2º BACHILLERATO

Disoluciones reguladoras

También denominados sistemas tampón o " buffer".  

Son la primera línea de defensa ante los cambios de pH gracias a la capacidad que tienen para captar o liberar protones de modo inmediato. Los organismos vivos soportan muy mal las variaciones del pH, aunque tan solo se trate de unas décimas de unidad, y por ello han desarrollado en la historia de la evolución sistemas tampón buffer que mantienen el pH constante, mediante mecanismos homeostáticos. Las variaciones de pH, afectan a la estabilidad de las proteínas y, en concreto, en la actividad catalítica de los enzimas, pues en función del pH, pueden generar cargas eléctricas que modifiquen su actividad biológica. 

Un sistema tampón es una solución de un ácido débil y su base conjugada:

AH (ácido) H⁺  +  A^-(base)

La constante de disociación del ácido (K) viene expresada como:

K= [H⁺][A^-] / [AH]

El valor de pH en el cual el ácido se encuentra disociado en un 50% se conoce como pK (pK = -log[K]).

El pK representa el valor de pH en el que un sistema tampón puede alcanzar su máxima capacidad amortiguadora.

Cada sistema buffer tiene un valor de pK característico.

Buenos amortiguadores serán aquellos cuyo pK esté próximo a 7.4.

 Los amortiguadores más significativos y de mayor importancia para los seres vivos son: 

Amortiguador fosfato.-

Ejerce su acción fundamentalmente a nivel intracelular, ya que es allí donde existe una mayor concentración de fosfatos y el pH es más próximo a su pK (6.8).

Interviene, junto a las proteínas celulares de manera importante en la amortiguación de los ácidos fijos:

PO₄H₂^- PO₄H^-+ H⁺ 

Amortiguador carbónico/bicarbonato.-

Poco potente desde el punto de vista químico, (pK = 6.1).

Es el tampón más importante en la homeostasis del pH

porque:

- Está presente en todos los medios tanto

intracelulares como extracelulares. En el medio extracelular la concentración de bicarbonato es elevada (24 mEq).

- Es un sistema abierto. La concentración de cada uno de los dos elementos que lo componen son regulables; el CO₂ a nivel pulmonar, y el bicarbonato a nivel renal.

- La suma de las concentraciones del ácido y de la base no es constante, lo cual aumenta muchísimo su capacidad amortiguadora.

CO₂+ H₂OCO₃H₂H++ HCO₃^-

La relación entre el ácido y la base viene dada por la ecuación de Henderson-Hasselbalch:

pH = pK + Log [HCO3-] / [H2CO3]

Si consideramos el pH sanguíneo normal 7.4, y el pKdel sistema 6.1, al aplicarlo a la fórmula obtendremos la relación entre la concentración de bicarbonato y de ácido carbónico:

7.4 = 6.1 + log [HCO₃^-] / [H₂CO₃]log [HCO₃^-] / [H₂CO₃] = 1.3

LA LLUVIA ÁCIDA

LLUVIA ÁCIDA

La lluvia ácida se forma cuando la humedad en el aire se combina con el óxido de nitrógeno y el dióxido de azufre emitidos por fábricas, centrales eléctricas y vehículos que queman carbón o productos derivados del petróleo. En interacción con el vapor de agua, estos gases forman ácido sulfúrico y ácidos nítricos. Finalmente, estas sustancias químicas caen a la tierra acompañando a las precipitaciones, constituyendo la lluvia ácida.Los contaminantes atmosféricos primarios que dan origen a la lluvia ácida pueden recorrer grandes distancias, trasladándolos los vientos cientos o miles de kilómetros antes de precipitar en forma de rocío, lluvia, llovizna, granizo, nieve o niebla. Cuando la precipitación se produce, puede provocar importantes deterioros en el ambiente.La lluvia normalmente presenta un pH de aproximadamente 5.6 (ligeramente ácido) debido a la presencia del CO₂ atmosférico, que forma ácido carbónico, H₂CO₃. Se considera lluvia ácida si presenta un pH de menos de 5 y puede alcanzar el pH del vinagre (pH 3). Estos valores de pH se alcanzan por la presencia de ácidos como el ácido sulfúrico, H₂SO₄, y el ácido nítrico, HNO₃. Estos ácidos se forman a partir del dióxido de azufre, SO₂, y el monóxido de nitrógeno que se convierten en ácidos. Los hidrocarburos y el carbón usados como fuente de energía, en grandes cantidades, pueden también producir óxidos de azufre y nitrógeno y el dióxido de azufre emitidos por fábricas, centrales eléctricas y vehículos que queman carbón o productos derivados del petróleo. En interacción con el vapor de agua, estos gases forman ácido sulfúrico y ácidos nítricos. Finalmente, estas sustancias químicas suben a la atmósfera forman una nube y después caen a la tierra acompañando a las precipitaciones, constituyendo la lluvia ácida.

FORMACIÓN DE LA LLUVIA ÁCIDA

Una gran parte del SO₂ (dióxido de azufre) emitido a la atmósfera procede de la emisión natural que se produce por las erupciones volcánicas, que son fenómenos irregulares. Sin embargo, una de las fuentes de SO₂ es la industria metalúrgica.El SO₂ puede proceder también de otras fuentes, por ejemplo como el sulfuro de dimetilo, (CH₃)₂S, y otros derivados, o como sulfuro de hidrógeno, H₂S. Estos compuestos se oxidan con el oxígeno atmosférico dando SO₂.Finalmente el SO₂ se oxida a SO₃ (interviniendo en la reacción radicales hidroxilo y oxígeno) y este SO₃ se puede quedar disuelto en las gotas de lluvia, es el de las emisiones de SO₂ en procesos de obtención de energía: el carbón, el petróleo y otros combustibles fósiles contienen azufre en unas cantidades variables (generalmente más del 1%), y, debido a la combustión, el azufre se oxida a dióxidos de azufre:S + O₂ → SO₂ Hay otros procesos industriales en los que también se genera SO₂, por ejemplo en la industria metalúrgica.Este SO₃ se puede quedar disuelto en las gotas de lluvia, en forma de H₂SO₄. La reacción global es:SO₂ + OH^· + O₂ + nH₂O → HOO^· + H₂SO₄(ac) También se puede despositar sobre superficies húmedas.El NO se forma por reacción entre el oxígeno y el nitrógeno a alta temperatura:O₂ + N₂ → 2NO Una de las fuentes más importantes es a partir de las reacciones producidas en los vehículos de los automóviles y aviones. Este NO se oxida con el oxígeno atmosférico:O₂ + 2NO → 2NO₂ Y este 2NO₂ reacciona con el agua dando ácido nítrico que se disuelve en el agua:3NO₂ + H₂O → 2HNO₃ + NO 

 EFECTOS DE LA LLUVIA ÁCIDA 

La acidificación de las aguas de lagos, ríos y mares dificulta el desarrollo de vida acuática en estas aguas aumentando en gran medida la mortandad de peces. Igualmente, afecta directamente a la vegetación, produciendo daños importantes en las zonas forestales, así como acabando con microorganismos fijadores de N.La lluvia ácida, por su carácter corrosivo, corroe a las construcciones y las infraestructuras. Puede disolver, por ejemplo, el carbonato de calcio, CaCO₃, afectando de esta forma a los monumentos y edificaciones construidas con mármol o caliza.Un efecto indirecto muy importante es que los protones, H⁺, procedentes de la lluvia ácida lixivian (arrastran) ciertos iones del suelo. Por ejemplo, cationes de hierro, calcio, aluminio, plomo, zinc, Como consecuencia se produce un empobrecimiento en ciertos nutrientes esenciales y el denominado estrés en las plantas, que las hace más vulnerables a las plagas.Los nitratos y sulfatos, sumados a los cationes lixiviados de los suelos, contribuyen a la eutrofización de ríos y lagos, embalses y regiones costeras, deteriorando sus condiciones ambientales naturales y afectando negativamente a su aprovechamiento.Un estudio reciente por Vincent Gauci de The Open University, sugiere que cantidades relativamente pequeñas de sulfato presentes en la lluvia ácida tienen una fuerte influencia en la reducción de gas metano producido por metanógenos en áreas pantanosas, lo cual podría tener un impacto, aunque sea leve, en el efecto invernadero. 

SOLUCIONES  PARA LA LLUVIA ÁCIDA

Entre las medidas que se pueden tomar para reducir la emisión de los contaminantes precursores de éste problema tenemos las siguientes:

• Reducir el nivel máximo de azufre en diferentes combustibles
• Producir el cierre de refinerías
• Impulsar el uso de gas natural en diversas industrias
• Introducir el convertidor catalítico de tres vías
• La conversión a gas en vehículos de empresas mercantiles y del gobierno
• Ampliación del sistema de transporte eléctrico
• Instalación de equipos de control en distintos establecimientos.
• No regar muchas sustancias químicas en los cultivos

Irene López Rodríguez y MªSalud Plaza Pérez    2ºBach A

Polímeros Artificiales

Polímeros artificiales

Los polímeros son compuestos químicos cuyas moléculas están formadas por la unión de otras moléculas más pequeñas llamadas monómeros. Estas cadenas, que en ocasiones presentan también ramificaciones o entrecruzamientos, pueden llegar a alcanzar un gran tamaño, razón por la cual son también conocidas con el nombre de macromoléculas. Habitualmente los polímeros reciben, de forma incorrecta, el nombre de plásticos, que en realidad corresponde tan sólo a un tipo específico de polímeros, concretamente los que presentan propiedades plásticas (blandos, deformables y maleables con el calor).

Dependiendo de su origen, los polímeros pueden clasificarse en naturales y artificiales. Entre los naturales se hallan sustancias muy comunes de las que suele ignorarse su naturaleza polimérica: Los hidratos de carbono o polisacáridos, como el almidón o la celulosa; la lana, la seda y otras proteínas, constituidas por aminóacidos; los ácidos nucleicos (el ADN y el ARN), responsables de la información genética, cuyos monómeros constituyentes son un azúcar (ribosa o desoxirribosa), ácido fosfórico y las bases nitrogenadas que constituyen las letras del código genético, y otras sustancias tales como el caucho, derivadas de pequeñas moléculas de hidrocarburos.

Con el desarrollo de la tecnología y la industria química el hombre ha aprendido a imitar a la naturaleza, e incluso a mejorarla, sintetizando nuevos polímeros artificiales inexistentes en ella, normalmente a partir de derivados del petróleo. El primero en ser creado de forma totalmente artificial fue, en 1909, la baquelita, aunque con anterioridad se habían obtenido algunos, como el celuloide, mediante la modificación de polímeros naturales, celulosa en este caso. En la actualidad la síntesis y el procesado de materiales poliméricos es una de las más importantes ramas de la industria química, y los polímeros están presentes de forma habitual en nuestra vida cotidiana. Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituidos por moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas. En general, los polímeros tienen una muy buena resistencia mecánica debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción intermoleculares dependen de la composición química del polímero y pueden ser de varias clases. Las más comunes, denominadas Fuerzas de Van der Waals. Sin pretender ser, ni mucho menos, exhaustivos podemos recordar algunos polímeros tan usuales y frecuentes como el polietileno y el polipropileno, utilizados para la elaboración de bolsas de plástico; el poliestireno, o corcho blanco, para embalajes; el PVC, o policloruro de vinilo, para envases y tuberías; el PET (polietilentereftalato), también para envases; el teflón, como aislante; las poliamidas (nailon) y los poliésteres (tergal), como fibras sintéticas; el metacrilato, como sustitutivo del vidrio; el caucho sintético, para neumáticos... También existen polímeros artificiales de naturaleza inorgánica, como las siliconas, donde el carbono ha sido sustituido por átomos de silicio encadenados con átomos de oxígeno. Los factores que han favorecido el mercado de los plásticos son los precios competitivos y a veces inferiores a los de los productos naturales, y el hecho de que el petróleo ofrece una mayor disponibilidad de materiales sintéticos que otras fuentes naturales. La crisis petrolera de 1974 también influyó en el aumento del consumo de los plásticos, sobre todo en la industria automotriz. Los plásticos permitían disminuir el peso de los vehículos, lo cual repercutía en un ahorro en el consumo de combustible por kilómetro recorrido. Entre los polímeros usados para reducir el peso de los automóviles se encuentran los poliésteres, polipropileno, cloruro de polivinilo, poliuretanos, polietileno, nylon y ABS (acrilonitrilo-butadienoestireno). Sin embargo, el mercado más grande de los plásticos es el de los empaques y embalajes.

Como es fácil apreciar, la vida actual no sería imaginable sin los materiales poliméricos, tal es su implantación en nuestra sociedad. A las aplicaciones beneficiosas de los polímeros sintéticos hay que añadir el grave problema que crea su resistencia a la degradación una vez usados, lo que dificulta su eliminación e incluso su reciclado. Aunque actualmente se está intentando sustituir los polímeros más perniciosos, como el PVC y en general los que contienen flúor y cloro, por otros más inocuos, y se ha comenzado a implantar polímeros biodegradables, todavía hoy un porcentaje muy importante de nuestras basuras está constituido por polímeros de difícil eliminación.

Ana Cerezo Hernández – 2º Bchto

OLIMPIADA DE QUÍMICA

La Asociación de químicos de Murcia ha convocado la XIII Olimpiada de Química de la  Región de Murcia, para todos los alumnos matriculados en Segundo Curso de Bachillerato.

Las pruebas de clasificación de la Fase Local se realizarán el 29 de Febrero viernes, a las 10:30 horas en la Facultad de Química del Campus de Espinardo.

Para participar sólo es necesario rellenar un formulario de inscripición que irá acompañado de un Certificado del Centro en el que se especifique que, el alumno participante, se encuentra matriculado en él y cumple los requisitos para presentarse a esta prueba.

En nuestro centro ya tenemos algunas candidatas para participar.

Prepararemos la Olimpiada en los recreos y en este sitio de internet os plantearé cuestiones y problemas para resolver en casa.

Están invitados a estas sesiones de preparación todos los alumnos de 2º de Bachillerato, seguro que será un trabajo positivo para preparar vuestra Selectividad.