II Da da Ciencia en Galego

Download II Da da Ciencia en Galego

Post on 11-Jul-2015

219 views

Category:

Education

4 download

TRANSCRIPT

  • COMISARIO CIENTFICO

    Bernardo Herradn

    COORDINACIN TCNICA

    Laura Ferrando

    ORGANIZACIN E PRODUCIN

    Vicepresidencia Adxuntade Organizacin e CulturaCientfi ca do CSIC Pilar Tigeras, Mercedes Alonso,

    Laura Ferrando, Laura Llera,Rafael Martnez, Ester Moreno,Violeta Vicente

    ASESORA CIENTFICA

    Jos Elguero, Pilar Goya, Rafael Moliner, Pedro Serena

    ASESORA DIDCTICA

    Covadonga Gutirrez, Susana Martnez, Benigno Palacios, Jos Vicente

    ILUSTRACINS

    Ral Gmez

    DESEO GRFICO

    underbau

    AGRADECEMENTOS

    Jos Luis Garca, Instituto de Catlise e Petroleoqumica (CSIC),Rosa Menndez, Instituto Nacionaldo Carbn (CSIC)

    ENTREMOLCULASAno Internacional da Qumica 2011. CSIC

    mis en www.quimica2011.es

  • A onu declarou o 2011 como Ano Internacional da Qumica, co lema Qumica: a nosa vida, o noso futuro.

    Todo o que nos rodea pode expresarse e explicarse a travs da Qumica. A investigacin cientfi ca actual contribe mellora da nosa calidade de vida, traballando nos grandes retos alimentarios, enerxticos, ambientais, sanitarios, sociais

    A QUMICA:A NOSA VIDA,O NOSO FUTURO

    O ano 2011 coincide co centenario da concesindo Premio Nobel de Qumica a Marie Curie, e constiteunha oportunidade para recoecer a contribucindas mulleres ciencia. Ademais, conmemraseo centenario da fundacin da InternationalAssociation of Chemical Societies, precursora da UninInternacional de Qumica Pura e Aplicada. Celbrasetamn o 350 aniversario da publicacin do libroThe Sceptical Chymist de Robert Boyle, en 1661, quemarca a orixe da Qumica como ciencia moderna.

    1

  • Sade

    Cosmticos

    Alimentos

    EnerxasMateriais

    H H

    Se ollamos ao noso arredor, que vemos? A resposta : Qumica.

    A Qumica est en todas partes: a roupa que levamos, o que comemos, o aire que respiramos, os nosos corposTodo est feito de materia, e toda a materia est formada por molculas; polo tanto, todo Qumica.

    ESTEN TODASPARTES

    2

  • Hidrxeno

    Osxeno

    Carbono

    tomo

    Electrn

    NcleoProtns e neutrns

    A Qumica a ciencia das molculas, os seus compoentes, estruturas, propiedades e transformacins qumicas (reaccins). As propiedades da materia estn determinadas polas molculas, as cales se forman pola unin de dous ou mis tomos.

    A LINGUAXE PECULIAR DA QUMICA

    Os tomos represntanse por smbolos e as molculas por frmulas que indican a sa composicin. Nalgunhas representacins debxanse lias para amosar as ligazns qumicas. Sen embargo, as molculas teen forma tridimensional e ocupan un lugar no espazo. Por esta razn emprganse outras imaxes mis realistas que amosan a sa disposicin espacial.

    MOLCULA

    Partcula con individualidadepropia formada por unhaagrupacin ordenada e defi nidade tomos, que se unen a travs

    de ligazns qumicas.

    TOMOUnidade mis pequena dunelemento qumico que

    mantn a sa identidade.

    ELEMENTO

    Substancia constituda por unhamesma clase de tomos.

    Na tboa peridica hai poucomis dun centenar de elementosque se poden combinar dandolugar aos moitos millns demolculas que se coecen naactualidade e s que se podenpreparar no futuro.

    QUE AQUMICA?

    A molcula de auga estformada por dous tomosde hidrxeno (H) e un deosxeno (O).

    O tomo componse de protns eneutrns situados no ncleo, arredordo cal se moven os electrns.

    As propiedades qumicas estnrelacionadas coa confi guracinelectrnica, mentres que as propiedadesfsicas dependen principalmente do ncleo.

    A molcula dasacarosa (C12H22O11),o azucre comn,pode representarsede varias maneiras.

    3

  • NASORIXES

    As orixes da Qumica remntanse s da humanidade. O primeiro qumico, sen sabelo, foi o ser humano primitivo ao controlar e usar o lume, que se produce pola reaccin qumica da combustin. O lume mellorou considerablemente a calidade de vida, en cuestins como a coccin de alimentos, a fabricacin de ferramentas, como fonte de calor Ademais, posibilitou o desenvolvemento posterior da cermica e da metalurxia do cobre, do bronce e do ferro.

    Desde as primeiras aproximacins conceptuais natureza da materia, a humanidade avanzou moito con descubrimentos que revolucionaron a nosa vida coti.

    Ata o sculo xvii, a qumica estivo dominada pola Alquimia, que signifi ca arte da transformacin. Neste perodo desenvolvronse moitos procesos qumicos, illronse novas substancias qumicas e perfeccionronse os instrumentos de traballo.

    A Qumica converteuse nunha

    ciencia no sculo xvii grazas a Robert Boyle,

    o primeiro en aplicar o mtodo cientfi co

    neste eido.

    Nos laboratorios dealquimistas buscbasea pedra fi losofal, unmtodo hipottico paratransformar calquerametal en ouro. Osalquimistas chinesesbuscaban un elixirque puidese alongar avida e mesmo conferirinmortalidade.

    4

  • a masa non se creanin se destres se transforma

    DE BOYLE ALAVOISIERA QUMICA ESTABLCESECOMO CIENCIA

    A investigacin de Robert Boyle (1627-1691) e dos seus discpulos proporcionou rigor investigacin qumica, ao demostrar a diferenza entre elemento e composto (formado este por dous ou mis elementos). Estableceu a relacin entre o volume e a presin dun gas e que o aire unha mestura de gases na que, polo menos un dos seus compoentes, responsable das reaccins de oxidacin e da respiracin en animais. Non puideron avanzar mis nestas hipteses ao non dispor de tcnicas experimentais adecuadas.

    Sen embargo, a Qumica do sculo xviii seguiu dominada por teoras sen base cientfi ca, sendo necesarios case cen aos para que se convertese nunha ciencia moderna. Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) desempeou un papel fundamental e considrase o pai da Qumica moderna. Con experimentos rigorosos, demostrou o papel do osxeno nas reaccins de combustin, comprobou a conservacin da masa nunha reaccin qumica e estableceu o concepto de elemento qumico, as como contribuu a fi xar un sistema de nomenclatura.

    John Dalton(1766-1844)

    Propuxo en 1808 aprimeira teora atmica con

    fundamento cientfi co, na que o tomo a partcula

    elemental indivisible.

    A mellora instrumentalpermitiu a Lavoisierformular a sa clebre lei daconservacin da masa.

    5

  • Os progresos tericos deron lugar comprensin de numerosas reaccins qumicas. Obtivronse numerosas substancias tiles previamente descoecidas, como medicamentos, tinturas, tecidos, deterxentes, etc.

    O seguinte grande avance foi, en 1869, a publicacin da Tboa Peridica dos Elementos Qumicos, proposta por Dimitri Mendeleiev (1834-1907). Esta tboa ordena os elementos en funcin dos seus nmeros atmicos e valencias, e permite deducir as sas propiedades qumicas. unha das maiores contribucins conceptuais da historia da Ciencia.

    No sculo xix producronse numerosos avances no eido da Qumica, especialmente grazas ao novo enfoque da teora atmica. A industria neste eido atinxiu unha gran relevancia. Durante este perodo adquiriu especial importancia a producin da sosa, o cloro, o cido sulfrico, os colorantes, etc.

    Unha vez aceptado o concepto de tomo, quedaba por resolver como se combinan. O primeiro intento foi realizado por Amedeo Avogadro (1776-1856), que postulou o concepto de molcula e a sa relacin coas propiedades da materia.

    CONSOLIDACINE MADUREZDUNHA CIENCIAA QUMICA DO SCULO XIX

    Mendeleiev

    TBOA PERIDICA DOS ELEMENTOS

    GRUPO

    LANTNIDOS

    ALCALINOS ALCALINOTRREOS LANTNIDOS ACTNIDOS

    METAIS DO BLOQUE P METALOIDES NON METAIS HALXENOS GASES NOBRES E TRANSACTNIDOS

    METAIS DE TRANSICIN

    PERODO

    ACTNIDOS

    Mendeleiev

    TBOA PERIDICA DOS ELEMENTOS

    GRUPO

    LANTNIDOS

    ALCALINOS ALCALINOTRREOS LANTNIDOS ACTNIDOS

    METAIS DO BLOQUE P METALOIDES NON METAIS HALXENOS GASES NOBRES E TRANSACTNIDOS

    METAIS DE TRANSICIN

    PERODO

    ACTNIDOS

    A tboa axuda a predicir as

    propiedades detodas as substancias

    qumicas.

    6

    En 1869, Mendeleiev deduciu a existencia de novos elementos qumicos descoecidos ata entn, polo que deixou ocos vacantes na sa tboa peridica. Por exemplo, o galio e o xermanio.

  • PROTAGONISTASDO SCULO XX

    Linus Pauling (1901-1994)

    Aplicou as teoras e mtodos da Mecnica Cuntica

    Qumica, e estableceu a base conceptual da ligazn

    qumica.

    Wallace Hume Carothers(1896-1937)

    Descubriu o neopreno e o nilon, que se empregan amplamente na industria

    txtil.

    Karl Ziegler (1898-1973)Giulio Natta (1903-1979)

    Obtiveron polmeros lineais, como o polietileno, empregando catalizadores

    organometlicos.

    Marie Curie (1867-1934)

    Descubriu os elementos qumicos radioactivos, o radio e o polonio, que foron cruciais para o desenvolvemento da Qumica. Realizou achegas sobresalientes

    en radioactividade.

    Robert B. Woodward (1917-1979)

    Sintetizou e determinou a estrutura de molculas orgnicas moi complexas

    como o colesterol.

    Leo Hendrick Baekeland (1863-1944)

    Inventou a bakelita, un polmero sinttico con propiedades excepcionais que supuxo

    unha autntica revolucin no eido dos materiais.

    7

    Ata os anos 30, o radio empregouse en numerosas medicinas, entre elas o Radithor (auga destilada con radio), considerado unha solucin para todos os

    males. Usbase en pinturas luminescentes, gomas de mascar, cremas, etc. Naqueles tempos, todo o que conta radio signifi cabaavance.

    No sculo xx, a Qumica fundamntase nos conceptos de tomo, ligazn qumica e molcula, baseados na Mecnica Cuntica. O progreso cientfi co atinxido evidente en todo o que nos rodea.

    RADITHOR

    Radioactive WaterC E R T I F I E D

    Contains

    *Radioactive WaterC E R T I F I E D

    ContainsRadioactive Water

    ContainsRadioactive Water

    ContainsRadioactive WaterRadioactive WaterRadioactive WaterC E R T I F I E D

    Radioactive WaterC E R T I F I E D

    Radioactive WaterC E R T I F I E D

    ContainsRadioactive WaterC E R T I F I E D

    Contains

  • A enerxa, o transporte, a producin e distribucin de alimentos, os produtos de consumo, o desenvolvemento tecnolxico, etc., afectan o medio ambiente.

    O uso masivo de produtos qumicos fai que os residuos xerados tamn sexan qumicos. Neste contexto, habitual atopar o adxectivo qumico ligado a efectos negativos para o medio ambiente.

    A QUMICA E OMEDIO AMBIENTE

    Actualmente a Qumica colabora na proteccin do medio ambiente determinando a cantidade e impacto de substancias qumicas; preparando compostos con actividade biolxica para paliar efectos nocivos; implantando procesos de separacin de substancias txicas, etc.

    Entre outras lias, nos laboratorios espaois investgase sobre tecnoloxas que permitan minimizar o impacto do CO2, sobre o uso e desenvolvemento de novos materiais para enerxas renovables, e sobre novas fontes de enerxa.

    A investigacin e a industria qumica contriben a protexera biodiversidade, potabilizar a auga, producir combustibles

    8

    alternativos, sintetizarpraguicidas e fertilizantesmis efectivos e menoscontaminantes

  • 7.000.000.000.000.000.000.000 molculas

    Todas as cousas son velenosas e nada inocuo; unicamente a dose determina o que non un veleno. Esta frase, pronunciada por Paracelso hai case 600 aos, refl icte a importancia que ten en Qumica o concepto de concentracin. Esta refrese cantidade de molculas que hai nun determinado medio e exprsase, xeralmente, en unidades de cantidade de materia nun volume.

    Por exemplo, cando se fala de contaminacin ambiental, dbese ter en conta a concentracin (non igual a dilucin dunha mesma cantidade de residuo qumico nun regato que nun ro caudaloso). Outro aspecto importante para

    MEDINDOA CONCENTRACINE A TOXICIDADE

    avaliar o efecto dunha determinada substancia a sa toxicidade a escala molecular.

    Na natureza, pequenas porcins de materia estn constitudas por molculas en cantidades da orde dos cuadrillns (nmeros de 23-25 cifras). Para superar a difi cultade de manexarse con estes valores, temos o concepto de mol. Un mol de substancia est formado por un nmero de Avogadro de molculas e coincide co peso molecular expresado en gramos. Este nmero aproximadamente 6,022 1023.

    Nunha gota de auga hai varios miles de trillns de molculas, cifra que d idea do seu pequensimo tamao.

    A informacinsobre contaminacin

    qumica carecede sentido se non

    se especifi ca aconcentracin.

    9

  • FUME DE CHEMINEA

    CARBONATADOR

    T> 650 C

    CALCINADOR

    T> 900 C

    GASES SEN CO2 CO2 PURO PARA ALMACENAMENTO

    CAPTACIN DE CO2 MEDIANTE CICLOSDE CARBONATACIN-CALCINACIN

    CAL (CaO)

    CALCARIA(CaCO3)

    CAMBIOCLIMTICO

    10

    O cambio global fai referencia ao impacto da actividade humana sobre a biosfera. O cambio climtico un dos moitos vectores de cambio, xunto coa transformacin do territorio, a deforestacin, a desertifi cacin, etc.

    Hai xa preto dun sculo, Arrhenius (Pre-mio Nobel de Qumica en 1903) realizou clculos sobre a cantidade de CO2 na at-mosfera e relacionouna coa temperatura te-rrestre. Predixo que se a cantidade de CO2 se duplicase, a temperatura terrestre au-mentara en 2 C. Basendose en datos de

    producin industrial da sa poca, esti-mou que isto acon-tecera despois de varios sculos. As sas previsins fi caron curtas e bastaron menos de cen anos para chegar a esas cifras.

    A ciencia actual investiga como minimizar estes procesos. Un exemplo diso son os diferentes mtodos que se estudan para a captacin e almacenamento do CO2.

    O efectoinvernadoiro un dos

    procesos que defi niu o climada Terra. Sen el, a temperatura

    terrestre sera de 18C. Osprincipais gases responsables

    son vapor de auga (H2O, o misabundante), dixido de carbono(CO2), metano (CH4), xidos denitrxeno (NOx), ozono (O3) e

    clorofl uorocarbonos(CFC).

    Existen diferentes procesos de captacin de CO2. Este exemplo basase no equilibrio entre a cal (CaO) e a calcaria (CaCO3). O CO2 procedente dunha corrente de gases (fume de cheminea) reacciona coa cal no carbonatador, e xera calcaria que se transporta ao calcinador, onde se libera o CO2 puro para o seu almacenamento. No calcinador prodcese a reaccin inversa: xrase cal, que se reintroduce no carbonatador para reiniciar o proceso.

  • Mis de 1.100 millns de persoas no mundo non teen anda acceso a auga potable. Cada ano, cinco millns de persoas morren a causa de enfermidades transmitidas por auga en mal estado. Para que ao abrirmos a billa brote auga potable son necesarias, entre outras infraestruturas, plantas potabilizadoras nas que se levan a cabo rigorosos tratamentos fsicos e qumicos. Este un dos moitos usos e aspectos sociais da Qumica.

    Nunha estacin de tratamento de auga potable, a auga que se tomou do punto de captacin (ro, lago, pozo, etc.) somtese seguinte secuencia de operacins: pretratamento, coagulacin-oculacin, decantacin, fi ltracin e desinfeccin.

    POTABILIZACINDA AUGA

    11

    Reducin dacontaminacin, usandopor exemplo dixido de

    cloro (ClO2).

    Axuste do pH y adicin de axentes

    coagulantes (sales de ferro ou aluminio) e floculantes

    (polielectrolitos) que facilitan a etapa

    seguinte.

    Eliminacin demateria slida, grazas

    a membranas con porosde tamao adecuado, encuxo deseo a Qumicadesempea un papel

    importante.

    Eliminacin demicroorganismos

    patxenos, ao aplicar dixidode cloro (ClO2) e outros

    compostos como o ozono(O3), que actan como

    bactericidas eoxidantes.

    Sedimentacin doslodos no fondo degrandes tanques.

    PRETRATAMENTO

    COAGULACIN-FLOCULACIN

    DECANTACIN

    FILTRACIN

    DESINFECCIN

    AXENTES COAGULANTES

    FLOCULANTES

    SEDIMENTOSMATERIA SLIDA

    AUGA NON POTABLE

    AUGAPOTABLE

  • QUMICA ALIMENTACIN&

    AUGA POTABLE

    COLLEITAS MISABUNDANTES

    (ESTERCOS,FERTILIZANTES)

    PRODUTOSFITOSANITARIOS:

    CONTROL DE PRAGAS EMELLORA DAS PLANTAS

    (DESFOLIANTES,REGULADORES DO

    CRECEMENTO)PRODUTOS PARAVETERINARIA

    (VACINAS,MEDICAMENTOS)

    MELLORADOS ALIMENTOS

    (CONSERVANTES,ESTABILIZANTES,EDULCORANTES)

    COECEMENTO DAQUMICA DO SOLO

    QA

    A fame no mundo non tanto un problema de producin de alimentos como de distribucin, entre outros factores. A Qumica contribuu de maneira notable a que dispoamos de mis e mellores colleitas, gando mis san e alimentos mis seguros.

    Os terreos agrcolas son cada vez mis produtivos. Un feito culminante para atinxir esta situacin foi a producin industrial de amonaco (a base dos fertilizantes), desenvolvido por Fritz Haber (Premio Nobel de Qumica en 1919). Esta sntese provocou unha autntica revolucin agrcola.O nmero de humanos soportado por hectrea pasou de 1,9 a 4,3 no ltimo sculo.

    Pese aos seus benefi cios, o abuso de fertilizantes e praguicidas provocou a contaminacin de ros e acuferos. A investigacin actual persegue produtos mis especfi cos, que usados nas concentracins adecuadas, acten sobre a praga sen prexudicar o resto do ecosistema.

    A PRODUCINDE ALIMENTOS

    12

  • QUMICA ESADE

    Estrutura da hemoglobinahumana, protena que contnferro e transporta osxeno no sangue.

    A esperanza de vida medrou de forma espectacular no ltimo sculo. S en Espaa,pasouse dunha esperanza de vida ao nacer de 35 anos en 1900 aos 81 no ano 2008. A hixiene, os frmacos, as vacinas, as melloras en alimentacin e a auga potable, son algns dos factores que infl uron neste proceso.

    A Qumica e a Biomedicina manteen unha intensa relacin desde tempo inmemorial. As molculas de interese biolxico (protenas

    e cidos nucleicos, principalmente) foron obxecto de estudo da comunidade cientfi ca, que contribuu a coecer a sa estrutura e o seu mecanismo de accin.

    Os avances das novas tecnoloxas estn permitindo realizar predicins computacionais de actividades biolxicas e propiedades farmacolxicas (cribado virtual), que aforran moito tempo e dieiro.

    13

  • Ensaios in vitroe con animais.

    Seleccin do mellorcandidato

    FASE CLNICA

    Deseo e sntese de molculas

    activas

    Deseo e sntese de molculas

    activas

    Identificacindun obxectivo

    biolxico

    Identificacindun obxectivo

    biolxico

    1

    Revisin eaprobacin do

    medicamento polo organismo regulador

    Lanzamento ecomercializacin

    Revisin eaprobacin do

    medicamento polo organismo regulador

    Lanzamento ecomercializacin

    11

    FASE PRECLNICA

    Solicitude aosorganismos estatais

    para sacar oproduto aomercado

    Fase IIIEstudos masivos

    en pacientes1.000-3.000

    Solicitude aosorganismos estatais

    para un novomedicamento

    Solicitude aosorganismos estatais

    para un novomedicamento

    Estudofarmacolxico e

    producin

    Estudofarmacolxico e

    producin

    HH33C

    CH3N

    HH

    O

    N

    S

    2

    Fase IEstudos en

    voluntarios sans2-100

    Fase IEstudos en

    voluntarios sans2-100

    6

    8

    Fase II Estudosen pacientes

    100-500

    710

    3 4

    5

    9

    PASTILLAS EMAAxencia Europea do

    Medicamento

    OS MEDICAMENTOSE O SEU DESENVOLVEMENTO

    A industria farmacutica desenvolveu multitude de medicamentos nos ltimos cen anos. Nos pases desenvolvidos pdense curar, previr e paliar os sntomas de moitas enfermidades. Contina sendo un reto desenvolver medicamentos para tratar enfermidades con incidencia case exclusiva en pases en vas de desenvolvemento e para enfermidades raras (aquelas cunha prevalencia baixa, inferior a 5 casos por cada 10.000 persoas na comunidade, segundo a defi nicin europea).

    A producin de principios activos farmacuticos, principal compoente dun medicamento, unha das reas mis activas da Qumica. O desenvolvemento dun medicamento un proceso longo e complexo que pode durar mis de dez anos. Ata a comercializacin, todo o proceso divdese en das fases: a preclnica e a clnica; e cada unha delas consta de varias etapas. A Qumica intervn principalmente nas primeiras etapas, que comeza co deseo das molculas que constituirn o principio activo do futuro medicamento.

    14

  • Placas craniais metlicas

    Prtese de queixo e mandbula

    Larinxe, traquea

    Corazn, marcapasos

    Pulmn

    Vlvula cardaca

    Discos intervertebrais

    Uretra

    Prtese de articulacin de cadeira

    Vasos sanguneos

    Prtese de xeonllo

    Pel

    Prtese de tornecelos

    Articulacin de dedos do p

    Tendns

    Varias e cravos de tibia

    Ligamentos, suturas

    Esfnter

    Varias e cravos do fmur

    Placas dos dedos e articulacin da man

    Puo

    Riles, fgado, pncreas

    Esfago

    Mamoplastia

    Cravos para sos e articulacins para o ombreiro

    Odo

    Nariz

    Ollos, lentes, crneas

    Dentaduras

    BIO-MATERIAISA QUMICA E A REPARACINDO CORPO HUMANO

    Non est moi afastada a poca na que os seres humanos vivamos 120 anos. Sen embargo, as pezas do corpo deteriranse paso do tempo, accidentes ou enfermidades. A ciencia traballa para producir biomateriais que substitan estas pezas e sexan compatibles co organismo, principalmente co sistema inmune.

    Os biomateriais son materiais que substiten tecidos e rganos vivos. Na sa maiora, son fi sioloxicamente inertes e estn deseados para ser implantados dentro dun ser vivo.

    Algns biomateriais son coecidos desde hai moitos anos, como as

    pezas dentais. Na actualidade, materiais cermicos, metlicos e polimricos son usados en implantes de articulacins, pel artifi cial, rganos artifi ciais, implantes vasculares, e na liberacin controlada de frmacos.

    A investigacin na rea dos biomateriais est progresando rapidamente, a pesar de que anda quedan por mellorar aspectos como a estabilidade, compatibilidade e biodegradabilidade, as como o seu alto custo. Igualmente, trabllase no desenvolvemento de biomateriais funcionalmente activos, que se integran cos tecidos.

    15

    Pdensesubstiturpracticamentetodas as pezasdo corpohumano. Ocerebro unhaexcepcin.

  • COMBUSTIBLES DIESELE COMBUSTIBLES PARACALEFACCINS

    COMBUSTIBLES DIESELE COMBUSTIBLES PARACALEFACCINS

    GASES

    PRODUTOS QUMICOS,DISOLVENTES

    COMBUSTIBLES PARAVEHCULOS

    QUEROSENO

    LUBRICANTES, PARAFINA,ASFALTO

    20 C

    20-70 C

    70-160 C

    160-250 C

    250-350 C

    20 C

    20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C20-70 C

    70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C70-160 C

    160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C160-250 C

    250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C250-350 C

    CALDEIRA

    ENTRADA DE CRU

    400 C

    CnHm + [(m/4)+n]O2 combustin nCO2 + (m/2) H2O

    OS COMBUSTIBLESDE ORIXE FSIL

    A enerxa o motor da sociedade. Sen ela o transporte, a producin de alimentos, a industria, a electricidade e calquera actividade, en xeral, apenas poderan desenvolverse. Todas estas actividades necesitan cantidades inxentes, e crecentes na sa maiora, de enerxa debido ao incremento do potencial econmico dos pases desenvolvidos e tamn daqueles en vas de desenvolvemento.

    Na actualidade, unha parte maioritaria da enerxa primaria provn dos combustibles de orixe fsil, que inclen carbn, petrleo e gas natural. O carbn empregouse tradicionalmente como fonte primaria de enerxa a travs dunha reaccin qumica: a combustin. O petrleo e o gas natural (hidrocarburos) resultan mis atractivos que o carbn, pero as reservas probadas son mis escasas.

    16

    Frmula xenrica da reaccin qumica de combustin dos combustibles fsiles (no caso do carbn, m=0). En

    todos os casos, a combustin produce CO2, un dos principais causantes do efecto invernadoiro.

    COMBUSTIBLES DIESELE COMBUSTIBLES PARACALEFACCINS

    GASES

    PRODUTOS QUMICOS,DISOLVENTES

    COMBUSTIBLES PARAVEHCULOS

    QUEROSENO

    LUBRICANTES, PARAFINA,ASFALTO

    20 C

    20-70 C

    70-160 C

    160-250 C

    250-350 C

    CALDEIRA

    ENTRADA DE CRU

    400 C

    CnHm + [(m/4)+n]O2 combustin nCO2 + (m/2) H2O

    COMBUSTIBLES DIESELE COMBUSTIBLES PARACALEFACCINS

    GASES

    PRODUTOS QUMICOS,DISOLVENTES

    COMBUSTIBLES PARAVEHCULOS

    QUEROSENO

    LUBRICANTES, PARAFINA,ASFALTO

    20 C

    20-70 C

    70-160 C

    160-250 C

    250-350 C

    CALDEIRA

    ENTRADA DE CRU

    400 C

    CnHm + [(m/4)+n]O2 combustin nCO2 + (m/2) H2O

    COMBUSTIN

    O petrleo unha mestura dun gran nmero de hidrocarburos e outros compostos de diferentes pesos moleculares e puntos de ebulicin. A partir de petrleo cru e por medio de procesos de craqueo ou cracking (utilizacin de calor, presin, catalizadores, etc.) sepranse estes compostos e obtense novos compostos tiles. Ademais de producir combustibles, o petrleo unha fonte importante de materias primas de numerosos bens de consumo como plsticos e medicamentos.

  • +H2 H2O

    HIDRXENO

    CLULA DE HIDRXENO

    OSXENO

    H H

    H H

    H+

    H+

    H+

    H+

    H+

    H+

    O O

    O O

    EXCESO DEHIDRXENO(REUTILIZABLE)

    AUGACA

    TALI

    TZAD

    OR

    CATA

    LITZ

    ADOR

    H2 O2

    e

    e

    e

    e

    e

    e

    e

    e

    H+

    H+

    BUSCANDONOVASFONTES DEENERXA

    Entre as fontes de enerxa renovables baseadas en procesos qumicos atpase a enerxa contida na biomasa e a baseada no hidrxeno.

    A biomasa a materia orgnica producida polas plantas no proceso da fotosntese, por formacin de carbohidratos a partir de auga e CO2. A biomasa acumula gran cantidade de enerxa nas ligazns C-H e C-C, polo que pode producir enerxa trmica mediante combustin. A combustin da biomasa, polo tanto, tamn xera CO2. Ademais, a biomasa sa vez materia prima en procedementos qumicos de fabricacin doutros produtos, como os alimentos.

    Pola sa parte, a combustin do hidrxeno unha fonte limpa de enerxa que non produce emisins contaminantes, pois s xera auga.

    O uso do hidrxeno require de fontes adecuadas e de mtodos seguros de almacenamento e transporte. A maneira mis conveniente de producir hidrxeno por electrlise da auga a partir de enerxa elctrica, que a sa vez se xerar usando paneis solares ou aeroxeradores.

    A Qumica actual investiga todos estes aspectos, inclundo os materiais para fabricar pilas de combustible, con obxectivo de contribur futura economa baseada no hidrxeno.

    17

    As pilas de combustible de hidrxeno basanse na transformacin da enerxa qumica, almacenada na molcula de H2, en enerxa elctrica e auga. As molculas de hidrxeno ceden nos nodos os seus electrns (xerndose a corrente elctrica a travs

    dun circuto exterior) e pasan ao ctodo como protns (H+). Al o osxeno (O2) capta electrns e reacciona cos protns, o que produce auga (H2O). A reaccin xera enerxa (reaccin exotrmica), que se usa como corrente elctrica.

  • 1A 1nm 10 nm 100 nm 1 m

    TOMO

    NANOTUBOSTETRAEDRO DE SLICE (CUARZO) RESOLUCIN LITOGRFICA

    ADN PROTENAS VIRUS BACTERIAS CLULAS

    TRANSISTOR

    10 mO

    Si

    O O

    O

    A QUMICAE A CIENCIA DEMATERIAIS

    Segundo a sa natureza qumica, os tres grandes grupos de materiais utilizados pola humanidade son os xidos inorgnicos (cermica, vidro, etc.), os metais e os compostos orgnicos (baseados na qumica do carbono), tanto naturais como sintticos.

    Desde a Antigidade ata practicamente a Revolucin Industrial a humanidade empregou case os mesmos materiais, coas nicas excepcins destacadas do aceiro e do cemento.

    Os grandes avances das ciencias bsicas no sculo xiv e primeiras dcadas do xx deron lugar moderna Ciencia de Materiais, rea

    multidisciplinar que rene os coecementos da Fsica, a Qumica, a Metalurxia, a Ciencia dos Polmeros, a Enxeara, a Xeoloxa e a Bioloxa. Na actualidade posible que dispoamos de materiais altamente sofi sticados, e estamos no camio de obter multitude de novos materiais para todas as aplicacins imaxinables.

    Unha das consecuencias do espectacular desenvolvemento atinxido pola Ciencia de materiais foi la aparicin da nanotecnoloxa, que abre unha nova senda na xeracin de novos materiais, de propiedades elctricas, magnticas, pticas e mecnicas espectaculares.

    18

    A nanotecnoloxa permite entender a nivelatmico e molecular todos os fenmenos que acontecen na nanoescala(1 m = 106 m; 1 nm = 109 m; e 1 = 1010 m).

  • OS POLMEROSNA NOSA VIDA

    O sculo xx pdese defi nir como o sculo dos polmeros. Nos pases occidentais o seu uso comezou a estenderse a mediados do sculo xix e, desde entn, foise incrementando a dependencia deste tipo de substancias qumicas. O seu excesivo consumo provocou un problema medioambiental, que se est intentando resolver coa xeracin de polmeros degradables.

    Os polmeros son compostos qumicos de alto peso molecular, que se forman pola unin repetitiva de molculas mis pequenas. A unidade estrutural mnima que se repite denomnase monmero.

    Antes de ter polmeros sintticos, o ser humano dependa dos polmeros naturais (protenas, polisacridos e poliisoprenoides) tales como a seda, a celulosa e o caucho. Sen embargo, estes polmeros tian unha dispoibilidade limitada e escasa versatilidade. A posibilidade de preparar polmeros sintticos superou estes inconvenientes.

    2CH2OH

    (CH-O-COCH3)n

    (CH-OCOCH3)n

    CH2OHCH2

    CH2

    CH2

    HOHO OH

    HO

    HO

    O O O

    O O O

    O O

    O

    (CH-O-COCH(CH-O-COCH(CH-O-COCH

    INDUSTRIA DO CINE

    FOTOGRAFA

    ACETATO DE CELULOSA

    NILON E NEOPRENO

    Sur

    f

    0

    C

    CC

    N

    N HN

    H

    n H HCI

    CC C C

    H

    HHn n

    H

    R

    0 0

    1

    R2R1

    POLIETILENO, POLIPROPILENO

    Cordas, cables, prteses, lentesde contacto, bolsas, pezas mecnicas...

    NUMEROSAS APLICACINS

    CH3

    H2C

    CH2CH CH2x

    INDUSTRIA TXTIL

    MATERIAL DEPORTIVO

    1

    3

    4

    As aplicacins dospolmeros son moi variadase abranguen desde a pelculacinematogrfi ca, un vaso ouunha bolsa, ata o missofi sticado, como ocaso dos materiaissupercondutoresou os traxes dosastronautas. Naindustria txtilson fundamentais.

    19

    CH2OH

    (CH-O-COCH3)n

    (CH-OCOCH3)n

    CH2OHCH2

    CH2

    CH2

    HOHO OH

    HO

    HO

    O O O

    O O O

    O O

    O

    INDUSTRIA DO CINE

    FOTOGRAFA

    ACETATO DE CELULOSA

    NILON E NEOPRENO

    Sur

    f

    0

    C

    CC

    N

    N HN

    H

    n H HCI

    CC C C

    H

    HHn n

    H

    R

    0 0

    1

    R2R1

    POLIETILENO, POLIPROPILENO

    Cordas, cables, prteses, lentesde contacto, bolsas, pezas mecnicas...

    NUMEROSAS APLICACINS

    CH3

    H2C

    CH2CH CH2x

    INDUSTRIA TXTIL

    MATERIAL DEPORTIVO

    CH2OH

    (CH-O-COCH3)n

    (CH-OCOCH3)n

    CH2OHCH2

    CH2

    CH2

    HOHO OH

    HO

    HO

    O O O

    O O O

    O O

    O

    INDUSTRIA DO CINE

    FOTOGRAFA

    ACETATO DE CELULOSA

    NILON E NEOPRENO

    Sur

    f

    0

    C

    CC

    N

    N HN

    H

    n H HCI

    CC C C

    H

    HHn n

    H

    R

    0 0

    1

    R2R1

    POLIETILENO, POLIPROPILENO

    Cordas, cables, prteses, lentesde contacto, bolsas, pezas mecnicas...

    NUMEROSAS APLICACINS

    CH3

    H2C

    CH2CH CH2x

    INDUSTRIA TXTIL

    MATERIAL DEPORTIVO

    LOS POLMEROS

    CH2OH

    (CH-O-COCH3)n

    (CH-OCOCH3)n

    CH2OHCH2

    CH2

    CH2

    HOHO OH

    HO

    HO

    O O O

    O O O

    O O

    O

    INDUSTRIA DEL CINE

    FOTOGRAFA

    NYLON Y NEOPRENO

    BAKELITA

    Sur

    f

    0

    C

    CC

    N

    N HN

    H

    n H HCI

    CC C C

    H

    HHn n

    H

    R

    0 0

    1

    R2R1

    POLIETILENO, POLIPROPILENO

    Cuerdas, cables, prtesis, lentes de contacto, bolsas, piezas mecnicas ...

    NUMEROSAS APLICACIONES

    CH3

    H2C

    CH2CH CH2x

    TELFONOS

    ENCHUFES

    OH

    OH OHHO HO

    HO

    ACETATO DE CELULOSA

  • Bolsas de aire deseguridade (airbags).

    Produtos qumicos (NaN3, C2H3N3, etc.) que poden xerar rapidamente gran cantidade

    de gas e a expansin instantnea da bolsa.

    Catalizadores que limpan os gases de escape,

    mediante reaccins qumicas sobre superficies

    de rodio (Rh) ou platino (Pt) en soportes de cermica porosa.

    Pneumtico de caucho natural ou

    sinttico, que se poden reutilizar mediante

    recauchutado ou reciclar para outros usos(asfaltos, etc.).

    O vehculo mvese grazas enerxa xerada

    na combustin da gasolina ou o gasleo. Nun futuro, os vehculos moveranse por

    electricidade xerada a partir de pilas de combustible de

    hidrxeno, sistemas hbridos e/ou bateras mis

    eficientes.

    Lmpadas halxenas ou de xenon, que permiten unha luz

    mis intensa.

    Glicois de elevada viscosidade e

    resistencia trmica en lquido de

    freos.

    Polisteres e outros plsticos reforzados con fibra de vidro e carbono

    en pezas da carrozara no interior do habitculo.

    Policarbonatos enfaros, cristais, teitos

    solares, etc.

    Aceiro, aluminio,titanio e aliaxes

    lixeiras en carrozara,chasis e motor.

    resistencia trmica en

    A QUMICA NA VIDA COTI: O AUTOMBIL

    Practicamente desde que nos erguemos ata que nos deitamos, relacionmonos coa Qumica. Tomemos por exemplo un coche, onde hai moita Qumica

    20

  • O FUTURO EA QUMICA

    Cpsulas de clulas artifi ciais cheas de insulina que se libera cando detectan un aumento da glicosa en sangre; nanopartculas que inhiben o crecemento de clulas cancerosas sen danar o resto de rganos nin tecidos; ordenadores co tamao dunha gota de auga formados por molculas capaces de procesar en paralelo millns de combinacins; materiais lixeiros, resistentes e adaptables para un transporte ms seguro e efi ciente; inxeccin do CO2 a mis de 800 metros de profundidade para evitar que aumente a temperatura terrestre. Hai non moitos anos estas ideas soaban a ciencia fi ccin; sen embargo, son lias de traballo nas que se est investigando actualmente e que marcarn o noso futuro, e o da Qumica.

    A Biomedicina, os retos enerxticos e medioambientais, a alimentacin e os futuros materiais son, probablemente, as principais reas nas que se centrar a investigacin qumica no sculo xxi, tanto bsica como aplicada. A investigacin estar marcada pola internacionalizacin e a colaboracin entre disciplinas e reas do coecemento, e centros de investigacin.

    A Qumica, sen dbida, ter un papel decisivo na ciencia do futuro para mellorar a calidade de vida de todas as persoas e en todos os lugares da Ter.

    21

    Unha das aplicacins da electrnica molecular son os ordenadores moleculares. Neles, molculas individuais poden realizar clculos mil veces mis rpido que o procesador baseado en silicio dun PC. Na imaxe, un transistor ptico feito a partir dunha nica molcula.