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22 de febrero de 2017

¿Por qué la menta nos provoca sensación de frescor en la boca?

La respuesta está en el mentol, una sustancia orgánica presente en la menta y sus derivados.

El mentol es un compuesto orgánico cuyo nombre de la IUPAC es 2-isopropil-5-metilciclohexa-1-ol. El compuesto engaña al cerebro al reaccionar con los receptores TRPM8, que interpretan un descenso de temperatura.

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Estas proteínas conocidas como receptores de frío y mentol 1 (CMR1) son canales de calcio dependientes de voltaje que al unirse al mentol se activan y permiten el flujo de calcio a las células nerviosas, produciendo la sensación de frescor tan característica.


"¿Por qué la menta nos provoca sensación de frescor en la boca?" fue publicado originalmente el 15 de noviembre de 2016 en la Revista Intersanitaria Nacional Salus.

15 de febrero de 2017

¿Es inofensivo orinar en una piscina?

Según investigadores de la Universidad de Beijing, no.


Como publicaron en 2014, la mezcla de orina humana con el cloro de las piscinas podría llegar a provocar problemas de salud. La razón es que que cuando el cloro entra en contacto con el ácido úrico de la orina, pueden producirse subproductos inorgánicos volátiles como la tricloramina o el cloruro de cianógeno, ambos asociados a problemas pulmonares. Pero no nos alarmemos: para alcanzar una concentración suficiente de cloruro de cianógeno que puediese dañarnos, haría falta una proporción a 2:1 de agua:cloro para que se produjese la reacción.


"¿Es inofensivo orinar en una piscina?" fue publicado originalmente el 20 de noviembre de 2016 en la Revista Intersanitaria Nacional Salus.

Adaptado de "Orinar en la piscina, una mala idea", publicado en este mismo blog.

8 de febrero de 2017

¿Qué produce el olor a tierra mojada?

El característico aroma de la lluvia cuando cae sobre tierra seca y la remueve se conoce como petricor. La responsable es principalmente la geosmina, una molécula producida por actinobacterias y cianobacterias y que está contenida en aceites vegetales.


La lluvia arrastra esta sustancia al caer sobre superficies impregnadas en aceites y, como descubrieron Bear y Thomas en 2015, al impactar contra superficies que vibran como la tela de un tambor y se forma un aerosol en la gota que dispersa la geosmina.


"¿Qué produce el olor a tierra mojada?" fue publicado originalmente el 26 de noviembre de 2016 en la Revista Intersanitaria Nacional Salus.

Adaptado de "La geosmina y el olor a tierra mojada", publicado en este mismo blog.

18 de enero de 2017

¿Por qué la leche alivia el picor de la guindilla? (¿Y por qué el agua no sirve de mucho en este caso?)

El principal componente que causa el picor en la boca al comer guindillas, la capsaicina, es una molécula hidrofóbica, es decir, que “huye” del agua.

Sin embargo, es capaz de unirse fuertemente a las caseínas, proteínas presentes en la leche entera de vaca, cabra u oveja, y por esto puede ser arrastrada al enjuagar la boca con esos tipos de leche.

La capsaicina además tiene propiedades antifúngicas y se usa como analgésico por vía tópica en pomadas.

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"¿Por qué la leche alivia el picor de la guindilla? (¿Y por qué el agua no sirve de mucho en este caso?)" fue publicado originalmente el 2 de diciembre de 2016 en la Revista Intersanitaria Nacional Salus.

Adaptado de "¿Por qué la leche alivia el picor de la guindilla?", publicado en este mismo blog.

11 de enero de 2017

¿Qué tienen en común la malaria y los tintes sintéticos?

La respuesta es un estudiante de Química: William Henry Perkin. Como reto, un profesor le propuso sintetizar desde cero quinina, el fármaco antimalárico, y Perkin pasó horas realizando intentos durante las vacaciones de Pascua.

Tras probar a conseguir el grupo aromático de su estructura química mediante una oxidación (y fallar miserablemente), su vaso de precipitados quedó manchado de cristales que se volvían violetas al lavarlos con alcohol. Había descubierto así la mauveína, el primer tinte orgánico sintético de la historia, que fue muy popular en la época.

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"¿Qué tienen en común la malaria y los tintes sintéticos?" fue publicado originalmente el 23 de diciembre de 2016 en la Revista Intersanitaria Nacional Salus.

Adaptado de "El descubrimiento del primer tinte sintético", publicado en este mismo blog.

29 de noviembre de 2016

¿Por qué sentimos mariposas al enamorarnos?

La respuesta está en el balance de hormonas y neurotransmisores.


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En la fase inicial del enamoramiento, cuando se nos acelera el corazón al ver a nuestro amado o amada, aumentan el cortisol u hormona del estrés, la dopamina (placer y recompensa) y la oxitocina (confianza, apego). También disminuye la serotonina, al igual que ocurre curiosamente en el TOC (“no puedo dejar de pensar en…”). 

Más establecida la relación sentimental, cuando vemos a la persona que nos inspira confianza, aumentan la dopamina y la oxitocina, además de la serotonina y endorfinas. Disminuye el cortisol al sentirnos a gusto: sentimos “mariposas” al ver al objeto de nuestros afectos.


"¿Por qué sentimos mariposas al enamorarnos?" fue publicado originalmente el 22 de noviembre de 2016 en la Revista Intersanitaria Nacional Salus.

Adaptado de "La química del amor: ¿por qué sentimos mariposas al enamorarnos?", publicado en este mismo blog.

12 de agosto de 2016

De té para marineros y ósmosis inversa

La pasión de los ingleses por el té es más que conocida, y, como decía el dramaturgo A. W. Pinero: "mientras haya té, hay esperanza". Muchos son los ciudadanos británicos que necesitan su dosis diaria de cafeína y catequinas tomada religiosamente a las five o'clock.

boris karloff tea and toast frankenstein film William Henry Pratt monster
Té y tostadas hasta en el set de rodaje. Of course.

In the Navy


Incluso en los buques de guerra de la Marina Real Británica, los marineros británicos que pasan meses en misiones en alta mar toman su buena cuppa, pero el agua que utilizan para prepararla no es la más apropiada.

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Muchos barcos de cierto tamaño no suelen llevar un tanque con agua potable, si no que llevan a bordo un sistema de ósmosis inversa (Reverse Osmosis o RO) para obtener agua apta para el consumo humano a partir del agua del mar. Este agua resultante es pobre en minerales, y el sabor que se obtiene al usarla para preparar té, aunque bebible, no es muy apetecible.

Como se trata de un agua muy blanda y ligeramente ácida, la infusión del té se produce de forma diferente y, aparentemente, el sabor de la bebida es diferente también. Es por esto que se han preparado mezclas especiales de té para aguas blandas de barcos obtenidas mediante ósmosis inversa.


¿Qué es la ósmosis inversa?


Es un sistema que purifica el agua quitando las sales, iones, bacterias y moléculas que pueda haber para conseguir que este agua pueda beberse.

Funciona haciendo pasar el agua a través de una membrana semipermeable aplicando una presión superior a la presión osmótica, que es la presión mínima que hay que ejercer sobre una disolución (como el agua del mar) para que el agua pase a través de esta membrana. Este proceso, contrario al usado en los barcos, se conoce como ósmosis.

Para explicarlo mejor, miremos el siguiente esquema:

KDS4444, Wikimedia commons. Edición propia.
En la figura 1, a ambos lados de la membrana hay agua con la misma concentración y el mismo volumen, pero en la siguiente figura, al lado izquierdo añadimos azúcar para aumentar esta concentración, en principio, solamente en esta mitad. Como se puede ver en la figura 3, el volumen del lado derecho disminuirá porque la tendencia natural es igualar las concentraciones, es decir, se tiende a diluir el lado más concentrado para que quede lo más parecido posible al otro lado. Esto se consigue mediante el paso del agua a través de la membrana impermeable (la ósmosis propiamente dicha), y se pretende reducir la diferencia entre las dos concentraciones.

La ósmosis inversa es el fenómeno opuesto: aplicar una fuerza sobre la disolución más concentrada para hacer que el agua sin solutos (sustancias disueltas en ella) atraviese la membrana. El solvente (el agua) purificado pasa al lado que nos interesa de la membrana, mientras que los solutos se quedan retenidos en la zona presurizada.


Usos de la ósmosis inversa


Este método se utiliza, como ya hemos nombrado, para la producción de agua potable a partir de agua salada. También es útil en la fabricación de varios productos alimentarios como el sirope de arce, donde se trata la savia del árbol para quitar el agua que pueda contener antes de hervirla, y como proceso de desinfección

Y aunque el resultado de utilizar este agua en los navíos de la Marina no sea el mejor para este propósito, una taza de té siempre lo mejora todo.

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Fuentes:
Victoria Turk. Vice (2016): Why do British sailors need special tea?


Esta entrada participa en la LIX Edición del Carnaval de Química, acogido en Hablando de Ciencia.

20 de abril de 2016

Cambiando el color de las hortensias

Recientemente, vimos un vídeo del Instituto Nacional de Biología Básica de Okazaki, Japón (NIBB) en el que una flor campanita azul cambiaba de color al ser expuesta a un ambiente ácido. Este ambiente se creaba poniendo bajo una mampara a la flor ya arrancada junto a hielo seco, que al sublimar, es decir, al cambiar del estado sólido al gaseoso sin pasar por el líquido entre medias, se iba acumulando dióxido de carbono (CO2) y los pétalos de la flor se volvían de color rosado.

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Back to the basics: ¿qué es exactamente el pH?


El pH es una escala sin unidades que sirve para medir la acidez o basicidad, y se basa en la cantidad de cationes hidronio (H3O+) o hidrogenión (H+) que estén presentes. Fue introducida a principios del S. XX por el danés Sørensen, y se expresa como el negativo del logaritmo en base 10 de la concentración en moles por litro (M) de iones de hidrógeno, que toma valores positivos hasta el 14.
Fórmula del pH.
Se considera que un pH por encima de 7 es básico o alcalino, y por debajo de este, es ácido. Recordemos que las sustancias ácidas son aquellas que pueden ceder un par de electrones, y las básicas, las que aceptan pares de electrones. Cuando un valor oscila cerca del 7, se puede decir que es más o menos neutro.


La influencia del suelo en las hortensias


En el caso de las hortensias francesas (Hydrangea macrophylla) el color de las flores varía según el pH del suelo donde están plantadas, no depende del aire como en el mencionado caso de la campanita o Ipomoea tricolor. Es decir, que dependiendo de si la tierra es más ácida o más básica, el color de las flores variará en consecuencia.

Dependiendo del suelo, en los más ácidos (pH inferior a 5,5), las flores serán azules. y por otro lado en los suelos más alcalinos, las flores serán de color rosa, o incluso carmesí.

hydrangea macrophylla hortensia blue azul flower flor
Foto de Raul654.
Cuando el pH del suelo sea ligeramente ácido o neutro (6-7), los pétalos de las inflorescencias pueden ser de color violeta, como en el caso de la variedad Ami Pasquier, que se mantiene de este color, o pueden ser también de una mezcla entre azules y rosas en un mismo arbusto. Las hortensias blancas, sin embargo, no cambiarán de color aunque varíe el pH del suelo.

Foto de mum49.

Más allá de lo decorativo: química de las hortensias


Además de su uso ornamental, el uso tradicional de las hortensias está arraigado en asia, donde se emplea como diurético en forma de infusión de las raíces. Sin embargo, ingerida puede ser moderadamente tóxica, ya que contiene glucósidos cianogénicos como la hidrangerina. Esta intoxicación se manifiesta con vómitos y malestar en el estómago.

También contiene un compuesto edulcorante muy potente llamado filodulcina, una dihidroisocumarina con un poder edulcorante cientos de veces superior al del azúcar de mesa o sacarosa, y por esto se suele llamar a la infusión de las hojas de Hydrangea "amacha", que significa "té dulce" en japonés.

filodulcina phyllodulcin filodulsin dihydroisocumarina hydrangea hortensia edulcorante sweetener
600 veces más dulce que el azúcar: Molécula de filodulcina.

Fuentes:
Zhou, J et al. (2011): Encyclopedia of Traditional Chinese Medicines - Molecular Structures, Pharmacological Activities, Natural Sources and Applications, Vol. 2: Isolated Compounds



Esta entrada participa en la LVII Edición del Carnaval de Química, alojado en el blog La Aventura de la Ciencia de @monzonete.

9 de marzo de 2016

Oscars y celuloide: la química de los premios más grandes del cine

Desde 1929, la Academia de Artes y Ciencias Cinematográficas de Estados Unidos ha entregado las codiciadas estatuillas de los Oscars a los logros más notables en diversos campos relacionados con el cine. Para premiar a los, en su criterio, mejores profesionales del año anterior, se hace entrega de una estatua muy particular que tiene detrás de sí más química de lo que parece.

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Algunos datos sobre la estatuilla


Los Oscars representan a un caballero sujetando una espada de cruzado, con un estilo art déco. Se dice que el modelo que se utilizó fue el actor mexicano Emilio Fernández, alias "El Indio". El caballero está de pie sobre un rollo de película negro con cinco radios, que simbolizan las cinco ramas originales que se premiaban: actores, directores, productores, guionistas y técnicos.

Contando con la base metálica negra, que hasta 1945 era más corta y se fabricaba con mármol, mide 34.3 centímetros, y pesa 3.85 kilazos. Hasta 2015, se realizaban en la compañía R.S. Owens & Company de Chicago, y manufacturar 50 estatuillas llevaba aproximadamente un mes de trabajo. A partir de 2016, la encargada de elaborar los premios fue la empresa Polich Tallix de Nueva York, que cambió la composición usada hasta entonces para fabricarlos.

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¿De qué están hechos los Oscars?


Originalmente, la estatua se fabricaba en bronce (cobre con estaño en una proporción cercana al 12 %) sólido y se bañaba en oro, pero unos años más tarde se empezó a utilizar un metal diferente para la base: el peltre inglés o britannium. De aleaciones va la cosa. El peltre inglés es una mezcla de metales que recuerda a la plata por su superficie suave, y su composición suele ser de un 92 % de estaño, un 6 % de antimonio y un 2 % de cobre. Tiene un punto de fusión relativamente bajo en comparación con, por ejemplo, la plata (255 º C frente a los 962º C de la plata), por lo que es fácil de moldear.

Esta mezcla de metales era más tarde chapada en cobre, luego con alpaca (una mezcla de zinc entre un 8 y un 45 %, cobre en un 45 - 70 % y níquel 8 - 20 %), y finalmente en oro de 24 quilates.

Composición porcentual de metales usados en la fabricación de los Oscars. Fuente propia.

Sin embargo, durante los años de la Segunda Guerra Mundial, hubo escasez de varios metales, y los Oscars de tres ediciones se hicieron de escayola (sulfato cálcico o yeso de grano muy fino) pintada de dorado. Tras la guerra, la Academia intercambió a casi todos los galardonados los premios de pacotilla por unos metálicos y bañados en oro. A día de hoy, el Oscar de escayola del australiano Ken G. Hall por su documental "Kokoda Front Line!" (1942) sigue sin ser devuelto.

En la edición de 2016, la más reciente en el momento de escribir este post, se volvió a utilizar bronce como metal de base. Se escaneó digitalmente un Oscar de 1929 y se fabricaron moldes de cerámica impresos con tecnología en 3-D, que posteriormente se llenaron con el bronce fundido.

cast bronze oscars academy awards creation polich tallix
Fuente: Polich Tallix fine art foundry.

Cómo le dan ese toque dorado de glamour


Estos Oscars de bronce se pulien y se bañan en oro de 24 quilates mediante galvanizado, un procedimiento electroquímico que consiste en utilizar una corriente eléctrica para, primero, oxidar o hacer que átomos del oro de una placa (ánodo) pierdan electrones, y posteriormente reducir o hacer que los cationes metálicos que se han separado de esta plaquita ganen electrones y se vayan "pegando" sobre el cátodo, que en ese caso es nuestro Oscar de bronce pulido.

gold electroplating baño en oro galvanizado galvanizacion au sal anode salt cathode cátodo ánodo cianuro áurico gold cyanide potassium k potasio
Modificado del original de Buzzle.

Entre medias, los átomos metálicos de oro que formaban la barrita dorada inicial ahora pasan a encontrarse en una disolución electrolítica en forma de sales rodeando a la pieza que nos interesa cubrir (es decir, la estatuilla). Como hemos dicho, al moverse la corriente eléctrica desde el ánodo hasta el cátodo, se forma una capa uniforme de dicho metal sobre el cátodo, nuestro ansiado premio, mediante reducción en la interfaz que se forma entre la solución y el cátodo. De esta forma, los Oscars conservan ese brillo especial que recuerda a alfombras rojas y proyectores a pesar de llevar 88 añazos sobre sus espaldas.

En el siguiente vídeo de Tyler DeWitt se explica el proceso del galvanizado de forma muy sencilla y en inglés.


Fuentes:
El País (2016): Un ‘facelift’ de Oscar
Wikipedia: Academy Awards, Gold Plating
Hollywood Golden Guy (2008): Historic Academy Awards - Oscars
Kohl, PA (2010): Modern Electroplating, 5th Edition, Electrodeposition of gold

Esta entrada participa en LVI Carnaval de Química, alojado en el blog Ese punto azul pálido de @DaniEPAP.

Quizá te interese alguno de estos otros artículos de nuestra Serie del Celuloide:


11 de noviembre de 2015

¿Cuál es el compuesto que peor huele?

Cualquiera que haya pasado varias horas en un laboratorio de química habrá podido comprobar la variedad de aromas que invaden las bancadas donde se acumulan frascos marrones misteriosos de vidrio topacio y cuyas etiquetas desaparecierion hace muchos, muchos años.

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Los compuestos azufrados como el ácido sulfhídrico o algunos heterociclos son famosos por ser bastante malolientes, pero sin embargo, parece ser que, entre los muchos candidatos, dos compuestos orgánicos se llevan la palma en cuanto a hedores insoportables: el etanotiol o etilmercaptano (CH3CH2SH) y el butanotiol o butilmercaptano (CH3CH2CH2CH2SH).


Etilmercaptano


El etanotiol es un gas incoloro que tiene un olor penetrante muy desagradable para los humanos. Podemos detectar su tufo incluso en concentraciones ínfimas como de una parte en 2,8·109 partes de aire. Algunos comparan su característico aroma a una mezcla de puerros, cebollas, durián o col hervida, e incluso a tostadas quemadas.

Esta distintiva peste tiene una utilidad: se añade de forma intencionada a los gases butano y propano, que se usan como combustibles y son inodoros por sí mismos. De esta forma se facilita su detección por las personas durante fugas y así se consiguen evitar fuegos o explosiones y casos de asfixia.

También se utiliza en los sistemas de ventilación de minas para alertar a los trabajadores en situación de emergencia.

the nightmare before christmas sally cooking deadly nightshade

Butilmercaptano


Por otro lado, el 1-butanotiol es un líquido amarillento volátil y extremadamente fétido con una fragancia que ha sido definida como a mofeta, col o ajo. Aunque no forma parte del spray defensivo de las mofetas, sí que se parece estructuralmente a algunos de los compuestos presentes en él. Puede detectarse por los humanos a concentraciones tan bajas como de 1,4 partes por mil millones.

Es muy inflamable y se utiliza como disolvente industrial, e incluso a veces se emplea como componente de "bombas fétidas" para gastar bromas. Una exposición prolongada a este compuesto tiene efectos negativos ya que es cáustico y puede irritar la mucosa de las vías respiratorias.

david lynch blue velvet mask Dennis Hopper Frank Booth máscara

Fuentes:
Wikipedia: Ethanethiol
Devos, M et al. (1990): Standardized Human Olfactory Thresholds

Esta entrada participa en la LII edición del Carnaval de Química, alojada en el blog El celuloide de Avogadro de @CeluloideA.

7 de octubre de 2015

Fumata negra, fumata blanca: La química que hay detrás

Existe una tradición que siempre me ha parecido curiosísima dentro de la religión católica: tiene lugar cuando los cardenales se reúnen en cónclave (del latín cum clavis, "bajo llave") en la Capilla Sixtina de la Basílica de San Pedro para elegir a un nuevo Papa.

Cuando han tomado ya su decisión o si todavía no lo han hecho, lo hacen saber a los fieles que esperan ansiosos tanto en la propia plaza de San Pedro como pegados al televisor a lo largo del planeta mediante el color de una columna de humo que sale directamente desde la Capilla.

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Existen tres supuestos en cuanto a colores se refiere. siendo el color amarillo el empleado para probar que la chimenea funciona correctamente. Cuando llegan a un acuerdo y se alcanzan los 2/3 necesarios en la votación para elegir al nuevo Sumo Pontífice, el humo de la estufa donde se queman los votos es de color blanco, pero mientras no se ha elegido ésta tiene un tono negro, la llamada fumata negra.

En el año 2013, el portavoz del Servicio de Información del Vaticano (VIS), Federico Lombardi, desveló cómo desde ese mismo año se emplea una estufa adicional anexa a la tradicional empleada para la quema de los votos, que une su conducto a esta y acaban desembocando en la chimenea de 15 m de altura, de los cuales son visibles 2 m desde la Plaza de San Pedro.

A esta nueva estufa se le incorporó un sistema electrónico para aumentar la cantidad de humo y así evitar confusiones y mejorar a la vez la visibilidad del mismo. En el cónclave de 1958 tuvo lugar una confusión con el color de la fumata, y por este follón se pensaron sistemas más elaborados. El sistema consiste en que, tras cada votación, se introduce un cartucho de los tres fumógenos (sustancias que crean humo) disponibles. Estos cartuchos varían en su composición, y cada uno cuenta con cinco cargas que se activan sucesivamente durante siete minutos en total.

Estufas de la Capilla Sixtina: la más moderna (izda.) está controlada
electrónicamente. Afp.
A continuación detallamos la composición química de estos cartuchos añadidos, implicados en el característico color de cada fumata que mantiene en vilo a miles de cristianos.


Fumata amarilla


Desde el cónclave celebrado en 2005, donde fue elegido Benedicto XVI, se emplea este sistema accesorio de prueba para comprobar que la chimenea funciona correctamente.

El humo amarillo se consigue mediante la adición a la combustión de perclorato de potasio (KClO4) y un colorante diarilmetánico llamado auramina O.

auramine o auramina fluorescent stain
Auramina O, para los amigos, cloruro de
bis[4-(dimetilamino)fenil]metaniminio.


Fumata negra


En la antigüedad, para teñir de negro la fumata se empleaban alquitrán o carbón, y actualmente se emplean perclorato potásico (igual que en el supuesto anterior), antraceno y azufre. El antraceno es un hidrocarburo aromático policíclico que puede extraerse del alquitrán de hulla.

anthracene hidrocarburo aromático policíclico.


Fumata blanca


Con anterioridad, se quemaba paja fina húmeda, pero hoy en día se emplea clorato de potasio (KClO3), lactosa y colofonia. La lactosa, que es un azúcar de tipo disacárido compuesto por glucosa y galactosa, actúa como sustancia inflamable, mientras que la colofonia es una resina que se extrae de pinos y abetos.

fumata blanca bianca white fume the godfather part iii parte 3 vaticano francis ford coppola  Pope John Paul I Cardinal Lamberto Raf Vallone
La fumata blanca de la elección de Juan Pablo I, según Coppola.

Fuentes:
Vatican Information Service (2013): Como se ottengono le fumate bianche e nere
Corriere TV (2013): Conclave, Padre Lombardi: Ecco come si colorano le fumate. Sostanze chimiche per dare colore

Esta entrada participa en la LII edición del Carnaval de Química, alojada en este blog, El celuloide de Avogadro de @CeluloideA.

16 de septiembre de 2015

¿A qué se debe el olor a libro?

Ya sea el característico olor a libro nuevo, o el aroma que desprende un libro viejo y ajado, todo se explica con la química, claro. Más concretamente con los compuestos orgánicos volátiles que llegamos a percibir con nuestro sentido del olfato, naturalmente.

harry potter and the philosopher's stone library books ron dean thomas

Los causantes del olor


Los compuestos químicos causantes de estos olores, que no se pueden generalizar por la gran variabilidad en cuanto a los materiales empleados en la fabricación de libros a lo largo de los siglos, pueden ir cambiando con el tiempo y además no se deben a un único elemento, si no a varios, como se ilustra en una infografía de Compound Interest.

El olor a libro nuevo se debe a tres factores principales: las sustancias que se encuentran en el papel, la tinta y los compuestos volátiles procedentes de los adhesivos usados en la encuadernación.
  • Compuestos propios del papel como el dímero de alquil ceteno o AKD, cuya función es cubrir las páginas para aportar cierta hidrofobicidad y así proteger hasta cierto punto del agua, o el peróxido de hidrógeno o agua oxigenada, empleado en el blanqueado del papel.


    Dependiendo de la procedencia del papel (que puede ser de pulpa de madera o de algodón, lino u otras fibras textiles), se usarán diferentes sustancias como la sosa cáustica (hidróxido de sodio) para elevar el pH de las hojas y que las fibras que las componen aumenten de tamaño.


    Productos de  la degradación de los libros, como el furfural (furan-2-carbaldehido), son determinantes de concentración directamente proporcionales a la erosión de los libros antiguos hechos con fibras de algodón o lino.

  • Derivados del petróleo como disolventes de la tinta, los anhídridos de alquenil succínico (ASA) para neutralizar el pH y otros compuestos que puedan emplearse influyen en el olor que percibimos.

  • Adhesivos copoliméricos como el etilvinilacetato o goma eva, un polímero termoplástico formado por unidades repetidas de etileno y de acetato de vinilo.

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Un aroma cambiante


Sin embargo, el olor es muy diferente en el caso de los libros viejos. Con el tiempo se produce la degradación de las moléculas de celulosa y lignina, polímeros usados en las hojas de papel de libros hechos hace un siglo (menos comunes actualmente durante el proceso de fabricación). Esta oxidación de la lignina en ácidos también es responsable de la coloración amarillenta que tiene lugar en los libros, y de la separación o hidrólisis ácida de las fibras de celulosa, que se encuentran amalgamadas por su acción.

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La hidrólisis ácida da productos como el benzaldehído (olor a almendra), la vainillina (o vanilina, adivinen), el etilbenceno y el tolueno (hidrocarburos aromáticos que proporcionan olores dulces) o el 2-etilhexanol (que desprende un olor ligeramente floral), además de otros aldehídos y alcoholes en menor proporción como el timol, ya en desuso para la conservación de libros y documentos debido a que amarillea tras los años por la oxidación de los polímeros que forma, pero que se emplea con otros fines terapéuticos como en la composición del Vicks VapoRub.


Fuentes:

26 de agosto de 2015

El descubrimiento del primer tinte sintético

Corría el año 1856 durante las vacaciones de Pascua, y el joven William Henry Perkin, que por entonces contaba con 18 años, se encontraba estudiando en el Royal College of Chemistry de Londres bajo la tutela del químico alemán August Wilhelm von Hofmann (no confundir con el suizo Albert Hofmann, descubridor del LSD).

Como reto, su profesor le había propuesto sintetizar quinina desde cero, un fármaco del tipo alcaloide con propiedades antimaláricas, y Perkin pasó horas en el cobertizo del jardín de la casa de sus padres realizando pruebas. La quinina o chinchona, que se extraía originalmente de la quina, posee en su estructura un grupo aromático de quinolina, y una quinuclidina o amina bicíclica.

Estructura de la quinina.
Para conseguir sintetizarla, a nuestro químico se le ocurrió llevar a cabo la oxidación de anilina utilizando dicromato potásico. El dicromato contenía impurezas de toluidina, un derivado del alquitrán, que reaccionaron con la anilina y obtuvo un producto tipo lodo de color negro, que apuntaba a que la síntesis orgánica había fallado. Decidió sabiamente tirar esta sustancia por el fregadero, y al limpiar el vaso de precipitados con alcohol, partes del mismo se volvían violetas. Posteriormente, se formaban cristales de este color.

mauveine mauveína malva tinte sintético
Fuente.
El joven Perkin había obtenido el primer tinte orgánico sintético, perfecto para teñir textiles como la seda o el algodón, y podían conseguirse tonos desde el púrpura oscuro a un tono más lavanda. Viendo el potencial de ventas que tenía, ya que nunca antes se había visto un color parecido en la ropa, patentó su sustancia a la que bautizó finalmente como "malva" o "mauveína" (mauveine en inglés) por su parecido con el tono de las flores del mismo nombre.

Estructura química de la mauveína A (C26H23N4+X).
Posee dos moléculas de anilina, una de p-toluidina y otra
de o-toluidina.
Al año siguiente, tras pedirle el capital necesario a su padre, Perkin abrió una fábrica de tintes cerca de los canales de Londres, y su colorante resultó ser muy popular entre la población más "fashionista". Su lanzamiento fue el pistoletazo de salida para la síntesis de otros tintes derivados de la anilina como la fucsina (magenta) o la safranina (rojo), que se descubrieron tras el éxito comercial de la mauveína.

El reconvertido Jack Napier era un gran fan de este color.
La malva fue empleada también en la impresión de sellos en el Reino Unido, y nuestro inventor a la edad de 35 años ya era tan sumamente rico que podía haberse retirado. En vez de eso, se construyó una casa nueva completa con un laboratorio particular, donde siguió investigando y desarrollando compuestos hasta su madurez, cuando fue nombrado miembro de la Royal Society de Londres, y donde fue homenajeado en 1906 por el 50 aniversario de su primer gran descubrimiento.

Fuente:
Wikipedia: William Henry Perkin


Esta entrada participa en la LI Edición del Carnaval de Química, alojada en el blog Scientia de @ScientiaJMLN.

8 de julio de 2015

El escándalo de leche adulterada con melamina

Hace algún tiempo, un profesor de la Facultad hizo referencia a un caso que yo no recordaba haber escuchado. Tuvo lugar en China en el año 2008, cuando se produjeron 300.000 víctimas estimadas e incluso la muerte de seis niños por acumulación de melamina en los riñones y sus efectos derivados: cálculos renales y daño renal. La culpa la tenía la leche adulterada con melamina que vendieron varias empresas.

milk malk simpson leche cartón now with vitamin r adulteración orina Disolución del consejo escolar springfield elementary school

Primero vamos a aclararnos: ¿qué es la melamina?


La melamina (C3H6N6) es un compuesto nitrogenado del tipo triazina triamínica que se utiliza como sustrato en síntesis de resinas, plásticos o pegamentos, y también forma parte de algunos piensos para ganado. La sustancia, que como podemos observar abajo es rica en moléculas de nitrógeno, se añadió ilegalmente a leche infantil en polvo y otros productos lácteos.

melamine contaminación
Melamina: 1,3,5-Triazina-2,4,6-triamina.

Vale, sí, tiene muchas N's en su estructura... Que alguien me explique porqué se añadió a la leche


El objeto de esta adulteración no era otro sino que llevar a la impresión en tests simples de determinación de proteínas, como el método Kjeldahl con ácido sulfúrico o el método Dumas, de que la leche era rica en proteínas lácticas (y, por lo tanto, rica también en nitrógenos de los grupos amina -NH2 de los aminoácidos que las conforman). Así parecería de buena calidad, cuando no era el caso.

Los tests de calidad que se realizan a los productos lácteos pueden falsificarse además de otras formas: se añade, por ejemplo, peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) y conservantes para evitar que la leche se ponga mala, aceite vegetal industrial emulsificado para aumentar los niveles de grasa, o suero láctico para incrementar el contenido en lactosa.

La adulteración de leche pobre en nutrientes estaba motivada principalmente por el trato pésimo del ganado y otros factores relativamente comunes en territorio chino, ya que unos años atrás hubo problemas de desnutrición en niños porque la leche que consumían era extremadamente baja en nutrientes esenciales.

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Unos meses antes de que se reportara el incidente de la leche, también se hallaron trazas del compuesto en comida para mascotas, incluso en pienso de vacas y gallinas que después pasaba en forma cristalina a la orina, y se encontró otro compuesto adulterante con mayor capacidad de formar cristales insolubles que podía causar igualmente fallo renal por formación de cristales urinarios: el ácido cianúrico ((CNOH)3), análogo estructuralmente similar a la melamina por su esqueleto central de triazina, pero sustituido con tres grupos hidroxilo capaces de convertirse por tautomería.

Desde estos hechos, se regularon de forma más estricta los niveles permitidos de melamina en leche infantil en polvo (máximo 1 mg/kg), leche líquida infantil (0,15 mg/kg) y en comida para animales (2,5 mg/kg). El consumo diario tolerado (TDI) de melamina para adultos fue establecido por la EFSA en 2010, siendo el valor igual a 0,2 mg/kg de peso (14 mg para una persona de 70 kg).

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Fuentes:
Wikipedia: Melamine

1 de julio de 2015

Orinar en la piscina, una mala idea

En 2014, un artículo de unos investigadores de la Universidad de Beijing publicado en la revista Environmental Science and Technology dio la alerta: la mezcla de orina humana con el cloro presente en las piscinas es peligrosa y puede provocar problemas de salud potenciales.

santiago segura gabino diego orina pis piscina

El cloro se adiciona al agua para mantener a raya la concentración de microbios causantes de enfermedades en las piscinas, pero cuando el sudor y el ácido úrico (heterociclo de fórmula C5H4N4O3) presente en el orín entran en juego, pueden producirse subproductos inorgánicos volátiles como la tricloramina (NCl3, también llamada tricloruro de nitrógeno) y el cloruro de cianógeno (CNCl). El primer compuesto está asociado a problemas pulmonares tras una exposición prolongada, así como el segundo, que además puede causar problemas cardiacos y a nivel del SNC.

cyanogen chloride structure Nitrogen trichloride trichloramine inorganic

Ambos se produjeron hacia los 60 minutos del comienzo de la reacción, mientras los investigadores analizaban por medio de espectrometría de masas el modelo creado, midiendo las concentraciones de estos productos de la cloración. Al tener naturaleza volátil, estos compuestos tendían a acumularse en los estratos más superficiales del agua, aunque de forma heterogénea. La tricloramina se formaba en la primera hora de la reacción, disminuyendo su concentración rápidamente después, y el cloruro de cianógeno alcanza su pico de concentración por la cloración del ácido úrico hacia las ocho horas del comienzo.

Pero, ¿cuánta orina haría falta para convertir una piscina en un charco de la muerte?


Esa misma pregunta se la formularon a la revista Ars Technica, que realizó los cálculos para una piscina olímpica (de 5 x25 m y 2.500.000 l o 2.500 m3 de volumen agua):
  • El cloruro de cianógeno causa efectos tóxicos graves en humanos por encima de los 2,5 mg/l, llegando a causar coma, convulsiones y la muerte.
grampa simpson simpsons abe death it's only maggie ah la muerte es solo abuelo alrededor de springfield
"¡AHH! ¡¡La Muerte!!" "Abuelo, es Maggie otra vez...".
  • Según estas mismas cuentas, para llegar a esa concentración en una piscina olímpicas, se necesitarían nada más y nada menos que 3.000.000 de personas evacuando 0,8 l de orina concentrada en extremo de sus vejigas.

  • Además, se necesitaría una concentración elevada de cloro en el agua de la piscina para que pudiera reaccionar con todo el ácido úrico, y así obtener de producto de la reacción cloruro de cianógeno suficiente para producir un coma. Luego la proporción agua:cloro final sería de 2:1.

  • Con esta concentración de cloro, seguramente las personas sentirían unas molestias bastante desagradables en piel y mucosas, y finalmente se derretirían cual nazi en Indiana Jones.
Conclusión: antes de alcanzarse una concentración suficiente de cloruro de cianógeno que pudiera causar un coma o la muerte, la gente se desharía en un charco como un gremlin a causa del cloro necesario para que se produzca la reacción.

gremlin derretido melting melted derritiéndose

¿Qué pasaría en el agua del mar?


Si habláramos del agua del mar, por otro lado, ahí el impacto de la orina humana es menor debido a su composición de un 95 % de agua e iones cloruro, que ya se encuentran también presentes de forma natural en el océano. El compuesto orgánico urea, de fórmula CO(NH2)2, sin embargo, sí que puede ser perjudicial para la vida marina aunque en ocasiones,  controlando las dosis, se utilice para fertilizar fitoplancton.


urea carbamide CO(NH2)2 carbonyl functional group
Estructura de la urea, descubierta
por Friedrich Wöhler.

Todo es cuestión de concentraciones: como se le atribuye a Paracelso, "la dosis hace el veneno" (sola dosis facit venenum).


Fuentes: