Grupos Funcionales

Cetonas:

Aldehídos.

Ácidos orgánicos.

Ésteres.

Éteres.

¿Qué tipo de alimentos se fermentan? ¿Son consumibles los productos de la fermentación?

Habrás observado cuando se deja un recipiente con leche sin refrigerar por espacio de uno o dos días, que la composición de ésta cambia, se empieza a formar un sólido (cuajo) y su sabor cambia, se agria, ¿cómo explicarías este fenómeno?

Alguna vez haz agregado unas gotas de limón a un vaso con leche, ¿qué sucede? ¿cómo explicarías lo que provoca el jugo de limón?

Muchos microorganismos son capaces de provocar cambios químicos en diferentes sustancias, especialmente en carbohidratos. Es de todos conocido el hecho de que al dejar alimentos a la intemperie en poco tiempo se altera su sabor, y si se prolonga, la fermentación se hace evidente comenzando a desprender burbujas como si estuviera hirviendo.

El proceso fermentativo más antiguo es el de la transformación del zumo de la uva madura (mosto) en vino. En él se produce abundante desprendimiento de gas carbónico y el líquido adquiere apariencia de una ebullición, llamándole fermentación, del latín fervere (hervir), pero este proceso fue estudiado científicamente hasta el año de 1648 por Helmont.

Estas reacciones ocurren en forma espontánea, provocada por microorganismos que ya existían o que cayeron del aire, provocando por ejemplo: que la leche se agrie, que los frijoles se aceden y otros alimentos se descompongan, o que el jugo de la piña adquiera un sabor agrio y llegue a transformarse en vinagre.

Así podemos resumir que, la fermentación es toda transformación química de una sustancia orgánica, que se acelera por la acción de una pequeña cantidad de microorganismos (fermento), los cuales se ponen en contacto con ella y aparentemente éstas no se modifican, sirven de catalizadores. Resultando así, que la fermentación sea el proceso químico más antiguo que el hombre pudo controlar. Éste observó que las uvas con el tiempo adquirían un cierto sabor al que llegó a aficionarse; así el vino llegó a producirse en la región del Tigris y en Egipto desde hace ya varios miles de años. Convirtiéndose el vino en la bebida preferida de los pueblos mediterráneos, quienes la conservan hasta hoy y la han extendido a todo el mundo.

Los estudios de estos procesos adquiere importancia cuando Pasteur, fundador de la bacteriología, descubre y demuestra que todas las sustancias orgánicas se mantienen inalteradas si se colocan en condiciones que impidan toda contaminación con los gérmenes capaces de dar lugar a esta clase de fenómenos.

Así, la fermentación del mosto de la uva, es producida por un microorganismo (Saccharomyces cerevisiae), hongo microscópico, que se nutre del azúcar del mosto, transformándolo en alcohol etílico y dióxido de carbono. A los microorganismos que participan en estos procesos se les da el nombre genérico de Diastasas o Enzimas. Se mencionan a continuación de manera muy general algunas de las fermentaciones más comunes.

FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA

La fermentación alcohólica producida por levaduras se ha utilizado por todos los diferentes pueblos de la Tierra. El alcohol etílico es el resultado de fermentaciones de los llamados glúcidos (azúcares simples) no hidrolizables, como la D-glucosa.

En la obtención industrial del etanol se usan diversos sustratos, entre ellos, uno de los principales son las mieles incristalizables que quedan como residuo después de la cristalización del azúcar en los ingenios.

Muchos sustratos con alto contenido de azúcares y almidones se utilizan en la preparación de bebidas alcohólicas como la cerveza, cuyo consumo mundialmente es muy alto. Pero no sólo para la producción de alcohol o vino se emplea la levadura, sino también en la fabricación del pan.

Al mezclarse la levadura con la masa de harina se lleva a cabo una fermentación por medio de la cual algunas moléculas de almidón se rompen para dar glucosa, la  que se sigue fermentando hasta dar alcohol, y bióxido de carbono. Es este gas, el que esponja la masa de harina y hace que el pan sea suave y esponjoso, además del alcohol, se producen algunos ácidos que le imprimen sabor al pan,

En el caso de los di y polisacáridos (sacarosa, maltosa,  almidón, celulosa), el proceso global de la fermentación se divide en dos fases:

1.  La hidrólisis de los di o polisacáridos
2. La fermentación alcohólica propiamente dicha.

Estas reacciones se efectúan en presencia de los catalizadores bioquímicos (enzimas o diasas) que desempeñan un papel esencial en el metabolismo de los seres vivos, así como en la síntesis y degradación.

Las enzimas se elaboran por organismos vivos (células vegetales, glándulas animales superiores, microorganismos), su acción catalítica se ejerce en las células elaboradoras o por su liberación del organismo en el medio exterior (por ejemplo, Tubo digestivo), pero con frecuencia su acción es reproducir utilizando extractos o macerados, por ejemplo, se utiliza un jugo de levadura para fermentar la glucosa o un germinado de cebada hidroliza al almidón.

Su acción con frecuencia rápida, se ejerce a las temperaturas ordinarias (generalmente de 300c a 50 ^oC) en un margen estrecho de acidez, cada enzima tiene un pH óptimo de actividad. Son catalizadores altamente específicos ya que con frecuencia una enzima determinada no interviene más que en una reacción que actúa sobre un sustrato específico.

En cuanto a la fermentación alcohólica sólo un número restringido (cuatro únicamente) de hexosas C₆H₁₂O₆ son fermentables, dando alcohol etílico, la más importante es la glucosa o azúcar de uva.

FERMENTACIÓN ACÉTICA

El sabor ácido del vinagre se debe sobre todo al ácido acético, resultado de la oxidación enzimática de líquidos alcohólicos y en particular del vino. La reacción fundamental es:

La fermentación se efectúa bajo la acción de enzimas (diastasas) elaboradas por ciertas bacterias específicas, la más frecuente mycoderma aceti, como bacterias aerobias, necesitan la presencia de aire para vivir y reproducirse. Y un medio demasiado alcohólico no permite la fermentación acética y los vinos o soluciones alcohólicas sometidos a la fermentación tienen de 6º a 9º grados de alcohol. La temperatura más favorable es del orden de 30⁰C. Los vinagres de mayor calidad se obtienen por el procedimiento de Orleáns a partir de vinos sembrados con “madre de vinagre” y expuestos al aire en barricas apropiadas y en atmósfera tibia. Por aspersión del líquido alcohólico sobre las virutas de la haya (buen soporte para los fermentos), a la temperatura de 25 a 30 ^oC y en presencia de aire, la oxidación se puede efectuar de manera continua.

FERMENTACIÓN LÁCTICA.

La leche es fermentada por varios microorganismos tales como Lactobacillus casei, o por cocos como el Streptococcus cremoris, transformándose en alimentos duraderos como yogur y la gran variedad de quesos.

La acidez de la leche fermentada se debe al ácido láctico que se forma por la transformación de los azúcares de la leche (lactosa). Este mismo tipo de fermentación es el que sufre la col en la preparación del sauerkraut, que tanto se consume en Europa.

Durante el proceso se agrega carbonato de calcio para formar lactato de calcio, que precipita y se elimina por filtración:

Con lo cual el proceso continúa, ya que el ácido láctico, de no ser eliminado a medida que se forma, al alcanzar una concentración del 1% inactiva la bacteria.

El lactato de calcio se trata con ácido sulfúrico, que libera el ácido láctico y el sulfato de calcio insoluble que se separa por filtración. El filtrado se concentra hasta un contenido del 50% de ácido láctico.

Así, las fermentaciones pueden ser provocadas por muy diversos microorganismos, por lo que las transformaciones pueden seguir distintos caminos y, por lo tanto, obtenerse diferentes productos, tales como ácido butírico, butanol, acetona, isopropanol, ácido propiónico y muchos otros más.

Por ello, es de suma importancia la utilidad que prestan los microorganismos al efectuar transformaciones de un producto en otro y sobre todo al realizar cambios parciales en algunas moléculas, cambios que por medios químicos son muy difíciles de llevar a cabo, debido a la necesidad de emplear mucho tiempo y reactivos, además de obtener pobres rendimientos. Muchas de estas difíciles reacciones las realizan los microorganismos en poco tiempo y con excelentes rendimientos.

Objetivo:

Fermentar leche para la obtención de queso

Hipótesis:

La leche a través de la reacción con Cloruro de Calcio y el cuajo líquido y en un periodo de tiempo se fermentará formando queso.

Materiales:

1 olla

1 vaso de precipitado de 100 ml

1 mechero bunsen

1 termómetro  

1 soporte universal completo

1 cuchillo

1 m² de manta

1 cuchara de madera

Sustancias

500 ml de leche entera

Disolución de NaCl

Cuajo líquido

Disolución de NaOH

Procedimiento:

1.     Vacía 500 mL de  leche en el vaso de precipitados de 1000 mL y calienta a 37 ^oC durante 5 minutos.

2.     Toma 10 mL de la disolución preparada de cloruro de calcio y agrégaselo a la leche, continúa agitando.

3.     Agrega de 5 a 7 gotas de cuajo líquido, agita. Suspende el calentamiento

4.     Deja reposar por espacio de media hora

5.     En la superficie del queso formado coloca una cuchara pequeña de madera y si no se hunde indica que ya está listo.

6.     Corta la cuajada en trozos aproximadamente de 1 cm².

7.     Coloca la manta sobre un vaso y pasa el queso a la manta para que escurra el suero.

8.     Una vez separado el suero del queso, agrégale un poco de cloruro de sodio y mezcla bien.

9.      Finalmente pásalo a un recipiente previamente humedecido, espera a que deje de escurrir y estará listo.

Queso

Midiendo la temperatura a la leche

Alimentos diarios

Registro de alimentos.

Comida/Día	Jueves	Viernes	Sábado	Domingo
Desayuno	Sandwich Agua	Flan Sandwich Agua	Café y pan	Café y pan tostado
Comida	Carne de pollo en caldo con verduras Torillas Arroz	Pechuga empanizada y Sopa blanca Ensalada de lechuga 4 tortillas	Pechuga empanizada y sopa Refresco Tacos de carne de res	Tacos de carne Quesadilla de queso con pollo Refresco Manzana
Cena	Licuado de plátano y pan de dulce	Leche con café y pan	Café y pan tostado c/mantequilla Aloe	Leche con chocolate y galletas

Se investigo acerca de los nutrientes de cada alimento y se obtuvo:

Comida/Día	Jueves	Viernes	Sábado	Domingo
Desayuno	Fibra Mineral Proteína Carbohidratos	Fibra Proteína Carbohidratos Mineral	Carbohidratos Fibra	Fibra Carbohidratos
Comida	Proteínas Vitaminas Carbohidratos Minerales Fibra	Carbohidratos Grasas Proteínas Minerales Fibra Vitaminas	Grasas Proteinas Minerales Vitaminas Fibra Carbohidratos	Grasas Proteínas Minerales Vitaminas Fibra Carbohidratos
Cena	Grasas Vitaminas	Carbohidratos Minerales	Carbohidratos Grasas	Carbohidratos Grasas

Si hago un análisis me puedo dar cuenta que abuso de las grasas. Por ahora me encuentro baja en cuanto a mi peso en kilogramos. Tal vez sea que me falta agregar más comida a mi alimentación. Pero comida que en verdad me nutra. También puedo concluir que en casi todas las comidas agrego un poco de nutriente de todos.

Ejercicios del portal

MODELOS DE ALCANOS

Los compuestos orgánicos más sencillos son los hidrocarburos, que solo contienen elementos de carbono e hidrógeno. Estos se dividen en varias subclases: La base de la clasificación es el número de enlaces covalentes formados entre los átomos de los átomos de compuestos. Si en la composición sólo intervienen enlaces únicos de carbono- carbono se llaman alcanos o hidrocarburos saturados (saturado significa que solo un par de electrones es compartido de manera covalente entre cualquier átomo unido a la molécula).
Los compuestos que contienen dobles enlaces de carbono- carbono  se conocen como alquenos y los compuestos que contienen triples enlaces se conocen como alquinos.

NOMENCLATURA DE ALCANOS:
La nomenclatura de los alcanos es de cadena larga simple, sencilla.

Metano
Un carbono y cuatro hidrógenos

Etano: 

propano

butano

pentano

Hexano

Heptano

octano

Nonano

Decano

Grupos funcionales

Alcoholes

Contienen el grupo hidroxilo OH, que va unido a un carbono saturado. Si el grupo hidroxilo va unido a un doble enlace carbono- carbón, la molécula se clasifica como un enol, “eno” indica la función alqueno + “ol” para designar el grupo hidroxilo. La mayoría de los enoles son inestables.

Subclases de alcoholes: Con frecuencia es útil clasificar un alcohol como primario, secundario o terciario de acuerdo con la condición del carbono del carbinol.

Nomenclatura:

Nombres comunes: Cuando el grupo alquilo que se une al hidroxilo tiene un nombre común, el alcohol correspondiente se designa escribiendo  2icola palabra “alcohol” antes de dicho nombre agregándole a éste la terminación “ico”.

Reglas:

1.- Para la estructura madre seleccione la cadena continua más larga de carbonos que incluya el grupo hidroxilo. Determine el nombre de alcano que corresponde a esta cadena y cambie la terminación “o” a “ol”.

2.- Cuando el isomerismo es posible, designe la ubicación del grupo hidroxilo en la cadena, enumerando los carbonos desde cualquiera de los extremos que le dé a este punto el número más bajo.

3.- Determine los nombres y la ubicación de cualquier grupo semejante a un hidrocarburo que valla unido a la cadena y colóquelos antes del nombre principal desarrollado hasta entonces.

4.- Si otros átomos están unidos o incorporados a la cadena principal de la molécula de alcohol, aplique las reglas 1 y 3 y luego incluya los otros grupos en el nombre.

Alcoholes polihídricos: Los compuestos que contienen dos o más grupos de hidroxilos.

PROPIEDADES FISICAS:

Puntos de ebullición: Los puntos de ebullición de los alcoholes normales saturados, aumenta continuamente al incrementarse los pesos fórmula.

Puentes de hidrógeno: El puente de hidrógeno se produce entre puntos parcialmente cargados, casi siempre en las moléculas separadas. Puede considerarse como un enlace entre dos átomos  sumamente electronegativos.

Solubilidad: Estas substancias suelen ser a menudo solubles en agua.

 PROPIEDADES QUÍMICAS: Los enlaces simples de carbono- carbono y carbono- hidrógeno no son muy polares. 

ALDEHIDOS

Para que un compuesto pueda considerarse como un aldehído sus moléculas deben tener un hidrógeno unido al carbono del carbonilo. Es decir un Oxígeno  con doble enlace en el extremo del radical alquilo.

Los nombres comunes de los aldehídos se basan en los ácidos carboxílicos correspondientes. Por lo tanto se le agrega el sufijo “aldehído”.

Nomenclatura: para los aldehídos la “o” que va al final del nombre del alcano se cambia a “al”. La función “al” no necesita número para indicar su ubicación, debido a que puede existir solo  en uno  de los extremos de la cadena y se sobreentiende la posición 1 para el carbono del aldehído.

CETONAS

Las moléculas de las cetonas deben tener un radical carbonilo flanqueado a ambos lados del carbono del carbonilo, por enlaces con otros carbonos.  Se llama a menudo grupo ceto.

Los nombres comunes para las cetonas se construyen  dándole el nombre de cetona al grupo carbonilo e indicándolo a continuación de los grupos unidos a él.

Para las cetonas la terminación “o” del nombre del alcano correspondiente a la cadena mas larga de la cetona se cambia a “ona”. Siempre que exista la posibilidad de que el grupo ceto este ubicado en diferentes posiciones, debe indicarse el número de carbono correspondiente.

PROPIEDADES DE LOS ALDEHIDOS Y LAS CETONAS.

FISICAS: Son compuestos moderadamente polares. Tienen peso- fórmula bajos, son solubles en agua, pero cuando la molécula tiene 5 carbonos esta solubilidad se reduce enormemente. El grupo carbonilo no puede actuar como puente de hidrógeno, pero el oxígeno del carbonilo es un receptor de esos puentes.

Oxidación: A la temperatura ambiente, no se considera que el oxígeno molecular sea un agente oxidante potente. Los aldehídos son muy sensibles a la oxidación, por eso no deben ponerse al  aire; en caso contrario se convertirían en ácidos carboxílicos. Por el contrario las cetonas son muy resistentes a la oxidación. Es la diferencia primordial entre los aldehídos y las cetonas.

Reducción: Existen varios métodos para reducir los aldehídos y las cetonas a sus alcoholes primarios o secundarios correspondientes.

 ETERES

Los éteres son sustancias cuyas moléculas son de las fórmulas generales, R1-o-R2.Se le designa indicando primeramente la palabra éter y, a continuación los dos grupos unidos al oxígeno con la terminación ico. Cuando los dos grupos unidos al oxígeno son idénticos se dice que el éter es simétrico; en el caso contrario es asimétrico.

Los éteres pueden producirse de dos maneras por medio de la acción de la sal de un alcohol sobre un haluro de alquilo o mediante la acción de calor y un catalizador ácido sobre alcohol. El primero es importante en la síntesis orgánica, el segundo desde el punto de vista comercial.

PROPIEDADES FISICAS:

Las moléculas de éteres son ligeramente polares, puesto que no poseen grupos O-H, son incapaces de unirse por puentes de hidrógeno entre dos moléculas. Los puntos de ebullición de los éteres y los alcanos de pesos fórmula comparables son bastante similares. Las moléculas de éter contienen un oxígeno, pueden estar involucradas en puentes de hidrógeno con moléculas de agua. Una molécula éter no puede dar un puente de hidrógeno, puede “aceptarlo”. La solubilidad en agua de los éteres es similar a la de los alcoholes.

PROPIEDADES QUÍMICAS: Es químicamente estable, A temperatura ambiente las bases fuertes acuosas no reaccionan con los éteres. Los ácidos fuertes separan a los éteres.

 ESTERES

Pertenecen al grupo funcional Radica 1- Carbonilo- Oxigeno- Radical 2.

Propiedades físicas: Puesto que las moléculas de un ester no pueden ser donadoras de puentes de hidrógeno se comportan como compuestos menos polares, los esteres  etílicos de los ácidos grasos hierven a temperatura bajas, y tienen menos solubilidades en agua que sus ácidos correspondientes o relacionados. Los esteres con pesos- fórmula más bajos poseen ciertos olores muy fragantes.

Propiedades químicas: Los esteres tienen reacciones de hidrólisis, alcoholisis, y amoniolisis.

Saponificación: Esta importante reacción de los esteres es una variación ligera de la hidrólisis de los estrés. La saponificación se lleva a cabo en presencia de una solución acuosa de hidróxido de sodio o potasio. La saponificación no produce el ácido libre, sino su sal. En la saponificación la porción de alcohol se libera como alcohol libre.

El término saponificación procede del latín sapo y onis: jabón y hacer, o sea hacer jabón; El jabón ordinario es una mezcla de sales de sodio de ácidos carboxílicos de cadena larga.

Esteres individuales: Los salicato, el dacrón, resinas glyptal y los acrilatos.  

PROPIEDADES DEL CARBON

PROPIEDADES DEL CARBONO

Químicas:

·         Posee 4 números  de valencia en su último nivel, su número atómico es 6, su electronegatividad es de 2.5, sólo forma compuestos con enlace covalente, forma hidrocarburos al combinares con Hidrógeno, al quemarse forma CO₂ , al combinarse con metales forma carburos, forma cadenas estables entre átomos simples, dobles o triples.

Físicas:

·         Se presenta en estado sólido, es insoluble en agua, su aspecto es de color negro, no es buen conductor de energía, es frágil, su punto de fusión es de 4230°C, su estructura cristalina hexagonal.

Alótropos de carbono:

ALOTROPO	PROPIEDADES						USO
DIAMANTE	DUREZA	CONDUCTIVIDAD TÉRMICA, AISLANTE ELÉCTRICO MUY BUENO	DENSIDAD	TIENE UN INDICE DE REFRACCIÓN Y REFLEXIÓN ALTO	ES INATACABLE POR LOS ACIDOS EXCEPTO POR EL NITRATO POTASICO	SON SENSIBLES A    LOS ÁCIDOS GRASOS	APLICACIONES INDUSTRIALES Y JOYERIA
GRAFITO	DUREZA	BUEN CONDUCTOR ELÉCTRICO	SU GRAVEDAD ES DE 2.3 ES MAS LIGERO QE EL DIAMANTE	A UNA TEMPERATURA DE 2500°C PUEDE TRANSFORMARSE EN DIAMANTE	ES INATACABLE POR ÁCIDOS DILUIDOS, SOLVENTES ORDINARIOS O ALCALIS. EL ÁCIDO CROMICO LO OXIDA	PUNTO DE FUSIÓN 3.925°C	TERMODINAMICA PARA DEFINIR EL CALOR DE FORMACIÓN DE COMPUESTOS DE CARBONO Y EN EL LÁPIZ.
FULLERENO	ELECTRO- NEGATIVIDAD 2.55	MASA ATÓMICA 12.0107 UMA	SÓLIDO NEGRO	DENSIDAD DE 1.68G/CM3	PUNTO DE EBULLICIÓN 5100K	PUNTO DE FUSION 3800K	IMITACIÓN DE DIAMANTE, CATALIZADORES, PRODUCTOS COSMETICOS.
GRAFENO	DUREZA	CAPACIDAD DE AUTOENFRIAMIENTO	GRAN CONDUCTOR ELECTRICO Y TERMICO	FLEXIBLE Y LIGERO	GENERA ELECTRICIDAD AL SER TRASPASADO POR LUZ	TRANSPARENTE Y DENSO DEJA PASAR EL AGUA	CIRCUITOS, PANTALLAS DE TODO TIPO.
NANOTUBOS DE CARBONO	DENSIDAD DE 1.33 A 1.40 G/CM3	BUEN CONDUCTOR DE ELECTRICIDAD	PUEDE DOBLARSE A MUCHOS AMUCHOS ANGULOS Y VOLVER AL ESTADO ORIGINAL	MUY DUROS (CASI COMO EL DIAMANTE)	SON LAS FIBRAS MAS FUERTES QE SE CONOCEN	PUEDEN TENER VARIAS CAPAS ENRROLLADAS O UNA SOLA. SI ES UNA SE COMPORTA COMO METAL	EN BIOLOGIA MOLECULAR, ENERGÍA Y ELECTRONICA.

GRAFITO

ESTRUCTURAS:

NANOTUBOS DE CARBONO

GRAFENO

DIAMANTE

FULLERENE

     

REFERENCIAS:

http://www.diamantes-infos.com/diamante-tallado/propiedades-diamante.html https://sites.google.com/a/uji.es/alotropos-del-carbono/nanotubos-de-carbono/aplicaciones
http://portalacademico.cch.unam.mx/alumno/quimica2/u2/carbono_alimentos