Sintesis del libro "Química, universo, tierra y vida"
I.
Átomos y moléculas en el Universo. La
tabla periódica de los elementos.
Astrónomos y físicos han postulado como origen del Universo
una gran explosión, que a partir de un gas denso formó las innumerables
galaxias que ahora pueblan el Universo.
Cuando la temperatura
del Universo era de alrededor de mil millones de grados, se comenzaron a formar
los núcleos de los elementos. Los químicos los han ido descubriendo poco a poco
y han encontrado que se pueden clasificar de acuerdo con sus propiedades
físicas y químicas en lo que se ha nombrado la tabla periódica de los elementos
Los primeros elementos formados, que son también
los más ligeros, el hidrógeno (H)
y el helio (He), siguen siendo
los principales constituyentes del Universo. El hidrógeno, el elemento más sencillo y más
abundante en el Universo, es un gas más ligero que el aire.
El átomo de hidrógeno
(H) está formado por un núcleo,
llamado protón, que posee una carga positiva, la cual se encuentra neutralizada
por un electrón (carga negativa). Se combina con otros
elementos formando moléculas.
El agua, producto formado en la combustión del hidrógeno, es la molécula
más abundante en la Tierra, donde se le encuentra en sus tres estados físicos:
como líquido, como vapor y en su estado sólido (hielo). Constituye
más de la mitad del peso de los seres vivos.
En estado puro, es un
líquido incoloro, inodoro e insípido. Las propiedades físicas se toman como
tipo: su punto de fusión es de 0° su punto de ebullición a nivel del mar es de
100° la mayor densidad del agua se alcanza a 4°, siendo de 1 g/ml,
su calor específico es de 1.00 caloría por grado, por gramo, en estado sólido es menos densa que en forma líquida.
LAS GRANDES RESERVAS DE AGUA COMO REGULADORAS DEL CLIMA
Como el agua se calienta o enfría más lentamente que el suelo, sirve
para regular la temperatura. El agua no sólo es abundante en
la Tierra, también se ha detectado en otros cuerpos celestes.
El agua no es la única combinación que puede obtenerse entre hidrógeno y
oxígeno. Existe además un compuesto que tiene un átomo de oxígeno más que el
agua. La sustancia así formada es conocida como agua oxigenada, llamada con más
propiedad peróxido de hidrógeno, cuya estructura es H2O2 o HO-OH.
Esta sustancia, por tener un átomo de oxígeno extra, es inestable.
2 H2O2
2 H2O + O2
PREPARACIÓN DE
HIDRÓGENO
El hidrógeno se puede
liberar de las moléculas en las que se encuentra combinado con otros elementos.
Como el agua está formada por átomos de hidrógeno (H.), cuyo único electrón se pierde con cierta facilidad
para dar iones positivos (H+)
al pasar una corriente eléctrica a través del agua, es de esperarse la
generación de protones que, por tener carga positiva, serán atraídos hacia el
polo negativo (cátodo), donde se descargarán, liberando, por tanto, hidrógeno
gaseoso (H2), es necesario disolver en ella una base o un ácido fuerte que
la hagan conductora.
A esta reacción se le
conoce como electrólisis tan útil reacción no sólo se emplea para romper la
molécula de agua, sino que se usa también para liberar los metales de sus
sales.
Los iones metálicos
(positivos) viajarán al cátodo en donde se descargan y se depositan, pudiéndose
de esta manera recubrir un metal con otro.
La electrólisis tiene
múltiples aplicaciones prácticas, entre otras, la obtención y purificación de
metales.
Una forma más moderada y fácil de controlar la reacción para preparar
hidrógeno es la descomposición de un ácido fuerte por medio de un metal como:
En esta reacción el
metal desplazará al hidrógeno formando la sal llamada cloruro de zinc. Si el
hidrógeno liberado se hace arder en presencia de aire, se podrá condensar el
agua formada por la combinación con el oxígeno del aire, justificando así su
nombre que en griego significa "el que forma agua".
LA ELECTRÓLISIS EN LA OBTENCIÓN DE METALES
El aluminio es el tercer elemento más abundante en la corteza terrestre. La bauxita es un óxido de aluminio muy abundante. De él se
obtiene el aluminio metálico mediante un proceso electrolítico muy ingenioso,
descubierto simultáneamente en los Estados Unidos por Charles M. Hall, joven de
22 años, y en Francia por un joven, también de 22 años, llamado P. L. T.
Heroult. El procedimiento descubierto por ambos jóvenes
nacidos en 1863 fue idéntico.
Para obtener aluminio
a partir de bauxita, ésta es previamente purificada, y disuelta posteriormente
en un baño de criolita fundida. La solución caliente de bauxita (óxido de
aluminio o A12 O3)
en criolita es colocada en una tina de carbón, se insertan en ellas barras de
grafito y se hace pasar corriente eléctrica a través del mineral fundido. Como
resultado de este proceso, el óxido se descompone y el aluminio se deposita en
el fondo de la tina, de donde es posible recuperarlo. Con
este descubrimiento, el aluminio se abarató.
El helio, segundo elemento más abundante en el Universo y en el Sol, es
también un gas ligero que es inerte, es decir, no se combina con otros
elementos. Como no es inflamable, se usa con plena confianza en el llenado de
dirigibles. El helio es tan poco reactivo, que no se combina ni consigo mismo,
por lo que se encuentra como átomo solitario He. tiene en su núcleo dos protones y su única capa electrónica se
encuentra saturada con dos electrones.
Los demás elementos que existen en el Universo van siendo cada vez más
pesados y se encuentran ordenados en la tabla periódica.
Los únicos elementos
que no reaccionan y permanecen siempre como átomos solitarios son los gases
nobles. Estos elementos se encuentran en la última columna de la tabla
periódica.
LA ATMÓSFERA PRIMITIVA DE LA TIERRA
Cuando en el planeta Tierra aún no se iniciaba la vida, debió de existir una atmósfera muy diferente a la actual. El científico ruso Oparin supone que estaba compuesta por vapor de agua (H20), amoniaco (NH3) e hidrocarburos, principalmente metano (CH4), conteniendo también ácido sulfhídrico (H2S).
Cuando en el planeta Tierra aún no se iniciaba la vida, debió de existir una atmósfera muy diferente a la actual. El científico ruso Oparin supone que estaba compuesta por vapor de agua (H20), amoniaco (NH3) e hidrocarburos, principalmente metano (CH4), conteniendo también ácido sulfhídrico (H2S).
Tal mezcla de gases,
sometidos a las altas temperaturas y a la radiación ultravioleta que llegaba
del Sol sin obstáculos, debieron de dar origen a nuevas moléculas orgánicas,
como los aminoácidos. El resto de los planetas de nuestro
sistema solar no son tan afortunados como el nuestro, pues ninguno tiene agua
en abundancia ni tiene atmósfera rica en oxígeno.
Las condiciones que
existen en los planetas más cercanos al Sol, Mercurio y Venus, son impropias
para la vida. Los
grandes planetas más alejados de la Tierra: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno,
además de ser muy fríos, tienen una atmósfera en que el principal constituyente
es el hidrógeno, aparte de cantidades apreciables de helio y metano.
COMPONENTES DEL
CUERPO HUMANO
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