Página 116 - Libro de Química de Primero de Bachillerato

Pista

• Piensa en la transición de las culturas antiguas que usaban hierbas medicinales a la síntesis química en laboratorios.
• Reflexiona sobre descubrimientos clave como la aspirina (ácido acetilsalicílico) y la penicilina.
• Considera cómo la diversidad biológica de selvas, océanos y microbios sigue entregando nuevos compuestos.
• Relaciona el concepto de investigación y desarrollo (I+D) con la necesidad de actualizar continuamente el conocimiento científico.

Análisis del problema

Se solicitan dos reflexiones: (1) un origen probable de la industria farmacéutica y (2) la relevancia de investigar de forma permanente los recursos naturales.

Resolución paso a paso

1. Origen de la industria farmacéutica:
   • La práctica de curar enfermedades se remonta a las civilizaciones antiguas (Mesopotamia, Egipto, China y Grecia) que empleaban remedios herbales.
   • Durante el siglo XIX, los avances de la química orgánica permitieron aislar compuestos activos de plantas (p. ej., la morfina del opio, 1805).
   • El aislamiento, síntesis y mejora de principios activos dio lugar a los primeros laboratorios farmacéuticos industriales (Bayer, Merck, etc.).
   • La industria farmacéutica moderna nació al conjugar investigación científica, producción a gran escala y normativas de control de calidad.
2. Importancia del estudio continuo de los recursos naturales:
   • La biodiversidad es fuente de moléculas con potencial terapéutico (alcaloides, terpenos, flavonoides, etc.).
   • Nuevas enfermedades y resistencias requieren moléculas novedosas que a menudo provienen de plantas, hongos, bacterias o animales marinos.
   • Conocer la química de los recursos naturales facilita su uso sostenible y la conservación de ecosistemas.
   • La investigación constante permite transformar materias primas naturales en medicamentos más eficaces y seguros.

Conclusión

La industria farmacéutica surgió de la sistematización científica de los remedios tradicionales y su producción industrial. El estudio permanente de los recursos naturales es crucial porque provee nuevas moléculas, garantiza el uso sostenible de la biodiversidad y ofrece soluciones médicas frente a desafíos actuales.

Pista

• Revisa la estructura de la cetona más simple.
• Compara las propiedades físico-químicas (punto de ebullición, solubilidad) con otros disolventes de uso cosmético.
• Piensa en procesos industriales que generan múltiples productos (coproductos).

Análisis del problema

Se requiere: (1) describir propiedades de la acetona, (2) indicar su origen y (3) mencionar un producto similar.

Resolución paso a paso

1. Características de la acetona (propanona):
   • Fórmula: $$C_3H_6O$$.
   • Líquido incoloro, inflamable, con olor dulce característico.
   • Polaridad moderada, miscible con agua y con muchos solventes orgánicos.
   • Punto de ebullición ≈ 56 °C; se evapora rápidamente, por lo que es excelente desengrasante.
2. Origen:
   • Industrialmente se obtiene como subproducto del proceso cumeno, donde se oxida cumeno (isopropilbenceno) para producir fenol y acetona.
   • También puede generarse por fermentación de almidón mediante bacterias Clostridium (fermentación acetona–butanol).
3. Producto semejante:
   • Acetato de etilo (CH₃COOCH₂CH₃) es un disolvente orgánico volátil usado como quitaesmalte alternativo.
   • Comparte volatilidad, capacidad de disolver esmaltes y olor característico (aunque más afrutado).

Conclusión

La acetona es un solvente orgánico volátil, polar y miscible con agua, producido principalmente por el proceso cumeno. Un producto similar en función y propiedades es el acetato de etilo.

Pista

• Observa los desechos que se generan en mercados, hogares y parques de tu barrio.
• Pensar en el ciclo de la materia: ¿qué sucede con la materia orgánica si no se maneja correctamente?
• Recuerda la diferencia entre desechos orgánicos (biodegradables) e inorgánicos (plásticos, metales).

Análisis del problema

Se debe listar desechos orgánicos locales y explicar los problemas asociados.

Resolución paso a paso

1. Ejemplos de desechos orgánicos (caso típico de una ciudad ecuatoriana):
   • Restos de frutas y verduras de mercados.
   • Cáscaras de plátano, naranjas, piña.
   • Residuos de cafeterías y restaurantes (comida cocida, café, bagazo).
   • Podas de parques y jardines (hojas, ramas, césped).
   • Residuos de pescado y mariscos en zonas costeras.
   • Residuos de agroindustria (pulpa de cacao, bagazo de caña).
2. Problemas asociados:
   • Emisión de gases de efecto invernadero (CH₄, CO₂) en rellenos sanitarios por descomposición anaerobia.
   • Proliferación de vectores (moscas, roedores) que transmiten enfermedades.
   • Contaminación de aguas por lixiviados ricos en materia orgánica y nutrientes.
   • Malos olores y afectación a la calidad de vida.
   • Oportunidad desaprovechada de compostaje y producción de abono.

Conclusión

Los principales residuos orgánicos provienen de restos alimenticios y vegetales. Su manejo inadecuado genera problemas sanitarios, ambientales y climáticos.

Pista

• Revisa la tabla periódica: cada elemento tiene un símbolo.
• Observa ejemplos de fórmulas sencillas ($$CO_2$$, $$NaCl$$, $$C_6H_{12}O_6$$).
• Piensa cómo un químico en otro país entendería la misma sustancia sin hablar tu idioma: la respuesta es la nomenclatura química.

Análisis del problema

Se piden dos reflexiones: (1) la forma de representar elementos en compuestos y (2) la importancia de las fórmulas químicas.

Resolución paso a paso

1. Representación de elementos en compuestos:
   • Se emplean símbolos químicos (una o dos letras) que identifican cada elemento.
   • La fórmula química indica la proporción mediante subíndices. Ej.: en agua $$H_2O$$, dos átomos de H y uno de O.
   • Las estructuras de Lewis y modelos tridimensionales muestran distribución de electrones y geometría.
2. Importancia de las fórmulas químicas:
   • Permiten comunicar de forma universal la composición exacta de un compuesto.
   • Facilitan el balance de ecuaciones químicas y el cálculo estequiométrico.
   • Sirven para predecir propiedades químicas y físicas (polos, polaridad, peso molecular).
   • Son la base para normas de seguridad, fichas técnicas y regulación internacional.

Conclusión

Los elementos se representan con símbolos y subíndices dentro de fórmulas químicas, las cuales son esenciales para describir, estudiar y aplicar los compuestos de manera rigurosa.

Pista

• Investiga los procesos de craqueo del petróleo y polimerización.
• Reflexiona en objetos de tu entorno hechos de plástico y por qué se eligió este material.
• Ponte en el lugar de una tortuga marina que confunde una bolsa con alimento: ¿qué consecuencias tiene?
• Analiza iniciativas de reciclaje y bioplásticos como alternativa.

Análisis del problema

Se pide explicar origen, importancia y problemas ambientales del plástico.

Resolución paso a paso

1. Origen del plástico:
   • La mayoría de plásticos comerciales (PE, PP, PVC, PET) derivan de petróleo o gas natural.
   • El petróleo se refina para obtener etileno, propileno, estireno y otros monómeros.
   • Estos monómeros se polimerizan para formar cadenas largas denominadas polímeros.
2. Importancia del plástico en el mundo actual:
   • Versatilidad: se puede moldear, colorear y combinar con aditivos.
   • Ligereza y resistencia: reduce costos de transporte y energía.
   • Aislamiento eléctrico y térmico útil en tecnología y construcción.
   • Aplicaciones médicas: jeringuillas desechables, bolsas de sangre, catéteres.
   • Seguridad alimentaria: envases que prolongan la vida útil de alimentos.
3. Problemas ambientales asociados al uso excesivo:
   • Contaminación por microplásticos en océanos y cadenas tróficas.
   • Larga vida útil: muchos plásticos tardan siglos en degradarse.
   • Emisión de gases de efecto invernadero durante producción y quema.
   • Daños a fauna marina (ingerencia, enredo).
   • Saturación de rellenos sanitarios y obstrucción de alcantarillas.

Conclusión

El plástico proviene principalmente de derivados del petróleo; su ligereza, bajo costo y versatilidad lo hacen indispensable, pero su acumulación genera graves impactos ambientales, lo que exige un manejo responsable y alternativas sostenibles.