Química Essencial: Medi Ambient, Biologia i Vida Quotidiana

Impacte Ambiental de la Química

L'Increment de l'Efecte Hivernacle

Quan l'atmosfera té una alta concentració de CO₂ (diòxid de carboni), la radiació que reflecteix la Terra és reflectida de nou per la capa de contaminants, augmentant la temperatura del planeta. Aquest fenomen es coneix com a increment de l'efecte d'hivernacle, ja que hi ha un efecte d'hivernacle natural que "atrapa" l'energia solar, essencial per a la vida.

Causes de l'Augment del CO₂ Atmosfèric

Els incendis i les combustions de combustibles fòssils, com les que es produeixen en vehicles, calefaccions, fàbriques, etc., provoquen un augment significatiu de la concentració de CO₂ a l'atmosfera.

La Pluja Àcida

En el seu estat natural, l'aigua és una substància neutra. La pluja àcida es forma quan certs gasos contaminants, com els òxids de sofre (SOx) i els òxids de nitrogen (NOx), reaccionen amb l'aigua de l'atmosfera per formar àcids.

Reaccions Químiques Relacionades amb la Pluja Àcida

Aquestes reaccions il·lustren com es formen els components de la pluja àcida i com aquesta pot afectar materials com el marbre:

• Formació d'àcid sulfúric: SO₃ + H₂O → H₂SO₄
• Efecte sobre el carbonat de calci (marbre): CaCO₃ + H₂SO₄ → CaSO₄ + H₂O + CO₂

La Destrucció de la Capa d'Ozó

Entre els 15 i els 40 km d'altitud sobre la superfície de la Terra s'estén una capa anomenada estratosfera que conté ozó, un gas la molècula del qual està formada per tres àtoms d'oxigen (O₃). L'ozó té la propietat d'absorbir una part de la radiació ultraviolada provinent del Sol, que és perjudicial per als éssers vius.

Gasos CFC i el seu Impacte

A partir del 1980, els investigadors van començar a adonar-se que havia disminuït el gruix de la capa d'ozó sobre l'Antàrtida. Els gasos clorofluorocarbonis (CFC) són molt perillosos perquè no es descomponen fins que arriben a l'estratosfera i, un cop allà, destrueixen l'ozó. El gran inconvenient que tenen aquests gasos CFC és que són molt estables a l'atmosfera, i per aquesta raó l'efecte que produeixen no desapareix d'una manera immediata, encara que es deixin d'emetre.

Estudi de la Capa d'Ozó

El llançament de globus sonda és una de les tècniques utilitzades per estudiar la capa d'ozó i monitoritzar-ne els canvis.

Conceptes Fonamentals de Química

Reaccions Químiques i Estequiometria

A continuació es presenten alguns exemples de reaccions químiques i exercicis relacionats:

Combustió de l'Etanol

La reacció de combustió ajustada de l'etanol (C₂H₅OH) és la següent:

C₂H₅OH + 3 O₂ → 2 CO₂ + 3 H₂O

Reaccions Àcid-Base

Completa les reaccions següents entre un àcid i una base:

• HBr + NaOH → NaBr + H₂O
• 2 HCl + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + 2 H₂O
• H₂SO₄ + 2 NaOH → Na₂SO₄ + 2 H₂O

Energia en Processos Biològics i Químics

Càlcul d'Energia en Respiració Aeròbia

Calcula l'energia que s'obté en la respiració aeròbia d'un gram de glucosa (C₆H₁₂O₆) sabent que la respiració aeròbia d'un mol de glucosa produeix 2.810 kJ:

1 g glucosa × (1 mol glucosa / 180 g glucosa) × (2810 kJ / 1 mol glucosa) = 15,6 kJ

Càlcul d'Energia en Combustió de Metà

Quanta energia es desprèn quan es cremen 1.000 kg de metà (CH₄)? (Considerant que 1 mol de metà produeix 890 kJ)

1.000 kg × (1000 g / 1 kg) × (1 mol / 16 g) × (890 kJ / 1 mol) = 55.625.000 kJ

Respiració Cel·lular

La respiració cel·lular és un procés mitjançant el qual la matèria orgànica, obtinguda gràcies als aliments, allibera l'energia química emmagatzemada. Sol ser un procés aerobi (en presència d'oxigen).

Fotosíntesi

La fotosíntesi és el conjunt de reaccions que permeten convertir l'energia lluminosa en energia química estable mitjançant la fabricació de matèria orgànica. Té lloc a les plantes verdes gràcies a la presència de la clorofil·la, capaç de captar l'energia lluminosa.

Oxidació i Reducció

En química, l'oxidació és el procés de pèrdua d'electrons, mentre que la reducció és el procés de guany d'electrons.

La Química en la Vida Quotidiana

Medicaments i la Salut

Què són els Medicaments?

Els medicaments són substàncies que s'administren a les persones o a altres éssers vius per prevenir, alleujar o curar una malaltia.

Tipus de Medicaments

• Antibiòtics: S'utilitzen per combatre infeccions causades per bacteris (exemple: penicil·lina).
• Analgèsics i Antipirètics: Serveixen per combatre el dolor i reduir la febre (exemples: aspirina, ibuprofèn).
• Desinfectants: Destrueixen microorganismes en superfícies o teixits (exemples: iode, alcohol).
• Antiinflamatoris: Combaten la inflamació de teixits i òrgans (exemple: corticoides).
• Vacunes: Prevenen malalties mitjançant la immunització.

Drogues i els seus Efectes

Què és una Droga? (Segons l'OMS)

Segons l'OMS, una droga és qualsevol substància que, introduïda en l'organisme per qualsevol procediment, altera d'alguna manera el sistema nerviós central i crea dependència psicològica o física, o les dues alhora.

Tipus de Drogues

• Depressores: Actuen com a sedants, disminuint l'activitat del sistema nerviós central (exemple: tranquil·litzants).
• Narcòtiques: Redueixen el dolor i poden induir somnolència (exemples: morfina, heroïna).
• Estimulants: Provoquen una sensació d'eufòria i nerviosisme, augmentant l'activitat del sistema nerviós central (exemples: cocaïna, èxtasi).
• Al·lucinògenes: Alteren la percepció de la realitat i poden provocar al·lucinacions (exemples: marihuana, haixix).

Química i l'Alimentació

La indústria química alimentària s'ocupa de la conservació i la manipulació dels aliments envasats, així com de la conservació dels frescos.

Additius Alimentaris Comuns

• Colorants
• Conservants
• Antioxidants
• Potenciadors de sabor

Química i l'Agricultura

La química és fonamental en l'agricultura moderna, especialment en la producció de fertilitzants que milloren el rendiment dels cultius.

Química i els Materials

La química ens ha facilitat materials amb propietats innovadores que ens permeten disposar d'objectes que abans eren impensables, com per exemple els plàstics i els cristalls líquids. Aquests materials es poden modelar per efecte de la calor, com el poliestirè o la baquelita, o poden donar lloc a materials molt resistents, com ara el Kevlar. A més, alguns d'aquests materials tenen un comportament particular, com ara el canvi de color quan varia la temperatura o quan hi ha un petit canvi de voltatge.