Fundamentos de Química

Mezclas y Sustancias Puras

Mezclas: Sistemas formados por dos o más componentes. Se dividen en:

  • Mezclas heterogéneas: Sistemas cuyos componentes se pueden ver a simple vista.
  • Mezclas homogéneas: Sistemas cuyos componentes nunca se pueden ver a simple vista (también conocidas como disoluciones).
  • Coloides: Sistemas cuyos componentes se pueden ver bajo el microscopio, con propiedades intermedias entre las mezclas homogéneas y heterogéneas.

Sustancias puras: Sistemas formados por un solo componente, con composición fija y propiedades características. Se dividen en:

  • Compuestos: Sustancias formadas por la unión química de dos o más elementos diferentes en proporciones fijas.
  • Sustancias simples (o elementos): Sustancias formadas por un solo tipo de átomo; no pueden descomponerse en sustancias más sencillas por métodos químicos ordinarios.

Tipos de Enlaces Químicos

  • Enlace covalente: Unión química que se produce por la compartición de pares de electrones entre dos átomos, generalmente no metálicos. Estos átomos comparten electrones para alcanzar una configuración electrónica más estable, a menudo cumpliendo la regla del octeto (8 electrones en su última capa, con excepciones como el hidrógeno).
  • Enlace iónico: Unión química que resulta de la atracción electrostática entre iones de carga opuesta. Se forma típicamente entre un metal (que cede electrones de su última capa para formar un catión) y un no metal (que acepta esos electrones para formar un anión), buscando ambos alcanzar una configuración de 8 electrones externos.
  • Enlace metálico: Enlace químico que se da entre átomos de metales. Los electrones de valencia de los átomos metálicos se deslocalizan, formando una “nube” o “mar” de electrones que se mueve libremente a través de la red de cationes metálicos, manteniendo la estructura unida y confiriendo propiedades como la conductividad eléctrica y térmica.

Reacciones Químicas

Reacción química: Proceso mediante el cual unas sustancias (reactivos) se transforman en otras sustancias diferentes (productos) debido a la reestructuración de sus átomos, lo que implica la ruptura de enlaces existentes y la formación de nuevos enlaces.

Coeficiente estequiométrico: Número que precede a la fórmula de cada sustancia en una ecuación química balanceada. Indica la proporción relativa en moles (o moléculas/átomos) de las sustancias que participan (reaccionan o se producen) en la reacción química.

Desafíos Sociales Globales y Organizaciones Internacionales

Desafíos Sociales Fundamentales

Educación y Alfabetización

La educación es un derecho fundamental y una herramienta esencial para generar cambios positivos. Se considera el único modo de romper el círculo de la pobreza, promover la paz y fomentar la creación de conocimientos necesarios para solucionar conflictos y promover la tolerancia, entre otros aspectos. Sin embargo, millones de personas en países en desarrollo no tienen acceso a una educación de calidad; a menudo, los materiales educativos, como los libros, están escritos en idiomas que no son los maternos, y problemas como el hambre dificultan la concentración y el aprendizaje.

Atención Sanitaria y Acceso a Medicamentos

Las condiciones de vida, la calidad de la atención sanitaria y el acceso a medicamentos varían drásticamente entre países, lo que constituye una profunda desigualdad. Generalmente, los países desarrollados cuentan con sistemas de sanidad de alta calidad y una esperanza de vida elevada. En contraste, los países menos desarrollados suelen enfrentar una atención sanitaria deficitaria, recursos limitados y una esperanza de vida considerablemente más baja.

Desigualdad de Género

La desigualdad de género es un fenómeno social y cultural persistente por el cual se discrimina a las personas, especialmente a las mujeres, por razón de su género. Un mayor número de mujeres que de hombres viven en condiciones de pobreza extrema, en parte debido a la carga desproporcionada de trabajo doméstico y de cuidados no remunerado que recae sobre ellas, especialmente durante sus años reproductivos. Además, se observa que, incluso en países más desarrollados, las mujeres pueden enfrentar mayores índices de pobreza y ser víctimas de la violencia machista, mientras que en los países menos desarrollados experimentan discriminación y consecuencias aún más dramáticas para su salud, seguridad y oportunidades.

Organizaciones Internacionales Clave

  • FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura): Se ocupa de cuestiones relacionadas con la alimentación y la agricultura a nivel mundial. Lidera los esfuerzos internacionales para erradicar el hambre y la malnutrición, y promueve la seguridad alimentaria sostenible para todos.
  • UNESCO (Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura): Tiene como mandato promover la paz y la seguridad mediante la cooperación internacional en los ámbitos de la educación, la ciencia, la cultura, la comunicación y la información.
  • UNICEF (Fondo de las Naciones Unidas para la Infancia): Trabaja por los derechos de los niños y adolescentes en todo el mundo. Sus fondos se destinan a programas que ofrecen ayudas vitales a madres y niños, especialmente en países en desarrollo, abordando áreas como la salud, la nutrición, la educación y la protección infantil.
  • PNUD (Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo): Es la principal organización de las Naciones Unidas dedicada al desarrollo internacional. Trabaja en la erradicación de la pobreza y en la reducción de las desigualdades y la exclusión social, ayudando a los países a desarrollar políticas, capacidades de liderazgo, alianzas y resiliencia institucional para alcanzar el desarrollo sostenible.

Biología Humana: Percepción y Sistema Nervioso

La Percepción y los Receptores Sensoriales

La percepción es el proceso mediante el cual el cerebro interpreta la información sensorial recibida del entorno y del propio cuerpo. Se realiza mediante los receptores sensoriales, que pueden ser de dos tipos principales:

  • Receptores internos (interoceptores): Captan los cambios y estímulos procedentes del medio interno del organismo (por ejemplo, niveles de CO2 en sangre, presión arterial, distensión de órganos). Están dispersos por todo el organismo y nos informan de su estado general y homeostasis.
  • Receptores externos (exteroceptores): Captan los estímulos procedentes del medio externo. Según la naturaleza del estímulo que detectan, pueden ser:
    • Mecanorreceptores: Captan estímulos mecánicos como la presión, el tacto, las vibraciones y el sonido.
    • Termorreceptores: Perciben variaciones de temperatura (calor y frío).
    • Quimiorreceptores: Detectan sustancias químicas, como los responsables del gusto y el olfato.
    • Fotorreceptores: Perciben estímulos luminosos, es decir, variaciones en la intensidad o el color de la luz.
    • Nociceptores: Son sensibles a estímulos potencialmente dañinos, generando la sensación de dolor.

Los receptores sensoriales pueden ser células especializadas o terminaciones nerviosas que, en muchos casos, se agrupan y se asocian con otras estructuras para formar los órganos de los sentidos. En los seres humanos, los principales son el tacto, el gusto, el olfato, el oído y la vista.

Órganos de los Sentidos

El Tacto

Los receptores del sentido del tacto se encuentran distribuidos por toda la piel y otros tejidos. Incluyen diversos tipos de mecanorreceptores sensibles al contacto, la presión y la vibración; termorreceptores sensibles al calor y al frío; y nociceptores sensibles al dolor. Muchos de estos receptores no son células completas, sino terminaciones nerviosas libres o encapsuladas en estructuras especializadas (corpúsculos, como los de Meissner, Pacini, Ruffini, Krause).

El Gusto

Los receptores del gusto, denominados células gustativas, son quimiorreceptores agrupados en las papilas gustativas de la lengua y otras áreas de la boca. Son sensibles a las sustancias químicas disueltas en la saliva cuando comemos o bebemos, permitiendo distinguir sabores básicos como dulce, salado, ácido, amargo y umami.

El Olfato

Los receptores del olfato, o células olfativas, son quimiorreceptores localizados en el epitelio olfatorio de la cavidad nasal. Son sensibles a las moléculas de sustancias químicas volátiles (odorantes) presentes en el aire que inhalamos.

El Oído

El oído es el órgano responsable de la audición y el equilibrio. Los receptores del sentido del oído incluyen las células ciliadas auditivas (mecanorreceptores sensibles a las vibraciones sonoras) y las células ciliadas del equilibrio (sensibles al movimiento del líquido, la endolinfa, que las baña en los canales semicirculares y otras estructuras del oído interno, informando sobre la posición y movimiento de la cabeza). El oído se divide en tres partes:

  • Oído externo: Compuesto por el pabellón auricular (oreja) y el conducto auditivo externo, que canalizan las ondas sonoras hacia el interior.
  • Oído medio: Separado del oído externo por el tímpano (una fina y tensa membrana que vibra con el sonido). Contiene una cadena de tres huesecillos (martillo, yunque y estribo) que transmiten y amplifican las vibraciones del tímpano al oído interno. Se comunica con la nasofaringe a través de la trompa de Eustaquio, que iguala la presión a ambos lados del tímpano.
  • Oído interno: Alojado en el hueso temporal, contiene el laberinto óseo y membranoso. Incluye la cóclea o caracol (un conducto enrollado relleno de líquido donde se encuentran las células auditivas y del que parte el nervio auditivo) y el aparato vestibular (formado por los canales semicirculares, el utrículo y el sáculo, donde se encuentran las células del equilibrio y de donde parte el nervio vestibular).
La Vista

Los receptores del sentido de la vista son células fotorreceptoras sensibles a la intensidad y longitud de onda (color) de la luz. Estas células son los conos (responsables de la visión en color y la agudeza visual con buena iluminación) y los bastones (responsables de la visión en condiciones de baja luminosidad y la detección de movimiento). El órgano principal de la vista es el ojo, que se compone fundamentalmente del globo ocular y estructuras accesorias.

El globo ocular es una esfera rellena de líquidos (humor acuoso y humor vítreo) que se aloja en la órbita ósea del cráneo. Está formado por tres capas principales:

  • Esclerótica: Es la capa más externa, fibrosa y de color blanco (el “blanco del ojo”). En su parte anterior, es transparente y abombada, formando la córnea. Una membrana mucosa externa, la conjuntiva, recubre la parte anterior de la esclerótica y el interior de los párpados.
  • Coroides (o úvea): Es la capa intermedia, vascularizada y pigmentada. Su parte anterior forma el iris (la estructura muscular coloreada del ojo que regula el tamaño de la pupila, el orificio central por donde entra la luz) y el cuerpo ciliar. Detrás del iris se encuentra el cristalino, una lente biconvexa y transparente que enfoca las imágenes en la retina.
  • Retina: Es la capa más interna y sensible a la luz, donde se encuentran las células fotorreceptoras (conos y bastones), así como otras neuronas que procesan la información visual antes de transmitirla al cerebro a través del nervio óptico.

Coordinación Nerviosa y Sistema Nervioso

La coordinación nerviosa es la función que permite al organismo captar información, procesarla y elaborar respuestas adecuadas. La realiza el sistema nervioso, una compleja red de tejido nervioso formado principalmente por células especializadas llamadas neuronas, capaces de generar y transmitir información en forma de impulsos nerviosos.

Las Neuronas

Las neuronas son las unidades estructurales y funcionales básicas del sistema nervioso. Son células altamente especializadas y con una morfología compleja, adaptada para la comunicación rápida y precisa. Típicamente, una neurona consta de:

  • Un cuerpo celular o soma: Contiene el núcleo y la maquinaria metabólica de la célula.
  • Dendritas: Proyecciones ramificadas cortas que reciben señales de otras neuronas.
  • Un axón: Una prolongación más larga que transmite los impulsos nerviosos desde el soma hacia otras neuronas, músculos o glándulas. Termina en ramificaciones con botones terminales o sinápticos.

Según su función, las neuronas pueden ser:

  • Neuronas sensitivas (o aferentes): Transmiten información desde los receptores sensoriales hacia el sistema nervioso central.
  • Neuronas motoras (o eferentes): Llevan órdenes desde el sistema nervioso central hacia los órganos efectores (músculos y glándulas).
  • Interneuronas (o neuronas de asociación): Conectan unas neuronas con otras dentro del sistema nervioso central, procesando información y participando en circuitos complejos.
  • Las células de glía (o neuroglía) son otro tipo de células del tejido nervioso que proporcionan soporte estructural y metabólico, aislamiento (mielina), defensa y participan en la neurotransmisión.

Estructura y Función del Sistema Nervioso

El sistema nervioso conforma una intrincada red de neuronas que recibe, interpreta y procesa las señales o estímulos captados por los órganos de los sentidos, y elabora órdenes para que los órganos efectores (músculos y glándulas) generen respuestas adecuadas. Se divide anatómicamente en el sistema nervioso central (SNC) y el sistema nervioso periférico (SNP).

  • Sistema Nervioso Central (SNC): Es el centro de procesamiento y coordinación de todas las funciones del organismo. Está protegido por estructuras óseas y membranas. Formado por:
    • Encéfalo: Alojado y protegido por el cráneo y por tres membranas protectoras llamadas meninges (duramadre, aracnoides y piamadre), entre las cuales circula el líquido cefalorraquídeo (LCR), que actúa como amortiguador y protector. El encéfalo consta de tres partes principales: el cerebro (responsable de funciones superiores como el pensamiento, la memoria, el lenguaje), el cerebelo (coordina el movimiento, el equilibrio y la postura) y el tronco encefálico (conecta el cerebro con la médula espinal y controla funciones vitales básicas).
    • Médula espinal: Es un cordón nervioso que se extiende desde la base del encéfalo hacia abajo, protegido por la columna vertebral. Conecta el encéfalo con el resto del cuerpo, transmitiendo impulsos nerviosos desde los receptores sensoriales hacia el encéfalo y desde este hacia los efectores. También coordina los actos reflejos.
  • Sistema Nervioso Periférico (SNP): Está formado por los nervios (conjuntos de axones) y ganglios nerviosos que se extienden fuera del SNC, conectándolo con los órganos y extremidades del cuerpo. Se divide funcionalmente en:
    • SNP somático (o voluntario): Controla los movimientos voluntarios de los músculos esqueléticos y transmite información sensorial desde la piel, músculos y articulaciones al SNC.
    • SNP autónomo (o involuntario o vegetativo): Controla las funciones involuntarias de los órganos vitales (corazón, pulmones, sistema digestivo, glándulas). Está formado por dos divisiones principales que suelen tener efectos antagónicos:
      • El sistema nervioso simpático: Prepara al cuerpo para situaciones de emergencia, estrés o actividad física intensa (respuesta de “lucha o huida”).
      • El sistema nervioso parasimpático: Promueve funciones de conservación de energía, relajación y digestión (respuesta de “descanso y digestión”).

Actos Voluntarios y Actos Reflejos

Actos voluntarios: Son respuestas conscientes, intencionadas y complejas que están coordinadas principalmente por la corteza cerebral del encéfalo. Implican la percepción de un estímulo, su procesamiento a nivel superior, la toma de una decisión y la ejecución de una respuesta. En ellos interviene un receptor sensorial, una vía nerviosa sensitiva, centros de procesamiento en el cerebro, una vía nerviosa motora y un órgano efector.

Actos reflejos: Son respuestas rápidas, involuntarias y automáticas a estímulos específicos, controladas principalmente por la médula espinal (reflejos espinales) o el tronco encefálico (algunos reflejos craneales). Se producen en situaciones de emergencia o para mantener funciones básicas. El circuito neuronal de un acto reflejo simple (arco reflejo) típicamente involucra un receptor sensorial, una neurona sensitiva, una o más interneuronas en el SNC (aunque a veces la conexión es directa), una neurona motora y un órgano efector.