Leyes

LEY DE BOYLE 

A temperatura dada, el producto de la presión y el volumen de una masa definida de gas es constante 
                            PV= k (T,n, constantes)

El valor de k depende de la cantidad (moles,n) de gas y de la temperatura T; las unidades de k dependen de las unidades en que se expresen el volumen y la presión 

A temperatura y presion normales, casi todos los gases siguen la ley de boyle a esto se le llama comportamiento ideal

Para una cantidad dada de gas a temperatura constante

         P1V1= P2V2     

4.0 L de un gas están a 600.0 mmHg de presión. ¿Cuál será su nuevo volumen si aumentamos la presión hasta 800.0 mmHg?

Solución: Sustituimos los valores en la ecuación P1V1 = P2V2

(600.0 mmHg) (4.0 L) =(800.0 mmHg) (V2)

Si despejas V₂ obtendrás un valor para el nuevo volumen de 3L.

LEY DE CHARLES

Podemos expresar la ley de charles en términos matemáticos como: 

                                V= kT (P, n constantes)

Para una masa definida de gas a presión constante)

V1= V2

T1   T2

Esta relación solo es valida cuando la temperatura, T, se expresa en términos de escala absoluta

Un gas tiene un volumen de 2.5 L a 25 °C. ¿Cuál será su nuevo volumen si bajamos la temperatura a 10 °C?

Recuerda que en estos ejercicios siempre hay que usar la escala Kelvin.

Solución: Primero expresamos la temperatura en kelvin:

T1 = (25 + 273) K= 298 K

T2 = (10 + 273 ) K= 283 K

Ahora sustituimos los datos en la ecuación

2.5L		V2
-----	=	-----
298 K		283 K

Si despejas V2 obtendrás un valor para el nuevo volumen de 2.37 L.

LEY DE AVOGADRO

A temperatura y presión constantes, el volumen V, que ocupa una muestra de gas es directamente proporcional a los moles, n, de gas

                             V= kn  ( T, P constantes)

la relación entre volúmenes y moles de dos muestras de gas a la misma temperatura y presión: 

V1= V2

n1   n2

El volumen molar normal de un gas ideal se toma como 22.414 litros por mol a TPN( temperatura y presión normales)

Sabemos que 3.50 L de un gas contienen 0.875 mol. Si aumentamos la cantidad de gas hasta 1.40 mol, ¿cuál será el nuevo volumen del gas? (a temperatura y presión constantes)

Solución: Usamos la ecuación de la ley de Avogadro : V1n2 = V2n1

(3.50 L) (1.40 mol) = (V2) (0.875 mol)

Comprueba que si despejamos V2 obtenemos un valor de 5.60 L

                        

Celdas electrolíticas y voltaicas

La electrolisis  es el proceso en el cual se emplea energía eléctrica para provocar un cambio químico. En una celda electrolítica se utiliza energía eléctrica para producir una reacción química.

La celda se compone de una fuente de corriente directa conectada a dos electrodos inmersos en una disolución de ácido clorhídrico. 

El electrodo negativo se llama cátodo porque atrae los cationes hacia él. El electrodo positivo se llama ánodo porque atrae los aniones hacia él.

 El cátodo se conecta al polo negativo y el ánodo al polo positivo de la batería.

Oxidación y reducción

NUMERO DE OXIDACION

El número de oxidación de un átomo representa el número de electrones que un átomo pierde, gana o comparte en forma desigual. El número de oxidación puede ser cero, positivo o negativo.

El número de oxidación de un átomo que pierde o gana electrones para formar un ion es igual a la carga positiva o negativa del ion.

OXIDACION-REDUCCION

El fenómeno de oxidacion-reduccion, también conocido como redox, es un proceso químico en el cual cambia el número de oxidación de un elemento.

Ocurre una oxidación cuando aumenta el número de oxidación de un elemento como resultado de una perdida de electrones; se efectúa una reducción siempre que el número de oxidación de un elemento disminuya como resultado de una ganancia de electrones.

                       

Mariguana

Proviene de la planta Cannabis sativa, que crece en forma silvestre en casi todos los climas moderados. Su ingrediente activo es el ∆-9-tetrahidrocannabinol (THC). Usualmente la mariguana se fuma, y el THC atraviesa los pulmones hacia la sangre. 

Las células nerviosas tienen receptores especiales, originalmente llamados receptores cannabidores, que se unen al THC, el cual modifica las señales nerviosas para producir un efecto sedante y medianamente alucinógeno.

Los efectos secundarios de la mariguana todavía están bajo investigación y son controvertidos. Esta produce solo una dependencia física leve con pocos síntomas si se retira.

Estimulantes: cocaína y anfetaminas

Los estimulantes, son aquellos medicamentos que estimulan el sistema nervioso central.

La cocaína se encuentra de manera natural en las hojas del Erythroxylum coca, un árbol de Perú, Bolivia y Ecuador. En 1884, Sigmund Freud defendió su uso para tratar la depresión y el cansancio crónico, e incluso la utilizo. Hasta 1903 la Coca-cola contenía aproximadamente 60mg de cocaína por ración. No fue hasta la ley de Harrison de 1914 que se prohibió la cocaína recreativa y se convirtió en una sustancia controlada. 

La cocaína se inhala, se inyecta o se fuma en sus formas sin base o crack. La anfetamina se sintetizo por primera vez a fines de la década de 1880. Su único uso médico se limita al tratamiento de la narcolepsia, una afección que produce somnolencia.

La anfetamina causa la liberación de neurotransmisores recién sintetizados, en especial dopamina y norepinefrina, desde los sitios de almacenamiento.

  

Narcóticos

Los narcóticos son medicamentos que actúan sobre el sistema nervioso central para producir un efecto analgésico y sedante. Entre ellos figuran la morfina, codeína, heroína, meperidina y fentanilo. Difieren de los depresivos por su mayor capacidad para reducir el dolor y su menor tendencia a producir una sedación generalizada.

  

El opio, extraído de la adormidera, es un narcótico que se encuentra de manera natural y que se ha utilizado durante miles de años para producir euforia, aliviar el dolor e inducir el sueño. A principios del siglo XIX se aisló de la savia de la adormidera el principal componente del opio, la morfina, que desde esa época ha sido el medicamento preferido para tratar el dolor severo.

Cuando se inyecta en la sangre, la morfina se une rápidamente a los receptores opoides en el sistema nervioso central para producir un potente efecto analgésico. Provee alivio al pasar el dolor a un segundo plano. para quienes están muriendo  de enfermedades muy dolorosas, la administración de morfina es con frecuencia el único alivio disponible para una por lo demás atormentad existencia.

La codeína es otro opioide que se encuentra en el opio en cantidades mucho mas bajas que la morfina y con una decima parte de su potencia, solo se ingiere en forma oral y suele combinar con aspirina o ibuprofeno para aliviar dolores de leves a moderados. La heroína, producida a partir de la morfina mediante una ligera modificación química, es menos polar que esta y, por consiguiente, llega mas rápido al cerebro y desencadena un efecto mas definido e intenso, es tres veces mas potente que la morfina y extremadamente adictiva.

Las hormonas sexuales y la píldora.

Las características sexuales son gobernadas por moléculas llamadas hormonas, mensajeras químicas que actúan sobre células objetivo que suelen estar a distancias grandes de donde se secreta la hormona. Los testículos producen principalmente las hormonas sexuales masculinas llamadas andrógenos. 

El andrógeno más prominente y poderoso es la testosterona, que actúa antes del nacimiento de un niño para formar los órganos sexuales masculinos; la testosterona vuelve a funcionar en la pubertad y más allá promoviendo el crecimiento y la maduración del  sistema reproductor masculino para desarrollar EL IMPULSO SEXUAL Y DETERMINAR LOS caracteres sexuales secundarios como el bello facial y el enronquecimiento de la voz.

Los ovarios secretan principalmente las hormonas sexuales femeninas: el estrógeno y la progesterona. Ambos se liberan en patrones cíclicos a diferencia de la testosterona, que los hombres maduros secretan de manera constante. El estrógeno en la mujer, igual que la testosterona en el hombre, propicia la maduración y conservación del sistema reproductor femenino y determina los caracteres sexuales secundarios, como el crecimiento de los senos.

ESTEROIDES

Las hormonas sexuales analizadas antes son parte de una clase mas grande de compuestos llamados esteroides, que se caracterizan por su estructura esquelética de 4 anillos con 3 atomos de carbono, se emplean como medicamento y hay otros con el mismo fin que son los esteroides adrenocorticales y los esteroides anabólicos.

ESTEROIDES ADRENCORTICALES

Se utilizan principalmente por sus potentes efectos antiinflamatorios; la inflamación es parte de los sistemas de defensa del cuerpo, cuando se daña un tejido, o un organismo ajeno invade un área del organismo, este responde con el transporte de proteínas sanguíneas y otras sustancias al área afectada, lo cual ocasiona hinchazón.

ESTEROIDES ANABOLICOS

Son usualmente análogos sintéticos de la testosterona,. Cuando se ingieren en dosis altas y se acoplan con ejercicio o levantamiento de pesas, estos medicamentos aumentan la masa muscular.

No obstante, corren un riesgo enorme, porque su uso tiene efectos secundarios severos. En los hombres, reducen la producción de esperma y generan atrofia testicular.

En las mujeres promueven caracteres sexuales secundarios, como crecimiento del vello facial, enronquecimiento de la voz y reducción de los senos, al igual que irregularidades menstruales y falta de ovulación.

  

Medicamentos antivirales y el síndrome de inmunodeficiencia adquirida

En contraste con las bacterias, organismos unicelulares vivos que se reproducen por sí mismos, solo requieren de una célula huésped para reproducirse

Un virus consiste usualmente solo de ADN y proteína, toma el control de una célula huésped para insertar su propio ADN en los cromosomas de esta; emplea un metabolismo de la célula con el fin de sintetizar una proteína viral y copiar el ADN viral para producir más virus. Como las invaden para reproducirse, es difícil combatirlos sin también atacar células huéspedes sanas. Los virus no responden a los antibióticos.

Los virus son los causantes del resfriado común, gripe, sarampión, poliomielitis y, recientemente, el síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA). El virus de inmunodeficiencia humana (VIH), que causa el sida, es un retrovirus. Los retrovirus consisten de ARN y proteína. Una vez en la célula huésped, el ARN viral se transcribe de manera inversa en ADN, que luego pasa a dirigir la síntesis de la proteína viral. Los medicamentos que bloquean la transcripción inversa se llaman inhibidores de la transcriptasa inversa.

Hasta hace poco tiempo, la única manera de aniquilar los virus era con una vacuna preventiva, un procedimiento que emplea las propias defensas del cuerpo para combatir la enfermedad.

INHIBIDORES DE LA TRANSCRIPTASA INVERSA

Los RTI son medicamentos que inhiben la transcripción inversa del ARN viral de una sola cadena en ADN viral de doble cadena. Los primeros RTI desarrollados fueron los análogos de nucleosidos /nucleótidos y se suelen llamar nucleosidos /nucleótidos inhibidores de la transcriptasa inversa, o NRTI. Este es un análogo de un nucleótido o bien un nucleótido. El Aciclovir, que se utiliza contra el virus del herpes, y la azidotimidina, que combate el VIH, son ejemplos de NTRI.

 

 INHIBIDORES DE LA PROTEASA

En la década de 1990 se desarrolló una nueva clase de medicamentos contra el VIH, llamados inhibidores de proteasa, que atacan la duplicación del virus en una etapa distinta: la creación de proteínas virales.

Durante este proceso, las enzimas virales, llamadas proteasas, funcionan como tijeras moleculares para cortar las proteínas virales recién hechas al tamaño correcto. En 1989 los investigadores descubrieron la estructura tridimensional de la proteasa de VIH. La molécula semeja dos alas de mariposa unidas en el lugar activo, donde ocurre el corte real.

Antibioticos

Las medicinas más recetadas en EUA son los antibióticos, que combaten enfermedades infecciosas como difteria, tuberculosis, cólera y neumonía, todas ocasionadas por bacterias, microorganismos que se reproducen en el cuerpo humano.

Los antibióticos funcionan afectando la fisiología única de las bacterias y eliminándolas de manera selectiva; las infecciones bacteriales y enfermedades asociadas figuraban entre las principales causas de muerte en EUA.

Los antibióticos se clasifican en varias categorías. Las más comunes son penicilinas, cefalosporinas y tetraciclinas. Sir Alex Fleming, un bacteriólogo de la universidad de Londres, descubrió las penicilinas en 1928.

Fleming no comprendió la magnitud de su descubrimiento; no fue hasta 13 años después, en 1941, que otros investigadores la probaron en humanos. Uno de los investigadores, el profesor Howard Florey, de la Universidad de Oxford, comento acerca de los resultados: “[es] una verdad tan gratificante que a veces es casi increíble”

El uso de la penicilina para curar infecciones dio inicio a una nueva era en el tratamiento químico de las enfermedades. Sin embargo, incluso en los primeros años de su aplicación, los investigadores descubrieron que algunas bacterias eran resistentes a la penicilina y, todavía peor, las que al principio respondían favorablemente, con el tiempo desarrollaban mecanismos de resistencia. En la actualidad hemos caracterizado muchas penicilinas y compuestos similares, muchos de ellos con valor clínico.

Las bacterias que no respondían a un tipo de penicilina podían tratarse con  otro. Se descubrió que  las cefalosporinas, compuestos químicamente relacionados funcionaban contra diversas bacterias resistentes a la penicilina. Las cefalosporinas también se modificaron químicamente para obtener propiedades específicas deseadas.

  

Medicina y Drogas

LO QUE AYUDA Y PERJUDICA

Alivio del dolor, abatimiento de la fiebre y reducción de la inflamación

El medicamento más conocido en el mundo es la aspirina, una sustancia no esteroide antiinflamatorio que alivia el dolor leve, atenúa la fiebre y reduce la hinchazón, en algunos casos reduce el riesgo de apoplejía y ataque cardiaco.

La compañía Alemana Bayer comenzó a vender la aspirina a principios del siglo XX.

La aspirina reduce el dolor y baja la fiebre al evitar la formación de prostaglandinas, derivados de ácidos grasos relacionados con diversos procesos fisiológicos. Los efectos secundarios de la aspirina son relativamente menores, su acidez puede irritar el estómago. Aunque imperceptible, suele desencadenar cierto sangrado estomacal.

La aspirina reduce la formación de plaquetas sanguíneas que inician la coagulación de la sangre y la vuelven menos densa, y es probable que esto aminore el riesgo de apoplejía y ataque cardiaco.

SUSTITUTOS DE LA ASPIRINA

Debido a los efectos secundarios menores de la aspirina, se han desarrollado varias sustancias. La más común es el acetaminofén, que reduce la fiebre y alivia el dolor pero no aminora la inflamación, un segundo sustituto común es  el ibuprofeno, que funciona justo como la aspirina para reducir dolor, fiebre e inflamación. Otra adición a la familia de los sucedáneos de la aspirina QUE SE VENDEN SIN RECETA ES EL NAPROXENO. Su principal ventaja es su efecto duradero, mientras casi todos los analgésicos requieren dosis cada 46 horas, una sola tableta de naproxeno dura 8-12 horas.

  

Polímeros

Los plasticos estan formados por polimeros que son moleculas en forma de largas cadenas compuestas por unidades repetidas llamadas monomeros 


El plástico utilizado en las bolsas para basura y las botellas de refrescos es polietileno, un polímero de adición. El polipropileno y el cloruro de vinilo, el poliestireno y el politetrafluoroetileno son sencillamente polietilenos sustituidos en los cuales grupos funcionales distintos reemplazan uno o mas átomos de hidrógeno en el monómero de etileno.

   
Los coopolimeros consisten de dos o mas tipos diferentes de monomeros enlazados para formar una larga cadena, a menudo también son polímeros de condensación por que expulsan átomos, por lo general de agua durante su formación

Algunos coopolimeros comunes son el nylon, el PET, y el policarbonato

El hule natural suele vulcanizarse para aumentar su resistencia, tolerancia al calor y elasticidad.  Algunos hules sintéticos sol el de estireno-butadieno, el polubutadieno y el policloropeno

   

Cosmeticos

Casi todos los cosmeticos consisten en ceras, aceites, pigmentos, tintes y perfumes 

Labial: pigmentos y tintes suspendidos en una mezcla de ceras y aceites

Maquillajes de fondo: consisten en emulsiones de aceite y agua con un agente emulsionante similar al jabón 

Rímel: compuesto por jabón, aceites, ceras y pigmentos pueden consistir en oxido de hierro y carbono negro

 

Productos para la piel

CREMAS Y LOCIONES

Son emulsiones de agua y aceite diseñadas para ayudar a que la piel conserve suficiente humedad, las lociones suelen contener mas agua que aceite, tanto las cremas como las lociones incluyen agentes emulsionantes sustancias similares al jabón 

FILTROS SOLARES

Son lociones con ingredientes que absorben la luz UV, la producción de melanina es una protección contra la exposición adicional de la luz UV 

Algunos componentes presentes en los filtros solares son el ácido p-aminobenzoico, la benzofenona, la oxibenzona y la deshidroxiacetona.
 

Productos para el Cabello

El cabello esta formado por una proteína llamada queratina que esta unida a 3 tipos de interacciones: enlaces de hidrógeno, vínculos disulfuro y puentes de sal.

 

El cabello es sensible al pH por la presencia de puentes de sal entre las hebras de proteína de la queratina , estos puentes son mas fuertes bajo condiciones ligeramente ácidas 

Los vínculos de sulfuro no se rompen con facilidad pero con un tratamiento químico los vínculos de sulfuro se pueden romper y volver a construirse y de esta forma darle nueva forma al cabello

Los champús contienen tensoactivos sintéticos mientras que los acondicionadores contienen tensoactivos catiónicos que se unen con tensoactivos aniónicos residuales 

 

Jabones y Detergentes

JABONES
Una molécula de jabón funciona como un enlace químico entre el agua polar y la grasa no polar; cumple esta función por que tiene un extremo polar y otro no. El jabón y las moléculas que son semejantes se llaman tensoactivos por tienden a actuar sobre superficies.

                           
Cuando el jabón empieza acumularse se forman estructuras llamadas micelas, una mezcla de micelas en el agua es un ejemplo de una suspensión coloidal que es la mezcla de una sustancia dispersa en otra, en un estado dividido. 

Una sustancia que ocasiona que cierta sustancia se disperse en otra se llama agente emulsionante
 


DETERGENTES
En 1950 se desarrollaron detergentes sintéticos que a diferencia del jabón no reaccionan con los iones del agua dura

DETERMENTES DE ALQUIBENCENOSULFONATO: 
Se utilizaban mucho en la limpieza, lavado de ropa y otros limpiadores, pero eran inusualmente estables y no se biodegradaban, estos se acumulaban en el ambiente

DETERGENTES DE ALQUILBENCENOSULFONATO
Son biodegradables y mitigan el problema de su acumulación, se descomponen con el tiempo

Los fortalecedores son sustancias que aumentan la eficacia del tensoactivo son uno de los componentes mas importante en las formulas de lavado  
Las enzimas ayudan a degradar ciertos tipos de manchas contiene una enzima llamada cazima, que descompone fibras naturales y reduce la formación de pelusa, los abrillantadores son moléculas de tintes que se unen a las fibras de ropa y ayudan a que parezcan mas brillantes que antes y por ultimo los agentes blanqueadores ayudan a descomponer las manchas mas difíciles como las de vino o jugo de frutas
  

Aminas

a) GRUPO FUNCIONAL
En ella uno o mas hidrógenos han sido reemplazados por grupos alquilos o arilos. EL grupo funcional amino corresponde a la sustitución de un hidrógeno del NH 3
El producto metabólico principal a través del cual excreta nitrógeno del cuerpo es la urea, contiene dos grupos amino y esta presenta en la orina.

b) CLASIFICACIÓN
Se clasifican como primarias, secundarias y terciarias de acuerdo con el número. de hidrógenos del amoniaco sustituidos

c) NOMENCLATURA

Se nombran en orden alfabético los grupos de alquilo o arilo unidos al átomo de nitrógeno y agregando el sufijo amina o se emplean los prefijos di y tri

d) PROPIEDADES FÍSICAS

Tienen puntos de fusión y de ebullición que aumentan al aumentar la masa molecular, son solubles en agua conforme se incrementa el tamaño radical orgánico

e)USOS

fabricación de productos farmacéuticos, hules, plásticos, nicotina, congestión nasal, analgésicos, aromáticas , colorantes , antioxidantes y drogas

  

Ácidos Carboxilicos

a) GRUPO FUNCIONAL

Se utilizara la notación -COOH para representar su grupo funcional

b) NOMENCLATURA 

• La IUPAC nombra los ácidos carboxílicos reemplazando la terminación -ano del alcano con igual número de carbonos por -oico. 
• Cuando el ácido tiene sustituyentes, se numera la cadena de mayor longitud dando el localizador más bajo al carbono del grupo ácido. Los ácidos carboxílicos son prioritarios frente a otros grupos, que pasan a nombrarse como sustituyentes.
•  Los ácidos carboxílicos también son prioritarios frente a alquenos y alquinos. Moléculas con dos grupos ácido se nombran con la terminación -dioico

c) PROPIEDADES FÍSICAS

Aquellos con mas de 9 átomos de carbono son sólidos, a menos que contengan dobles enlaces, sus puntos de fusión son elevados así como los de ebullición, pueden formar puentes de hidrógeno, son bastantes solubles en disolventes no polares 

d) USOS

Preparación del vinagre, el responsable del sabor de diversos líquidos como la leche agria y el suero de manteca, la fabricación de velas, jabones, cosméticos, lubricantes, tintas, etc.