HERMANN EMIL FISCHER

Nació en Colonia, Alemania, el 9 de octubre de 1852. Su padre, un exitoso hombre de negocios, deseaba incorporarlo en el negocio familiar, pero él quería estudiar física. A pesar de ello, en 1871 lo envió a estudiar a la Universidad de Bonn porque pensaba que Emil “era demasiado tonto para ser un hombre de negocios y mejor que sea un estudiante”, pero que estudie química porque la física “es muy abstracta, de pocas posibilidades materiales”.

En 1872 se trasladó a la recién creada Universidad de Estrasburgo. En 1875 trabajó como ayudante del también genial Adolf von Baeyer (Premio Nobel de Química 1905) con quien realizó su tesis doctoral. En 1876, cuando tenía sólo 23 años, descubrió la fenil-hidracina, compuesto que tendría gran influencia en sus estudios posteriores, pero que le provocó un eczema crónico, por lo que dejó sus estudios sobre azúcares e inició los de proteínas. En 1882 fue profesor de química en Erlangen, luego en Würzburg (1885) y en Berlín (1892) donde sucedió a A. W. Hofmann, allí permaneció hasta su muerte.

En 1902 fue galardonado con el Premio Nobel de Química por sus trabajos sobre las purinas y los azúcares. Hermann Emil Fischer es uno de los químicos modernos más brillantes y más prolíficos por sus profundos conocimientos científicos, por su intuición y amor a la verdad, por su insistencia en probar experimentalmente las hipótesis, por su enorme capacidad de trabajo y su gran tenacidad.

El ácido úrico, descubierto por Scheele (1770) y varios compuestos similares (xantina, adenina y guanina) fueron descubiertos en secreciones animales. En 1819 Friedrich Ferdinand Runge aisló cafeína del café y, en poco tiempo, se obtuvieron varios alcaloides vegetales similares (como teobromina del cacao y teofilina del té). Fischer demostró que todos ellos, sean de origen animal o vegetal, eran miembros de un mismo grupo que denominó “purinas” porque derivan de una sustancia más simple que él mismo había descubierto y bautizado como uricum purum (“úrico puro”) o purina. De ellos, la cafeína y la teobromina se han empleado en medicina por varios siglos.

Entre 1884 y 1894 Fischer desarrolló su monumental obra sobre los azúcares. Sintetizó más de 30 azúcares (de 2 a 9 carbonos) y muchas sustancias relacionadas como los glucósidos. Su mayor éxito fue la síntesis (1890) de glucosa, fructosa y manosa a partir de glicerol. Aplicando las ideas sobre el carbono asimétrico de Van’t Hoff y Le Bel, predijo la existencia de azúcares de idéntica composición pero con propiedades diferentes por la disposición de sus átomos en el espacio. Gran parte de nuestros actuales conocimientos sobre los carbohidratos se basan en los trabajos que Fischer realizó.

Poco antes de recibir el Premio Nobel se dedicó a estudiar las proteínas, campo en el que también hizo grandes contribuciones. Así, desarrolló métodos de laboratorio para obtener e identificar aminoácidos y descubrió la prolina, el primer aminoácido cíclico conocido. Además, descubrió cómo se unen entre sí mediante el enlace peptídico y fabricó cadenas cada vez más largas de aminoácidos hasta lograr una de 80 aminoácidos, considerada “la molécula sintética más pesada creada hasta ese momento”.

En 1888 se casó con Agnes Gerlach, hija de un profesor de Anatomía en Erlangen. Por desgracia, su esposa murió siete años después del matrimonio. Tuvieron tres hijos, uno de ellos murió en la I Guerra Mundial y otro se quitó la vida a los 25 años de edad, por la instrucción militar obligatoria. El tercer hijo, Hermann Otto Laurenz Fischer fue profesor de Bioquímica en la Universidad de California en Berkeley y falleció en 1960.

En 1903, Mering y Fischer sintetizaron el dietil-barbitúrico, también llamado barbital o veronal, creando una clase totalmente nueva de medicamentos, los barbitúricos. Desde entonces se han logrado muchos medicamentos derivados como anestésicos, ansiolíticos, sedantes y anticonvulsivos. También estudió las enzimas y fermentos de los líquenes y las sustancias utilizadas en el curtido de pieles. Los últimos años de su vida los dedicó a estudiar las grasas.

En 1919 enfermo de cáncer y profundamente deprimido por la muerte de dos de sus tres hijos en la I Guerra Mundial, se quitó la vida. Luego de su muerte, la Sociedad Química Alemana instituyó la Medalla Emil Fischer Memorial.

BIBLIOGRAFÍA

·     http://eltamiz.com/2009/06/17/premios-nobel-quimica-1902-hermann-emil fischer/

·     www.biografiasyvidas.com/biografia/f/fischer_emil.htm

·     www.nobelprize.org/nobel.../fischer-bio.html - 

Q.F. JUAN J. LEÓN CAM <jjleon@lamolina.edu.pe>
Departamento de Química. Universidad Nacional Agraria La Molina.

PROTECTORES SOLARES

Los efectos de la radiación solar sobre el hombre dependen de las características individuales, de la piel expuesta, la intensidad, la frecuencia y el tiempo de exposición, que a su vez dependen de la localización geográfica, estación del año, periodo del día y condición climática. Sus efectos pueden ser beneficiosos al ser humano, como sensación de bienestar, estímulo a la producción de la melanina (pigmento localizado en las células externas de la piel) con el consecuente bronceado, tratamiento de la ictericia, etc. Sin embargo, cuando no se toman los cuidados debidos en cuanto a la radiación solar recibida, también puede afectar al organismo.

Los efectos dañinos de la luz solar se deben a su contenido de radiación ultravioleta (UV), la que se ha dividido en 3 zonas (A, B y C) según su longitud de onda y contenido de energía. El 5% de la radiación UV sobre la superficie terrestre corresponde a la UVB (280-320 nm) y el 95% a la UVA (320-400 nm). La UVC (<280 nm) es una radiación portadora de elevada energía, característica que la torna extremadamente dañina a los seres vivos. Felizmente, nada de radiación UVC y sólo una pequeña fracción de UVB llegan a la superficie terrestre, pues ambas son absorbidas por la capa de ozono.

La radiación UVA penetra más profundamente en la dermis de la piel induciendo la pigmentación y promoviendo el bronceado. También causa daños al sistema vascular periférico e induce cáncer a la piel, dependiendo del tipo de piel y del tiempo, frecuencia e intensidad de exposición, además puede contribuir de manera indirecta a la formación de radicales libres.

La alta energía que posee la radiación UVB, con gran frecuencia ocasiona quemaduras, induce al bronceado, es responsable de la transformación del ergosterol epidérmico en vitamina D y causa envejecimiento precoz en las células. Una exposición frecuente e intensa a esta radiación puede lesionar el ADN y suprimir la respuesta inmunológica de la piel, aumenta el riesgo de mutaciones que se manifiestan como cáncer a la piel y reduce la posibilidad de que una célula maligna sea reconocida y destruida por el organismo.

Los peligros de la radiación UV pueden ser minimizados por el empleo de protectores solares, los que inicialmente se desarrollaron para proteger la piel contra las quemaduras de sol (o sea contra la radiación UVB), permitiendo el bronceado por la UVA. En los últimos años, por la disminución de la capa de ozono se han incrementado los niveles de la radiación UVB, por lo que se ha creado un nuevo concepto: un protector solar eficiente, es decir que sea capaz de prevenir no sólo una quemadura, sino también reducir todas las lesiones inducidas por la radiación UV. El factor de protección solar (FPS) mide la efectividad del producto para prevenir las quemaduras solares. Indica cuánto tiempo puede prolongar el protector el enrojecimiento de la piel. Supongamos que su piel, sin usar protector, se enrojece luego de 10 minutos al sol. Al aplicarle, por ejemplo, un protector solar con FPS 20, demorará en enrojecerse 20 veces más, es decir, 200 minutos.

Proteger la piel frente a la radiación UV significa convertir la energía de ésta en otra forma de energía y tener garantía de que esta nueva forma no sea perjudicial a la piel, por lo que los filtros UV contenidos en las formulaciones de los protectores solares necesitan ser química y fotoquímicamente inertes. Existen 2 tipos de filtros solares: los orgánicos (benzofenona, ácido p-amino-benzoico, etc.) y los inorgánicos (óxido de titanio, óxido de zinc, etc.). Los orgánicos generalmente son compuestos que protegen la piel absorbiendo la radiación UV y transformándola en radiaciones con menor energía, inofensivas para el ser humano, mientras que los filtros inorgánicos lo hacen mediante la reflexión de la radiación. No obstante, hay compuestos orgánicos que además de absorber reflejan la radiación UV.

La química tiene un papel fundamental en la formulación de protectores solares. El grado de protección alcanzado por los protectores solares está asociado a un mejor conocimiento de las estructuras (los filtros) con capacidad de absorber y/o dispersar la radiación solar y sus interacciones con los otros componentes. Con una misma concentración de filtro solar pueden obtenerse diferentes factores de protección solar (FPS) variando la formulación.

BIBLIOGRAFIA

·     Quimica Nova Vol. 30, N° 1, 153-158, (2007).

·     http://www.nuevadermatologia.com.ar/proteccionsolar.

Mg. Sc. CARMEN RODRÍGUEZ BEST <carb@lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. Universidad Nacional Agraria La Molina

LA TOXINA QUE REJUVENECE

El Clostridium botulinum es una bacteria que tiene la forma de bastón y que se desarrolla mejor en condiciones de poco oxígeno (anaeróbica). La ingestión de alimentos contaminados con esta bacteria produce el “botulismo” (diferente al botulismo adquirido por las heridas y al botulismo infantil) enfermedad que es un envenenamiento producido por la potente toxina que paraliza los músculos y que sintetiza la bacteria durante su desarrollo.

Los síntomas del botulismo se manifiestan 18 a 36 horas después de ingerir el alimento contaminado. Los principales signos son: visión doble o borrosa, debilidad general, falta de reflejos, dificultades para tragar, respirar o hablar, vértigos, parálisis flácida y, muchas veces, la muerte por insuficiencia respiratoria y obstrucción de la tráquea. La toxina botulínica es de naturaleza proteica y se destruye al ser calentada a 80ºC por 10 minutos. Es uno de los más potentes venenos naturales y se conocen 7 tipos designados con las letras A hasta la G; pero sólo los tipos A, B, E y F causan botulismo en humanos.

La bacteria forma esporas resistentes al calor (termo-resistentes) que pueden sobrevivir en estado latente durante largos periodos, que pueden ser llevadas por el viento y llegar a los alimentos. Una vez ingerido éste, las esporas germinan en el colon y desarrollan la bacteria.

La enfermedad no tiene una incidencia muy grande, pero es de gran impacto por su alta tasa de mortalidad: de no ser tratada adecuadamente y a tiempo, un 5 a 10% de las personas con botulismo fallecen. En la mayoría de casos, la intoxicación se produce por consumir alimentos procesados inadecuadamente o enlatados en forma casera (salchichas, carnes, vegetales y productos marinos). El microorganismo y sus esporas están ampliamente distribuidos en la tierra de cultivo, en sedimentos de ríos y lagos, en el tracto intestinal de peces y mamíferos, en las branquias y vísceras de crustáceos y mariscos.

Las investigaciones sobre botulismo se iniciaron en Alemania (1820) por los numerosos fallecimientos producidos por la intoxicación con salsas de carne (de butulus = salsa). En 1895, después de una ceremonia fúnebre, Emile van Ermengem logró aislar la bacteria y sus esporas de los restos de la comida (un típico plato de jamón salado) con la que se intoxicaron los miembros de la orquesta y que dejó un saldo de 3 fallecidos.

El interés por la toxina recrudeció por sus posibles usos terapéuticos y como arma biológica. Durante la II Guerra Mundial (1943), los británicos informaron que los alemanes pensaban bombardear Gran Bretaña con estas toxinas. En 1944 Edward Schantz cultivó la bacteria y separó la toxina. El bombardeo de Londres nunca se realizó y la toxina encontró más bien una aplicación pacífica: en los años 50 fue usada por varios políticos por razones médico-estéticas y, aparentemente, Ronald Reagan Presidente de los Estados Unidos, fue uno de los primeros en ser tratado.

En 1980, Allan Scott (Universidad de Wisconsin), con permiso de la FDA, inoculó toxina botulínica a voluntarios que sufrían de estrabismo (sus ojos miran en direcciones diferentes), previamente había ensayado en monos. Luego ha sido utilizada para tratar ciertas formas de tortícolis y otros desórdenes musculares, para suavizar las líneas del rostro, para disminuir o desaparecer temporalmente las arrugas, para tratar dolores faciales severos, para bloquear la excesiva transpiración de las axilas, entre otras.

Los músculos funcionan cuando reciben las señales del cerebro, las que son transmitidas a través de “acetil-colina” un mensajero químico. Una excesiva producción de acetilcolina provoca que los músculos estén siempre contraídos. Cuando se inyecta la toxina, se paralizan los músculos de la zona y se bloquea la liberación de acetilcolina, reduciéndose o deteniéndose los movimientos involuntarios de esa área y también produce una parálisis flácida, es decir, los músculos se mantienen relajados, eliminando así las arrugas de la piel.

La toxina ha recibido varias autorizaciones de la FDA para tratar afecciones como estrabismo (1989), blesfarospasmo (parpadeo involuntario incontrolable) y espasmos hemi-faciales (2000), distonía cervical (movimiento muscular incontrolable en el cuello y áreas cercanas), eliminación de las líneas del ceño (2002), transpiración axilar (2004). El uso de la toxina no se recomienda en personas con enfermedades nerviosas, mujeres embarazadas o en lactancia y pacientes cardiacos. Gracias a la toxina botulínica, artistas que sufrían distonías musculares han vuelto a tocar el piano y el violín. De esta manera, el Clostridium botulinum que diezmó una banda musical en 1895, ha pagado su deuda con el arte después de casi un siglo.

BIBLIOGRAFÍA

·     http://www.food-info.net/es/bact/clbot.htm

·     http://www.siue.edu/~cbwilso/Cbotulinum.jpg

·     Rev Chil Infect Edición aniversario 2003; 39-41

·     http://www.wellnesskliniek.com/es/tratamientos-antiarrugas

Q.F. JUAN J. LEÓN CAM <jjleon@lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. Universidad Nacional Agraria la Molina.

¿MANZANA MADURA O PODRIDA?

El etileno es un gas incoloro, más liviano que el aire, de fórmula CH₂=CH₂, muy inflamable y soluble en agua, Es sintetizado por los propios tejidos vegetales en los que produce un aumento en la actividad respiratoria, adelanta el envejecimiento (senescencia) y otros cambios. Aún a bajas concentraciones, tiene efecto prácticamente en todas las etapas del ciclo biológico: desde la germinación de las semillas, la maduración, hasta la senescencia.

También se encuentra en las emanaciones de frutas, hortalizas, flores, etc. Se produce en casi todos los órganos de las plantas superiores, aunque la tasa de producción depende del tipo de tejido y del estadío de desarrollo. En el caso de las frutas, la magnitud de su respiración representa un buen índice para conocer el tiempo en que puede conservarse después de recolectada, pues cuanto mayor es su respiración, desprende mayor cantidad de anhidrido carbónico (CO₂) lo que indica una vida de almacenamiento corta.

Al ser recolectadas, las frutas pierden su fuente natural de nutrientes; sin embargo, los tejidos vegetales continúan respirando y desarrollando sus actividades metabólicas, con formación de CO₂ y agua a partir de los azúcares, ácidos orgánicos y sus otros componentes.

Algunas frutas (manzana, melocotón, ciruela, chirimoya, mango, plátano, palta, papaya, entre otras), disminuyen la intensidad respiratoria durante su desarrollo en la planta y, después de la recolección, la intensidad continúa disminuyendo hasta alcanzar un nivel mínimo; luego, aumenta hasta llegar a un valor máximo (pico climatérico) después de lo cual disminuye nuevamente al comenzar la senescencia. En el período en que estas frutas (llamadas frutas climatéricas) alcanzan el pico climatérico, se inicia una serie de cambios bioquímicos debido a la producción de etileno, que aceleran los cambios hacia la maduración. Algunos cambios son perceptibles (color, textura, dulzor, astringencia, sabor y aroma), mientras que otros no los percibimos (aumento de las enzimas que ablandan el tejido, aumento de la pigmentación de los frutos y la hidrólisis de los almidones).

Puesto que este gas acelera el proceso de maduración, para alargar el periodo de conservación de las frutas es preciso evitar su acumulación (con una adecuada ventilación). Si el etileno producido por una fruta madura se acumula en las cercanías de frutas no maduras, desencadena rápidamente su maduración y acelera el deterioro de las vecinas. Así, la acción del etileno sustenta el dicho popular de: “una manzana podrida pudre a las demás”.

El transporte de etileno en los vegetales es de célula a célula. Como el etileno es soluble en agua, puede ser transportado en disolución y como es no polar atraviesa las membranas celulares muy rápidamente, por lo que su área de acción es próxima al lugar en que es sintetizado. El etileno constituye un caso especial, pues se forma durante el proceso de maduración de muchas frutas y se considera como la hormona natural de la maduración.

Otras importantes funciones que desempeña el etileno en los vegetales, son: inicia la germinación de las semillas, inhibe el crecimiento de la raíz, promueve la floración, etc. Las plantas sintetizan el etileno a partir de la metionina, un aminoácido de fórmula C₅H₁₁NO₂S y si la planta es sometida a condiciones ambientales de estrés incrementa su producción de etileno.

Después de la cosecha, las principales causas del deterioro de las frutas, hortalizas y flores son las pudriciones, daños mecánicos, sobremaduración y marchitamiento. Con el uso de envases activos y con la utilización de emanadores y removedores de gases, pueden mejorarse los métodos de conservación de vegetales y alargar su vida útil. El etileno puede removerse por métodos físicos y químicos, por ejemplo, cubriendo los envases con sustancias que lo retengan o modifiquen (alúmina o silicagel impregnada en permanganato de potasio) y con ello disminuir la velocidad de maduración.

bibliografía

·     Primo Yúfera, E. (1998.)Química de los Alimentos. Madrid-España. 143, 330-334.

·     BOWER, J.; BIASI, W.; MITCHAM, E. 2003. Effects of ethylene and 1– MCP on the quality and storage life of strawberries. Postharv. Biol. Tech. 28: 417–423.

·     DA SILVA, M.; LAJOLO, F.; GENOVESE, M. 2008. Bioactive compounds and quantification of total ellagic acid in strawberries (Fragaria x ananassa Duch). Food Chem. 107: 1629–1635.

·     http://frutas.consumer.es/documentos/conozcamos/maduracion.php

Dr. ELVITO VILLEGAS SILVA <elvito@lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. Universidad Nacional Agraria La Molina

PASTEUR: QUÍMICO Y MÉDICO (Parte II)

Sin ser médico, Louis Pasteur dio a la medicina un enorme impulso, fue un hombre destinado a servir a la humanidad transformando los conceptos existentes sobre las enfermedades infecciosas y enseñando una nueva manera de luchar contra ellas.

Para refutar la teoría de la “generación espontánea” Pasteur estudió, en 1860, el aire atmosférico en su laboratorio, en la cima de las montañas y bajos todas las circunstancias concebibles. Observó que en los frascos calentados a ebullición y luego cerrados herméticamente no había desarrollo de microorganismos, mientras que cuando los abría se contaminaban. También utilizó para sus demostraciones frascos de cuello de cisne, en los que hacía hervir el caldo hasta desplazar el aire del recipiente. Al enfriarse el contenido y disminuir la presión interior el aire ingresaba nuevamente. Si éste se dejaba entrar lentamente, las partículas en suspensión se depositaban (por acción de la gravedad) en el cuello y no había un posterior desarrollo microbiano mientras no se agitase o inclinase el recipiente. Pero si se inclinaba el frasco y el caldo alcanzaba el cuello, ahí sí había un desarrollo microbiano.

Los resultados de sus investigaciones fueron publicados y le valieron un premio de la Academia de Ciencias. Posteriormente, el 7 de abril de 1864, en un Simposio realizado en La Sorbona y con la presencia de los más ilustres hombres de ciencia de la época, Pasteur logró refutar la teoría de la generación espontánea e instaurar la teoría microbiana en la ciencia.

En 1865 comenzó a estudiar dos enfermedades del gusano de seda y descubrió los agentes causantes de grandes pérdidas en la sericultura. Ideó métodos para identificarlos y medidas que evitaban su transmisión, salvando así la industria de la seda en Francia, en Austria, Italia y el Asia Mayor.

Aunque en 1868 Pasteur sufrió una hemiplejia que paralizó parcialmente su brazo y pierna izquierdos y no obstante que tuvo que afrontar la pérdida de tres de sus hijos, su entereza y profundo espíritu religioso, además de la importante y devota colaboración de su esposa, le permitieron dedicarse al estudio de las enfermedades contagiosas y enunciar la teoría germinal de las enfermedades. A su juicio, el origen y evolución de las enfermedades se parecían al proceso de fermentación, ya que las patologías surgían por el ataque de gérmenes provenientes del exterior del organismo.

En 1873 Pasteur fue incorporado a la Academia de Medicina y entre 1877 y 1886 realizó muchos y significativos descubrimientos para la ciencia, dando un tratamiento científico a los problemas inmunológicos. Logró obtener la primera vacuna a base de microorganismos atenuados, introdujo la inmunización artificial para enfermedades como el carbunco. En 1885 realizó la primera vacunación antirrábica en humanos, salvando de la muerte al niño Joseph Meister que había sido mordido gravemente por un perro con rabia. A este caso siguieron muchos, los que le dieron reconocimiento universal y el apoyo definitivo a su método de inmunización, que abría perspectivas prometedoras para la prevención y tratamiento de muchas enfermedades.

El éxito y resonancia mundial de sus descubrimientos fue tal que se hizo una colecta internacional para que el científico desarrollara su instituto de investigaciones científicas. En noviembre de 1886 presentó manifestaciones de insuficiencia coronaria. A pesar de ello, con la ayuda de su esposa y de su fiel yerno, logró continuar supervisando la creciente labor de sus colaboradores. El 14 de noviembre de 1888 se inauguró el Instituto que lleva su nombre, centro que tenía como objetivo difundir la obra de Pasteur y desarrollar investigaciones sobre males infecciosos.

Su salud declinó progresivamente, su actividad se limitó a observar ocasionalmente las tareas de su laboratorio y a recibir la visita de sus colaboradores. El 28 de diciembre de 1895 falleció este gran hombre de ciencia después de una serie de accidentes cerebro-vasculares.

Louis Pasteur recibió todos los honores y reconocimientos que Francia (su patria) las sociedades científicas y los gobiernos extranjeros le otorgaron, habiendo sido la creación del Instituto Pasteur de París, que trabaja por el bien de la humanidad, uno de los más apreciados. Sus contribuciones a la química, industrias alimentarias, microbiología, inmunología, cirugía, entre otras, se debieron a su modestia, perseverancia y laboriosidad en los campos en que incursionó y también, como solía decir, a que “la casualidad favorece sólo a las mentes preparadas”.

BIBLIOGRAFÍA

·     http://www.saval.cl/link.cgi/MundoMedico/Reportajes/9081

·     http://www.sld.cu/uvs/cirured/temas.php?idv=6824

·     http://pe.kalipedia.com/ciencias-vida/tema/graficos-experimento-pasteur.html?x1=20070417klpcnavid_259.Ees&x=20070417klpcnavid_348.Kes

·     http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Institut_Pasteur,_Paris_1.jpg

MSc. CARMEN RODRÍGUEZ BEST <carb @ lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. Universidad Nacional Agraria La Molina.

EL CALENTADOR DE MANOS

En el mercado pueden encontrarse unos dispositivos muy simples y de bajo costo para calentar las manos. Funcionan en un amplio rango de temperaturas, no requieren de energía eléctrica ni pilas y calientan de forma inmediata durante un tiempo considerable. Por lo tanto, son una importante herramienta médica para casos de urgencia. Se trata de una pequeña bolsa de plástico que contiene una solución transparente y un pequeño disco metálico. Cuando se ejerce una ligera presión sobre el disco, la solución del interior comienza a cristalizar (se vuelve sólida), desprendiendo gran cantidad de calor durante cierto tiempo. El sistema puede regenerarse con sólo calentarlo durante unos 10-15 minutos en agua hirviendo y dejarlo enfriar. De esta manera, el dispositivo está nuevamente disponible para ser utilizado.

La solución contenida en la bolsa de plástico se ha preparado calentando 20 partes (en masa) de acetato y 3 partes de agua. Es una solución sobresaturada porque la cantidad de soluto (acetato) es mayor a la que es capaz de disolver esa cantidad de disolvente (agua) a temperatura ambiente. Como toda solución sobresaturada, se encuentra en un estado inestable que se altera fácilmente ante cualquier perturbación. En este caso, la presión o flexión del disco metálico origina la cristalización del acetato con desprendimiento de calor.

La principal diferencia entre los estados sólido, líquido y gaseoso está en las fuerzas de atracción que existen entre sus moléculas o partículas. En el estado sólido (cristalino), las moléculas tienen fuerzas de atracción muy grandes, capaces de mantener su forma y volumen, en el estado líquido estas fuerzas de atracción son más débiles, manteniendo su volumen pero no su forma (adquiere la forma del envase) mientras que en el estado gaseoso las fuerzas son tan débiles que las moléculas están moviéndose constantemente (produce su característica presión) y no se mantiene la forma ni el volumen. Para pasar del estado sólido al líquido (fusión) se requiere suministrarle la energía (calor) suficiente para debilitar las fuerzas de atracción del sólido. Igual sucede para el cambio del estado líquido al gaseoso (vaporización).

Para que un sólido se disuelva en un líquido, es necesario que entre las moléculas de ambos (soluto y solvente) existan fuerzas de atracción. Estas nuevas fuerzas (cuya formación genera calor) deben reemplazar a las que existían entre las moléculas del soluto y también entre las del solvente. Es decir, las nuevas fuerzas de atracción (soluto-solvente) deben sustituir a las antiguas fuerzas (soluto-soluto y solvente-solvente). Si el calor generado por la aparición de estas nuevas fuerzas de atracción es mayor que el calor consumido en romper las antiguas fuerzas, el proceso desprenderá la diferencia de calor, si sucede lo contrario el proceso absorberá calor.

A continuación se muestra, en fotografías tomadas con pocos segundos de diferencia, cómo avanza la cristalización del acetato de sodio en el agua, producida al presionar el disco metálico.

Para revertir el proceso y hacer que el calentador de manos se pueda volver a utilizar, debemos gastar energía para disolver nuevamente los cristales formados. Ello se consigue calentando el sistema por unos 10 minutos en agua hirviendo y dejando enfriar. Al bajar la temperatura hasta los 54ºC el acetato debería empezar a cristalizar, pero no lo hace y continúa así hasta alcanzar la temperatura ambiental. Queda como una solución sobresaturada y ha acumulado un exceso de energía, que entregará como calor al volver a presionar el disco metálico y se produzca la cristalización. La presión o flexión del disco metálico proporciona un núcleo a partir del cual se genera el cambio al estado sólido o cristalino del acetato.

La propiedad de absorber y desprender calor de los procesos y reacciones químicas se usa en varias aplicaciones prácticas como el calentador de manos o calentador químico. Este sistema de calentamiento puede encontrarse en el mercado en distintas formas y presentaciones para usarse, por ejemplo, como compresas a aplicar sobre una lesión, o para calentar los biberones.

BIBLIOGRAFÍA

·  Kenneth, W. Whitten, R. Davis, M. Larry Peck y George G. Stanlry. Química. Editorial Cengage Learning Ediciones, S.A. Octava Edición. 2008.

·     Méxicohttp://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Curiosid/Rc-53/Rc-53a.htm.

·     http://www.profisica.cl/comofuncionan/como.php?id=40

http://www.creces.cl/new/index.asp?imat=++%3E++13&tc=3&nc=5&art=1176

Ing.VÍCTOR CARO-SÁNCHEZ BENÍTES <vcaro @ lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. Universidad Nacional Agraria La Molina.

LAS HUELLAS DEL ALCOHOL

La “fermentación” es un proceso conocido desde hace miles de años y la producción de alcohol etílico o etanol se convirtió en un verdadero arte mucho tiempo antes de que la química fuese conocida. Originalmente se hacía mezclando miel, frutas, bayas, cereales y otras materias vegetales con agua y dejándola al sol. La mezcla se transformaba en un líquido apreciado como alimento, como poción ceremonial o religiosa y como medicina.

El etanol es un producto biológico de la fermentación del azúcar o del almidón y es el constituyente de las bebidas “fermentadas” (cerveza, vino, chicha, etc.). Cuando éstas se someten a un proceso de destilación, se obtienen las bebidas  “destiladas” (pisco, ron, vodka, whisky etc.) que tienen un contenido alcohólico bastante mayor. Dentro de los alcoholes, el etanol es el de menor toxicidad, los otros (metanol, propanol, butanoles, etc.), que también se producen en pequeña cantidad en la fermentación, son mucho más tóxicos.

La absorción del alcohol se inicia en la mucosa bucal, continúa rápidamente en el estómago y en la porción superior del intestino. Luego de absorbido, circula por todo el cuerpo a través de la sangre. En el hígado, por acción de una enzima llamada alcohol deshidrogenasa, se transforma en acetaldehído (un compuesto tóxico) y éste es luego transformado en ácido acético (un componente normal de las células). Posteriormente, el ácido acético se elimina como dióxido de carbono y agua en el hígado o en los tejidos periféricos.

La actividad de la alcohol deshidrogenasa (y la capacidad para metabolizar el alcohol) varía según el género y el grupo étnico de la persona. Por ejemplo, las mujeres no son capaces de procesar alcohol a la misma velocidad que los hombres. Muchas personas de origen asiático y americano carecen de esta enzima y sufren reacciones indeseables al consumirlo.

Estudios realizados en el Hospital de Administración de Veteranos en Houston, USA, demuestran que el alcohol actúa como un depresor moderado que retarda la actividad física y mental. Los estudios están orientados a determinar el riesgo del acetaldehído (formado durante el metabolismo del alcohol) para alterar el metabolismo de la dopamina (que transmite los impulsos nerviosos), y formar compuestos del tipo del opio (principalmente norlaudanosina). De esta manera, el alcohólico crónico pasa a ser un drogadicto por los compuestos generados en su propio organismo.

La respiración no sólo sirve como un suministro de oxígeno, sino que también es una vía para eliminar tóxicos de desecho, entre ellos algunas drogas volátiles como el alcohol. Se ha demostrado que hay una relación directa entre la concentración de alcohol en la sangre y en el aliento de la persona. En base a ello, se han desarrollado métodos sencillos para saber si una persona ha bebido alcohol o no.

Por ejemplo, la prueba de Breathalyzer consiste en una reacción de oxidación-reducción que produce el alcohol (o el acetaldehído) del aliento. El analizador contiene pequeñas cantidades de dicromato de potasio, ácido sulfúrico diluido y nitrato de plata. El dicromato de potasio es un agente oxidante de color anaranjado que es reducido por el alcohol o el acetaldehído transformándose en sulfato de cromo, de color verde azulado. Si la persona ha consumido alcohol, su aliento produce el cambio del color anaranjado al verde azulado.

Los efectos del alcohol en el organismo dependen de su concentración: un 0,05 % de etanol en la sangre cambia el estado de ánimo produce euforia y locuacidad y altera la coordinación de movimientos finos. Al llegar a 0,1 % se presenta torpeza motora, inestabilidad y lentitud de respuestas. Al superar el 0,2 % los síntomas de embriaguez son evidentes y viene la etapa depresiva que puede llegar a la inconsciencia. Si la concentración es mayor al 0,5 % se produce coma alcohólico y la muerte.

BIBLIOGRAFÍA

·     BURKE, B. 1991.  Measuring Breath Alcohol Concentrations. Journal of College Science Teaching  21: 176.

·     HOLUM, H. 2003. Fundamentos de Química General, Orgánica y Bioquímica para Ciencias de la Salud. Tercera Reimpresión. Editorial LIMUSA, S.A. de C.V. Grupo Noriega Editores. México.

Dr. ELVITO VILLEGAS SILVA <elvito @ lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. Universidad Nacional Agraria La Molina.