Química del carbono

Importancia del carbono en la vida

Su importancia se debe a que la química en la Tierra se basa en el elemento del carbono. Pero antes de argumentar esta importancia explicamos cómo es su ciclo.

Ciclo del carbono

-Algunos procesos geológicos, como las erupciones volcánicas, liberan al aire una gran cantidad de carbono, contenido como dióxido de carbono.

-Las plantas absorben el CO2 del aire en la fotosíntesis. Una vez que el compuesto está en su interior, el CO2 y el agua captada del suelo son sintetizados con ayuda de la clorofila para producir azúcares. Después, las plantas sintetizan dichos azúcares en compuestos complejos de carbono en los tejidos.

-Una pequeña parte del CO2 regresa a la atmósfera como desecho de la respiración vegetal, otra se queda en el suelo y otra más pasa a los seres vivos que se alimentan de las plantas.

-Aquellos animales que consumen plantas ingieren también compuestos de carbono y estos se convierten en materia orgánica, es decir, carne. Al respirar, exhalan dióxido de carbono como desecho del intercambio de gases.

-Los animales consumidores de plantas sirven de alimento para otros: los carnívoros. Entonces, el carbono también pasa a su cuerpo. Por supuesto, estos también desechan dióxido de carbono al respirar, el cual pasa a la atmósfera.

-Naturalmente, los seres vivos mueren en algún momento. Pequeños organismos descomponedores (como bacterias y hongos) se alimentan de los cuerpos y los disuelven en partes más pequeñas que quedan en el suelo. Al mismo tiempo, liberan dióxido de carbono.

-A través de sus raíces, las plantas absorben las partículas del suelo con carbono, y este pasa entonces a su estructura.

-Al realizar la fotosíntesis, las plantas liberan CO2 y este vuelve a la atmósfera.

-En el mar, el carbonato de calcio de las conchas de algunos animales, como los caracoles, pasa al fondo marino cuando ellos mueren y a veces forma roca caliza. Si esta es expuesta al aire libre, se degrada y libera dióxido de carbono a la atmósfera.

¿Dónde radica su gran importancia?

El ciclo del carbono es uno de los ciclos más complejos, además de que es crucial para el equilibrio de la Tierra. Asimismo, el dióxido de carbono influye en el clima del planeta, ya que atrapa parte de la radiación del Sol y así el calor se mantienen constante e idóneo para la supervivencia. Sin embargo, en las últimas décadas los niveles de dióxido de carbono han aumentado bastante, debido principalmente a la quema de combustibles fósiles, lo que ha contribuido al fenómeno conocido como calentamiento global, y consecuentemente, al cambio climático.

Por tanto, el carbono desempeña un papel esencial en nuestro planeta, y ocupa un importante lugar en la ciencia, tanto que existen dos ramas de la química enfocadas al carbono: la química orgánica y la bioquímica.

Pero, ¿por qué el carbono es tan especial? Estas son las razones:

-Forma enlaces covalentes muy fuertes entre átomos de carbono (por ejemplo, el diamante).

-Habilidad para formar cadenas largas de átomos de carbono.

-Tiene 4 electrones de valencia para compartir con casi todos los elementos.

Trascendencia del carbono para la vida:

a) Biología celular

La versatilidad del carbono le ha permitido estar presente en los procesos celulares y micro orgánicos que dan lugar a los componentes esenciales del cuerpo: grasas, proteínas, lípidos que ayudan a la formación de los sistemas neurológicos y ácidos nucleicos, que a través del ADN, almacenan el código genético de cada individuo.

De igual forma está presente en todos aquellos elementos que los seres vivos consumen para obtener energía y garantizar su vida. 
Implicándose en procesos como la fotosíntesis o la respiración celular.

b) Importancia atmosférica

El carbono, en forma de dióxido de carbono, es un gas presente a nivel atmosférico de forma natural.

El dióxido de carbono evita que la temperatura interna de la tierra se escape, y su presencia constante permite su absorción por parte de otros seres para realizar sus ciclos de alimentación.

Molécula: Dióxido de carbono

c) Regulador oceánico

El carbono también se encuentra presenta en los grandes cuerpos oceánicos del planeta, generalmente en forma de iones de bicarbonato; resultado de la disolución del dióxido de carbono presente en la atmósfera.

d) Descomposición natural

Los seres vivos actúan como grandes almacenes de carbono durante su vida; los átomos siempre están trabajando en la continua regeneración de los componentes más básicos del cuerpo.

Una vez que el ser muere, el carbono comienza un nuevo proceso para ser regresado al medio ambiente y reutilizado.

e) Fármacos, medicinas, higiene y alimentos.

El carbono es utilizado en una gran cantidad de medicinas, como por ejemplo la aspirina o el sedante. Así como en la higiene a través de jabones o perfumes cosméticos y alimentos como carbohidratos, grasas y proteínas.

f) Sociedad

Carbón y petróleo para obtener energía.

Usado también en algodón y plásticos como el poliestireno.

Usado en otros productos como fertilizantes, colorantes, lana...


Webgrafía


https://www.lifeder.com/importancia-carbono-seres-vivos/


https://www.ck12.org/book/ck-12-conceptos-biolog%C3%ADa/section/1.9/

Conceptos Tema 6

Consecuencias del uso de combustibles fósiles

El ser humano desde mucho tiempo atrás no ha entendido que los recursos naturales no renovables como los minerales, metales, hierro, aluminio, petróleo, gas y carbono son limitados. Los seres humanos han utilizado como fuente de energía principal los combustibles fósiles para su crecimiento económico y sin medir el impacto ambiental que estos ocasionan a la atmósfera como principales responsables de la alteración del efecto invernadero y del calentamiento global.

Ante esta explotación de los combustibles fósiles surge la contaminación del medio ambiente, debilitando la capa de ozono, alterando el fenómeno del efecto invernadero y posteriormente otros problemas ambientales globales como el calentamiento de la tierra y el cambio climático.

 
¿Qué son los combustibles fósiles?

Los combustibles fósiles son aquellos recursos naturales no renovables como el petróleo, el gas y el carbón que se obtienen de la materia orgánica de las plantas, animales o vegetales.

En sí, los combustibles fósiles son aquellos que nacen de la energía molecular orgánica. Estos combustibles se agotan rápidamente y no se puede regenerar nuevamente.

El problema de la quema de combustibles fósiles es que liberan grandes cantidades del principal gas responsable de alterar el estado natural del fenómeno de efecto invernadero, como lo es el dióxido de carbono y contribuyendo así, al aumento de la temperatura atmosférica y al cambio climático. Por esta razón, los combustibles fósiles son insostenibles con el medio ambiente.

Estas son algunas de sus consecuencias:

-La contaminación ambiental.

-Los gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono.

El efecto de CO₂  y otros gases combustibles se llama el efecto invernadero, donde los gases actúan como aislamiento.
Algunos gases calientan más que el CO₂ , pero el CO₂ es producido en niveles muchos más altos que los otros, por eso la reducción en el uso de combustibles fósiles, que producen CO₂, es una de las acciones que tenemos que tomar para disminuir el impacto de calentamiento global.

-Debilitan la capa de ozono.

-Alteran el fenómeno natural del efecto invernadero.

-El calentamiento global y cambio climático

Debido a la quema de combustibles fósiles. 

Esto hace que se den mayores cambios en la temperatura, por tanto la temperatura sube.

-Desequilibrios en la naturaleza.

Como aumento del nivel del mar debido a la quema de combustibles fósiles.

-Lluvia ácida.

-Agotan los recursos naturales renovables.

-Agentes contaminantes químicos nocivos para la salud física y mental de todos.

-Enfermedades pulmonares, respiratorias, cardiacas y crónicas.

-Pérdida de biodiversidad.

-Destrucción del medio ambiente y de la calidad de vida.

Posibles soluciones

1) Cambiar el transporte

Hay muchas formas para reducir la utilización de energía en el transporte. Por ejemplo, para distancias cortas, caminar y manejarse en bicicleta son las opciones más sanas para ti y el medio ambiente.

Asimismo, sería buena opción adquirir un coche híbrido, o compartir el tuyo con otras personas, ya que mientras más pasajeros haya en el auto, más eficiente es su consumo de energía.

Las ciudades deberán modificarse con el fin de que el trasporte público sea accesible para todos.

2) Electricidad


Puedes reducir tu utilización eléctrica de muchas maneras, algunas tan simples como cambiar a bombillas de luz fluorescentes (CFLs), ya que utilizan menos energía que las bombillas incandescentes.

También existen muchas fuentes de energía alternativas que podemos utilizar para generar electricidad. Los molinos son una manera fácil y rentable de generar electricidad en lugares donde hay viento abundante. En climas soleados, se pueden instalar paneles solares.

3) Cambiar alimentos

Si movemos la producción de alimento a fuentes locales, cercanas a las ciudades y pueblos donde se consumen los alimentos, ahorraremos mucho en combustibles fósiles. También si se cultiva de manera orgánica, se utilizarán fertilizantes naturales en lugar de químicos hechos a partir de combustibles fósiles.

COP25 

Por estas preocupantes razones se decidió crear la COP 25, la reunión de los países firmantes del Convenio Marco de Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC) en Madrid (2019).

Los eventos y encuentros que aquí han tenido lugar han pretendido activar la ambición y la transformación que se requiere en la lucha contra el cambio climático.

En total, han pasado por el Pabellón España 340 ponentes que han participado en más de 70 actos. Científicos, activistas, jóvenes, ministros, empresarios, filántropos, artistas, representantes de la sociedad civil organizada y de comunidades indígenas, líderes religiosos, académicos, banqueros, sindicatos, inversores, periodistas… todos aportando su conocimiento y experiencia en la búsqueda de soluciones.

Los estados terminaron esta cumbre mostrando un claro compromiso de que aumentarán su ambición climática, puesto que con los compromisos actuales, llegaríamos hasta a 3 ºC de aumento de las temperaturas globales a final de este siglo.

Las discusiones han ido desde la justicia intergeneracional, las ciudades más sostenibles, tecnologías innovadoras en sectores clave de océanos y gestión de riesgos en zonas costeras, género, salud, electromovilidad, la evidencia científica como vector de acción climática, hasta reflexionar sobre las finanzas sostenibles.

Reflexión final

Un evento de importancia mundial, que aunque no hayan llegado a las conclusiones que buscaban, claramente ha tenido una repercusión en ciertas personas, y se ha logrado concienciar a mucha gente sobre este problema. A partir de aquí, cada uno deberá trabajar para cambiar el mundo que le rodea.

Todos conoceréis a Greta Thunberg, una activista medioambiental centrada en los riesgos del cambio climático, su acción ha tenido una gran repercusión y se le considera la gran impulsora de este movimiento global.

Claro está que para hacer un mundo mejor no solo hay que saltarse las clases los viernes, hay que seguir estudiando y trabajando para construir un mejor mundo a tu alrededor. 

Para conseguir realmente algo, hay que trabajar y no dejarse la universidad o el instituto en un movimiento que tristemente, ya esta politizado.

En el mundo real hay que trabajar, gastar tu tiempo libre y dinero para conseguir realmente lo que quieres, como limpiar ríos, pantanos, océanos, mares o playas. Invertir el dinero de las manifestaciones en el medio ambiente sería otra buena opción, y si cada persona retirara cinco pedacitos de plásticos del mar, serían doscientos cincuenta mil plásticos menos. En mi opinión, creo que cambiando este concepto, únicamente los políticos harán algo y se cambiará al fin esta idea. 

No es por ser pesimista, pero Greta no ha conseguido nada, nadie va a dejar de usar el transporte o ir a los supermercados, todo el mundo habla de planificar manifestaciones pero nadie de ir a limpiar el monte mas cercano o administrar agua a lugares que lo necesitan. En cuanto a esta cumbre, simplemente ha sido movida por dinero, acuerdos entre empresas, dinero y mas dinero. 

Promoviendo las protestas no se conseguirá nada, sino educando, investigando y mejorando para que sobre todo los más jóvenes se den cuenta, de que mas vale ayudar al perro que tienes delante, que a un elefante a quince mil kilómetros. Que mas vale no ensuciar y empezar limpiando primero tu alrededor, que saltarte clases todos los viernes. 

Espectroscopia y sus aplicaciones

¿Qué es la espectroscopia?

Es una técnica de análisis, basada en la interacción de la luz con la materia, que proporciona información, cualitativa y cuantitativa, de una sustancia objeto de estudio.

Las ondas electromagnéticas y su espectro

En 1881, J. Ritter encontró otra radiación solar invisible más allá del violeta; no generaba calor, pero ennegrecía el cloruro de plata. Era la luz ultravioleta, UV.

Hacia 1870, Max Well y Hertz demostraron que las ondas luminosas no son ondas materiales, como el sonido, sino electromagnéticas. Su estudio permitió descubrir otros tipos de radiaciones electromagnéticas no visibles: las microondas, los rayos X y los rayos Gamma.

La frecuencia de una onda, F, es el numero de oscilaciones o ciclos que dicha onda realiza por unidad de tiempo en el medio por el que se propaga.

Todas las o.e.m. , se propagan el vacío a la misma velocidad, c.

Tipos de espectroscopia 

Espectroscopia atómica

Cuando los átomos son excitados con una fuente de energía externa, por ejemplo térmica, emiten luz. Al descomponer y analizar esa luz se obtiene un espectro de emisión atómica, si por el contrario, se ilumina una muestra y se analiza el espectro de la luz que ha atravesado los átomos, se obtiene un espectro de absorción atómica.

Así analizando las líneas de un espectro atómico detectamos qué elementos están presentes en la muestra (análisis químico cualitativo). Si, además, medimos la intensidad de las líneas obtenemos con gran precisión la proporción elemental (análisis químico cuantitativo).

Espectroscopia de la chispa o del arco (emisión)

Esto se utiliza para analizar los elementos metálicos sólidos o las muestras en metálico hechas conductores por ser esmerilado con el polvo del grafito. El análisis requiere el paso de una chispa eléctrica con él para producir un calor que excite los átomos. Los átomos emocionados emiten la luz de las longitudes de onda características que se pueden descubrir usando un monocromador.

El análisis de estos elementos metálicos en muestras sólidas a través de datos cualitativos hace que las condiciones de la chispa no sean bien vigiladas en general, sin embargo, el uso recientemente introducido de las fuentes de la chispa implican datos cuantitativos controlados de los rendimientos de los licenciamientos.

Visible/ultravioleta (UV)

Esto utiliza el hecho de que muchos átomos pueden emitir o absorber la luz visible. Los átomos deben estar en una fase gaseosa para obtener un espectro como esos (obtenidos en espectroscopia de la llama). Para que la espectroscopia de amortiguación sea visible tiene que ser combinada con espectroscopia de amortiguación ULTRAVIOLETA en espectroscopia de UV/Vis.

La espectroscopia ULTRAVIOLETA se puede utilizar para cuantificar la concentración de proteína y de DNA en una solución. Muchos aminoácidos (triptófano incluyendo) absorben la luz en el alcance de 280 nanómetro mientras que la DNA absorbe la luz en el alcance de 260 nanómetro. Usando este conocimiento indica el índice de 260/280 absorción del nanómetro como buen indicador de la pureza relativa de una solución en términos de estas entidades. La espectroscopia ULTRAVIOLETA se puede también utilizar para analizar fluorescencia de una muestra en una forma de la espectroscopia de amortiguación.

Infrarrojo (IR) infrarrojo y cercano (NIR)

La espectroscopia del IR se utiliza para mostrar qué tipos de ligazones están presentes en una muestra midiendo diversos tipos de vibraciones en enlace interatómicas en diversas frecuencias. Confía en el hecho de que las moléculas absorben frecuencias específicas que es relacionado en su estructura química. Esto es determinado por factores tales como las masas de los átomos.

NIR muestra una mayor profundidad de penetración en una muestra que la radiación mediados de-infrarroja. Esto indica una sensibilidad inferior pero también eso permite que las muestras grandes sean medidas en cada exploración por espectroscopia de NIR con poca (eventualmente) preparación de la muestra. Tiene usos prácticos numerosos como: productos farmacéuticos del diagnóstico médico, biotecnología, diversos análisis (genómica, proteomic) y proyección de imagen química de organismos intactos, de materias textiles, del uso forense del laboratorio y de diversos usos militares.

De resonancia magnética nuclear

Esto es un método prominente para analizar composiciones orgánicas porque explota las propiedades magnéticas de ciertos núcleos atómicos para determinar las propiedades (substancia química y comprobación) de estos átomos o de las moléculas que las contienen.

Espectrometría de masas

La Espectrometría de masas es una técnica analítica que permite estudiar compuestos de naturaleza diversa: orgánica, inorgánica o biológica (incluyendo biopolímeros y macromoléculas naturales o artificiales) y obtener información cualitativa o cuantitativa. Mediante el análisis por Espectrometría de masas es posible obtener información de la masa molecular del compuesto analizado así como obtener información estructural del mismo, o simplemente detectar su presencia y/o cuantificar su concentración. Para ello es necesario ionizar las moléculas, utilizando si fuera preciso una separación cromatográfica (UPLC, GC) previa, y obtener los iones formados en fase gaseosa. Este proceso tiene lugar en la fuente de ionización. Los iones generados son acelerados hacia un analizador y separados en función de su relación masa/carga (m/z) mediante la aplicación de campos eléctricos, magnéticos o simplemente determinando el tiempo de llegada a un detector. Los iones que llegan al detector producen una señal eléctrica que es procesada, ampliada y enviada a un ordenador. El registro obtenido se denomina Espectro de masas y representa las abundancias iónicas obtenidas en función de la relación masa/carga de los iones detectados.

Aplicaciones

Elucidación estructural  y análisis cuantitativo de compuestos orgánicos y organometálicos, biopolímeros y macromoléculas orgánicas. Determinación de masa exacta.

Aplicaciones de la espectroscopia

-Espectroscopia en análisis ambiental. Los métodos espectroscópicos visibles y ultravioletas han sido utilizados por años por los científicos ambientales.

-Espectroscopia en ciencias biomédicas

El uso biomédico de la luz comprende usos diagnósticos y terapéuticos numerosos. La espectroscopia de la hora de vuelo del fotón puede ayudar a ciertos métodos terapéuticos (tales como terapia fotodinámica) suministrándolos los datos sobre las propiedades ópticas que regulan la reacción del tejido.

-Otros usos

La espectroscopia también encuentra aplicaciones en astronomía de obtener la información sobre la composición, la densidad, la temperatura, y otros procesos físicos principales de cierto objeto astronómico.

Webiografía

https://www.news-medical.net/life-sciences/Spectroscopy-Applications-(Spanish).aspx

https://www.news-medical.net/health/Spectroscopy-Types-(Spanish).aspx

Mitos sobre la ENERGÍA NUCLEAR

Sucesos como la catástrofe de Chérnobil ha hecho que los mitos sobre las centrales nucleares y la energía nuclear sean cada vez más comunes en la población desinformada.

Aquí, un vídeo derribando mitos sobre la energía nuclear.

"Derribando MITOS sobre la ENERGÍA NUCLEAR"

El autor de la charla es Alfredo García, en las charlas divulgativas de Naukas, Bilbao.
 

Hilo de twitter para más información: https://twitter.com/OperadorNuclear/status/1063817829257015302?s=20

https://twitter.com/OperadorNuclear?s=17

https://twitter.com/OperadorNuclear/status/1063817829257015302?s=20https://twitter.com/OperadorNuclear/status/1063817829257015302?s=

https://twitter.com/OperadorNuclear/statuhttps://twitter.com/OperadorNuclear?s=17s/10638https://twitter.com/OperadorNuclear/status/1063817829257015302?s=207829257015302?s=20  https://twitter.com/OperadorNuclearSí es cierto que el mal uso de la radioactividad puede llegar a consecuencias muy perjudiciales como la contaminación ante una explosión o las bombas atómicas, pero la radiación es necesaria para la vida, la fuente principal de radiación de nuestro planeta es el sol, por ejemplo.

Es verdad que esta energía no contamina al realizar la refrigeración del agua, ya que lo que expulsa es vapor de agua, pero lo que sí contamina es la extracción de uranio para convertirlo en combustible nuclear, lo que produce CO2. Aún así, no es peligrosa de forma controlada.