El cuerpo y las cosas que rodean al ser humano están formados por sustancias químicas. En la naturaleza se encuentran dos tipos de sustancias: los elementos y los compuestos.

      Los elementos son sustancias que, químicamente, no se pueden dividir en otras más simples. Hay 92 elementos en la naturaleza y existen otros 17 que se han obtenido en los laboratorios, como el fermio (Fm), el nobelio (No) y el einstenio (Es).

      Algunos de los elementos que se encuentran en la naturaleza son el oro, el hierro, cobre y plata.

       Los nombres de todos los elementos se representan por símbolos, que pueden ser sólo una letra mayúscula o una letra minúscula; por ejemplo, el símbolo del oro es Au, del hierro es Fe, del cobre Cu, y de la plata Ag.

      Es difícil hallar elementos puros en la naturaleza, pues casi siempre se encuentran combinados. Los compuestos son sustancias en las que se combinan dos o más elementos. Ejemplos de compuestos son la sal de cocina, que está formada por los elementos cloro (Cl) y sodio (Na), y el agua, que está constituida por hidrógeno (H) y oxígeno (O).

      Todas las cosas están formadas por sustancias.

      En la naturaleza, los compuestos se combinan continuamente unos con otros por medio de las reacciones químicas.

      Los átomos y las reacciones químicas

      Los elementos se constituyen por partes muy pequeñas llamados átomos, que se pueden combinar químicamente, ocurriendo así la reacción química. El átomo es la partícula más pequeña que puede entrar en una reacción química.

      Un átomo es la parte más pequeña de un elemento que conserva las características de dicho elemento. Esto es, cada elemento tiene su propio tipo de átomo.

      Los átomos tienen en su centro un núcleo, que está formado por tres clases de partículas: los protones, que se representan por una p, y tienen una carga positiva (+) y los neutrones, que no tienen carga y se representan por una n. Alrededor del núcleo giran los electrones, que están representados por una letra e y tienen una carga negativa (-).

      Las sustancias se combinan y descomponen en grado atómico, esto es, los átomos se unen y se desunen mediante reacciones químicas. Por ejemplo, en la combinación de dos átomos de hidrógeno con uno de oxígeno, para formar una molécula de agua. La fórmula química del agua es H2O, e indica que este compuesto está formado por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.

      Los átomos se enlazan por medio de dos electrones. En el caso del agua, sus moléculas son muy pequeñas, debido a que sólo están formadas por tres átomos: dos de hidrógeno y uno de oxígeno. Sin embargo, hay moléculas muy grandes, por ejemplo, las moléculas de algunas proteínas, que son sustancias que poseen los seres vivos, están compuestas por cientos o, incluso, miles de átomos.

      COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS: C, H, O, N

      Entre los principales elementos que forman el cuerpo de los seres vivos destacan cuatro, éstos son: carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N).

      Estos cuatro elementos forman 97.4% del organismo de los seres vivos (carbono 9.5%, hidrógeno 63%, oxígeno 23.5% y nitrógeno 1.4%). El porcentaje restante (2.6%) lo integran los demás elementos de la tabla periódica.

      Por su constitución, los compuestos pueden agruparse en dos tipos: orgánicos e inorgánicos.

      Los orgánicos se caracterizan porque en su composición interviene el carbono, además de otros elementos. Los compuestos en cuya composición no aparece este elemento se llaman inorgánicos.

      Hay algunas excepciones: por ejemplo, el dióxido de carbono (CO2) es un compuesto inorgánico, aunque en su composición aparezca el carbono.

      Los compuestos inorgánicos que están presentes en los seres vivos son el agua y las sales minerales. Los orgánicos son los carbohidratos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos.

      Elementos que se encuentran en los seres vivos

      Elementos

      Grado de contentración

           Hidrógeno

      Más abundantes

           Carbono

       

           Nitrógeno

        

           Oxígeno

       

           Sodio

       

           Magnesio

       

           Manganeso

       

           Aluminio

       

           Sílice

       

           Fósforo

       

           Azufre

       

           Cloro

       

           Potasio

       

           Calcio

       

           Hierro

       

           Cobre

       

           Zinc

       

           Cobalto

       

           Vanadio

       

           Boro

       

           Selenio

       

           Flúor

       

           Cromo

       

           Níquel

       

           Yodo

       

           Molibdeno

      Menos abundantes

      Tanto las cosas como los seres vivos están formados por elementos químicos. Sin embargo, en los seres vivos la organización, la disposición y combinación de sus moléculas dan como resultado las propiedades y características por las cuales se manifiesta la vida.

      Todos los seres vivos son una combinación de compuestos orgánicos e inorgánicos integrados y ordenados, de tal manera que forman la materia necesaria para que se realicen con precisión los distintos procesos funcionales que son esenciales para la vida.

      PROPIEDADES DE LOS ELEMENTOS BIOGENÉSICOS

      Se les llama elementos biogenésicos (formadores de vida, bios, que significa "vida" y, génesis, "origen" o "formación") a aquellos que intervienen en la conformación de los seres vivos. Los más importantes son el carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno.

      El carbono tiene propiedades químicas que lo hacen muy importante para los seres vivos. Por ejemplo, puede unir sus átomos para formar largas cadenas que, a su vez, son los componentes básicos de las sustancias orgánicas, como el caso de las proteínas, las grasas y los azúcares. El carbono es tan importante que hay una rama de la química que se encarga de estudiar los compuestos de cadenas largas y cortas que forma este elemento: la química orgánica. Todas las biomoléculas se basan en los átomos de carbono para formar su estructura.

      El hidrógeno es un gas incoloro, inodoro e insípido; es más ligero que el aire y es muy activo químicamente, es decir, puede reaccionar con la mayoría de los elementos y compuestos químicos. Forma parte de todos los compuestos orgánicos, junto con el carbono.

      El oxígeno es un gas muy importante para la mayoría de los seres vivos, pues resulta indispensable para la respiración. Se le encuentra en una proporción de 21% en el aire. Las reacciones en las que el oxígeno se combina con otros elementos se conocen como oxidaciones. Además, el oxígeno es un gas comburente, es decir, ayuda a la combustión de las sustancias y forma parte de gran cantidad de compuestos orgánicos.

      El nitrógeno también es muy importante para la vida, porque se encuentra en la composición química de todas las proteínas. En la naturaleza se encuentra de forma libre como parte del aire atmosférico, o combinado en forma de sales, llamadas nitratos, que se hallan principalmente en el suelo. El nitrógeno de estas sales es el que los vegetales utilizan para formar proteínas.

      Estos elementos también pueden encontrarse en las cosas; forman parte de las rocas, el aire, el agua. En los compuestos orgánicos la combinación de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno es equilibrada y estable, pues se unen por medio de enlaces químicos difíciles de romper llamados covalentes, en los que los átomos comparten sus electrones.

      En la tabla periódica, los elementos biogenésicos tienen la siguiente ubicación: el carbono se encuentra en la familia 14, periodo 2 y su estado es sólido; el hidrógeno es un gas que corresponde a la familia 1, periodo 1; el nitrógeno se localiza en la familia 2, periodo 15 y también es un gas; en tanto que el oxígeno es un gas que se ubica en la familia 16, periodo 2. Juntos, representan el 4.36% del total de elementos de la tabla periódica.

      Al combinarse entre sí los elementos biogenésicos forman grupos con propiedades físicas y químicas especiales, que se presentan en las moléculas biológicas, dándoles características particulares. Los principales grupos funcionales son:

      • Grupo hidroxilo (-OH)
      • Grupo carboxilo (-COOH)
      • Grupo metilo (-CH3)
      • Grupo amino (-NH2)

      Estos grupos al reaccionar y combinarse químicamente forman una gran variedad de compuestos orgánicos.

      COMPUESTOS INORGÁNICOS EN LOS SERES VIVOS

      El hidrógeno y el oxígeno se combinan entre sí para constituir el componente celular más abundante: el agua (H2O). Más del 90% del plasma de la sangre es agua; el músculo contiene alrededor del 80% y la mayoría de los tejidos, tanto de las plantas como de los animales, contiene más del 50%. De esta manera, el agua desempeña una función importante en todas las reacciones químicas que ocurren en los seres vivos.

      El agua es elemento esencial para la vida. Por ser el componente celular más importante, el agua es un compuesto indispensable para la vida. Los nutrientes que la célula consume, el oxígeno que emplea para oxidarlos y sus propios productos de desecho son transportados por el agua. Las sales minerales están constituidas por elementos como el calcio, sodio, potasio, cloro y magnesio. Estas sustancias se encuentran en pequeñas proporciones en los organismos vivos, pero las funciones que desempeñan son de vital importancia, por ejemplo, son necesarios para que se lleven a cabo los procesos de digestión, respiración y nutrición. Como las sales son muy solubles en agua, se encuentran con facilidad en casi todos los cuerpos de los seres vivos.

      La fórmula química del agua es H2O tiene dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno y una masa molar de 18 g/mol. Por medio de la electrólisis, el agua se descompone en sus elementos constituyentes (hidrógeno y oxígeno).

      El agua pura es insípida, incolora e inodora, y su temperatura de ebullición es de 100º C y la de congelación de 0º C a nivel del mar.

      COMPUESTOS ORGÁNICOS ÚTILES PARA EL HOMBRE
      (PETRÓLEO, PLÁSTICOS, MEDICAMENTOS)

      Los compuestos orgánicos formados principalmente por combinaciones diferentes de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, tienen propiedades especiales que son útiles para el ser humano.

      Entre los usos que el hombre ha dado a estos compuestos se encuentran la alimentación, la industria farmacéutica y en otras industrias económicamente muy importantes.

      En la alimentación se utilizan compuestos orgánicos como vitaminas y proteínas para enriquecer la leche, los cereales, el chocolate en polvo, galletas y muchos otros alimentos de consumo humano.

      El petróleo es el compuesto orgánico de más uso en la industria.

      En la industria farmacéutica se utilizan los compuestos orgánicos que se extraen de las plantas y que tienen propiedades curativas, como la sábila, el nopal, la manzanilla, etcétera.

      También se usan compuestos orgánicos en la producción de gasolina, diesel, plásticos y llantas, entre otros.

      El compuesto orgánico más utilizado en la industria es el petróleo, que está formado por los restos de animales y vegetales que quedaron atrapados en las capas del subsuelo. A partir de este compuesto se pueden obtener aceites lubricantes, gasolinas, grasas para maquinaria, parafina y asfalto utilizado en calles y carreteras, entre otros productos.

      Plásticos

      Los plásticos son compuestos orgánicos muy empleados, entre ellos están el nailon, que se usa en la fabricación de ropa; el poliuretano o unicel, el polietileno, con el que se hacen las bolsas, etc. Un inconveniente del plástico es que no es biodegradable, por lo que su uso indiscriminado ocasiona problemas de contaminación.

      La principal característica de los plásticos es su capacidad para moldearse de distintas formas, por ejemplo, en láminas, esferas y rollos, y por medio de diferentes procesos químicos adquieren cualidades como la rigidez, la suavidad, la transparencia, etcétera. El vocablo plástico viene del griego plastikós que significa sustancia moldeable.

      Medicamentos

      Los medicamentos son todas aquellas sustancias que se usan en el tratamiento contra las enfermedades; también se les conoce como fármacos o medicinas.

      Los medicamentos son absorbidos por la célula. La mayor parte de los medicamentos son de origen orgánico, vegetal o animal, aunque actualmente casi todos se preparan en forma sintética por métodos químicos, con el propósito de lograr su producción en grandes cantidades.

      Existen medicamentos para contrarrestar diversas enfermedades, algunos mitigan el dolor y otros destruyen microorganismos. Aunque los medicamentos actúan de diferentes formas de acuerdo con su composición química, en general, sus componentes son absorbidos por la célula para restablecer sus funciones. Cuando las enfermedades son infecciosas, los medicamentos trabajan conjuntamente con el sistema inmunitario para facilitar la activación y funcionamiento de las defensas del cuerpo contra los agentes patógenos (los agentes de la enfermedad).

      Preguntas para investigar y reflexionar:

      • ¿Por qué muchos medicamentos tienen fecha de caducidad? ¿Qué sucede si se toman después de la fecha indicada?
      • ¿Qué significa la leyenda "excipiente c.b.p." que presentan los componentes de la mayoría de los medicamentos?

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