Comienza el curso de divulgación ‘Los Avances de la Química y su Impacto en la Sociedad’

El próximo jueves 14 de septiembre comenzará la sexta edición del curso de divulgación ‘Los Avances de la Química y su Impacto en la Sociedad’.

Lo hará con una conferencia del profesor Javier García Martínez, que se podrá seguir también por streaming.

El programa completo del curso se puede ver en este enlace.

Más información en los carteles.

Cartel_Curso_VI_AQIS

AQIS_Inauguracion_GMtnez_140917_v2

 

 

Bernardo Herradón

Director del curso de divulgación ‘Los Avances de la Química y su Impacto en la Sociedad’

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Matemáticas, cristalografía y química

Mañana se celebrará una jornada sobre Matemáticas, cristalografía y química en la sede del Instituto de Química Física del CSIC (IQFR-CSIC), especialmente dirigida a estudiantes de 4º de ESI y 1º de bachillerato. Contaremos con la presencia de alrededor de 90 estudiantes de los siguientes centros: IES Beatriz Galindo, IES Alameda de Osuna, Colegio Nuestra Señora del Carmen y Colegio Santo Domingo Savio.

Jornada_MCQ

En la primera parte, tras una breve presentación de la actividad, se impartirán dos conferencias cortas a cargo del profesor Martín Martínez-Ripoll, que relatará una breve historia de la cristalografía con especial atención a las relaciones con la química, y del profesor Manuel de León, que describirá algunas de las importantes aportaciones de las matemáticas al desarrollo de la cristalografía desde el estudio de los cristales de hielo por parte de Kepler, que supone el nacimiento de la cristalografía moderna y el comienzo de la larga relación entre la cristalografía y las matemáticas.

En la presentación de la jornada se describirá brevemente la relación de la cristalografís con otras ciencias, como se indica en la siguiente imagen.

Diapositiva1

En la segunda parte, alumnos del colegio Nuestra Señora del Carmen nos explicarán los experimentos que les hicieron ganar un premio en el concurso Cristalización en la Escuela. Posteriormente, los alumnos realizarán una visita guiada a los laboratorios de cristalografía del IQFR-CSIC y visionarán varios videos sobre cristalografía.

Esperamos que la visita sea fructífera para los asistentes y que sirva para motivar a los jóvenes estudiantes.

Nota 1: Este post participa en el VIII Festival de la Cristalografía, organizado por este blog.

Nota 2: Este post también participa en el XXXIX Carnaval de Química (edición: Y) (@CarnavalQuimica), que organiza el  blog Gominolas de Petróleo (@gominolasdpetro).

carnaval química XXXIX 530

Bernardo Herradón
(@QuimicaSociedad)

Encuesta: Las ideas fundamentales de la química

¿Cuales son los fundamentos de la química? ¿Cuales sus ideas básicas? Si tuviésemos que explicar la química de una manera concentrada y reducida ¿qué enseñaríamos? Por eso, para todos lo interesados en la química, lanzo la siguiente encuesta:

¿Cuales son las ideas/teorías/leyes fundamentales de la química?

Propón tres.

Puedes contestar a través de este blog, en el blog Química y Sociedad, en la página de Facebook Todo es Química-2012 (https://www.facebook.com/todoesquimica2012) o a través de un mensaje en Twitter (@QuimicaSociedad)

Nota: Este post participa en el XXVII Carnaval de Química, que aloja este blog.

Bernardo Herradón
CSIC
 

La esencia de la química

La esencia de la química no es sólo descubrir, sino crear nuevas expresiones de complejidad.

Esta frase la ha pronunciado Jean Marie Lehn (Premio Nobel de Química en 1987) durante su conferencia en el 63th Lindau Nobel Laureate Meeting (LNLM-13). Desde el primer minuto de la conferencia, Lehn convenció a la audiencia de la importancia de la química gracias a sus múltiples facetas y al valor que tiene para que otras ciencias, especialmente la física (las leyes del universo) y la biología (las reglas de la vida), puedan progresar. De hecho, Lehn representó a la química como un puente que une estas otras dos ciencias, lo que ya he discutido en post anteriores en algunos de mis blogs (algunos de los artículos o copias de las conferencias se pueden descargar en los siguientes enlaces: enlace 1, enlace 2, enlace 3, enlace 4, enlace 5).

La conferencia de Lehn fue después de dos investigadores que trabajan en la frontera entre la química y la biología: Aaron Ciechanover (Premio Nobel de Química en 2004) y Erwin Neher (Premio Nobel de Medicina en 1991), que hicieron presentaciones muy interesantes que comentaré en un próximo post. La conferencia de Ciechanover trató sobre el futuro del desarrollo de fármacos, llegando a la conclusión de que tendremos una medicina personalizada. Por otro lado, el título de la conferencia de Neher (Chemistry helps biology….) ya dejaba claro el matiz de su conferencia. En esta última conferencia se abordó las repercusiones biomédicas que tiene el estudio de los mecanismos de transmisión sináptica, lo que podría dar lugar a fármacos personalizados.

Lehn (en la imagen, durante su conferencia) empezó citando la medicina personalizada, los fármacos personalizados; para concluir que lo que realmente deberíamos tener en el futuro es una química personalizada. ¡Toda una declaración de intenciones!

Durante su conferencia, Lehn remarcó como la química pasó del átomo a la molécula, dando lugar a, lo que durante mucho tiempo, se consideró la ciencia molecular. Posteriormente, y en investigaciones en las que él fue pionero junto a Donald Cram se pasó de una química molecular a una química supramolecular, basada en el reconocimiento molecular; es decir, como las moléculas (distintas o iguales) interaccionan entre sí; generando agrupaciones moleculares (las supramoléculas) que son, realmente, las responsables de las propiedades de la materia ordinaria que conocemos (dejemos a un lado la materia oscura). Lehn compartió el Premio Nobel con Cram y con  Charles Pedersen, el primer científico que obtuvo un éter corona, que es un tipo de sustancias orgánicas capaces de complejar cationes. En la siguiente imagen, la estructura del 18-éter corona-6 complejada con el catión potasio (fuente: Wikipedia), uno de los éteres corona más sencillos, formada por 12 grupos metileno (CH2) y 6 átomos de oxígeno. Esta estructura es muy estable, pues los 6 átomos de oxígeno, actuando como base de Lewis, coordinan al catión potasio (ácido de Lewis).

18-crown-6-potassium-3D-balls-A

La materia se forma por el ensamblaje de moléculas, a través de enlaces no-covalentes, pudiéndose asimilar a la fabricación de un dispositivo (por ejemplo, un secador de pelo) en el que vamos colocando las piezas adecuadas en el sitio correcto. Si las piezas interaccionan adecuadamente, se puede realizar una función; con las moléculas pasa lo mismo, si las moléculas interaccionan entre sí de manera adecuada, pueden llegar a realizar una función; este es el fundamento de las máquinas moleculares: dispositivos de tamaño molecular que son capaces de convertir una fuente de energía (generalmente calor o luz) en trabajo mecánico.

Volvamos a las interacciones no covalentes. Son la base sobre la que se sustenta la química supramolecular. A continuación algunos ejemplos de interacciones no-covalentes. Un tipo ubicuo de interacción no-covalente es el enlace de hidrógeno, que es el responsable de que el agua, la molécula más importante, tenga unas propiedades químico-físicas (alto punto de ebullición, bajo punto de fusión, alta capacidad calorífica, etc,), fundamentales para la existencia de vida en nuestro planeta.

Agua_EH

El enlace de hidrógeno también es reponsable de la existencia de la doble hélice en el DNA, de la estructura de las proteínas, y de las consecuencias de muchos procesos bioquímicos en los que participan estas biomacromoléculas.

DNA_Doble Helice

Pero, además, los enlaces de hidrógeno son también los responsables de la existencia de las estructuras cristalinas en numerosos compuestos (en la imagen, la red de enlaces de hidrógeno, en rojo y azul, de un compuesto sintetizado en mi grupo).

Aunque los enlaces de hidrógeno son las interacciones no covalentes más frecuentes, no son las únicas; habiéndose identificado multitud de interacciones, cuya explicación queda fuera del alcance de este artículo; pero entre las que quiero destacar las participadas por compuestos aromáticos, un tema en el que llevo investigando bastante tiempo.

Por lo tanto, aunque los químicos hablamos siempre de moléculas, realmente nosotros nunca manipulamos moléculas, sino lo que hacemos es manipular un número muy grande (en la práctica podemos decir que infinito) de moléculas, esto es debido a que existe el número de Avogadro (un poco mayor de 6 x 1023 moléculas por mol) un número inmenso que nos da idea del diminuto tamaño de las moléculas. Por lo tanto, la materia existe porque existen las interacciones no-covalentes y los químicos pueden diseñar y fabricar materiales basándose en las posibles interacciones no-covalentes entre las moléculas del material.

Otra característica de las interacciones no-covalentes es que son débiles, en comparación con los enlaces covalente, lo que significa que se pueden romper (y volver a formar, o dar lugar a otro tipo de interacciones) fácilmente; lo que resulta en procesos dinámicos en los que varias especies supramoleculares pueden convertirse entre ellas.

Todas estas características (reconociminto molecular entre especies químicas, iguales o distintas; interacciones no covalentes; y procesos dinámicos) han sido usada por el grupo de Lehn para generar estructura supramoleculares que se pueden auto-organizar (de hecho, esta es la base de la auto-organización en sistemas biológicos) para llegar a realizar una función; es lo que Lehn define como química adaptativa; que es la razón por la que la materia es compleja. En este contexto, el diseño de las estructuras propuestas por Lehn se basan en dos conceptos: interacción para enlazar moléculas no-covalentemente e información para seleccionar función; llegando a la definición de la química como la ciencia de la materia informada.

En definitiva, una gran conferencia en la que demostró uno de los senderos por lo que transcurrirá la química en los próximos años.

Nota-1: Este post es una versión ampliada del artículo original publicado en el blog del LNLM-13.

Nota-2: Este post participa en el XXVI Carnaval de Química, que organiza el propio LuisMoreno Martínez  en el blog El Cuaderno de Calpurnia Tate.

Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

Los avances de la química y su impacto en la sociedad a lo largo de la historia

La próxima sesión del curso de divulgación Los avances de la química y su impacto en la sociedad tendrá lugar el próximo jueves 17 de enero a las 18:00 en el salón de actos del edificio del CSIC en  Serrano, 113 (Madrid). Los detalles del curso se pueden descargar aquí.

El objetivo principal de esta charla es demostrar que la historia de la química es una herramienta poderosa para enseñar química. En la charla se mostrará el desarrollo histórico de la química, incluyendo el origen y evolución de  algunos conceptos fundamentales; y poniendo de manifiesto como la química ha contribuido a mejorar la calidad de vida del ser humano. En la charla se contarán numerosas anécdotas de científicos relevantes, en las que acercaremos al “lado más humano” de la ciencia.

Algunas preguntas que dejo en este post y que se responderán en la conferencia son las siguientes:

1) ¿Cual ha sido el químico más desafortunado de la historia? (No vale contestar “Lavoisier”).

Lavoisier

2) ¿Quién fue el primer químicos de la historia? ¿Para qué sirvió la primera reacción química de la historia?

3) ¿Qué químico representa, como ningún otro, “las dos caras de la química”?

4) ¿Por qué Faraday, científico británico y uno de los más grandes de la historia, no fue nombrado caballero (sir) o barón (lord)?

Faraday

5) ¿Qué gran científico de finales del siglo XIX no fue capaz de reconocer los “nuevos caminos” que tomaba la ciencia?

6) ¿Dónde y cuando se celebró el primer congreso internacional de química? ¿Qué jóvenes científicos acudieron al mismo y después cambiaron el curso de la química?

7) ¿Cual ha sido el sueño más trascendental en la historia de la química? ¿Y la noche en vela (por insomnio) más fructífera?

8) ¿Quién acuñó el término “ión”? ¿Quién acuño el término “mol”?

9) ¿Se puede “creer” en los iones y no en los “átomos”?

10) ¿Qué químico fundó la microbiología?

11) ¿Cual es el origen de la química física? ¿Es química o es física?

12) ¿Desde cuando existe la ciencia? ¿Desde cuando existe la química?

13) ¿Quién fue la primera celebridad (en términos de “famoseo”) de la química?

14) ¿Quién descubrió el oxígeno? ¿Qué es un descubrimiento científico?

15) ¿Por qué había tanta necesidad de encontrar un método industrial de síntesis de sosa (carbonato sódico)? ¿Y de amoniaco?

16) Según Liebig, ¿qué sustancia química es indicador de la riqueza de una nación?

17) ¿Qué sustancia química ha salvado más vidas en la historia de la humanidad? ¿Quién la descubrió?

18) ¿Quién descubrió más elementos químicos? ¿Qué tres elementos químicos fueron descubiertos por españoles?

19) ¿Qué joven de 18 años revolucionó la química? ¿Qué relevancia tuvo su descubrimiento?

20) ¿Cual fue la curiosa historia del descubrimiento del fósforo? ¿A quién se atribuye el descubrimiento?

21) ¿Qué químico fundó la medicina molecular y la biomedicina?

22) ¿Quién sentó las bases de la química agrícola?

23) ¿Qué metal, de uso común actualmente, llegó a ser tan valioso como los metales nobles? ¿Por qué el precio de este metal bajó de precio?

24) ¿Sabes que el la teoría de la “fuerza vital”? ¿Cuando dejó de tener vigencia esta teoría?

25) ¿Por qué la teoría del flogisto dominó la química durante un siglo?

26) ¿Qué metal puro obtuvo el mismo químico que sintetizó urea por primera vez? ¿Quién era este químico? ¿Con qué otro químico de la época mantuvo una intensa correspondencia científica?

27) ¿Cual ha sido la evolución en la investigación en materiales energéticos?

28) ¿Qué alquimista fue un fiel seguidor de la “filosofía” de Lutero? ¿Qué aportó este alquimista a la historia de la ciencia?

29) ¿Sabes la cronología de los descubrimiento de los elementos químicos?

30) ¿Qué químico fue el primero en reconocer el efecto invernadero? ¿Qué otras investigaciones realizó este científico?

31) ¿Quién fue el “refundador” de la termodinámica? ¿Por qué su trabajo pasó desapercibido?

32) ¿Qué otros acontecimientos químicos se pudieron celebrar en 2011? ¿Qué se pudo celebrar en 2012? ¿Qué se puede celebrar en 2013?

33) ¿Quién sintetizó agua por primera vez?

flexion H2O

34) La protección de un animal permitió un desarrollo científico importantísimo en la industria cinematográfica ¿De qué animal hablamos? ¿Cual fue el material?

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Nota: Este post está dedicado a Dani Torregrosa (@DaniEPAP) y a César Tomé (@EDocet), fuentes de inspiración en la web. Seguro que contestan a todas las preguntas.

Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

Pildoras químicas: Emil Fischer (1852-1919)

9 de octubre de 1852. Nacimiento de Emil Fischer. Premio Nobel de Química en 1902 por sus investigaciones en moléculas de interés biológico: las purinas y los azúcares. Su investigación abarcó prácticamente todos los aspectos de la química orgánica de su tiempo, desde péptidos y proteínas a heterociclos, pasando por estereoquímica y síntesis orgánica. Se le puede considerar uno de los padres de la bioquímica por sus investigaciones en moléculas de interés biológico y su hipótesis (metafórica) de la llave y la cerradura para explicar la especificidad enzimática; lo que constituye la base del reconocimiento molecular. Durante la Primera Guerra Mundial fue el responsable de organizar la producción química alemana. Se suicidó el 15 de julio de 1919 posiblemente como consecuencia de la muerte de dos de sus hijos durante la guerra.

Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

La química del profesor Deveraux

Sergio Menargues, profesores de ESO y bachillerato en Alicante, y Amparo Gómez-Siurana, catedrática de Ingeniería Química de la Universidad de Alicante, son docentes entusiastas, implicados en tareas diversas de formación de estudiantes. Entre estas actividades se pueden destacar la preparación de alumnos para las olimpiadas de química (lo que hacen con gran éxito) y la elaboración de problemas atractivos para los alumnos.

En los problemas se relacionan situaciones cotidianas para los estudiantes, para que sientan que la química forma parte de sus vidas. Los enunciados son planteados por un peculiar equipo de investigación y hacen referencia a hechos, personajes, sustancias y situaciones cotidianas relacionados con los problemas clásicos de la disciplina, pero relatados de manera irónica, provocadora o incluso escatológica.

El grupo de investigación está liderado por el serio profesor Deveraux, su ayudante Aigor (algo inepto y basado en el personaje de El jovencito Frankestein), Pepita Borderline (becaria) y Manolo von Vortex (técnico de laboratorio). Ocasionalmente, otros personajes aparecen en los enunciados de los problemas.

Los enunciados de los problemas son largos para que el alumno lo tenga que leer con detenimiento, extrayendo la información necesaria (muchas veces dispersa en el enunciado) para la resolución dle problema; al tiempo que se llama la atención del alumno y arrancarle una sonrisa. En cada problema se incluyen múltiples preguntas y cuestiones relacionadas con los temarios educativos, lo que obliga al alumno a relacionar diversos conceptos de química.

A continuación se indican tres problemas del profesor Deveraux y una seri de enlaces donde se pueden descargar problemas de preparaciçon olímpica preparados por Sergio Menargues y Fernando Latre.

De Química e Industria 2008, # 575, 43 (pulsando sobre la imagen, se puede descargar en mayor tamaño).

Otro problema más reciente se indica a continuación.

En INTERNET se pueden descargar libros de problemas preparados por Sergio Menargues y Fernando Latre. Aunque la motivación original es que estos libros sirvan para la preparación de estudiantes para las Olimpiadas de Química, hay que destacar que el material sirve perfectamente para completar los cursos de química en bachillerato e incluso para un curso universitario de Química General. Las cuestiones y los problemas están explicados con gran detalle y se han agrupado por temas en diez volúmenes. Los temas de cada uno de los  libros y los enlaces se indican a continuación.

Volumen 1. Cuestiones de estequiometría.

Volumen 2. Cuestiones de termoquímica, cinética y equilibrio.

Volumen 3. Cuestiones de ácido-base, precipitación y electroquímica.

Volumen 4. Cuestiones de estructura atómica, sistema periódico y geometría molecular.

Volumen 5. Cuestiones de enlace y propiedades, química orgánica, química nuclear y laboratorio.

Volumen 6. Problemas de Olimpiadas Nacionales 1996-2011.

Volumen 7. Problemas de estequiometría.

Volumen 8. Problemas de termoquímica, cinética y equilibrio químico.

Volumen 9. Problemas de ácido-base, precipitación y electroquímica.

Volumen 10. Problemas de estructura atómica, sistema periódico, enlace químico, química orgánica y química nuclear.

Nota 1: Información remitida por Sergio Menargues (sergio.menargues@ua.es, @aigorkimika)

Nota 2: Este post participa en el XVII Carnaval de Química que aloja el blog Un geólogo en apuros.

Bernardo Herradón
CSIC
b.herradon@csic.es

Matemáticas y química: una relación necesaria.

No sé si las matemáticas necesitan a la química. De lo que estoy convencido es que la química necesita a las matemáticas. En los próximos 20 al 22 de junio se celebrará un workshop internacional en la Universidad de Zaragoza, organizado por el Instituto Universitario de Matemáticas y  Aplicaciones (IUMA). El tema de la reunión será las relaciones entre las matemáticas y la química. Espero que en ese congreso se planteen problemas químicos que puedan interesar a los matemáticos. El programa y el resumen de las ponencias se pueden descargar aquí.

Por mi parte, participaré con una conferencia en la que haré un repaso de la situación actual de la química, sus relaciones históricas con otras ciencias, especialmente con la física, su relación actual con las matemáticas, destacando lo mucho que las matemáticas están aportando actualmente a la química. A continuación, expondré algunos resultados recientes de mi grupo en el área de la química computacional, especialmente en la cuantificación de la aromaticidad a través de las redes neuronales, una herramienta de las matemáticas computacionales con aplicaciones en múltiples campos (metereología, economía, ciencias computacionales, etc.) en los que se manejan cantidades enormes de datos. Finalizaré mi intervención exponiendo mis ideas sobre lo que la química puede aportar al futuro bienestar de la humanidad, así como el papel que las matemáticas pueden tener en el futuro de la química; y, por lo tanto, de la humanidad.

En el congreso se pondrá de manifiesto lo que ya es una evidencia en la literatura científics: la interacción entre la química y las matemáticas está creando un área científica multidisciplinar, que está adquiriendo una gran relevancia científica, especialmente para la química.

Como bien saben los lectores de este blog, frecuentemenete cito a la química como la ciencia central que interacciona con otras ciencias, desde la física hasta la geología o la agricultura (ver imagen). Esta centralidad de la química significa que muchas veces la otra ciencia usa métodos y materiales (proporcionados por la química) para realizar avances (¿se pueden imaginar los avances en biología molecular o biomedicina sin el empleo de sustancias químicas?). Este aspecto se ve reflejado por el sentido de la flecha que une a la química a la otra ciencia. Por otro lado, la centralidad de la química también se manifiesta cuando dos ciencias aparentemente lejanas interaccionan entre ellas; frecuentemente lo tienen que hacer a nivel íntimo de la materia, es decir a través de átomos y moléculas, el terreno de la química.

La relación de la química con la física es algo especial. Como se observa en la figura, la flecha que une estas dos ciencias es de doble punta. Esto significa que la químca hace aportaciones a la física (como las indicadas en el párrafo anterior), pero la física proporciona la mayor parte del bagaje teórico de la química.

Y ¿qué pasa con la relación entre la química y las matemáticas? El sentido de la flecha es desde las matemáticas a la química; lo que significa que la química prácticamente no ha hecho aportaciones a las matemáticas. La química indudablemente usa las matemáticas continuamente. En la imagen siguiente se indican algunas de las aportaciones de las matemáticas a la química, tanto actuales (en azul) como esperables (en rojo).

Sin embargo, ¿qué tipo de uso hace la química de las matemáticas? ¿Qué responderían los químicos si les preguntásemos si necesitan las matemáticas para su investigación? La mayoría, independientemente del área (considero sólo las 4 grandes y clásicas divisiones de la química: analítica, física, inorgánica y orgánica), responderían que usan las matemáticas para hacer cálculos (estequiometría, rendimientos, despejar alguna incógnita, etc.; es decir, aritmética y álgebra elementales), algún ajuste estadístico (principalmente los químicos analíticos interesados en quimiometría), y algún químico-físico podrá decir que  unas matemáticas “más sofisticadas” (un poco de análisis matemático) para explicar los resultados experimentales o avanzar en aspectos teóricos.

Desde mediados del siglo XIX, especialmente debido al gran desarrolo de la síntesis orgánica, la química ha proporcionado infinidad de sustancias con las que se han hecho los materiales que facilitan nuestra existencia, desde medicamentos hasta material para electrónica, pasando por alimentos, ropa y energía, entre otros. Estos enormes avances indican que la química es una ciencia madura capaz de obtener prácticamente todo lo que se proponga.

Sin embargo, aunque parezca contradictiorio, la química es, en cierto sentido, una ciencia aún inmadura; con muchos conceptos fundamentales pendiente de ser definidos y cuantificado de manera rigurosa. Algunos de estos conceptos son los siguientes: estructura química (sabemos dibujarla, determinarla y un montón de cosas más, pero nos falta fundamento), orbital (¿existen realmente? y si existen, ¿qué significa?), enlace (¿de dónde procede su estabilidad?), electronegatividad, conjugación, aromaticidad, hiperconjugaciónefectos estereoelectrónicos, periodicidad de las propiedades químicas (tenemos que explicar mejor la Tabla Periódica), efectos relativistas, y muchos más.

Cunado establezcamos los fundamentos sólidos de la química, seremos capaces de decidir si la química es realmente una ciencia autónoma o es, más bien, una parte de la física. Y además, podremos preguntarnos si, por similitud con la física y las matemáticas, ¿existe una filosofía química? Esta pregunta está relacionada con un aspecto importante de la filosofía de la ciencia.

Creo que las matemáticas pueden ayudar a establecer estos conceptos fundamentales. Para ello, tenemos que conseguir la matematización de la química. Otros beneficios de esta relación será que la química podrá explicar mejor los resultados experimentales y tendrá mayor capacidad de predición de las propiedades de las moléculas y de los materiales que con ellas se fabriquen.

Ahora sólo falta que los químicos proporcionemos temas interesantes de investigación a los matemáticos y que la flecha que une las dos ciencais sea de doble punta.

Nota. Esta entrada participa en la  3,14159 Edición del Carnaval de Matemáticas que aloja José Lopez Nicolás en su blog Scientia; y en la XVI Edición del Carnaval de Química que aloja Dr. Litos (alter ego de Bataman, el superhéroe de la ciencia) en su blog ¡Jindetrés, sal!.

Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

Máster en Química en la Universidad de Granada: Los Avances de la Química.

La Universidad de Granada ha organizado cuatro seminarios y una conferencia para conmemorar el Año Internacional de la Química. Aunque los seminarios se enmarcan dentro del Máster en Química, tanto éstos como la conferencia están abiertos a la assitencia de otras personas.

Los títulos y un breve resumen de las charlas se indican a continuación. Las cuatro primeras forman parte del Máster en Química y la quinta es una conferencia de la Facultad de Química.

Los avances de la química y su impacto en la sociedad: una visión general. Esta primera charla introductoria va a exponer ejemplos diversos en los que la química juega un papel en nuestro bienestar: mejora y cuidado de nuestra salud, producción y almacenamiento de energía, impacto medioambiental de las sustancias químicas y cómo la química está logrando avances en la protección ambiental, transporte, productos de consumo, deportes, etc. Los ejemplos servirán para repasar algunos conceptos fundamentales de la química. Esta charla será el lunes 12 de diciembre a las 12:00.

¿Lo común de cada día? ¡La química! En esta charla se destacará el papel que la química tiene en un día cualquiera en nuestras vidas. Todos interaccionamos con miles de sustancias químicas a diario (aunque no nos demos cuenta). La mayoría de las sustancia químicas son beneficiosa para nuestro bienestar; aunque hay casos en los que pueden ser perjudiciales; lo que depende del uso que demos  aestas sustancias químicas. Esta charla será el martes 13 de diciembre a las 13:00.

¿Natural? ¿Sintético? ¡Todo es química! Esta charla desmontará los tópicos “natural = bueno” y “sintético/artificial = malo”. Se expondrán ejemplos de sustancias beneficiosas y perjudiciales, independientemente de su origen. Se destacará el papel que los productos naturales han tenido en el desarrollo de la química, especialmente de la química orgánica. También se expondrán ejemplos del uso de polímeros, materiales sintéticos que han facilitado nuestra vida desde hace décadas. La charla será el miércoles 14 de diciembre a las 11:00.

El futuro: una visión de la química. Se presentarán ejmeplos de investigaciones actuales en química que van a servir para el bienestar de la humanidad en las próximas décadas; abordando retos en salud, alimentación, energía, medio ambiente, tecnología y aspectos socilaes. Esta charla será el jueves 15 de diciembre a las 13:00.

2011: Un año de conmemoraciones químicas. Desde la antigüedad hasta nuestros días. 2011 ha sido declarado Año Internacional de la Química por la ONU. El motivo ha sido la conmemoración del centenario de la concesión del Premio Nobel de Química a Marie Curie. También durante este año se ha querido destacar el papel de las mujeres en la ciencia. En esta charla se va presentar una visión histórica del desarrollo de la química, con algunos hitos de los que en este año 2011 se cumplen fechas “redondas”. También se pondrán algunos ejemplos de investigadoras relevantes en química y conmemoraciones químicas de 2012 que deben servir de “excusa” para seguir difundiendo los avances de la química en la sociedad. La conferencia será el viernes 16 de diciembre a las 12:30.

A continuación se adjunta el cartel anunciando el ciclo de seminarios y conferencias.

Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

Luis Federico Leloir (1906-1987)

Mónica Graciela Soler, profesora de educación secundaria en Argentina participa en este blog escribiendo un entrañable artículo sobre Luis Leloir, Premio Nobel de Química en 1970 por sus extraordinarias contribuciones en la frontera entre la química, la bioquímica y la biomedicina, elucidando el mecanismo molecular de la biosíntesis de carbohidratos a través de nucleótidos de azúcares, la conocida como “ruta Leloir”. Es una de las grandes figuras de la ciencia hispana.

El enlace a la página del Premio Nobel, dónde podéis descargaros la conferencia de aceptación del premio, es el siguiente:

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1970/

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Cuando se habla de los científicos que no sólo son reconocidos por su tarea, sino también por sus valores humanos, uno de los primeros nombres que nos viene a la mente en mi país es el de Luis Federico Leloir.

Era el menor de nueve hermanos; nació en París un 6 de septiembre de 1906, una semana después de la muerte de su padre, pero a partir de los dos años vivió con su familia en Buenos Aires. Con apenas cuatro años aprendió a leer solo, ayudado por los diarios que compraban sus familiares.

Luego de un fallido paso por la Facultad de Arquitectura, decidió que su vocación verdadera era la medicina. Una vez recibido, ingresó como ayudante de investigaciones en el Instituto de Fisiología dirigido en ese momento por el Dr Bernardo Houssay (Premio Nobel de Medicina en 1947).

En 1946 se le ofrece la dirección del Instituto de Investigaciones Bioquímicas (Fundación Campomar), ya que Leloir había dado probadas muestras de su capacidad para cumplir con los objetivos de la fundación: la investigación científica incesante y la formación de jóvenes investigadores. El Instituto funcionaba al principio en una casa muy vieja del barrio de Palermo, en la ciudad de Buenos Aires; constaba de cuatro habitaciones: los aparatos y mesas de trabajo ocupaban tres de ellas y la cuarta era la biblioteca, que había que proteger de las goteras cuando llovía. Finalmente, y con el tiempo, la fundación pasó a un moderno edificio cerca del Parque del Centenario.

Después de años de investigación silenciosa, el 27 de octubre de 1970 (pronto se cumplirán 41 años) una noticia recorrió el mundo entero: la Real Academia de Ciencias de Suecia había otorgado a Leloir el Premio Nobel de Química, por su descubrimiento de los nucleótidos-azúcares y el papel de éstos en la biosíntesis de hidratos de carbono.

Cuando se dio a conocer la noticia, la Fundación Campomar fue invadida por periodistas que requerían la presencia del científico. Vestido con su característico guardapolvo gris, aprovechó la oportunidad para elogiar a los científicos argentinos y reclamar apoyo económico para todos los investigadores. Este gran científico, que dirigió durante 47 años el instituto de Investigaciones Bioquímicas, donó el premio otorgado por la Academia sueca a la fundación.

Falleció el 2 de diciembre de 1987, a la edad de 81 años tras un ataque al corazón al llegar del laboratorio a su casa.

Jamás cobró sueldo durante los años que trabajó en la Fundación Campomar.

Al recibir la distinción del Premio Nobel de Química expresó: “Es sólo un paso de una larga investigación. Tampoco es una hazaña: es apenas saber un poco más

Mónica Graciela Soler
Instituto Sagrado Corazón e IPEM N° l61 “Manuel Dorrego”
Córdoba (Argentina)
monigrasoler@hotmail.com
 
 

Este artículo participa en el VIII Carnaval de Química que organiza el blog Caja de Ciencia.

Elementos químicos: el hidrógeno.

El hidrógeno (símbolo: H) es el átomo más sencillo que existe. Sólo un protón en su núcleo y un electrón alrededor de él. El hidrógeno ha sido muy importante en el desarrollo de los fundamentos de la Química: la explicación de las estructuras atómicas y molecular.

El protón es una partícula subatómica con carga positiva y el electrón es una partícula subatómica con carga negativa. La tercera partícula subatómica importante es el neutrón que también está en el núcleo atómico y que es neutra eléctricamente. El protón y el neutrón tiene aproximadamente la misma masa. El electrón es mucho más ligero (aproximadamente 1836 veces en reposo).

La principal característica de un elemento químico es el número de protones del núcleo, que se define como el número atómico. Puesto que la masa del protón y del neutrónes aproximadamente iguales, la suna del número de protones y neutrones es, redondeando a números enteros, la masa atómica (también frecuentemente denominado peso atómico). La masa de los electrones se desprecia a la hora de calcular la masa de los átomos.

Los elementos químicos pueden tener más de un tipo de átomos, que se conocen como isótopos. Los isótopos son los átomos de un elemento químico que, teniendo el mismo número de protones (que define el elemento en cuestión), poseen diferente número de neutrones; por lo tanto, masas distintas.

El hidrógeno es el componente más abundante del universo, constituyendo aproximadamente el 75% de la masa conocida y más del 90% de los átomos del universo. El hidrógeno (número atómico, 1), el helio (número atómico, 2) y el litio (número atómico, 3) fueron los tres elementos que se formaron en el big-bang . Todos los elementos químicos naturales (hasta el número 92 en la tabla Periódica) se formaron como consecuencia de la nucleosíntesis tras el big-bang, primero el hidrógeno, luego el helio y, así sucesivamente, los elementos más pesados según su número atómico.

Las estrellas están principalmente constituida por hidrógeno en forma de plasma (un estado de la materia distinta  a las habituales que conocemos: gas, líquido o sólido). En un plasma hay separación de iones. En las estrellas, los núcleos de hidrógeno (cargados positivamente) están agrupados y los electrones (cargados negativamente) están separados de los núcleos. Este estado de la materia tiene una altísima conductividad eléctrica. El núcleo del Sol está formado por hidrófgeno, altamente comprimido y a muy alta temperatura (13 millones de grados). La densidad del núcleo del Sol es aproximadamente de 200 kg/l (compara con la densidad del hidrógeno en condiciones normales de presión y temperatura, que es de 0’00009 kg/l, 2’2 millones de veces menor. En estas condiciones, los nucleos de hidrógeno se fusionan. De esta fusión niclear se genera gran cantidad de energía (lo que se pretende hacer en las plantas de fusión nuclear, como el ITER). La radiación generada en el núcleo del Sol tarda un millón  de años en alcanzar la superficie de la estrella. El Sol convierte 600 millones de toneladas de hidrógeno en helio por segundo, convirtiendo alrededor de 5 millones de toneladas de materia en energía (según la ecuación de Einstein,   E = mc2.

El hidrógeno (elemento de número atómico = 1, ocupando el primer lugar en la Tabla Periódica) tiene tres isótopos; que difieren en el número de neutrones del núcleo, pudiendo ser cero, uno o dos. El que tiene un solo protón se denomina hidrógeno (o protio, un término poco usado) y es el isótopo más abundante. Se denota por 1H (el superíndice indica el peso del isótopo = número de protones + número de neutrones). El otro isótopo del hidrógeno es el deuterio, que tiene un protón y un neutrón en el núcleo, simbolizándose por 2H. La proporción de isótopos del hidrógeno en nuestro planeta es de entre 12500 y 1800 átomos de protio por cada átomo de deuterio (dependiendo del compuesto químico y de su origen). El deuterio fue aislado por Harold Urey en 1931, recibiendo el Premio Nobel en 1934.

Existe un tercer isótopo del hidrógeno (el tritio, 3H) que tiene dos neutrones en el núcleo. Es mucho menos abundante que el deuterio. Se forma por la interacción de rayos cósmicos con la atmósfera terrestre. También se genera intencionadamente en reactores nucleares, pues tiene aplicaciones en investigaciones químicas, físicas y biológicas.

Un átomo, para mantener su neutralidad eléctrica, tiene que tener el mismo número de electrones que de protones. Si uno de ellos está en exceso, se forman los iones, que pueden ser negativos o positivos, dependiendo de que haya más electrones que protones (iones negativos o aniones) o menos electrones que protones (iones positivos o cationes).

Excepto en el caso de los gases nobles más ligeros, que se encuentran en estado monoatómico; el estado normal de todas las sustancias químicas es formar moléculas: los átomos quieren combinarse entre sí, compartiendo electrones que forman los enlaces químicos. Aunque el hidrógeno se puede generar en estado atómico, esto se consigue en condiciones muy especiales. La forma en la que el elemento químico hidrógeno se encuentra en la naturaleza es en forma de una molécula con dos átomos de hidrógeno, generando la molécula de dihidrógeno (H2, dónde el subíndice indica cuantos átomos están combinados en esa estructura), frecuentemente denominada sólo “hidrógeno” o “hidrógeno molecular”. El dihidrógeno es un gas con un punto de ebullición de 20 K y con punto de fusión de 14 K a presión atmosférica.

El hidrógeno fue generado en el siglo XVII por Robert Boyle al tratar ciertos metales, como zinc o hierro, con ácidos fuertes; y fue aislado por Henry Cavendish en 1766. El dihidrógeno se produce industrialmente por reacción de metano con agua generando una mezcla de monóxido de carbono (CO) y H2, que se denomina gas de síntesis (que también se puede obtener a partir de carbón). También se puede generar por electrolisis de la molécula de agua.

La principal aplicación industrial del hidrógeno es la producción del amoniaco; el compuesto químico más importante en la fabricación de abonos y fertilizantes, que mejoran nuestras cosechas proporcionando alimentos.

El dihidrógeno es un gas muy inflamable. Esta propiedad es debida a que la reacción con oxígeno genera mucho calor. Esta reacción, aunque potencialmente peligrosa, se puede usar de manera controlada para producir energía. La energía generada por la combustión del hidrógeno es limpia y eficaz. Si se resuelven problemas científico-técnicos, como la producción eficiente de H2 y su almacenamiento y transporte seguros; podremos beneficiarnos de la energía química del H2, llegando a alcanzar la denominada economía basada en el hidrógeno.

Otras características importantes del elemento hidrógeno (a comentar en un próximo post) son su capacidad para formar enlaces no covalentes débiles (enlace de hidrógeno) o sus propiedades espectroscópicas que sirvieron de estímulo para el desarrollo de la teoría cuántica.

Lecturas recomendadas:

John Emsley, Nature’s Building Blocks, Oxford University Press, 2003.

Theodore Gray, The Elements. A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe, Black Dog & Leventhal Publishers, 2009.

Conceptos de química, para ampliar la información:

  • Protón
  • Neutrón
  • Electrón
  • Enlace químico
  • Nucleosíntesis
  • Fusión nuclear
  • Tabla periódica
  • Número atómico
  • Peso atómico. Peso atómico estándar.
  • Modelos atómicos: desarrollo histórico
  • Experimentos que permitieron descubrir las partículas sub-atómicas
  • Rayos catódicos
  • Espectrometría de masas
  • ¿Hay alguna partícula más pequeña que forme el neutrón? ¿Y el protón? ¿Y el electrón?
  • Busca quién fue Henry Moseley y por qué fue importante en el desarrollo de la teoría atómica.
  • Busca datos de la biografía de Henry Cavendish. ¿Qué te llama la atención de su biografía? ¿Qué destacas de positivo y negativo de su biografía? ¿Te gustaría ser como él?
  • Buscar aplicaciones científicas y médicas de isótopos radiactivos.
  • Gases nobles. ¿Qué son? ¿Cómo se descubrieron? ¿Dónde se encuentran en la Tabla Periódica? ¿Cual es su característica química principal? ¿Por qué?
  • Reacción de producción de amoniaco.
  • Reacción de electrolisis del agua.
  • Reacción de oxidación del hidrógeno.
  • Fertilizantes y abonos.
  • Gas de síntesis.
  • Economía basada en el hidrógeno.

Actualizado de mis artículos anteriores publicados en:

http://www.quimica2011.es/ciencia-central/el-hidrógeno-¿futura-fuente-de-energí

http://www.losavancesdelaquimica.com/blog/2011/08/31/divulgacion/ensenanza/el-hidrogeno/

Esta entrada participa en el VII Carnaval de Química que aloja Feelsynapsis (http://feelsynapsis.com/pg/groups/116746/carnaval-de-qumica-vii-edicin/)

Bernardo Herradón-G.

CSIC

herradon@iqog.csic.es

Lecturas químicas para el verano: elementos químicos.

A continuación se indican unos libros interesantes para leer este verano.

Nature’s Building Blocks. An A-Z Guide to the Elements.

John Emsley

Oxford University Press. 2003

Este libro es una maravilla. Una fuente de información muy valiosa, escrito de manera amena. Se dedica un capítulo para cada elemento (los elementos a partir del fermio se agrupan en un capítulo) ordenados alfabéticamente. La información es variada, incluyendo aspectos químicos (por supuesto), economícos, medio ambientales, históricos, etc.

No tiene imágenes, pero tiene unos apéndices breves pero muy informativos. Su precio es muy asequible (alrededor de 20 euros).


The Elements. A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe.

Theodore Gray

Black Dog and Leventhal Publishers, 2009

Otra maravilla. Con menos información que el libro de Emsley, es visualmente muy atractivo. Con muchísimas fotografías de alta calidad, tanto de los elementos, como de los compuestos y sus aplicaciones. Los elementos están ordenados por su número atómico

Recientemente se ha editado en castellano y en catalán. El precio es asequible, alrededor de 30 €. Es un excelente regalo para los jóvenescon interés por la química. Seguro que crea vocaciones.

A mí me lo regalaron hace unos meses (mis amigos del IES Valle del Saja en Cabezón de la Sal) y es uno de los mejores regalos que he recibido. El viaje en tren entre Torrelavega y Madrid se me hizo cortísimo.

La búsqueda de los elementos

Isaac Asimov

Plaza & Janes, 1983

El estilo de Asimov hace que la lectura de cualquiera de sus libros siempre sea fácil y agradable. Un libro corto con muchas anécdotas con el que se puede aprender mucha química y mucha historia de la química. Mi copia es la traducción de la edición de 1962 (publicada en 1983 en España). Debe haber alguna edición posterior.

Bernardo Herradón-G.

CSIC

herradon@iqog.csic.es

La química de los alimentos. Edulcorantes nutritivos.

Los Hidratos de carbono o carbohidratos son sustancias que dan sabor dulce, aportan calorías (4 Kcal/g) y además actúan como conservantes. A este grupo pertenecen la glucosa, la fructosa, la sacarosa, la lactosa, la maltosa, la galactosa y el azúcar invertido. Estructuralmente, estos compuestos están formados por una o más unidades de monosacárido. En función de la cantidad de unidades por las que esté formado el carbohidrato recibe el nombre de monosacárido (una unidad); disacáridos (2 unidades); oligosacáridos (entre 2 y 20 unidades) y, polisacáridos (más de 20 unidades).

La glucosa o dextrosa es un monosacárico de 6 átomos de carbono y se encuentra mayoritariamente en su forma hemiacetálica formando un anillo de 6 miembros con un átomo de oxígeno. Es el azúcar más frecuente en la naturaleza y es la principal fuente de energía para el organismo. Suministra energía de forma rápida, lo cual es aprovechado con frecuencia por los deportistas. Se obtiene, principalmente, mediante hidrólisis del almidón de maíz. En los alimentos abunda en frutas y verduras, también en la miel, pero normalmente no se encuentra libre sino formando parte de la estructura de la sacarosa, de la lactosa o del almidón. Su poder edulcorante es entre 0’5 y 0’8 (el poder edulcorante de la sacarosa es 1’0).

Estructura de la glucosa entre la forma abierta (D-(+)-Glucosa) y las formas hemiacetálicas (α-D-(+)-Glucopiranosa y β-D-(+)-Glucopiranosa)

La fructosa o levulosa también es un monosacárido de 6 átomos de carbono, pero presenta una estructura de anillo de 5 miembros. Su fuente de obtención es por hidrólisis ácida de la sacarosa o del almidón, siendo en este último caso con una posterior isomerización. Se utiliza como sustitutivo del azúcar debido a que se absorbe más lentamente y es degradado por un mecanismo independiente de la insulina, por lo que es muy utilizado en dietas para diabéticos. Además tiene un aporte menor de calorías que el azúcar común por lo que lo hace óptimo como producto dietético. Se encuentra principalmente en las frutas y en la miel. PE = 1’2-1’5.

La sacarosa es un disacárido constituido por glucosa y fructosa. Es el denominado azúcar común. Se extrae, principalmente, de la caña de azúcar, tan abundante en las regiones tropicales. También se aísla de la remolacha azucarera predominante en Europa. Así mismo se aprovecha tanto el arce, árbol muy abundante en Canadá, como las palmeras y el mijo azucarero. Como resultado de la hidrólisis enzimática, denominada inversión, o por hidrólisis ácida de la sacarosa se obtiene el denominado azúcar invertido, muy utilizado en repostería. PE = 1.

Distintas representaciones de la molécula de sacarosa

La lactosa es un disacárido compuesto por galactosa y glucosa. Se obtiene del suero de leche. Está presente exclusivamente en la leche y sus derivados. Hay personas que presentan intolerancia a la lactosa ya que carecen de la enzima lactasa responsable de la degradación de la lactosa. PE = 0’2

La maltosa también es un disacárido pero en este caso formado por dos unidades de glucosa. Se obtiene de la malta de cebada y se utiliza en la obtención de la cerveza. Presenta un sabor poco dulce y malteado. PE = 0’5.

Los polioles son los llamados sustitutos del azúcar y se elaboran a partir de los azúcares mediante hidrogenación. Se absorben de forma retardada y de manera parcial, por lo que el organismo no los emplea en su totalidad para la obtención de energía. Aportan 2,4 Kcal/g lo que hace que se utilicen en alimentos bajos en calorías. Se recomienda no sobrepasar la ingesta de 20 g/día ya que pueden producir un efecto laxante. Poseen un poder edulcorante menor que la sacarosa. Los más utilizados en alimentación son: sorbitol, xilitol y manitol, sintetizados por hidrogenación a partir de monosacáridos glucosa, xilosa y manosa respectivamente. También se pueden extraer de manera natural. Como productos de síntesis contamos con el isomaltol (comercialmente llamado palatinit), el maltitol y el lactitol formados a partir de los disacáridos isomaltosa, maltosa y lactosa, respectivamente.

El sorbitol se encuentra en la naturaleza en el serbal. También se obtiene por hidrogenación catalítica o reducción electrolítica de la glucosa. El sorbitol es directamente asimilable por el organismo, por lo que se utiliza como excipiente en jarabes y medicamentos, principalmente, y, por tanto, es adecuado para diabéticos. Se emplea para cocinar y en repostería ya que es más estable a la temperatura que el azúcar. PE = 0,5.

El xilitol se obtiene a partir de la hidrogenación de la xilosa presentes en el serrín, la paja, la cáscara de avena o la madera de haya. Debido a su laborioso proceso de obtención es una sustancia de elevado coste. Se utiliza sobre todo en confituras y, en pastas dentífricas y chicles aprovechando la sensación de frescor que aporta. PE = 1.

El manitol se encuentra de manera abundante en vegetales. Se obtiene por epimerización de la glucosa a manosa y posterior hidrogenación catalítica o reducción electrolítica. No es una sustancia asimilable, de hecho se utiliza por vía oral como laxante, incluso está indicado para uso pediátrico. También se utiliza como excipiente en preparados farmacéuticos. PE = 0,6.

Esta entrada es una participación de Educación Química  en la V Edición del Carnaval de Química organizado por Scientia.

http://scientia1.wordpress.com/2011/05/24/v-edicion-del-carnaval-de-la-quimica/

Yolanda Pérez
Universidad Rey Juan Carlos
yolanda.cortes@urjc.es

La química de los alimentos. Definición y clasificación de edulcorantes.

Los edulcorantes son sustancias adicionadas cuya finalidad es aportar sabor dulce. El edulcorante más conocido es el azúcar común llamado también azúcar blanco o azúcar refinado o sacarosa. Debido a que un elevado consumo de azúcar puede favorecer la aparición de problemas como caries, sobrepeso, trastornos en el metabolismo de las grasas y diabetes, cada vez se sustituye más por otros productos sustitutivos del azúcar, y aditivos edulcorantes.

El valor calórico y poder edulcorante de los sustitutivos del azúcar son muy parecidos a los del azúcar. El poder edulcorante (PE) se define como: “gramos de sacarosa que hay que disolver en agua para obtener un líquido de igual sabor que la disolución de 1 g de edulcorante en el mismo volumen”.

La valoración cuali-cuantitativa del dulzor se basa en las percepciones que un grupo de catadores tienen en su lengua obteniéndose un valor promedio para dicha sensación. Los datos que se obtengan no se expresan en unidades absolutas, sino en valores relativos a un estándar arbitrariamente elegido. Se toma como referencia o patrón la sacarosa con un valor de 1.

Sin embargo, los aditivos edulcorantes se caracterizan por ser acalóricos, por no tener valor nutritivo y por contener un poder edulcorante bastante superior al de la sacarosa.

Clasificación

Desde el punto de vista de la estructura química, los edulcorantes se  clasifican en Edulcorantes que son Azúcares (EA) y Edulcorantes que No son Azúcares (ENA)

Dependiendo de su poder calórico, se clasifican en Edulcorantes nutritivos y Edulcorantes que no son nutritivos. Los edulcorantes nutritivos incluyen hidratos de carbono  (EA) y polioles (ENA). Los no nutritivos (ENA) se suelen denominar aditivos edulcorantes.

Nota: Continuará en un próximo artículo.

Yolanda Pérez

Universidad Rey Juan Carlos

yolanda.cortes@urjc.es

La química y los alimentos

Un alimento es toda sustancia no venenosa, comestible o bebible que consta de componentes que pueden ingerirse, absorberse y utilizarse por el organismo para su mantenimiento y desarrollo.

Desde un punto de vista químico, los alimentos tienen la siguiente composición (en tipos de compuestos químicos):

1) Hidratos de carbono o sus constituyentes.

2) Grasas o sus constituyentes.

3) Proteínas o sus constituyentes.

4) Vitaminas o precursores con los que el organismo puede elaborarlas.

5) Sales minerales.

6) Agua.

Por lo tanto, todo lo que comemos es una mezcla de compuestos químicos.

Actualmente no existen problemas de producción de alimentos en el mundo; y si existe hambre en nuestro planeta es por un problema de distribución, en los que entran en juego intereses sociales, económicos, políticos, bélicos, etc.

A principios del siglo XIX, el filósofo Malthus (1766-1834)  hizo el pronóstico de que en unas décadas la humanidad iba a desaparecer por falta de alimentos. Evidentemente se equivocó.

A pesar de que la superficie de terreno cultivado es mucho menor que hace dos siglos, tenemos alimentos suficientes para alimentar a los habitantes de un problema superpoblado. La razón es que el terreno agrícola es ahora mucho más productivo, es capaz de producir mayores cosechas y estas no se pierden por  culpa de las plagas.

La química ha jugado un papel muy importante en este mayor rendimiento agrícola; proporcionando sustancias químicas que mejoran las cosechas (abonos, fertilizantes), supresores de plantas no productivas (herbicidas selectivos), protectores de plagas (plaguicidas, pesticidas) y aditivos para cosechas (quelantes de cationes).

Todas estas sustancias químicas tienen un papel beneficioso para el ser humano si se usan en la dosis adecuada (la que necesita la cosecha); si se usan en exceso, lo que no se necesita va a los distintos ecosistemas provocando problemas medioambientales.

Además, la química también ayuda a conocer las características del suelo, lo que permite una agricultura más racional. La química proporciona productos que cuidan la salud de nuestro ganado y acuicultura (nuestra principal fuente de proteínas) y purifica y potabiliza el agua.

También es importante destacar que actualmente podemos conservar los alimentos más tiempo y no dependemos, como en el pasado, de un consumo estacional y rápido. Esta situación permite racionalizar mejor la distribución de alimentos. Aunque en la antigüedad ya se conocían alguna manera de conservar alimentos (salmueras, salazones, ahumados, etc.), estos métodos modificaban su sabor y propiedades.  Actualmente disponemos de sustancias químicas más versátiles y con mejores propiedades para conservar alimentos durante más tiempo. Los conservantes son un tipo de aditivos alimentarios.

Un aditivo alimentario es una sustancias que se añade a los alimentos, sin propósito de cambiar su valor nutritivo, principalmente para alargar su periodo de conservación, para que sean más sanos, sepan mejor y tengan un aspecto más atractivo. Los aditivos se clasifican según su función en:

1) Colorantes: modifican el color.

2) Edulcorantes: modifican el sabor

3) Aromatizantes: modifican el olor.

4) Conservantes: impiden alteraciones químicas y biológicas.

5) Antioxidantes: evitan la oxidación de los componentes de alimentos.

6) Estabilizantes: mantienen la textura o confieren una estructura determinada.

7) Correctores de la acidez.

8) Potenciadores del sabor: refuerzan el sabor de otros compuestos presentes.

Los aditivos tienen un código formado por la letra E seguida de tres cifras (E-_ _ _). Aunque a veces se ha especulado que este sistema es oscuro para despistar al consumidor; su objetivo es el opuesto, pues sirve para que sepamos que aditivos tienen los alimentos que consumimos, independientemente del idioma en el que esté escrita la etiqueta o prospecto. La lista de aditivos alimentarios, y sus códigos corerspondientes, se puede descargar aquí.

Sobre el efecto para la salud de los aditivos alimentarios se podría hablar largo y tendido (quizás para futuros artículos en el blog); pero lo que es cierto es que todos los autorizados han tendido que pasar los registros de sanidad y/o consumo correspondientes en los distintos países. Otro asunto es que el uso y la producción masiva y/o descontrolada de algunos de ellos (por ejemplo, los colorantes) pueda ser perjudicial para la salud; pero para tener la certeza de la peligrosidad y/o inocuidad, habrá que seguir investigando; y los científicos del área de la ciencia de alimentos están dedicando muchos esfuerzos a esta tarea.

En los próximos días se publicarán tres entradas  en este blog sobre edulcorantes, escritos por la Dra. Yolanda Pérez de la Universidad Rey Juan Carlos.

Esta entrada es una participación de Educación Química  en la V Edición del Carnaval de Química organizado por Scientia.

http://scientia1.wordpress.com/2011/05/24/v-edicion-del-carnaval-de-la-quimica/

Bernardo Herradón-G y Yolanda Pérez

CSIC y Universidad Rey Juan Carlos

herradon@iqog.csic.es

yolanda.cortes@urjc.es

Química y matemáticas

La relación de la química y las matemáticas a lo largo de la historia.

Aunque aparentemente no ha habido mucha relación entre la química y las matemáticas, ésta se ha producido a través del trabajo de algunos físicos-matemáticos (Einstein, Born, Schrödinger, Gibbs, entre otros). Esta relación se ha producido a través de la física.

Este es el resumen de una conferencia impartida en la universidad de Sevilla, en la que también se analiza la relación actual entre la química y las matemáticas, así como el futuro de la química.

Se propone una mayor interacción entre químicos y matemáticos y se anticipa que una de las áreas de desarrollo futuro de la química será su matematización, que permitirá establecer las bases conceptuales fundamentales de la química. Una copia de la presentación se puede descargar aquí.

Bernardo Herradón-G.

CSIC

herradon@iqog.csic.es

Química, divulgación y educación. Bienvenidos

Bienvenidos a este blog que tratará de química y su relación con otras ciencias.
Publicaremos artículos dirigidos a público en general y profesores y estudiantes de ESO y  bachillerato de carácter educativo y educativo.
Creemos que las ciencias en generasl, y la química en particular, se pueden explicar de diversas maneras y la que actualmente están ‘sufriendo’ nuestros escolares no parece la más adecuada a la vista de los resultados. Los programas escolares tienen pocas horas lectivas y la aproximación de la enseñanza no es demasiado motivadora para los estudiantes. Se les exige adquirir muchos conocimientos de manera memorística, sin poder enfatizar demasiado en los conceptos fundamentales; desconectándolos de la realidad cotidiana y sin perspectiva histórica.
Intentaré escribir artículos en los que se relacionen conceptos de química con los avances que esta ciencia pooduce en la sociedad; y, cuando sea necesario, con una perspectiva histórica.
Este sitio se complementará con otros que ya estoy administrando:
1) La página web Los Avances de la Química recoge información sobre los siguientes temas:
a) Artículos de información general sobre química y cultura científica;
b) Información del curso “Los Avances de la Química y su Impacto en la Sociedad”, incluyendo copias de las lecciones impartidas en el curso;
c) Efemérides químicas;
d) Lecturas recomendadas;
e) Sitios de interés;
f) Anuncio de actividades relacionadas con la química (conferencias, exposiciones, etc.).
g) Actividades e información sobre el Año Internacional de la Química.
2) Blog Los Avances de la Química y su Impacto en la Sociedad, dónde se publican artículos y comentarios sobre el tema del título, política científica y cultura científica. Se complementa con enlaces diversos a libros, enlaces de interés, anincios de actividades, etc.
Bernardo Herradón
IQOG-CSIC