OPORTUNIDADES EN LA Química PRESENTE Y FUTURO
George C. Pimentel
- 1a Edición.
- México : McGRAW-HILL 1995
- 304 PÁGINAS : Tablas, ilustraciones y gráficas : 23.4 cm.
Incluye referencias bibliográficas.
Contenido
Dedicatoria .................................................................................. XIII Reconocimientos ........................................................................ XV Prefacio ....................................................................................... XVII Prólogo del traductor .................................................................. XIX
Capítulo I. Introducción ................................................................ 1
Capítulo II. Calidad del medio ambiente y la química ............ 5 Sin depósito, sin retorno, sin problema ........................................ 5 Convertir la detección en protección ........................................... 8 El ozono en la estratosfera ........................................................ 12 Reducir la lluvia ácida ................................................................ 16 Evitemos el cambio de clima: el efecto invernadero .................. 18 Agua más limpia y adecuado tratamiento de los desechos ..... 20 El manejo de los desechos radiactivos ....................................... 22 Lecturas complementarias .......................................................... 23
Capítulo III. Las necesidades humanas y la química ............... 25 Venciendo a una mala hierba ....................................................... 25 III-A. Más alimento ...................................................................... 26 Hormonas vegetales y reguladores del crecimiento ............... 28 Ácido indolacético (AIA), una auxina ........................................ 29 Ácido giberélico (AG) .................................................................. 29 Citoquininas ................................................................................ 29 Etileno .......................................................................................... 30 Estrigol ....................................................................................... 30 El Factor G2 o Trigonelina ......................................................... 31 Glicinoeclepina A ....................................................................... 32 Hormonas de insectos y reguladores del crecimiento ............ 32 Hormonas de la muda (HM) ..................................................... 33 Hormona juvenil (HJ) .................................................................. 33 Hormonas antijuveniles ........................................................... 34 Compuestos naturales de defensa: anorexantes ..................... 34 Feromonas de insectos ............................................................... 36 Plaguicidas .................................................................................. 36 Insecticidas ................................................................................ 37 Herbicidas .................................................................................. 37 Fungicidas .................................................................................. 38 Técnicas especiales ..................................................................... 39 Fijación de nitrógeno y fotosíntesis ........................................... 39 Fotosíntesis ................................................................................ 40 Alimento del océano ................................................................... 40 Técnicas de aislamiento y caracterización de moléculas bioactivas ............................................................... 41 Conclusión .................................................................................. 42 Lecturas complementarias .......................................................... 42 La belleza es solamente superficial ............................................ 43
III-B. Nuevos procesos ................................................................... 44 Catálisis heterogénea .................................................................. 46 Síntesis y catálisis mediante tamices moleculares ................. 47 Catálisis metálica ........................................................................ 47 Catálisis de conversión ............................................................. 48 Catalizadores para mejorar la calidad del aire y del agua .... 48 Catálisis homogénea .................................................................. 48 Activación de moléculas inertes ............................................... 50 La química de aglomerados metálicos ..................................... 50 Catalizadores estereoselectivos ............................................... 51 Fotocatálisis y electrocatalisis .................................................. 53 Fotocatálisis ............................................................................... 53 Electrocatalisis .......................................................................... 54 Las reacciones en la interfase sólido/líquido .......................... 54 Catálisis enzimática artificial .................................................... 55 El control de la topografía molecular y la catálisis diseñada 55 Enzimas biomiméticas ................................................................ 57 Conclusión .................................................................................. 57 Lecturas complementarias .......................................................... 58 Un corazón impulsado por litio ................................................ 58
III-C. Más energía .......................................................................... 59 Petróleo ........................................................................................ 61 Recuperación ............................................................................. 61 Refinado ..................................................................................... 62 Reacciones químicas en una superficie catalítica .................. 63 Combustión .................................................................................. 65 Gas natural .................................................................................. 67 Carbón ......................................................................................... 67 Esquistos bituminosos y arenas de brea .................................. 69 Biomasa ....................................................................................... 70 Energía solar .............................................................................. 71 Energía nuclear ........................................................................... 73 Energía por fusión ....................................................................... 74 Conclusión .................................................................................. 75 Lecturas complementarias .......................................................... 76 La edad de piedra, la edad de hierro y la edad del polímero .... 77
III-D. Productos y materiales nuevos ........................................ 78 Plásticos y polímeros .................................................................. 79 Los polímeros como materiales estructurales ........................ 81 Cristales líquidos y cristales líquidos poliméricos .................. 83 Bloques de polímeros y sólidos autoorganizados .................. 84
Enfermedades inflamatorias e inmunológicas y sistemas defensivos ............................................................... 110 Avances en el control y en la inducción de la fertilidad .... 110 Vitaminas ................................................................................ 112 Conclusión ................................................................................ 114 Lecturas complementarias ........................................................ 115 Un protector especial para el colesterol ............................... 115
III-F. Biotecnologías ...................................................................... 117 ADN, ¿qué es? ......................................................................... 118 Proteínas, ¿para qué sirven? .................................................. 120 Tecnologías del ADN recombinante ..................................... 122 Aplicaciones de la biotecnología en la medicina ................ 124 Bioingeniería ........................................................................... 125 Biocatálisis .............................................................................. 126 Conclusión ................................................................................ 129 Lecturas complementarias ........................................................ 129 Fluidos magnéticos, posibilidades atractivas ....................... 129
III-G. Beneficios económicos ..................................................... 131 Introducción ............................................................................ 131 Energía y materias primas ..................................................... 133 La renovación de las industrias ........................................... 133 Nuevos horizontes .................................................................. 135 Biotecnología .......................................................................... 135 Cerámicas de alta tecnología ................................................ 136 Materiales híbridos avanzados y diseño de plásticos ........ 137 Fotoimágenes ......................................................................... 138 Dispositivos microelectrónicos ............................................. 139 Computadoras de escala molecular ..................................... 142 Conclusión ................................................................................ 143 Lecturas complementarias ........................................................ 144
Capítulo IV. Las fronteras intelectuales de la química ........ 145 El tiempo necesario para mover la cola ................................ 145 IV-A. Control de las reacciones químicas ............................. 146 Dinámicas moleculares .......................................................... 146 Procesos químicos rápidos ................................................... 147 Transferencia de energía y movimiento .............................. 150 La química de estado a estado ............................................. 152 Excitación multifotónica y de múltiples fotones ................ 154 Química de modos-selectivos .............................................. 156 Cálculo teórico de las superficies de reacción .................. 158 Nuevas vías de reacción ....................................................... 159 Química orgánica ................................................................... 159 Química inorgánica ................................................................ 163 Vías selectivas en la síntesis orgánica ................................ 166 El cruce de los límites entre lo inorgánico y lo orgánico ..... 168 Mecanismos que usan luz como reactivo ............................ 169 Lecturas complementarias ........................................................ 171 Juanito y la mata de frijol de soya ........................................ 172
IV-B. Entender la complejidad molecular ............................... 173 Síntesis y biosíntesis ............................................................ 174 Síntesis de productos naturales ........................................... 174 La biosíntesis de productos naturales .................................. 177 La síntesis química del ADN ................................................ 178
Estructuras de las macromoléculas ...................................... 180 Estudios estructurales de la reductasa del dihidrofolato y sus inhibidores .. 182 Las fronteras en la química del material genético ............... 184 Estructura y función en bioquímica ..................................... 187 La estructura del gene y la ligación del ARN ...................... 188 Lecturas complementarias ........................................................ 190 Algo a cambio de nada ........................................................... 190
IV-C. El bienestar nacional ...................................................... 191 Reacciones químicas en las superficies sólidas .................. 192 La estructura de las superficies sólidas .............................. 193 Moléculas adsorbidas; enlaces químicos en la superficie .... 194 Coadsorción en superficies .................................................. 196
Estudios de fase condensada ............................................... 197 Propiedades ópticas y electrónicas de los sólidos ............... 197 Líquidos .................................................................................. 198 Fenómenos críticos ............................................................... 199 La química de los materiales terrestres y extraterrestres .... 199
Ciencias de las separaciones ............................................. 206 Química de las separaciones ............................................. 208
Química nuclear ....................................................................... 208 Estudios del núcleo y sus propiedades ............................... 208 Exploración espacial ............................................................. 209 Composición isotópica .......................................................... 210 Química nuclear en medicina ............................................... 211 Lecturas complementarias ........................................................ 211
Capítulo V. Instrumentación en química ............................... 213 Una linterna de rayos láser ..................................................... 213
V-A. Instrumentación para el estudio de las reacciones químicas .................................................................................. 214 Los láser .................................................................................. 215 Desarrollos en la última década ............................................ 216 Aplicaciones químicas ........................................................... 218
Computadoras ........................................................................ 219 Superminicomputadoras ........................................................ 220 Computadoras grandes y supercomputadoras ................. 221
Fuentes luminosas del sincrotrón ........................................ 222 Características de las fuentes del sincrotrón .................... 222 Aplicaciones de las fuentes del sincrotrón en la química ... 223
Los láser de electrones libres ................................................ 224 Capacidades potenciales ...................................................... 224 Lecturas complementarias ...................................................... 225 La hormiga a la que no le gusta el almíbar ........................... 225
V-B. Instrumentación que se ocupa de la complejidad molecular .................................................................................. 226
Resonancia magnética nuclear (RMN) .................................. 227 RMN en solución ..................................................................... 228 Método de la transformada de Fourier (TF RMN) ............ 229 RMN del estado sólido .......................................................... 230 RMN de dos dimensiones .................................................... 231 Imágenes ................................................................................. 232 Desempeño, disponibilidad y costos de la RMN ................ 232
Espectrometría de masa (EM) ............................................... 233 Aplicabilidad ........................................................................... 234 Sensibilidad y selectividad .................................................... 235 Costos ..................................................................................... 236
Difracción de rayos X ................................................................ 237 Aplicaciones ........................................................................... 239 Gráficas moleculares .............................................................. 240
Difracción de neutrones .......................................................... 241 Aplicaciones ........................................................................... 241
Cisplatino, la forma fuerte y silenciosa .................................. 243
V-C. Instrumentación y el bienestar nacional ......................... 244 La instrumentación en la ciencia de las superficies ........... 244 Instrumentos para el estudio de las superficies ................ 244
Análisis de superficie ................................................................ 247 Cromatografía ........................................................................ 249 Cromatografía líquida de alto rendimiento (CLAR) .......... 250 Cromatografía capilar ............................................................. 251 Fraccionamiento de un flujo en un campo (FFC) ................ 252
Otros instrumentos .................................................................. 256 Lecturas complementarias ...................................................... 256
Capítulo VI. La ecuación riesgo/beneficio de la química ........ 257 Investigando la sopa de la neblina industrial ....................... 257 Temores de la edad moderna .................................................. 259 ¿Qué es tóxico? ....................................................................... 260
Evaluación del riesgo ................................................................ 261 ¿Qué es la epidemiología? .................................................... 261 ¿Qué causa qué? ..................................................................... 262 Pruebas en animales ................................................................ 262 ¿Hay una relación dosis-tiempo? ......................................... 264 Resumen .................................................................................. 265
Manejo del riesgo ..................................................................... 265 Riesgo aceptable ..................................................................... 266 Riesgos comparables ................................................................ 267 ¿Quién está en riesgo? .......................................................... 268
El tratamiento de los derrames químicos por los medios de comunicación ............................................................... 269
Uso de sustancias químicas a gran escala ............................ 271 Seveso y la dioxina .................................................................. 271 Bhopal y el isocianato de metilo ........................................... 273 La historia del DDT ................................................................ 277
Capítulo VII. Oportunidades de carreras y de educación en química ................................................................................ 281 Bibliotecas en el espacio ........................................................ 281 La química: una actividad de individuos creativos ............. 282 El grado de bachiller en química (BA o BC) .......................... 284 El grado de doctor en química ............................................... 285
Los doctorados en química en la educación estadounidense .... 286 Modalidades educacionales en química después del bachillerato ................................................................................ 287 Direcciones de la carreras ....................................................... 288 Lecturas complementarias ...................................................... 289
Con frecuencia la química se enseña a los estudiantes de manera abstracta y árida sin dedicarle tiempo suficiente a la química real, la que puede aplicarse en la vida diaria. Por ello, el presente texto emplea un enfoque distinto.
Oportunidades en la química describe y plantea los avances de la investigación contemporánea en esta área del saber, así como las oportunidades que tienen las ciencias químicas de hacer frente a las necesidades y problemas que plantea la sociedad, al poner énfasis, sobre todo, en las aplicaciones de este conocimiento. Así, resalta la importancia de la química en su más amplio sentido para atraer y despertar el interés de los jóvenes que tienen poco o ningún conocimiento en el área.
Escrito en forma amena, accesible y con sentido del humor, sin apartarse en ningún momento del rigor científico, Oportunidades en la química es un libro didáctico e instructivo, lo que lo convierte en una excelente fuente de consulta tanto para profesores como para alumnos.