TEMA 1. LA QUIMICA, LOS ELEMENTOS Y EL ENTORNO

1

TEMA 1. LA QUIMICA, LOS ELEMENTOS Y EL ENTORNO

LA QUÍMICA es la ciencia que estudia tanto la composición, la estructura y las propiedades de la materia, como los cambios que esta experimenta durante las reacciones químicas y su relación con la energía…. Aunque hay una gran variedad de ramas de la química, las principales divisiones son:

 BIOQUÍMICA, La bioquímica es una rama de la ciencia que estudia la composición química de los seres vivos, especialmente las proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos, además de otras pequeñas moléculas presentes en las células y las reacciones químicas que sufren estos compuestos (metabolismo) que les permiten obtener energía (catabolismo) y generar biomoléculas propias (anabolismo).

 FISICOQUÍMICA, establece y desarrolla los principios físicos fundamentales detrás de las propiedades y el comportamiento de los sistemas químicos.

 QUÍMICA ANALÍTICA, es la rama de la química que tiene como finalidad el estudio de la composición química de un material o muestra, mediante diferentes métodos de laboratorio. Se divide en química analítica cuantitativa y química analítica cualitativa.

 QUÍMICA INORGÁNICA, se encarga del estudio integrado de la formación, composición, estructura y reacciones químicas de los elementos y compuestos inorgánicos (por ejemplo, ácido sulfúrico o carbonato cálcico); es decir, los que no poseen enlaces carbono-hidrógeno, porque éstos pertenecen al campo de la química orgánica.

 QUÍMICA ORGÁNICA O QUÍMICA DEL CARBONO, es la rama de la química que estudia una clase numerosa de moléculas que contienen carbono formando enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-carbono-hidrógeno y otros heteroátomos, también conocidos como compuestos orgánicos.

Materia, es todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. La Química es la ciencia que estudia su naturaleza, composición y transformación. Si la materia tiene masa y ocupa un lugar en el espacio significa que es cuantificable, es decir, que se puede medir.

Estados de agregación de la materia, son las fuerzas de unión de las partículas (moléculas, átomos o iones) que la constituyen cualquier sustancia o mezcla, modificando sus condiciones de temperatura o presión, pueden obtenerse distintos estados o fases.

Ley de conservación de la Materia. En una reacción química, la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma.

Átomos. El átomo es la unidad básica de la química. Se compone de un núcleo denso llamado núcleo atómico, el cual es rodeado por un espacio denominado «nube de electrones». El núcleo se compone de protones cargados positivamente y neutrones sin carga (ambos denominados nucleones). La nube de electrones son electrones que giran alrededor del núcleo cargado negativamente.

COMPUESTO QUIMICO. En química, un compuesto químico es una sustancia formada por la combinación de dos o más elementos distintos de la tabla periódica. Los compuestos son representados por una fórmula química. Por ejemplo, el agua (H2O) está constituida por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.

Elemento Químico. Un elemento químico es una sustancia pura que se compone de un solo tipo de átomo, caracterizado por su número particular de protones en los núcleos de sus átomos, número conocido como «número atómico» y que es representado por el símbolo Z.

2 La química la podemos observar donde quiera que estemos debido a que tiene múltiples aplicaciones. Por ejemplo:

 Los fármacos están hechos por compuestos químicos sintetizados en el laboratorio. Uno de los fármacos más comunes es la aspirina.

 Los médicos no podrían operar sin el uso de químicos, como la anestesia. Incluso, los implementos indispensables en una operación están hechos de químicos, estos son: los guantes, pinzas, bisturí.

 La elaboración de cosméticos como labiales, maquillaje, entre otros no sería posible sin el uso de químicos.

 También podemos ver el uso de los químicos en los alimentos, industria textil (ropa), tecnología, artículos de limpieza.

PRÁCTICA 1

Desarrolla tus Conocimientos

1. ¿Qué es la Química?

2. ¿Qué son los compuestos?

3. Defina y grafique el Átomo.

3

TEMA 2. TABLA PERIODICA

TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS (SISTEMA PERIODICO)

El científico Dmitry Mendeleev publicó la primera de estas tablas en 1969.La tabla periódica de los elementos es una disposición de los elementos químicos en forma de tabla, ordenados por su número atómico, por su configuración de electrones y sus propiedades químicas. Este ordenamiento muestra tendencias periódicas, como elementos con comportamiento similar en la misma columna.

En física y química, el NÚMERO ATÓMICO

de un elemento químico es el número total de protones que tiene cada átomo de ese elemento. Se suele

representar con la letra Z. Los átomos de diferentes elementos tienen distintos números de electrones y protones. Un átomo en su estado natural es

neutro y tiene un número igual de electrones y protones. Un átomo de sodio (Na) tiene un número atómico de 11; posee 11 electrones y 11 protones. Un átomo de magnesio (Mg), tiene número atómico de 12, posee 12 electrones, 12 protones y un átomo de uranio (U), que tiene número atómico de 92, posee 92 electrones y 92 protones.

Por ejemplo, todos los átomos del elemento hidrógeno tienen 1 protón y su Z = 1; esto sería ₁H. Los de helio tienen 2 protones y Z = 2; asimismo, ₂He. Los de litio, 3 protones y Z = 3…,

4 LA MASA ATÓMICA es la masa de un átomo, más frecuentemente expresada en unidades de masa atómica unificada. *La masa atómica puede ser considerada como la masa total de protones y neutrones en un solo átomo*

¿Sabías que la letra “J” no aparece en la Tabla Periódica? Sí, es la única letra del alfabeto que no está dentro de la Tabla Periódica de los elementos químicos. Lo que ocurre es que los nombres de los elementos químicos son una abreviación, vienen de sus nombres en latín, y la J no existía en latín, más bien la J es una transformación que sufrió la I, esto explica que la J también tenga un punto arriba. Inicialmente se le conoció como i holandesa.

ENERGÍA DE IONIZACIÓN. La energía de ionización o potencial de ionización es la energía necesaria para separar

un electrón en su estado fundamental de un átomo de un elemento en estado gaseoso. LA AFINIDAD ELECTRÓNICA o electroafinidad se

define como la energía liberada cuando un átomo gaseoso neutro en su estado fundamental captura un electrón y forma un ion mononegativo.

Las columnas verticales de elementos se denominan grupos o familias. ... Los elementos de la tabla periódica se clasifican en familias, también llamadas "Grupos", porque las tres categorías principales de los elementos (metales, no metales y metaloides) son muy amplias.

La tabla periódica actual consiste en un cuadro de doble entrada en el que los elementos están agrupados en siete períodos (filas) y dieciocho grupos (columnas). Veamos la siguiente característica:

• En cada período aparecen los elementos para los que el último nivel de su configuración electrónica coincide con el número del periodo, situados por orden creciente del número atómico.

La Tabla Periódica presenta siete períodos, numerados del 1 al 7. El número de elementos que contiene cada período es variable:

 El período 1 contiene 2 elementos.

 Los períodos 2 y 3 contienen 8 elementos cada uno.  Los períodos 4 y 5 contienen 18 elementos cada uno.

 Los períodos 6 y 7 contienen 32 elementos cada uno, ya que incluyen, respectivamente, los lantánidos y los actínidos.

 En cada grupo aparecen los elementos que presentan el mismo número de electrones en el último nivel ocupado, capa de valencia. Así, por ejemplo, los elementos del grupo 15 contienen cinco electrones en su capa más extensa.

5

PRÁCTICA 2

Desarrolla tus Conocimientos.

1. ¿Qué es la tabla periodica y quien la propuso?

2. ¿Qué es la afinidad electrónica?

3. ¿Qué es la energia ionizante?

4. ¿Que son los periodos y los grupos en la tabla periodica?

6

TEMA 3. SÍMBOLOS Y FORMULAS QUIMICAS

Los símbolos químicos son abreviaciones o signos que se utilizan para identificar los elementos y compuestos químicos. Algunos elementos de uso frecuente y sus símbolos son: carbono, C; oxígeno,O; nitrógeno, N; hidrógeno, H; cloro, Cl; azufre, S; magnesio, Mg; aluminio, Al; cobre, Cu; argón, Ar; oro, Au; hierro, Fe; plata, Ag; platino, Pt. Fueron propuestos en 1814 por Berzelius en remplazo de los símbolos alquímicos y los utilizados por Dalton en 1808 para explicar su teoría atómica.

La mayoría de los símbolos químicos se derivan de las letras griegas del nombre del elemento, principalmente en latín, pero a veces en inglés, alemán, francés o ruso. La primera letra del símbolo se escribe con mayúscula, y la segunda (si la hay) con minúscula. Los símbolos de algunos elementos conocidos desde la antigüedad, proceden normalmente de sus nombres en latín. Por ejemplo, Cu de cuprum (cobre), Ag de argentum (plata), Au de aurum (oro) y Fe de ferrum (hierro). Este conjunto de símbolos que denomina a los elementos químicos es universal. Los símbolos de los elementos pueden ser utilizados como abreviaciones para nombrar al elemento, pero también se utilizan en fórmulas y ecuaciones para indicar una cantidad relativa fija del mismo. El símbolo suele representar un átomo del elemento en una molécula u otra especie química. Sin embargo, los átomos tienen unas masas fijas, denominadas masas atómicas relativas, por lo que también representa un mol.

Formulas químicas.

En química, un compuesto químico es una sustancia formada por la combinación de dos o más elementos distintos de la tabla periódica. Los compuestos son representados por una fórmula química. Por ejemplo, el agua (H2O) está constituida por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Los elementos de un compuesto no se pueden dividir o separar por procesos físicos (decantación, filtración, destilación), sino solo mediante procesos químicos.

Una fórmula química es una forma de expresar información sobre las proporciones de los átomos que constituyen un compuesto químico en particular, utilizando las abreviaturas normalizadas de los elementos químicos y subíndices para indicar el número de átomos involucrados.

 Fórmula empírica. En química la fórmula empírica es una expresión que representa la proporción más simple en la que están presentes los átomos que forman un compuesto químico. Es por tanto la representación más sencilla de un compuesto. Por ello, a veces, se le llama fórmula mínima y se representa con "fm". NaCl, SiO2

 Formula Molecular. La fórmula molecular expresa el número real de átomos que forman una molécula a diferencia de la fórmula química que es la representación convencional de los elementos que forman una molécula o compuesto químico. Una fórmula molecular se compone de símbolos y subíndices numéricos; los símbolos corresponden a los elementos que forman el compuesto químico representado y los subíndices son la cantidad de átomos presentes de cada elemento en el compuesto. La fórmula molecular se utiliza para la representación de los compuestos inorgánicos y en las ecuaciones químicas. También es útil en el cálculo de los pesos moleculares. CO2

, H

2

O, H

2

O

2

, N

2

O

4.

 La fórmula semidesarrollada muestra todos los átomos que forman una molécula covalente, y los enlaces entre átomos de carbono (en compuestos orgánicos) o de otros tipos de átomos. No se indican los enlaces carbono-hidrógeno. Es posiblemente la fórmula química más empleada aunque no permite ver la geometría real de las moléculas. Una fórmula semidesarrollada es una simplificación de una fórmula desarrollada, en la cual no se representan los enlaces carbono -hidrógeno. Por ejemplo, el octano tiene como fórmula molecular

C8H18

. Y como Formula semidesarrollada CH3 − CH2 − CH2 − CH2 − CH2 − CH2 − CH2 − CH3

7  Una fórmula desarrollada es un tipo de fórmula química en la que aparecen todos los átomos que forman la molécula y los enlaces entre ellos. Sólo es válida para compuestos covalentes; no para sustancias iónicas. La fórmula desarrollada no muestra la geometría real de la molécula, como los ángulos o la forma real; muestra solamente cómo están enlazados unos átomos con otros, sin ofrecer su estructura

real. El octano tiene como fórmula molecular C8H18. Y como Formula desarrollada

 Fórmula estereoquímica. La estereoquímica es una parte de la química que toma como base el estudio de la distribución espacial de los átomos que componen las moléculas y el cómo afecta esto a las propiedades y reactividad de dichas moléculas. También se puede definir como el estudio de los isómeros: compuestos químicos con la misma fórmula molecular pero de diferentes fórmulas estructurales.

Nomenclatura R y S.

Siempre habrá solo dos enantiómeros, por lo que debemos de usar algunos métodos para poderlos diferenciarlos. Para lograr esto se les antepone R o S colocándolo entre paréntesis antes del nombre del compuesto.

Los enantiómeros también llamados isómeros ópticos, son una clase de estereoisómeros tales que en la pareja de compuestos la molécula de uno es imagen especular de la molécula del otro y no son superponibles. Cada uno de ellos tiene, en su nombre, la letra correspondiente: R (del latín rectus, derecho) o S (del latín sinister, izquierdo). Los compuestos enantiopuros son muestras que poseen, dentro de los límites de detección, solo una de las dos moléculas quirales

La quiralidad es la propiedad de un objeto de no ser superponible con su imagen especular. Como ejemplo sencillo, la mano izquierda humana no es superponible

con su imagen especular (la mano derecha). Como contraejemplo, un cubo o una esfera sí son superponibles con sus respectivas imágenes especulares.

8

PRÁCTICA 3

Desarrolla tus Conocimientos.

1. ¿Qué son Los símbolos químicos?

2. ¿Que son las formulas quimicas?

3. ¿Qué es una formula molecular?

4. ¿Qué son las formulas desarrolladas y las semidesarrolladas?

9

TEMA 4. LAS REACCIONES QUÍMICAS Y SUS ECUACIONES

En Una ecuación química es una descripción simbólica de una reacción química. Muestra las sustancias que reaccionan y las sustancias que se originan. La ecuación química ayuda a visualizar los reactivos que son los que tendrán una reacción química y los productos, que son las sustancias que se obtienen de este proceso.

«La estequiometría es la ciencia que mide las proporciones cuantitativas o relaciones de masa de los elementos químicos que están implicados (en una reacción química)».

LEY DE CONSERVACIÓN DE LA MATERIA «En un sistema aislado, durante toda reacción química ordinaria, la masa total en el sistema permanece constante, es decir, la masa consumida de los reactivos es igual a la masa de los productos obtenidos»

Ejemplo 1: Combustión de una vela. Cuando una vela arde no se gana ni se pierde masa. La masa total de la cera y del oxígeno molecular (O2) presente antes de la combustión es igual a la masa total de dióxido de carbono (CO2), vapor de agua (H2O) y cera sin quemar que quedan cuando la vela se apaga. Una reacción química, también llamada cambio químico o fenómeno químico, es todo proceso termodinámico en el cual dos o más sustancias, se transforman, cambiando su estructura molecular y sus enlaces, en otras sustancias llamadas productos. Los reactantes pueden ser elementos o compuestos. TIPOS DE REACIONES QUIMICAS

 La reacción de combustión es un proceso químico, que consiste en una reacción de oxidación de materiales llamados combustibles, principalmente formados por carbono C, hidrógeno H y azufre S, en presencia de oxígeno. Son reacciones que se producen de forma muy rápida y con desprendimiento de calor. TIPOS DE COMBUSTIÓN. La combustión puede ser completa, estequiométrica o incompleta.

o Combustión completa o perfecta: Se produce toda la reacción. El oxígeno ha sido al menos el suficiente para completar la reacción. Los componentes se oxidan completamente, formando dióxido de carbono (CO2), agua líquida (H2O) y en su caso, dióxido de azufre (SO2).

o Combustión incompleta: Es aquella cuyos gases de combustión contienen compuestos que no han sido quemados del todo, como por ejemplo: monóxido de carbono (CO), partículas de carbono, hidrógeno, etc. Estos compuestos pueden ser muy tóxicos (como en el caso del monóxido de carbono.

 Una reacción de síntesis

o reacción de combinación es un proceso elemental en el que dos o más sustancias químicas reaccionan para generar un solo producto. Elementos o compuestos sencillos que se unen para formar un compuesto más complejo.

10  En una reacción de descomposición, una

sola sustancia se descompone o se rompe, produciendo dos o más sustancias distintas. A este tipo de reacciones se le puede considerar como el inverso de las reacciones de combinación. El material inicial debe ser un compuesto y los productos pueden ser elementos o compuestos.

 Una reacción de sustitución simple, también llamada reacción de desplazamiento simple, es una reacción en la que un elemento se sustituye por otro dentro un compuesto.

 Las reacciones de desplazamiento doble — también llamadas de sustitución doble, de intercambio o reacciones de metátesis— suceden cuando las partes de dos compuestos intercambian elementos (AB + CD → CB + AD)

 Reacción exotérmica. Se denomina reacción exotérmica a cualquier reacción química que desprenda energía, ya sea como luz o calor, o lo que es lo mismo: con una variación negativa de la entalpía; es decir. El prefijo exo significa «hacia fuera». Por lo tanto se entiende que las reacciones exotérmicas liberan energía.

 Reacción endotérmica. Se denomina reacción endotérmica a cualquier reacción química que absorbe energía, normalmente en forma de calor. Es decir, la energía que poseen los productos es mayor a la de los reactivos.

 Se denomina reacción de reducción-oxidación, de óxido-reducción o, simplemente, reacción rédox, a toda reacción química en la que uno o más electrones se transfieren entre los reactivos, provocando un cambio en sus estados de oxidación. Siempre que tenemos una reacción de oxidación-reducción vamos a tener un oxidante y un reductor. OXIDANTE: El oxidante gana electrones, y por tanto se reduce.

NÚMERO DE VALENCIA:

La valencia, es el número de electrones que tiene un elemento en su último nivel de energía, son los que pone en juego durante una reacción química o para establecer un enlace con otro elemento. Hay elementos con más de una valencia, por ello se reemplaza a este concepto con el de números de oxidación que a fin de cuentas representa lo mismo.

NÚMERO DE OXIDACIÓN:

El número de oxidación es un número entero que representa el número de electrones que un átomo pone en juego cuando forma un compuesto determinado.

El número de oxidación es positivo si el átomo pierde electrones, o los comparte con un átomo que tenga tendencia a captarlos. Y será negativo cuando el átomo gane electrones, o los comparta con un átomo que tenga tendencia a cederlos.

La diferencia entre el número de valencia y oxidación es que el número de valencia de un elemento determina el número de electrones que tiene en su último nivel de energía y el número de oxidación es el que nos dice el número de electrones que un átomo recibe o que pone a disposición de otros.

11

PRÁCTICA 4

Desarrolla tus Conocimientos.

1. ¿Qué es una ecuacion quimica?

2. Realialice una reacion quimicas y sus partes

3. Tipos de reacciones quimicas de ejemplos de cada una

4. ¿Qué son los estados de oxidación de los elementos?

12

TEMA 5. DISOLUCIONES, PORCENTAJE MASA/MASA, PORCENTAJE

VOLUMEN/VOLUMEN, PORCENTAJE MASA/VOLUMEN

Una disolución es una mezcla homogénea a nivel molecular o iónico de dos o más sustancias puras que no reaccionan entre sí, cuyos componentes se encuentran en proporciones variables.12 También se puede definir como una mezcla homogénea formada por un disolvente y por uno o varios solutos.

Un ejemplo común podría ser un sólido disuelto en un líquido, como la sal o el azúcar disueltos en agua; o incluso el oro en mercurio, formando una amalgama. También otros ejemplos de disoluciones son el vapor de agua en el aire, el hidrógeno en paladio o cualquiera de las aleaciones existentes.

La clave para comprender las disoluciones es distinguir entre soluto, solvente y solución. El soluto es la sustancia que se disuelve y es el componente que se encuentra en menor proporción. El disolvente es la sustancia que disuelve al soluto y es el componente que se encuentra en mayor proporción. Una disolución puede estar formada por varios solutos que se encuentran en el mismo disolvente. Por ejemplo, podemos disolver una cierta cantidad de azúcar y sal en agua en una misma disolución.

Unidades de concentración. El comportamiento de las soluciones no solamente depende de la interacción entre soluto y solvente, sino también de la cantidad de cada una de estas sustancias. Utilizamos el término concentración para representar la cantidad de soluto disuelta en el solvente. Mientras más concentrada sea una solución, hay mucho más soluto disuelto en el solvente. Las unidades de concentración más importantes son:

Porcentaje masa/masa, Porcentaje volumen/volumen, Porcentaje masa/volumen, Partes por millón, Molaridad, Molalidad y fracción molar.

Porcentaje en masa. Normalmente, a la masa la expresamos en gramos, y el porcentaje en masa corresponde a los gramos de soluto que hay en 100 g de disolución. Las masas de soluto y de disolución deben expresarse en las mismas unidades, puesto que un porcentaje no tiene unidades.

Se ha preparado una solución de dos moles de sal (NaCl) en quinientos gramos de agua (H2O). Determinemos el porcentaje en masa.

La concentración de la solución en porcentaje de masa es de 18,94%. En un enunciado, la pregunta no solo puede estar enfocada en calcular el porcentaje de masa, también puede pedir determinar la masa de soluto o masa de solvente, para un porcentaje de masa.

13 Porcentaje volumen/volumen. El

porcentaje en volumen de una disolución indica el volumen de soluto que hay en cien unidades de volumen de disolución. Al porcentaje en volumen lo empleamos para expresar la concentración de disoluciones cuyo soluto es un líquido o un gas, es decir, sustancias que medimos en unidades de volumen (m, L, m3).

Equivalencias: 1000 mL = 1L 1000 L = 1m3 1 cm3 = 1mL

Densidad del agua = 1 g/mL

Concentración en masa/volumen. Las disoluciones también se caracterizan por tener una densidad determinada, puesto que es una propiedad de todas las sustancias, tanto si son puras como si forman parte de una mezcla.

La densidad de una disolución indica la relación entre la masa de disolución y su volumen:

No debemos confundir la densidad de una disolución con su concentración en masa (masa de soluto/volumen de disolución).

El porcentaje en masa de una disolución de ácido acético (CH3COOH) es del 55% y su densidad es de 1,03 g/mL. Calculemos su concentración en g/L.

14

PRÁCTICA 5

Desarrolla tus Conocimientos.

1. Se ha preparado una disolución de quince gramos de glucosa (C6H12O6) en doscientos gramos de agua (H2O). Expresemos su concentración como porcentaje en masa.

2. En la etiqueta de una botella de vinagre se puede leer que tiene un 4% de ácido acético. Calcula el volumen de ácido acético que contiene si su capacidad es de 750 mL.

3. Un pedazo de madera tiene un volumen de 6 cm3, si su densidad es igual a 2,7 g/cm3, ¿cuál es su masa?

15

TEMA 6. DISOLUCIONES, PARTES POR MILLÓN, MOLARIDAD, MOLALIDAD

Y FRACCIÓN MOLAR.

El comportamiento de las soluciones no solamente depende de la interacción entre soluto y solvente, sino también de la cantidad de cada una de estas sustancias. Utilizamos el término concentración para representar la cantidad de soluto disuelta en el solvente. Mientras más concentrada sea una solución, hay mucho más soluto disuelto en el solvente.

Partes por millón. Determina un rango de tolerancia. Se refiere a la cantidad de unidades de una determinada sustancia (agente, etc.) que hay por cada millón de unidades del conjunto. Por ejemplo, en un millón de granos de arroz, si se pintara uno de negro, este grano representaría una (1) parte por millón la cual se abrevia como "ppm".

Calculemos la cantidad de partes por millón de calcio en el agua potable si la cantidad permitida es

de 3 miligramos (mg) de calcio por cada 100 mL de solución.

Molaridad. En química, la concentración molar (también llamada molaridad), es una medida de la concentración de un soluto en una disolución. Esta unidad tradicional se expresa a menudo por la M (mayúscula) (pronunciada molar. La molaridad (M) de un componente es el número de moles de dicho componente por litro de disolución.

Determinemos la molaridad de una disolución formada por cuarenta gramos de amoníaco (NH3) disueltos en agua si el volumen de la solución es de 0,1 m3.

Dilución. Consiste en ir de una solución concentrada a una solución menos concentrada. Para determinar la concentración de diluciones utilizamos la siguiente fórmula: M1 V1= M2 V2. Donde M1 y M2 son las concentraciones molares de las disoluciones inicial y final respectivamente. Al igual V1 y V2 son los volúmenes iniciales y finales respectivamente.

Se compra un frasco de 2 litros de ácido sulfúrico (H2SO4) cuya concentración es de 8M. Para trabajar en el laboratorio se requiere una concentración de volumen de 1,5M. Calculemos el volumen final de la disolución.

16 Molalidad. La molalidad (m) de un componente es la relación entre el número de moles del soluto respecto a kilogramos (kg) de solvente. Es una medida de la concentración de un soluto en una solución en términos de cantidad de sustancia en

una cantidad específica de masa del solvente.

Calculamos la molalidad de 4 gramos de azúcar (C12H22O11) disueltos en 350 mL de agua caliente a 80 °C. ¿Cuál es la molalidad de la solución de azúcar? Considerando que la densidad del agua a 80 °C es 0,975 g/mL.

Por lo tanto, la molalidad de la solución de azúcar es 0,035 mol/kg.

Fracción molar. La fracción molar no tiene unidades, porque representa la relación que existe entre componentes. La fracción molar es una unidad química que se usa para expresar la concentración de un soluto en una disolución. Se define como el cociente entre los moles de soluto y el total de moles de la disolución, que se calcula sumando los moles de soluto y de solvente. La suma de las fracciones molares de una mezcla siempre da 1, por ejemplo, si hubiera dos componentes. XA+XB = 1

Calculemos la fracción molar de una solución formada por 30 gramos de cloruro de sodio (NaCl) y 500 gramos de agua.

17

PRÁCTICA 6

Desarrolla tus Conocimientos.

1. ¿Cuánta plata (Ag) necesitamos disolver en una solución de 67 ppm si preparamos un total de 500 mL?

2. Calcula la molaridad de una disolución obtenida al mezclar 12 g de ácido sulfúrico, H2SO4, en suficiente agua para obtener 300 mL de disolución.

3. Un globo está compuesto por varios gases: 5 gramos de hidrógeno (H2), 60 gramos de nitrógeno molecular (N2) y 120 gramos de dióxido de carbono (CO2). Encontremos la fracción molar:

18

TEMA 7. EL ORIGEN DE LA VIDA EN LA TIERRA

ORIGEN DEL CARBONO. En la gran explosión que dio origen a nuestro universo solo se sintetizaron los elementos químicos más ligeros: hidrógeno, helio y litio. Todos los demás se forjarían miles de millones de años después, por agregación de esos núcleos ligeros en el corazón de las estrellas. En particular, el elemento clave de la química orgánica, el carbono, se sintetiza a partir de una reacción de fusión en la que toman parte tres núcleos de helio 4, o partículas alfa. Dicha secuencia se conoce como proceso triple alfa. El carbono (del latín, carbo, 'carbón') es un elemento químico con símbolo C, número atómico 6 y masa atómica 12,01. Es un no metal tetravalente, disponiendo de cuatro electrones para formar enlaces químicos covalentes. Tres isótopos del carbono se producen de forma natural, los estables 12C y 13C y el isótopo radiactivo 14C, que decae con una vida media de unos 5730 años. El carbono es uno de los pocos elementos conocidos desde la antigüedad y es el pilar básico de la química orgánica. Está presente en la Tierra en el estado de cuerpo simple (carbón y diamantes), de compuestos inorgánicos (CO2 y CH4) y de compuestos orgánicos (biomasa, petróleo y gas natural). También se han sintetizado muchas nuevas estructuras basadas en el carbono: carbón activado, negro de humo, fibras, nanotubos, fullerenos y grafeno.

EL ORIGEN DEL AGUA EN LA TIERRA o la razón de que en esta claramente haya más agua líquida que en los otros planetas rocosos del sistema solar, no se comprende completamente. Existen numerosas hipótesis más o menos mutuamente compatibles acerca de cómo el agua se pudo haber acumulado en la superficie terrestre en el transcurso de 4,6 millones de años en cantidad suficiente como para generar océanos. Posibles razones del origen del agua en el planeta:

 Enfriamiento planetario. El enfriamiento del mundo primordial, en el transcurso del eón Hádico, habría ocurrido hasta el punto que se desgasificaron los componentes volátiles de una atmósfera dotada de presión suficiente para la estabilización y retención del agua en estado líquido.

 Fuentes Extraplanetarias. Cometas, objetos transneptunianos o meteoroides dotados de agua abundante (protoplanetas) procedentes de los confines del cinturón de asteroides principal, colisionantes contra la Tierra, habrían podido ser los vectores (portadores) del agua de los futuros océanos.

 Actividad volcánica. Así mismo, el agua terrestre habría podido provenir como consecuencia de uno de los procesos de vulcanismo: vapor de agua expulsado durante erupciones volcánicas posteriormente condensadas y generadoras de lluvia.

ORIGEN DE LA VIDA. ¿Cómo empezó la vida en la Tierra?. Todavía nadie conoce la historia completa; practicamente todos, en algún momento, nos hemos preguntado cómo comenzó la vida en la Tierra .Hay por lo menos cuatro tipos de explicaciones sobre cómo comenzó la vida.

1. El creacionismo es la creencia religiosa de que el Universo y la vida se originaron «de actos concretos de creación divina». Para los creacionistas de la Tierra joven, esto incluye una interpretación bíblica literal de la narrativa acerca de la creación presentada en el Génesis (el primer libro de la Biblia) y el rechazo de la teoría científica de la evolución.

2. La teoría de la generación espontánea fue una teoría que sostenía que ciertas formas de vida (animal y vegetal) surgen de manera espontánea a partir de materia orgánica, inorgánica o de una combinación de las mismas.

3. La Teoría quimiosintética de Oparin-Haldane cuenta con la mayor cantidad de evidencias científicas que la corroboran, siendo la más importante la obtenida en el experimento de Miller y Urey en el que se demostró que a partir de compuestos inorgánicos se formaron compuestos orgánicos, desarrollado en 1953. La teoría biosintética, o teoría quimiosintética, también llamada teoría del origen físicoquímico de la vida, es aquella que postula que las moléculas se agruparon

19 formando asociaciones cada vez más complejas a partir de las cuales, luego de miles de millones de años, se originaron las primeras células.

4. Panspermia. La panspermia es la teoría que dice que la vida en la Tierra es de origen extraterrestre.

a. Hipótesis de la panspermia natural. . Esta hipótesis propone que los organismos vivos habrían llegado en meteoritos o cometas desde el espacio a la Tierra, después de haber habitado otros cuerpos celestes.

b. Hipótesis de la panspermia dirigida. Relacionada con la hipótesis de la panspermia, también se ha postulado la hipótesis de una panspermia artificial, conocida como hipótesis de panspermia dirigida.

El experimento de Redi. Francesco Redi (1626-1697), reconocido médico italiano, fue uno de quienes dudaron de la generación espontánea: pensaba que los insectos jamás podrían nacer de la putrefacción. Con el propósito de demostrarlo, diseñó un experimento para determinar si se desarrollaban larvas de moscas si no se dejaba a ninguna mosca adulta entrar en contacto con la carne. Puso la carne en tres frascos: uno de ellos permaneció abierto y selló los otros dos. En el frasco abierto, observó que había moscas continuamente. Después de un corto período, había gusanos únicamente en el frasco abierto. Redi llegó a la conclusión de que los gusanos aparecían en la carne descompuesta solo si las moscas habían puesto antes sus huevos en la carne.

El experimento de Spallanzani. Lázaro Spallanzani (1729-1801) demostró en 1769 que no existe la generación espontánea de la vida, abriendo de alguna forma el camino a Pasteur quien trabajaría en el asunto en el siglo XIX.

El experimento de Pasteur. En 1861, Louis Pasteur realizó una serie de experimentos que probaron definitivamente que también los microbios se originaban a partir de otros microorganismos. Siguiendo la recomendación de Balard, utilizó dos frascos de cuello de cisne (similares a un Balón de destilación con boca larga y encorvada). Estos matraces tienen los cuellos muy alargados que se van haciendo cada vez más finos, terminando en una apertura pequeña, y tienen forma de "S". En cada uno de ellos metió cantidades iguales de caldo de carne (o caldo nutritivo) y los hizo hervir para poder eliminar los posibles microorganismos presentes en el caldo. La forma de "S" era para que el aire pudiera entrar y que los microorganismos se quedasen en la parte más baja del tubo.

La Teoría quimiosintética de Oparin-Haldane cuenta con la mayor cantidad de evidencias científicas que la corroboran, siendo la más importante la obtenida en el experimento de Miller y Urey en el que se demostró que a partir de compuestos inorgánicos se formaron compuestos orgánicos, desarrollado en 1953. La teoría biosintética, o teoría quimiosintética, también llamada teoría del origen físicoquímico de la vida, es aquella que postula que las moléculas se agruparon formando asociaciones cada vez más complejas a partir de las cuales, luego de miles de millones de años, se originaron las primeras células

20

PRÁCTICA 7

Desarrolla tus Conocimientos.

1. Como se origino el Carbono en el universo.

2. Cual es la importancia del Carbono en la vida sobre la Tierra

3. ¿Como se origino el Agua en la Tierra?

4. ¿Nombre y explique brevemente las teorias del origen de la vida en la Tierra?

21

TEMA 8. EL CARBONO

Aunque no se conocen totalmente cómo fueron las reacciones que dieron lugar a las primitivas formas de vida, ciertos factores intervinieron en aquellas reacciones: el agua, la luz solar y el carbono. Este último es un elemento no metálico con una presencia variada en nuestro planeta.

La química orgánica estudia los compuestos del carbono. Inicialmente se creyó que los compuestos químicos que intervienen en los procesos vitales poseían una especie de impulso vital que los caracterizaba y que solo se podían obtener a partir de seres vivos. No obstante, en 1828 el científico alemán F. Wöhler (1800-1882) sintetizó por primera vez una sustancia orgánica, la urea, a partir de sustancias definidas como no orgánicas. A partir de esta reacción se desechó la teoría de que ciertas sustancias poseían un principio vital.

El carbono es un elemento químico con símbolo C, número atómico 6 y masa atómica 12,01. Es un no metal y tetravalente, disponiendo de cuatro electrones para formar enlaces químicos covalentes. Tres isótopos del carbono se producen de forma natural, los estables 12C y 13C y el isótopo radiactivo 14C, que decae con una vida media de unos 5730 años. El carbono es uno de los pocos elementos conocidos desde la antigüedad, y es el pilar básico de la química orgánica.

Está presente en la Tierra en estado de cuerpo simple (carbón y diamantes), de compuestos inorgánicos (CO2 y CaCO3) y de compuestos orgánicos (biomasa, petróleo y gas natural). También se han sintetizado muchas nuevas estructuras basadas en el carbono: carbón activado, negro de humo, fibras, nanotubos, fullerenos y grafeno.

El carbono en la naturaleza.

 Diamante El diamante es un sólido transparente y muy duro que se forma en el interior de la Tierra, bajo presiones y temperaturas muy elevadas. Los átomos de carbono se unen mediante enlaces fuertes covalentes constituyendo una estructura cristalina perfecta.

 El grafito es un sólido de color negro, tacto suave y conductor de electricidad. Su estructura cristalina está formada por láminas cuyos átomos se unen por fuertes enlaces covalentes. Las láminas, paralelas entre sí, se unen mediante fuerzas débiles, por lo que el grafito es fácilmente exfoliable.

 Carbono amorfo o carbón. Como su nombre lo dice, es el carbono que no tiene una estructura definida. Puede fabricarse carbono amorfo e incluso puede contener cristales microscópicos de grafito y a veces hasta de diamante. Algunos ejemplos de carbono artificial son: • Carbono de coke • Carbón vegetal, • Carbón de humo, • Carbón de retorta

 El fullereno C60 es una molécula que consta de 60 carbonos distribuidos en forma de 12 pentágonos, 20 hexágonos. Lo común es compararlo con un balón de fútbol por su estructura.  Nanotubos Los fullerenos tienden a formar nanotubos que se de gran utilidad en la industria. Los

nanotubos son buenos conductores eléctricos y térmicos, se consideran la fibra más fuerte que puede existir.

Tipos de carbono.

Carbono primario Es aquel átomo de carbono que está unido a un solo carbono. El resto de enlaces están unidos a otros átomos que pueden ser o no de hidrógenos

22 Carbono secundario. Es aquel átomo de carbono que está unido a

dos átomos de carbono. El resto de enlaces están unidos a otros átomos que pueden ser o no de hidrógenos

Carbono terciario. Es aquel

átomo de carbono que está unido a tres átomos de carbono. El resto de enlaces están unidos a otros átomos distintos de carbono,

que pueden ser o no de hidrógenos.

Carbono cuaternario Es aquel átomo de carbono que está unido a

cuatro átomos de carbono. El resto de enlaces están unidos a otros

átomos distintos del carbono, que pueden ser o no de hidrógenos.

El ciclo del carbono. Llamamos ciclo del carbono al intercambio del carbono entre los seres vivos y el medio que les rodea. Se realiza a través de una serie de procesos:

 La atmósfera proporciona el dióxido de carbono, CO2, que permite a los vegetales, mediante la fotosíntesis, sintetizar su materia viva.

 Esta materia vegetal es asimilada por los animales que se alimentan de ella para formar su propia materia viva.

 El dióxido de carbono vuelve a la atmósfera en la respiración de los seres vivos y, tras la muerte, en su descomposición.

 En ocasiones, los restos de los seres vivos se fosilizan transformándose en carbón y petróleo. La combustión de estos combustibles fósiles también restituye el dióxido de carbono a la atmósfera.

Entre la gran variedad de compuestos de carbono se pueden incluir venenos letales tales como la tetradotoxina, la ricina lectina obtenida de las semillas de ricino (Ricinus communis), el cianuro (CN−) y el envenenamiento por monóxido de carbono.

23

PRÁCTICA 8

Desarrolla tus Conocimientos.

1. Haga un resumen del carbono como elemento

2. Describa las formas alotropicas del carbono y su posible utilidad

24

TEMA 9. HIDROCARBUROS DE CADENA ABIERTA

Los Hidrocarburos son compuestos orgánicos conformados únicamente por átomos de carbono e hidrógeno. El carbono tiene 4 electrones en su capa más externa (y debido a que cada enlace covalente requiere una donación de 1 electrón, por átomo, al enlace) el carbono tiene exactamente cuatro enlaces que hacer, y sólo es estable si se usan los 4 de estos enlaces. Las cadenas de átomos de carbono pueden ser lineales o ramificadas, y abiertas o cerradas. Los que tienen en su molécula otros elementos químicos (heteroátomos) se llaman hidrocarburos sustituidos. La mayoría de los hidrocarburos encontrados en la Tierra ocurren naturalmente en petróleo crudo, donde la materia orgánica descompuesta proporciona una abundancia de carbono e hidrógeno que, cuando se une, puede catenarse para formar cadenas aparentemente ilimitadas.

25 Alcanos. Los alcanos son hidrocarburos de cadena abierta cuyos enlaces carbono-carbono son todos simples.

CH4 metano, C2H6 etano, C3H8 propano, C4H10 butano, C5H12 pentano, C6H14 hexano, C7H16 heptano.

Estructura. Hay tres tipos de estructuras con las que se puede representar una molécula. En dos dimensiones (2D), en tres dimensiones (3D) y en forma de esqueleto. Ahora veremos un ejemplo, ‘tomando el hexano (C6H14) como referente.

La fórmula estructural en 2D.

Alquenos. Este grupo de hidrocarburos son insaturados porque presentan enlace doble. C2H4 eteno, C3H6 propeno, C4H8 buteno, C5H10 penteno, C6H12 hexeno, C7H14 hepteno

Nomenclatura de alquenos

Los alquenos lineales se nombran como los alcanos lineales, con las siguientes modificaciones: • La terminación -ano se sustituye por -eno.

• La cadena principal se empieza a numerar por el extremo más cercano al doble enlace. • Se indica el localizador del doble enlace, si es necesario, antes de nombrar la cadena.

26 Alquinos. Este grupo de hidrocarburos son insaturados porque presentan algún enlace triple.

Los alquinos lineales se nombran como los alcanos lineales, con las siguientes modificaciones: • La terminación -ano se sustituye por -ino.

• La cadena principal se empieza a numerar por el extremo más cercano al triple enlace. • Se indica el localizador del triple enlace, si es necesario, antes de nombrar la cadena. • Si la cadena tiene dos triples enlaces, la terminación -ino se transforma en -diino.

PRÁCTICA 9

Desarrolla tus Conocimientos.

27

TEMA 10. LOS COMPONENTES DE LOS ECOSISTEMAS

Hay una estrecha vinculación entre los seres vivos, tanto que cuando falta uno se daña a todo el ecosistema, en un efecto conocido como efecto cascada. Sin embargo, no son sólo los organismos vivos los que conforman el ecosistema; la ecología, considera dentro de este importante sistema vivo, a dos elementos primordiales: los bióticos y los abióticos…

Un ecosistema es un sistema biológico constituido por una comunidad de organismos vivos y el medio físico donde se relacionan. Se trata de una unidad compuesta de organismos interdependientes que comparten el mismo hábitat.

Los factores abióticos son un conjunto complejo de interacciones que limitan el control de las

actividades de los organismos, poblaciones y comunidades. Las sustancias inorgánicas: CO2, H2O, nitrógeno, fosfatos, etc. Son aquellos elementos del ecosistema que no poseen vida, pero que intervienen en un ecosistema; el agua, la luz, la

temperatura son algunos.

La Luz La vida en la tierra depende de la energía del sol, que llega a la superficie terrestre y queda a disposición de los seres vivos. Siendo así la luz solar la fuente principal de energía de un ecosistema El Agua cubre las tres cuartas partes de la superficie de la Tierra, distribuida entre los océanos, la atmósfera, los casquetes polares y las aguas continentales. El agua tiene un papel fundamental como motor de la actividad biológica en nuestro planeta.

La salinidad es un factor ambiental de gran importancia, y en buena parte determina los tipos de organismo que pueden vivir en un cuerpo de agua. Las plantas adaptadas a condiciones salinas se llaman halófitas. Algunos organismos (mayormente bacterias) que pueden vivir en condiciones muy salinas se clasifican como halófilos extremófilos. De un organismo que puede vivir en un amplio rango de salinidades, se dice que es eurihalino.

Las variaciones de temperatura se producen en función de: Altitud, Latitud, Grado de continentalidad, Estaciones, Efectos microclimáticos, Profundidad. La temperatura influye en la distribución de los organismos. Existe una norma de que a medida que aumenta la temperatura aumentan las actividades pero a partir de una cierta temperatura se dan límites subletales. La temperatura multiplica por un factor de 2-4 las reacciones. El límite superior produce la desnaturalización de las proteínas, aunque algunos organismos pueden llegar a vivir a 110 ºC. El límite inferior es la congelación del agua, se evita con anticongelantes en el fluido corporal.

El aire y el ecosistema. El viento transporta y dispersa granos de polen, semillas y esporas de plantas. También es responsable del desplazamiento de las nubes, por lo que esencial para la distribución del agua sobre la tierra

Se denomina SUELO a la parte superficial de la corteza terrestre, biológicamente activa, que proviene de la desintegración o alteración física y química de las rocas y de los residuos de las actividades de seres vivos que se asientan sobre ella.

28  Horizonte O, "Capa superficial del horizonte A“

 Horizonte A o zona de lavado vertical: Es el más superficial y en él enraíza la vegetación herbácea. Su color es generalmente oscuro por la abundancia de materia orgánica descompuesta o humus elaborado, determinando el paso del agua arrastrándola hacia abajo, de fragmentos de tamaño fino y de compuestos solubles.

 Horizonte B o zona de precipitado: Carece prácticamente de humus, por lo que su color es más claro (pardo o rojo.

 Horizonte C o subsuelo: Está constituido por la parte más alta del material rocoso in situ, sobre el que se apoya el suelo.

 Horizonte D o horizonte R (roca madre o material rocoso): es el material rocoso subyacente que no ha sufrido ninguna alteración química o física significativa.

Los factores bióticos

de un ecosistemas están conformados por los seres vivos: plantas, animales, hongos...

La biota está compuesta por los organismos vivos de un ecosistema, los cuales se dividen en dos categorías generales: los autótrofos y los heterótrofos. Esta distinción se basa en sus necesidades nutricionales y el tipo de alimentación.

La biosfera es el ecosistema global. Al mismo concepto nos referimos con otros términos, que pueden considerarse sinónimos, como ecosfera o biogeosfera. Tiene características que permiten hablar de ella como un gran ser vivo, con capacidad para controlar, dentro de unos límites, su propio estado y evolución. Este significado de «envoltura viva» de la Tierra, es el de uso más extendido, pero también se habla de biósfera, en ocasiones, para referirse al espacio dentro del cual se desarrolla la vida. Su origen se remonta, al menos, a 3.500 millones de años atrás. Podemos decir que la Biosfera esta compuesta por tre grande Sistemas.

1. La atmósfera es la capa de gas que rodea a un cuerpo celeste. Los gases resultan atraídos por la gravedad del cuerpo, y se mantienen en ella si la gravedad es suficiente y la temperatura de la atmósfera es baja.

2. La hidrosfera incluye océanos, mares, ríos, lagos, agua subterránea, el hielo y la nieve. ... El agua migra de unos depósitos a otros por una combinación de procesos de cambio de estado y de transporte que en conjunto configuran el ciclo hidrológico o ciclo del agua. La Tierra es el único planeta del sistema solar en el que está presente de manera permanente el agua líquida, que cubre aproximadamente dos terceras partes de la superficie terrestre, con una profundidad promedio de 3,5 km, lo que representa el 97 % del total de agua del planeta. El agua dulce representa 3 % del total y de esta cantidad aproximadamente 98,2 % está congelada, de ahí que solo se tenga acceso al 0,08 % de toda el agua del planeta.

3. La litosfera o litósfera es la capa sólida superficial de la Tierra, caracterizada por su rigidez. Está formada por la corteza y la zona más externa del manto, y mantiene un equilibrio isostático sobre la astenosfera, una capa «plástica» que forma parte del manto superior. La litosfera está fragmentada en una serie de placas tectónicas o litosféricas, en cuyos bordes se concentran los fenómenos geológicos endógenos, como el magmatismo (incluido el vulcanismo), la sismicidad o la orogénesis.

29

PRÁCTICA 10

Desarrolla tus Conocimientos.

1. ¿Qué es un ecosistema?

2. Cuáles son los componentes del Ecosistema. Desarrolle la idea.

3. Que es la Biosfera y su importancia para la vida

30

TEMA 11. LOS NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA

A continuación puedes ver un esquema de los NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA, los cuales son:

 Niveles de organización Abióticos

 Niveles de organización Bióticos

 Niveles de organización Ecológicos

A partir de la célula empiezan los niveles de organización de los seres vivos.

NIVELES DE ORGANIZACIÓN ABIÓTICOS. Los niveles de organización abióticos son aquellos que también existen en la materia inanimada. 1. NIVEL SUBATÓMICO: lo integran las partículas más pequeñas de la materia, como son los protones, los neutrones y los electrones. Electrón. Partícula que se encuentra alrededor del núcleo del átomo y que tiene carga eléctrica negativa. Protón. Partícula subatómica En física, el protón es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental positiva. Neutrón. Partícula elemental del núcleo del átomo que no tiene carga eléctrica.

2. NIVEL ATOMICO, lo componen los átomos, que son la parte más pequeña de un elemento químico que puede intervenir en una reacción. 3. NIVEL MOLECULAR: está formadoLa molécula es la partícula más pequeña que presenta todas las propiedades físicas y químicas de una sustancia, y se encuentra formada por dos o más átomos. Los átomos que forman las moléculas pueden ser iguales (como ocurre con la molécula de oxígeno, que cuenta con dos átomos de oxígeno) o distintos (la molécula de agua, por ejemplo, tiene dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno).

NIVELES DE ORGANIZACIÓN BIOTICOS. La biología se ocupa de analizar jerarquías o niveles de organización que van desde la célula al individuo. Este concepto implica que en el universo existen diversos niveles de complejidad.

1. NIVEL CELULAR: La célula es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. De hecho, la célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo. De este modo, puede clasificarse a los organismos vivos según el número de células que posean: si solo tienen una, se les denomina unicelulares (como pueden ser los protozoos o las bacterias, organismos microscópicos); si poseen más, se les llama pluricelulares.. Se distinguen dos tipos de células: Las células procariotas: son las que carecen de envoltura nuclear y, por lo tanto, la información genética se halla dispersa en el citoplasma, aunque condensada en una región denominada nucleoide. Las células eucariotas son las que tienen la información genética rodeada por una envoltura nuclear, que la aísla y protege, y que constituye el núcleo.

2. Tejidos: un tejido es una agrupación de varias células que tienen una misma misión. Por ejemplo el tejido muscular, sanguíneo, óseo, adiposo, epitelial, nervioso o cartilaginoso.

3. Órganos: son las unidades estructurales y funcionales de los seres vivos superiores. Están constituidos por varios tejidos diferentes y realizan una acción concreta.cuando varios tejidos se agrupan dan lugar a un órgano. Por ejemplo un musculo, el corazón, los pulmones, la vejiga, el ojo o el estómago.

4. Sistema o Aparato: Varios órganos agrupados forman un sistema. Por ejemplo el sistema muscular, el sistema respiratorio, sistema inmunológico, sistema nervioso, sistema o aparato digestivo, etc. Tanto el sistema como los aparatos están formados por órganos.

31

NIVELES DE ORGANIZACIÓN ECOLÓGICOS. Los niveles de organización ecológica son individuo,

población, comunidad, ecosistema, biosfera y bioma. ... Estos ecosistemas pueden ser estudiados en pequeños o en grandes niveles. En el nivel más simple de la jerarquía están los organismos

individuales, donde no se consideran las interacciones con otros organismos.

1. INDIVIDUO Ser vivo, animal o vegetal, perteneciente a una especie o género, considerado

independientemente de los demás.

2. POBLACIONES Conjunto de seres

vivos de la misma especie que habitan en un lugar determinado.

3. COMUNIDADES Una comunidad es

un grupo de individuos que tienen ciertos elementos en común, tales como idioma, costumbres, valores, tareas, visión del mundo, edad, ubicación geográfica (un barrio, por ejemplo), estatus social y/o roles.

4. ECOSITEMAS Están conformados

por seres vivos que habitan en un medio especifico y se relacionan entre si y con los factores abióticos del lugar. Y pueden ser Terrestres , Mixtos y acuaticos.

5. BIOSFERA O BIOMA La biosfera o biósfera es el sistema formado por el conjunto de los seres vivos del planeta Tierra. Este significado de «envoltura viva» de la Tierra, es el de uso más extendido, pero también se habla de biósfera, en ocasiones, para referirse al espacio dentro del cual se desarrolla la vida. Esta compuesta por tres grandes partes: La Litosfera, La Hidrosfera, La Atmosfera.

IMPORTANCIA DE LA BIOSFERA. Permite la vida en la tierra. La biosfera es, literalmente, la capa viva que recubre la superficie terrestre. Esta incluye la parte más superficial de la corteza terrestre, así como ríos, mares, lagos, océanos e incluso la parte más inferior de la atmósfera. El equilibrio entre todas estas partes permite la existencia de vida en la tierra, incluyendo a los humanos. Proporciona alimento y materia prima. La biota, es decir, el conjunto de elementos vivos de la biosfera, es el componente vital que proporciona a la humanidad la materia prima que necesita para sobrevivir: alimento, fibra y

combustible.

Tipos de Ecositemas

[Escriba una cita del documento o el resumen de un punto interesante. Puede situar el cuadro de texto en cualquier lugar del documento. Use la ficha Herramientas de dibujo para cambiar el formato del cuadro de texto de la cita.]

32

PRÁCTICA 11

Desarrolla tus Conocimientos.

4. Defina los niveles de organización Abióticos

5. ¿Cuáles son los Niveles de Organización Ecológicos?

6. ¿Qué es un ecosistema?

7. ¿Cuál es la importancia de la biosfera para la vida?

33

TEMA 12. SISTEMA INMUNOLUGICO

El sistema inmunológico es la defensa natural del cuerpo contra las infecciones. Por medio de una serie de pasos, su cuerpo combate y destruye organismos infecciosos invasores antes de que causen daño. Cuando su sistema inmunológico está funcionando adecuadamente, le protege de infecciones que le causan enfermedad.

El proceso inmunológico funciona así: un agente infeccioso entra en el cuerpo. Quizá es un virus de la gripe que entra por la nariz. Quizá es una bacteria que entra por la sangre cuando se pincha con un clavo. Su sistema inmunológico está siempre alerta para detectar y atacar al agente infeccioso antes de que cause daño. Sea cual fuere el agente, el sistema inmunológico lo reconoce como un cuerpo ajeno. Estos cuerpos externos se llaman antígenos. Y los antígenos deben ser eliminados.

La primera línea de defensa del cuerpo es un grupo de células llamadas MACRÓFAGOS. Estas células circulan por la corriente sanguínea y en los tejidos del cuerpo, vigilantes de los antígenos.

Cuando un invasor entra, un macrófago rápidamente lo detecta y lo captura dentro de la célula. Enzimas en el interior del macrófago destruyen al antígeno procesándolo en pedacitos pequeños llamados péptidos antigénicos. A veces este proceso por sí solo es suficiente para eliminar al invasor. Sin embargo, en la mayoría de los casos, otras células del sistema inmunológico deben unirse a la lucha. Pero antes de que otras células puedan empezar su trabajo, los péptidos antigénicos dentro del macrófago se unen a moléculas llamadas antígenos de leucocitos humanos o HLA. La molécula de HLA unida a al péptido, ahora llamada complejo antigénico, es liberada del macrófago.

Células llamadas linfocitos de la clase T, pueden entonces reconocer e interactuar con el complejo péptido antigénico-HLA que se encuentra en la superficie del macrófago. Una vez que dicho complejo es reconocido, los linfocitos T envían señales químicas llamadas citocinas. Estas citocinas atraen más linfocitos T. También alertan a otros linfocitos, de la clase B, para que produzcan anticuerpos.

Estos anticuerpos se liberan a la circulación sanguínea para encontrar y unir más antígenos, de tal forma que los invasores no se puedan multiplicar y enfermarle. En el último paso de este proceso, una célula llamada fagocito se encarga de remover el antígeno del cuerpo.

Enfermedades Autoinmunes. Hay muchos ejemplos de enfermedades autoinmunes, tales como el lupus, la miositis y la artritis reumatoide (AR). La información aquí presentada se enfoca al sistema inmunológico de una persona con AR. El sistema inmunológico está hiperactivo en personas con AR. Los linfocitos se aglomeran en la membrana que cubre las articulaciones afectadas, conduciendo a la inflamación (hinchazón) que contribuye al daño del cartílago y hueso. Además, la mayoría de los pacientes con AR también tienen un autoanticuerpo llamado factor reumatoide.

COMPONENTES DEL SISTEMA INMUNOLÓGICO. Se denomina tejido linfoide o linfático a un tipo de tejido conjuntivo en el que las células predominantes son los linfocitos. Los linfocitos son los responsables de la respuesta inmune específica, se producen en los órganos linfoides primarios desde donde migran a los órganos linfoides secundarios. Existen dos tipos principales de linfocitos: linfocitos T y linfocitos B. El organismo produce cada día alrededor de 1000 millones de linfocitos nuevos

Los órganos linfoides primarios son la médula ósea y el timo; en ellos las células linfoides se generan y diferencian en linfocitos B maduros y linfocitos T maduros.

34  Médula ósea. La médula ósea cumple la función de hematopoyesis, esto es, producir todas las células que componen la sangre. Entre éstas se encuentran los linfocitos, que son un tipo de leucocito. De estos linfocitos, los linfocitos B, maduran aquí

 Timo. El timo cumple la función de madurar a los linfocitos T (T de timo).

Los órganos linfoides Secundarios. Los órganos linfoides secundarios son los ganglios linfáticos, el bazo y el tejido linfoide asociado a las mucosas; en estos tejidos los linfocitos B y T toman contacto con los patógenos y sus antígenos, activándose y multiplicándose.

 Ganglios linfáticos. Son pequeñas acumulaciones de tejido linfoide envueltas por una cápsula que se interponen en el recorrido de los vasos linfáticos. En el organismo humano existen entre 500 y 1000. Cada uno de ellos cuenta con vasos linfáticos aferentes por los que penetra la linfa y eferentes por los que sale. Con frecuencia se agrupan formando cadenas ganglionares.

 El bazo es un órgano presente en casi todos los vertebrados. Forma parte del sistema linfático y es el centro de actividad del sistema inmune, facilita la destrucción de glóbulos rojos y plaquetas viejos o caducos y durante el periodo fetal participa en la producción de hematíes nuevos (hematopoyesis).

 Tejido linfoide asociado a las mucosas. Incluye agregados de tejido linfoide que se encuentran situados cerca de la mucosa del aparato respiratorio y aparato digestivo. Se denomina también MALT por sus iniciales en inglés. Incluye la amígdala palatina, amígdala faríngea y las placas de Peyer en el intestino.

TIPOS DE INMUNIDADA. el sistema inmunitario es aquel conjunto de estructuras y procesos biológicos en el interior de un organismo que le permiten mantener la homeostasis o equilibrio interno frente a agresiones externas, ya sean de naturaleza biológica (agentes patógenos) o físico-químicas (como contaminantes o radiaciones), e internas (por ejemplo, células cancerosas). Existen dos tipos de sistemas inmunitarios:

El sistema inmunitario innato está presente prácticamente en todos los seres vivos, incluso los sencillos organismos unicelulares como las bacterias poseen sistemas enzimáticos que los protegen contra infecciones virales. El sistema inmunitario innato puede detectar en las células una variedad de señales de «peligro», identificando de esta forma una amplia variedad de células dañadas, ya sea por quemaduras, radiación, virus, bacterias, parásitos y muchos otros agentes, distinguiéndolas de las células y tejidos sanos del organismo para funcionar correctamente.

El sistema inmunitario adquirido permite que los vertebrados, como los humanos, tengan mecanismos de defensa más sofisticados, interconectados con los mecanismos del sistema inmunitario innato en forma dinámica y de más largo plazo. La unidad anatómico funcional de ese sistema es el linfocito. El sistema inmunitario se adapta con el tiempo para reconocer patógenos específicos de manera más eficaz, generando una memoria inmunitaria. La memoria inmunitaria creada desde una respuesta primaria a un patógeno específico proporciona una respuesta mejorada a encuentros secundarios con ese mismo patógeno específico. Este proceso de inmunidad adquirida es la base de la vacunación.

CLASE DE BARRERAS INMUNOLOGICAS. Varias barreras protegen los organismos de las infecciones, incluyendo barreras mecánicas, químicas y biológicas.

Las barreras mecánicas que forman la primera línea defensiva contra las infecciones Las cutículas ceruminosas de muchas hojas, el exoesqueleto de los insectos, las cáscaras y membranas de los huevos puestos en el exterior, y la piel son ejemplos de estas. Los pulmones, la tos y los estornudos expulsan mecánicamente los patógenos y otros irritantes de las vías respiratorias. La acción limpiadora de las lágrimas y la orina también expulsa patógenos mecánicamente, mientras que las mucosidades secretadas por los aparatos respiratorio y gastrointestinal sirven para atrapar y enganchar a los microorganismos. Las barreras químicas también protegen contra infecciones. La piel y el tracto respiratorio secretan péptidos antimicrobianos tales como las defensinas-β. Enzimas tales como la lisozima y la fosfolipasa A

35 en la saliva, las lágrimas y la leche materna también son agentes antibacterianos. Las secreciones de la vagina sirven como barreras químicas en la menarquia, cuando se vuelven ligeramente ácidas, mientras que el semen contiene defensinas y zinc para matar patógenos. En el estómago, el ácido gástrico y las peptidasas actúan como poderosas defensas químicas frente a patógenos ingeridos.

La barrera biológica Dentro de los tractos genitourinario y gastrointestinal, forma la microbiota comensal, la cual compite con las bacterias patógenas por alimento y espacio, y en algunos casos modificando las condiciones del medio, como el pH o el contenido de hierro disponible. Esto reduce la probabilidad de que la población de patógenos alcance el número suficiente de individuos como para causar enfermedades. Llos antibióticos no discriminan entre bacterias patógenas y la flora normal, los antibióticos orales pueden a veces producir un crecimiento excesivo de hongos y originar procesos como la candidiasis vaginal (provocada por una levadura). La reintroducción de microorganismos probióticos, como el lactobacillus, encontrado en el yogur, contribuyen a restaurar un equilibrio saludable de las poblaciones microbianas en las infecciones intestinales en los niños.

Una vacuna es cualquier preparación cuya función es la de generar del organismo inmunidad frente a una determinada enfermedad, estimulándolo para que produzca anticuerpos que luego actuarán protegiéndolo frente a futuras infecciones, ya que el sistema inmune podrá reconocer el agente infeccioso y lo destruirá. Se trata de un medicamento biológico constituido a partir de microorganismos (bacterias o virus), muertos o atenuados, o productos derivados de ellos.

Cómo funcionan las vacunas?

En realidad lo que hacen las vacunas es engañar al organismo y concretamente al sistema inmunológico, haciéndole pensar que está siendo atacado por un agente infeccioso y obligándole a defenderse. El microorganismo inoculado con la vacuna está muerto o muy debilitado (atenuado), por lo que no reviste ningún peligro para el niño; pero es suficiente para que su sistema inmune reaccione generando anticuerpos contra él y con ellos adquiriendo una memoria inmunitaria que le permitirá reconocer ese microorganismo concreto y eliminarlo.

En la actualidad existen vacunas combinadas, como la trivalente o la hexavalente, que permiten inmunizar simultáneamente frente a varias enfermedades importantes. Y todo ello sin riesgos apreciables, ya que los efectos adversos de las vacunas son muy leves (enrojecimiento leve y dolor en el lugar de la inyección, fiebre o dolores musculares) y muy raramente graves. Las vacunas se administran por vía intramuscular y en algunos casos por vía oral. Por lo general son necesarias varias dosis espaciadas en el tiempo para lograr que la inmunidad se mantenga con el tiempo.

PRÁCTICA 12

Desarrolla tus Conocimientos.

1. ¿Qué es el sistema inmunológico?

2. ¿Cómo funciona el proceso inmunológico en el cuerpo? 3. ¿Qué son macrófagos?

4. ¿Qué son los Linfocitos? 5. Investigue ¿qué es la linfa?

6. Realice un mapa conceptual de los Componentes del sistema inmunológico. 7. Defina los tipos de inmunidad.

8. Desarrolle la importancia de las barreras inmunológicas. 9. ¿Qué es una vacuna y cómo funciona?