Octava Edicion - 2015 - Segundo_revisado Por B. Ramos
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aumenta la temperatura.
La explicacin es que
muonio se mueve
rpidamente entre los
dos tomos de bromo,
forman una estructura
intermedia, un ismero
isotpico (BrMuBr),
unidos por un enlace de
vibracin temporal. Esta
fuerza disminuye la en-
erga total de la estructu-
ra BrMuBr y la velocidad
de la reaccin, a pesar de
que la temperatura au-
menta. Fleming, con los
clculos de ambos exper-
imentos , lleg a la con-
clusin de que muonio y
bromo estaban forman-
do este nuevo tipo de
enlace. Se espera que los
estudios futuros expli-
quen si sta unin se
limita a muonio y bro-
mo, o si se pueden ob-
servar en otros ele-
mentos con diferencias
similares en masa.
Un nuevo tipo de enlace
qumico podra aadirse
a la lista de los enlaces
ya conocidos, es lo que
un estudio realizado por
un grupo de qumicos
propone. Se llama enlace
vibracional, y consiste en
el movimiento rpido de
un tomo de peso ligero
entre dos tomos pe-
sados. Donald Fleming,
un qumico de la Univer-
sidad de British Colum-
bia, y sus colegas traba-
jaron con este enlace en
1989, en un experimento
en un acelerador nuclear
en Vancouver. El enlace
se predijo unos aos an-
tes por otros qumicos;
pero el equipo y la
tecnologa necesaria no
estaba disponible. Sin
embargo, con el avance
de estos recursos, Flem-
ing y su equipo fueron
capaces de ejecutar el
experimento de nuevo
hace tres aos en el
acelerador nuclear en el
Laboratorio Rutherford
Appleton en Inglaterra,
para confirmar la ex-
istencia de este vnculo.
El enlace de vibracin se
produce entre un tomo
de muonio (Mu) y dos
tomos de bromo.
Muonio es un tomo
extico sintetizado en el
laboratorio, que tiene un
ncleo antimun en r-
bita por un electrn. Al
principio, los qumicos
esperaban que muonio y
los dos tomos de bro-
mo interactuaran a
travs de fuerzas de Van
der Waals. Sin embargo,
se dieron cuenta de que
era a travs de enlaces
vibracionales.
El aspecto curioso de
esta unin es que, a
diferencia de lo que nor-
malmente se espera en
una reaccin, la veloci-
dad de esta reaccin
disminuye a medida que
Nuevo enlace vibracional
ACS UPR-Ag
Divisin de Qumica Verde enero-mayo 2015 Octava edicin
La Idea Qumica
En esta edicin:
Qumica en el espacio 2-3
Mayor rendimiento de
protenas en levadura 4
Sntesis de Ibuprofeno en 3
minutos 5
Deshirviendo la clara del
huevo 6
Nano-taladros utilizados para
el anlisis de ADN 6
Demostraciones: Climate
Science 7
Cristina C. Torres Cabn, Editora
Hola! En esta edicin, la qumica se encuentra a escala macro y micro,
presente en avances en las ramas de astronoma y biologa.
Consejera: Dra. Brenda J. Ramos Santana
Por Arlyn Padn | Miembro activo de ACS UPR-Ag
Enlace vibracional. ChemistryViews
-
Las molculas y com-
puestos orgnicos son
la unidad bsica de la
vida aqu en la Tierra,
pero, qu significara
encontrar molculas
orgnicas ms all, en
el espacio?
El Curiosity rover de la
NASA es un laboratorio
mvil sofisticado, equi-
pado con un
cromatgrafo de gas,
un espectrmetro de
masas, y un espec-
trmetro lser adjusta-
ble. Este fue enviado en
una misin a Marte con
estos instrumentos de
precisin a identificar
cualquier compuesto
orgnico, indicando la
posibilidad de procesos
biolgicos, o la sos-
tenibilidad de com-
puestos frgiles en las
rocas superficiales de
Marte.
Para nuestra sorpresa
se encontr que Marte
ha estado resoplando
eructos de metano
peridicamente,
aunque en concentra-
ciones pequeas. En la
Tierra, el metano es
producido como prod-
uct secundario de or-
ganismos vivos o de los
restos de estos; as que
es de esperarse que sur-
ja la pregunta: son es-
tos eructos de metano
una seal de vida micro-
biana en Marte? Los
cientficos trabajando
en este proyecto creen
que, aunque existe la
posibilidad, no nece-
sariamente. El metano
tambin puede surgir
como producto de otras
reacciones qumicas. En
este caso puede ser
agua interactuando con
minerales bajo la super-
ficie, o metano es-
capando de estructuras
parecidas a jaulas de
hielo.
Por otro lado, la razn
por la que metano est
asociado a temas de
cambios climticos y de
calentamiento global es
porque tambin puede
ser producido por
fuentes de actividad
humana y puede ser
estable en la atmsfera
hasta un promedio de
12 aos, capturando
ms radiacin que in-
cluso el CO2. Esta esta-
bilidad estudiada por
qumicos atmosfricos
en la Tierra sugiere que,
en Marte, pueden ser
hasta 300 aos; por lo
que, aunque se crea
que haba una ausencia,
es claro ahora que algo
ha estado activamente
producindolo por un
tiempo, ya sean organ-
ismos vivos u otra
fuente.
Por ms interesante
que sea este hallazgo,
no es la nica sorpresa
que el Curiosity rover ha
descubierto en Marte.
De acuerdo a NASA,
Curiosity ha ayudado a
los cientficos a identi-
ficar azufre, nitrgeno,
hidrgeno, oxgeno,
fsforo, carbn, y hasta
agua. La verdadera
pregunta es si han exis-
tido alguna vez condi-
ciones habitables ca-
paces de sostener vida
en Marte. Por lo que
sabemos, todava se
necesitan anlisis adi-
cionales y futuras inves-
tigaciones. Lo que s
podemos concluir es
que cada vez estamos
ms cerca de nuevos
descubrimientos en los
cuales la qumica y sus
tcnicas juegan un
papel esencial.
Molculas orgnicas encontradas en el espacio: metano en Marte Por Kelly Ann Vega | Miembro activo de ACS UPR-Ag
Metano. Deconceptos
Qumica en el espacio
Un selfie del Curiosity Mars
Rover. NASA
-
Encontrar com-
puestos orgnicos en
un cometa no es algo
nuevo; sin embargo,
nunca antes se haban
podido tomar las me-
didas con una as-
tronave, como lo fue
Philae. Esta logr
aterrizar en el cometa
67P/Churyumov-
Geresimenko el 12 de
noviembre de 2014
despus de 10 aos
de travesa, nos infor-
ma la Agencia Espa-
cial Europea.
Lamentablemente,
Philae se qued sin
bateras poco
despus de aterrizado
y haber enviado los
resultados, ya que las
temperaturas a las
que est segn su
posicin, ocultado por
un acantilado, no son
suficientes para ali-
mentar a sus paneles
solares. Los cientfi-
cos trabajando en el
proyecto actualmente
estn evaluando los
datos, por lo que se
esperan obtener los
resultados de los
anlisis en el transcur-
so de los prximos
meses. Hasta ahora,
la identidad de los
compuestos no ha
sido revelada al pbli-
co. Qu importancia
puedan tener la de-
teccin e identifi-
cacin de estos com-
puestos? A medida
que los avances
tecnolgicos y tc-
nicas qumicas de
identificacin de
molculas se hacen
ms precisas, po-
dremos asociar el rol
jugado por los
cometas en proveer
algunas de las uni-
dades bsicas de la
vida a la Tierra anti-
gua.
Philae est equipado
con instrumentos
diseados para identi-
ficar con la mayor
precisin posible,
molculas orgnicas
complejas. Se espera
que pueda continuar
su misin una vez el
cometa se acerque al
sol, a riesgo de que
las temperaturas en-
tonces se tornen muy
altas.
Aunque todava no
sabemos con certeza
qu tipo de com-
puestos fueron halla-
dos, esto ha sido un
gran avance tecno-
lgico que abre las
puertas a la investi-
gacin desde el as-
pecto qumico, ms
all de la Tierra, y en
lugares tan remotos
como lo es el cometa
67p, movindose a
66,000 km/h a 500
millones de km de la
Tierra. El futuro
parece prometedor y
debemos reconocer
este logro como un
evento histrico tanto
para la tecnologa co-
mo para la qumica,
como expansin de
sus limitaciones.
Molculas orgnicas encontradas en el espacio: aterrizaje de Philae en cometa
y deteccin de compuestos orgnicos
Qumica en el espacio
Philae. ESA
Philae. ESA
El centro de la Va Lctea
probablemente posee un
olor a ron y sabor a fram-
buesas. Esto se debe a que
han encontrado formiato
de etilo, compuesto re-
sponsable por este sabor y
olor, en una nube de polvo
conocida como Sagitario
B2.
Sabas qu?
-
La levadura es un microor-ganismo celular que se utiliza como fuente pri-maria para la produccin en masa de protenas. Esto se debe a que la leva-dura crece rpidamente y utiliza pocos recursos para desarrollarse, por lo que es una manera veloz y costo efectivo de produc-cin. El costo efectividad es un factor esencial, debi-do que las protenas estn envueltas en la fabricacin de numerosos productos biofarmacuticos esen-ciales en la salud. Por tal razn, la comunidad cientfica ha invertido gran cantidad de su tiem-po en hallar maneras de aumentar la taza de produccin proteica, basndose en la idea de poder acumular ms
producto fuera de la clu-la.
En la Universidad de Northwestern Keith Tyo se hall una manera de reunir ms protena sin tener que hacer que la levadura produzca ms. Durante el trabajo de in-vestigacin se revel que la levadura reabsorbe ms de la mitad de las protenas que segrega. Esto significa que a pesar de que se midan cinco gramos de protena fuera de la clula, en realidad se produjeron diez gramos de protenas, solo que los restantes cinco gramos fueron inmediatamente reabsorbidos.
En base a este hallazgo, las protenas que son res-ponsables de las funciones
de captacin (reabsorber) se localizaron y las levadu-ras fueron genticamente modificadas para evitar que se metabolice la protena, por lo tanto se obtiene un rendimiento proteico de dos a tres veces mayor, a nivel in-dustrial. Mediante este nuevo protocolo aplicado, se promueve la economa atmica, un principio pri-mordial de qumica verde, ya que este mtodo pro-picia la sntesis de protena de manera que el producto final se incorpo-ra al mximo y a su vez minimiza la formacin de subproductos.
Este descubrimiento mar-ca la diferencia, ya que si es posible recoger ms producto proteico de una levadura, esto conducira
Pgina 4 La Idea Qumica
al uso de productos biofarmacu-ticos ms baratos, como la in-sulina, los biocombustibles y el etanol. Al promover la produc-cin de biocombustibles de bajo consumo, se aplica la disminu-cin en el consumo energtico, otro principio importante de qumica verde, ya que permite desencadenar un impacto econmico y medioambiental favorable y a su vez propicia otro principio de qumica verde, gen-erar productos biodegradables. Esto garantiza que al finalizar su funcin, estos productos, no per-sistirn en el medio ambiente, sino que se transformarn en productos de degradacin que no hacen dao. El trabajo de investi-gacin recibi el premio "Editor's Spotlight" en la edicin de febrero 2015 de Biotecnologa y Bioinge-niera.
Mayor rendimiento de protenas en levadura Por Keila Y. Acevedo | Miembro activo de ACS UPR-Ag
Reta tu mente!
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La sntesis qumica de
flujo continuo es una tc-
nica en la cual una mues-
tra y un disolvente pasan a
travs de una celda donde
los reactivos fluyen y se
van mezclando continua-
mente, en otras palabras
reaccionan entre s para
formar un producto. Esta
tcnica permite la prepa-
racin de compuestos de
forma automatizada, con
un alto rendimiento del
producto deseado, ms
reproducibles y seguros.
El objetivo de esta tcnica
es poder reducir los cos-
tos, reducir el tamao de
equipos de proceso, mejo-
rar la calidad del producto,
reducir el consumo de
energa, la utilizacin de
disolventes y los residuos
generados. El ibuprofeno
es un medicamento anti-
inflamatorio no esteroi-
deo que se usa para tratar
tanto el dolor de cabeza
como la inflamacin y
tambin se utiliza como
antipirtico (disminuye la
fiebre); es conocido por la
marcas comerciales como:
Advil, Motrin, Menadol,
entre otras.
Recientemente, unos in-
vestigadores del Instituto
Tecnolgico de Massachu-
setts (MIT, por sus siglas
en ingls) desarrollaron
una nueva sntesis me-
diante la tcnica de flujo
continuo logrando sinteti-
zar ibuprofeno en tan solo
3 minutos con un rendi-
miento promedio de 90%
en cada paso de la reac-
cin.
Esta nueva sntesis consta
de tres transformaciones
qumicas que tienen lugar
dentro de tres minutos (1
minuto/paso reaccin). El
primer paso de esta reac-
cin envuelve una acila-
cin Friedel-Crafts libre de
solvente entre isobutil-
benceno y cloruro de pro-
pionilo para producir un
aril cetnico. El siguiente
paso es la transposicin
1,2 del grupo arilo con
ortoformiato de trimetilo
(TMOF) y cloruro de yodo
(ICl) para la formacin de
un ster. Por ltimo, se
hidroliza el ster para for-
mar carboxilato de sodio
de ibuprofeno obteniendo
el producto deseado de
esta sntesis y libre de di-
solventes. Se obtuvo un
rendimiento global de un
83% en la sntesis de ibu-
profeno demostrando la
alta eficiencia de la tcni-
ca de flujo continuo. Esta
nueva sntesis demuestra
la capacidad de los proce-
dimientos de la tcnica de
flujo continuo para mane-
jar condiciones extremas
en la produccin de com-
puestos farmacuticos y
generar grandes cantida-
des de ingredientes far-
macuticos activos como
el ibuprofeno.
Cumpliendo con algunos
principios de la qumica
verde, en esta sntesis se
utilizaron reactivos co-
mnmente disponibles y
una cantidad mnima de
solventes. El desarrollo de
esta nueva sntesis de ibu-
profeno tiene sus ventajas
sobre un procedimiento
reportado anteriormente,
se evita el uso de cido
trflico (TfOH) y diacetato
de yodobenceno [PhI
(OAc)2]. Se logra llevar a
cabo una transposicin
oxidativa ms econmica
conduciendo a una snte-
Pgina 5
Sntesis de Ibuprofeno en 3 minutos mediante la tcnica de flujo continuo
Por Michael S. Arocho Cabn | vocal, Directiva de ACS UPR-Ag
sis ms concentrada y en un
tiempo ms corto, aumentando
el rendimiento de la reaccin,
minimizando el costo y residuos
generados. Es importante men-
cionar que los reactivos txicos y
agresivos se pudieron descargar
de forma segura y las reacciones
exotrmicas y el enfriamiento del
cloruro de aluminio (AlCl3) proce-
dieron sin problema alguno de-
mostrando la alta eficiencia de la
metodologa y procedimiento
utilizado.
2015 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim
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Qumicos de Australia y de la Universidad de Cali-fornia Irvine han encontra-do la manera de deshervir la clara del huevo al desamarrar protenas por medio de un mtodo que minimiza la formacin de subproduc-tos y es ms costo efec-tivo. Esto ayudara en la produccin y el reciclaje de protenas para la indus-tria y la investigacin.
La clara del huevo se com-pone de una protena llamada lisozima que al desnaturalizarse se ob-serva de color blanco. El proceso para desamarrar
las protenas del huevo consiste en agregar una sustancia de urea que lica la protena. A nivel molecular estas protenas siguen amarradas y nece-sitan pasar por otro pro-cedimiento. Para esto se utiliza un artefacto de vrtice fluida, diseado por el profesor Colin Ras-ton en su Laboratorio en la Universidad de Flinders en Australia del sur. Este artefacto acta aplicando esfuerzo cortante (resultado de tensin par-alela) dentro de las peque-as capas microfluidas para as desamarrar las
protenas y deshervir la clara del huevo en su to-talidad.
La utilidad que esto tendr ser darle uso a protenas que no se podan utilizar o que sim-plemente tomaban mu-cho tiempo y dinero para recuperar. Al poder rear-reglar protenas se podr adaptar en uso para as abaratar el costo a medicamentos. Por ejem-plo, reformar las protenas que comnmente pro-ducen levaduras y E. coli para manufacturarlos de una manera menos cos-tosa y ms rpida. Esto
Deshirviendo la clara del huevo
Pgina 6 La Idea Qumica
beneficiara en gran manera a la industria global de la bio-tecnologa y a su vez a los con-sumidores.
Por Mara L. Gonzlez Lpez | Miembro activo de ACS UPR-Ag
UC Irvine
El investigador Lennart de
Vreede desarroll un mtodo
que podra ser utilizado para
el anlisis de ADN, ya que
puede reducir la dificultad de
otros procesos. Este ocurre a
una escala nano, por lo tanto
requiere algun tipo de instru-
mentacin para apreciarlo. El
objetivo de este procedimien-
to es poder leer las secuen-
cias de los nucletidos, que
son los grupos de molculas
orgnicas que forman las ca-
denas de ADN. Con este
mtodo, se puede reducir los
efectos que normalmente un
procedimiento similar tendra
sobre el ambiente.
El investigador Lennart de
Vreede y sus colegas han
encontrado que partculas de
oro se pueden utilizar para
taladrar orificios con un
ancho de solo nanmetros a
la superficie de materiales
cermicos como el dixido de
silicio (SiO2 o slice). Este pro-
ceso ocurre cuando se calien-
tan discos microscpicos de
oro por varias horas sobre la
superficie del slice, lo cual
causa que el oro atraviese de
manera perpendicular el
compuesto en forma de es-
feras. Mientras la esfera va
penetrando la slice, esta va
reduciendo en tamao hasta
que eventualmente esta se
evapore. Esto se puede utilizar
para la secuenciacin del ADN,
ya que se puede extraer una
cadena de ADN y se puede
analizar cada nucletido se-
guidamente a travs de uno de
los orificios que se hayan for-
mado. Resultados como estos
normalmente se pueden alcan-
zar con procesos complejos, a
diferencia de este procedi-
miento que en 9 horas puede
llegar a una profundidad de
800 nanmetros y un ancho de
25 nanmetros.
En el aspecto de qumica
verde, este mtodo de anlisis
sigue con el principio de mini-
mizar el potencial de acci-
dentes qumicos ya que el
oro es inerte y buen con-
ductor de calor. Sin embar-
go, este procedimiento no
sigue con otros de los prin-
cipios tales como utilizar
una materia prima renova-
ble, ya que el oro es un
metal raro, y disminuir el
consumo energtico, ya
que se debe de incrementar
el calor para que el oro
pueda atravesar el slice.
Nano-taladros utilizados para el anlisis del ADN Por Kristos I. Negrn Tern | Miembro activo de ACS UPR-Ag
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Pgina 7 Octava edicin
Demostracin: Qu hay en mi lluvia?
A. Objetivos
Ilustrar por qu cae llu-
via de las nubes.
Reflexionar en cuanto a
cmo la contaminacin
puede afectar la com-
posicin de la lluvia.
B. Materiales
1. Jarro de cristal
2. Barbasol
3. Colorante vegetal
4. Agua
C. Procedimiento
1. Llenar el jarro de cris-
tal con agua.
2. Colocar una capa fina
de barbasol sobre el
agua.
3. Dejar que los nios
vayan echando colorante
vegetal con un gotero
hasta que el barbasol se
sature y el colorante
comienza a descender.
D. Explicacin
El vapor (agua en forma
gaseosa), sube con el aire
caliente, de la superficie
de la tierra, al cielo. Mien-
tras sube, el aire se torna
ms fro, y pierde la ca-
pacidad de aguantar tan-
to vapor como el aire ca-
liente. Este cambio, inicia
la formacin de gotitas
de agua, o sea, el vapor
se condensa (pasa de
forma gaseosa a forma
lquida). Pero estas goti-
tas, como las primeras
gotitas de colorante, son
muy livianas, y se quedan
flotando en la nube. Para
caer como lluvia, muchas
gotitas se van juntando
para formar gotas ms
grandes. Y cuando ests
gotas son lo suficiente-
mente pesadas, caen, en
forma de lluvia.
Qu hay en mi lluvia?
A. Objetivo
Preparar dixido de carbono
utilizando vinagre y bicar-
bonato de sodio.
Atrapar CO2
B. Materiales
1. Una cucharadas de bicar-
bonato de sodio (baking so-
da)
2. 1.5oz de vinagre
3. Una botella de agua vaca,
limpia y seca
4. Un globo
C. Procedimiento
1. Vierte las 1.5oz de vinagre
en la botella.
2. Luego eche las dos cucharadas
de bicarbonato en el globo.
3. Rpidamente, coloque el globo
en la boca de la botella.
4. Observe.
D. Explicacin
* Una reaccin qumica es un cam-
bio en el que uno o ms tipos de
materia, se transforman en otro
tipo, o tipos de material.
* A la materia que reacciona se le
llama reactivo, y a la que resulta de
la reaccin, se le llama producto.
* En este experimento,nuestros
reactivos, bicarbonato de sodio y
vinagre reaccionaron, y formaron
dixido de carbono, acetato de
sodio y agua. Los ltimos dos
productos estn en fase lquida, y por
lo tanto se quedan en la botella. Pero
el dixido de carbono es gaseoso, y
lo atrapamos en el globo.
Bicarbonato de sodio + Vinagre
(cido actico) -------> Dixido de
carbono + Acetato de sodio (sal
disuelta en agua) + Agua
NaHCO3(s) + CH3COOH(l) ---> CO2(g) +
CH3COONa(l) + H2O(l)
Demostracin: Lquido, Slido, Gas!
Por Erika N. Ortiz | Miembro activo de ACS UPR-Ag
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Visita a Escuela Festival de Qumica: El lado dulce de la qumica
Festival de la Tierra
2da Feria ACS Qumica
Verde Intercapitular
Goofy Games
2da Feria ACS Qumica
Verde
La hora de dar
Festival de la Tierra
Visita a Escuela
ACS :: Captulo UPR Aguadilla 2014-2015
-
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Festival de la Qumica: El
lado dulce de la qumica
249th ACS National
Meeting
249th ACS National Meeting
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