Biología Integral

Luis Figueroa FabregaEcólogo Marino

La energía puede interconvertirseLas dos formas de energía son la cinética y la

potencial, La cinética es la energía del movimiento, incluye el movimiento de objetos como lanzar una pelota al aire.

Existen otras formas de movimiento como la energía eléctrica (movimiento de electrones), y el calor (movimiento de átomos y moléculas).

La energía potencial es energía almacenada que puede liberarse como energía cinética, ejemplo: un coco que se encuentra en lo alto de una palmera y luego cae.

ESTRUCTURA DE LA MATERIAELEMENTOS QUIMICOSExisten en el universo 92 elementos

naturales, algunos son esenciales para la vida.

COMPUESTOS: Es una sustancia formada de proporciones precisas de dos o más elementos. Ejemplo : agua

MEZCLA: integrada de dos o más elementos en proporciones variables. Ejemplo: Un refresco.

LOS ÁTOMOSSon las unidades más pequeñas de los

elementos y están compuestos de una o más capas de electrones (de carga negativa) que giran alrededor de un núcleo central. El núcleo contiene los protones de carga positiva y los neutrones que son igualmente pesados pero sin carga.

Las capas externas contienen a los electrones.

Un átomo por si mismo contiene un número igual de electrones y protones y por ello es eléctricamente neutro.

Modelos atómicos• Como no se podían

ver los átomos los científicos crearon modelos para describirlos, éstos fueron evolucionando a lo largo de la historia a medida que se descubrieron nuevas cosas.

Átomos , isótopos , ionesZ = número atómico=nº de protones=nº de orden en la

Tabla periodica

A= número másico=nº de neutrones+nº de protones

A-Z=nº de neutrones Representación de un átomo

XAZ

Representación de un átomo

XAZ C126

Z=6 A=12

Nº protones=6 nºelectrones=6

Nº neutrones=A-Z=12-6=6

C126

Z=6 A=14

Nº protones=6 nºelectrones=6

Nº neutrones=A-Z=14-6=8

C146

Modelo atómico de BohrEl núcleo del átomo es

como lo describía el modelo de Rutherford.

Los electrones giran en torno al núcleo describiendo órbitas circulares, con un radio determinado.

El electrón al girar en una determinada órbita posee una energía determinada

Si el electrón salta de una órbita a otra absorbe o emite energía originando una línea del espectro.

ENLACES QUÍMICOSLos electrones que giran alrededor del núcleo

forman capas denominadas órbitas. En diferentes momentos el electrón puede encontrarse en diferentes sitios de su órbita.

Estas órbitas o capas donde se encuentran los electrones albergan diferentes número de electronesLa más cercana al núcleo alberga dos electrones.La segunda hasta ocho.

Los electrones tienden a ocupar las capas más cercana al núcleo, así un átomo de carbono con 6 electrones tiene dos electrones en la primera capa y cuatro en la segunda. Los electrones más cercanos al núcleo tienen una menor cantidad de energía que los más alejados. (capa = nivel de energía.

ENLACES QUIMICOSLas pérdidas , las ganancias y el compartir

electrones da como resultado fuerzas denominadas enlaces químicos. Que mantienen juntos a los átomos en las moléculas.

Existen dos tipos principales de enlaces químicos: Los iónicos y los covalentes.

ENLACES IÓNICOSo electrovalente es la unión de átomos que resulta de la presencia de atracción electrostática entre los iones de distinto signo, es decir, uno fuertemente electropositivo  y otro fuertemente electronegativo (

ENLACES COVALENTES

Un enlace covalente entre dos átomos o grupos de átomos se produce cuando estos, para alcanzar la estabilidad, comparten electrones del último nivel

AGUA Y VIDA

ENLACE DE HIDRÓGENO

Un enlace por puente de hidrógeno o enlace de hidrógeno es la fuerza atractiva entre  átomo electronegativo y un átomo de hidrógeno  unido covalentemente a otro átomo electronegativo.

COHESIÓN ENTRE LAS MOLÉCULAS DE AGUA

TENSIÓN SUPERFICIAL ASCENSO DEL AGUA

¿Por qué el agua y no cualquier otra sustancia?Sabemos que el agua es importante porque la

necesitamos para muchas cosas, pero ¿por qué el agua y no cualquier otra sustancia? El agua es una de las sustancias más extrañas que conocemos, hace muchas cosas que muchas otras sustancias no hacen, como flotar cuando es sólida o pegarse fácilmente a otros materiales. Para saber por qué es tan importante es necesario entender qué es.

Qué es el agua, Por qué es importante el agua para nuestro

cuerpo y el de otros organismos.Cuánta agua hay en la Tierra y cuánta de esa

agua está disponible para nosotros.Cómo llega esa agua a nosotros, cómo la

consumimos y cómo la desechamos.

Hagan un mapa mental: ¿para qué sirve el agua?

El agua es como pegajosa: polaridad y cohesión.

¿Alguna vez has visto que cuando una gota cae forma una esfera? O ¿has visto cómo se forman unas medias esferas cuando hay agua sobre una mesa? ¿Por qué una gota no se dispersa y escurre por todos lados?

Para entender esto no tenemos que ir al micro mundo de los átomos. Nosotros, lo que nos rodea, el universo, ¡todo está hecho de átomos!

Una molécula son dos o más átomos juntos, la estructura de la molécula de agua se conforma por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. El hidrógeno tiene una carga ligeramente negativa y el oxígeno tiene una carga ligeramente positiva. ¿Qué quiere decir que tenga una carga?

Los átomos tienen neutrones y protones en su centro y unas partículas llamadas electrones moviéndose a su alrededor. Los protones tienen una carga positiva y los electrones una carga negativa y si un átomo tiene el mismo número de protones que de electrones las cargas se anulan. Pero a los electrones les gusta saltar de un átomo a otro y cuando esto pasa y quedan más o menos electrones que protones el átomo adquiere una carga eléctrica.

Así como en los imanes, los polos opuestos se atraen, los átomos con cargas positivas o negativas se atraen o repelen. Todas las cosas que nos rodean tienden, por sus materiales, a atraerse o repelerse unas de otras y esto depende de la carga magnética que tengan.

SI TIENEN UN IMÁN ATRÁIGANLO A DIFERENTES SUPERFICIES PARA EJEMPLIFICAR. TAMBIÉN PUEDEN FROTAR UNA LAPICERA DE PLÁSTICO CONTRA SU PELO Y ACERCARLA A UN PEDACITO DE PAPEL PARA OBSERVAR CÓMO SE MUEVE.

Algo especial de la molécula de agua es que tiene dos polos, no sólo es negativa o positiva, tiene ambos polos: por un lado el hidrógeno es ligeramente negativo y, por el otro, el oxígeno es ligeramente positivo; así que actúa como un pequeño imán.

Esta polaridad del agua es lo que la hace pegajosa y provoca que se haga bolita, pues unas moléculas de agua atraen a otras y tratan de quedarse unidas. Esto se llama cohesión, la propiedad de la materia que se refiere a qué tan fácil o difícil es romper una sustancia en partes.

COLOQUEN UNA SERIE DE GOTAS SOBRE UNA SUPERFICIE PARA

OBSERVAR SU FORMA.

Experimento: observando la polaridad del aguaVas a necesitar:

Una regla de plásticoUn grifo de agua

Paso 1: frota la regla contra un suéter durante un tiempo.

Paso 2: abre el grifo de agua y acerca la regla al chorro de agua sin tocarlo.

¿Qué pasó y por qué crees que pasó?

¿Por qué el agua es importante para la vida?Porque sirve para llevar a cabo la mayoría

de las reacciones químicas de nuestro cuerpo y de otros organismos.

Porque nos ayuda a mantener nuestra temperatura corporal.

Porque nos ayuda a desechar todo lo que nuestro cuerpo no necesita.

Porque nos ayuda a conducir electricidad en nuestro cuerpo.

Una reacción química es un proceso en que dos o más sustancias reaccionan entre sí y producen otra sustancia distinta. 70% de nuestro cuerpo es agua, necesaria para llevar a cabo miles de reacciones químicas.

¿Cómo nos nutrimos cuando comemos un sándwich? Nuestro cuerpo hace muchas reacciones químicas para romper ciertas sustancias y obtener sólo las que nuestro cuerpo necesita y la mayoría de estas reacciones suceden en un medio acuoso, es decir, en agua, como en los jugos gástricos o en la sangre.

En nuestro cuerpo entra mucha agua y toda la que entra sale. Tenemos que ir al baño porque de lo contrario no habría manera de deshacernos de todas las sustancias que nuestro cuerpo ya no necesita y moriríamos por intoxicación. Son varias las maneras por las que sacamos agua y toxinas de nuestro cuerpo: orina, heces fecales, sudor y respiración. Perdemos entre 1 y 1.5 litros en la orina; de 0.5 a 1 litro en el sudor; 0.4 litros en la respiración; y entre 0.1 y 0.2 en las heces.

Pero ¿de qué forma el agua puede transportar estos deshechos hacia afuera? La polaridad del agua le permite pegarse a muchas sustancias de la naturaleza y al pegarse muchas veces las disuelve. El agua puede disolver muchas cosas por la fuerza de atracción de sus polos.

Cuando llega un grupo de moléculas de alguna otra sustancia y tiene partes positivas y negativas, los polos de la molécula de agua atraen y separan a las molécula de la sustancia, en otras palabras, la sustancia se disuelve. Es por esto que al agua se le llama el “solvente universal”.

En una solución, a diferencia de una reacción química, la sustancia que se disuelve y el agua siguen siendo dos cosas distintas.

Como el agua es un líquido, todas las sustancias disueltas en él pueden viajar cuando el líquido se dirige hacia afuera de nuestro cuerpo.

Experimento: el solvente universalVas a necesitar:Una olla AguaSal1 cucharaHornilla o estufaPaso 1: pon un dedo de agua en la ollaPaso 2: añádele un puñado de salPaso 3: disuelve o revuelve muy bien la sal en el aguaPaso 4: pon la solución a hervir hasta que se evapore

¿Qué quedó en la olla y por qué crees que pasó?

El agua puede estar en estado sólido, líquido o gaseoso. Dependiendo del estado de la materia las moléculas se mueven más o menos. En estado gaseoso las moléculas se mueven muchísimo más y están más libres que en el estado líquido y en el líquido se mueven más que en el sólido. Pero aunque el agua puede estar en los tres estados, tiene una propiedad especial, necesita de muchísima energía calórica (calor) para poder elevar su temperatura y evaporarse. Esto es una ventaja porque permite mantener y regular la temperatura de nuestro organismo.

Es difícil lograr que las moléculas se muevan lo suficiente para convertirse en vapor porque, si recordamos que las moléculas de agua se atraen unas a otras por su alta cohesión, la energía calórica que recibe el agua se utiliza para romper la atracción que hay entre las moléculas. Así que se necesita mucha energía para lograr que las moléculas se separen y liberen unas de otras en forma de gas.

Por esta razón el sudor es tan fresco. Cuando hace mucho calor nuestro cuerpo transpira agua con sales y, por más calor que haya, el agua que se queda en nuestra piel no se calienta.

Al sudar también estamos liberando energía calórica. Al momento que liberamos las moléculas con más energía calórica, la temperatura promedio del agua que se encuentra en nuestro cuerpo baja. Y recordemos que el agua en nuestro cuerpo es mucha, somos 70% agua. Imagínate que el agua dentro de nuestro cuerpo se congelara o se evaporara con facilidad, literalmente sacaríamos vapor por las orejas.

Tal vez hayan escuchado que alguien se electrocutó al meterse al agua. Hay muchas películas que muestran escenas chistosas o terroríficas de gente que muere electrocutada al meterse a una tina de agua con corriente. Esto nos puede llevar a pensar que el agua es buena conductora de electricidad pero, la verdad, no es así.

La electricidad no pasa por el agua porque sea buena conductora sino porque las sustancias que tiene disueltas en su interior sí lo son. Y como el agua se lleva bien con muchas sustancias, es un muy buen medio para la electricidad viaja a través de ella.

Todas nuestras sensaciones, movimientos y pensamientos se deben a impulsos eléctricos, pero ¿cómo ocurre esto?

Dentro del cuerpo no tenemos cables de metal que conecten nuestras partes para movernos lo que tenemos son nervios. Nuestro cerebro tampoco es de metal, ni tenemos pilas en ninguna parte y, aún así, nos movemos por electricidad.

La electricidad “brinca” de célula a célula pero sólo puede “brincar” porque en el espacio entre célula y célula hay agua con minerales disueltos. Si no hubiera nada la electricidad no pasaría, si sólo hubiera agua cien por ciento pura tampoco pasaría, pero como hay partículas de otras sustancias disueltas la electricidad viaja fácilmente a través de ella.

El planeta azul Más del 70% del planeta esta cubierto de agua.

Pero el 97.5% es agua salada y se encuentra en los océanos.

Del 2.5% del agua dulce restante, la mayoría está congelada en los Polos Norte y Sur o en las profundidades de la Tierra.

Sólo el 1% de ese 2.5%, o sea el .025%, está disponible para nuestro consumo en lagos, arroyos, lagunas y ríos subterráneos.

El ciclo del aguaCuando el sol calienta el agua de los océanos ésta sube al

cielo en forma de vapor y crea las nubes. La mayor parte de esta agua regresa directamente a los océanos en forma de lluvia. Pero hay un 10% de ese vapor de agua que llega a la tierra y sigue diferentes rutas: se dirige a los ríos o lagos; se estanca en depósitos naturales, como en los estanques; en depósitos artificiales, como las presas fabricadas por el hombre; o se filtra hacia abajo formando ríos subterráneos. Al final, parte de esta agua regresa a los océanos, en algunos casos ya contaminada.

Pero ¿qué pasa cuando el ciclo del agua se modifica y el agua no está en donde debería de estar? El Ciclo de agua, así como otros procesos naturales, se han visto

afectados por el hombre y la contaminación.¿Desde cuándo? Aunque ha sido un proceso largo, podríamos

decir que todo comenzó en Inglaterra a finales del siglo XVIII, cuando sucedió la llamada Revolución industrial. Durante este suceso, se crearon muchas fábricas, máquinas de vapor, trenes, en fin, apareció la industria en general.

Ahora, con la industria y las enormes cantidades de electricidad que usamos todos los días, generamos mucho más contaminación que en los tiempos de la Revolución industrial. Cada año, las actividades humanas ¡liberan casi 7 mil millones de toneladas de dióxido de carbono, un gas invernadero, a la atmósfera! Más o menos la mitad de este carbono es absorbido por los océanos, las plantas y el suelo y las 3,500 millones de toneladas restantes se quedan en la atmósfera provocando un fenómeno muy grave llamado calentamiento global.

Calentamiento globalEl calentamiento global es un fenómeno que ocurre cuando

algunos gases que cubren la Tierra, como el dióxido de carbono, atrapan los rayos del sol y el planeta se calienta. Cuando ocurre de manera natural, este proceso es conocido como efecto invernadero pero debido a la contaminación que ha generado la actividad humana, este efecto se ha amplificado provocando que la Tierra se caliente aún más de lo normal.

Desde hace aproximadamente tres décadas, la temperatura del planeta ha incrementado gradualmente. Muchos científicos consideran que el calentamiento global ya está afectando el clima del planeta y estudios recientes han demostrado que durante los últimos 35 años la intensidad y duración de los huracanes así como la velocidad de sus vientos y su nivel de destrucción, han incrementado en un 50%.

Pero ¿por qué hay más huracanes? El aumento en la temperatura terrestre provoca que el agua de los océanos se caliente y se evapore. Las masas de aire caliente sobre los océanos forman vientos más intensos y provocan huracanes. Como vimos antes, entre más energía calórica tengan las moléculas de agua más rápido se moverán.

El cambio climático es un grave problema pues provocará que las sequías duren más tiempo, otras regiones sufran graves inundaciones, entre muchas otras consecuencias más. Con el tratado de Kyoto los representantes de muchos países están tratando de ponerse de acuerdo para disminuir la liberación de gases invernadero, pero se ha avanzado poco.

Mucha agua en el planeta pero poca para nosotros: Incremento de poblaciónComo ya hemos visto 75% de la superficie de la Tierra está

cubierta por agua pero solamente el 0.025 es apta para nuestro consumo. Este pequeño porcentaje no aumenta, pero la población humana sí. Al haber un mayor número de habitantes tenemos que dividir el agua dulce entre más personas. La población del mundo es de casi 6 mil millones de personas y cada año nacen unos 80 millones más.

Por esta razón la disponibilidad de agua por habitante ha bajado. Por ejemplo, en 2005 la disponibilidad promedio del líquido por habitante fue de 4 mil 573 metros cúbicos, 53% menos que en 1970, que era de 9 mil 791.

Distribución del agua A lo largo de la historia, las civilizaciones se han asentado cerca de cuerpos de

agua, pero ahora la población está por todas partes y muchos lugares no tienen acceso al agua.

¿Cómo abastecer a toda la población?

Las funciones de las presas son retener y almacenar el agua para uso regulado en irrigación, generación eléctrica y abastecimiento a poblaciones. En México existen 4,000 presas que se dividen en dos tipos: las presas del sur sirven para captar agua y generar energía, mientras que las del norte se utilizan para el riego y para distribuir el agua. Esto se debe al clima de nuestro país: el Sur es una zona húmeda donde llueve mucho y el Norte es una zona árida y desértica. Las presas más importantes de México son: la Angostura con una capacidad de 8,727 Hm3 y Malpaso con una capacidad de 8,485 Hm3, ambas en el estado de Chiapas; Infiernillo, en Michoacán con una capacidad de 8844 Hm3 y Temascal en Veracruz con una capacidad de 8000 Hm3.

¿Cuánta agua consumes?¿Cuántos minutos te tardas bañándote?

X 20 =¿Cuántas veces al DÍA vas al baño? X 9 =Cuando te lavas los dientes o las manos, ¿cuántos minutos dejas las llave abierta?

X 4 =

Si te toca lavar los platos, ¿cuántos minutos dejas las llave abierta?

X 4 =Cuando lavas tu ropa a mano, ¿cuántos minutos dejas la llave abierta?

X 4 =

TOTAL

Suma todos los minutos de la última columna y sabrás cuántos litros de agua usas al día.

Trucos para disminuir tu consumo:

1. Coloca una botella de plástico con agua dentro del tanque del escusado. Así engañaras al flotador y ahorrarás de 2 a 4 litros de agua en cada descarga.

2. Cuando te cepilles los dientes o te rasures cierra la llave del agua.

3. En la regadera, cierra la llave cuando te jabones, procura que tus baños no duren más de 5 minutos y coloca una cubeta que aproveche el agua limpia. Esta agua la puedes usar para regar plantas.

4. No abras la llave al máximo, usa sólo la presión de agua necesaria.

Trucos para disminuir tu consumo:

5. Riega las plantas y el jardín temprano en la mañana o cerca de la noche. Con esto evitarás que los rayos del sol evaporen el agua y ésta se desperdicie.

6. Cuando laves los platos, trata de jabonarlos y enjuagarlos todos al mismo tiempo.

7. Si tienes lavadora solamente usa cargas completas pues estos aparatos utilizan mucha agua.

8. Si tienes alguna fuga trata de arreglarla o repórtala inmediatamente.

9. Cuando laves tu coche hazlo con un BALDE. La manguera desperdicia mucha agua.

10. No juegues con el agua, queda poca y es de todos.