimal•porproduccióndemicotoxinas•contaminacióndecultivos


100

• disminución del valor comercial deproductosalimenticios,cuerosytejidosApesardesuubicuidadsólounaspocasespecies están relacionadas conpatologías en el hombre,independientemente del sexo, edad yraza,asaber:AspergillusfumigatusAspegillusflavusAspergillusnigerAspergillusnidulansAspergillusterreus

FUSARIUMOXYSPORUM:

Fusarium oxysporumes un hongocosmopolita que existe en muchasformas patogénicas, parasitandomás de100especiesdeplantasGimnospermasyAngiospermas, gracias a los diversosmecanismos que tiene el hongo paravencer las defensas de muchas plantas(Bosland,1988).

Se caracteriza por producir colonias derápidocrecimiento, con una tasa diariacercanaauncentímetroenmediopapa-dextrosa agar (PDA) a 25ºC. Lamorfología de las colonias es muyvariableypuedepresentardostipos:unade tipo micelial caracterizada por laproducción de abundante micelioaéreo,algodonoso, conunacoloraciónvariable,de blanco a rosado durazno,perousualmente con un tinte púrpura ovioleta más intenso en la superficie delagarypocasmicroconidias(Booth,1970)y una de tipo pionotal con la formaciónde poco o ningún micelio aéreo yabundantesmicroconidias.

Elhongoproducetresclasesdeesporas:-Microconidias: Esporas generalmenteunicelulares, sin septas, hialinas,elipsoidalesa cilíndricas, rectas ocurvadas; se forman sobre fiálides

laterales, cortas, simples o sobreconidióforos poco ramificados. Lasmicroconidias tienen 5- 12 μm de largopor2.5-3.5μmdeancho(Nelson,1981).-Macroconidias: Esporas de paredesdelgadas, fusiformes, largas,moderadamente curvadas en forma dehoz, convarias célulasyde3a5 septastransversales, con la célula basalelongada y la célula apical atenuada; lasmacroconidias tiene un tamaño de 27 a46μmdelargopor3.0a4.5μmdeancho(Nelson,1981).-Clamidosporas:Esporasformadasapartirdelacondensacióndelcontenido de las hifas y de las conidias,deparedesgruesas.Seformansimplesoen pares, terminales o intercalares:poseen un tamaño de 5 a 15 μm dediámetro (Nelson, 1981). Gracias a ellasel hongo sobrevive en condicionesambientales desfavorables y en el suelocomosaprófitodevida libreenausenciade plantas hospedantes (Garret, 1977).Hasta el momento no se conoce la faseperfectadelhongo(Nelsonetal.,1983).

2.2.LALECHE:

Sus propiedades fungicidas puedenexplicarseporlapresenciaenlalechedeciertos aminoácidos, y de sales ricas enpotasioyenfosfatos.Suacciónesdoble;por un lado es directamentefungicida ypor el otro capaz de estimular laresistencia de laplanta frente al hongo.Habitualmentesediluyedel20al50%.Tratamientoparalaviña:Lalechediluidaal 10% es más eficaz que el azufre.Ensayos con suero de leche dieronresultadosanálogosyelgustodelvinonosehavistoafectado.EnFrancia semezclan5 lde sueroy5 lde leche al 10%deteniéndose lostratamientos 2 semanas antes de lavendimia.


101

Wagner Bettiol (2003) y EMBRAPA

(Instituto nacional de investigaciónagrícola de Brasil) se centraron en elhongo del oidio Sphaerotheca fuligena.Eligieron como cucurbitácea el pepino ylo cultivaron en invernadero. Se leaplicaron pulverizaciones de lechediluida en agua en concentraciones queibandel10al50%.Seafirmaquelalechetuvo unos resultados fungicidasparticularmente evidentes haciendoseconstar que más allá de unaconcentracióndel10%sedaunaeficaciaigual o superior a la de un fungicidaclásico.Estas propiedades fungicidas puedenexplicarseporlapresenciaenlalechedeciertos aminoácidos y de sales ricas enpotasio y en fosfato. Tiene una accióndoble, es fungicida y capaz de estimularlaresistenciadelaplantafrentealhongo.Estas investigaciones tambien han sidorealizadas por investigadores de launiversidaddeAdelaidaenAustraliaporespecialistasenviticulturaylosprimerosresultados obtenidos en uva garnachasonconcluyentes:Lalechediluidaal10%esmáseficazqueelazufre.Ensayosconsuerode leche, residuode la fabricacióndequeso,dieronresultadosanálogos,noviendosealteradoelgustodelvino.NicolasJoly(viticultorfrancés)quecultivasuviñaenbiodinámicadesde1984afirmaquerealizaestosmismostratamientosconexcelentesresultados.

2.3.Lacanela:

Extracto de canela, Cinnamomum

zeylanicum, preventivo de hongos,

bacteriasypreventivodeácaros.

El árbolde la canela Cinnamomumzeylanicum o Cinnamomum verum

J.Presl, es un árbol de hoja perenne, de

unos 10 a 15 metros de altura,

procedentedeSriLanka.

ElextractodecanelaesunInsecticidayrepelente de ácaros que además impide

el desarrollo de Hongos y Bacterias. Es

preventivodeOidio.

Contiene sustancias

naturales,cinnamaldehídoyácidocinámico, que

causanmortalidad,repelenciay la noalimentaciónde los insectos.

Causanexcitación del sistemanerviosoprovocandounenmascaramiento de las feromonas

involucradas en el proceso de

apareamiento.

Contiene sustancias conacciónfungicidaconsistente en inhibirla

germinación de esporas y crecimiento

micelialdehongosfitopatógenos.


102

Elácidocinámicojuntoalcinamaldehídosonsustanciasnaturalescomponentesdelaceitedelacanela.

Fig.1.Transcinamaldehido

La canela (Fig.2) es una de las especiasmás comunes en la cocina deprácticamente cualquier cultura, debidoa su profundo y exótico aroma. Seobtiene de la corteza de los árbolesCinnamomum, y su uso culinario seremontaasiglosatrás,especialmenteenIndia.

Figura 2. Canela en rama y en polvo.Tiposdepresentacióncomercial


103

Sin embargo, su uso no acaba en lacocina: sus propiedades terapéuticasincluyen su uso como antioxidante,antiinflamatorio e incluso comoantimicrobiano; tal ha sido surepercusión medicinal que llegó a tenerreputación como remedio contraresfriados. Estas propiedades no seríanposibles sin los múltiples compuestosquímicos que la constituyen: ácidocinámico, cinamaldehído, cinamato,eugenol…De fórmula molecular C9H8O y masamolecular136.2g/mol,elcinamaldehídose encuentra presente en la naturalezacomotrans-cinamaldehído(Fig.1),yestácompuesto por un aldehído insaturadounido a un grupo fenilo; por ello, tienearomaticidad. Tiene color amarillopálido,ypresentaunabajasolubilidadenagua,siendomuysolubleenaceites.Desde hace mucho tiempo la canela hasido utilizada para preservar losalimentos, debido a su acciónantibacteriana. Ésta fue estudiada porGendeetal. en2008sobrePaenibacilluslarvae, bacteria responsable de una de

las enfermedades más importantes enapicultura: la “loque americana”, quecausa la muerte de las larvas de abeja(especialmente a las larvas de abejareina). Así, mediante una bioautografía(técnica analítica en la que loscompuestosorgánicossonseparadosporcromatografía e identificados por suefectoenmicroorganismos),sedemostróelefectobactericidadelcinamaldehídoTambién se calcularon distintosparámetrosdelaceiteesencialdecanela,relacionados con su actividadbactericida: su concentración mínimainhibitoria (CMI),deunos50mg/L,ysuconcentraciónmínimabactericida(CMB),la cual se sitúa alrededor de unos 150mg/L.El contenidode aceite esencial extraídode lacortezadelárbolde lacanelavaríasegún la especie Cinnamomumzeylanicum o Cinnamomum verum,Cinnamomum loureirii o “casia” deSaigón o vietnamita o canela china yCinnamomum burmannii o “canela deBatavia”segúnautoresentre0.5%1.0%(López-Maloetal.,2005),oentre1.5%a3.0% (Tainter y Grenis, 1993).

Yangetal.;tambiénrealizaronunestudiode estas propiedades de la canela,comparandolaactividaddelosextractosprocedentes de distintas partes de laCinnamomum cassia sobreStaphylococcus aureus, PseudomonasaeruginosayAcinetobacterbaumannii.Lamayor actividad, conunaCMI entre0.3-0.7mg/L,fueencontradaenlosbrotes,y

los compuestos responsables fueroncinamaldehído, Ometoxicinamaldehído,cumarina y eucaliptol. Las bacteriasafectadas mostraban una serie decambios morfológicos secuenciales: laadopción de una foma celular ovaladacon arrugas (debido a la pérdida dematerialcelular)precedíaalaformaciónde agregados de células que habían


104

perdido la integridad de su membrana(exhibiendoenellamaterialfibroso).Porello se propuso que la acción delcinamaldehídoyelrestodecomponentesactivosenlacanelaejercíansuactividadantibacteriana mediante un mecanismodependiente de su interacción con lamembrana.Parece ser que la acción antimicrobianase debe a los fenoles presentes en lacanela,queprovocan ladisrupciónde lamembranacelular(Al-Habibetal.).Baratta et al en 1998; Russo et al en1998;Belitzetalen2004yBurten2004atribuyen la actividad microbiana de lacanelaal aldehído cinámicoy al eugenolestudiando la acción microbiana en elenterobacter aerogenes, otros estudiosdeterminaron la inhibición deEscherichia coli y Salmonelatyphimorium con cinamaldehido(Helander et al, 1998). La acción deleugenol como bloqueante de la acciónencimática en enterobacter aerogenestambién fue comprobada (Wendakoon ySakaguchi,1995).

3.HIPOTESISDETRABAJO.

Hipótesis1.Lalecheylacaneladebidoasus principios activos y/o composiciónquímica, además de postre agradableresultaunpotentefungicida.

Hipótesis 2. El extracto de canela oaceite esencial de canela es un potentefungicida.

Hipótesis3.La lechedecabraes lamásaptaparasuusocomofunguicida

Hipótesis4.Esposiblelaelaboracióndeun fungicida,validandosuefectividad InVitro y la formulación de un fungicidapara su uso en huertos ecológicos yjardines,comobuenapraxisagronómica.

Esta investigación está dentro de unmarco teórico importante y abundante,ya que existe mucha bibliografía alrespecto, bibliografía que deberá serrevisadapor los alumnosy refutada conlosdatosqueobtengamos.

4.MATERIALESYMÉTODOS:

4.1.HONGOS:

Sehanutilizadocepasdelossiguienteshongos:

• Penicilium• Botrytis• Aspergillus• Alternaria• FusariumOxysporum

Proporcionados por D. Fernando Alvesprofesor de la unidad de entomología ypatología vegetal de la escuela superiordeIngenieríasAgrariasdelaUniversidadde Valladolid en el campus de Palencia,mantenidasenmedioPDA.


105

4.2.Placaspetriymediodecultivo:

Hemos preparado el medio de cultivoparalasiembraytratamientoinvitrodeloshongosconAgar-Agaryglucosa.

LasplacasdePetrisepreparanvertiendoelmediofundidoyestérildentrodeellasy en un ambiente aséptico (por ejemploen la proximidad de la llama de unmechero (Bunsen) es convenientehomogenizar el medio en el transcursode la operación para evitar que el agarsedimenteenelfondodelrecipienteynose distribuya por igual en todas lasplacas.Tambiénesposible conservarelmedio destinado a preparar placas Petrisolidificado y estéril en tubos que sefundiránalbañoMariaenelmomentodelapreparacióndelasmismas.

Los caldos y medios sólidos puedenconservarse, una vez esterilizados, atemperaturaambienteperoparareducirsu deshidratación y el consiguientecambio en las concentraciones de suscomponentes es preferible conservarlosa4ºC.

AGAR.Seutilizacomoagentegelificanteparadar solideza losmediosdecultivo.En el agar bacteriológico el componentedominante es un polisacárido que seobtiene de ciertas algas marinas y quepresenta la indudable ventaja de que aexcepción de algunos microorganismosmarinos,noesutilizado comonutriente.Un gel de agar al 1-2% se licuaalrededor de los 100ºC y se gelificaalrededor de los 40ºC, dependiendo desugradodepureza.

500mldeaguadestilada

7.5grdeAgaragar(Serecomiendade13a20gr\l)

2grdeglucosa(Serecomiendaentreel1y2%)

Calentaraebullición100ºCparadisolverelAgaragaryenfriaryaquea40ºCseformaelgeldecultivo.

4.3.Otrosmateriales:

Autoclaveparaesterilizaciónycintadeautoclavadoparasellarplacas

Mecheroparatrabajarbajollama.

Neveraparaalmacenajedeplacaspreparadas.

Estufadecultivo.

Matracesaforadosde25ml

Vasosdeprecipitados

Asasdesiembra

Etanolyaguadestilada

Pipetas10ml

Pipetaspasteur1y2ml.

Pipeteador25ml

4.4.Mediosdetratamiento:

Lechedevaca

Lechedeoveja

Lechedecabra

Extractodecanela.


106

4.5.Extractodecanela:

Por ser un método muy efectivo paraseparar sustancias insolubles o pocosolublesenaguayquetenganpuntosdeebullición altos, hemos realizado unadestilación por arrastre con vapor deastillasdecanelaentrocitosparaobtenerelcinamaldehídopresenteenéstas.En la destilación por arrastre con vapor(elaguayelcompuestoestánseparados),se tiene como ventajas queenergéticamente es más eficiente, setieneunmayorcontroldelavelocidadde

destilación,existelaposibilidaddevariarla presión del vapor, y el métodosatisface mejor las operacionescomerciales a escala, al proveerresultados más constantes yreproducibles. Además , es fácil elmontajeyoperación,bajocostodebidoaluso de agua en lugar de solventes,pueden obtenerse dos productos de laextracción; el aceite esencial y elhidrosol,cuyacomposicióndependerádelasolubilidaddeloscompuestosenaguay lamuestranosecalientadirectamenteparanoquemarlamateriaprima.


107

Esquemadelmontajepararealizarunadestilaciónporarrastredevapor

Comoelaceitedecanelaesinsolubleenagua,debemosdisolverloenetanolparaprepararlasdosdilucionesdecaneladeconcentraciónmínimainhibitoriaCMIde3000ppmy300ppm.


108

4.6.Esquemadetrabajo:

Paraloscálculos,estadística,graficas,sehautilizadolahojadecálculoExcel,calculandoparacadahongolavelocidaddecrecimiento,%inhibición,gráficasyregresiónlinealdelcrecimientofrentealtiempodecultivo.

HONGOS:

Fusarium Oxysporum

Botrytis Cinerea

Alternaria

Penicilium

Aspergillus

TRATAMIENTOS:

Extracto de canela (3000 y 300ppm)

Leche de vaca (diluciones 1/5, 1/10, 1/20)

Leche de oveja (diluciones 1/5, 1/10, 1/20)

Leche de cabra(diluciones 1/5, 1/10, 1/20)

Sin tratamiento

(PATRÓN)

Estufa cultivo 30ºC

Medir crecimiento diario

CÁLCULOSYGRÁFICAS


109

5.RESULTADOSYDISCUSIÓN:

Siguiendo el patrón de trabajoestablecido hemos sembrado losdiferenteshongosenelcentrodelaplacapetri, se ha añadido el tratamientofungicida (1ml) y se han sellado lasplacas petri y colocado en estufa encondiciones de humedad y temperatura(30ºC) midiendo cada dos días sucrecimientoradicular.

Se establece un patrón o blanco conquien comparar los diferentes cultivoscon tratamiento, que siguen la siguientenotación:

1mlextractocanela(hongo+EC)

1mllechedevacadilución1/5(Hongo+VA1/5)



1mllechedeovejadilución1/5(Hongo+OV1/5)



1mllechedecabradilución1/5(Hongo+CA1/5)



Los resultados obtenidos son idénticosparalasdiferentesdilucionesdeextractode canela (3000 y 300 ppm) así en elestudiosolohacemosreferenciademodogeneralaextractodecanela,refiriéndoseeste a una concentración CMI de 300ppm.

5.1.FUSARIUMOXYSPORUM:

La tabla 2 y 3 muestran el crecimientoradicular en centímetros del hongo con losdiferentestratamientosrealizadosalolargode15díasde cultivoa30ºCenestufay encondiciones de humedad óptimas para sucrecimiento.


110

Tabla2.Crecimientoradiculardelpatrón,tratamientoconextractodecanelaydilucionesdelechedevaca

Díasdecultivo

Patrón(cm)

ex.canela(cm)

vaca1/5(cm)

vaca1/10(cm)

vaca1/20(cm)

7 3 0 2 3 3,28 3,2 0 2,4 3,4 3,511 3,4 0 2,4 3,5 3,612 3,4 0 2,8 3,5 3,615 3,4 0 3 3,5 3,6

Tabla3.Crecimientoradiculartratamientocondilucionesdelechedeovejaycabra

Díasdecultivo

oveja1/10(cm)

oveja1/20(cm)

cabra1/5(cm)

cabra1/10(cm)

cabra1/20(cm)

7 3 3 0,5 0,7 0,68 3,5 3,4 1,1 0,7 0,611 3,6 3,5 1,2 0,8 0,812 3,6 3,5 1,3 0,8 0,815 3,6 3,5 1,3 0,9 0,8

Aunque se aprecian diferencias entretratamientos,eltratamientomásefectivoesel realizadoconextractodecanelayaqueinhibiótotalmenteelcrecimientodelhongo, también apreciamos con los

tratamientos con leche inhiben elcrecimiento del hongo pero no todos enigualmedida(grafica),elmásefectivoesel tratamiento con leche de cabra y enestecasoconcretoladilución1/20.

Grafico1 .CrecimientodelFusariumOxysporumconlosdiferentestratamientosrespectodelpatrón

Cre

cim

ient

o cm

Tiempo de crecimiento

Crecimiento en función del tratamiento

Patrón

Ex. Canela

Vaca 1/5

vaca 1/10

vaca 1/20

oveja 1/5

oveja 1/10

oveja 1/20

cabra 1/5

cabra 1/10

cabra 1/20


111

Del tratamiento estadístico de los datos vemos como el crecimiento del patrón esexponencial(grafico2)alcontrariodelcrecimientodelhongocontratamientodeleche.

Grafico2.VelocidaddecrecimientodeFusarium

TodosellosmuestranunavelocidaddecrecimientomenoralmostrarcrecimientolinealesoparabólicosconvaloresdeR2muybuenosparaunexperimentoprácticocomprendidosenntre0.85y0.97(Graficos3,4y5).

Grafico3.VelocidaddecrecimientodeFusariumtratadoconlechedecabradilución1/5

y = 0,0612e1,5601x R² = 0,81639

Dás

de

culti

vo

Crecimiento (cm)

velocidad de crecimiento patrón fusarium

Patrón

Exponencial (Patrón)

y = 30,881x2 - 47,341x + 22,942 R² = 0,88523

Día

s de

cul

tivo

Crecimiento (cm)

Veloc.crecimiento Fusarium vs cabra 1/5

Serie1

Polinómica (Serie1)


112



Si es cierto que el tratamiento condilucióndelechedecabra1/20tieneuncrecimiento exponencial pero inhibe engran medida el crecimiento del hongo,con un porcentaje de inhibición del78.05%(tabla4)

Podemosapreciarenlatablaqueel%deinhibición del extracto de canela es el100%, en quince días de cultivo inhibiótotalmente el crecimiento del FusariumOxysporum,asícomolostratamientoconleche de cabra (tabla 5) dondeapreciamosqueaunadiluciónde1/5el%deinhibiciónesdel67.07%,adilución

y = 37,857x - 18,929 R² = 0,97399

Día

s de

cul

tivo

Crecimiento (cm)

Veloc.crecimiento Fusarium vscabra 1/10

Serie1

Lineal (Serie1)

y = 1,5838e2,588x R² = 0,8425

Dás

de

culti

vo

Crecimiento (cm)

Veloc.crecimiento Fusarium vs cabra 1/20

Serie1

Exponencial (Serie1)


113

1/10esde76.22%yadilución1/20de78.05%.

Tambiénpodemosobservarcomoinhibeel crecimiento la leche de vaca endilución 1/5 (tabla 4) y el tratamientoconlechedeoveja1/5(tabla5).

Además observamosun hecho curioso yes la inhibición negativa o lo que es lomismo como las diluciones de leche devaca 1/10 y 1/20 potencian elcrecimiento del hongo (tabla ) y lasdilucionesdelechedeoveja(tabla5).

Tabla4.%inhibiciónextractodecanelaydilucionesdelechedevaca.

patrón ex.canela vaca1/5 vaca1/10 vaca1/20 %Inhibición 0 100 23,17 -3,05 -6,71

Tabla5.%inhibicióndilucionesdelechedeovejaycabra.

oveja1/5

oveja1/10

oveja1/20 cabra1/5

cabra1/10

cabra1/20

%Inhibición 23,78 -5,49 -3,05 67,07 76,22 78,05


114

5.2.BOTRYTISCINEREA:

La tabla 6 y 7 muestran el crecimientoradicular en centímetros del hongo con losdiferentestratamientosrealizadosalolargo

de15díasde cultivoa30ºCenestufay encondiciones de humedad óptimas para sucrecimiento.


Díasdecultivo Patrón(cm)ex.canela(cm)

vaca1/5(cm)

vaca1/10(cm)

vaca1/20(cm)

7 2 0 1,5 2 2,68 2,5 0 1,5 2,5 2,711 2,5 0 2 3 312 3 0 2 3 315 3 0 2 3 3

Tabla7.Crecimientoradicularcondilucionesdelechedeovejaycabra

Díasdecultivo

oveja1/5(cm)

oveja1/10(cm)

oveja1/20(cm)

cabra1/5(cm)

cabra1/10(cm)

cabra1/20(cm)

7 1,5 0 3 1 0,6 0,78 2 0 3,4 1,1 0,6 0,711 3 0 3,7 1,2 0,7 0,812 3 0 3,7 1,2 0,7 0,815 3 0 3,7 1,2 0,7 0,8

Lalechedevacaendilución1/5ralentizaelcrecimientodelhongo,aunquevuelveaserlalechedecabraenestecasocondilución1/5y1/10quienralentizael crecimientode laBotrytisdemaneraimportante(Gráfico6).


115

Grafico6.CrecimientodelaBotrytiscinereaconlosdiferentestratamientosrespectodelpatrón

Asímismovemoscomoelextractodecanela inhibetotalmenteelcrecimientodelhongoenplaca.

Eldatode inhibición totaldel tratamientorealizadocon lechedeovejaendilución1/10induceaerror,yaqueenestecasoyporrazonesdesconocidasnocrecióelhongo,puedeserquepormalasiembra,dehechorepetidalaexperienciasevioquenofueasí.

Sidestacamosentonceslostratamientosqueinhibeneldesarrollodelhongovemoscomoevolucionael crecimientodelpatrón (Gráfico7)ydemaneraexponencial, y comosigueestatendenciaexponencialdecrecimientoelhongoconsustratamientosperoinhibiendosucrecimiento(Graficas8,9,10y11).

Grafico7.VelocidaddecrecimientodeBotrytis


0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

7 8 11 12 15

Tiempo de crecimiento

Crec

imie

nto

cm

patrón

Ex. Canela

vaca 1/5

vaca 1/10

vaca 1/20

oveja 1/5

oveja 1/10

oveja 1/20

cabra 1/5

cabra 1/10

cabra 1/20

Veloc.crecimiento botrytis patrón

y = 1,836e0,6599x

R2 = 0,7987

02468

10121416

0 1 2 3 4

Crecimiento (cm)

Día

s de

cul

tivo

Serie1



116

Grafico8.VelocidaddecrecimientodeBotrytiscontratamientodelechedevacadilución1/5

Grafico9.VelocidaddecrecimientodeBotrytiscontratamientodelechedecabradilución1/5

Veloc.crecimiento Botrytis vs vaca 1/5

y = 1,5838e1,0352x

R2 = 0,8425

02468

10121416

0 1 2 3

Crecimiento (cm)

Día

s de

cul

tivo

Serie1


Veloc.crecimiento Botrytis vs cabra1/5

y = 0,2912e3,1202x

R2 = 0,8164

02468

10121416

0,95 1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25

Crecimiento (cm)

Día

s de

cul

tivo

Serie1



117

Grafico 10 . Velocidad de crecimiento de Botrytis con tratamiento de leche de cabradilución1/10

Grafico 11 . Velocidad de crecimiento de Botrytis con tratamiento de leche de cabradilución1/20

Veloc.crecimiento Botrytis vs cabra 1/10

y = 0,3352e5,1761x

R2 = 0,8425

02468

10121416

0,55 0,6 0,65 0,7 0,75

Crecimiento (cm)

Día

s de

cul

tivo

Serie1


Veloc.crecimiento Botrytis vs cabra 1/20

y = 0,1998e5,1761x

R2 = 0,8425

02468

10121416

0,68 0,7 0,72 0,74 0,76 0,78 0,8 0,82

Crecimiento (cm)

Día

s de

cul

tivo

Serie1



118

La evolución en todos los casos esexponencial conunos valores deR2másque aceptables para una experiencia deestetipo,convaloresporencimade0.80.

En relación al % de inhibición de cadatratamiento y como podemos ver en la

tabla8apreciamoscomolacanelainhibeenun100%encrecimientodelhongo,nole permite evolucionar. Así mismocomprobamos como las diluciones delechedevaca1/10y1/20no inhibenelcrecimiento sino que lo potencian

.


%Inhibición

patrón ex.canelavaca1/5

vaca1/10

vaca1/20

0 100 30,77 -3,85 -10

De la tabla 9 deducimos que la leche de cabra inhibe el crecimiento de la Botrytisprincipalmenteladilución1/10conun%deinhibicióndel74.62%,ademásvemoscomolalechedeovejaendilución1/20potenciaelcrecimientodelhongo.


%Inhibición

oveja1/5

oveja1/10

oveja1/20

cabra1/5

cabra1/10

cabra1/20

3,85 100 -34,62 56,15 74,62 70,77


119

5.3.ALTERNARIA:

La tabla 10 y 11 muestran el crecimientoradicular en centímetros del hongo con los

diferentestratamientosrealizadosalolargode10díasde cultivoa30ºCenestufay encondiciones de humedad óptimas para sucrecimiento

.


DíasdecultivoPatrón(cm)

ex.canela(cm)

vaca1/5(cm)

vaca1/10(cm)

vaca1/20(cm)

2 2,5 0 0 0 05 2,6 0 0 0 2,56 3 0 0 0 39 3,2 0 0 0 3,2


Díasdecultivo

oveja1/5(cm)

oveja1/10(cm)

oveja1/20(cm)

cabra1/5(cm)

cabra1/10(cm)

cabra1/20(cm)

2 0 0 0 1,5 1,1 0,75 2,3 3 2,5 1,7 1,1 0,86 3,2 3,5 3,5 1,8 1,3 0,99 3,2 3,5 3,5 1,8 1,3 0,9

Según evolucionan los días de cultivovemos como el extracto de canela, lalechedevacaendilución1/5y1/10ylalechedecabraendiluciones1/5,1/10y1/20 inhiben el crecimiento de laAlternaria.Dehechoelextractodecanelay lasdilucionesdelechedevacainhibentotalmente el crecimiento del hongo. La

lechedecabrainhibeelcrecimientoyenla dilución 1/20 el hongo ralentiza sucrecimiento e inhibe en gran medida elcrecimientodelhongo(gráfica12).

Grafico 12 .Crecimiento de la Alternariacon los diferentes tratamientos respectodelpatrón.


120

Si atendemos a la velocidad decrecimiento y a la evolución de laalternaria en función del tratamientoapreciamos un crecimiento polinómicode orden dos en el crecimiento del

patrón (Grafico 13) y en el crecimientodelhongoconlechedecabraendilución1/5, el crecimiento es análogoperomáslentocomovemosenlagráfica14.

Grafico13.VelocidaddecrecimientodelaAlternaria

Crecimiento según tratamiento

00,5

11,5

22,5

33,5

4

2 5 6 9

Días de cultivos

Cre

cim

ient

o cm

patrón

Ex. Canela

vaca 1/5

vaca 1/10

vaca 1/20

oveja 1/5

oveja 1/10

oveja 1/20

cabra 1/5

cabra 1/10

cabra 1/20

Veloc.Crecimiento Patrón

y = 1,7293x2 - 1,7442x - 3,5149R2 = 0,8586

0

2

4

6

8

10

0 1 2 3 4

Crecimiento (cm)

D´´i

as d

e cu

ltivo

Serie1



121

Grafico14.VelocidaddecrecimientodelaAlternariatratadaconlechedecabradilución1/5

Sin embargo el crecimiento del hongopara diluciones de leche de cabra 1/10(Grafica 15) y 1/20 (Gráfica 16) esmuchomás lento (lineal) ymás efectivoen ambos casos y sobre todo en la

dilución1/20queinhibeengranmedidael crecimiento de la Alternaria.Atendiendo al valor de R2 estamos anteunos resultados francamente buenos alrodarel0.80.

Grafico15.Velocidaddecrecimientode laAlternariatratadaconlechedecabradilución1/10

Veloc.Crecimiento Alternaria vs cabra 1/5

y = 33,333x2 - 91,667x + 64,5R2 = 0,82

0

2

4

6

8

10

0 0,5 1 1,5 2

Crecimiento (cm)

Día

s de

cul

tivo

Serie1



y = 20x - 18,5R2 = 0,64

0

2

4

6

8

10

1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35

Crecimiento (cm)

Día

s de

cul

tivo

Serie1

Lineal (Serie1)


122

Grafico16.Velocidaddecrecimientode laAlternariatratadaconlechedecabradilución1/20

Ensintoníaconestosresultadosapareceel%deInhibicióndecadatratamientosobreelhongo(Tabla12)


%Inhibiciónpatrón ex.canela

vaca1/5

vaca1/10

vaca1/20

0 100 100 100 23,01

Elextractodecanela inhibeal100%elcrecimientode laAlternariaasícomola lechedevaca en dilución 1/5 y 1/10, estos datos fueron contrastados y repetidos varias vecesencontrándosesiemprelamismasituación.


%Inhibición

oveja1/5

oveja1/10

oveja1/20

cabra1/5

cabra1/10

cabra1/20

23,01 11,51 15,99 39,82 57,52 70,8

LalechedecabrainhibeelcrecimientodelaAlternariayensudilución1/20consigueunainhibicióndel70.8%(tabla13).


y = 27,273x - 17R2 = 0,8182

0

2

4

6

8

10

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Crecimiento (cm)

Día

s de

cul

tivo

Serie1

Lineal (Serie1)


123

5.4.PENICILLIUM:

Al igual que en los hongos anteriormente

relacionados. la tabla 14 y 15 muestra el

crecimiento radicular en centímetros del

hongo (Penicillium) con los diferentes

tratamientosrealizadosalolargode10días

decultivoa30ºCenestufayencondiciones

de humedad óptimas para su crecimiento

.

Tabla14.Crecimientoradiculardelpatrón,tratamientoconextractodecanelay

dilucionesdelechedevaca

Díasdecultivo

Patrón(cm)

ex.canela(cm)

vaca1/5(cm)

vaca1/10(cm)

vaca1/20(cm)

2 0 0 0 0 0

5 1 0 2 0 2

6 1 0 4 0 2,5

9 1,5 0 4,2 0 3

Alolargode10díasvemoscomoeltratamientoconcanelanohapermitidoelcrecimiento

delpenicilliumasícomoel tratamientocon lechedevacaendilución1/10,sinembargo

los tratamientos cion lechedevaca1/5y1/20aceleranel crecimientodelhongo (tabla

14).


Díasdecultivo

oveja1/5(cm)

oveja1/10(cm)

oveja1/20(cm)

cabra1/5(cm)

cabra1/10(cm)

cabra1/20(cm)

2 0 0 0 1,1 1 0,5

5 3 1,5 1,6 1,2 1 0,5

6 3,2 1,8 3 1,3 1,2 0,7

9 3,5 2 3,5 1,4 1,2 0,8

Lamismasituaciónencontramosconlostratamientoabasedelechedeovejaycabra, la

lechedeovejapotencia el crecimientodel hongodemanera importante, sin embargo la

lechedecabrafrenaelcrecimientodelhongoydemaneraimportanteensudilución1/20

(tabla15).


124

Deformamásvisuallopodemosapreciarenlagráfica17,dondesemuestralaevolucióndelPenicilliumencontodossustratamientosrespectodeunpatrón.

Grafico17.CrecimientodelPenicilliumconlosdiferentestratamientosrespectodelpatrón.

Si atendemos al crecimiento del hongo, vemos como el patrón (Penicillium) crece demaneraexponencialconunvalordeR2de0.99(Grafica18).

Grafico18.VelocidaddecrecimientodelPenicillium


00,5

11,5

22,5

33,5

44,5

2 5 6 9

Días de cultivo

Cre

cim

ient

o co

loni

as c

m

patrón

Ex. Canela

vaca 1/5

vaca 1/10

vaca 1/20

oveja 1/5

oveja 1/10

oveja 1/20

cabra 1/5

cabra 1/10

cabra 1/20

Veloc.Crecimiento Patrón

y = 2,003e1,0037x

R2 = 0,9863

0

2

4

6

8

10

0 0,5 1 1,5 2

Crecimiento (cm)

Día

s de

cul

tivo

Serie1



125

Sin embargo el crecimiento del hongo con leche de cabra en dilución 1/20 tiene un

crecimientomuchomáslentoparabólico(Grafica19)conunvalordeR2de0.82,frenando

elcrecimientodelhongoeinhibiéndolo.

Grafico19.Velocidadde crecimientodelPenicillium tratadocon lechede cabradilución

1/20

Si atendemosa los resultadosobtenidosde calcularel%de inhibiciónde losdiferentes

tratamientos sobre el Peniciliumm

observamos que el extracto de canela

inhibe por completo la evolución del

hongo inhibiéndolo el 100% (Tabla 16)

así como la dilución de leche de vaca

diluida 1/5. Sin embargo el resto de

tratamiento favorece y potencia su

crecimiento obteniendo valores de

inhibiciónnegativosqueenelcasode la

leche de vaca en dilución 1/5 es de –

191.43% o lo que es lo mismo dobla el

tamaño del hongo respecto al patrón en

idénticascondicionesdecultivo.


patrón ex.canela vaca1/5 vaca1/10 vaca1/20

%Inhibición 0 100 -191,43 100 -114,28

Veloc.Crecimiento Penicilium vs cabra 1/20

y = 58,333x2 - 57,5x + 17,667R2 = 0,82

0

2

4

6

8

10

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Crecimiento (cm)

Día

s de

cul

tivo

Serie1



126

Del restode tratamientoobtenemosunainformación similar, todos ellos exceptoel de leche de cabra a dilución 1/20favorecenelcrecimientoobteniéndose%de inhibición negativos, doblándose el

cultivo con la leche de oveja a dilución1/5(tabla17)porelcontrariolalechedecabra en dilución 1/20 inhibe en un28.57% el crecimiento del penicillium(Tabla17).


%Inhibición

oveja1/5

oveja1/10

oveja1/20

cabra1/5

cabra1/10

cabra1/20

-177,14 -51,43 -131,43 -42,43 -25,71 28,57

5.5.ASPERGILLUS:

Como en las experiencias anteriores en latabla 18 Y 19 se muestran el crecimientoradicular en centímetros del hongo con losdiferentestratamientosrealizadosalolargode10díasde cultivoa30ºCenestufay encondiciones de humedad óptimas para sucrecimiento.

Como en los cuatro hongos anterioresvemos que el tratamiento con extracto decanela inhibe el crecimiento del hongo porcompletoycomola lechedevaca inhibeenparte la proliferación de este (Tabla 18),salvoenelcasodelPenicillium.

Tabla18.Crecimientoradiculardelpatrón,tratamientoconextractodecanelaydilucionesdelechedevaca.

Díasdecultivo

Patrón(cm)

ex.canela(cm)

vaca1/5(cm)

vaca1/10(cm)

vaca1/20(cm)

4 1,8 0 0,7 0,7 16 2 0 0,8 0,7 1,28 2,2 0 0,8 0,8 1,310 2,4 0 0,9 0,8 1,4


127

Delostratamientosconlechedeovejaydecabra(tabla19)vemostambiénunainhibicióndel hongo pero no tan acusada como en los hongos anteriormente estudiados, siendomuchomásefectivoeltratamientoenestecasoconlechedevaca1/5y1/10(Grafica20).


Díasdecultivo

oveja1/5(cm)

oveja1/10(cm)

oveja1/20(cm)

cabra1/5(cm)

cabra1/10(cm)

cabra1/20(cm)

4 1,1 1,4 1,6 1,5 1,5 1,56 1,1 1,5 1,7 1,9 1,6 1,98 1,2 1,6 1,7 2,1 1,8 2,110 1,2 1,6 1,8 2,2 1,9 2,2

Grafico 20 .Crecimiento del Penicillium con los diferentes tratamientos respecto delpatrón.

Este resultado es completamentediferentea losdemáscasosdondeera laleche de cabra la que más inhibía elcrecimientodecadahongo,estasituaciónes muy interesante desde el punto devistadeldiseñodeunfungicidagenérico,ya que no es posible y habrá quepersonalizar para cada hongo eltratamiento.

Enestaocasión,elcrecimientodelhongo(Aspergillus)eslinealtantoenelcasodelpatrón (Grafica 21) como en el de lostratamientos con leche de vaca adiluciones 1/5 (Grafica 22) y 1/10(Grafica23)

Crecimiento en fucion del tratamiento

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

4 6 8 10

Tiempo de cultivo

Cre

cim

ient

o cm

Patrón

Ex. Canela

vaca 1/5

vaca 1/10

vaca 1/20

oveja 1/5

oveja 1/10

oveja 1/20

cabra 1/5

cabra 1/10

cabra 1/20


128

Grafico21.VelocidaddecrecimientodelAspergillus

Grafico22.VelocidaddecrecimientodelAspergillustratadoconlechedevacadilución1/5

Veloc.Crecimiento Aspergilus vs vaca 1/5

y = 30x - 17R2 = 0,9

0

2

4

6

8

10

12

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Crecimiento (cm)

Día

s de

cul

tivo

Serie1

Lineal (Serie1)

Veloc. Crecimiento Patrón

y = 10x - 14R2 = 1

0

2

4

6

8

10

12

0 1 2 3

Crecimiento (cm)

Día

s de

cul

tivo

Serie1

Lineal (Serie1)


129

Grafico 23 . Velocidad de crecimiento del Aspergilus tratado con leche de vaca dilución1/10

En esta ocasión no podemos establecerdiferencias en la velocidad decrecimiento del hongo ya que latendencia en estos casos es lineal, sinembargo si atendemos al valor del

porcentaje de inhibición, si podemosobservar como la leche de vaca adiluciones 1/5 y 1/10 inhibe elcrecimientodelhongo(Tabla20).


%Inhibiciónpatrón ex.canela vaca1/5 vaca1/10 vaca1/20

0 100 61,91 64,29 41,67

De estos datos podemos concluir que lacanela (Aceiteesenciaoextracto) inhibeel 100% el crecimiento del hongo nopermitiendo el crecimiento delAspergilus (Tabla 20) además eltratamiento con leche de vaca esbastante efectivo con porcentajes deinhibición del crecimiento del hongo de41.67% para dilución 1/20, del 61.91%paradilución1/5ydel64.29%parauna

dilución de 1/10, donde el hongo se veinhibidoencasiun65%.

Losresultadosconlechedeovejaycabrano son tan relevantes (Tabla21) yaqueaunque si inhibe el crecimiento delAspergillus el mayor valor sería para laleche de oveja a dilución 1/5, para elresto la inhibición es muy baja y estacentradaentreel19%yel8%

Veloc. Crecimiento vs Vaca1/10

y = 40x - 23R2 = 0,8

0

2

4

6

8

10

12

0,65 0,7 0,75 0,8 0,85

Crecimiento (cm)

Día

s de

cul

tivo

Serie1

Lineal (Serie1)


130


%Inhibición

oveja1/5

oveja1/10

oveja1/20

cabra1/5

cabra1/10

cabra1/20

45,24 27,38 19,04 8,33 19,05 8,33

Sería muy interesante poder probarnuestros tratamientos en planta y/osobreproductofresco(frutap.e.)ypoderobservar si se cumple lamisma relaciónque en placa. Como hemos visto elextracto de canela inhibe totalmente elcrecimiento de los 5 hongos estudiadosparaunaCMIde300ppm.Lalecheporelcontrariosepresentaconespecialantojo,atacando de manera diferente a loshongos, siendo en nuestro caso la lechedecabra laquesepresentamásefectivaparaunmayornúmerodehongos.

Este hecho esta de acuerdo con labibliografía ya que la leche de cabratienen mayor contenido proteico que lade vaca y con proteínas más pequeñasque la leche de vaca y aporta másaminoácidos y Calcio que la de vaca(Dexjeux,1993;Haenlein,2001;Floresetal,2009).

La leche de cabra además aportamayorcontenido deminerales que la leche devaca (Sanz et al, 1997; San Toro, 2004)minerales como Calcio, Fósforo,Magnesio y potasio que en nuestro casoson lo que afectan al poder fungicidadelaleche.

Además la leche de cabra aporta másproteínas αS2-Caseina, β-caseina y K-caseinaquelalechedevaca(VegayLeónet al, 2005) así como de lisina yaminoácidosazufrados.

Estas razones son lasque favorecenquela leche de cabra seamás potente comofungicidaquelalechedeovejayvaca.

6.CONCLUSIONES:

Quedademostradalaactividadfungiciday antimicrobiana del extracto de canela,sin haber obtenido diferencias en losdiferentes hongos tratados, mostrandoun100%deefectividad.

La leche no es un fungicida tan potentecomolacanelaperosi inhibedemaneraimportanteel crecimientode loshongosyralentizandosucrecimiento.

La leche de cabra inhibe en un elevadoporcentajelaproliferacióndeloshongos,fundamentalmente de FusariumOxisporum, Alternaria y Penicillium endilución 1/20 y para la Botrytis endilución1/10.


131

Lalechedevacasemuestramuyefectivaante el Aspergillus, inhibiendo sucrecimientoendiluciones1/5y1/10.

Para diseñar un fungicida protectorsobracontrabajarconextractodecanelaconunaCMIde300ppm.

Los aceites esenciales son productoscaros, así si queremos diseñar unfungicida a base de leche, retrasando laaparición del hongo, en primer lugardeberemosidentificaresteyluegoelegireltipodelecheautilizarysudilución.

Siesposiblediseñarun fungicidaabasede extracto de canela y/o leche,inclinándonos en este caso por la lechede cabra, respetuoso con elmedioambiente y emplearlo enagricultura ecológica, parques yjardines…

7.AGRADECIMIENTOS:

AD. Fernando Alves por facilitarnos loshongosparaeltrabajo.

A D. Fernando de Alejandro de Repsolderivados.

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134

produtos agrotóxicos e fitossanitários).2012. Secretaria de DefesaAgropecuária/ministério da AgriculturaedoAbastecimento.Brasília.

M.Álvarez,M.BlancoyP.Posadilla(1ºBach) ObtencióndeBiodiesel(…)

135

Obtencióndebiodieselporreaccionesde

transesterificaciónMaríaÁlvarez,MarcosBlancoyPaulaPosadilla(1ºBach)

ProfesorJoséIgnacioEsquinas

ColegioLaInmaculada,Ponferrada(León)

Enlaactualidadnosencontramosenunasituacióndeproblemáticamundial,

debidoaldeteriorodelmedioambiente.Poresoconnuestroexperimento

queremosaportarunapequeñasoluciónparaque,dealgunamanera,comencemos

aconstruiryconfigurarelconceptodedesarrollosostenible.Concienciadoscon

esasituaciónhemosqueridoaportarnuestrogranodearena,desarrollandouna

alternativaaloscombustiblesfósiles,paracontribuirdealgunamaneraalcuidado

denuestroplaneta.Nosotrosapostamosporunbiocombustiblehechoabasede

aceitevegetalcomercial(aceitedegirasol)sometidoaprocesosquímicos

fundamentadosprincipalmenteenlatransesterificacióndelaceitecontroladapor

catalizadorescomoelNaOH(hidróxidosódico)yKOH(hidróxidopotásico),

produciéndoseunareacciónexotérmica,sometidaaunaseriedetemperaturas

específicas(sobre40ºC-50ºC)paralaposteriorobtencióndemetilésteres

(biodiesel)yglicerina.

1. INTRODUCCIÓNLaoficinaestadísticaeuropeaEurostat

publicaba en febrero de este año un

informe sobre la dependencia

energética del exterior que presentan

lospaísesdelaUE.

_____________________________

Revista Investigación Química VGC, 3, 135-

145.Mayo2016.

ISSN:2386-5067

En dicho informe España figuraba

comoelsegundogranpaísdelaUEcon

mayordependenciaenergéticaen2014

(sólo por detrás de Italia), con una

importación del 72,9 % del total de

energía consumida ese año en todo el

país, ciframuy superior a lamedia de

la dependencia energética en la UE

(53,4%).

Elmotivodeestosvaloresseencuentra

en la dependencia que España tiene


136

conrespectoaloscombustiblesfósiles,petróleo y gas principalmente, que seencuentra 17 puntos por encima de laUE y de los que es necesario importarprácticamente el 100% de lo que seconsumeanualmente.Como es lógico, ésta acusadadependencia supone un problema anivel nacional, especialmente entérminos económicos pues constituyeuno de los principales gastos queafronta el país. La solución pasa porfomentar aquellas energías quepermitan el autoabastecimientoenergético, optando por energíasrenovables como el biodiésel quegaranticen cierta independenciaenergéticadelexterior.En concreto, el biodiésel se consideraun biocombustible que se puedeobtener a partir de biomasa vegetal(cultivos energéticos, residuosagrícolas y forestales, etc.), y decarácter renovable, que además degarantizar cierta producción nacionalpermitiría reducir las emisiones degases de efecto invernadero como elCO2,conrespectoaotroscombustiblesfósiles consumidos. Se puede obtenerpor procesos químicos(transesterificación)apartirdeaceitesvegetales (aceite de girasol, soja,palma,etc.)Por todo ello, nuestro equipo hadecidido investigar sobre laproducción de biodiésel por procesosquímicos a partir de aceites vegetales,

siguiendo para ello las fases propiasdelmétodocientífico.Elresultadodelainvestigación llevadaacaboseresumeenelpresenteinforme.2. PLANTEAMIENTOINICIALOBJETIVODELAINVESTIGACIÓNEl objetivo fundamental es producirbiodiésel de una calidad óptima ysuficiente para su utilización, a partirdeaceitevegetalyempleandoparaelloprocesosquímicos.Como materia prima se ha empleadoaceite de girasol comercial, y se hasometido a un proceso detransesterificación cuyo fundamentoteórico se describe en el siguienteapartado.MARCOTEÓRICOLa reacción de transesterificación de unaceite vegetal es aquella en la cual unamolécula de triglicérido, componentemayoritario en un aceite, reacciona conunalcohol, idealmente ligero comoes elcasodelmetanol(CH3OH),bajolaacciónde un catalizador, para producir unamezcla de ésteres de ácidos grasos yglicerina.Son estos ésteres de ácidos grasos(principalmente ésteres metílicos) losque se pueden considerar comobiodiésel, en base a su potencialaprovechamientocomocombustibles.

Imagen1.Representaciónesquemáticadeunareaccióndetransesterificaciónapartirdeuntriglicéridodeorigenvegetalymetanol.


137

Comosededucedelesquemasuperior,lareaccióndetransesterificacióndeaceitesvegetales con alcoholes ligeros se ha dellevar bajo la acción de un catalizador(“Cat.” en el esquema) que puede serhomogéneo, tanto ácido como básico, oheterogéneo.En el caso de los catalizadoreshomogéneos ácidos, se suele recurrir alácido sulfúrico, H2SO4. Sin embargo, elestudio documental ha revelado que sibienestoscatalizadoresproporcionanunelevadorendimientoenésteresdeácidosgrasos, su reacción es muy lenta yrequiere condiciones de presión ytemperatura elevadas, difíciles deconseguirenlapresenteinvestigación.

Cuando la reacción se produce enpresencia de catalizadores homogéneosbásicos, como el hidróxido de sodio(NaOH) o de potasio (KOH), la reacciónes más rápida que con un catalizadorácidoylascondicionesdetemperaturaypresión son más moderadas. Además,sonmenoscorrosivosquelosácidosporloquesonlosmásutilizadosenprocesosindustrialesdetransesterificación.Noobstante,presentanunserioriesgodeformación de jabones en reaccionessecundarias, bien por la neutralizaciónde los ácidos grasos libres presentes enelaceite,bienporlasaponificacióndelostriglicéridosdelaceite.

Imagen2.ReaccionessecundariasenprocesodetransesterificaciónrealizadoconKOHcomo

catalizador

La formación de jabones consumeparcialmenteelcatalizador,disminuyeelrendimientodelareacciónydificultalasetapas de separación y purificación,impidiendo la formación de ésteresmetílicosencantidadycalidadsuficienteparacatalogarloscomobiodiésel.Paraevitar la reaccióndeneutralizaciónde los ácidos grases libres se puedeemplearaceitesdebajo índicedeacidezcomo materia prima, si bien los aceitesmás rentables económicamentepresentan cierto contenido en ácidosgrasos.

Encuantoalareaccióndesaponificación,puede evitarse parcialmente utilizandoaceites y alcoholes esencialmenteanhidros.Además,sedebetenerespecialcuidadocon lascondicionesdereacción,especialmente en lo que se refiere a latemperatura y concentración decatalizador para reducir al máximo lasaponificación.Finalmente, también se pueden emplearcatalizadores heterogéneos para elproceso de transesterificación, como esel caso de enzimas, resinas deintercambioiónicoyóxidosmetálicos.Elinterés en estos catalizadores es


138

creciente, pues presentan algunasventajas con respecto al resto decatalizadores como optimizar las etapasde separación y purificación delproducto,ademásdenoproducirjabonespor neutralización de los ácidos grasoslibres.No obstante, necesitan condicionesextremas de operación y tiempos dereaccióndemasiadoselevados,porloqueresultan inviables en la presenteinvestigación.FORMULACIÓNDELAHIPÓTESISDEINVESTIGACIÓNTeniendo en cuenta el objetivo de lainvestigación, la hipótesis deinvestigación de la que se parte es lasiguiente:Ø Obtenciónde biodiésel a partir de

aceitesvegetalescomercialesPara poder contrastar la hipótesis yconfirmarodescartardeestaformasielproducto obtenido es biodiésel decalidad, la investigación seha fijadounaserie de variables de estudio que seránevaluadas en el proceso deexperimentación:A. Cantidades de reactivos necesarios

para la reacción detransesterificación

B. TemperaturadeprocesoC. Contenidodejabonesenelproducto

final, que debe ser prácticamentenulo

D. Contenido de triglicéridos,diglicéridos y monoglicéridos en elproducto final, que debe ser elmínimo

La evaluación de estas variables seproducirá a lo largo de toda la fase deexperimentación, y en concreto para lasvariables C y D, mediante elsometimientodelproductofinalatestdecalidad coherentes con los requisitosexigidos para biodiésel por la ASTM

(American Society for Testing andMaterials).3. DISEÑODEINVESTIGACIÓNLaexperimentacióncorrespondientealapresente investigación se ha planificadodeacuerdoaunaseriede fasesoetapasnecesarias para llevar a cabo el procesodetransesterificación:1. Elección de reactivos y de

catalizadorLas materias primas necesarias para laproducción de ésteres metílicospotencialmente aprovechables comobiodiésel son alcoholes y aceitesvegetales.El aceite vegetal puede tener variasprocedenciasy ladiferencia radica en lacomposición de la molécula detriglicérido, en concreto en el tipo deácido carboxílico y en la cantidad deácidosgrasoslibres.Losaceitesvegetalesconvencionalesmásidóneos son aceite de girasol, aceite decolza, aceite de soja, aceite de coco yaceite de palma. El aceite empleado fueunaceitedegirasolrefinado,debidoasureducido coste, su alta disponibilidad yque no requiere proceso de filtradoprevio y sucesivas transesterificacionescomo en el caso de aceites de friturausados.En cuanto al alcohol a emplear, enprincipio se barajó la posibilidad deutilizar etanol y metanol. Se escogiómetanol como reactivo debido a dosfactores; su menor tamaño de lamolécula, lo que puede facilitar lareacción sobre la molécula detriglicérido, y por la polaridaddel aniónmetóxido que facilita la reacción detransesterificación.Finalmente, había que decidir entre eltipo de catalizador. Los más adecuadospara nuestra investigación eran loscatalizadores básicos, siendo los máshabituales en este tipo de reaccioneshidróxidodesodio,NaOH,ehidróxidode


139

potasio,KOH.Enestecasoseoptóporelhidróxido de potasio pues su disoluciónenmetanoleramásrápidayefectiva.

La siguiente tabla resume lascaracterísticas químicas de los reactivosasí como las cantidades empleadas:

Reactivo/Catalizador

Gradodeacidez

Índicedeacidez

PM(g/mol) Riqueza Cantidada

emplearAceiterefinadodegirasol

0,09 0,18 - - 1l

Metanol - - 32,04 99% 200mlKOH

(catalizador)- - 56,11 90% 5g

Tabla1

2. SecadodelaceiteEl aceite refinado presenta menorcontenidoenaguaqueelaceitequeyahasido utilizado para cocinar. No obstanteaun así resulta conveniente eliminar elcontenido en agua, puesto que ralentizalareacciónyfavorecelasaponificación.Paraello,elaceitedegirasolrefinadosecalentaráhastaunatemperaturamínimade 65ºC que se mantendrá durante almenos 15 minutos. Posteriormente sedejaráenfriar.3. ObtencióndemetóxidoEl siguiente paso esmezclar la cantidaddemetanolestablecidaconelcatalizador,KOH.Derivadodelamezclaobtendremosmetóxidode potasio, CH3OK, que es unasal potásica de metanol de pesomolecular70,1g/mol.La mezcla se produce a temperaturaambiente,ylareacciónquetienelugaresexotérmica (se aprecia cierta liberacióndeenergíaenformadecalor).4. Mezclado de metóxido y aceite

vegetalSe calienta el aceite de nuevo hasta unatemperatura estable de 55ºC y seprocede a lamezcla con elmetóxido depotasio obtenido en el paso anterior.Necesitaremos agitar intensamente paragarantizar una buena mezcla y que lareacciónseproducecorrectamente

5. ReposadoyposteriordecantaciónTras agitar la mezcla, dejaremos querepose durante 24 horas. Idealmente sedeberáobservarunamasagelatinosaenelfondo,correspondientealaglicerina,yuna fase superior de metilésteres(biodiésel)porencima.Se procederá a la decantación yextracción de la fase libre demetilésteres.6. LavadoysecadoSometeremos los metilésteres extraídosa un lavado y purificación con aguadestilada,paraquelosresiduosdejabónvayan al fondo con la fase agua, y sepueda extraer metilésteres de la fasesuperiorflotantedemayopureza.Finalmente, se dejará reposar y secardurante48-72horas.7. EnsayosdecalidaddebiodiéselPara comprobar que los metilésteresobtenidospuedenserconsideradoscomobiodiésel,sesometeránadosensayosdecalidad:- Test de contenido en jabones. Se

añadirá agua destilada en losmetilésteres obtenidos y se agitará lamezcla enérgicamente.Posteriormente se dejará reposar enun embudo de decantación. Si elcontenido en jabones es elevado, elagua aumentará su turbidez y no se


140

observará una separación efectiva defases, descartando en este caso elproducto obtenido como biodiésel. Sise observa que se separan las dosfases, y que el aguadel fondo apenasse enturbia, entonces el contenido enjabones es bajo y el productoaceptable.

- Test de conversión de biodiésel. Estetest permite determinar el contenidode triglicéridos, diglicéridos ymonoglicéridos en el productoobtenido.Paraello,seextraen3mldebiodiésel y se añaden 27 ml demetanol.Seagitadurante30segundosy se deja reposar 5minutos. Si no seobservaningunafaselibreenelfondosignifica que no hay triglicéridos,diglicéridos ni monoglicéridos quehayan quedado sin reaccionar, y portanto la reacción detransesterificación se ha producidocorrectamente.

En el siguiente capítulo se describe laejecucióndeldiseñoexplicado.4. FASEDEEXPERIMENTACIÓNEn esta fase se ejecutó el diseño,mediante experiencias realizadas en ellaboratorio escolar y en exteriores, seprocedióalarecogidadeinformaciónyalaobtencióndedatosexperimentalesconrespectoalasvariablesobjetodeestudio.Elmaterialempleadofueelsiguiente:

o Vasodeprecipitadoso Aguadestiladao Embudosdecristalo Erlenmeyero Pipetao Espátulao Recipientedecristalo Aceitedegirasolo Metanol(CH3OH)o Hidróxidodepotasio(KOH)o Hidróxidodesodio(NaOH)

De acuerdo con el diseño de lainvestigación seguimos las diferentesfases o etapas propuestas para llevar acaboelprocesodetransesterificación:

1. Elección de reactivos y de

catalizadorParapoderllevaracabolaproduccióndeésteres metílicos potencialmenteaprovechables(biodiésel), requerimosalusodeaceitesvegetales,yalcoholes.

El aceite vegetal que nuestro grupodecidió utilizar fue el aceite de girasolrefinado, en parte debido a que es muyeconómico con respecto a los otrosaceites y muy fácil de encontrar encualquiersupermercado.Respecto al alcohol que empleamos,inicialmenteoptamosporetanol(alcoholetílico),peronosedisolviótotalmenteelcatalizador que utilizamos (KOH).Finalmentedecidimosoptarpormetanol(alcoholmetílico).Por último, empleamos los dos tipos decatalizadores,tantohidróxidodepotasio,KOH, como hidróxido de sodio, NaOH.Una vez hecha la experimentación,concluimos que el más adecuado ennuestrocasoeraelKOHdebidoaquesedisolvía a una velocidad mucho mayorque el NaOH y su efectividad eraconsiderablementemáselevada.2. SecadodelaceiteSe emplea un litro de aceite de girasolrefinado, que pese a que presenta unmenor contenido en agua que el aceitequeyaha sidoutilizadopara cocinar, seviertesobreunrecipientedecristalysecalienta a una temperaturamás elevadade65ºC,durantemínimo15-20minutos.Para así eliminar el contenido en aguaquepuedapresentar.Esta fase, la hicimos en la vitrocerámicadeunacocina,ypusimoselrecipientedecristalconelaceiteensuinterioralbañomaría durante el tiempo establecido, yfuimoscontrolandosu temperatura.Unavez que el aceite alcanzó una


141

temperatura superior a los 65ºC lodejamosenfriardurante5minutos.3. ObtencióndemetóxidoEn este paso, mezclamos 200 ml demetanol con una cucharada más bienpequeña de KOH. En el vaso deprecipitados tomamos los 200 ml demetanol y en su interior echamos lacucharada de KOH, estuvimos más decinco minutos removiendo con unacuchara, pero el KOH no se lograbadisolver, por lo que llegamos a laconclusión que debíamos de agitarlo enel interior de una botella pequeña, de500 ml aproximadamente, para que asíse mezclaran más rápidamente y ladisoluciónfueracompleta.La mezcla finalmente se produjo atemperatura ambiente, no necesitamoscalentarningunode losdos reactivos. SíqueesverdadqueunavezqueelKOHsedisolvió, notamos como la superficie delabotelladesprendíacalor,debidoaqueesunareacciónexotérmica.Antes de llegar a esta conclusión,realizamos algunas mezclas con alcoholetílico y NaOH, pero los resultadosfueronnegativos, y la disoluciónde esteúltimofuemáscostosa.

4. Mezclado de metóxido y aceite

vegetalTras haber transcurrido los cincominutosquedejamosel aceite enfriarse,lomezclamosconelmetóxidodepotasioobtenida, en una botella de 2 litros decapacidad.Nuestrogrupoenvezdedejarenfriar el aceite y después hacer lamezcla de metóxido, mientras el aceitecalentaba 15-20 minutos, íbamoshaciendolamezclademetóxidoalavez,entreotrascosasahorrartiempo.Una vez que la mezcla de aceite ymetóxido se encuentra en la botella, loagitamos intensamente durante uno odos minutos, para así garantizar lamezcla y la reacción se producencorrectamente.

5. ReposadoyposteriordecantaciónTras agitar la mezcla, dejamos quereposaradurante24horasal ladodeunradiador, para que la temperatura fueraligeramentemáselevada.A medida que transcurría el tiempo, seiba formando unamasa gelatinosa en elfondodecolormásoscuro(laglicerina),y en la parte superior, una fase demetilésteres(biodiésel)porencima.Posteriormente se procedió a ladecantación y extracciónde la fase libredemetilésteres.

1.-Resultadospositivodelamezcladelaceiteyelmetóxido,tras24horasde

reposo.

6. LavadoysecadoUnavezquehanpasado las24-48horassometimos los metilésteres extraídos aun lavado y purificación con aguadestilada, y comprobamos como el aguaarrastrabatodoslosresiduosdejabónalfondo, y en la parte superior quedabanlos metilésteres de mayor pureza, queposteriormente habría que someterlos adosotrespurificacionesmás.Finalmente, se dejó reposar y secardurante 48-72 horas, transcurrido estetiemposesometióalbiodieselresultantea una serie de pruebas, para verificar sirealmenteeraválido.5. ANÁLISISDERESULTADOSENSAYOSDECALIDADDEBIODIÉSELTras realizar las distintas mezclas yobtener los compuestos


142

correspondientes, las sustancias fueronsometidas a dos pruebas decorroboración propuestas por laInstitución Internacional ASTM(AmericanSocietyforTestingMaterials)Acontinuaciónpodemosobservarenquéconsistenlosprocesosdecomprobación:

Ø PRUEBAA:Testdeconversióndelbiodiesel

-Procedimiento:Añadimos en un Erlenmeyer 3ml debiodiesel junto con 27ml de metanol auna temperatura media de 21ºC yagitamos durante 15 segundos. Tras 5minutos de reposo, en un ángulo de 45gradosaproximadamente,sepuedendardossituaciones:− Una fase libre en el fondo de la

mezcla que indica el fracaso delbiodiesel, ya que se tratará de uncapadeacilglicéridos(grasas)quenoreaccionan con el metanol, sinproducirse el proceso detransesterificación, es decir, elintercambio del grupo alcoxi de unalcohol.

− Permanencia de la mezclahomogénea sin observarse cambioalguno, que indica latransesterificación completa, y porconsiguiente, el éxito de laverificación.

El resultado obtenido en nuestro caso,fue positivo, ya que no se observóninguna modificación en el compuesto,que permaneció con una totalhomogeneidad, confirmando la hipótesisplanteada.En un principio realizamos el mismoprocedimiento aunque utilizando etanol,en lugar de metanol, con el cualobtuvimos igualmente un resultado queverificaba la validez del biodiesel, sinobservarse ningún cambio tras lareacciónyelcorrespondienteperíododereposo.

1. Perspectivadesdeunángulode45

gradosderesultadospositivosdemetanolybiodiesel.

2. Perspectivafrontalderesultadospositivosdemetanolybiodiesel.

Ø PRUEBAB: Test de contenido en

jabones

-Procedimiento:Enembudodedecantaciónseañadeaguadestiladahastaprácticamente lamitadyposteriormente introducimos biodieselhasta completar la capacidad delembudo.Trasagitarenérgicamenteparaproducirlamezcladelosdoscompuestosen un tiempo de 45 segundos, se debeesperar 1 h para reposar. El objetivo dela comprobación es la separación delaguaybiodiesel,asentándoseelaguaenel fondo y el biodiesel en la partesuperior en el Erlenmeyer que seencuentra bajo el embudo, actuando deesta manera el embudo como filtrador,manteniéndose el agua destiladaprácticamente igual de clara y limpia dealguna impureza, es decir, sin jabónprocedente de los metilésteres, o de lo


143

contrario el agua enturbiada señalará lapresencia de glicerina procedente delbiodiesel, indicando de estamanera queel biodiesel debe de seguir siendopurificado, ya que, en esas condicionestodavíaposeedemasiadaglicerina,yporlotantonopuedeserutilizado.Losresultadosobtenidostrasefectuarelproceso, fueron positivos ya que,finalmente obtuvimos un agua destiladaque no presentaba signos de turbidez,separada correctamente de losmetilésteres.

1. Resultadospositivosdetestdejabonesconembudode

decantación.Antes de llegar al resultado final,realizamos la misma prueba en unabotella de plástico de capacidad 500ml,agregando mayor cantidad de agua

destilada que de biodiesel peroobtuvimos resultados negativos muycontrastantes con el resultado final, yaqueelaguaobtenidaen laparte inferiordelamezclaposeíauncolorblanquecinoindicando una presencia notable deconcentración de jabones, por lo que enlas siguientes pruebas utilizamosbiodiesel que había pasado variosprocedimientosdepurificación,yaqueelque utilizamos en la prueba inicial,apenasestabapurificadoyrealizamoslaspruebas mediante embudos dedecantación.

1. Resultadosnegativosdepruebadejabonesconbotelladeplástico.

RESUMENDELOSRESULTADOSOBTENIDOS

Ø PRUEBAA

HIPÓTESISDEVERIFICACIÓN TESTDECONVERSIONDELBIODIESEL

Mezclademetanolybiodieselsinobtencióndecapainternade

acilglicéridosenlaparteinferiordeunmatrazaforadotrasuntiempo

deesperade5minutos

POSITIVOONEGATIVO MOTIVO

Positivo

Ausenciadecapadegrasastantoenpartesuperficialcomoenelinteriordel

compuesto,sinobservacióndemodificaciónalgunatrasla

mezclademetanolymetilésteres


144

Ø PRUEBAB

HIPÓTESISDEVERIFICACIÓN TESTDECONTENIDOENJABONESMezcladebiodieselyaguadestiladaenunembudodedecantaciónagitándoseenérgicamentedurante45

segundoconunahoradereposo,paraobtenertrasesahora,unaseparacióntotaldelbiodieselenlazonasuperioryelaguadestiladaenlainferior,encontrándoseelaguasinningunaimpurezani

ningúnsignodeglicerina(jabones).

POSITIVOONEGATIVO MOTIVO

Positivo

TotalseparacióndelH2Odestiladodelbiodiesel,situándoseéstaenlazona

inferiordelErlenmeyertraslafiltraciónenelembudodedecantación,sinencontrarseningúnsignodeturbidezquemostraselapresenciade

glicerinaCONCLUSIONESEl sector del transporte por carreteratiene una gran influencia en el impactomedioambiental, ya que su crecimientoen los últimos años ha provocado unagotamiento de los recursos energéticosfósiles(comoelpetróleoyelgasnatural)además de una alta generación deemisionesdegasesdeefectoinvernadero(sobretodolasdeCO2).Debido a esta problemática, loscombustibles alternativos podríanresultar una solución viable para acabarcon esta inmensa contaminación que seencuentracontenidaennuestroentorno,aumentandomásymás,díaadía.Entre los combustibles alternativos, seencuentran los biocombustibles. Uno deellos es el biodiesel, que es nuestraapuestaparaesteproblemaqueafectaanivelmundial.Dadoqueelbiodieselpuedeserutilizadoen los transportes del sectorautomovilístico (coches, camiones…)motores de avión y sistemas decalefacciónyelectricidad,puedesustituirde alguna manera a todos loscombustibles fósiles que actualmenteestán destinados a desempeñar estasfunciones y con ello, proporcionar unaserie de ventajas almedio ambiente y anuestroplaneta

Tras los resultados obtenidos en laspruebas de verificación que utilizamosparacorroborar lavalidezde losésteresmetílicos obtenidos, podemos afirmarque nuestro biodiesel es apto parautilizarse.6. APLICACIONESDELBIODIESEL

Una de las principales aplicaciones delbiodiesel obtenido es para su uso comobiocombustible, contribuyendo al medioambiente, ayudando también en elaspecto económico y además sefomentan lasenergíasrenovablesconsuuso.Ø Aplicación a motores diéselestacionarios: para generación deenergíaeléctricaoparamoto-bombasen las propias zonas de cultivo. Laventaja es que estos motores nonecesitan combustibles tansofisticadoscomolosdeautomoción.

Ø Medio combustible para proveercalefacción a los hogares en calderasque funcionan con estebiocombustible.

Ø Alimentación de generadores deelectricidad.

Ø Aplicaciónatractoresagrícolasyotramaquinariaagrícola.Poseenlaventajade que no tampoco se necesita


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combustibles muy sofisticadosademás de reducir el coste deltransporte si se produce en lascercaníasdedondesecultiva.

Ø Aplicación a motores de barcosmarinosofluviales.

Ø Aplicación a vehículos diésel pesados(camiones y autobuses) y ligeros(pequeños camiones, microbuses oturismos).Estaaplicaciónesdondelaespecificación del combustible esnormalmente más estricta.Alaplicarlos aquí hay que tener encuentalacantidaddevehículosmediadelpaís.

El uso del biodiesel comobiocombustible, aunque tenga algúnpequeño inconveniente de potencial conrespecto a los convencionales, es muyeficienteyposeeunaseriedeventajasdevarios tipos, como son lasmedioambientales y además encomparaciónconelgasóleoconvencionaldestacalareduccióndevariasemisionesde monóxido de carbono, de partículas,de hidrocarburos, dióxido de carbono yde óxidos de azufre. Aparte, subiodegrabilidad del 98,3% en 21 días.Además el biodiesel no es tóxico lo cuales una gran ventaja a favor de laproteccióndelmedioambiente.El biodiesel supone una disminución deentreun25%aun80%delasemisionesdeCO2producidaspor los combustiblesderivadosdelpetróleo,constituyendoasíun elemento importante para disminuirlos gases invernadero producidos por eltransporte;además,notienecompuestosdeazufreporloquenoloseliminacomogasesdecombustión.Otro punto a favor del biodiesel es quegracias a sus características pococontaminantes su uso contribuye aldesarrollo sostenible, ya que es unavancequeseusaenlasvidasdiariasdela gente y siendo eficiente energética ymedioambientalmentehablando.Poco a poco, en los países másdesarrollados se está incrementado y

extendido en gran medida el uso delbiodiesel. Por ejemplo, en grandespotenciaseuropeascomosonAlemaniayAustria se han incluido enaproximadamenteunas2000gasolinerasunsurtidordebiodiesel.Referencias________________________________________________- EN14214,Combustiblesdeautomoción.Ésteresmetílicosdeácidosgrasos(FAME)paramotoresdiesel.Requisitosymétodosdeensayo(2009).- ShahidEM,JamalJ.Productionofbiodiésel:atechnicalreview.Renew.Sustain.EnergyRev.15(9):4732-4745(2011).- Web;https://eciencia.urjc.es/bitstream/handle/10115/686/PFC%20ALISEDA%20MONTERO.pdf;jsessionid=53851AD11C10A52F4B77C7BCCED5BCA3?sequence=1- Web;http://eprints.ucm.es/25941/1/T35415.pdf- Web;http://biodiéseltutorial.utahbiodiéselsupply.com/methanoltest/- Web;http://www.collectivebiodiésel.org/presentations/2007presentations/pdf/Blair_QualityTesting2007.pdfWeb;http://projects.icbse.com/chemistry-457.

A.Merino,J.MartínyF.Poncela(4ºESO) Pastadedientesparaelefantes(…)

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Pastadedientesparaelefantes

AlejandroMerino,JavierMartínyFernandoPoncela(4ºESO)

ProfesoraHelenaRoncero.

ColegioCompañíadeMaríaLaEnseñanza,Valladolid

Elobjetivodenuestrotrabajoeslainvestigaciónsobreelaguaoxigenada,suspropiedades,elementosconlosquereacciona,velocidaddedescomposiciónysusaplicacionesanivelpráctico.Lahipótesisqueplanteamoses“Elaguaoxigenadase

descomponeensuselementosmuylentamenteyestavelocidadnosepuedeacelerar”.Elperóxidodehidrógenosedescomponeensuselementosmuy

lentamenteyqueremoscomprobarcondoscatalizadoresdistintos,eldióxidodemanganeso(MnO2)yelyoduropotásico(KI),simodificanlavelocidadde

descomposicióndeeste.Hemosnecesitadorealizardosvecesambosexperimentosyenelsegundointentosíquehemosconseguidoobservarlainfluenciadel

catalizadorcorrectamente.Enconclusión,noshemosdadocuentadequenuestrahipótesiserafalsayaquesísehapodidoacelerarsuvelocidaddedescomposiciónylosexperimentosnoshanayudadoacomprenderlaeficaciadelcatalizadorenla

velocidaddereaccióndeestecompuestoquímico.

1.Fasedeplanteamiento.Con este proyecto pretendemosinvestigarsobrelavelocidaddereaccióndeladescomposicióndelaguaoxigenada,también conocido científicamente comoperóxidodehidrogeno(H2O2).

_____________________________Revista Investigación Química VGC, 3, 146 -154.Mayo2016.ISSN:2386-5067

Para realizar esta investigaciónutilizaremos un catalizador, como es elyoduro de sodio. Éste nos permiteaumentar la velocidad de reacción, yjunto al detergente líquido, poder hacervisibleestareacción.

Pararealizarestainvestigaciónpartimosde la siguiente ecuación química, querepresenta como dos moléculas deperóxido de hidrógeno se descomponenendosmoléculasdeaguayunamoléculadeoxígeno.

2H2O2à2H20+O2


147

Previamente hemos realizado estareacción y no obtuvimos ningúnresultado vistoso por lo que esperamosqueconlaadicióndenuestrocatalizadory con la ayuda de nuestro detergentelíquido podamos observar la reacciónmejor.

Nuestra hipótesis se basa en que alintroducir un catalizador como es elyoduro de sodio en nuestra reacción seacelerará,yalañadirunpocodetergentelíquido (en nuestro caso el de marcaFairy) será más vistosa, generándoseespumaypodremosobservarcomoestarebosaenelmatraz.

También pensamos que la reacción conayuda del catalizador se realizará deforma inmediata, es decir, un chorro deespuma saldrá del matraz al mezclar elperóxidodehidrógeno conel yodurodesodioyconeljabón.

2. Formulación de diseño de lainvestigación.

Fundamentos teóricos aplicados en estainvestigación:

• Descomposición: reacción químicaenlaqueunasustanciaseseparaen

dos o más sustancias menoscomplejas.

• Velocidaddereacción:eslacantidadde sustancia formada otransformada en una unidad detiempo.

• Catalizador:sustanciadiferentealosreactivos y los productos que tienela propiedad de modificar lavelocidaddereacciónquímicayquese recupera íntegramente tras lareacción.

• Peróxido de hidrógeno: moléculadipolar formada por dos átomos deoxígenoydosátomosdeoxígeno.

• Yoduro sódico: molécula formadaporunenlace iónicoentreelyodoyelsodio.

Posiblesvariables:

• La concentración del peróxido dehidrógeno puede influir en lavelocidad de reacción, a mayorconcentración, mayor velocidad dereacción.

• Laconcentracióndeyodurodesodioen H2O influye también, cuantomayor sea la concentración, mayorserálavelocidaddereacción.


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3. Fasedeexperimentación.La investigación que ha sido realizada,consta de dos casos prácticos. En elprimero caso se emplea peróxido dehidrógenoconun30%deconcentracióny en el segundo con un 3% deconcentración.

Materialesparaelcasopráctico1:

• Unrecipiente(nosotrosutilizaremosunmatrazErlenmeyer).

• Una pipeta (para medir el volumendeperóxidodehidrógenoutilizado).

• Peróxido de hidrógeno (tambiénllamado agua oxigenada) con un30%deconcentración.

• YodurodeSodio(elcatalizador).• Agua(H2O).• Detergentelíquido.

Casopráctico1:

En primer lugar, cogemos un matrazErlenmeyer y con ayuda de un pipetavertemos 150 ml de peróxido dehidrogenoconun30%deconcentraciónylopesamosconlabásculacientífica.

%H2O2

ConcentracióndeNaIconH2O

mlH2O2Tiempoaprox.en

sobrepasarelmatraz

30 Pocosaturada 150 7min

3 Sobresaturada 100 12min

30 Sobresaturada 250 segundos


149

Por otro lado, cogemos el yoduro desodio, nuestro catalizador, y lo pesamosen la báscula científica con ayuda de unvidrio de reloj. Mientras, introducimos100 mml de agua normal en unrecipiente, en el cual verteremos elyoduro de sodio. Tras echar en elErlenmeyer 100 ml de agua, vamosechandopocoapocoelyodurodesodioylo vamos removiendo con una varillaagitadoradeformaquequedadisueltoelyodurodesodioenelaguahastaformar

unamezcladeyodurodesodioyaaguaconcentrada, en este intento de realizarel experimento, la mezcla parecía estarsaturada, pero no lo estaba, lo cual lacausas por que la descomposición delperóxido de hidrógeno se realizó deforma más lenta de lo esperada. Trasrealizar la mezcla de yoduro de sodio yagua en el matraz Erlenmeyer, lamezclamos con el contenido del otroErlenmeyer.

Este otro Erlenmeyer contiene unamezcla de peróxido de hidrogeno condetergente líquido. Una vez mezcladotodo,lareacciónempiezaaefectuarse,en

el fondo delmatraz empieza a formarseespumaque,pocoapocovasubiendoporelErlenmeyer.


150

Tras unos 7 minutos aproximadamente,

la espuma que estaba en el fondo del

matraz llega hasta la parte superior del

matraz y empieza a caerse por los

lateralesdelmismo.Despuésderealizar

el experimento, recogemos todos los

instrumentos que hemos utilizado para

realizar esta práctica, los lavamos con

agua y jabón, y tras secarse, les

guardamos en el armario

correspondiente del laboratorio

.

Materialesparaelcasopráctico2:

- Peróxido de hidrógeno del 3% de

concentración.

-Yodurodesodio.

-Agua.

-Detergentelíquido.

-Matrazdefondoplano.

-Varillaagitadora.

-Unacuchara.


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Casopráctico2:

En primer lugar cogemos unmatraz defondoplano, lo pesamos y con ayudadeun pipeta vertemos 100ml de peróxidode hidrogeno con un 3% deconcentracióny pesamosen labásculacientífica el matraz con el peróxido dehidrógeno. Por otro lado, cogemos otromatrazdefondoplano,lepesamos,yconayuda de una pipeta introducimos 100ml de agua. Tras preparar este matraz,tomamos un vidrio de reloj, le pesamos,ponemos el yoduro de sodio y lovolvemosapesarenlabásculacientífica.

Introducimos poco a poco el yoduro desodio en el matraz con agua yremovemosconlavarillaagitadorahastaobtenerunamezclasaturada.

En este segundo caso prácticoconseguimos hacer una mezclaperfectamentesaturada,lacualvertemosenelmatrazquecontieneelperóxidodehidrógeno mezclado con unascucharadasdedetergentelíquido.


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La reacción empieza a efectuarse yvemos como se forma espuma en elfondo del matraz y va subiendo poco apoco.Tras12minutosaproximadamente,laespumasobrepasaelmatrazyempiezaa caerse por los laterales. Una veztomados los datos necesarios sobre estecaso práctico, recogemos los materialesutilizados, los lavamos y los colocamosensulugarcorrespondiente.

4. Fase de tratamiento y análisis dedatos.

Como hemos podido observar, alintroducirnuestrocatalizador(elyodurodesodio),lareaccióndedescomposiciónsehaaceleradonotablementeygraciasal

detergente líquido (fairy) se ha hechovisible en forma de espuma subiendopoco a poco por nuestro matraces(matraz Erlenmeyer en el primer caso y


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unmatrazdefondoplanoenelsegundo).Esta espuma ha sido generada por lamezcladeldetergentelíquidoquehemosintroducidopreviamenteconelaguayeloxígeno.

Nuestra hipótesis es cierta ya que alintroducir el yoduro de sodio y eldetergente líquidoennuestrosmatraces(matraz Erlenmeyer en el primer caso yunmatrazdefondoplanoenelsegundo)y mezclarlos con el peróxido dehidrógeno, se ha generado una espumaquepocoapoco,mientraselperóxidodehidrógeno se descomponía, ha idosubiendopor losmatraceshasta llegarasalirseporlapartesuperiordeestos.

Hemos podido comprobar nuestrahipótesis con dos reacciones distintas,una con peróxido de hidrógeno con un30% de concentración y otra conperóxido de hidrógeno con un 3% deconcentración. En ambos casos elresultado fue similar, la espumagenerada salió por encima de losmatraces.

En el primer caso, el peróxido dehidrógeno tiene una concentración del30%, la cual es perfecta para realizarnuestra reacción; pero nuestro soluto ycatalizador, el yoduro de sodio, no sehabía disuelto bien en el agua corriente(H2O) y produjo que la reacción fuesemás lenta de lo esperada, pero losuficientementerápidacomoparapoderrealizaresteproyecto.

En el segundo caso, el peróxido dehidrogeno (H2O2) utilizado tenía unaconcentración del 3% y, pese a quenuestro catalizador y soluto (yoduro desodio) estaba muy concentrado en elH2O, la reacción de reducción no llegó aser muy vistosa debida a la bajaconcentración del peróxido dehidrogeno.

Como conclusión final hemoscomprobado cómo tanto laconcentración de nuestro reactivoprincipal(elperóxidodehidrogeno)ylaconcentración de nuestro catalizador (elyodurodesodio)alteran lavelocidaddereaccióndenuestrasreacciones.

Porcentaje de H2O2

Concentración de NaI con H2O

Cantidad de H2O2

Tiempo en sobrepasar el

matraz

30% Poco saturada 150 ml 7 min aprox

3% Sobresaturada 100 ml 12 min aprox


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Referencias________________________________________________

http://es.slideshare.net/chuchoperro/pasta-de-dientes-para-elefantes

http://es.slideshare.net/KaDaAliMeMaCa/pasta-de-dientes-para-elefantes-28624278

http://educaciondivertida.com/pasta-de-dientes-para-elefantes/

M.Robledo,M.SalineroyP.Yuste(4ºESO) Teléfonosmóviles:Unaminadeoro

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Teléfonosmóviles:Unaminadeoro*

MiriamRobledo,MaríaSalineroyPaulaYuste(4ºESO)

ProfesoraMaríadelMarGonzález


Nuestrotrabajodeinvestigaciónhaconsistidoendiseñarunaprácticadelaboratorioconelfindeextraerorodelaspiezasdelosviejosteléfonosmóviles

quetodostenemosporcasa.Laoriginalidaddelproyectohallamadolaatencióndelosalumnosde4ºESOyhanestudiadoyanalizadolasreaccionesquímicasylosproductosnecesariosparallevaracabosubúsquedadeloroyencontraralgo

valiosodentrodepiezasqueyasehabíandesechadoparaelreciclaje.Comovalorañadido,laprácticarealizadaestávinculadaalareutilizacióndemateriales

reciclables,teniendounimpactofavorableenelmedioambiente.SegúnelinformedeNacionesUnidassobreresiduoselectrónicos,paraconseguirungramodeorodeberíamosextraerelmetalde41dispositivos.Sitenemosencuentaqueelpreciodelororondalos31.623eurosporkilo,elgramoqueconseguiríamostendríaunvalorde32euros.Encadamóvil,porlotanto,haymenosdeochentacéntimosdeoro.Estosuponequedeentretodoslosmetalesqueconducenbienlaelectricidad,

resultadelosmásbaratos.

Para fomentar el trabajo práctico en losalumnos se diseñó una práctica delaboratorioconelfindeextraerorodelaspiezasde los viejos teléfonosmóvilesquelos alumnos tienen en casa. Estaexperienciadidáctica seha llevadoa caboporalumnosdecuartocursodeESO. _____________________________Revista Investigación Química VGC, 3, 155-174.Proyectofinalista.Mayo2016.ISSN:2386-5067

Laoriginalidaddelproyectohallamadosuatención y han estudiado y analizado lasreacciones químicas y los productosnecesariosparallevaracabosubúsquedadeloroyencontraralgovaliosodentrodepiezasqueyasehabíandesechadoparaelreciclaje. Como valor añadido, la prácticarealizada está vinculada a la reutilizaciónde materiales reciclables, teniendo unimpactofavorableenelmedioambiente.Eloro seutilizaen los circuitos impresos,que son las placas donde van unidos losmicrochips. Antes de soldar el microchip,lasplacassebañanenoro,yesosirveparaque se suelden mejor y se reduzca la


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resistencia de las placas al paso de lacorrienteeléctrica.El oro también se encuentra dentro denuestro teléfono en forma de hilos finosque sirven para unir el silicio que haydentro de un chip con unos puntos deconexión situados, de igual forma, en elinterior del componente electrónico.Algunosfabricantesdemóvilesquedeseanalargar la vida de los botones y teclas,establecen las conexiones a partir de estematerial.Para empezar a trabajar primeroenunciaremoslosObjetivosaalcanzar;nosreferiremos al marco teórico paraentender y conocer mejor el oro comoelementoquímicoy comosubúsqueda seha llevadoa cabodesde tiempos remotos,y dentro del marco metodológicotrataremos una serie de estrategias paraponer en práctica el proyecto y los pasosen la realización del experimento;mostraremosimágenesdelosresultadosyanalizaremos las causas de posibleserrores en el caso de que el experimentonosalgacomoesperamos.Una vez concluido el proyecto citaremosfuentes bibliográficas que nos hanorientadoalahoradeplantearlo.1.1 OBJETIVOS DIDÁCTICOS EHIPÓTESIS DE LA INVESTIGACIÓN:“Extraerorodelosteléfonosmóviles”

Los objetivos didácticos que sepretendenalcanzarsonlossiguientes:• Divulgar y sorprender conexperimentos visualmente atractivos,demostrandoquelaQuímicaesdivertida,espectacularyentretenida.• Fomentar en el alumnado el estudiocríticodelaactividadcientífica,asícomolacreatividadeimaginación.• Estimular a los alumnos a queinvestiguen por sí mismos, busquenbibliografíayamplíenlosconocimientos.

• Interpretación de resultados yvaloracióndelosmismos.• Afianzar habilidades en el desarrollodeactividadesdeexperimentación.• Educar en la prevención de riesgosporelusodelosproductosquímicos.• Emplear de forma económica yeficientelosreactivos.• Juicio crítico sobre los datosobtenidos. Comunicación de resultadosobtenidos y puesta en común de losmismos con el resto de alumnos de laclase.Lainvestigaciónvaaconsistiren:• Obtenerorodelaspiezasdelosviejosmóviles mediante reaccionesexperimentadasenellaboratorio.• Interpretarelcómoyporquédeestasreacciones.1.2MARCOTEÓRICOAtravésdelahistoria,elpapeldelorohasido importante para el desarrollo denuevas tecnologías, derivadas de lasnecesidades globales de la sociedad. Elimpactodelademandadeesteproductose observa en los métodos empleadospara conseguirlo. La química detrás deeste producto responde a variasincógnitas: ¿De dónde viene? ¿Cómopodemosconseguirlo?¿Quéeseloro?


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Esunmetalmuydenso,blandoydecoloramarillo intenso. La fuente del símboloquímico,Au,essunombreenlatínaurum(amanecer radiante). El oro es unelementoquímicoasíquesolopuedeserencontrado, no fabricado. Es inerte, loque significa que es prácticamenteinmune al deterioro, no es muy útil enningúnproceso industrialoquímicoquelo utilice y que es barato de almacenardurantelargosperiodosdetiempo.

CualidadesquímicasdeloroEs notable por su rareza, densidad y suexcelente conductividad eléctrica quehace que sea un gran componente de laelectrónica y su superficie reflectanteayuda a crear mejores escudos contraradiaciónenventanasdeoficina.Es uno de los metales menos reactivosquímicamente. No pierde lustre, ni sequema al aire. Es inerte en solucionesfuertemente alcalinas y en todos losácidospuros,menoselácidoselénico.El oro puede tener valencia 1+ o 3+ ensus compuestos. Todos los compuestosde cualquier estado de oxidación sereducenconfacilidadaorometálico.El oro tiene una gran cantidad de usosindustriales gracias de sus cualidadesfísicas. Se utiliza en la industriaodontológica y en la fabricación dealgunos productos electrónicos quenecesitan contactos de alta calidad nocorrosivos. Sin embargo, sus usosrealmente prácticos son numéricamenteinsignificantes.Detodoelorominadodela tierra, la mayor parte se utiliza deestasmaneras:

• Comoadornopersonal, donde su colorysurelaciónconlariquezacontribuyenasu uso en la fabricación de joyas. (Entornoal60%delabastecimientoglobal).Tieneunaalta resistenciaa laalteraciónquímicaporpartedelcalor,lahumedadyla mayoría de los agentes corrosivos, yasí está bien adaptado a su uso en laacuñacióndemonedas.• Como refugio público de riqueza, alrespaldar los sistemas monetarios. (Entornoal20%delabastecimientoglobal).La pureza o ley del oro se expresa enquilates: el oro puro es de 24 quilates.Las monedas de oro inglesas son de 22quilates (91,66% de oro) y lasnorteamericanas de 21,6 quilates (90%deoro).• Sus aplicaciones industriales,especialmente en electrónica, consumen10-15%. La ingeniería y tecnologíaespacialtambiénempleanelorodebidoasugranresistencia.• El remanente está dividido entre losempleos médicos y dentales y comorefugioderiquezaprivada.

AbundanciadeloroHasidosiempreunbienpreciado.Eloroha atraído a todos, desde los antiguosegipcios que forjaron ataúdes hasta losbuscadoresdelsigloXIXquerecorríanlacostadeCalifornia.El oro es extremadamente raro. El aguademarcontieneconcentracionesbajasyen la actualidad no existen procesoseconómicosadecuadosparalaextraccióndel oro marino. Según la experienciageológica, casi siempre se encuentra en

Puntodeebullición(ºC)

2970

Puntodefusión(ºC)

1063


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bajas concentraciones en las rocas. Lasvetas de oro bajo tierra se producen enasociación con varios depósitosmetálicos que a menudo incluyensulfurosypiritas.El proceso de la concentración de oroocurre tanto sobre la superficie de latierra,comobajoella.Sobreocercadelasuperficiesiemprehayoroaluvialquesehaconcentradobajo losefectosdelpasodel agua, por ejemplo, en ríos. Dada laextrema densidad del oro, caerá prontoen suspensión a medida que el aguacorre más lenta. Se concentrará en undepósito aluvial, permitiendo laextracción de partículas de oro a travésdelascribasdeoroydelosequivalentesprocesos industriales actuales. La fiebredel oro de 1849 en California tuvo suorigen en los depósitos de oro del ríoSacramento,dondeelorosecribódeestamanera.CualidadintangibledeloroUnadelaspropiedadesmásimportantesdel oro es la psicológica. Es comúnasociar el color distintivo del oro conriqueza e incluso con belleza,posiblementeporqueseasociaaldinero.El oro se ha utilizado como dinero enmuchas ocasiones a lo largo de lahistoria.1.3.ANTECEDENTESHISTÓRICOSEl hombre ha utilizado el oro como unmetalaltamentevaliosodesde tempranaedad, más precisamente, desde elcalcolítico, habiendo manufacturas enoro que datan del siglo IV a.C. Sedesconoce cómo y quiénesprotagonizaron su descubrimiento, peroen esas épocas el término oro eraempleado en varias lenguas germánicasparareferirsealmetal.Existen jeroglíficos egipcios de 2600 aCque lodescribeny también semencionavarias veces en el Antiguo Testamento.Se ha considerado como uno de losmetales más preciosos y su valor se ha

empleado como estándar para muchasmonedasalolargodelahistoria.Laobtencióndeorodatade las culturasetrusca, minoica, asiria y egipcia;procedía de arenas y gravas aluviales, yse extraía por el simple proceso delavado con batea. El oro se obteníatambién de esta forma en India, Asiacentral, el surde losmontesUralesyenel este del Mediterráneo. Con losprimeros progresos en las técnicas deextracción, se explotaron las vetas deauríferosprimarios,alcanzandoestetipodeextracciónciertaimportancia.EnelsigloXVI,elvalordelasreservasdeoro en Europa apenas alcanzaba la cifrade 225 millones de dólares. Tras eldescubrimientodeAméricalosespañolessacaron de ese continente más de 200toneladasdeestemetal.AméricadelSuryMéxico se convirtieron en ese periodoengrandesproductores.ApartirdelsigloXVIII, se descubrieron nuevosyacimientos: California, Australia yRepública de Sudáfrica. En la actualidaduno de los yacimientos de oro másgrandes del planeta se encuentra enSudáfrica, siendo también abundante enEEUU,Rusia,Perú,MéxicoyBrasil,entreotroslugares.ElmayorproductordeorodelmundoesChina.MINA DE ORO EN NUESTRACOMUNIDADBuenoseranlosromanoscuandoalgoselesmetíaenlacabeza,ymássiteníaquever con el oro. El preciado metal, tanansiado por todas las civilizaciones delplaneta, hacía que los romanos hastamovieranmontañas,literalmente.En la provincia de León, al lado delpequeño pueblo de Las Médulas, yabateaban oro las tribus prerromanas,como los astures, anteriores a losromanos, pero fueron estos los quevieron la inmensa riqueza que seescondía en las montañas, y decidieronextraerla de lamejormanera que se les


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ocurrió. Disolviendo las montañas conagua.Este método de extracción, al quellamaban “ruina montium“, consistía enminar la montaña con galerías ypozos, que después llenaban con agua,para que así la presión del airecomprimidoydelaguaactuaracomounexplosivo, derrumbando la montaña.Sobre el aluvión derruido continuabanarrojando agua, para arrastrarel lodoaurífero a los canales de lavado, dondeutilizando hojas de brezo filtraban laspequeñas pepitas de oro. El descomunaltrabajo sedebíaprincipalmenteaqueelrecubrimiento de los montes de Las

Médulaseraescasoenoro,porloqueseconsideraba tierra estéril y tenían quequitarla rápidamente, para llegar a laszonasmásprofundas,dondehabíamayorconcentracióndeoro.

Como resultado de las explotacionesmineras,surgieronloslagosdeSomidooel de Carucedo, que es donde sedepositaba el agua resultante de tantainundación. Además, para conseguir elagua, los romanosconstruyeronuna redconcanalesdehasta100kilómetrosparatraerelaguadesdelasierradelTelenoylos montes Aquilanos. En total, 300kilómetros para conducir el agua hastaLas Médulas.

Enlos250añosquedurólaexplotación,extrajeron más de 1.500 toneladas deoro. Como removieronaproximadamente 500 millones dem³detierra,estodaa3gramosdeoropor toneladade tierra.Hoyendíaunaminaacieloabiertodeoroesrentablesiextrae 1 gramo de oro por tonelada detierra removida, así que no lo hacíannada mal los romanos. En total, LasMédulasaportóel20%deloroexistente

enelImperioRomano.Todoestetrabajonecesitó unos 20.000 hombres entreguardianes, suministradores, obreros…Laspeculiaridadesdelterreno,elpaisajeespectacular y lamagnitud de esta obraromananoshacecomprenderporquésela considera Patrimonio de laHumanidad.Añadimosfotosdenuestravisitaaestaminaduranteestecurso.


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1.4 INVESTIGACIONESPREVIASSOBREELTEMA¿Eselmóvilunaminadeoro?Que nuestro 'smartphone' contengametales preciosos no quiere decir quevalga millones. Según el informe deNaciones Unidas sobre residuoselectrónicos,paraconseguirungramodeoro deberíamos extraer el metal de 41dispositivos.Sitenemosencuentaqueelpreciodelororondalos31.623eurospor

kilo, el gramo que conseguiríamostendríaunvalorde32euros.Encadamóvil,porlotanto,haymenosdeochenta céntimos de oro. Esto suponeque de entre todos los metales queconducenbien la electricidad, resultadelosmásbaratos.Dentro de un teléfono móvil podemosencontrar además otros metales comocobalto, plata o litio que se puedenrecuperar.Asílodemostróelpasadomesde febrero el Instituto Catalán ARTIC


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durante el Mobile World Congress,aplicando la hidrometalurgia paraseparar estos materiales y recuperarlosen su forma original, con sus mismosvalores y pureza. Es una técnica que sehaconvertidoenelprincipalobjetivoalahoradereciclarlosmóviles.Cabe mencionar que este tipo de oroobtenidotieneimpurezas.2.Formulacióndediseñodelainvestigación.2.1IDENTIFICACIÓNDEVARIABLESEl presente trabajo se inició con laindagaciónbibliográficayrecoleccióndeinformación referente al tema que fueposteriormente analizada ysistematizada. Posteriormentepreparamos elmaterial y las sustanciasnecesarias:Materiales: -Teléfonosmóvilesviejos-Destornilladoresyalicates.-Vasosdeprecipitadoyvarillasdecristal.

-Filtroycoladoresdeporcelana.-Guantes,gafasdeprotecciónymascarillas.Sustancias: -1litrodeHNO3yH2Odestilada.

2.2METODOLOGÍAAl ser un proyecto de laboratorio serequiere la adquisición de algunashabilidadesprácticasdelalumno: -Unapredisposicióninteresadaypositiva-Que reflexione y aproveche lasoportunidades que la Química comociencia teórico experimental nos ofrece.Observar, comparar, analizar y realizarinduccionesydeducciones.-Estimular la creatividad y el desarrollode laactividadcognitivade losalumnos,ya que en el empleo correcto delexperimento en el aprendizaje, seincorporan todos los órganos de lossentidos: la vista, el oído, el olfato, eltacto.-La experiencia de trabajo grupal esúnica ya que se olvidan de cualquierdiferenciaentreellos.

3.Fasedeexperimentación:Ejecucióndeldiseño,recogidadeinformaciónyobtención

dedatosexperimentales

Recogemos los teléfonos móviles viejos que tenemos por casa. Se desmontan y loscontactosseseparandelasplacasconloscomponentes.


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Utilizamosun equipodeprotección.Unamascarilla,gafasdeprotecciónyguantesindustriales. Los ácidos nos puedenirritaroinclusoquemarlapiel.Losgasesqueemitenalquemarsepuedentambiénlastimar los ojos y causarnos nauseas alserinhalados.Utilizamos ácido nítrico 60%. El ácidonítrico:HNO3,eselácidomásestabledelnitrógeno. En forma pura es un líquidoincoloro, de acción fuertementecorrosiva. Solidifica a -41.6ºC (sólidoblanco) y comienza a hervir a 86ºC condescomposición, formándose al herviragua, oxígeno y óxidos de nitrógeno(NO2).El ácidonítricoesmiscible conelagua en todas las proporciones. ElHN03es un oxidante fuerte. Debidoprecisamenteaestasdospropiedadesescapazdedisolveracasitodoslosmetalesnobles: oxidándolos primero ytransformando luego estos óxidos ennitratos desprendiendo dióxido denitrógeno. No disuelve el oro. Puedeadquirirse en tiendas de productosquímicosoindustriales.

Colocamos la placa de circuitos en unrecipiente de vidrio.Este recipientedeberá ser preferiblemente de la marcaPyrex o del tipo que resista calorextremo. No usamos recipientes deplásticoyaqueesposiblequeelácidolosquemeylosatraviese.Rompemoslaplacadecircuitosenpiezasmás pequeñas antes de colocarlas en elrecipientedevidrio.


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Vertemoselácidonítricoenelrecipientede vidrio con las placas decircuitos.Mientras colocamos el ácido,los gases comienzan a salir delrecipiente, así que nos aseguramos detener puesto el equipo de protección.Utilizamos los ácidos y químicos bajo lacampana extractora y en un área bienventilada para evitar la inhalación degases.

Agitamos lamezcla con la ayudade unavarilladevidriohastaqueloscontenidosse vuelvan fluidos uniformes. Ya que eloro necesita químicos más fuertes paradisolverse, el ácido nítrico derretirátodas las partes plásticas ymetálicas dela placa sin dañar los pedazos de oro.Observamos el desprendimiento deNOx.


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Una vez que ha terminado la reacción diluimos el ácido nítrico. Vertemos una cantidadgrandedeaguadestilada(almenosdosvecesmásdeaguaqueelvolumencombinadodeácido)paradiluirloyasípoderfiltrarloyrecuperarlaspequeñaspartículasdeoroquenosquedanenladisolución.


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Colamoselácidonítricodelamezcla.Usamosunosembudosdeporcelanaconfiltroparaextraer las partículas de oro y ponemos la solución de ácido restante a un lado para laneutralizaciónposterior.


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Sacamos las piezas que no estén derretidas.Estas piezas son las que contienen oro. Esposiblequeaúnhayarestosdeplásticopegadosaloro,porloquetenemosquesepararlosasegurándonosdeusarguantesindustrialesresistentes.


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PonemoslaspartículasdeoroenotrovasodeprecipitadosPyrex.Cubrimoslaspartículasconaguadelgrifoyrevolvemosafondo.Colamoselaguaatravésdeotrofiltro,ponemoslas partículas de oro en otro vaso y hacemos a un lado el agua para su posterioreliminación.Repetimosesteprocesovariasveces.

Enjuagamos todos los recipientes y equipos que han estado en contacto con el ácidonítricoa fondoyconprecaución.Desechamos losquímicosadecuadamente.Llevamoselácidousadoaplantasdereciclaje.Llevamosalpuntolimpiotambiénlosrestosdelosteléfonosmóvilesutilizados:


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Eloroquequedaenelfiltrotieneimpurezasydebepasarseporunprocesoderefinadoparaobtenerorode22-24kesteoroeselquetieneuncostemuyaltoenelmercado(35-37€elgramo)

4.Fasedetratamientoyanálisisdedatosyelaboracióndeconclusiones.Conclusiones

Respecto a nuestra práctica tuvimos losresultados esperados. En general seobtuvo oro en las pequeñas cantidades


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esperadas, es decir, se consiguieron losobjetivospropuestos.En el presente trabajo se ha hecho unestudio exhaustivo sobre el oro comoprincipal elemento, que era el objetivoprimordialdelmismo.Enestesentidosepuede afirmar que los objetivos se hancumplido correctamente, que laexperiencia ha sido positiva, que losalumnos han podido disfrutar de unaquímica activa alejando la idea depeligrosidad de los reactivos químicos,fomentándose en ellos el espíritu críticoque debe acompañar a toda actividadcientífica.Tambiénhaservidoparaponeral alumno en contacto con lasmanipulaciones químicas, observando "insitu"larealidadqueseaprendeenloslibrosyparaconcienciarlode lautilidadprácticadelaasignatura.Lassesionesprogramadassehanllevadoa cabo correctamente, los alumnos hantrabajado mucho y muy bien y se han

adquiridodestrezasmanipulativasconelmaterialdelaboratorio.Cumplimientodelametodologíaydelasfases previstas. La dificultad encontradaha sido a veces debido a la falta dematerial adecuado en el Laboratorio delCentro que se ha compensado con lasganas de trabajo de los alumnos y subuena voluntad para paliar cualquierfaltaderecursos.Ha sido una experiencia útil para elestudio del oro, se han estudiado susreacciones químicas y se han aplicado anuestraparticularbúsqueda.Se han cumplido los objetivosconceptualesquesepretendían.Debidoal interésy lamotivaciónquehasupuesto esta práctica los alumnos yaestán pensando en seguir ampliándolallevando a cabo su “búsqueda del oro”tambiénenlasplacasdelosordenadoresviejos que hay en el centro

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Referencias________________________________________________http://www.eldiario.es/hojaderouter/tecnologia/moviles/moviles-oro-plata-materiales-valor_0_316019567.htmlhttps://actualidad.rt.com/ciencias/view/125497-metodo-recuperar-oro-telefonos-movileshttp://www.baquia.com/emprendedores/los-telefonos-moviles-antiguos-autenticas-minas-de-orohttp://soloelectronicos.com/2014/06/24/recuperar-oro-de-viejos-componentes-y-circuitos-electronicos/http://blogs.elpais.com/eco-lab/2012/03/que-se-hace-con-los-metales-mas-valiosos-de-un-movil.html

http://aprendaareciclaroro.blogspot.com.es/http://www.ehowenespanol.com/refinar-oro-basura-electronica-como_11670/http://productochino.com/utilizan-hongos-para-extraer-oro-de-celulares-desechados/http://www.batanga.com/curiosidades/5151/caracteristicas-del-orohttp://www.ecured.cu/Orohttp://www.barcelonamedia.org/es/noticia/artic-presenta-en-el-mwc-una-tecnica-que-permite-recuperar-el-cobalto-el-oro-la-plata-y-el-litio-que-utilizan-los-moviles

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