Página 93 - Libro de Química de Primero de Bachillerato

Pista para resolver:

• Recuerda el acrónimo CHONPS; engloba los átomos que forman la mayoría de biomoléculas.
• Piensa en reacciones típicas que experimenta la materia orgánica: fotosíntesis, respiración, fermentación, combustión.
• En toda ecuación química identifica: reactivos (izquierda), productos (derecha) y determina si la reacción absorbe o libera energía (endotérmica vs. exotérmica).
• Para clasificar la reacción, revisa criterios como: síntesis/descomposición, oxidación-reducción, combustión, ácido-base, etc.
• Asegúrate de balancear la ecuación: la cantidad de átomos de cada elemento debe ser la misma en ambos lados ($$\text{Ley de conservación de la materia}$$).

Análisis de lo que se pide:
Se solicita (1) enumerar los elementos característicos de la materia orgánica, (2) escribir una ecuación química que involucre dichos elementos y (3) explicar cuáles son los reactivos, los productos y el tipo de reacción.

Resolución paso a paso:

1. Elementos que constituyen la materia orgánica:
   Los más abundantes y esenciales son Carbono (C), Hidrógeno (H), Oxígeno (O) y Nitrógeno (N). De manera secundaria aparecen Fósforo (P) y Azufre (S). Con frecuencia se agrupan como CHONPS.
2. Ecuación química representativa: Para ilustrar el comportamiento de compuestos orgánicos escogemos la combustión completa de la glucosa, un proceso típico en organismos y en el ambiente.
   $$\ce{C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O + \text{energía}}$$
3. Identificación de reactivos, productos y tipo de reacción:
   • Reactivos: glucosa ($$\ce{C6H12O6}$$) y oxígeno ($$\ce{O2}$$).
   • Productos: dióxido de carbono ($$\ce{CO2}$$) y agua ($$\ce{H2O}$$). Se libera energía en forma de calor y/o luz.
   • Tipo de reacción: Oxidación–reducción (redox) y combustión; es exotérmica porque desprende energía.

Conclusión/Respuesta final:
Los elementos propios de la materia orgánica son C, H, O y N (con P y S de manera complementaria). Un ejemplo de reacción que los involucra es la combustión de la glucosa: $$\ce{C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O}$$, donde los reactivos son glucosa y oxígeno, los productos dióxido de carbono y agua, y el proceso corresponde a una reacción de combustión (redox) exotérmica.

Pista para investigar:

• Busca el término "radiocarbon dating" o "datación por radiocarbono" en fuentes confiables (libros de química nuclear, artículos de arqueología).
• Revisa la ley de desintegración radiactiva: $$N(t)=N_0 e^{-\lambda t}$$, donde $$\lambda$$ es la constante de desintegración ($$\lambda = \frac{\ln 2}{t_{1/2}}$$).
• Comprende qué es un isótopo, su semidesintegración y cómo se detecta la radiación emitida.
• Explora ejemplos arqueológicos famosos (fechado de tejidos, momias, piezas de madera) para visualizar la aplicación real.
• Ten presente las limitaciones: el método es fiable hasta ≈50 000 años y sólo para materiales que contuvieran carbono orgánico.

Análisis de lo que se pide:
Se requiere identificar el método utilizado para datar materiales orgánicos y describir su fundamento.

Resolución paso a paso:

1. Método identificado: Datación por carbono-14 (radiocarbono).
2. Fundamento científico:
   • El $$^{14}\text C$$ es un isótopo radiactivo natural que se forma en la atmósfera por la interacción de los rayos cósmicos con el nitrógeno.
   • Los seres vivos incorporan $$^{14}\text C$$ y $$^{12}\text C$$ mientras viven a través de la fotosíntesis o la cadena alimenticia, manteniendo una proporción constante con la atmósfera.
   • Cuando el organismo muere, deja de intercambiar carbono y la cantidad de $$^{14}\text C$$ comienza a disminuir por desintegración beta ($$^{14}\text C \to ^{14}\text N + \beta^- + \nu_e$$).
   • El tiempo de semidesintegración del $$^{14}\text C$$ es de aproximadamente 5730 años. Midiendo la relación $$^{14}\text C / ^{12}\text C$$ remanente, se calcula el tiempo transcurrido desde la muerte del organismo.

Conclusión/Respuesta final:
El procedimiento para determinar la antigüedad de restos orgánicos es la datación por carbono-14. Consiste en medir la proporción de $$^{14}\text C$$ que queda en la muestra y, usando su semidesintegración (5730 años), calcular el tiempo desde que el organismo dejó de incorporar carbono atmosférico.