Manolo R. Bermejo Departamento de Química Inorgánica

A 3ª Revolución Química

2º Curso de Formación do Profesorado non

Universitario

Facultade de Química/CIQUS, 26 xaneiro 2018

Contido

• As Revolucións na Química

O seu Pasado

• Que Química facemos hoxe

1ª Revolución

• O Futuro da Química estase a facer

2ª Revolución

• Cómpre unha nova REVOLUCIÓN

1. As Revolucións na Química:

INTRODUCIÓN

Da Alquimia á Quimica: necesidade dunha linguaxe precisa

Metal

Ouro (Au)

Prata (Ag)

Ferro (Fe)

Mercurio (Hg)

Estaño (Sn)

Cobre (Cu)

Chumbo (Pb)

Símbolo ∀ Corpos celestes Sol Lúa Marte Mecurio Xúpiter Venus Saturno

DÍAS

Galego Domingo Luns Martes Mércores Xoves Venres Sábado

Latín Solis Lunae Martis Mercurii Jovis Veneris Saturni

Francés Dimanche Lundi Mardi Mercredi Jeudi Vendredi Samedi

Inglés Sunday Monday Tuesday Wednesday Thursday Friday Saturday

1 O Pasado da Química

Da Alquimia ata o Floxisto: Pitágoras Aristóteles Boyle Newton Sthal

• A Teoría do Floxisto e os Elementos Principio

• Lavoisier e a Química Moderna • Lavoisier e a Balanza

1 O Pasado da Química

Nomes clásicos Nomenclatura moderna

Colcótar Óxido de ferro(III)

Azafrán de marte Óxido de ferro(III)

Aceite de vitriolo Ácido sulfúrico

Ponfolix Oxido de cinc

Flores de cinc Óxido de cinc sublimado

La filosófica Óxido de cinc

Ácido muriático Ácido clorhídrico

Espírito do sal Ácido clorhídrico

Ácido muriático osixenado Cloro

Espírito de Venus Ácido acético

Vitríolo de Chipre Sulfato cúprico

Sal milagroso Sulfato de sodio

Sal de Glauber Sulfato de sodio

Algúns nomes clásicos de minerais anteriores ao novo método de nomenclatura química

As Revolucións na

Química: As

Linguaxes

1 O Pasado da Química

As Revolucións na Química: As Linguaxes

A necesaria nova linguaxe

A 1ª Revolución Química

A 2ª Revolución Química

A 3ª Revolución Química

O método de nomenclatura química

A necesidade de falar coa materia

2. A 1ª revolución na Química

Carl von Linneo Tobern Olof Bergman Jean Henri Hassenfratz

Guyton de Morveau Claude Louis Berthollet Antoine François de Fourcroy

1ª Revolución da Química

Lavoisier coa súa muller Anne-Marie Paulze (retrato do pintor David)

Metropolitan Museum Nova York

Método de Nomenclatura Química:

1ª Revolución da Linguaxe Química:

NORMAS DE NOMENCLATURA QUÍMICA

FORMULACIÓN DE COMPOSTOS

ECUACIÓNS QUÍMICAS DOS PROCESOS

2.1. Qué Química Facemos Hoxe

2.1 Qué Química Facemos Hoxe: a Nosa Vida

• Nace da 1ª Revolución na Química

• Malthus e as súas Predicións: Essay on Population

Canta Xente/ Expectativa de Vida 1800-1920 109-2.109 / 30-40 anos • A Química impulsa a VIDA 1º A Química creou a Vida 2º A Química explica como se desenvolve a Vida 3º A Química permite transformar a Vida, tal e como a coñecemos • Desenvólvese coa 2ª Revolución na Química

2.1 O Presente da Química non naceu Hoxe

Canta xente/Expectativa de vida

Máis Duración e Calidade da Vida / Mellor Benestar

Anos (históricos)

Poboación (millóns)

Expectativa (anos)

105 104 103 1 1000 1750 1800 1850 1900 1950 2000 2018

1 8 50 200 300 800 103 1.3∙103 1.7∙103 3.5∙103 7∙103 8∙103

20 30 40 80

Os Séculos XIX-XX e a Química: A Nosa Vida

Os Séculos XIX-XX e a Química: A Nosa Vida

• As Ideas de Malthus e a Poboación: necesidades • A Nova Química e os Novos Descubrimentos: 1ª e 2ª revolución Industrial - Os Adubos: máis e mellores alimentos - A Metalurxia: metais, aliaxes, novos utensilios, transportes

- A Industria Química - O Sistema Periódico de Mendeleev: 1º Constitución (7,28,68,90,...); 2º Os Españois no S.P. 3º A Importancia do S.P.

- Boa alimentación: adubos mellores e eficientes

- Auga de calidade: alimentación e hixiene

- A anestesia: evitar a dor

- A hixiene e desinfección: limpeza, aseo, control de infeccións externas Florence Nightingale

- Os medicamentos: naturais, químicos produto químico: iodo vacinas sulfamidas antibióticos citostáticos

Calidade da Vida / Duración

A C

ALI

DA

DE

Os Séculos XIX-XX e a Química: A Nosa Vida

Nacemento e enfermidade: HIXIENE Duración da Vida

Enfermidades: -parasitarias: infección -víricas: transmisión oral, respiratorias, sexo,… -xenéticas

Calidade da Vida / Duración

A D

UR

AC

IÓN

DA

VID

A

Coñecer o porqué da Enfermidade

Os Séculos XIX-XX e a Química: A Nosa Vida

• A nova Química e os novos descubrimentos: 1ª e 2ª Revolucion Química - As Industrias Químico-farmacéuticas: Antipiréticos, Anestésicos, Antisépticos ,Produtos Hixiénicos,... - A Quimioterapia: 1. As vacinas: Pasteur e a bacterioloxía 2. Os Antibióticos: Liposozima, penicilina, estretomicina,... 3. As Sulfamidas 4. Os Citostáticos 5. ………. • Máis Duración e Calidade da Vida / Mellor Benestar Canta xente/Expectativa de vida

Os Séculos XIX-XX e a Química: A Nosa Vida

Canta xente/Expectativa de vida

Máis Duración e Calidade da Vida / Mellor Benestar

Anos (históricos)

Poboación (millóns)

Expectativa (anos)

105 104 103 1 1000 1750 1800 1850 1900 1950 2000 2018

1 8 50 200 300 800 103 1.3∙103 1.7∙103 3.5∙103 7∙103 8∙103

20 30 40 80

Os Séculos XIX-XX e a Química: A Nosa Vida

3. 2ª Revolución na Química

A 2ª Revolución Química

2ª Revolución na Química

• Necesidade de falar coa materia

• Invención das técnicas de diagnose estrutural

• O Enlace e a Estrutura ou pola Estrutura ao Enlace

• Entendemos o COMO pero descoñecemos o POR QUÉ

A Química actual: O Noso Futuro

2ª Revolución na Química

Qué Química Facemos Hoxe: a Nosa Vida

A Química actual:

O Noso Futuro

• As novas Enerxías • Os Novos Materiais

• A Contaminación e a Química

• A Catálise Química

• A Comprensión da Biodiversidade

• A Nova Química e as Ciencias da Saúde

A Química actual: o Noso Futuro

As novas Enerxías

• Enerxías alternativas eficientes: xeotérmica, mareomotriz, solar, fotovoltaica,…

• Fusións: Fría Quente

• Fotosíntese artificial

•Catálise química

Os novos Materiais

• Supercondutores (SCHTC) YBaCuOs: YBa2Cu3O7-x

• Novas cerámicas: resistentes (T, rotura, roce, torsión…), biocerámicas…

• Novas aliaxes: superlixeiras, resistentes, condutoras, non oxidables,…

• Plásticos intelixentes

• Nanomateriais: Fullerenos, Grafenos, Nanotubos, Nanocelulosas, Puntos Cuánticos (PCs); Nanopartículas (NPAu); SPIONs

http://grafeno.com/grafeno-sin-rival/

Grafeno Buckmisterfullereno Fullereno C

Nanotubos de carbono Xel de Nanocelulosa

Exemplos de nanomateriais Orgánicos

Nanopartículas de Au Nanosferas de FePt

Nanoflores de Ti Nanucubos de Ag Nanoflores de SnO2

Exemplos de nanomateriais Inorgánicos

A solución da Contaminación/Degradación do Planeta

• Contaminación e historia

• Contaminación-proceso global

• Contaminación-desenvolvemento As solucións da Contaminación

A Contaminación e a Química 1. O Caso do Cloro 2. A Contaminación derivada da Enerxía 3. A Necesaria Descontaminación Química

1. O Caso do Cloro

A Contaminación e a Química

Cl2

A hixiene

PVC

Tóxico

Burato de ozono

Refugallos (RSU)

A auga

fibras plásticos

construción transporte vida cotiá

Vestido Alimentación Vivendas…

Cambio global

2Cl2 + 2O3 O2 + 2ClO∙ +2Cl∙ 2O2 + 4ClO∙ 4ClO2+4O2 2Cl2 + O2 hν O3 4O3 hν

A Contaminación derivada da Enerxía

Enerxía

Industria

Transporte

Petróleo, Gas, Carbón

C, H, N, S, P,…+ O2

NOX

COX

SOX

POX

Gases efecto

invernadoiro

Cambio global Choiva ácida/ e sólida

Burato de ozono Smog (oxidante/ácido)

- A Captura do CO2 da Atmosfera

a. Sumidoiros de CO2

Vexetación: CO2+H2 (COH)n Océanos: CO2+OH- CO3

2-

b. O secuestro do Carbón branco Capturalo e concentralo Transportalo (Ceoductos) Fixación e Almacenaxe

c. A Redución Catalítica: CO2 + H2 H-COOH H3COH

- A Desulfuración; a Desnitrificación; a …

- As Novas Vías de Descontaminación …

A Necesaria Descontaminación Química

A Catálise Química Específica: Homo e Heteroxénea C + H2 + O2 (COH)n (h.carb, alco., disol., biocom…)

CO2 + H2 (COH)n

N2 + H2 NH3 … proteínas

O2 + H2 H2O … enerxía, fotosíntese A Comprensión e o aproveitamento da BIODIVERSIDADE

A Nova Química e as Ciencias da Saúde

- Vacinas intelixentes, …

- Novos medicamentos

a) antibióticos de nova xeración

b) sangue artificial, biomateriais compatíbeis

c) transportadores biolóxicos de osíxeno, citostáticos,… - Concepto de enfermidade - Inmunoloxía: transplante de órganos - Células Nai

O ADN estrutural e o cancro

A Química actual: o Noso Futuro

A Enfermidade como concepto Chave/pechadura

A Química actual: o Noso Futuro

PCs: Química de superficie e estratexias de bioconxugación

W. R. Algar et al., Analytica Chimica Acta, 2010, 673, 1

Detección de células tumorais in vivo PCs

CdSe/ZnS

X. Gao et al., Nat. Biotech. 2004, 22, 969

Proteína fluorescente verde

Células HeLa expostas a NPAu recubertas cun péptido

A. Taylor et al., Chem. Soc. Rev., 2012, 41, 2707

Imaxe MRI dunha metátese de fígado sen e cun SPION* como contraste

*Magnetita + dextrano Sarcoma metastático

M. R. Paley, et al., Am. J. Roentgenology, 2000, 217, 743

4. 3ª Revolución na Química

Canta xente/Expectativa de vida

Máis Duración e Calidade da Vida / Mellor Benestar

Anos (históricos)

Poboación (millóns)

Expectativa (anos)

105 104 103 1 1000 1750 1800 1850 1900 1950 2000 2018

1 8 50 200 300 800 103 1.3∙103 1.7∙103 3.5∙103 7∙103 8∙103

20 30 40 80

Os Séculos XIX-XX e a Química: A Nosa Vida

A 3ª Revolución Química: a necesaria Linguaxe

As Revolucións na Química

• Falar con Precisión ou unificación das teorías: enlace, re-dox,

ácido-base, campos, supercondutividade,…

• Falar coa Natureza: fotosíntese, catálise, adubos, enzimas,…

• Falar coa Enfermidade: medicamentos, antibióticos, citostáticos...

Para CANDO? QUEN? COMO?

Fío da Historia

Enderezo electrónico

u n i v e r s i d a d e d e s a n t i a g o d e c o m p o s t e l a

www.usc.es/suprabioin ciencianosa.blogspot.com.es/

GRAZAS POLA VOSA ATENCIÓN!

manuel.bermejo@usc.es