Post on 23-Jan-2016
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OMdiciófl
IgdfilCO!
La energía del azúcarEl azúcar está presente en casi todos los alimentos. Además de endulzar, es una
sustancia natural que, mediante una transformación química, sirve de "combustible" al organismo.
4 pesar de que ya se conocía desde la Antigüedad, el azúcar fue considerado durante siglos como una rareza, un verdadero 'lujo. De hecho, la gente no lo incorporaba a las comidas ni a las bebidas. Los romanos, por ejemplo, en vez de azúcar, utilizaban miel para endulzar sus alimentos. Es más, hace sólo cuatrocientos años, en la corte del rey Luis XIV de Francia, el azúcar era
considerado un medicamento, tanto, que se lo guardaba ; bajo llave. Pero, desde entonces, la producción de
\ ' j azúcar creció sin parar y, poco a poco, se fue popularizando en todo el mundo.
•y1— v En realidad, no existe una sola clase de azú-f \v , car, sino muchísimas. Los azúcares están for-
f V\ ' mados por combinaciones de átomos de carbo-•/ no, oxígeno e hidrógeno. Los más simples son
/, la glucosa y ¡a fructosa (muy utilizadas en la\ iSp-L: í i industria), pero hay azúcares más complc-
\ I - f p jos, como el almidón. El que consumimos| i todos los días, para endulzar el café, el té,
b É , i o los postres, es la sacarosa, una combi-| nación de glucosa y fructosa. La saca-
¡W y - - !: rosa es cristalina, se disuelve bien enllyr' , ¡: el agua y, por supuesto, es bien dulce.I f l / Se la conoce como azúcar refinado.
1 Habitualmente, se extrae de la ca-
P * ~ f40 ña de azúcar y de la remolacha,| pero también se obtiene del arce,
1 del coco y de los dátiles.A,demás del azúcar refinado
\\tff / / ' . V que se usa normalmente para endulzar, la mayoría de los alimentos de origen vegetal, como las harinas, la papa y el maíz, contienen distintos azúcares, que también son utilizados por el organismo como una rápida fuente de energía. Y esto se debe a la velocidad con que se asimilan.
esta, reac¡ necesaria vitales, F por la gli trifosfat
la salud; intestino, viosas v 1 eficaz, pe
Pienso, luego opino
Al llegar a l intestino, la sacarosa j ( '■sufre una transformación química: se j \ ; , fsepara en glucosa y en fructosa, los dos j ' ’>/ .azúcares que la componen. La glucosa y / ' ..... /la fructosa son absorbidas rápidamente, ! ~\ { ... \y pasan a la sangre, a través de ¡a cual .\ i \ \ \ . jk .son distribuidas a todas las células, apor- ) i 1tando una buena dosis de energía: cuatro \--.fwcalorías por gramo. Un realidad, la veloci- \ V \dad con qué el azúcar nos proporciona ■■■■., _ «gjáÉkenergía es mérito de la glucosa, que, como es una molécula muy chica, atraviesa con mucha facilidad las membranas de las y ^células. Por eso, cuando los deportistas necesitan una inmediata fuente de energía, usan una solución de glucosa. 4 ' W Pero el camino del azúcar no termina \ áaquí. Cuando la glucosa está dentro de tas células, se combina con el oxígeno y sufre un proceso de combustión; duranteesta reacción química libera la energía .... ~ ; " ...-■=.........— ..necesaria para mantener las funciones vitales. Pero parte de la energía liberadapor la glucosa al quemarse, también se almacena en unas moléculas llamadas adenosina trifosfato , más conocidas como ATP. A su vez, el ATP puede liberar la energía que contiene y provocar otras reacciones químicas en las células.
Más allá de sus virtudes, hoy se sabe que el consumo excesivo de azúcar es perjudicial para la salud; engorda, y además provoca caries. Por otra parte, cuando el azúcar pasa por nuestro intestino, se forma ácido oxálico, una sustancia que, en exceso, provoca reuma, alteraciones nerviosas y fatiga. En definitiva, el azúcar es un alimento esencial, una fuente de energía rápida y eficaz, pero se debe controlar su consumo, y el de todos los alimentos dulces.
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Averigüen qué otras sustancias alim enticias sirven de combustible at organismo.
¿Cuáles son los azúcares predominantes en los vegetales?No existe un solo tipo de azúcar, sino muchos» y todos se forman
por la combinación de átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno, ¿Cómo es posible que ocurra esto?
Compuestos oam
Óxido cuproso.
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Mí3mmm
■ H M H iM gBM llBir~■ fe' v-
Óxido cúprico.
|J6á¡It 1
de carbono £ 1
El dióxido de carbono se forma durante los procesos de combustión, como ocurre, por ejemplo, en las centrales térmicas. En ellas se utiliza carbón, fuel oil, gas oil o gas natural como combustible para generar vapor de agua. Durante la quema de estos combustibles, el dióxido de carbono formado pasa a la atmósfera.
v rio
Binario: sustancia compuesta por dos elementos químicos.Ternario: sustancia compuesta por tres elementos químicos.
f e
Compuestos inorgánicosLos óxidos
Son compuestos binarios formados por la combinación del oxígeno con otro elemento. Se los divide en dos clases: los óxidos básicos y los óxidos ácidos.
Óxidos básicos. El elemento que se combina con el oxígeno es un metal (sodio, calcio, hierro, cobre, etcétera). Un ejemplo es la combinación de potasio y de oxígeno para formar el óxido de potasio.
K, 0
Potasio Oxígeno Óxido de potasio
La reacción química debe estar balanceada (igual número de átomos de cada elemento a ambos lados de la flecha). En este caso, se debe colocar un 2 delante de la fórmula del óxido, para tenerdos átomos de oxígeno en cada miembro de la ecuación.
K + 0 2 2 K2QFalta ahora balancear el potasio; bastará con poner el coefi
ciente 4 delante del potasio y la ecuación será entonces:4 K + 0 2 — ► 2 K20
Oxidos ácidos. Se forman por combinación del oxígeno con un no metal (azufre, cloro, nitrógeno, carbono, etcétera). Un ejemplo es el dióxido de carbono.
c + o 2 —► co 2Carbono Oxígeno Dióxido de carbono
Algunos elementos que se combinan con el oxígeno pueden formar más de un tipo de óxido. El azufre, por ejemplo, es capaz de formar el dióxido de azufre y el trióxido de azufre.
* 2 S O ,
Trióxido de azufre
S + O , S O , 2 S + 3 O ,
Azufre Oxígeno Dióxido de azufre
Los hidróxidos (bases o álcalis)Son compuestos ternarios formados por un metal, oxígeno e hi
drógeno. Los dos últimos se encuentran formando el grupo hídtoxi- lo (OH), que va unido al metal. Se obtienen por reacción de un óxido básico con agua. Son ejemplos el hidróxido de aluminio, AL(OH)3; el hidróxido de sodio, NaOH; el hidróxido de calcio, Ca(OH)2.
CaO + H20 C a (O H )2
Óxido de calcio Agua Hidróxido de calcio
La fórmula general de estos compuestos es: M(OH)x, donde M representa el metal y x es el subíndice que lleva el grupo hidroxilo, y que dependerá del metal al cual esté unido.
Estas son algunas propiedades de los hidróxidos:• poseen sabor amargo;• cambian el color de los indicadores (viran al azul el papel de
tornasol rojo);e conducen la corriente eléctrica cuando se encuentran en solu
ción acuosa.
2 2 8 Compuestos químicos c a p ít u lo 14
Los ácidosSe clasifican en oxoácidos e hidrácidos.
Oxoácidos. Son compuestos ternarios formados por un no meta!, oxígeno e hidrógeno. Entre otros, se pueden citar el ácido sulfúrico, H2 S 0 4; el ácido nítrico, H N 03; el ácido fosfórico, H3 PO4 .
Se obtienen por reacción entre un óxido ácido y agua. Un ejemplo es la reacción de obtención del ácido sulfúrico:
S 0 3 + H 20 ■
Trióxido de azufre Agua Ácido sulfúrico
Hidrácidos. Son compuestos binarios formados por un no metal e hidrógeno.
Son hidrácidos el cloruro de hidrógeno o ácido clorhídrico, HC1; el sulfuro de hidrógeno, H2 S; el bromuro de hidrógeno, HBr; etcétera.
C l2 + H 2 — ► 2 HCl
Cloro Hidrógeno Ácido clorhídrico
Estas son algunas propiedades de los ácidos:• poseen sabor agrio;• cambian el color de los indicadores (viran
al rojo el papel de tornasol azul);• conducen la corriente eléctrica cuando se
encuentran en solución acuosa.
Las salesSe obtienen por reacción entre un ácido y un hidróxido con
formación de sal y de agua.Ácido + Hidróxido =► Sai + Agua
NaOH + H Cl -*• NaCl + H 20
Agua
Los óxidos de azufre y de nitrógeno generados en los procesos industriales se combinan con el vapor de agua de la atmósfera y dan lugar a la lluvia ácida. Esta afecta principalmente a la vegetación, pues modifica la acidez del suelo.
i
Hidróxido de sodio
Acidoclorhídrico
Cloruro de sodio
• Cuando el ácido es un hidrácido, la sal obtenida es binaria y está formada por un metal y un no metal, por ejemplo, cloruro de sodio, NaCl; sulfuro de plata, Ag2 S.
• Cuando el ácido es un oxoácido, se obtiene una sal ternaria formada por metal, no metal y oxígeno. Entre otras, se pueden mencionar el sulfato de sodio, Na2 S 0 4, y el nitrato de potasio, KNO3 .
Las sales son compuestos iónicos. Conducen la corriente eléctrica cuando se encuentran fundidas o en solución acuosa, pero no lo hacen cuando se hallan en estado sólido.
Permanganato de potasio.
■ - iV ? .
Cloruro de sodio.
Guía de lectura
• ¿Qué tipo de óxidos hay? ¿Cómo se obtienen?
¿Qué es un hidróxido? ¿Cómo se obtiene?
Definan oxoácidos e hidrácidos.• Mencionen las propiedades de ácidos e hidróxides.« ¿Cómo se obtienen las sales? ¿Qué tipo de sales hay?
Sulfato de cobre. Cloruro de potasio.
c a p í t u lo 14 Compuestos químicos 229
Ácido nítrico
Informacióngráfica
La importancia de los compuestos inorgánicos en la vida cotidiana es muy diversa. Es posible encontrarlos en todas partes. Los ejemplos son miles, y van desde la sal que se utiliza diariamente para cocinar ha La los ácidos que se usan en la elaboración de abonos.
E É Se utiliza para limpiar superfi-■ cies metálicas. Se emplea tam-■ bién en la fabricación de abonosIIPH y en la obtención de cloro.
No existe libre en la naturaleza, excepto en ínfimas cantidades en el aire, después de una tormenta. En cambio, sus sales se encuentran distribuidas en diferentes suelos. Se emplea como materia prima en la preparación de explosivos (dinamita), colorantes y fertilizantes.
Es un sólido blanco. En agua, forma una suspensión conocida como leche de magnesia, que se utiliza en medicina para neutralizar la acidez estomacal.
MAGNÍJM
Leche de magnesia.Fertilización de un campo, Pinturas. Salina
Forma hermosos cristales de color azul. Es una de las sales más importan- S tes del cobre y se emplea en agricultura para combatir las plagas.
Es una sal soluble en agua, que tiene sabor amargo. Se conoce con el nombre de sal inglesa y se emplea en medicina como purgante.
Es el constituyente del mármol y de la piedra caliza. También se lo encuentra en las estructuras duras de algunos animales, como las valvas y conchas de los moluscos. La piedra caliza se emplea en la elaboración de cal viva (óxido de calcio) y de cemento'. El mármol es muy utilizado en la construcción y en las esculturas.
Mármol. Sal inglesa.
Piedra caliza. Fumigación de un cultivo de tomate.
otidiai
ocmar r
Et agua duraEs aquella que tiene disueltos minerales que arrastra en su paso por las rocas. Estos minerales son, principalmente, sales de calcio y magnesio. Al hervir el agua dura, estas sales se depositan en el recipiente que la contiene y forman un sólido duro llamado sarro.
io de tomate Plantación de cítricos.
i0 % 'S * * l
Es la sal común de mesa. Se encuentra en la naturaleza como un sólido, en canteras o minas. El producto que se obtiene presenta un 3 a 5 % de impurezas, y se conoce con el nombre de sal gema. También está presente en grandes concentraciones en el agua de mar.Se emplea en la fabricación de cloro, ácido clorhídrico e hidróxido de sodio. En la industria alimenticia se utiliza en la conservación de alimentos y como condimento. La salmuera, empleada para conservación de algunos alimentos, es una solución de cloruro de sodio.
Es una sal que se conoce también con el nombre de soda Soivay. En estado natural, se encuentra en lagos de Egipto, América dél Norte y América del Sur. En la industria, se obtiene por el método Soivay, a partir de sal común, amoníaco y dióxido de carbono.Se utiliza en la fabricación de vidrio, cerámicas y jabones; también para “ablandar” las aguas duras, para tratar superficies metálicas, como blanqueador en la industria textil y en la industria del papel.
Salina de donde s e obtien e la sa l d e m esa.
Es una sal que forma cristales de color verde. Se emplea para fabricar tintas, para combatir plagas de los cultivos y como desinfectante.
NomenclaturaLos cuatro primeros alcanos se denominan: metano (un carbo
no), etano (dos carbonos), propano (tres carbonos) y butano (cuatro carbonos). A partir del hidrocarburo de cinco carbonos, todos se denominan con un prefijo que indica el número de átomos de carbono en la cadena, y la terminación ano. Así, se tiene el penta- no (cinco carbonos), hexano (seis carbonos), etcétera.
Los alquenos y alquinos se nombran igual que los alcanos, pero cambiando la terminación ano por eno e ino, respectivamente.
Por ejemplo, butano es el alcano, buteno es el alqueno y buti- no es el alquino.
El petróleo El petróleo o “crudo” está formado por una mezcla de hidrocarburos. La nafta, que es una de las
fracciones que se obtienen de la destilación del petróleo, es una mezcla de los hidro
carburos más livianos, es decir, los de cadena más corta.
' - j B
Guía de lectura
Indiquen para el elemento carbono:- Ubicación en la tabla periódica.- Número atómico (Z).- Número de protones y de electrones.- Tipo de enlaces que forma.- Símbolo de Lewis.- ¿Por qué se ha desarrollado una química para los compuestos del carbono? ¿Por qué se la llama química orgánica?- ¿Qué son los hidrocarburos? Definan alcanos, alquenos y alquinos.- ¿Cuál es la regla que se sigue para nombrar estos compuestos?
c a p ít u lo 14 Compuestos químicos 2 3 3
ono. i de la nico es ctrones y cua-
teistico.
' Fórmula desarrollada
Fórmula 1 4 semidesarrollada
Metano.
U r * O - Ut n - w w n i¡ i
H H
f * L J m uV / H 3 w n 3
Etano.
LaJ jj
H ~ G C C
H H
n 3 ' u H 2 ' C H ;
Propano.
u nivel
rma lo:o derme.ios estáámales.petróleo,¡icidas,
smpues- por sí
de cuá- arbonos
El metano, el etano y el propano son los tres hidrocarburos más sencillos. Las fórmulas superiores se denominan fórmulas desarrolladas, y las inferiores, fórmulas semidesarrolladas. En estas últimas, se escribe la cadena de carbonos y cada carbono seguido por el símbolo del hidrógeno con un subíndice, que indica el número de átomos de hidrógeno que están unidos a él.
Este tipo de hidrocarburos, en los que todas las uniones cova- lentes entre los carbonos son simples, se llaman alcanos.
Los hidrocarburos en los que existe, por lo menos, un enlace covalente doble entre dos carbonos de la cadena se denominan alquenos.
U - P u«1 w w w nPropeno.
Los alquinos son hidrocarburos que tienen, por lo menos, un enlace triple entre dos carbonos de la cadena.
Butino.
HidrocarburosEstos compuestos están formados exclusivamente por carbono
e hidrógeno. Para representarlos, basta con completar las uniones libres de las cadenas con átomos de hidrógeno.
o o W %w*
Se puede observar que cada carbono tiene cuatro “rayitas” a
su alrededor. Cada una de ellas representa un enlace
o unión. La cadena de carbonos es la base de los compuestos orgánicos o, dicho de otra forma, su esqueleto; por sí
sola no representa ningún compuesto.El tipo de compuesto que se forme dependerá de cuá
les sean los átomos que se unan a los carbonos en los enlaces que se encuentran libres.
La química orgánica estudia los compuestos del carbono. Este elemento se encuentra ubicado en el segundo período de la tabla periódica y pertenece al grupo IV A. Su número atómico es 6 , y por lo tanto tiene seis protones en el núcleo y seis electrones en la zona extranuclear (dos en el primer nivel de energía y cuatro en el segundo).
Forma enlaces covalentes. Posee cuatro electrones en su nivel más externo y su símbolo de Lewis es:
HidrEs
e hidró libres
El más ser desarre estas i guido numere
Es- lentes
Lo covale alquei
Loenlace
NomLo
no) , et tro car se den¡ carbón no (cir
Lo. cambü
PO] no es e
Compuestos orgánicos I
Las cadenas de carbono A-3.
Un compuesto orgánico puede estar formado por un solo carbono o por varios de ellos, unidos formando una cadena. _
:232 Compuestos químicos c a p í t u l o 14
El carbono puede formar cuatro uniones covalentes con átomos diferentes o con otros átomos de carbono.
Pero, ¿por qué el carbono tiene una “química propia”, desarrollada especialmente para el estudio de sus compuestos?
Sucede que este elemento tiene la particularidad de unirse con otros átomos de carbono, y forma lo que se denomina cadenas de carbono. Es así que el número de compuestos de este tipo, los compuestos orgánicos, es enorme.
¿Y por qué orgánicos? Porque una gran cantidad de ellos está presente en los organismos vivos, tanto vegetales como animales. Pero no sólo se encuentran en los seres vivos: están en el petróleo, la madera, la ropa, los plásticos, los fertilizantes, los plaguicidas, los medicamentos, etcétera.
Las uniones covalentes se forman entre átomos de no metales, que comparten electrones hasta alcanzar ocho electrones en el nivel más externo. Pueden compartir uno, dos o tres pares de electrones, formando así uniones covalentes simples, dobles y triples, respectivamente.
La madera está formada por compuestos orgánicos.
Uniones covalentes
h 2c o ir u
1 1
Etanol.
Fórmulasemidesarrollada
3
Compuestos orgánicos IICada familia de compuestos orgánicos se caracteriza por la
presencia de un átomo o de un grupo de átomos que está unido a la cadena de carbonos, y se llama grupo funcional. Por lo tanto, el grupo funcional define el tipo de compuesto. Estos compuestos incluyen a los alcoholes, los aldehidos, las cetonas, los ácidos carbo- xílicos, los ésteres, las amidas, las aminas y las biomoléculas.
Los alcoholesEl grupo funcional de un alcohol se denomina hidroxilo, -OH
(el guión que figura delante del oxígeno representa la unión entre dicho grupo y la cadena de carbonos). La familia de los alcoholes se caracteriza, entonces, por poseer uno o más grupos hidroxilos unidos a la cadena.
Grupo alcohol.
Si se compara la fórmula del etanol con la del etano, se observa que un hidrógeno del etano es reemplazado por un grupo hidroxilo.
El alcohol se nombra como el hidrocarburo que tiene igual número de átomos de carbono, pero cambiando la terminación ano por la terminación ol (butanol, hexanol, etcétera).
El etanol es el alcohol usado habitualmente como desinfectante, y también es el constituyente de las bebidas alcohólicas.
Aldehidos y cetonasEsta familia de compuestos se caracteriza por la presencia del
grupo carbonilo en la molécula.Si este grupo se encuentra en un extremo de la cadena, el com
puesto es un aldehido; cuando su ubicación está en cualquier posición en el interior de la cadena, se trata de una cetona.
Cetona Aldehido
Grupo carbonilo.
Se nombran cambiando la terminación ano del nombre del hidrocarburo de igual número de átomos de carbono, por al, si se trata de un aldehido, y por ona cuando es una cetona.
Oí’N -iJw r i 3 c h 2 c h 2 c h
oH 3 - - C - C H 3
Propanona (cetona). Butanal (aldehido).
Mientras que los aldehidos de cadena corta (pocos átomos de carbono) suelen tener olor picante, las cetonas tienen, frecuentemente, olores muy agradables, y algunas de ellas se emplean en la elaboración de perfumes.
2 3 4 Compuestos químicos c a p í t u l o 14
El formol
El metanal en solución acuosa se conoce con el nombre de formol, y se emplea para conservar piezas anatómicas y distintos organismos, ya que evita la descomposición de la materia orgánica.
□serva roxilo. al nú- ano
2Ct an
ta del
ú com- r posi-
el hi- se trata
os de ente- 1 en la
Ácidos carboxílicosLos áv idos orgánicos constituyen una familia de compuestos
caracterizados por la presencia del grupo carboxilo.
O
Grupo carboxilo.
Si bien se nombran con la terminación oico, que reemplaza la terminación ano del hidrocarburo de igual número de átomos de carbono, también se los conoce con nombres comunes o “vulgares”, que se relacionan con su origen natural.
El ácido etanoico o acético es el principal constituyente del vinagre (del latín, acetum, vinagre), mientras que los ácidos ca- proico, caprílico y cáprico (hexanoico, octanoico y decanoico) de seis, ocho y diez carbonos, son los responsables del poco agradable olor de las cabras.
EsteresLos ásteres se obtienen por la reacción química entre un ácido
carboxílico y un alcohol. El etanoato de metilo es, por ejemplo, e éster obtenido a partir del ácido etanoico y del alcohol metanol.
Grupo éster
Etanoato de metilo.
La primera parte del nombre del éster se refiere al ácido que le dio origen, y la segunda parte se relaciona con el alcohol del cual procede.
Muchos de estos ésteres se encuentran en las flores y en las frutas, y son responsables, junto con las cetonas, de su aroma. Sus aplicaciones son variadas. Entre otros usos, se emplean en la elaboración de fragancias artificiales y se utilizan como solventes industriales.
AminasLas aminas son compuestos que poseen el grupo amino unido
a la cadena de carbonos. Tienen un olor penetrante, que suele compararse con el del pescado.
„ N H aGrupo amino.
i 13 C l H 2 ' C H Í 2 " N H :
H C HÁcido metanoico.
3 ■rHÁcido etanoico.
C H ..3 v i «2
Ácido propanoico.
Acidos y hormigas.
Al ácido metanoico se lo conoce ¡ como ácido fórmico, ya que es producido por las hormigas (del latín, fórmica, hormiga). Este ácido es el responsable de la irritación que se produce en la piel después de una picadura de este insecto.
Guía de lectura
¿Qué se entiende por grupo funcional?
¿Cuál es la terminación del nombre de los compuestos correspondientes a cada grupo funcional mencionado?
¿Cuáles son las características de los alcoholes, tos aldehidos, las cetonas y los ácidos carbóxidos?
Butilamina.
c a p ít u lo 14 Compuestos químicos 2 3 5
Las plantas verdes forman glucosa a partir de dióxido de carbono y agua, en un proceso denominado fotosíntesis. La velocidad de la reacción química es acelerada por la clorofila, y requiere un aporte de energía que es suministrado por la luz solar.
La glucosa enlas plantas
Biomoléculas ILas biomoléculas son compuestos del carbono que forman
parte de los seres vivos y desempeñan funciones biológicas de gran importancia. Incluyen, entre otros, a los glúcidos, los lípi- dos y las proteínas.
‘.ta
los glúcidosLos glúcidos se conocen también con el nombre de hidratos
de carbono o azúcares. Están constituidos por tres elementos: carbono, hidrógeno y oxígeno.
Para comprender su importancia, bastará decir que son fundamentales en la alimentación: se encuentran en el pan, las frutas, las papas y batatas, los porotos, etcétera. También están presentes en el algodón y en el lino, con los que se confeccionan los tejidos; en la madera, y son el principal constituyente del papel.
ClasificAdem
formados
Disacipor ejemp cuentra ei fructosa,; el glúcido
Cuaác con agua, en otras p
Tris atcáridos.
Polisaformados que const una gran i grupo el a talinos y i
Distintas representaciones de la molécula de glucosa
Los monosacáridos son los glúcidos más simples. Están formados por moléculas que contienen entre tres y ocho átomos de carbono.
Su estructura básica consiste en una cadena de carbonos unidos por enlaces simples; uno de los carbonos forma parte de un grupo aldehido o cetona, y los carbonos restantes se encuentran unidos a un grupo alcohol.
Los monosacáridos son sólidos cristalinos solubles en agua, de sabor dulce. Se los divide en aldosas, cuando poseen un grupo aldehido en la molécula, y cetosas /cuando poseen un grupo cetona.
La aldosa más importante en la naturaleza es la glucosa. Se encuentra en las frutas y también en la miel. La glucosa es incorporada al organismo por medio de los alimentos. Allí, es absorbida y pasa al torrente sanguíneo, dirigiéndose a los distintos tejidos.
Se utiliza como fedulcorante en la preparación de comidas. En medicina, se emplea para el tratamiento de la deshidratación y como alimentación intravenosa.
En el grupo de las cetosas, se destaca la fructosa, que se encuentra en las frutas, como la manzana y la naranja.
Los monosacáridos se oxidan en el organismo animal, produciendo la energía que es fundamental para la vida.
La glucosa es el principal “combustible celular” del organismo. Reacciona con el oxígeno incorporado en la respiración, y se convierte en dióxido de carbono (que es exhalado), agua y energía.
El almidónpolímero de y cumple fu va alimentic formado po sa (que con lopectina (q La|amilosa< des de gluc< gen a cadenLa amilopec
Glucosa + Oxígeno Dióxido de carbono + Agua + Energía
de glucosa principal cc ficaciones.
Modelo de bolas y varillas
Fórmuladesarrollada
M odelo de espacio lleno
2 3 6 Compuestos químicos c a p ít u lo 14
La celulosa es otro polímero de la glucosa que se encuentra en las plantas. Es el constituyente principal de la pared celular. Cumple funciones de sostén y le da rigidez. La glucosa está dispuesta por cadenas que forman fibras. Es el principal componente del algodón, el lino y la madera. Se emplea en la fabricación de papel, seda artificial (rayón) y explosivos.
Guía de lectura
Caña de azúcar.Clasificación de los glúcidos
Además de los monosacáridos, existen otros glúcidos que están formados por dos o más moléculas de monosacáridos.
Disacáridos. Están formados por dos monosacáridos. La lactosa, por ejemplo, está constituida por glucosa y por galactosa, y se encuentra en la leche. La sacarosa está formada por glucosa y por fructosa, y se encuentra en la caña de azúcar y en la remolacha; es el glúcido conocido como azúcar de mesa.
Cuando estos glúcidos se hidrolizan, es decir que reaccionan con agua, se desdoblan en los dos monosacáridos que los forman; en otras palabras, originan dos moléculas de monosacáridos.
Trisacáridos. Están formados por tres moléculas de monosacáridos.
Remolacha.
La celulosa
funda-
Polisacáridos. Estos compuestos son polímeros, es decir, están formados por la unión de centenares o miles de moléculas sencillas, que constituyen largas cadenas. Cuando se hidrolizan, originan una gran cantidad de monosacáridos. Son representantes de este grupo el almidón, la celulosa y el glucógeno. Son sólidos no cristalinos y no poseen sabor dulce.
tran
El almidón es unpolímero de la glucosa, '!ai¡H k, y cumple funciones de reser- w va alimenticia en las plantas. Está formado por dos fracciones: la amilo sa (que constituye el 20%) y la ami- lopectina (que constituye el 80 %). La|amilosa está constituida por unidades de glucosa que se unen y dan origen a cadenas en forma de hélice.La amilopectinajcontiene unidades de glucosa que forman una cadena principal con gran cantidad de ramificaciones.
El papel contiene celulosa.
El glucógeno es un polímero de la glucosa que cumple funciones de reserva energética en los animales. Se encuentra en el hígado y en los músculos. Tiene una estructura similar a la amilopectina, pero mucho más ramificada. ¿A qué se llama biomoléculas?
Nombren algunas de ellas.¿Con qué otro nombre se conoce
a los glúcidos?¿Cuál es la estructura básica de
los monosacáridos? ¿Cómo se agrupan?
¿Por qué se dice que la glucosa es un “combustible celular”?
Expliquen la funcjón-del almidón, el glucógeno y la celulosa.
nsmo
tiergia
c a p ít u lo 14 Compuestos químicos 237
Tiífglicéndos
Las funciones que cumplen los triglicéridos en el organismo animal son variadas: como reserva energética, aislantes de órganos y de tejidos, para disolver ciertas vitaminas llamadas liposolubles, como la vitamina A, como aislantes térmicos (protegen del frío), como en el caso de las ballenas.
Biomoléculas IILos lípidos
Los lípidos se encuentran en los tejidos animales y vegetales. Tienen un alto valor energético y son útiles como fuente de energía cuando las reservas de hidratos de carbono se acaban.
El grupo de los lípidos está integrado por una amplia variedad de compuestos: las grasas, los aceites, las ceras y los fosfolípidos son algunos de ellos. Estos cuatro tipos de lípidos son ásteres, es decir, se forman por la combinación de un ácido y de un alcohol.
Los ácidos orgánicos que constituyen estos ásteres se llaman ácidos grasos.
Los ácidos grasos que forman los líquidos suelen tener 16 o 18 átomos de carbono. Pueden estar unidos sólo por enlaces simples, o puede haber entre dos y cuatro enlaces dobles en la cadena.
El alcohol que se combina con estos ácidos grasos es el glice- rol o glicerina.
OH OH
Muchos alimentos son ricos en lípidos.
12 w n w n 2Glicerina.
La glicerina tiene tres grupos alcohol, y cada uno de ellos se une a un ácido graso para formar un áster. Por lo tanto, en la molécula habrá tres funciones éster. Es por eso que decimos que las grasas y los aceites son triésteres de la glicerina, y se los conoce con el nombre de triglicéridos.
Hj OíH C Í O CÍCHa H> C H , H , O H , G H a - C H a - C H a C H , C H , C H 2 C H , C H , C H , C H , C H , C H a
O :H C í o c ! C H , C H , C H , C H , C H , í I , C H , C H CH C H , C H C H C H , C H CH C H , C H a
O iH C Í O C j C H ,
H
H , CH , H a C H a C H , C H ,
Función éster
Fórmula semidesarrollada de un triglicérido.
H C H C H a C H a C H a C H a C H a C H a C H 2 C H 3
Mientras que los aceites son líquidos a temperatura ambiente, las grasas son sólidas.
La diferencia consiste en que la molécula de los aceites está constituida por ácidos grasos con dobles enlaces en la cadena, y la de las grasas, por ácidos que sólo poseen enlaces simples.
Otra representación de un triglicérido.
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El ordenlineal de las proteínas es muy estable, mientras que la estructura espacial particular es más fácil de destruir. Una alteración extrema de la estructura tridimensional se denomina desnaturalización. Este proceso puede producirse por cambios físicos o químicos en el medio en el que se encuentra la proteína, por ejemplo, el calor excesivo. El cambio de estructura provocado por la desnaturalización de la proteína provoca la pérdida de su función biológica.
Guía de lectura
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c a p í t u lo 14 Compuestos químicos
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Las proteínasLas proteínas están formadas por una gran cantidad de aminoá
cidos, que son sustancias orgánicas que poseen en su molécula dos grupos funcionales distintos: el grupo carboxilo y el grupo amino.
En la naturaleza existen unos 100 aminoácidos, y la mayor parte de ellos posee el grupo amino unido al carbono que está inmediatamente después del grupo carboxilo; a ese carbono se lo llama carbono a (alfa), y a los aminoácidos que poseen esta característica se los conoce como a-aminoácidos
Grupoamino
Grupocarboxilo
Carbono a
Cadenalateral
Hidrógeno
Modelo de bolas y varillas de un aminoácido.
¿Qué función química caracteriza las grasas y los aceites?
¿Cuál es la diferencia entre las grasas y tos aceites?
Nombren algunas de las funciones de los triglicéridos.
¿Qué son los aminoácidos?■ ¿Cómo están constituidas las proteínas? Nombren algunas de sus funciones.
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Los aminoácidos se pueden unir entre sí formando largas cadenas que constituyen las proteínas; estas son, por lo tanto, un polímero de los a-aminoácidos. Del total de los 100 aminoácidos naturales, sólo unos 2 0 constituyen las proteínas.
Estos 20 aminoácidos se pueden combinar de distinta manera para formar las proteínas.
El orden de los diferentes aminoácidos, es decir, su secuencia, constituye la estructura primaria de la proteína.
La estructura secundaria queda determinada por la disposición tridimensional de la cadena. La más común se denomina a-hélice, y en este caso la cadena se enrosca alrededor de un eje imaginario como si fuera una espiral.
Las proteínas se pueden plegar, y esto conforma la estructura terciaria.
Por último, las cadenas se pueden asociar para formar complejos más grandes, lo que constituye la estructura cuaternaria.
Estructura primaria.
Estructura terciaria.
Estructura secundaria (a- hélice).
Estructura cuaternaria.
Casos y conceptos La oxidación de los metales
Los metales son elementos que tienen tendencia a ceder electrones, formando cationes. Esta tendencia se pone de manifiesto en su participación en las uniones iónicas. Con el oxígeno, reaccionan formando los compuestos llamados óxidos.
Algunos metales, como el sodio y e l potasio, reaccionan con el oxígeno a temperatura ambiente. Otros metales, la gran mayoría, reaccionan con el oxígeno si se los calienta. Sin embargo, hay tres metales que son inoxidables, es decir, que no reaccionan con el oxígeno del aire. Ellos son el oro, la plata y el platino, los cuales, debido a este comportamiento, reciben el nombre de metales nobles.
¡m í El aire húmedo y la formación de óxidos/ÉÉÉk La acción combinada del oxígeno y del vapor de agua de la atmósfera
é w / I produce, en la mayoría de los metales, la formación de una capa de óxido “BS'̂ Y J g Esa capa suele adherirse al metal (óxido ad-
herente) y forma una película que lo /P N cubre Y protege, ya que al no que- / / £
dar el metal expuesto al aire hú- MilÉmedo, no se puede seguir oxidando. Á M Í '•
En ciertos casos, como sucede con el ' • • ^ ^ •hierro, el óxido formado no es adherente y,
por lo tanto, la oxidación continúa. Este :í;,. proceso se conoce como corrosión. Es "J s un fenómeno indeseable, ya quelíásMs % produce el deterioro de los metales ^ W lF q lsa ja W l l ^
y muchas veces arruina las construc- ^‘ ciones humanas.M JS m En una forma más amplia, se puede
definir la corrosión como el deterioro que se produ- W ce de cualquier material, en especial de los metales, causado por
el medio ambiente o por sustancias que están en contacto con ellos.Si bien el fenómeno de corrosión más habitual es el del hierro, al
cual se le forma una capa de óxido naranja oscuro conocida como herrumbre, existen muchísimos otros casos que se pueden mencionar.
Carcaza oxidada de un barco.
Por ejemplo, los recipientes de metal, en general, no sirven para guardar productos químicos, porque suelen ser "atacados” por ellos.
Las latas de conserva no deben utilizarse para guardar cualquier tipo de alimento y tampoco pueden fabricarse con cualquier metal.
240 Compuestos químicos c a p í t u lo 14
El oro es muy apreciado en la fabricación de joyas no sólo por su belleza sino también por su característica de ser inoxidable.
Cómo evitar la corrosión
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Es posible prevenir o, al menos, retardar el proceso de corrosión por diferentes métodos. Uno de los más importantes es el galvanizado.
1. Las piezas de metal se atan y se desengrasan. Luego, se enjuagan en un baño de inmersión con agua ácida (solución de ácido sulfúrico diluida).
2. Se sumergen las piezas en un baño de cobre o baño de base, que sirve para que el acabado final sea más uniforme y de mejor calidad. Este baño es muy importante cuando las distintas partes de la pieza están elaboradas con metales diferentes.
4 . Se realiza el baño definitivo, con el metal elegido (estaño, cromo, níquel, cinc, plata, oro).
5, Se dejan secar las piezas.
3, Se realiza un nuevo enjuague con agua ácida, para evitar que los restos del baño de cobre contaminen el baño definitivo.
Generalmente, la corrosión de ios metales se evita cubriéndolos de una capa protectora de pintura antióxido, que evita el contacto con el oxígeno y con el agua.
El estañado se utiliza para proteger distintos metales. Las latas estañadas se utilizan para envasar alimentos.
• ¿Cuáles son los factores que, por su acción combinada, producen la oxidación de la mayoría de los metales?• ¿Cuáles son los dos tipos de óxido que se pueden formar, y cuál de ellos impide que continúe la oxidación? ¿Por qué?
¿Qué es la corrosión?» ¿En qué consiste el proceso de galvanizado?
c a p ít u lo 14 Compuestos químicos 241
Procedimientos v de trabajo Obtención de compuestos inorgánicos
El oxígeno reacciona con los metales dando óxidos básicos, y con los no metales formando
óxidos ácidos. Los óxidos básicos reaccionan con agua formando los hidróxidos correspondien
tes, mientras que los óxidos ácidos reaccionan con agua y dan origen a los oxoácidos.
E iíe m p o rta m ie n to de los metales frente al oxígeno e sc a ria d o . A lgunos metales se
oxidan a tem peratura am biente y otros son inoxidables, como el oro y el p latino. La mayoría se oxida por acción del calor.
En cuanto a ios no metales, se pueden mencionar
tres ejemplos de com portam iento diferente frente al
oxígeno: el fósforo blanco, que es una variedad de
fósforo que se inflama a temperatura ambiente y arde
en forma espontánea; el azufre, que sólo arde
cuando es calentado, y el carbono, que al oxidar
se arde desprendiendo gran cantidad de calor.
Mechero
Cinta de magnesio
Oxidación del cobre por acción del calor.
Para poner en prácticaA continuación, se presentan algunos métodos sencillos para obtener óxidos, hidróxidos y ácidos.Los materiales que van a necesitar son: un trozo de cinta de magnesio (4 a 5 cm), azufre en polvo, una pinza de hierro, dos vidrios de reloj, dos vasos de precipitados, varillas de vidrio, una cuchara de combustión, (o alguna que pueda llevarse al fuego) papel tornasol rojo y azul.
Vidrio de reloja) Obtención de óxido y de hidróxido de magnesio• Limpien bien la superficie de la cinta de magnesio (pueden usar lana metálica tipo virulana). Sostengan la cinta por un extremo y coloquen el otro extremo sobre la llama del mechero.■ Cuando se encienda, retírenla del fuego y sosténganla sobre el vidrio de reloj. No miren la luz en forma directa.
Cuando cese la reacción, coloquen el óxido así obtenido sobre el vidrio de reloj. Agreguen unas gotas de agua y mezclen bien. Se formará el hidróxido de magnesio.
Sobre otro vidrio coloquen una tira de papel tornasol rojo y una azul; toquen ambos papeles con la varilla mojada en la solución obtenida. ¿Qué ocurre? ¿Por qué?
b) Obtención de óxido y de ácido de azufre Azufre en polvo Coloquen en la cuchara de combustión una punta de espátula de azufre
en polvo y caliéntenlo sobre la llama.• Cuando el azufre empiece a arder, retírenlo de la
llama e introduzcan la cuchara en un vaso de precipitados. Tapen bien con un vidrio de reloj.
El gas obtenido es el dióxido de azufre. Debe permanecer tapado para que no escape a la atmósfera y porque es irritante.
Retiren el vidrio de reloj lo suficiente como para agregar agua, aproximadamente hasta
Papel tornasol 1 cm a'tura- Vuelvan a tapar y agiten moviendo el vas^ con cuidado hasta que el gas desaparezca. Se obtiene así el ácido. Realicen con el papel tornasol rojo y azul el mismo procedimiento que en el punto a).
¿Qué ocurre? ¿Por qué?
i
af 242 Compuestos químicos c a p í t u l o 14
Test de comprensión
1. Completen el siguiente cuadro
Oxígeno
+Metal +No Metal
c a p í t u lo 14 Compuestos químicos 243
eosrmando
¡ondien-
ss se
a ma-
2. Clasifiquen cada uno de los siguientes compuestos en óxidos básicos, óxidos ácidos, hidróxidos, oxoáci- dos y sales.
a) Na2 O ------------------------------------------------------------------------------ f) HN02 ----------------------------------------------------------------------------------------
b) Cl2 0 5 ------------------------------------------------------------------------------ -------g) Mg O ---------------- --------------
c) K O H -----------------------------------------------------------------------------------h) S04 ----------------------------------------------------------------------- i—
d) NaCl -------------------------------------------------------------------------------- ------ i) K Br —
e) H7S04 ------------------------------------------------------------------------------
3 Clasifiquen los siguientes compuestos según la familia orgánica a la que pertenecen
(alcohol, amida, etcétera).
a) Butanona--------------------------------------------------------------------
b) Propanal -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
c) Ácido hexanoico -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
d) M e ta n o l-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
e) Etilamina ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
f) Etino -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
4, Indiquen los grupos funcionales presentes en las moléculas de los glúcidos, los lípidos y las proteínas.