Los catalizadores en la vida cotidiana

Un conservante es una sustancia utilizada como aditivo alimentario, que añadida a los alimentos detiene o minimiza el deterioro causado por la presencia de diferentes tipos de microorganismos (bacterias, levaduras y mohos). En los catálogos de conservantes se referencian desde el E-200 (ácido sórbico) en adelante.

Deben constar en el etiquetado de los productos. Alargan la duración de los alimentos, pero en muchos casos sus posibles efectos nocivos sobre la salud no están bien delimitados.

También se utilizan biocatalizadores en detergentes, es decir, bioenzimas para destruir las manchas de origen orgánico. Las enzimas que limpian la ropa optimizan la eficiencia de los detergentes, a la vez que permiten el trabajo de limpieza a bajas temperaturas y períodos más cortos de lavado, reduciendo significativamente el consumo de energía y las emisiones de CO₂. Otro beneficio ambiental asociado al uso de enzimas en los detergentes es que éstas son biodegradables y reemplazan a los constituyentes químicos de los detergentes sintéticos que se vienen liberando al ambiente desde hace muchos años.

Una molécula de enzima puede actuar sobre muchas moléculas de sustrato (leche, sangre, barro), por lo cual una cantidad pequeña de enzima agregada a un detergente de lavado proporciona un gran beneficio en la limpieza, de manera que la concentración de enzimas en la formulación de un detergente es mínima (menos del 1 % del volumen total).

 

Fotosíntesis y respiración

La clorofila de las plantas capta energía solar y la utiliza para sintetizar glucosa en el proceso llamado fotosíntesis, que necesita 2816 kJ por mol de glucosa obtenida:

6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

Fíjate en que las plantas transforman el CO₂ en oxígeno, manteniendo los niveles de CO₂ dentro de límites razonables. La deforestación, por tanto, contribuye a incrementar el efecto invernadero.

La glucosa es la fuente de energía más importante de los seres vivos. En el hombre proviene de la digestión de los alimentos. En la respiración, la glucosa se oxida, produciendo agua y dióxido de carbono, en la reacción opuesta a la fotosíntesis, liberando precisamente 2816 kJ por mol que reacciona.

Esta oxidación se produce en varias fases y está catalizada por enzimas, con lo que se evita que la energía se libere de golpe, dañando al organismo.

 

Convertidores catalíticos en tubos de escape

En los motores de explosión de los automóviles se producen gases contaminantes como el CO y el NO. Dentro de tubo de escape hay catalizadores que aceleran la reacción NO + CO → N₂ + CO₂, con lo que se eliminan ambos gases al transformarse en productos inertes.

 

El airbag de los automóviles salva muchas vidas todos los años. Es un mecanismo diseñado para activarse cuando se produce un choque a más de una velocidad determinada, llenando de gas una bolsa sobre la que golpea la persona por efecto del choque, evitando el impacto con el interior del automóvil. ¿Has pensado en que se tiene que detectar el choque, dispararse en milésimas de segundo para llenar la bolsa y que luego debe deshincharse? ¡El origen del gas es una reacción química rapidísima!

En el documento "Un asunto chocante" podrás ver cómo funciona exactamente. Como presentación tienes el videoclip de una canción que precisamente se llama Airbag.

 

Explosivos

Los explosivos son sustancias que se descomponen de forma muy rápida, en un proceso fuertemente exotérmico en el que se liberan gases que producen una presión elevada. Probablemente los más conocidos sean la nitroglicerina y el trinitrotolueno (TNT).

La nitroglicerina es un líquido de aspecto aceitoso tan inestable que explota al agitarlo según la reacción:

4 C₃H₅N₃O₉ (l) → 6 N₂ (g) + 12 CO₂ (g) + 10 H₂O (g) + O₂ (g)

El químico sueco Alfred Nobel diseñó un procedimiento para estabilizar la nitroglicerina, empapándola en una sustancia terrosa y elaborando cartuchos de dinamita. La fortuna que ganó con su descubrimiento la utilizó para fundar antes de su muerte los Premios Nobel, que se conceden desde 1901 a personas que han destacado en las diferentes ramas del saber, no sólo científico sino también humanístico.

 

Cinética de medicamentos

La administración de medicamentos es el objetivo de una materia llamada Farmacocinética. Las dos vías más habituales son la intravenosa y la oral (inyecciones y pastillas). Las inyecciones se utilizan cuando es necesario que el medicamento esté en sangre de forma inmediata, para que se absorba a las células y tenga actividad. Sin embargo, las pastillas se utilizan en tratamientos prolongados.

Tanto la absorción de medicamentos hasta la sangre como su eliminación, sobre todo en los riñones, siguen cinéticas de orden uno. No son procesos químicos, sino físicos, pero el tratamiento matemático es similar.

Fíjate en las imágenes, en las que se marca en verde el nivel eficaz, concentración mínima en sangre para que el medicamento sea eficaz, y en rojo el nivel tóxico, que no se debe sobrepasar. En la dosificación intravenosa se alcanza un nivel de medicamento en sangre más alto, pero se baja antes del nivel eficaz. Sin embargo, en la dosificación oral las dosis deben ser más altas. ¿Interesan medicamentos con constantes de eliminación altas o bajas?