TRABAJO I

QUÍMICA, UNIVERSO, TIERRA Y  VIDA

Alfonso Romo de Vivar , editorial Fondo de Cultura Económica, Colección la ciencia desde México. Libro de Divulgación Científica, constituido por IX capítulos. Ensayo, ciencias.

En este libro de 160 páginas el autor explica cuál es la importancia de las reacciones químicas a lo largo de la historia. Los temas de los que habla el autor en el libro son: Los átomos y moléculas en el universo, la tabla periódica de los elementos, el carbono, los hidrocarburos y otras moléculas orgánicas posiblemente existentes en la Tierra primitiva y en otros cuerpos celestes, la radiación solar y sus aplicaciones, la atmósfera y las condiciones apropiadas para la vida animal, hemoglobina, energía, importancia de las plantas para el ser humano, jabones, saponinas y detergentes, hormonas vegetales y animales, feromónas, síntesis de hormonas a partir de sustancias vegetales y guerras y accidentes químicos.

I. ÁTOMOS Y MOLÉCULAS EN EL UNIVERSO. LA TABLA PERIÓDICA

El origen del Universo fue 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. Primero se formaron los más simples, el hidrógeno (H) y el helio (He) que siguen siendo los principales constituyentes del Universo. Posteriormente, en el interior de las estrellas se fueron formando los núcleos de otros elementos, hasta llegar a un número cercano a 100. 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 (Figura 1).

FIG. I LA TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS

El hidrógeno, el elemento más sencillo y más abundante en el Universo, es un gas más ligero que el aire. Esta propiedad fue aprovechada por el hombre para viajar por la atmósfera. 

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).

El hidrógeno se combina con otros elementos formando moléculas. 

La Ley de las proporciones constantes indica que dos átomos de hidrógeno, cada uno de peso atómico 1, reaccionan con un átomo de oxígeno, con peso atómico de 16, produciendo una molécula de agua, con peso molecular de 18. 

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).

Tal mezcla de gases, sometidos a las altas temperaturas y a la radiación ultravioleta que llegaba del Sol sin obstáculos, debieron dar origen a nuevas moléculas orgánicas, como los aminoácidos.

En 1953, el científico estadounidense Miller dio apoyo a la teoría de Oparin mediante un experimento bastante sencillo: puso en un recipiente cerrado vapor de agua (H20), metano (CH4), hidrógeno (H2) y amoniaco (NH3), y sometió esta réplica de la atmósfera primitiva a descargas eléctricas durante una semana; al cabo de ese tiempo se habían formado en su interior ácidos orgánicos, distintos aminoácidos y urea. Reacciones como la mencionada debieron realizarse continuamente en la atmósfera de aquel entonces. Más aún, es muy probable que el vapor de agua contenido en ella se disociara por acción de los rayos ultravioleta, dando lugar a la generación de oxígeno. Éste, en ese momento, debido a su reactividad, no llegó nunca a concentraciones apreciables, pues se combinaba con los elementos de la corteza terrestre para dar óxidos. De esta manera oxidó al amoniaco (NH3), que abundaba en la atmósfera de la Tierra joven, dando como producto agua y nitrógeno. Con el tiempo, la cantidad de este último aumentó gradualmente hasta llegar a predominar en la atmósfera. Por su parte, una cierta cantidad del O2 que quedaba se combinó entre sí, debido a la acción de la radiación ultravioleta que llegaba del Sol sin encontrar ningún obstáculo, dando lugar a la formación del ozono (O3), el cual, al formar una capa en la atmósfera superior, impidió posteriormente, en gran medida, la entrada de este tipo de rayos, con lo que se facilitó de esta manera la aparición de la vida vegetal. Ésta, a su vez, por medio de la fotosíntesis, descompuso elCO2, con la consiguiente liberación de oxígeno, el que gradualmente se fue acumulando en la atmósfera hasta propiciar la vida animal. La atmósfera de la Tierra, así, poco a poco se fue acercando a la composición que tiene actualmente y de la que disfrutamos los habitantes de la Tierra, compuesta por 78% de nitrógeno (N2), 21% de oxígeno (O2), 0.9% de argón (Ar), vapor de agua (H2O), bióxido de carbono (CO2), además de otros elementos y moléculas en pequeñas proporciones. En nuestros días el O2 ha ido en aumento hasta llegar a ser el elemento más abundante de la corteza terrestre: ±50 por ciento.

Todos los átomos y moléculas mencionados, excepto los gases nobles helio (He) y argón (Ar), son constituyentes indispensables de los seres vivos.

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. En Mercurio existen temperaturas superiores a los 300° en el día e inferiores a 200° bajo cero por la noche. Su atmósfera, constituida por gases inertes como helio, argón y neón, la hace completamente irrespirable para el ser humano, quien moriría por asfixia en poco tiempo.

Venus, por su parte, tiene temperaturas también muy altas y una atmósfera muy ácida, donde predomina el bióxido de carbono, además de ácidos fuertes como el sulfúrico, el clorhídrico, el fluorhídrico y el sulfhídrico.

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. Tienen, por consiguiente, atmósferas reductoras impropias para la vida humana.


COMPONENTES DEL CUERPO HUMANO

Los principales elementos de que está formado el cuerpo humano son carbono (C), oxígeno (O), hidrógeno (H) y nitrógeno (N), elementos que son también los principales componentes de otros seres vivos, desde los organismos unicelulares hasta los enormes seres pluricelulares, como las ballenas y los grandes árboles, ejemplo de los cuales tenemos el gran ahuehuete de Santa María del Tule, cuyo tronco mide más de 50 metros de circunferencia.

La molécula más abundante en los seres vivos es el agua. En el ser humano llega a ser más de 70% de su peso. De manera que si un hombre de 100 kg de peso fuese desecado, su materia seca pesaría tan solo 30 kg. Ahora bien, si esta materia restante fuese incinerada, la mayor parte se convertiría en bióxido de carbono que regresaría a la atmósfera. Lo mismo sucede con el nitrógeno de sus proteínas, las que al ser convertidas en óxidos de nitrógeno pasarían a la atmósfera. Como material sólido quedarían las cenizas, que son óxidos provenientes de los componentes inorgánicos del cuerpo, entre los que encontraríamos el óxido de calcio o cal viva, además de óxidos de sodio, potasio, hierro y fósforo.

De esta manera, todos los elementos que fueron tomados de la Tierra y de la atmósfera para crear un ser vivo, regresan a su punto de origen, donde quedan en disposición de ser reutilizados.

Los elementos que forman parte de los seres vivos no sólo son importantes constituyentes de nuestro planeta, lo son también de otros cuerpos celestes, encontrándose incluso en los espacios interestelares.