Síntesis química para niños
La síntesis química es como construir algo nuevo usando piezas más pequeñas. Es el proceso en el que se crean compuestos químicos a partir de otros más sencillos, llamados precursores. Una parte muy importante de esto es la síntesis orgánica, que se enfoca en los compuestos que tienen carbono.
Los seres vivos también hacen síntesis química todo el tiempo. Por ejemplo, nuestro cuerpo fabrica proteínas y otras sustancias que necesita para funcionar. Esto es parte de su metabolismo.
El objetivo principal de la síntesis química es doble:
- Crear sustancias químicas completamente nuevas.
- Encontrar formas más económicas y eficientes de producir sustancias que ya existen en la naturaleza. Un ejemplo es el ácido acetilsalicílico, que se encuentra en las hojas del sauce, o la vitamina C, que está en muchas vegetales.
Además, la síntesis química nos permite obtener productos que no se encuentran en la naturaleza, como el acero, los plásticos o los adhesivos.
Hoy en día, existen millones de productos químicos creados por síntesis, y cada día se descubren muchos más. Gracias al avance de la ciencia, las técnicas de síntesis han mejorado mucho. Antes, los descubrimientos a veces eran por casualidad. Ahora, podemos usar simulaciones por ordenador para planificar experimentos antes de hacerlos en el laboratorio.
Contenido
- ¿Cómo se realiza la síntesis química?
- Estrategias en la síntesis química
- Tipos de síntesis química
- Síntesis en la industria
- Ámbitos donde la síntesis es clave
- Química Verde: Cuidando el planeta
- Galería de imágenes
- Véase también
¿Cómo se realiza la síntesis química?
La síntesis química empieza eligiendo los compuestos de partida, que se llaman reactivos. Se pueden usar diferentes tipos de reacciones químicas para obtener el producto final. A veces, se necesita una serie de pasos para llegar al producto deseado.
La cantidad de producto que se obtiene se llama "rendimiento". Se puede medir en gramos o como un porcentaje de lo que teóricamente se debería haber producido. A veces, ocurren reacciones no deseadas que hacen que el rendimiento sea menor.
Estrategias en la síntesis química
La síntesis química no siempre es un proceso directo. A menudo, es más complejo que simplemente transformar un reactivo en un producto.
Síntesis de varios pasos
En la síntesis de varios pasos, un compuesto se crea a través de una serie de reacciones químicas individuales. Cada una de estas reacciones tiene su propio proceso. Por ejemplo, para fabricar un medicamento como el paracetamol en un laboratorio, se pueden necesitar tres pasos seguidos.
Reacciones especiales
Existen otras formas de síntesis:
- Reacciones en cascada: Varias transformaciones químicas ocurren en un solo reactivo.
- Reacciones de múltiples componentes: Muchos reactivos diferentes se unen para formar un solo producto.
- Síntesis telescópica: Un reactivo pasa por varias transformaciones sin que se separen los productos intermedios.
Tipos de síntesis química
Existen diferentes ramas de la síntesis química, dependiendo de los tipos de compuestos con los que se trabaja.
Síntesis orgánica: Creando compuestos de carbono
La síntesis orgánica se dedica a crear compuestos orgánicos, que son aquellos que contienen carbono. Cuando se quiere fabricar un producto complejo desde cero, se pueden necesitar muchos procedimientos seguidos. Esto requiere mucho tiempo y habilidad. Los químicos que son buenos en síntesis orgánica son muy valorados. Algunos, como Robert Burns Woodward, han ganado el Premio Nobel de Química por sintetizar compuestos muy valiosos o difíciles.
Si una síntesis empieza con compuestos básicos de laboratorio, se llama proceso puramente sintético. Si comienza con un producto que se aisló de plantas o animales y luego se transforma en nuevos compuestos, se llama proceso semisintético.
Síntesis inorgánica: Compuestos sin carbono
La síntesis inorgánica y la síntesis organometálica se usan para preparar compuestos que no tienen mucho carbono. Un ejemplo es la preparación de un medicamento contra el cáncer llamado cisplatino, que se hace a partir de tetracloroplatinato de potasio.
Síntesis de gases: Produciendo gases útiles
El gas de síntesis es una mezcla de gases que se puede producir a partir de materiales de partida sólidos, líquidos o gaseosos.
Gas de síntesis a partir de materiales sólidos
Una forma importante de producir gas de síntesis a partir de sólidos es la gasificación del carbón. El carbón se mezcla con aire u oxígeno y vapor de agua a altas temperaturas. Esto produce una mezcla de monóxido de carbono y hidrógeno. La composición de este gas se puede controlar eligiendo bien la materia prima. Después de la reacción, el gas debe limpiarse para quitarle el agua, el dióxido de carbono y otras impurezas.
Además del carbón, se puede usar biomasa (como madera o paja) para producir gas de síntesis.
Gas de síntesis a partir de materiales líquidos
Se pueden usar diferentes líquidos derivados del petróleo para hacer gas de síntesis. Los líquidos ligeros se transforman con vapor en un proceso llamado reformado con vapor. Este proceso necesita un catalizador y calor. Para líquidos más pesados, se usa una oxidación parcial que no necesita catalizador.
Gas de síntesis a partir de materiales gaseosos
El gas natural es el material gaseoso más importante para producir gas de síntesis. Este gas produce una mayor cantidad de hidrógeno en comparación con el monóxido de carbono.
Reformado con vapor de gas natural
El gas natural reacciona con vapor en el proceso de reformado con vapor. Empresas como Linde son grandes fabricantes de estos sistemas.
Convertidor de plasma
Un proceso más nuevo, desarrollado en 2012, usa plasma a más de 1000 °C para descomponer el metano en carbono e hidrógeno. Luego, se puede añadir dióxido de carbono o agua para producir monóxido de carbono e hidrógeno. Este método crea un gas de síntesis muy puro.
Síntesis en la industria
Las reacciones de síntesis química son muy importantes en la industria. Se usan para:
- Producir materias primas, como el amoníaco (en el proceso de Haber-Bosch).
- Fabricar ingredientes activos, como el ácido acetilsalicílico a partir de fenol.
Algunas síntesis llevan el nombre de sus descubridores, como la síntesis de Reppe o la síntesis de Fischer-Tropsch.
Ámbitos donde la síntesis es clave
La síntesis química es fundamental en muchos campos:
Catalizadores: Acelerando reacciones
Los catalizadores son sustancias que aceleran las reacciones químicas sin consumirse. Son esenciales en la industria para fabricar productos químicos de forma más eficiente y con menos impacto ambiental. La investigación busca mejorar los catalizadores existentes y crear otros nuevos para transformaciones químicas innovadoras.
Medicina y descubrimiento de medicamentos
La síntesis orgánica es crucial para desarrollar nuevos productos farmacéuticos. Permite crear y mejorar moléculas complejas que tienen efectos específicos en el cuerpo. Entender la química sintética ayuda a diseñar moléculas que funcionen bien en las células y en los pacientes.
Nuevos materiales: Creando el futuro
La síntesis permite crear materiales con propiedades especiales, como los que conducen electricidad, los que interactúan con la luz o los que tienen propiedades magnéticas. Esto es vital para avances en baterías, células solares, superconductores y materiales inteligentes, que son clave para las tecnologías del futuro.
Biología química: Entendiendo la vida
La síntesis de moléculas diseñadas para interactuar con sistemas biológicos ayuda a investigar y entender los procesos de los seres vivos. Estas moléculas nos permiten comprender mejor cómo funcionan los procesos biológicos fundamentales y contribuyen al descubrimiento de medicamentos.
Productos naturales: Inspiración de la naturaleza
Los medicamentos, los aromas y los productos agroquímicos a menudo se basan en productos naturales. La química sintética permite crear estas moléculas complejas que se encuentran en la naturaleza, pero sin tener que extraerlas directamente de su fuente. Estos productos tienen muchos usos.
Obtención de imágenes: Viendo lo invisible
Los tintes y las sondas sintéticas son muy importantes en el campo de la imagen. Permiten usar técnicas más potentes y menos invasivas para encontrar tejidos enfermos o dañados en el cuerpo.
Química Verde: Cuidando el planeta
La química verde es una forma de hacer síntesis química que busca diseñar métodos y equipos que sean más sencillos y usen disolventes que no dañen el medio ambiente. Uno de sus principios clave es la "economía atómica", que busca que todos los átomos de los reactivos terminen en el producto final, reduciendo así los residuos. Las innovaciones en química verde hacen que la síntesis química sea más sostenible y eficiente, disminuyendo su impacto en el medio ambiente y en la salud.
Galería de imágenes
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Un ejemplo de síntesis: la síntesis de Fischer del indol
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Síntesis de cisplatino
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Síntesis tradicional de ácido acético mediante el Proceso Wacker.
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Síntesis verde de ácido acético utilizando Acetobacter
Véase también
En inglés: Chemical synthesis Facts for Kids
