FENOMENO DE LA COMBUSTIÓN Por combustión se entiende el proceso mediante el cual se produce la quema de cualquier sustancia, ya sea gaseosa, líquido o sólida. En este proceso, el combustible se oxida y desprende calor, y, con frecuencia, luz. El oxidante no es oxígeno necesariamente, ya que puede ser parte de un compuesto químico, como ácido nítrico, HNO3, o perclorato de amonio, NH4ClO4, y puede quemarse nuevamente durante una serie de pasos químicos complejos. Este oxidante puede también ser un material que no contenga oxígeno, como el flúor. Éste se combina con el hidrógeno combustible, que libera luz y calor. El oxígeno tiene la capacidad de combinarse con diversos elementos para producir óxidos. En definitiva, la oxidación es la combinación del oxígeno con otra sustancia. Existen oxidaciones que son sumamente lentas, como por ejemplo la del hierro. Cuando la oxidación es rápida se llama combustión. Pues bien, la combustión se refiere a las reacciones químicas que se establecen entre cualquier compuesto y el oxígeno. A esto también se le llama reacciones de oxidación. De este tipo de proceso se desprenden energía lumínica y calórica y se llevan a cabo rápidamente. Cabe destacar que los organismos vivientes, para producir energía, utilizan una combustión controlada de los azúcares. El material que arde, como el queroseno, es el combustible y el que hace arder, como el oxígeno, se llama comburente. Entendemos por ignición el valor de temperatura que debe presentar el sistema fisicoquímico para que se pueda dar la combustión de manera natural. El proceso termina cuando se consigue el equilibrio entre la energía de los compuestos que reaccionan y la de los productos de la reacción. Con el punto de ignición se alcanza la temperatura de inflamación, activado por la energía de una chispa o por la llama de un fósforo. El carbono y el hidrógeno, hidrocarburos, son elementos que entran en combustión más fácilmente. El heptano, propano y el metano, entre otros, son sustancias que se utilizan como combustibles, es decir, como fuentes de calor proporcionados por la combustión. En síntesis, la combustión se produce cuando convergen los siguientes factores: • El combustible, es decir, el material que arde, carbón, madera, plástico. • El comburente, el material que hacer arder, oxígeno. • La temperatura de inflamación, la temperatura más baja a la cual el material inicia la combustión para seguir ardiendo. Cuando el proceso de combustión se acelera, por ejemplo, aumentando la temperatura se produce una explosión. Existen ciertas situaciones en las que se produce combustión sin necesidad de un calentamiento exterior, como es el caso de los cuerpos fácilmente oxidables, en su mayoría malos conductores del calor. La energía emanada por la combustión es aprovechada en los procesos industriales para obtener fuerza motriz e iluminación -entre otros- así como productos oxidados específicos y eliminación de residuos. Sustancias como el carbón bituminoso conducen mal el calor pero se oxidan muy rápido. Las mismas, aumentan y acumulan el calor lentamente y puede llegar a la temperatura de inflamación e incendiarse espontáneamente ocasionando desastres. La combustión espontánea puede darse en almacenes, barcos y depósitos donde se acumulen materiales como algodón, hulla o aceite. Los combustibles son, en su mayoría, de origen orgánico y su valor depende de la proporción de carbono e hidrógeno que contienen en su composición química. El valor principal de un combustible radica en su capacidad de liberar calor durante la combustión. Igualmente, hay combustibles sólidos, líquidos y gaseosos que pueden ser naturales y artificiales. Por orden de potencial calorífico, los combustibles sólidos más comunes son el carbón, el coque, la madera, el bagazo, la caña de azúcar y la turba. Entre los líquidos se encuentran el petróleo crudo y sus derivados como la gasolina, el alcohol, el aceite y la bencina. Los combustibles gaseosos más utilizados son el gas natural, mezcla de metano, etano, propano y butano, el acetileno que se utiliza en el soplete y el hidrógeno, empleado para impulsar vehículos espaciales. Existen ciertas situaciones en las que se produce combustión sin necesidad de un calentamiento exterior, como es el caso de los cuerpos fácilmente oxidables, en su mayoría malos conductores del calor. Por su parte, los productos de la combustión difieren según el tipo de combustible que se use, y varían también si la combustión es completa o incompleta. En la combustión completa se produce: vapor de agua, dióxido de carbono y energía calórica. En cambio, si la combustión es incompleta, se produce monóxido de carbono . FENOMENO DE LA FOTOSINTESIS La fotosíntesis es el fenómeno físico-químico consistente en la integración dinámica de átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno, proceso que da como resultado los compuestos orgánicos conocidos como carbohidratos (azúcares), mismos que constituyen la fuente principal de energía que permite el funcionamiento –traducido como vida– de todas las expresiones biológicas en este planeta. Trasladada la gran cantidad de compuestos carbonados producidos en las plantas y que representan en general el alimento de todos los animales y hongos (pues estos últimos carecen de la posibilidad de sintetizarlos), puede fácilmente valorarse la vital importancia planetaria de dicho proceso (dejando de lado la gran cantidad de productos naturales, transformados o incluso superrefinados que participan en la alimentación humana). Debe resaltarse también el hecho de que la celulosa es una molécula que se halla en una enorme cantidad de enseres que empleamos en nuestra vida cotidiana hogareña. Baste citar los siguientes ejemplos: servilletas de todo tipo, trapos de cocina, cucharas de madera, colchas, cobijas, colchones, billetes, papel sanitario, gasas, algodón, telas, papel periódico, libros, cuadernos, lápices, tintas, muebles, leña, carbón, madera y un largo etcétera. Debido a tales productos, los humanos estamos inexorablemente atados y somos dependientes obligados de la fotosíntesis durante toda nuestra existencia: desde el acta de nacimiento del nuevo consumidor, hasta el ataúd, las coronas y las flores. Y teóricamente, hasta de los últimos insumos fotosintéticos que ya están fuera de la voluntad del individuo: la mortaja, la cruz de madera y el acta de defunción. Abrigamos la esperanza de que después de reflexionar un poco acerca del significado de la fotosíntesis –y, por tanto, sobre las complejas fábricas (plantas) en las que se lleva a cabo, y que trabajan las 24 horas de todos los días de su existencia–, la humanidad cambie sus actitudes de manera radical y exponencial en su favor (en realidad, en favor de todos nosotros) para asegurar la vida en este planeta. La especie humana, consumidora y depredadora por excelencia (esperemos que sólo en este planeta), no sirve de alimento a nadie más al hallarse en la cúspide de la cadena alimentaria. Sólo alimenta su ego y su inconsciencia. Vale la pena insistir en que los cambios de proceder a favor de nuestra propia supervivencia sólo serán posibles si somos capaces de asegurar como condición sine qua non la sobrevivencia de nuestros ecosistemas. LA DIGESTION La digestión es importante porque el cuerpo necesita los nutrientes provenientes de los alimentos y bebidas para funcionar correctamente y mantenerse sano. Las proteínas, las grasas, los carbohidratos, y el agua son nutrientes. El aparato digestivo descompone químicamente los nutrientes en partes lo suficientemente pequeñas como para que el cuerpo pueda absorber los nutrientes y usarlos para la energía, crecimiento y reparación de las células. • • • Las proteínas se descomponen químicamente en aminoácidos Las grasas se descomponen químicamente en ácidos grasos y glicerol Los carbohidratos se descomponen químicamente en azúcares simples Cada parte del aparato digestivo ayuda a transportar los alimentos y líquidos a través del tracto gastrointestinal, a descomponer químicamente los alimentos y líquidos en partes más pequeñas, o ambas cosas. Una vez que los alimentos han sido descompuestos químicamente en partes lo suficientemente pequeñas, el cuerpo puede absorber y transportar los nutrientes adonde se necesitan. El intestino grueso absorbe agua y los productos de desecho de la digestión se convierten en heces. Los nervios y las hormonas ayudan a controlar el proceso digestivo Los alimentos son transportados a través del tracto gastrointestinal mediante un proceso llamado peristalsis. Los órganos grandes y huecos del tracto gastrointestinal contienen una capa muscular que permite que sus paredes se muevan. El movimiento empuja los alimentos y los líquidos a través del tracto gastrointestinal y mezcla el contenido dentro de cada órgano. El músculo detrás de los alimentos se contrae y empuja los alimentos hacia adelante, mientras que el músculo que está frente a los alimentos se relaja para permitir que los alimentos se movilicen. LA CORROSIÓN La corrosión es el desgaste o la alteración de un metal o aleación, ya sea por ataque químico directo o por reacción electroquímica. Existen varios tipos básicos, que describiremos a continuación, los cuáles pueden darse por si solos o combinados. Es un fenómeno electroquímico provocado por un flujo masivo generado por las diferencias químicas entre las piezas implicadas. Una corriente de electrones se establece cuando existe una diferencia de potenciales entre un punto y otro. Cuando desde una especie química se ceden y migran electrones hacia otra especie, se dice que la especie que los emite se comporta como un ánodo y se verifica la oxidación, y aquella que los recibe se comporta como un cátodo y se verifica la reducción. Atmosférica Este tipo de deterioro es la que produce mayor cantidad de daños y en mayor proporción. Se refiere al efecto de los agentes corrosivos presentes en la atmósfera, tales como: el oxígeno, el dióxido de carbono, el vapor de agua y compuestos de azufre y cloro. La gravedad de este tipo de corrosión está directamente relacionada con la cantidad de vapor de agua, compuestos de azufre y cloro presentes en el aire. Galvánica Este tipo de deterioro es uno de los más comunes y tiene lugar cuando dos metales diferentes se unen eléctricamente en presencia de un electrolito, como el agua salada. El resultado es una transferencia eléctrica de partículas de un material a otro. De este modo, cuando dos o más diferentes tipos de metal entran en contacto en presencia de un electrolito, se forma una celda galvánica ya que estos metales cuentan con diferentes potenciales de reducción. Además, existen muchos otros tipos de corrosión galvánica causados por materiales de diferente composición. Celdas de composición También se llama ataque de depósito o corrosión en grietas. Se produce en pequeñas cavidades formadas por el contacto entre una pieza de metal igual o diferente a la primera, o un elemento no metálico. Se refiere a la tendencia de la corrosión a acumularse más rápidamente en las grietas y hendiduras de una construcción o un vehículo o juntas estructurales. Es el deterioro de partes de una superficie metálica a diferentes velocidades, debido a que las partes de la superficie entran en contacto con diferentes concentraciones del mismo electrolito. En otras palabras, el deterioro en un punto es más rápida que en el otro punto. SMOG FOTOQUIMICO La definición de smog más sencilla es que se trata de una contaminación del aire que se da cuando se combina niebla con humo y otras partículas contaminantes que flotan en la atmósfera, en zonas con niveles de contaminación elevada. Así, puede darse cuando hay niebla o bruma y el aspecto que tiene es que el ambiente está lleno de humo, normalmente de olor extraño y de colores que pueden ir desde el gris hasta el naranja o rojizo. Si te preguntas también cómo se forma el smog, ten en cuenta que se produce cuando se mezclan varios de los agentes contaminantes del aire, que afectan tanto al medio ambiente como a nuestra salud, con la luz solar y se dan reacciones químicas diversas, es más frecuente en zonas industriales con elevados niveles de emisión de gases de efecto invernadero. El smog fotoquímico se produce cuando hay reacciones fotoquímicas, es decir que los químicos como algunos gases reacciones a la exposición a la luz solar. Algunos de estos químicos que reaccionan con la luz produciendo smog son los hidrocarburos volátiles y los óxidos de nitrógeno, como el monóxido de nitrógeno u óxido nítrico, y en este caso el resultado es el ozono troposférico, el cual continúa sufriendo reacciones fotoquímicas produciendo el esmog. Respecto a las principales causas del smog fotoquímico, indicamos que hay que centrarse en las causas de los gases contaminantes que hay en la atmósfera las causas del smog o niebla fotoquímica son: • • • Actividad industrial que emite humos con gases de efecto invernadero y otros contaminantes ambientales, tanto al aire como al suelo y al agua, ya que estos también terminan en el aire. Las emisiones de gases de los vehículos que usan combustibles fósiles. La mala gestión de residuos contaminantes tanto urbanos como en el medio rural. La parte más afectada de nuestra salud es la respiración porque inhalamos los químicos concentrados. Pero, ¿cómo afecta el smog al sistema respiratorio? ¿En qué más aspectos afecta a nuestra salud? • • Produce inflamación de las vías respiratorias, tanto altas como bajas en casos de densidad de smog elevada. Aparece tos, dificultad para respirar y opresión en el pecho. • • • Empeoran los problemas respiratorios como el asma. Favorece la aparición de enfermedades cardíacas y las agrava. En casos en los que se prolonga el problema ambiental, produce estrés, malestar generalizado, pérdida de calidad de vida, aparición de distintos tipos de cáncer y, finalmente, la muerte prematura FORMACIÓN DE OZONO EN LA ESTRATOSFERA El ozono estratosférico se constituye en el principal filtro de la radiación ultravioleta proveniente del Sol, ya que, si no es absorbida y alcanza la superficie de la tierra, puede incrementar los casos de cáncer en la piel, cataratas y afectar el sistema inmunológico en los humanos. La absorción de radiación UV-B por el ozono es una fuente de calentamiento de la estratosfera, que contribuye a que en esta región se presenten incrementos de temperatura con la altura. Debido a lo anterior, el ozono desempeña un papel importante en el control de la temperatura de la atmósfera terrestre.· FORMACION OZONO ESTRATOSFÉRICO El ozono estratosférico se forma en la atmósfera cuando la radiación ultravioleta alcanza la baja estratosfera y disocia las moléculas de oxigeno (O2) en oxigeno atómico (O). Posteriormente, el oxígeno atómico se combina rápidamente con otras moléculas de oxigeno (O2) para formar el ozono (O3), de acuerdo al siguiente mecanismo de Chapman (1930) Para romper el enlace del O2 la energía solar debe ser fuerte (radiación ultravioleta con longitud de onda menor de 240 nm, que pertenece a la categoría de radiación UV-C que es la de mayor contenido energético de la radiación UV). La reacción de la figura 1 ocurre continuamente y la zona de mayor producción de ozono es la estratósfera tropical, ya que es donde se presenta la mayor incidencia de radiación UV sobre la tierra. Un nanómetro es una millonésima parte de un milímetro. Una fracción muy baja del ozono formado en la estratósfera puede ser transportada hacia la troposfera influenciando las cantidades de ozono cercanas a la superficie. La interacción de la radiación ultravioleta con el oxígeno a la altura de la estratósfera produce continuamente ozono. La molécula de ozono gasta la mayor parte de su vida absorbiendo la radiación UV (principalmente radiación UV-B). Este proceso de absorción ocurre cuando el rayo de radiación UV rompe la molécula de ozono (O3) en una molécula de oxígeno (O2) y un átomo de oxígeno (O), seguido por la recombinación del átomo del oxígeno con otra molécula de oxígeno para reformar el ozono. M: es una molécula que acompaña la colisión y que no se afecta por la reacción. Generalmente es el N2 o el O2, que se encuentran en grandes cantidades en la atmósfera y es capaz de absorber la energía cinética remanente. Este proceso de absorción es sumamente eficiente, de manera que la radiación ultravioleta (UV-B) que alcanza la superficie de la Tierra es muy poca. La figura 2 muestra el espectro de absorción combinada de los principales absorbentes de radiación solar en la alta atmósfera. Igualmente se observa la altitud a las que las respectivas partes de la radiación llegan. La luz por debajo de los 200 nm se bloquea en la ionosfera y la mesosfera por el nitrógeno (N2), el oxígeno (O2) y los átomos de oxígeno. La luz de entre 200 y 320 nm llega más abajo en la estratosfera (por debajo de los 50 Km), donde es absorbida parcial y principalmente por el ozono. Finalmente, la radiación de más de 320 nm alcanza la superficie de la Tierra.
