La Química: Ciencia del Cambio

Química: Una ciencia para el siglo XXI

• La Química es el estudio de la materia y los cambios que ocurren en ella.

• Se le considera la ciencia central, ya que los conocimientos básicos de Química son indispensables para los estudiantes de biología, física, geología, ecología y muchas otras.

• Sin la química nuestra vida sería más corta, seríamos “primitivos”, sin automóviles, electricidad, computadoras, reproductores mp4, tablets, televisores plasma, lcd, led, ni muchas otras comodidades modernas.

• La química moderna comienza en siglo XIX, cuando los químicos lograron separar las sustancias en sus componentes y así explicaron muchas de sus características físicas y químicas.

• El desarrollo acelerado de la tecnología durante el siglo XX, nos ha bridado medios para estudiar lo que es imperceptible a simple vista como computadoras y microscopios especiales, permiten analizar la estructura de los átomos y las moléculas.

• Así los químicos diseñan nuevas sustancias con propiedades específicas, como fármacos y productos de consumo no contaminantes.

• Imaginemos qué función tendrá la química en este siglo… Es casi indudable que la química mantendrá una función fundamental en todas las áreas de la ciencia y la tecnología.

Salud y Medicina

• 3 logros importantes en el siglo XX han permitido la prevención y tratamiento de enfermedades:

1. Medidas de salud pública.

• Establecieron sistemas sanitarios para proteger a numerosas personas contra enfermedades infecciosas.

2. La cirugía con anestesia.

• Ha permitido a los médicos curar enfermedades posiblemente mortales como la apendicitis.

3. Las vacunas y los antibióticos

• Hicieron factible la prevención de las enfermedades causadas por microorganismos y virus.

Retos…

• La terapia génica para combatir la fibrosis quística, hemofilia, cáncer, enfermedades cardiacas, SIDA y artritis. Para ello el médico debe tener conocimientos sólidos de los componentes moleculares.

Energía y ambiente

• La energía es un producto secundario de muchos procesos químicos, y al continuar el aumento en su demanda, en todo el mundo, los químicos intentan activamente encontrar nuevas fuentes de energía.

• En la actualidad las principales fuentes de energía son los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural). Las reservas estimadas de estos combustibles durarán otros 50 a 100 años con el ritmo actual de consumo.

• La energía solar, al parecer, es una fuente viable de energía para el futuro. Cada año la superficie terrestre recibe de la luz solar alrededor de 10 veces la energía contenida en todas las reservas contenidas de carbón, petróleo, gas natural y uranio combinadas.

• Lastimosamente gran parte de la energía solar se “desperdicia” al reflejarse hacia el espacio exterior.

• Sin embargo se ha predicho que en 2050 satisfará más del 50% de las necesidades energéticas.

Aprovechamiento de la energía solar

1. Su conversión directa en electricidad mediante el uso de dispositivos llamados “celdas fotovoltaicas”.

Aprovechamiento de la energía solar

2. Usar la luz solar para obtener hidrógeno a partir del agua. Luego el hidrógeno alimenta una celda combustible para generar electricidad. Lastimosamente el costo del proceso es muy alto, por lo que no es viable hoy día.

Calidad del ambiente

• Una desventaja importante de quemar combustibles fósiles es que se produce CO2, que es uno de los gases de invernadero (promueve el calentamiento de la atmósfera terrestre).

Calidad del ambiente

• También al quemar combustibles fósiles se produce dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno, que producen la lluvia ácida y el smog.

Calidad del ambiente

• El uso de automóviles eficientes en el consumo de combustibles y de convertidores catalíticos más efectivos debe permitir una reducción considerable de contaminación, apostar por los autos híbridos y eléctricos.

Materiales y tecnología

• La química del siglo XX ha generado nuevos materiales con efecto del mejoramiento profundo de la calidad de vida y han ayudado a desarrollar la tecnología de diversas maneras.

• Los polimeros (incluyendo el caucho y el nailon)

• La cerámica (como la que se usa en los utensilios de cocina), los cristales líquidos (como los de las pantallas electrónicas).

• Los adhesivos (como los usados en notas adherentes) y los materiales de recubrimiento (pinturas de látex).

¿Qué nos reserva el futuro cercano?

• Algo muy probable es el uso de superconductores a temperatura ambiente.

• La electricidad se conduce por cables de cobre que no son conductores perfectos.

Superconductores

• Son materiales desprovistos de resistencia eléctrica, y por lo tanto conducen la electricidad sin pérdida de energía. Hoy en día se conoce el uso de superconductores a temperaturas muy bajas, el reto es hacerlos funcionar a temperatura ambiente.

• En los 30 años siguientes veremos la aplicación en gran escala de los superconductores a altas temperaturas en la resonancia magnética de imágenes (RMI), trenes de levitación magnética y fusión nuclear.

• Si debemos mencionar un adelanto tecnológico que haya conformado nuestras vidas más que ningún otro habría que señalar a las computadoras. El motor que impulsa a las computadoras es el microprocesador (chip de silicio) que realiza operaciones matemáticas.

Computadoras ópticas

• En el futuro los químicos empezarán a analizar las perspectivas de la computación molecular, es decir, la sustitución del silicio con moléculas. Las ventajas son muchas, por ejemplo el ahorro de energía (moléculas foto receptoras).

Alimentos y agricultura

• El problema del hambre es un flagelo a nivel mundial.

• ¿Por qué el hambre?• Biotecnología.• Uso de genes de

bacterias tóxicas para los insectos.

• Uso de feromonas.• Esterilización de machos.