The mole

The mole is the unit of measurement for amount of substance in the International System of Units (SI). The unit is defined as the amount or sample of a chemical substance that contains as many constitutive particles, e.g., atoms, molecules, ions, electrons, or photons, as there are atoms in 12 grams of carbon-12 (12C), the isotope of carbon with standard atomic weight 12 by definition. This number is expressed by the Avogadro constant, which has a value of approximately 6.022140857×1023 mol−1. The mole is an SI base unit, with the unit symbol mol.

Mole

Unit system SI base unit

Unit of Amount of substance

Symbol mol 

The mole is widely used in chemistry as a convenient way to express amounts of reactants and products of chemical reactions. For example, the chemical equation 2 H2 + O2 → 2H2O implies that 2 mol dihydrogen (H2) and 1 mol dioxygen (O2) react to form 2 mol water (H2O). The mole may also be used to represent the number of atoms, ions, or other entities in a given sample of a substance. The concentration of a solution is commonly expressed by its molarity, defined as the amount of dissolved substance per unit volume of solution, for which the unit typically used is moles per litre(mol/l).

The term gram-molecule was formerly used for essentially the same concept.[1] The term gram-atom has been used for a related but distinct concept, namely a quantity of a substance that contains Avogadro's number of atoms, whether isolated or combined in molecules. Thus, for example, 1 mole of MgBr2 is 1 gram-molecule of MgBr2 but 3 gram-atoms of MgBr2.

As of 2011, the mole is defined by International Bureau of Weights and Measures to be the amount of substance of a system which contains the same number of constitutive entities (e.g. atoms, molecules, ions, electrons, photons) as atoms in 0.012 kilograms of carbon-12 (12C), the isotope of carbon with standard atomic weight 12.[1]Thus, by definition, one mole of pure 12C has a mass of exactly 12 g. It also follows from the definition that X moles of any substance contain the same number of molecules as Xmoles of any other substance. The basic, constitutive entities concerned may be atoms, molecules, ions, electrons, photons, or other elementary particles. When using the mole as unit, the entities must be specified. The concept applies only to homogeneous amounts of substances, that is, consisting of entities that all have practically the same physical properties.

The molar mass of a substance is its mass divided by its amount of substance, which is a constant for any given substance. Since the unified atomic mass unit (symbol: u, or Da) is defined as 1/12 of the mass of the 12C atom, it follows that the molar mass of a substance, measured in grams per mole, is numerically equal to its mean atomic or molecular mass measured in Da.

The number of constitutive entities in a sample of a substance is technically called its (chemical) amount. Therefore, the mole is a unit for that physical quantity. One can determine the chemical amount of a known substance, in moles, by dividing the sample's mass by the substance's molar mass. Other methods include the use of the molar volumeor the measurement of electric charge.

The mass of one mole of a substance depends not only on its molecular formula, but also on the proportion of the isotopes of each element present in it. For example, one mole of calcium-40 is 39.96259098±0.00000022 grams, whereas one mole of calcium-42 is 41.95861801±0.00000027 grams, and one mole of calcium with the normal isotopic mix is 40.078±0.004 grams.

Since the definition of the gram is not (as of 2011) mathematically tied to that of the atomic mass unit, the number of molecules per mole NA (the Avogadro constant) must be determined experimentally. The value adopted by CODATA in 2010 is NA = (6.02214129±0.00000027)×1023 mol−1. In 2011 the measurement was refined to (6.02214078±0.00000018)×1023 mol−1.

The number of moles of a sample is the sample mass divided by the molar mass of the material.

The history of the mole is intertwined with that of molecular mass, atomic mass unit, Avogadro's number and related concepts.

The first table of standard atomic weight(atomic weight) was published by John Dalton (1766–1844) in 1805, based on a system in which the relative atomic mass of hydrogen was defined as 1. These relative atomic masses were based on the stoichiometric proportions of chemical reaction and compounds, a fact that greatly aided their acceptance: It was not necessary for a chemist to subscribe to atomic theory(an unproven hypothesis at the time) to make practical use of the tables. This would lead to some confusion between atomic masses (promoted by proponents of atomic theory) and equivalent weights (promoted by its opponents and which sometimes differed from relative atomic masses by an integer factor), which would last throughout much of the nineteenth century.

Jöns Jacob Berzelius (1779–1848) was instrumental in the determination of relative atomic masses to ever-increasing accuracy. He was also the first chemist to use oxygenas the standard to which other masses were referred. Oxygen is a useful standard, as, unlike hydrogen, it forms compounds with most other elements, especially metals. However, he chose to fix the atomic mass of oxygen as 100, which did not catch on.

Charles Frédéric Gerhardt (1816–56), Henri Victor Regnault (1810–78) and Stanislao Cannizzaro (1826–1910) expanded on Berzelius' works, resolving many of the problems of unknown stoichiometry of compounds, and the use of atomic masses attracted a large consensus by the time of the Karlsruhe Congress (1860). The convention had reverted to defining the atomic mass of hydrogen as 1, although at the level of precision of measurements at that time—relative uncertainties of around 1%—this was numerically equivalent to the later standard of oxygen = 16. However the chemical convenience of having oxygen as the primary atomic mass standard became ever more evident with advances in analytical chemistry and the need for ever more accurate atomic mass determinations.

Developments in mass spectrometry led to the adoption of oxygen-16 as the standard substance, in lieu of natural oxygen.[citation needed] The current definition of the mole, based on carbon-12, was approved during the 1960s. The four different definitions were equivalent to within 1%.

Scale basisScale basis

relative to 12C = 12Relative deviation

from the 12C = 12 scale

Atomic mass of hydrogen = 1 1.00794(7) −0.788%

Atomic mass of oxygen = 16 15.9994(3) +0.00375%

Relative atomic mass of 16O = 16 15.9949146221(15) +0.0318%

The name mole is an 1897 translation of the German unit Mol, coined by the chemistWilhelm Ostwald in 1894 from the German word Molekül (molecule).[8][9][10] However, the related concept of equivalent mass had been in use at least a century earlier.

The mole was made the seventh SI base unitin 1971 by the 14th CGPM.

Since its adoption into the International System of Units in 1971, numerous criticisms of the concept of the mole as a unit like the metre or the second have arisen:

the number of molecules, etc. in a given amount of material is a fixed dimensionless quantity that can be expressed simply as a number, not requiring a distinct base unit;[7]

the SI thermodynamic mole is irrelevant to analytical chemistry and could cause avoidable costs to advanced economies;

the mole is not a true metric (i.e. measuring) unit, rather it is a parametricunit and amount of substance is a parametric base quantity;

the SI defines numbers of entities as quantities of dimension one, and thus ignores the ontological distinction between entities and units of continuous quantities.

In chemistry, it has been known since Proust's law of definite proportions (1794) that knowledge of the mass of each of the components in a chemical system is not sufficient to define the system. Amount of substance can be described as mass divided by Proust's "definite proportions", and contains information that is missing from the measurement of mass alone. As demonstrated by Dalton's law of partial pressures (1803), a measurement of mass is not even necessary to measure the amount of substance (although in practice it is usual). There are many physical relationships between amount of substance and other physical quantities, the most notable one being the ideal gas law (where the relationship was first demonstrated in 1857). The term "mole" was first used in a textbook describing these colligative properties.

Geometría Molecular

Geometría molecular

Por definición, los átomos en las moléculas suelen estar unidos unos a otros con enlaces covalentes, que pueden ser simples, dobles o triples, donde un "enlace" es un par de electrones compartidos entre átomos vecinos. Otro método de unión entre átomos se denomina enlace iónico en el que intervienen cationes y aniones, sin que se formen moléculas sino redes iónicas.

La geometría molecular o forma de las moléculas puede ser especificada en términos de longitud de enlace, ángulo de enlace y ángulo torsional. La longitud de enlace está definida como la distancia media entre los centros de dos átomos enlazados en una molécula dada. Un ángulo de enlace es el ángulo formado por tres átomos enlazados consecutivamente. Para cuatro átomos unidos consecutivamente en una cadena líneal, el ángulo torsional es el ángulo entre el plano formado por los tres primeros átomos y el plano formado por los tres últimos átomos.

La geometría molecular o estructura molecular se refiere a la disposición tridimensional de los átomos que constituyen una molécula. Determina muchas de las propiedades de las moléculas, reactividad, polaridad, fase, color, magnetismo, actividad biológica, etc. Actualmente, el principal modelo es la teoría de repulsión de pares de electrones de valencia (TRPEV), empleada internacionalmente por su gran predictibilidad.

La geometría molecular trigonal plana es un tipo de geometría molecular con un átomo en el centro y tres átomos en las esquinas de un triángulo, llamados átomos periféricos, todo ellos en el mismo plano.​ñEn una especie trigonal plana ideal, los tres ligandos son idénticos y todos los ángulos de enlace son de 120°. Estas especies pertenecen al grupo puntual D3h. Las moléculas en las que los tres ligandos no son idénticos, por ejemplo, el H2CO, se apartan de esta geometría ideal. Entre los ejemplos de moléculas con una geometría trigonal plana tenemos el trifluoruro de boro (BF3), el formaldehído (H2CO), el fosgeno (COCl2), y el trióxido de azufre (SO3). Algunos iones con geometría trigonal plana son: nitrato (NO3-), carbonato (CO32-), y guanidinio C(NH2)3+.

En química orgánica, los átomos de carbono centrales con geometría trigonal plana se dice que poseen hibridación sp2, lo cual justifica los ángulos observados de 120º.

Veamos un ejemplo. Determinemos la geometría de la molécula de formaldehido, H2CO.

Para ello dibujamos la estructura de Lewis.

Nt= 2(2e-) + 8e- + 8e-

Nt,= 4e- + 8e- + 8e-

Nt= 20e-

D= 2(1e-) + 4e- + 6e-

D= 12e-

C= 20e- - 12e-

C= 8e-

E= 4 enlaces

                   H

                     \

                      C = 0 

                     /

                   H

Química Verde, dioxinas

Química sostenible

Entre los mayores inconvenientes de la química y de la industria química se encuentra el problema de la generación de residuos y de productos que afectan el medio ambiente, ocasionando que la química tenga una imagen negativa ante la sociedad, pues en muchas ocasiones se destacan más los aspectos negativos que los positivos.

No obstante, la industria química no es la única causante de la emisión de contaminantes al medio ambiente. La producción de energía (eléctrica, nuclear), el transporte y la industria metalúrgica y papelera también generan gran cantidad de emisiones contaminantes a la atmósfera y efluentes hacia ríos, quebradas, acequias y mares. Además existen sectores no asociados con la producción de productos químicos pero que requieren del uso de estos en sus procesos productivos, como el uso de agroquímicos y fertilizantes por el sector agrícola o la industria minera.

En los inicios de la industria química se tenía la percepción de que los recursos naturales eran infinitos y que el uso y explotación indiscriminada no tendríai ningún efecto sobre el medio ambiente. Esta percepción comenzó a cambiar a mediados del siglo XX cuando, al final de la Segunda Guerra Mundial, hubo un crecimiento explosivo en la demanda y producción de productos químicos, lo que ocasionó la aparición de una conciencia ecológica derivada de la aparición de los efectos de la emisión de contaminantes a la atmósfera y los efluentes. En los años recientes esta conciencia ha sido reforzada por el cambio climático derivado del calentamiento global producto de la emisión de gases con efecto invernadero.

La aparición de estos efectos sobre el ambiente incitó al desarrollo de legislaciones que tenían como finalidad abatir la emisión de contaminantes al medio ambiente. En general, el objetivo de estas leyes era implantar límites a las emisiones de gases y líquidos al ambiente, generalmente a través de la implementación de sistemas que atraparan los contaminantes.

Este enfoque comenzó a cambiar por otros más eficientes, como el desarrollo de procesos de producción que disminuyeran o eliminaran la generación de emisiones contaminantes, así como la producción de compuestos con mejores propiedades y que pudieran ser reprocesados o biodegradados a sustancias inocuas para el medio ambiente.

Existen en nuestro planeta alrededor de 12 millones de sustancias químicas, de las cuales unas cien mil son utilizadas en producción de diversos materiales usados en la vida diaria. De estas, alrededor de tres mil son producidas en gran escala (miles a millones de toneladas por año), y en su gran mayoría no se conocen sus efectos sobre la salud humana o sobre el medio ambiente. Por otro lado, se han caracterizado alrededor de 600 sustancias cuyo uso ha sido restringido o totalmente prohibido.

Esto ha estimulado a los químicos a estudiar la obtención de compuestos que posean las propiedades deseadas en función de su utilidad pero que carezcan

de las propiedades dañinas al medio ambiente, así como al desarrollo de procesos de producción que eliminen o

minimicen la generación de emisiones contaminantes.

La reducción en la emisión de contaminantes puede ser reducida de diversas maneras, como el empleo

de rutas que reduzcan la generación de subproductos, con la consiguiente maximización del aprovechamiento de las materias primas. Por otra parte, el empleo de catalizadores puede ayudar a reducir la generación de subproductos de desecho, pero además puede ayudar a reducir el consumo de energía de los procesos de producción. De esto se desprende lo que hoy se conoce como “desarrollo sustentable”.

En algunos países se han establecido normativas legales para la reducción de las fuentes de contaminación como prioridad para solucionar los problemas ambientales. La aprobación de estas leyes, y por consiguiente, su aplicación, dignificó un alejamiento de los antiguos conceptos de control de la contaminación como el control de las emisiones hacia la prevención de la generación de emisiones, esto es, se aplica el concepto de que es mejor prevenir que remediar. Para lograr esto se requiere de la coordinación de las diversas disciplinasn involucradas en la generación de productos químicos.

Estas iniciativas han dado origen a la aparición de lo que hoy conocemos como “química verde” o “química sustentable”.

El concepto de química verde esta íntimamente asociado con la prevención de la contaminación ambiental mediante el diseño de procesos y productos químicos que no posean propiedades dañinas al medio ambiente.

La misión de la química verde la encontramos en laá página web del Green Chemistry Institute (http://www.acs.org/greenchemistry) y viene definida como "promover el desarrollo y uso de tecnologías químicas innovadoras que reduzcan o eliminen el uso o generación de sustancias dañinas en el diseño, manufactura y uso de productos químicos”

La Química sostenible, también llamada química verde, consiste en una filosofía química dirigida hacia el diseño de productos y procesos químicos que implica la reducción o eliminación de productos químicos (para los materiales, las personas y el medio ambiente. Actualmente sus bases se resumen en 12 principios que se detallan más adelante. Por lo tanto, la química sostenible se centra en las reacciones y procesos que se llevan a cabo en la industria química e industrias afines. Es necesario distinguirla de la química ambiental, que estudia el comportamiento de los compuestos químicos (naturales o sintéticos) en el medio ambiente. También hay que destacar que la química sostenible tiene un carácter preventivo (evitando, en la medida de lo posible, la generación de productos peligrosos), mientras que la remediación medio ambiental se dirige hacia la eliminación de productos dañinos que ya se han vertido a la naturaleza. La química verde o sostenible se trata de aplicar en distintos ámbitos de la química tales como la química orgánica, la química inorgánica, la bioquímica, la química analítica, la química física, la química farmacéutica, la ingeniería química, o la ciencia de polímeros. La denominada química click[2]​ se enmarca dentro de los principios de la química verde o sostenible, ya que busca la máxima eficiencia atómica de los procesos y el minimizar el número de pasos para lograr cierto producto.

Doce principios constituyen los fundamentos o bases  de la química verde, estos principios ayudan a explicar el significado de la definición en la práctica. 

Los principios cubren conceptos como:

*i) Prevención. Es mejor prevenir la formación de residuos que tratar de limpiar después de su formación.

*ii) Eficiencia atómica. Los métodos sintéticos deben ser diseñados para conseguir la máxima incorporación en el producto final de todas las materias usadas en el proceso.

*iii) Síntesis segura. En cuanto sea posible, se deben diseñar metodologías sintéticas para el uso y la generación de sustancias con escasa o nula toxicidad humana y ambiental.

*iv) Productos seguros. Se deben diseñar productos químicos que, preservando la eficacia de su función, presenten una toxicidad escasa o nula.

*v) Disolventes seguros. Las sustancias auxiliares (disolventes, agentes de separaciónseparación y otras) deben resultar innecesarias en lo posible y, cuanto menos deben ser inocuas.

*vi) Eficiencia energética. Las necesidades energéticas deben ser consideradas en relación a sus impactos ambientales y económicos. Los métodos sintéticos deben ser llevados a temperatura y presión ambiente.

*vii) Fuentes renovables. Las materias de partida deben ser renovables y no extinguibles, en la medida que esto resulte practicable técnica y económicamente.

*viii) Evitar derivados. La formación innecesaria de derivados (bloqueo de grupos, protección/desprotección, modificación temporal de procesos físicos/químicos) debe ser evitada en cuanto sea posible.

*ix) Catalizadores. Los reactivos catalíticos (tan selectivos como sea posible) son superiores a los estequiométricos.

*x) Biodegradabilidad. Los productos químicos han de ser diseñados de manera que, al final de su función, no persistan en el ambiente, sino que se fragmenten en productos de degradación inerte.

*xi) Polución. Se deben desarrollar las metodologías analíticas que permitan el monitoreo a tiempo real durante el proceso y el control previo a la formación de sustancias peligrosas.

*xii) Prevención de accidentes. Las sustancias y las formas de su uso en un proceso químico, deben ser elegidas de manera que resulte mínima la posibilidad de accidentes.

Un ejemplo clásico del empleo de la Química Sostenible es la modificación de la síntesis tradicional del ibuprofeno, en un complejo proceso de seis etapas, con alto costo energético, bajo rendimiento y con costo adicional del reciclado y gestión de residuos. Algunos nuevos métodos desarrollados son más "verdes", más sostenibles sostenibles pues emplean únicamente tres etapas y la mayoría de los átomos de los reactantes pasan finalmente a formar parte del ibuprofeno, sin generar un gran número de residuos.

Otros ejemplos de química sostenible o verde que pueden aclarar este concepto y se aplican en el día a día en diversos procesos de fabricación y en los propios productos finales son:
Extintores verdes: usan surfactantes biodegradables que sirven para crear espumas extintoras para los incendios.
Ácido poliáctico: es otro componente sostenible usado en química verde para diseñar materiales biodegradables de dsitintos tipos.
Productos para reducir el plomo:biocombustibles, catalizadores en automóviles y gasolina sin plomo, etcétera.
CO2 supercrítico: mezclado con un humectante es perfecto para eliminar grasa de los tejidos, usado en tintorerías como sustituto del percloroetileno que es perjudicial. Si se mezcla con ácido peracético y agua es un buen producto sostenible para lograr la esterilización de materiales a bajas temperaturas.

Un excelente campo de estudio para la Química Sostenible lo representan las dioxinas. Estos son compuestos químicos producidos desde los procesos de combustión que implican al cloro. El término dioxina se aplica a los policlorodibenzofuranos, PCDF, y a policlorodibenzodioxinas, PCDD.

El problema con las dioxinas es que derivan hacia contaminantes ambientales persistentes. Las dioxinas se encuentran en el medio ambiente por todo el mundo y debido a su persistencia se van acumulando a lo largo de la cadena alimentaria, principalmente en el tejido adiposo de los animales debido a su solubilidad en las grasas. Los productos de origen animal son los mayores contribuyentes a la ingesta de dioxinas por los humanos

Las dioxinas son fundamentalmente subproductos de procesos industriales, aunque también pueden producirse en procesos naturales como las erupciones volcánicas y los incendios forestales.

 Las dioxinas son subproductos indeseables de numerosos procesos de fabricación tales como la fundición, el blanqueo de la pasta de papel con cloro o la fabricación de algunos herbicidas y plaguicidas. En cuanto a la liberación de dioxinas al medio ambiente, la incineración no controlada de desechos (sólidos y hospitalarios) suele ser la causa más grave, dado que la combustión es incompleta. Existe tecnología que permite la incineración controlada de desechos con bajas emisiones.

Se afirma que las dioxinas no se fabrican deliberadamente, excepto en pequeñas cantidades para trabajos de investigación, pero la Guerra de Vietnan demuestra lo contrario.

Hay varios cientos de dioxinas y furanos. Una simple dosis de 6 millonésimas de gramo de la dioxina más letal, la 2,3,7,8-TCDD, puede matar a una rata. Todavía no se sabe bien cómo afectan -puntualmente- a los humanos estas sustancias. Se ha podido observar la acción de estos compuestos cuando alguna persona ha quedado expuesta por accidente a ellas, pero en estos casos sólo se puede conocer la dosis que han recibido muy aproximadamente. Por esto es arriesgado pronunciarse sobre los efectos que producen las distintas dosis, especialmente cuando hablamos de contacto con estas sustancias durante periodos de tiempo largos.

La dioxina 2,4,5-T es uno de los componentes del Agente Naranja, arma química utilizada por Estados Unidos en la Guerra de Vietnam.

Las dioxinas tienen elevada toxicidad y pueden provocar problemas de reproducción y desarrollo, afectar el sistema inmunitario, interferir con hormonas y, de ese modo, causar cáncer.​ Cuando algunas personas han estado expuestas a altas concentraciones de 2,3,7,8-TCDD han tenido cloracné, con efectos que puede durar décadas eliminar.

Recientemente se ha encontrado una asociación de las dioxinas con la génesis de la endometriosis, una enfermedad ginecológica caracterizada por el crecimiento del tejido endometrial por fuera de la cavidad uterina y que puede ocasionar dolor pélvico, dismenorrea o dolor menstrual e infertilidad.

A muchos investigadores preocupan más los efectos a largo plazo que pueden darse en personas expuestas a dosis muy bajas, que no provocan efectos apreciables a corto plazo. El problema con este tipo de sustancias es que no se eliminan con facilidad (tardan cinco años en reducirse a la mitad ni se degradan y, por tanto, van acumulándose en los tejidos. En experimentos de laboratorio con animales se ha comprobado que dosis no letales pueden producir cáncer, defectos de nacimiento, reducción en la fertilidad y cambios en el sistema inmunológico.

Múltiples estudios realizados con personas expuestas a estos productos han asociado exposición a las dioxinas con un aumento de probabilidad de cáncer, por otra parte, existen estudios que atribuyen, tras un seguimiento de 23 años después de cerrada una planta química en Hamburgo, qur han concluido que la mortandad de sus trabajadores por cáncer ha radicado en la exposición a los compuestos PCDD/F.​ Un estudio hecho por investigadores suecos  halló proporciones anormalmente elevadas de un extraño tipo de cáncer entre personas que trabajaban con herbicidas que contenían muy pequeñas cantidades de 2,3,7,8-TCDD. Pero estudios similares en otros países no han confirmado este resultado. La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos considera el estudio de los investigadores suecos como una evidencia importante pero no adecuada de que estos productos producen cáncer en humanos. De todas formas recomienda que se considere a éstas sustancias como probablemente cancerígenas, ya que ha causado cáncer en animales en experimentos de laboratorio.

Las dioxinas y los furanos también reducen el éxito reproductivo en los animales de laboratorio al provocar nacimientos de bajo peso, camadas más pequeñas y abortos prematuros. Los problemas sólo suceden cuando es la madre la expuesta al 2,3,7,8-TCDD, nunca cuando es el macho, lo que demuestra que no se produce alteración del ADN, sino alteraciones en el proceso de formación del embrión.

Se han hecho muchos estudios sobre defectos de nacimiento entre mujeres expuestas al 2,3,7,8-TCDD. Algunos han encontrado un número de nacimientos defectuoso mayor que el normal, pero en la mayoría de las investigaciones no se han encontrado evidencias de defectos de nacimiento o problemas reproductivos por este motivo.

Las personas que han recibido dosis anormalmente altas de estas sustancias mantienen una salud normal. Todo indica que el hombre soporta estas sustancias mucho mejor que la mayoría de los animales de laboratorio. También es claro que trazas (concentraciones muy bajas, casi inapreciables) de estas sustancias se han encontrado en tejidos y en la leche materna de personas de muchos países; pero no se puede afirmar nada con seguridad sobre los efectos a largo plazo que esta contaminación puede suponer hasta la realización de nuevos y más detallados estudios.
El siguiente trabajo sobre Dioxinas lo tomamos de http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs225/es/ por considerarlo pedagógicamente adecuado en la comprensión del problema representado por las dioxinas.

• "
  Las dioxinas constituyen un grupo de compuestos químicos que son contaminantes ambientales persistentes (COP).
  Las dioxinas se encuentran en el medio ambiente de todo el mundo y se acumulan en la cadena alimentaria, principalmente en el tejido adiposo de los animales.
  Más del 90% de la exposición humana se produce por medio de los alimentos, en particular los productos cárnicos y lácteos, pescados y mariscos. Numerosas autoridades nacionales ejecutan programas de seguimiento de los artículos alimentarios.
  Las dioxinas tienen elevada toxicidad y pueden provocar problemas de reproducción y desarrollo, afectar el sistema inmunitario, interferir con hormonas y, de ese modo, causar cáncer.
  Debido a la presencia generalizada de dioxinas, todas las personas tienen antecedentes de exposición, que se espera no afecten a la salud humana. No obstante, en vista del alto potencial de toxicidad de este tipo de compuestos, es preciso realizar esfuerzos por reducir los actuales niveles de exposición.
  Las medidas más eficaces para evitar o reducir la exposición humana son las adoptadas en el origen, o sea, la instauración de controles rigurosos de los procesos industriales con miras a minimizar la formación de dioxinas.
  Generalidades
  
  
  Las dioxinas son contaminantes ambientales que pertenecen a la llamada «docena sucia»: un grupo de productos químicos peligrosos que forman parte de los llamados contaminantes orgánicos persistentes (COP). Las dioxinas son preocupantes por su elevado potencial tóxico. La experimentación ha demostrado que afectan a varios órganos y sistemas.
  
  
  Una vez que penetran en el organismo, persisten en él durante mucho tiempo gracias a su estabilidad química y a su fijación al tejido graso, donde quedan almacenadas. Se calcula que su semivida en el organismo oscila entre 7 y 11 años. En el medio ambiente, tienden a acumularse en la cadena alimentaria. Cuanto más arriba se encuentre un animal en dicha cadena, mayor será su concentración de dioxinas.
  
  
  El nombre químico de la dioxina es 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-para-dioxina (TCDD). El término «dioxinas» se utiliza a menudo para referirse a una familia de compuestos relacionados entre sí desde el punto de vista estructural y químico, constituida por las dibenzo-para-dioxinas policloradas (PCDD) y los dibenzofuranos policlorados (PCDF). Bajo esa designación también se incluyen algunos bifenilos policlorados (PCB) análogos a la dioxina que poseen propiedades tóxicas similares. Se han identificado unos 419 tipos de compuestos relacionados con la dioxina, pero se considera que sólo aproximadamente 30 de ellos poseen una toxicidad importante, siendo la TCDD la más tóxica.
  Fuentes de contaminación por dioxinas
  
  
  Las dioxinas son fundamentalmente subproductos de procesos industriales, pero también pueden producirse en procesos naturales como las erupciones volcánicas y los incendios forestales. Las dioxinas son subproductos no deseados de numerosos procesos de fabricación tales como la fundición, el blanqueo de la pasta de papel con cloro o la fabricación de algunos herbicidas y plaguicidas. En cuanto a la liberación de dioxinas al medio ambiente, la incineración descontrolada de desechos (sólidos y hospitalarios) suele ser la causa más grave, dado que la combustión es incompleta. Existe tecnología que permite la incineración controlada de desechos con bajas emisiones.
  
  
  Aunque la formación de dioxinas es local, su distribución ambiental es mundial. Las dioxinas se encuentran en todo el mundo en prácticamente todos los medios. Las mayores concentraciones se registran en algunos suelos, sedimentos y alimentos, especialmente los productos lácteos, carnes, pescados y mariscos. Sus concentraciones son muy bajas en las plantas, el agua y el aire.
  
  
  Existen en todo el mundo grandes depósitos de aceites industriales de desecho con PCB, muchos con grandes concentraciones de PCDF. El almacenamiento prolongado y la eliminación inadecuada de este material puede liberar dioxinas hacia el medio ambiente y contaminar los alimentos humanos y animales. Los residuos con PCB no se pueden eliminar fácilmente sin que contaminen el medio ambiente y la población humana. Esos materiales tienen que ser tratados como residuos peligrosos, y lo mejor es destruirlos mediante incineración a altas temperaturas en instalaciones especializadas.
  Incidentes de contaminación con dioxinas
  
  
  En muchos países se analiza el contenido de dioxinas en los alimentos. Esto ha permitido una detección rápida de la contaminación y a menudo ha reducido su impacto.
  
  
  En muchos casos la contaminación con dioxinas se introduce a través de piensos contaminados, por ejemplo se determinó que algunos casos de niveles elevados de dioxinas en la leche o los piensos se debían a la arcilla, grasa o gránulos de pulpa de cítricos utilizados en la producción del pienso.
  
  
  Algunos incidentes de contaminación por dioxinas han sido más importantes y han tenido consecuencias más amplias en muchos países.
  
  
  A fines de 2008 Irlanda retiró del mercado muchas toneladas de carne de cerdo y productos porcinos, porque se detectó que las muestras analizadas contenían hasta 200 veces más dioxinas que el límite de inocuidad prescrito. Esta investigación dio lugar a una de las mayores retiradas del mercado debidas a contaminación química.
  
  
  La evaluación de riesgos realizada por Irlanda indicó que no existía peligro para la salud pública. El seguimiento determinó que la contaminación se había originado en alimentos contaminados.
  
  
  En 1999 se detectaron altas concentraciones de dioxinas en aves de corral y huevos procedentes de Bélgica. Posteriormente se detectaron en otros países alimentos de origen animal (aves de corral, huevos, cerdo) contaminados con dioxinas, cuyo origen se encontraba en piensos contaminados por aceite industrial de desecho con PCB que había sido eliminado de forma ilegal.
  
  
  En un grave accidente registrado en 1976 en una fábrica de productos químicos en Seveso (Italia) se liberaron grandes cantidades de dioxinas. La nube de productos tóxicos, entre los que se encontraba la TCDD, acabó contaminando una zona de 15 km2 con 37 000 habitantes.
  
  
  Se siguen realizando amplios estudios de la población afectada para determinar los efectos a largo plazo de este incidente en la salud humana.
  
  
  También se han estudiado ampliamente los efectos sobre la salud de la TCDD presente como contaminante en algunos lotes del llamado agente naranja, un herbicida utilizado como defoliante durante la guerra de Viet Nam. Se sigue investigando su relación con ciertos tipos de cáncer y la diabetes.
  
  
  Aunque puede verse afectado cualquier país, la mayoría de los casos se han notificado en países industrializados que disponen de medios adecuados de vigilancia de la contaminación alimentaria, donde hay más conciencia del peligro y en los que hay mejores mecanismos de control para detectar problemas relacionados con las dioxinas.
  
  
  También ha habido casos de intoxicación humana intencionada. El más notable, registrado en 2004, es el del Presidente de Ucrania, Viktor Yushchenko, cuyo rostro ha quedado desfigurado por el acné clórico.
  Efectos de las dioxinas en la salud humana
  
  
  La exposición breve del ser humano a altas concentraciones de dioxinas puede causar lesiones cutáneas, tales como acné clórico y manchas oscuras, así como alteraciones funcionales hepáticas. La exposición prolongada se ha relacionado con alteraciones inmunitarias, del sistema nervioso en desarrollo, del sistema endocrino y de la función reproductora.
  
  
  La exposición crónica de los animales a las dioxinas ha causado varios tipos de cáncer. El Centro Internacional OMS de Investigaciones sobre el Cáncer (CIIC) realizó en 1997 y 2012 evaluaciónes de la TCDD. De acuerdo con los datos de las investigaciones en animales y los datos epidemiológicos humanos, el CIIC ha clasificado la TCDD como «carcinógeno humano». Sin embargo, no afecta al material genético, y hay un nivel de exposición por debajo del cual el riesgo de cáncer podría ser insignificante.
  
  
  Como las dioxinas están omnipresentes, todos tenemos una exposición de fondo y una cierta concentración de dioxinas en el organismo: la llamada carga corporal. En general, no es de suponer que la exposición de fondo normal actual tenga efectos en la salud humana. No obstante, debido al gran potencial tóxico de esta clase de compuestos, son necesarias medidas para reducir la exposición de fondo actual.
  Subgrupos sensibles
  
  
  El feto es particularmente sensible a la exposición a las dioxinas. El recién nacido, cuyos órganos se encuentran en fase de desarrollo rápido, también puede ser más vulnerable a algunos efectos. Algunos individuos o grupos de individuos pueden estar expuestos a mayores concentraciones de dioxinas debido a sus dietas (por ejemplo, grandes consumidores de pescado en algunas zonas del mundo) o a su trabajo (por ejemplo, trabajadores de la industria del papel y de la pasta de papel, o de plantas de incineración y vertederos de desechos peligrosos).
  Prevención y control de la exposición a las dioxinas
  
  
  La incineración adecuada del material contaminado es mejor método disponible para prevenir y controlar la exposición a las dioxinas. Asimismo, puede destruir los aceites de desecho con PCB. El proceso de incineración requiere temperaturas elevadas, superiores a 850 °C. Para destruir grandes cantidades de material contaminado se necesitan temperaturas aún más elevadas, de 1000 ºC o más.
  
  
  La prevención o reducción de la exposición humana se hace mejor con medidas dirigidas a las fuentes, es decir, un control estricto de los procesos industriales para reducir al máximo la formación de dioxinas. Esto es responsabilidad de los gobiernos nacionales, la Comisión del Codex Alimentarius adoptó en 2001 un Código de prácticas sobre medidas aplicables en el origen para reducir la contaminación de los alimentos con sustancias químicas (CAC/RCP 49-2001). Más tarde, en 2006, se adoptó un Código de prácticas para la prevención y la reducción de la contaminación de los alimentos y piensos con dioxinas y BPC análogos a las dioxinas (CAC/RCP 62-2006).
  
  
  Más del 90% de la exposición humana a las dioxinas procede de los alimentos, y fundamentalmente de la carne, los productos lácteos, el pescado y el marisco. Por consiguiente, la protección de los alimentos es crucial. Además de las medidas aplicables en el origen para reducir la emisión de dioxinas, es necesario evitar la contaminación secundaria de los alimentos a lo largo de la cadena alimentaria. Para la producción de alimentos inocuos es esencial que haya buenos controles y prácticas durante la producción primaria, el procesamiento, la distribución y la venta.
  
  
  Como se indica en los ejemplos citados, el pienso contaminado es a menudo la causa subyacente de la contaminación alimentaria.
  
  
  Debe haber sistemas de vigilancia de la contaminación de los alimentos o piensos que garanticen que no se superan los niveles tolerados. Los productores de piensos y alimentos son los responsables de garantizar la seguridad de las materias primas y de los procesos de producción, mientras que la vigilancia de la inocuidad de los alimentos y la adopción de medidas de protección de la salud pública es competencia de los gobiernos nacionales. Cuando se sospeche una contaminación, los países deben disponer de planes de contingencia para identificar, detener y eliminar los alimentos y piensos contaminados. Deben examinarse la población afectada (por ejemplo, mediante determinación de los contaminantes en la sangre y la leche humanas) y sus efectos (por ejemplo, la vigilancia clínica para detectar signos de enfermedad).
  ¿Qué puede hacer el consumidor para reducir el riesgo de exposición?
  
  
  La eliminación de la grasa de la carne y el consumo de productos lácteos con bajo contenido graso pueden reducir la exposición a las dioxinas. Una dieta equilibrada, con cantidades adecuadas de fruta, verduras y cereales, contribuye a evitar una exposición excesiva a una misma fuente. Esta es una estrategia a largo plazo para reducir la carga corporal, y probablemente sea más importante en las niñas y las mujeres jóvenes, con el fin de proteger la exposición del feto y de los lactantes amamantados. No obstante, las posibilidades de que los consumidores reduzcan su propia exposición es limitada.
  ¿Qué se necesita para identificar y medir las dioxinas en el medio ambiente y los alimentos?
  
  
  El análisis químico cuantitativo de las dioxinas requiere métodos sofisticados de los que sólo disponen algunos laboratorios en todo el mundo. El costo de los análisis es muy elevado y depende del tipo de muestra, pero oscila entre US$ 1000 para el análisis de una única muestra biológica y varios miles de US$ para una evaluación exhaustiva de las emisiones de un incinerador de desechos.
  
  
  Se están desarrollando cada vez más métodos biológicos de cribado, basados en células o anticuerpos, cuya utilización en las muestras de alimentos y piensos se está vez más validando. No obstante, esos métodos de cribado permitirán realizar más análisis con un costo menor. En caso de que una prueba de cribado dé resultados positivos, debe efectuarse una confirmación con análisis químicos más complejos.
  Actividades de la OMS relacionadas con las dioxinas
  
  
  En 2015 la OMS publicó por vez primera estimaciones de la carga mundial de enfermedades transmitidas por los alimentos. En este contexto se examinaron los efectos de las dioxinas en la fecundidad y la función tiroidea, y considerando estos dos criterios de valoración se comprobó que la exposición a las dioxinas puede tener una contribución significativa a la carga de enfermedades de transmisión alimentaria en algunas partes del mundo.
  
  
  La reducción de la exposición a las dioxinas es un objetivo importante desde el punto de vista tanto de la salud pública, para reducir la carga de morbilidad. Con el fin de proporcionar orientación sobre los niveles de exposición aceptables, la OMS ha celebrado una serie de reuniones de expertos.
  
  
  En 2001, el Comité Mixto de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO)/OMS de Expertos en Aditivos Alimentarios llevó a cabo una evaluación exhaustiva de los riesgos de las PCDD, los PCDF y los PCB análogos a la dioxina. Para evaluar los riesgos que suponen estas sustancias para la salud a corto o a largo plazo se debe determinar la ingesta total o media a lo largo de meses, y la ingesta tolerable debe evaluarse a lo largo de un periodo de al menos un mes.
  
  
  Los expertos han establecido de forma provisional una ingesta mensual tolerable de 70 pg/kg/mes. Esta es la cantidad de dioxinas que se puede ingerir a lo largo de la vida sin que se produzcan efectos detectables en la salud.
  
  
  La OMS, en colaboración con la FAO, a través de la Comisión del Codex Alimentarius, ha establecido un Código de prácticas para la prevención y la reducción de la contaminación de los alimentos y piensos con dioxinas y BPC análogos a las dioxinas. Este documento proporciona a las autoridades nacionales y regionales orientación en materia de medidas de prevención.
  
  
  La OMS es también encargada del Programa de Vigilancia y Evaluación de la Contaminación de los Alimentos del Sistema Mundial de Vigilancia del Medio Ambiente (SIMUVIMA/Alimentos), que, a través de su red de laboratorios en más de 50 países de todo el mundo, proporciona información sobre las concentraciones de contaminantes en los alimentos y sus tendencias. Las dioxinas están incluidas en ese programa de vigilancia.
  
  
  La OMS también ha llevado a cabo estudios periódicos sobre las concentraciones de dioxinas en la leche humana. Estos estudios permiten evaluar la exposición humana a las dioxinas procedentes de todas las fuentes. Datos recientes sobre la exposición indican que las medidas introducidas en varios países desarrollados para controlar la liberación de dioxinas han producido una reducción considerable de la exposición a estos compuestos a lo largo de los dos últimos decenios. Los datos de los países en desarrollo son incompletos y todavía no permiten analizar las tendencias a lo largo del tiempo.
  
  
  Actualmente la OMS sigue adelante con dichos estudios en colaboración con el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), en el contexto del Convenio de Estocolmo, un acuerdo internacional para reducir las emisiones de determinados contaminantes orgánicos persistentes (COP), entre ellos las dioxinas.
  
  
  Se está examinando la posibilidad de tomar algunas medidas destinadas a reducir la producción de dioxinas durante los procesos industriales y de incineración. La OMS y el PNUMA han iniciado encuestas mundiales sobre la leche materna, que incluyen a muchos países en desarrollo, con objeto de vigilar las tendencias en la contaminación con dioxinas en todo el planeta y la eficacia de las medidas aplicadas en virtud del Convenio de Estocolmo.
  
  
  Las dioxinas están presentes en el medio ambiente y en los alimentos en mezclas complejas. Para evaluar el riesgo de esas mezclas en su totalidad se ha aplicado a este grupo de contaminantes el concepto de equivalencia tóxica. La OMS ha establecido y reexaminado periódicamente en reuniones consultivas de expertos los factores de equivalencia tóxica (FET) de las dioxinas y compuestos conexos. De este modo, la OMS ha establecido valores FET aplicables al ser humano, a otros mamíferos, a las aves y a los peces."
  
  
• Queda claro el desafío que para la Química Sostenible representa este tipo de compuestos.

TANTALIO

TANTALIO

El tantalio o tántalo, descubierto por el sueco Anders Gustaf Ekeberg en 1802, es un elemento químico de número atómico 73, que se sitúa en el grupo 5 de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Ta. Se trata de un metal de transición raro, azul grisáceo, duro, que presenta brillo metálico y resiste muy bien la corrosión. Se encuentra en el mineral tantalita.

El tantalio es un metal gris, brillante, pesado, dúctil, de alto punto de fusión, buen conductor de la electricidad, del calor y muy duro. Es muy resistente al ataque por ácidos; se disuelve empleando ácido fluorhídrico o mediante fusión alcalina. Es muy parecido al niobio y se suele extraer del mineral tantalita, que en la naturaleza aparece generalmente formando mezclas isomorfas con la columbita que se conocen con el nombre de coltán.

Alcanza el máximo estado de oxidación del grupo, +5.

Su nombre recuerda a Tántalo, hijo de Júpiter y padre de Niobe. Sufrió un castigo mítico por entregarle la ambrosía, la bebida de los dioses,  a los humanos. Júpiter lo condenó a la sed eterna y así, sumergido, cuando intentaba beber las aguas se apartaban. Se relaciona este fenómeno con la capacidad del metal a no ser atacado por los ácidos.
El tantalio, un metal refractario que resiste muy bien la corrosión siendo muy maleable e inerte prácticamente a todos los compuestos orgánicos e inorgánicos.
Por esta razón el tantalio es utilizado para fabricar condensadores electrolíticos, que gracias a este metal pueden ser mucho más pequeños y tienen valores de capacidad eléctrica más exactos respecto a los condensadores tradicionales. La carrera por la miniaturización de los smartphones -y otros muchos dispositivos electrónicos- ha llevado a seleccionar este metal, lo que ha desembocado en una gran demanda de coltán.

Tantalita

La tantalita es un mineral para la obtención de tantalio. Se trata de un recurso estratégico, imprescindible en la fabricación de componentes electrónicos avanzados. El tantalio obtenido a partir del coltan se usa principalmente en la elaboración de componentes electrónicos conocidos como Condensador electrolítico de Tantalio, un tipo bastante común de condensador presente en gran cantidad de dispositivos electrónicos, como en teléfonos móviles, ordenadores o proyectos de alta tecnología.

EL MITO DE NÍOBE

Una de las figuras más trágicas de la mitología griega es la reina Níobe. Era hija de Tántalo, quien había sido condenado en los Infiernos a sufrir eternamente de hambre y sed por haber robado la comida de los dioses.

Níobe, hermana de Pélope, se había casado con Anfión, un gran músico que había ayudado a construir las murallas de Tebas atrayendo a las rocas con el sonido de su lira. Los dos esposos llegaron a ser reyes de esta ciudad.

Níobe tenía un gran motivo de orgullo. No era por su belleza, aunque era hermosa, ni por la habilidad de su esposo, ni por su reino ni por sus posesiones. Había dado a Anfión siete hijos y siete hijas, todos de gran belleza, y en ellos basaba toda su felicidad. Habría podido vivir una larga vida de dicha, pero sus palabras de orgullo trajeron la desgracia a su casa.

En una ocasión, cuando se celebraban los ritos de adoración para Latona y sus dos hijos, los dioses Apolo y Artemisa, la reina Níobe dijo a quienes la rodeaban:

-Qué tontería es el adorar a seres que no pueden ser vistos, en lugar de rendir pleitesía a quienes están frente a vuestros ojos. ¿Por qué adorar a Latona y no a mí? Mi padre fue Tántalo, quien se sentó a la mesa de los dioses. Mi esposo construyó esta ciudad y la gobierna. ¿Por qué preferir a Latona? Yo soy siete veces más dichosa, con mis catorce hijos, mientras ella tiene solamente dos. Cancelen esta ceremonia inútil.

El pueblo de Tebas la obedeció, y los rituales quedaron incompletos. Pero Latona había escuchado las palabras de Níobe, y su venganza no se hizo esperar. Llamó a sus hijos Apolo y Artemisa, les repitió las palabras de Níobe y los envió a castigar el orgullo de esa mujer.

Ocultos por las nubes los dos dioses pusieron pie en las torres de Tebas. Frente a la ciudad se celebraban juegos atléticos, en los que participaban los hijos varones de Níobe y Anfión. Apolo tomó su arco y sus flechas, y uno a uno mató a los jóvenes. El menor de ellos, el único que quedaba, gritó al cielo: -¡Perdonadme, oh dioses! -Apolo quiso respetar su vida por su ruego, pero la flecha ya había abandonado su arco y el muchacho cayó muerto.

Advertida por los gritos de la gente, Níobe llegó al campo donde se encontraban los cuerpos de sus hijos. A su alrededor estaban sus hijas, que compartían con ella su dolor. Pero una a una, ellas también fueron cayendo sin vida, por los dardos lanzados por Artemisa.

Abrazando a la más pequeña, mientras las demás yacían a su lado, Níobe gritó: -¡Dioses, dejadme al menos una! -Pero fue inútil, pues pronto la niña se desplomaba con una flecha en su pecho.

Al ver a sus hijos muertos, Anfión se enfureció. Se dirigió al templo de Apolo e intentó prenderle fuego, pero el dios lo abatió con sus flechas. Níobe tomó en sus brazos el cuerpo de la más pequeña de sus hijas y huyó enloquecida a Asia Menor. Los restos de su familia permanecieron insepultos durante nueve días, pues los dioses habían transformado en piedra a los habitantes de Tebas. El décimo día, los propios dioses les dieron sepultura.

Níobe vagó con el cadáver de su hija hasta llegar al monte Sípilo. No pudo avanzar más, pues su dolor no le permitía moverse. El viento no agitaba su cabello, sus ojos quedaron fijos en el rostro de su hija, la sangre dejó de fluir dentro de ella. Se transformó en una roca, pero sus ojos siguieron vertiendo lágrimas que dieron origen a un manantial.

ANDERS GUSTAF EKEBERG.

Es recordado principalmente por su descubrimiento del elemento químico Tantalio.

Nació en Estocolmo, Suecia, 16 de enero de 1767. Se graduó de la Universidad de Uppsala en 1788 y después de viajar en Europa comenzó a enseñar química en Uppsala en 1794. Fue de los primeros conversos al sistema de Antoine Lavoisier y presentó esta nueva química a Suecia.

Era parcialmente sordo de una enfermedad de la infancia, pero la mayor pérdida de un ojo 1801 causada por una explosión de botella no impiden su trabajo.

En 1802, mientras que el análisis de los minerales de la cantera Ytterby, Suecia, aisló el metal nuevo. El nombre supuestamente proviene de su incapacidad para disolver en ácido, con aspecto de Tántalo en las aguas del infierno.

Fue un largo tiempo antes de ser reconocido como un elemento separado, ya que era difícil de distinguir de niobio, aislado por Charles Hatchett en 1801. En 1865, Jean Marignac demostró de manera concluyente la distinción de los dos nuevos metales.

Fue maestro de Berzelius, a quien ayudó en algunas investigaciones. Descubridor del tantalio.

Fue también poeta y pintor.

Falleció en Uppsala, Suecia, el 11 de febrero de 1813.