UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO Dr. en C. Eduardo Gasca Pliego rector

M.A.S.S. Felipe González Solano secretario de docencia

Dr. Sergio Franco Maass secretario de investigación y estudios avanzados

Dra. Georgina María Arredondo Ayala secretaria de difusión cultural

FACULTAD DE QUÍMICA M. en A. P. Guadalupe Ofelia Santamaría González Directora M.A.S.S. Bertha Jáuregui Rodríguez Subdirectora Académica Dr. Leobardo Manuel Gómez Oliván Coordinador de Investigación y Estudios Avanzados Dra. María Dolores Hernández Navarro Coordinadora de Difusión, Extensión y Vinculación

AÑO 3, NO. 5, AGOSTO 2012- ENERO 2013

Editor: Ivan García Orozco. Consejo Editorial: Arturo Colín Cruz, Leobardo Manuel Gómez Oliván, Telésforo Jesús Morales Juárez, Oscar Olea Mejía. Facultad de Química, uaem, Paseo Tollocan esq. Paseo Colón, Toluca, Estado de México, C.P. 50120. Edición a cargo del Departamento Editorial de la Universidad Autónoma del Estado de México.

Dra. en E. P. María Isabel Rojas Ortiz Divulgación Cultural Dr. en C.S. José Luis Arriaga Ornelas Jefe del departamento editorial L. L. L. Alaín García Peñaloza Corrección de estilo L. A. P. Luisa Isabel Montserrat López Salas Formación y diseño de portada

ENLACE Químico, Año 3, No. 5, Agosto 2012 – Enero 2013, es una publicación semestral editada, publicada y distribuida por la Universidad Autónoma del Estado de México a través de la Facultad de Química. Paseo Tollocan esquina Paseo Colón, Col. Universidad, C.P. 50120, Toluca, Estado de México. Tel. (722) 2173890, [email protected]. Editor responsable: Iván García Orozco. Reserva de Derechos al Uso Exclusivo No. 042012-071115051500-102, otorgada por el Instituto Nacional del Derecho de Autor. Impresa por Litho Kolor, S.A. de C.V., Avenida Solidaridad las Torres No. 605, Col. Santa María de las Rosas, CP 50140. Este número se terminó de imprimir el 5 de marzo de 2013, con un tiraje de 300 ejemplares. La responsabilidad de los artículos publicados es estrictamente de sus autores y no refleja necesariamente la postura del editor de la publicación. Se autoriza la reproducción y/o utilización electrónica o impresa de los materiales haciendo mención de la fuente.

ÍNDICE Editorial .......................................................................................................................................................

3

Educación PROFESIONALES SOCIALMENTE RESPONSABLES Guadalupe Santamaría González, Martha Díaz Flores ..............................................................................

4

¿POR QUÉ ESTUDIAR LA ESPECTROSCOPIA DE RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR (rmn)? LA rmn COMO UNA HERRAMIENTA DEL QUÍMICO ACTUAL David Corona Becerril, Nieves Zavala Segovia, Janneth Cruz de la Cruz, Jaime González Arratia, Erick Cuevas Yáñez .............................................................................................

7

¿CÓMO VEN LOS EGRESADOS QUÍMICOS SU PROGRAMA DE ESTUDIOS? Enrique Osorio García .................................................................................................................................

11

¿QUÉ SIGNIFICA LA ACREDITACIÓN DE UN PROGRAMA EDUCATIVO? Guadalupe Mirella Maya López, Thelma Beatriz Pavón Silva ..................................................................... 013 Investigación ESTUDIO DE EFECTO DEL DISOLVENTE EN REACCIONES ORGÁNICAS MEDIANTE QUÍMICA COMPUTACIONAL Nelly González-Rivas, David Corona Becerril, Erick Cuevas-Yáñez, Ma. Paulina Aydee Fuentes Benítes, Carlos González Romero, Moisés Romero-Ortega .........................

16

MEMBRANAS: FILTRO O BARRERA Martha Liliana Palacios Jaime, Omar A. Hernández-Aguirre, Claudia Muro Urista, Ivan García Orozco, Fernando Cortés Guzmán, Rosa María Gómez Espinosa .........................................

19

UNA ALTERNATIVA AL AGOTAMIENTO DE HIDROCARBUROS: EL PROCESO FISCHER-TROPSCH Telésforo Jesús Morales Juárez, Rosalva Leal Silva, Ivan Garcia Orozco, Rosa María Gómez Espinosa, Mónica Moya Cabrera .................................................................................

22

Extensión CERTIFICACIÓN ISO 9001:2008: UN PROCESO DENTRO DE LOS LABORATORIOS DE LA FACULTAD DE QUÍMICA Jesús Alfredo Liévanos Barrera, Noé Millán Mercado .................................................................................

26

EDITORIAL La Facultad de Química es más que solamente sus instalaciones. También la integran cada una de las personas que día a día la construyen: alumnos, académicos, administrativos, laboratoristas, o sea: su gente. Esa es la verdadera Facultad de Química. Y a través de ver sus actividades es como tendremos una visión completa de lo que representa. Por ello, en el presente número mostramos diferentes puntos de vista de nuestra labor en la formación de profesionales de la Química. El compromiso ético que se espera en nuestros egresados como profesionales socialmente responsables. La visión de una técnica de análisis poderosa y útil como la Resonancia Magnética Nuclear (RMN). La perspectiva de los propios alumnos. Así como el punto de vista que debemos cumplir ante los organismos acreditadores, tanto a nivel educativo como en laboratorios. Dentro de las actividades de Investigación en nuestra Facultad, presentamos la importancia de los estudios de Química Teórica en reacciones orgánicas, las investigaciones que en modificación de membranas se están llevando a cabo y un artículo de análisis sobre un proceso catalítico que representa una alternativa energética interesante. Como miembros de esta comunidad, lamentamos el sensible fallecimiento del Maestro Enrique Osorio, profesor de gran trayectoria que ha dejado huella en toda nuestra comunidad. Como un homenaje sencillo a su labor queda este número (Q.D.E.P.). Nuevamente invitamos a nuestros lectores a enviarnos sus colaboraciones. Enlace Químico depende de su entusiasta participación. La revista tiene ahora la reserva de derechos del nombre como un primer paso en la obtención del issn, todo ello con la mira puesta en una larga y fructífera vida. Cualquier aportación, comentario o sugerencia les solicito nos la hagan llegar a través de la dirección de correo [email protected]. Ivan García Orozco Editor

EDUCACIÓN

PROFESIONALES SOCIALMENTE RESPONSABLES GUADALUPE SANTAMARÍA GONZÁLEZ1, MARTHA DÍAZ FLORES2 Facultad de Química, Universidad Autónoma del Estado de México. Paseo Coón y Tollocan, Toluca, México CP 50120 Dirección de Fortalecimiento de Valores UAEM. Altamirano No. 107, Col. Cuauhtémoc, Toluca. C.P. 50000. Correo electrónico: [email protected] Recepción: 16 de abril de 2012. Aceptación: 30 de mayo de 2012.

Resumen

Abstract

En la formación de los futuros profesionales la responsabilidad social universitaria (rsu) debe ser considerada por las Instituciones de Educación. En este artículo se presenta una revisión de los conceptos básicos de (rsu, así como los rasgos que acompañan la formación de profesionales socialmente responsables en la Universidad.

In the training of future professionals, University social responsibility ((rsu) is an element that higher education institutions must consider. This article presents a review of the basics of (rsu, as well as the features related to the formation of socially responsible professionals at the University.

Palabras clave: profesional, socialmente responsable.

Key words: Professional, socially responsible.

Responsabilidad Social Se trata de una nueva política de gestión, un nuevo modo de administrar las organizaciones, considerando todos los impactos y efectos que se generan a diario en las instituciones, pero responsabilizándose por las consecuencias sociales producidas por el funcionamiento de las organizaciones. Para cualquier organización hablar de Responsabilidad social involucra considerar los siguientes aspectos: su política de calidad ética, el desarrollo humano sostenible, el uso del diálogo y

4

asociación con los diferentes grupos interesados, el mantener una coherencia entre la misión institucional declarada y la práctica efectiva de ésta en la institución. La responsabilidad social considera lograr la mayor satisfacción posible de todas las partes interesadas y para hacerlo toma en cuenta la asociación, el diálogo y la creación de sinergia entre todos los actores involucrados procurando tener el mayor impacto social posible.

Imagen tomada de: http://www.blogresponsable.com/2011/05/resumen-rsechat-como-gestionar-la.html

La formación de la responsabilidad social en la universidad

La responsabilidad social está en la agenda de trabajo de las universidades porque los futuros profesionales socialmente responsables que demanda la sociedad están hoy en día formándose en los espacios universitarios. En este sentido García Ramos propone: “es necesario reflexionar sobre la auténtica vocación de la Universidad, que consiste en mantener vivo el ideal de una formación integral en los valores universales”. [1] Por su parte, Vallaeys opina que las Universidades deben plantear: “una política de formación académica socialmente responsable que permita lograr un perfil del egresado como profesional con aptitudes de solidaridad y responsabilidad social y ambiental, en el marco de una verdadera formación integral e íntegra”. La Universidad se debe de preocupar por la formación humana y profesional de los jóvenes, ya que influye en su manera de entender, interpretar y comportarse en el mundo y en el establecimiento de los principios y las reglas éticas que guían su actividad profesional. [2-4] Entonces, la Responsabilidad Social Universitaria (RSU) es el espacio que vincula el conocimiento

generado en el contexto de su aplicación (lo científico, tecnológico, humanístico y artístico) para la solución de problemáticas y necesidades locales, nacionales o globales. El propósito de la RSU es promover la utilidad social del conocimiento para mejorar la calidad de vida. Implica trabajo en equipo de egresados, directivos, alumnos, administrativos, docentes, empresas y comunidad.

Profesionales socialmente responsables Las instituciones educativas deben de considerar formar personas comprometidas con su entorno y con sus semejantes, la universidad se sitúa como un elemento clave en la formación de profesionales comprometidos, dispuestos a devolver a la sociedad lo que han recibido de ella. Formar en los alumnos la capacidad de comprometerse, escuchar y dialogar, de tener un pensamiento crítico, capaces de identificar las partes de un todo y su interdependencia. A 5

Imagen tomada de http://www.google.com.mx

través de la responsabilidad social universitaria el alumno adquiere formación en valores, generosidad, forma la voluntad en el hábito, la constancia y la perseverancia.

Conclusión Los profesionales socialmente responsables deben estar conscientes del papel fundamental que tienen en la sociedad, de su participación en retribuir a la sociedad por medio de los conocimientos, habilidades, actitudes y valores adquiridos en los espacios universitarios, propuestas para solucionar problemáticas en los contextos locales, nacionales o globales y con ello contribuir a generar una mejor calidad de vida.

6

Referencias [1] J.M. García Ramos. (1991), “La formación integral: objetivo de la Universidad”. Revista Complutense de Educación, 2 (2), Madrid. [2] F. Vallaeys, L. Carrizo. (2010), Hacia la construcción de indicadores de Responsabilidad Social Universitaria http://recursostic.javierana.edu. co/multiblogs/francoi_vallaeys.pdf, pp.3 [3] F. Vallaeys. Breve marco teórico de Responsabilidad Social Universitaria. http: //www.iadb. org/etica [consulta el 1 de marzo 2011]. [4] F. Vallaeys. Breve marco teórico de Responsabilidad Social Universitaria. http://www.rsu. uninter.edu.mx/doc/marcoconceptual/Breve MarcoTeodelaResponsabilidad-SocialUniv.pdf, [consultada el 7 agosto de 2011].

¿POR QUÉ ESTUDIAR LA ESPECTROSCOPIA DE RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR (RMN)? UNA HERRAMIENTA DEL QUÍMICO ACTUAL DAVID CORONA BECERRIL*, NIEVES ZAVALA SEGOVIA, JANNETH CRUZ DE LA CRUZ, JAIME GONZALEZ ARRATIA, ERICK CUEVAS YAÑEZ. Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable UAEM-UNAM, Carretera Toluca-Atlacomulco Km 14.5, Unidad San Cayetano, Toluca, Estado de México, C. P. 50200. *Correo electrónico: [email protected] Recepción: 16 de abril de 2012. Aceptación: 30 de mayo de 2012.

Resumen

Abstract

Desde que fue descubierta en 1946, la espectroscopia de Resonancia Magnética Nuclear (RMN) ha evolucionado a pasos agigantados hasta convertirse en una herramienta indispensable en los campos de la física, la química, la biología molecular, la medicina y la bioquímica. En este escrito describimos, de manera sencilla, los fundamentos principales de esta técnica, así como un panorama acerca de su importancia en el campo de la química desde el punto de vista de los autores.

Since its discovery in 1946, the Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy (NMR) has evolved rapidly to become an indispensable tool in the fields of physics, chemistry, molecular biology, medicine and biochemistry. In this paper we describe a simple way the fundamental principles of this technique as well as a view from the viewpoint of the authors about their importance in the field of chemistry. Key words: Nuclear Magnetic Resonance, Magnetic field.

Palabras clave: Resonancia Magnética Nuclear, campo magnético.

Introducción

El presente trabajo surge de la reflexión profunda sobre la pregunta del ¿Por qué es importante el estudio de la Resonancia Magnética Nuclear (rmn)? y ¿cómo hacer entendible esta técnica tan poderosa y noble a nuestros estudiantes? Finalmente, después de horas de ardua discusión, logramos llegar a un acuerdo: la rmn es una herramienta del químico (en todas sus variantes) capaz de lograr la elucidación

estructural de productos naturales y productos derivados de síntesis orgánicas, llevar a cabo el estudio de procesos dinámicos como cinéticas de reacción y procesos de equilibrio, realizar estudios estructurales tridimensionales de proteínas, polisacáridos y el mismo adn y sus complejos; participar en el diseño de drogas (fármacos) observando su relación estructura-actividad. En el área médica participa a través 7

de diagnósticos por imágenes y, finalmente, es parte fundamental del químico industrial para el control de calidad, dentro del campo del análisis “de origen” de alimentos, pureza de materias primas, hasta la comprobación de la falsificación de patentes. Una vez acordada su importancia, coincidimos en que para hacer del conocimiento de nuestros estudiantes el tema “¿qué es la rmn?” sobre todo la elucidación de espectros, tenemos que describir el quehacer de todos los investigadores y personal técnico que nos encontramos frente a los equipos de rmn. El conocimiento necesario para la correcta elucidación de un espectro obviamente está directamente relacionado con la práctica diaria a la que nos encontramos en el laboratorio, sin embargo, un alumno puede lograr la experiencia necesaria a través del uso de tablas y software especializado o cursos de Resonancia Magnética Nuclear (ofertados en nues-

tra Facultad de Química), para lograr su habilitación en el maravilloso campo de la elucidación estructural de moléculas. [1] A continuación damos una breve historia de la rmn, así como una explicación de sus fundamentos.

La resonancia magnética nuclear

En 1924 el Físico Suizo Pauli propuso la hipótesis de que los núcleos de masa atómica o número atómico impar poseen un momento angular -movimiento circular sobre su mismo eje o espín- y, en consecuencia, un momento o dipolo magnético a lo largo de su eje de giro -un campo magnético como cualquier imán (Figura 1). 22 años después, Felix Bloch de la Universidad de Stanford y Edward Pucell de la Universidad de Harvard demostraron que los núcleos atómicos que eran sometidos a la influencia de un campo magnético externo absorbían radiación electromagnética de magnitud de las radio frecuencias (rf) y posteriormente la liberaban, también en forma de energía de rf y que podía ser captada por una antena (un receptor de rf). Denominaron a este fenómeno físico: Resonancia Magnética Nuclear y a la frecuencia se le denominó frecuencia de resonancia. Por este descubrimiento, en 1952, Bloch y Pucell recibieron el Premio Nobel de Física.[2] La rmn es un fenómeno que presentan los núcleos magnéticamente activos en presencia de un campo magnético estable y la aplicación de ondas electromagnéticas de radiofrecuencia. El núcleo es el corazón de los átomos donde se acomodan la mayoría de las masas elementales (neutrones y protones)

La resonancia magnética nuclear

Laboratorio de Resonancia Magnética Nuclear del CCIQS UAEMUNAM. Equipo Bruker Advance 300 MHz a la izquierda; equipo Varian 500MHz al fondo.

8

En 1924 el Físico Suizo Pauli propuso la hipótesis de que los núcleos de masa atómica o número atómico impar poseen un momento angular -movimiento circular sobre su mismo eje o espín- y, en consecuencia, un momento o dipolo magnético a lo largo de su eje de giro -un campo magnético como cualquier imán (Figura 1). 22 años después, Felix Bloch de la Universidad de Stanford y Edward Pucell de la Universidad de Harvard demostraron que los

núcleos atómicos que eran sometidos a la influencia de un campo magnético externo absorbían radiación electromagnética de magnitud de las radio frecuencias (RF) y posteriormente la liberaban, también en forma de energía de RF y que podía ser captada por una antena (un receptor de RF). Denominaron a este fenómeno físico: Resonancia Magnética Nuclear y a la frecuencia se le denominó frecuencia de resonancia. Por este descubrimiento, en 1952, Bloch y Pucell recibieron el Premio Nobel de Física.[2] La rmn es un fenómeno que presentan los núcleos magnéticamente activos en presencia de un campo magnético estable y la aplicación de ondas electromagnéticas de radiofrecuencia. El núcleo es el corazón de los átomos donde se acomodan la mayoría de las masas elementales (neutrones y protones). En una molécula, cada núcleo magnéticamente activo tiene una frecuencia de Larmor definida y característica, es decir absorberá radiación electromagnética de una frecuencia determinada para cambiar de estado de spin. Aún así, el exceso de población con que se trabaja es muy pequeño.

¿QUE INFORMACIÓN SE PUEDE OBTENER DE ESPECTRO DE RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR HIDRÓGENO?

UN DE

El experimento de hidrógeno se encuentra dentro de aquellos de mayor importancia en rmn, ya que un simple espectro proporciona información suficiente para elucidar de manera inequívoca la estructura de una molécula a partir de los siguientes parámetros:

Figura 1. El fenómeno de la RMN. Momentos angulares y magnéticos generando un movimiento de precesión o frecuencia de Larmor.

• Número de señales: relacionada con el número de hidrógenos diferentes presentes en la muestra • Frecuencia de las señales (δ): relacionada con el entorno molecular y magnético del núcleo. • Área de las señales (integral): relacionada con la cantidad de cada tipo de hidrógeno. • Multiplicidad de cada señal: relacionada con el número de hidrógenos vecinos de cada tipo. • Constantes de acoplamiento (J): brinda información estereoquímica. • Intercambio de hidrógeno: indica la presencia de cierto tipo de grupos funcionales (-COOH, -OH, -NH).

Figura 2. Estados energéticos posibles, a favor o en contra del campo Bo, para un núcleo de I = ½ (I = número cuántico de espin)

9

La energía necesaria para pasar de un estado de spin al otro está determinada por la siguiente ecuación:

Finalmente, otro tipo de experimento, denominado “bidimensional” (Figura 4), permite determinar la estructura tridimensional de una molécula pequeña a partir de las interacciones tanto escales (a través de enlaces) o dipolares (a través del espacio) presentes y visibles en los experimentos. En la figura 4 se muestra el experimento NOESY para la molécula de codeína, éste permite, a partir de interacciones dipolares, observar un arreglo tridimensional de la molécula en solución.

Consideraciones finales

En la imagen vemos un ejemplo claro del uso de los experimento de RMN de hidrógeno, donde se observa el espectro para la codeína. [4] El espectro muestra la frecuencia de absorción (escala) para cada diferente tipo de hidrógeno, observando que el desplazamiento está en función a su entorno químico y magnético; vemos la integración en números enteros, que muestra la cantidad de cada tipo de hidrógeno, la multiplicidad para cada señal y sus correspondientes constantes de acoplamiento. [4]

Diariamente, los químicos se enfrentan al problema de poder identificar moléculas tan inconvenientemente pequeñas que son imposibles de observar de forma directa. Hoy en día existen herramientas tan potentes que pueden ser utilizadas para obtener información sobre la estructura, los movimientos y sucesos de reacciones químicas. La espectroscopia de Resonancia Magnética Nuclear (rmn) es una técnica poderosa para determinar o elucidar estructuras químicas. En esta primera entrega, los autores intentamos introducir al estudiante a esta tan exquisita y sensible técnica analítica, teniendo en mente que la parte de la elucidación de espectros de RMN es una ciencia que necesita ser explicada más a detalle. La perspectiva final de este trabajo deja abierta la posibilidad de que en un futuro próximo se escriba un artículo referente a cómo interpretar un espectro de rmn.

Referencias

Figura 4. Espectro parcial de RMN 2D NOESY de la codeína. Las señales sobre la diagonal (picos diagonales) corresponden al espectro 1D de hidrógeno; las señales fuera de esta diagonal corresponden a los picos cruzados, los cuales determina correlaciones espaciales o cercanía en el espacio entre núcleos de hidrógeno, la intensidad de la señal está directamente relacionada con la distancia.

10

[1] J. Keeler (2002), Understanding NMR Spectroscopy, Ed. University of Cambridge. U.K. [2] R. S., Macomber (1998), A Complete Introduction to Modern NMR Spectroscopy, Ed. Wiley Interscience, N. Y. [3] R. Freeman (1988), A handbook of Nuclear Magnetic Resonance Ed. Longman Scientific and Technical, [4] http://www.acornnmr.com/codeine/ [Consultada el 26 de marzo de 2012]

¿CÓMO VEN LOS EGRESADOS QUÍMICOS SU PROGRAMA DE ESTUDIOS? ENRIQUE OSORIO GARCÍA*† Facultad de Química UAEM. Paseo Tollocan esq. Paseo Colón, Toluca, Estado de México. C.P. 50120. *Como homenaje por su sensible fallecimiento. Recepción: 4 de agosto de 2012. Aceptación: 4 de agosto de 2012.

Preámbulo La licenciatura de Químico es un programa educativo de calidad acreditado desde julio de 2006 por el Consejo Nacional de la Enseñanza y el Ejercicio Profesional de las Ciencias Químicas A.C. (CONAECQ) y busca atender necesidades como la calidad de los procesos productivos y la investigación en que se involucra la transformación de la materia, así como participar en el desarrollo de nuevos materiales, en la generación de alternativas de solución a los problemas que surgen en la producción, incluyendo el control y tratamiento de los residuos, para ofrecer a la sociedad profesionales éticos y comprometidos con la excelencia en el desempeño de su actividad, con un amplio sentido humano.

La opinión de los egresados Con el fin de conocer qué opinan sobre su plan de estudios, se aplicó un cuestionario a egresados entre 2003 y 2007 de la Facultad de Química (FQ) de la uaem; el instrumento tiene los siguientes apartados: Razones que influyeron para elegir el Programa Educativo de Químico (PEQ) y la FQ; opinión de los egresados sobre su formación profesional; satisfacción con el programa estudiado e; información sobre las áreas de oportunidad para la profesión. El sector primordial donde ejercen profesionalmente los egresados entrevistados es el industrial, desempeñando actividades en calidad e investigación y desarrollo, principalmente.

Trayectoria académica. En el grupo de entrevistados, el 64 % cuenta con licenciatura, el 33 con maestría y sólo el 3 sin título, lo que muestra el interés por titularse, y en este sentido es reconocido que la FQ ofrece diferentes formas para lograrlo, sin soslayar que el propio ámbito de trabajo puede facilitar esta situación. Elección de la institución y del PEQ. Se señaló que la institución fue elegida por su prestigio y el programa –principalmente- por vocación personal y por el plan de estudios; destaca que la información previa para decidir qué estudiar la obtuvieron en EXPORIENTA, 11

organizada por la UAEM, además de sesiones profesiográficas impartidas por profesores de la FQ, en el nivel medio superior. Opinión sobre su formación profesional. Coinciden en que sí se integran y aplican los conocimientos adquiridos, tanto los básicos –química, física y matemáticas-, como los de áreas disciplinarias –orgánica, inorgánica, analítica y fisicoquímica-, lo que les ha permitido resolver problemas en su ámbito profesional. Sin embargo, opinan que es necesario fortalecer los contenidos metodológicos y las prácticas profesionales. Manifestaron que la principal habilidad adquirida durante su formación es el trabajo en equipo, seguido de la capacidad de generar ideas, la toma de decisiones y la búsqueda de información pertinente y actualizada; que posiblemente las desarrollan al integrarse con compañeros para realizar trabajos de investigación, prácticas de laboratorio y exposiciones. Asimismo, señalaron que las habilidades menos desarrolladas fueron las de comunicación oral y escrita en lengua extranjera, y el manejo de software especializado; en el Currículo 2003 ya se incluye el dominio del inglés, con valor curricular; además, de que como estrategia didáctica se promueve el uso de software especializado y manejo de paquetería básica así como de bases de datos, ya que son requisitos para ser competitivo en el mercado laboral. En lo referente a las principales actitudes que consideran fueron promovidas durante su formación están: calidad hacia el trabajo, compromiso ético, cuidado del medio ambiente y disposición al autoaprendizaje. Las que menos se promovieron

12

fueron: liderazgo y aceptación de la crítica. Por otra parte, recomendaron promover las actitudes: emprendedora y de liderazgo, y la inclusión de temas internacionales para obtener una visión global. Grado de satisfacción con el PEQ; con este apartado se determinó que el plan de estudios ha cumplido con las expectativas de los egresados, ya que el 93 %, opinó que les ha permitido un desarrollo profesional y personal. Áreas de oportunidad; el grupo entrevistado citó entre ésta a la farmacéutica, biológica, alimentos, materiales y ambiental; así como la participación en investigación para la resolución de los problemas que atañen al entorno, con el objetivo de generar beneficios tecnológicos, económicos y humanísticos a la sociedad. Es relevante señalar que el Currículo 2003 incluye como áreas de acentuación las de ciencia de materiales y de ciencias ambientales, así como la industrial y la de química computacional.

Conclusión

El PEQ es un programa de calidad que cumple con su propósito: formar integralmente (conocimientos, habilidades, actitudes y valores) profesionales de la química, capaces de responder a las expectativas de la sociedad. Además, el estudio contribuye a cuáles son las áreas de oportunidad a tener en cuenta para mantener un programa pertinente, entendido esto como el grado de adecuación de una formación universitaria y las necesidades de su entorno.

¿QUÉ SIGNIFICA LA ACREDITACIÓN DE UN PROGRAMA EDUCATIVO? GUADALUPE MIRELLA MAYA LÓPEZ* Y THELMA BEATRIZ PAVÓN SILVA Facultad de Química UAEM. Paseo Tollocan esq. Paseo Colón, Toluca, Estado de México. C.P. 50120 México *Correo electrónico: [email protected] Recepción: 28 de marzo de 2012. Aceptación: 30 de mayo de 2012.

Resumen

Abstract

Esta es una reflexión a partir del resultado del segundo proceso de acreditación del Programa Educativo de Químico de la Facultad de Química de la Universidad Autónoma del Estado de México, enmarcado en el proceso de evaluación y acreditación nacional y el surgimiento de los organismos acreditadores. Se presentan aquí ambos, así como una serie de interrogantes sobre el significado de la acreditación de un programa educativo.

It is a reflection from the second accreditation process of the Chemical Education Program, in the Chemistry Faculty of Universidad Autónoma del Estado de México, framed in the evaluation process itself and national accreditation, and the emergence of accrediting agencies. The two processes of accreditation of this program and a series of questions about the meaning of accreditation of an educational program were showed here.

Palabras

Key

educativo.

clave: acreditación, reflexión, programa

words: accreditation, reflection, educational

program.

13

De los organismos acreditadores La CONAEVA establece la estrategia nacional para la creación y operación del Sistema Nacional de Evaluación con tres líneas generales de acción: la autoevaluación institucional; la evaluación del sistema y los subsistemas educativos y la evaluación interinstitucional externa de programas educativos y funciones institucionales, mediante un esquema de evaluación por pares académicos calificados. La evaluación considerada como un proceso permanente, continuo e integral que permitiría mejorar de manera gradual la calidad académica. [3] La CONPES crea a finales de 2000 el Consejo para la Acreditación de la Educación Superior (copaes); así inicia la construcción del Sistema Nacional de Evaluación y Acreditación de la Educación Superior. Es reconocido por la SEP para conferir a su vez reconocimiento formal a favor de organizaciones cuyo fin sea acreditar programas educativos de los niveles técnico superior universitario, profesional asociado y licenciatura, previa valoración de su capacidad organizativa, técnica, operativa, de la gestión de sus procedimientos, de su imparcialidad y de sus marcos de evaluación para la acreditación de los programas. La acreditación es un proceso en el cual un grupo externo juzga el nivel de calidad de uno o más programas específicos de una institución de educación superior, mediante el uso de estándares preestablecidos. Las líneas de acción establecidas por el pronae 2001-2006 que se destacan son: fomentar que las instituciones de educación superior fortalezcan sus esquemas y procesos de planeación y autoevaluación; impulsar la evaluación diagnóstica de los programas educativos; asignar recursos extraordinarios a las instituciones públicas para mejorar la calidad de sus programas educativos, y con ello lograr la acreditación, o bien para asegurar la calidad de los mismos; fomentar la conformación de organismos especializados de carácter no gubernamental para la acreditación de programas educativos y su reconocimiento formal por parte del copaes; promover el reconocimiento internacional del esquema de acreditación de programas educativos. [3] En 2004 el copaes reconoce al Consejo Nacional de Enseñanza y del Ejercicio Profesional de las Ciencias Químicas, A. C. (conaecq) como organismo acreditador. Para éste “la acreditación se define como 14

el reconocimiento a la satisfacción de un conjunto de normas y estándares mínimos, previamente establecidos, de tal manera que ellos sustenten procesos eficaces de enseñanza y de aprendizaje y la formación de profesionales de alta calidad. La acreditación constituye una garantía pública del quehacer académico de un programa igual o superior al mínimo establecido”. El conaecq puede acreditar los programas de licenciatura en Química en todas sus ramas y áreas afines, que se impartan en instituciones de educación superior. Los requisitos que se deben cumplir para la acreditación de un programa académico del área de química se establecen en 73 indicadores agrupados en 10 categorías de análisis. En el proceso de acreditación de un pe, se realiza una evaluación interna y una del comité evaluador, quien emite el dictamen de Acreditación o No acreditación. En todos los casos se emiten recomendaciones sobre los diversos aspectos evaluados, con la finalidad de que la institución pueda instrumentar acciones de mejoramiento, que redunden en beneficio de la formación de los estudiantes. [1]

Del segundo proceso de acreditación del peq La Facultad de Química (fq) de la Universidad Autónoma del Estado de México (uaem) solicita en 2005 la evaluación del Programa Educativo de Químico (peq) el resultado fue satisfactorio y el conaecq emite la constancia de acreditación en julio de 2006, con una duración de cinco años. En junio de 2011 se solicita la renovación de la acreditación. Para esta segunda ocasión el peq tenía varias ventajas; una, la mayoría de los integrantes del Comité Curricular habían

participado en el primer proceso y se contaba con su experiencia; dos, las recomendaciones del Comité Evaluador, que orientaron las acciones para elevar la calidad de éste; tres, a lo largo de estos cinco años el comité se dio a la tarea de hacer autoevaluaciones anuales, lo que ayudó en gran medida a la obtención de la información para la integración de los documentos. Nuevamente el resultado fue la acreditación por cinco años más de este programa. ¿Qué nos deja este resultado?, ¿qué significa la acreditación de un programa educativo?, ¿a quién beneficia?, ¿cuáles son los desafíos de la acreditación? Alcanzar la calidad significa satisfacer las expectativas pero, ¿las expectativas de quien? Y ¿para qué? Los procesos de evaluación interna y externa a que se han sometido los diferentes programas educativos y las instituciones mismas ¿A dónde los han llevado?, ¿en qué radica el valor real de la acreditación? Analicemos un poco; la acreditación de un programa educativo puede verse como el resultado de una valoración que nos permite reflexionar para mejorar; la oportunidad de integrar a la comunidad al reconocer su sentido de pertenencia; el fortalecimiento de una cultura de evaluación y no una política de evaluación; la ocasión de pensar en nuestro futuro académico inmediato a partir del resultado de nuestro pasado reciente; saber que el reconocimiento de la calidad de un programa implica la calidad de los egresados, sin embargo, ¿cambian las formas y mejora la calidad al interior de las aulas? ¿Se comparten y fortalecen valores como respeto, responsabilidad y honestidad? ¿Mejora sustancialmente la calidad del proceso de enseñanza-aprendizaje? ¿Se fomenta de una manera significativa el cumplimiento continuo de las diferentes actividades de este espacio académico? Así el proceso de una acreditación no se limita al trabajo de recopilar, ordenar y analizar información, transita por el difícil camino de la convivencia, en un mar complejo de emociones y circunstancias, y el resultado será diferente para cada integrante de la comunidad.

Conclusiones En el campo de la Química se vive como nunca antes una dinámica en la generación de conocimientos, y en la aplicación de los mismos a una gran variedad de procesos vinculados con la innovación y el desarrollo tecnológico. Ello hace necesario para las instituciones

de educación superior ofrecer una formación acorde con el avance de esta disciplina. Un programa de licenciatura en el área de química es una experiencia organizada, dentro de una institución, como un conjunto de cursos coherentes, agrupados y ordenados con una columna vertebral básica de los aspectos que le dan identidad. La calidad de un programa depende, fundamentalmente, del capital humano; esto es, académicos, administrativos y alumnos. La acreditación de un programa educativo ofrece a la sociedad la certidumbre y seguridad sobre la calidad del desempeño de las competencias de sus egresados propias de esta área de actividad profesional. Pero, para cada miembro de la comunidad es una experiencia diferente, asumida con criterios y valores dependiendo de la historia y la cultura individual.

Referencias [1] CONAECQ, A.C. (2003), Instructivo para la acreditación de programas del área de Química en instituciones educativas de nivel superior. México. [2] G. Zapata e I. Tejeda, (2009), “Impactos del aseguramiento de la calidad y acreditación de la educación superior. Consideraciones y proposiciones en Calidad en la educación superior”, enla Revista Calidad en la Educación, Dic., No. 31, p.p. 192-209. [3] J. Rubio, (2007), “La evaluación y acreditación de la educación superior en México: un largo camino aún por recorrer”, en Reencuentro, diciembre, número 050, p.p. 35-44, México. [4] M. Munive, (2007), “La acreditación: ¿mejora de la educación superior o atractivo artilugio estético?”, en Enseñanza e investigación en Psicología, Vol. 12, No. 2, julio-diciembre 2007, págs. 397-408, Xalapa, México.

[5] R. López, (2009), “Reseña Impacto de la evaluación en la educación superior mexicana”, en Perfiles Educativos, v. 31, n. 123, México. 15

INVESTIGACIÓN

ESTUDIO DE EFECTO DEL DISOLVENTE EN REACCIONES ORGÁNICAS MEDIANTE QUÍMICA COMPUTACIONAL Nelly González-Rivas,*1 David Corona Becerril,1 Erick Cuevas-Yáñez,1 Ma. Paulina Aydee Fuentes Benítes,2 Carlos González Romero,2 Moisés Romero-Ortega.2 1 Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable uaem-unam, Carretera Toluca-Atlacomulco Km 14.5, Unidad San Cayetano, Toluca, Estado de México, C. P. 50200. 2 Facultad de Química, uaem. Paseo Colon y Paseo Tollocan. Toluca México. C. P. 50120 *Correo electrónico: [email protected] Recepción: 16 de abril de 2012. Aceptación: 30 de mayo de 2012.

Resumen

Abstract

La mayor parte de la reacciones en química orgánica se llevan a cabo en solución. La presencia del disolvente puede dar lugar a importantes diferencias en el comportamiento químico de las sustancias, por ejemplo, la presencia de un disolvente puede acelerar una reacción por un factor de 1020. Por lo tanto, es muy importante entender cuál es el papel que desempeñan las moléculas del disolvente durante la transformación química. Una herramienta en este tipo de análisis es la química computacional, ya que utiliza diferentes modelos teóricos para describir los efectos del solvente en las reacciones orgánicas, que pueden ser divididos en dos categorías: modelos continuos y modelos discretos.

Most of the reactions in organic chemistry are carried out in solution. The presence of the solvent may lead to substantial differences in chemical behavior of the substances, for example, the presence of a solvent can speed up a reaction by a factor of 1020. Therefore, it is important to understand the role that solvent plays during a chemical transformation. One useful tool in this kind of analysis is computational chemistry, which uses different theoretical models to describe the solvent effects in organic reactions; these are divided into two categories: continuum models and discrete models.

Key words: Continuous solvent model, microsolvation, explicit solvent model.

Palabras

clave:

Modelo

de

solvente

continuo,

microsolvatación, efecto del disolvente.

Introducción Los disolventes son quizás los ingredientes más importantes y necesarios en un laboratorio de investigación en química orgánica, dentro de sus muchas aplicaciones, servir como medio en el cual se llevan a cabo las reacciones es por mucho su función más trascendental. Sin embargo, es necesario entender que un disolvente no es sólo un medio inerte en el cual las moléculas de los reactivos se encuentran y chocan para convertirse en productos químicos con grupos funcionales diferentes a los iniciales. Por el contrario, puede participar de diferentes maneras durante el transcurso de una transformación química. Una premisa fundamental en química orgánica es que la estructura molecular determina el comportamiento químico. En solución, los reactivos, los productos y el estado de transición, se encuentran solvatados, y esta solvatación es importante en el comportamiento de las especies. Además, el solvente puede actuar como un reactivo adicional durante la reacción y conservarse en el producto final o bien ser eliminado generando un producto diferente. 16

más importante que presentan es el bajo costo computacional requerido para las simulaciones. Entre los más conocidos se encuentran el PCM (Polarizable Continuos Model) y COSMO (COnductor-like Screening MOdel).

Modelos computacionales del efecto disolvente Si bien, el efecto de los solventes en las reacciones de química orgánica se conoce desde hace mucho tiempo y experimentalmente se ha demostrado cual puede ser el papel que juega. Una comprensión adecuada del fenómeno a nivel microscópico se hace necesaria, y es aquí donde los modelos teóricos han impactado profundamente la comprensión de las reacciones orgánicas en solución, incluyendo el esclarecimiento del mecanismo de reacción, desde las interacciones soluto-disolvente, estabilización del estado de transición y participación directa de las moléculas del solvente. Existen muchos modelos teóricos propuesto que pueden ser englobados en modelos continuos y discretos. A continuación se describen y se presentan algunos ejemplos seleccionados de su uso.

Modelos de solvente continuos En el modelo continuo las moléculas del disolvente no se consideran explícitamente, sino que son expresadas por un medio con una constante dieléctrica dependiente del solvente a simular. Se han utilizado con éxito relativo en los últimos años, pero por su diseño y construcción, en general, son incapaces de explicar los detalles microscópicos de las interacciones intermoleculares soluto-disolvente. La ventaja

Modelos de solvente discretos en estos se utilizan dos enfoques distintos. El primero se basa en el uso de la microsolvatación de la molécula del soluto con cúmulos de disolvente de tamaño variable, normalmente si se estudia un mecanismo de reacción, el número de moléculas utilizadas en la simulación se mantiene constante en los reactivos, productos y estado de transición. Todas las especies involucradas pueden ser optimizadas con modelos mecánico cuánticos diversos, ya sea de función de onda o de teoría de funcionales de la densidad. La principal desventaja de este enfoque es que es casi imposible saber de antemano el número de moléculas de disolvente que participan durante el mecanismo de reacción, por lo que deben ser adicionadas una a la vez y realizar las optimizaciones hasta obtener resultados congruentes. Un caso concreto es el equilibrio tautomérico ceto-enol, el cual involucra la migración de un hidrógeno con un rearreglo de los enlaces de la molécula, por ejemplo, la transformación del acetaldehído al alcohol vinílico. Las simulaciones moleculares de la reacción demostraron que, en realidad, el hidrogeno que migra no provenía de la molécula sino que era una migración asistida por el agua. Un estudio com17

putacional detallado de la reacción demostró que el mecanismo más probable involucra la participación de dos moléculas de agua. En la figura se muestra este mecanismo, en la parte a se muestra además el mecanismo asistido con una molécula de agua, sin embargo, los resultados de la energética de estas dos posibilidades mostraron que la propuesta del inciso b es la que presenta los valores más cercanos al experimento. En el segundo enfoque se toma en cuenta que, en realidad, el líquido presenta una naturaleza de distribución estadística y que se pueden conseguir distintas configuraciones del mismo a lo largo del tiempo. La distribución del líquido que rodea el soluto puede ser obtenido de la funciones de distribución del mismo. Esto puede ser utilizado para identificar los enlaces de hidrógeno y las aéreas de solvatación, luego definir el número y la ubicación de las moléculas de disolvente que rodean el soluto, obteniéndose una descripción muy cercana a la realidad. El mayor problema de este enfoque es que el costo computacional de las simulaciones es muy alto cuando se hace por medio de métodos mecánico cuánticos.

CONCLUSIONES Por medio de métodos computacionales es posible obtener una descripción microscópica detallada del papel que juega el solvente durante el desarrollo de una reacción química, sin embargo, se requiere de un trabajo importante para lograrlo. Existen diferentes enfoques para hacerlo, cada uno tiene sus virtudes y defectos, dependiendo del problema a atacar y los recursos computacionales disponibles es posible elegir entre cada uno de ellos.

Referencias [1] M. Orozco, F. J. Luque, (2000), “Theoretical Methods for the Description of the Solvent Effect in Biomolecular Systems”, Chemical Reviews, 100, 4187. [2] Gao, Q., Leung, K. T. J.(2005), “DFT calculations of

Figura 1. Mecanismo de la tautomería ceto-enol del acetaldehído asistida por agua.

18

hydrogen bonding interaction in acetic acid monohydrate an dihydrates: Implications to the absorption of acetic acid on a hexagonal ice surface” Chem. Phys., 123, 074325.

MEMBRANAS: FILTRO O BARRERA martha liliana palacios jaimes1, OMAR A. HERNANDEZ-AGUIRRE1, CLAUDIA MURO URISTA2, IVAN GARCIA OROZCO,1 Fernando cortes guzman, 1 Rosa María Gomez Espinosa1* 1 Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable UAEM-UNAM, Carretera Toluca-Atlacomulco Km 14.5, Unidad San Cayetano, Toluca, Estado de México, C. P. 50200. 2 Instituto Tecnológico de Toluca. Av. Tecnológico s/n. Ex Rancho la Virgen. Toluca, México. *Correo electrónico: [email protected] Recepción: 16 de abril de 2012. Aceptación: 30 de mayo de 2012.

Resumen

Abstract

una membrana se puede entender como la interface entre dos medios, con ciertas propiedades que la hacen ser selectiva a algunas sustancias, estas características inherentes a su estructura determinan su uso en operaciones. Hoy en día han sido empleadas en el tratamiento de aguas, alimentos, sustancias químicas etc. Podemos contar con membranas para ultrafiltración, microfiltración, nanofiltración y osmosis inversa, dependiendo del tamaño de poro se emplean en el tratamiento de agua.

A membrane can be understood as the interface between two media with certain properties that make it selective to some substances, these features inherent in its structure determine their use in operations today have been used in water treatment, food, chemicals etc., we have membranes for ultrafiltration, microfiltration, nanofiltration and reverse osmosis depending on the pore size. Key words: Membrane, classification of membrane and

membrane operation . Palabras clave: membrana, clasificación de membrana y operación de membrana.

Membrana Una membrana puede definirse como una película delgada que separa dos fases y actúa como barrera selectiva al transporte de materia. Esta definición implica que existe una diferencia de potencial químico entre ambas fases debido a una fuerza impulsora originada por una diferencia de concentración o de presión. Es importante resaltar que la membrana no actúa como un material pasivo, sino como uno funcional, por ello hay que tener muy en cuenta sus propiedades y su posible influencia sobre el proceso de adsorción. [1]

Figura tomada de http://s3-eu-west-1.amazonaws.com/aguapasion/ images/valoraciones/0001/0595/proceso-osmosis-inversa_foro.gif

Membranas según su naturaleza •

Clasificación de membranas Una clasificación simple atendiendo a criterios generales como son: su naturaleza, estructura y el mecanismo de separación es la siguiente.

•

Biológicas, forman parte de los seres vivos y son esenciales para nuestra vida. Sus funciones y comportamiento son variados debido a que están presentes en numerosos órganos y niveles. Sintéticas, membranas artificiales creadas para una aplicación particular y cuyo desarrollo está de moda por la gran versatilidad que presentan. 19

Membranas según su estructura •

•

Macroscópica, dependiendo de la configuración que adopten en función del proceso en el cual intervienen. Microscópica, se diferencian en función de su porosidad, concepto muy importante ya que dependiendo del tamaño de poro el mecanismo de separación es uno u otro, entre otros pueden ser: nanofiltración (nf), ultrafiltración (uf), microfiltración (mf) u ósmosis inversa (oi).

Membranas según el mecanismo de separación • •

•

Porosas, la separación se fundamenta en el tamaño de poro que posee la membrana. Densas, la difusión de especies tiene lugar en el volumen libre de que está presente entre las cadenas macromoleculares del material de la membrana. Intercambio iónico, son membranas no porosas, geles muy hinchados portadores de cargas positivas (intercambio aniónico) o negativas (intercambio cationico).

Las propiedades de una membrana polimérica dependen fundamentalmente de dos factores: la naturaleza físico-química del polímero, que establece las posibles interacciones con los compuestos que se quieren separar, y el método de obtención de la misma, que determina su estructura. El tamaño molecular, forma y características químicas de un compuesto orgánico, han demostrado tener influencia en la tasa de permeado a través de una membrana. Los polímeros más usados en la fabricación de membranas comerciales son: acetato de celulosa (AC), poliamida (PA), polivinilalcohol (PVA), polietersulfona (PES), entre otros. Exceptuando las primeras, las demás son membranas compuestas de película fina (TFC, siglas en inglés), con una capa superior activa densa depositada sobre un soporte asimétrico. [2,3]

se escogen en cada caso particular atendiendo a factores tales como: tamaño de las partículas que se desean separar, naturaleza química del soluto y afinidad por la membrana, la concentración de la disolución y la influencia de la temperatura o el pH. Se define una operación de membrana como aquella en la que una corriente de alimentación se divide en dos: un permeado, parte de la disolución que ha pasado a través de la membrana, y un concentrado, que es la parte de disolución que no la ha atravesado. Pueden utilizarse para concentrar o purificar una solución o suspensión y para fraccionar una mezcla. Una clasificación general de las operaciones de membrana más habituales en el tratamiento de aguas debe considerar los parámetros: fuerza directora, mecanismo de separación y estructura de la membrana. El principio básico de la microfiltración y la ultrafiltración es la separación física. Es el tamaño de poro de la membrana lo que determina hasta qué punto son eliminados los solutos de interés. La diferencia principal entre ambas, radica en el tamaño de partícula que separan; las membranas de microfiltración tienen un tamaño de poro de más de 0,1 μm y las de ultrafiltración entre 0,04 y 0,1 μm.

Operación de membrana Las operación de membranas tienen un amplio campo de aplicación en el mundo industrial, en nuestro caso nos centraremos en las aplicaciones que tienen para la depuración de aguas. Los procesos en los que intervienen 20

Figura tomada de http://www.lenntech.com/espanol/images/filtr-techn.gif

En el caso de la microfiltración, a pesar de que el intervalo de presiones de trabajo son muy bajas (0,1 – 2 bar), se obtienen altos valores de permeabilidad ( > 50 L m -2 h -1 bar -1), mientras que para las membranas de ultrafiltración las permeabilidades oscilan entre 10 y 50 L m -2 h -1 bar -1 con presiones entre 1 y 5 bar. La operación de nanofiltración consiste en un proceso realizado por membranas operadas bajo presión en un intervalo entre 5 y 35 bar, en la que solutos de bajo peso molecular son retenidos. Las sales monovalentes, en cambio, son débilmente rechazadas a través de la membrana con el filtrado. Esto provee un rango de selectividad entre las membranas de ultrafiltración y ósmosis inversa, permitiendo simultáneamente concentrar y separar solutos orgánicos. La aparición de estas membranas es relativamente reciente, data de la década de los setenta, y se obtuvieron a partir de modificaciones de aquellas de ósmosis inversa, en donde se pretendía conseguir mayores niveles de flujo. La ósmosis inversa es un procedimiento que garantiza el tratamiento desalinizador físico, químico y bacteriológico del agua. Funciona, generalmente, mediante membranas de poliamida semipermeables, enrolladas en espiral, que actúan de filtro, reteniendo la mayor parte de las sales disueltas al tiempo que impiden el paso de las bacterias y los virus, obteniéndose un agua de alta pureza. En estas membranas el rechazo de solutos no ocurre mediante filtración, sino que el mecanismo de transporte característico es el de disolución-difusión a través de la membrana. A manera de resumen, una membrana de nanofiltración retiene solutos que la ultrafiltración pasaría, y deja pasar sales que la ósmosis inversa retendría. Un aspecto importante que hay que destacar en las operaciones con membranas es la forma de llevar a cabo el mecanismo de filtración, hay dos formas de hacerlo. Flujo lineal, donde la corriente alimento pasa frontalmente por la membrana, por lo que las direcciones del flujo y del campo de fuerzas coinciden. La otra forma de hacerlo es con Flujo cruzado, la corriente alimento pasa de forma perpendicular a la membrana. Con flujo lineal, el flujo se va impidiendo a medida que aumenta el tiempo, ya que se va depositando sustancia sobre la superficie de la membrana, para el caso de flujo cruzado la deposición de sustancia es menor. [4]

Ventajas en la utilización de membranas Como se ha podido comprobar, la utilización de membranas ha experimentado un aumento considerable en las últimas décadas, esto se debe a que presentan numerosas ventajas: •

•

• •

•

•

La separación tiene lugar a temperatura ambiente sin cambio de fase, lo que ofrece una ventaja energética comparada con otras operaciones aplicadas a la concentración o purificación como la destilación. La separación no necesita la adición de productos químicos, este aspecto es muy favorable de cara a la calidad del producto. Las membranas pueden ser muy específicas para la separación de un tipo concreto de compuesto. Es un campo aún por descubrir, debido a la gran variedad de polímeros que se pueden usar para su fabricación, así como los aditivos que se les añade para modificar su comportamiento. En la medida que aumentan las investigaciones en la tecnología de membranas se reducen costes y aumenta su eficacia, con lo cual pueden cubrir mayores demandas. Las membranas pueden trabajar en continuo, son fácilmente escalables y combinables con otros procesos.

Conclusión Las membranas son barreras selectivas ampliamente empleadas en procesos de filtración, purificación, concentración, etc.; gracias a sus propiedades tanto físicas como químicas han hecho que la operación de membrana hoy en día ofrezca ventajas sobre otros materiales destinados a los mismos fines.

Referencias [1] M. Mulder, (2000), Basic Principles of Membrane Technology. Kluwer Academic Publishers. London. [2] R. W.Baker, (2004), Membrane technology and applications. WILEY, 2a ed. United Estates. [3] A. I. Schäfer, A. G. Fane, T. D. Waite, (2005), Nanofiltration principles and applications. ELSEVIER, New York. [4] K. Peinemann, S. Pereira, (2010), Membranes for water treatment, WILEY-VCH.

21

UNA ALTERNATIVA AL AGOTAMIENTO DE HIDROCARBUROS: EL PROCESO FISCHER-TROPSCH TELÉSFORO JESÚS MORALES JUÁREZ,*1 ROSALVA LEAL SILVA,2 IVAN GARCIA OROZCO,2 ROSA MARÍA GÓMEZ ESPINOSA,2 MÓNICA MOYA CABRERA.2 1 Facultad de Química. uaem. Paseo Colón y Paseo Tollocan. Toluca, México. C. P. 50120. 2 Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable uaem-unam, Carretera Toluca-Atlacomulco Km 14.5, Unidad San Cayetano, Toluca, Estado de México, C. P. 50200. *Correo electrónico: [email protected] Recepción: 2 de julio de 2012. Aceptación: 2012.

RESUMEN

ABSTRACT

Actualmente, el petróleo representa casi 40% de la energía que se consume en el mundo, además de ser fuente de materias primas para obtener muchos de los satisfactores que a diario utilizamos. Pero su extracción ha iniciado un irremediable descenso debido al agotamiento de las reservas. Se acabará en no más de 40-45 años a nivel mundial. En México, el panorama es más desalentador, pues el petróleo se agotará en no más de 15 años. Algunas alternativas que se plantean para generar energía por otras fuentes son: el uso de la biomasa para generar electricidad, el uso de celdas de hidrógeno, la fisión y la fusión nuclear, y el uso de celdas solares. Pero la obtención de materias primas no es fácil al agotarse las reservas petroleras. Aquí es donde el proceso Fischer-Tropsch resulta fundamental para generar productos que sustituyan a los derivados del petróleo.

Currently, oil is used to cover almost 40% of the globally consumed energy as well as being used as the primary source for many goods we use everyday. However, the world production of oil has begun to unavoidably drop due to the shortage of reserves. The world reserves will be depleted in no more than 40-45 years. In Mexico, the prognosis is more discouraging, as the local oil reserves should last only 15 more years. Some proposed alternatives to generate energy from other sources are: the use of biomass in the production of energy, the use of hydrogen-fuel cells, nuclear fission and fusion and the use of solar cells. However, the substitution of oil in the production of hydrocarbon starting materials is not so easy. Here, the Fischer-Tropsch process has the potential to cover this demand. KEY WORDS:

Energy, Oil, Fischer-Tropsch

PALABRAS CLAVE: Petróleo, Fischer-Tropsch, Energía.

Un poco de historia El proceso Fischer-Tropsch (FT) fue patentado por los alemanes Franz Fischer y Hans Tropsch en 1925 (figura 1), llevado a escala piloto en 1934 e industrializado en 1936. La Segunda Guerra Mundial hizo difícil el acceso a fuentes de petróleo mientras que Alemania producía mucho carbón, convertible en gas de síntesis. Fischer y Tropsch descubrieron como convertir carbón a una mezcla de gases (syngas) que pueden ser transformados a combustibles líquidos como gasolina, diesel y keroseno. A principios de 1944 Alemania producía, a partir 22

Figura 1. Franz Fischer and Hans Tropsch

de carbón, 124,000 barriles/día de combustibles, que provenían de 18 plantas de licuefacción y de 9 plantas FT que aportaban unos 14,000 barriles/día. Entre 1944 y 1945 las plantas alemanas fueron dañadas por los bombardeos aliados. Algunos científicos alemanes que habían trabajado en el proceso FT fueron enviados a trabajar a EE.UU. El programa estadounidense FT fue abandonado en 1953. A partir de los años 1950 esta tecnología renació en Sudáfrica, para enfrentar un embargo internacional de petróleo. La empresa South African Synthetic Oil Ltd. (Sasol) desarrolló sus procesos y construyó en 1955 un complejo FT (Sasol 1) [1]. A principios de los años 1980 otras dos plantas (2 y 3) se inauguraron. En 2003, Sasol producía el 41% de los combustibles de automoción consumidos en Sudáfrica. La década de 1990 fue de petróleo barato que frenó los desarrollos en fuentes alternativas al petróleo, entre ellos, la síntesis FT. Al aumentar su precio a partir de 2000, el interés ha renacido y varias empresas anuncian nuevos desarrollos. El más avanzado es el proyecto Gas-to-Liquids “Oryx” en Qatar, basado en la tecnología FT de Sasol, cuyo arranque se dio en 2006. El aumento de los precios del petróleo ahora lo hace atractivo. El uso de éstas plantas se justifica si el petróleo es caro o escaso y se dispone de materias primas baratas, por ejemplo: carbón, gas natural o residuos pesados de refinerías.

ro o cobalto), la cual produce hidrocarburos. El gasoil obtenido mediante el proceso FT tiene bajos contenidos de azufre y aromáticos, por ello es de fácil salida al mercado. La desventaja es que la emisión total de CO2 para el combustible obtenido via FT es casi dos veces superior al de la refinación de petróleo. A la salida de un reactor Fischer-Tropsch se obtiene una mezcla de hidrocarburos con una amplia distribución de pesos moleculares; los productos son principalmente alcanos, siendo el metano el más ligero, y los de cadena media como gasolinas y keroseno que son utilizados como combustibles. La naturaleza y proporción de los productos depende del tipo de reactor y de catalizador.

Las reacciones Un primer paso es la obtención del gas de síntesis o syngas, haciendo reaccionar gas natural (CH4) con vapor de agua. La mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno también se obtiene mediante la reacción de gas de agua haciendo pasar vapor de agua sobre coque a alta temperatura (esquema 1):

CH4+ H2O C+ H2O

CO+3H2 CO+H2

Esquema 1. Reacciones de gas de síntesis y gas de agua

Fundamentos del proceso El proceso Fischer Tropsch [2] es una reacción química entre monóxido de carbono e hidrógeno (gas de síntesis o syngas), facilitada por un catalizador (hier-

La mezcla de estos gases es destilada para obtener los productos por separado y llevar a cabo el proceso FT con la estequiometria requerida. En el esquema 2 se indican las principales reacciones y los resultados. 23

Éstas se llevan a cabo sobre catalizadores de cobalto o hierro. Para un buen rendimiento se requiere alta presión (20 – 30 bar) y temperatura (200 - 300°C). Si no se controlan las condiciones de reacción como estequiometria, temperatura o catalizador, se obtienen productos indeseables: cantidades excesivas de metano, mezclas de alcoholes o carbono sólido.

Reactores de alta temperatura con catalizadores a base de hierro Operan a temperaturas de 3502 ptC con gas de síntesis proveniente de carbón mineral y baja relación H2/CO. Una muestra de este tipo es el reactor Synthol sasol Avanzado, desarrollado con tecnología reciente, y usado en las nuevas plantas SASOL. Consta de un vaso vertical con la mezcla catalítica en el fondo. El gas de síntesis se inyecta por la parte inferior y los productos son extraidos por la parte superior. Permite recuperar 20,000 barriles/día de hidrocarburos.

Los catalizadores Se han usado tres tipos de catalizadores en el proceso FT: 1. A base de hierro, que operan a altas temperaturas (330-350oC) y que producen hidrocarburos ligeros, el producto mayoritario es gasolina. 2. A base de cobalto, que operan a más bajas temperaturas (2002 ptC) y producen hidrocarburos más pesados, el producto mayoritario es diesel. Los catalizadores no son hierro o cobalto puros, sino estructuras compuestas en donde está presente un promotor de oxidación (potasio o zirconio) que inicia la reacción FT, un metal activo (hierro, cobalto o níquel) que la facilita, y un promotor de reducción (platino o rubidio) que reactiva al metal activo después de que ha sido oxidado, y un soporte (óxidos de silicio o aluminio). 3. Carbonilos metálicos, que son los catalizadores de uso más reciente.

Los reactores El reactor contiene el catalizador que permite la reacción, la entrada del gas de síntesis y la salida de hidrocarburos. Mantiene temperatura y presión constante (la reacción FT es exotérmica, por lo que debe controlarse la temperatura). Se han desarrollado varios reactores para usarse dependiendo del tipo de catalizador y temperaturas de operación.

Figura 2. Reactor de Lechada

24

Reactores de baja temperatura con catalizadores a base de cobalto Una muestra es el Reactor de Lechada (figura 2), permite operar con catalizadores de hierro o de cobalto. Consiste en un vaso vertical presurizado conteniendo una mezcla líquida de hidrocarburos y el catalizador (lechada). El gas de síntesis es inyectado por el fondo y circula a través de la lechada en forma de burbujas; en ese medio se lleva a cabo la reacción ft. Los productos son extraídos por la parte superior. Su principal ventaja es su fácil control de presión y temperatura, y que el catalizador puede ser remplazado sin detener su operación. Genera 17 000 barriles/día de hidrocarburos. CALIDAD DE LOS PRODUCTOS Cuando el gas de síntesis utilizado ha sido limpiado de partículas y azufre presentes, la reacción FT permite obtener hidrocarburos de alta calidad, destacando las siguientes ventajas:  Menos de 1 ppm de azufre (10 a 500 en combustibles regulares).  Menos del 1% de aromáticos, los cuales contribuyen a la contaminación ambiental.  Es más rápida y fácil la capacidad de autoignición del diesel obtenido.  La combustión de los combustibles FT es más limpia.  Los combustibles generan 20-33% menos monóxido de carbono, 9-20% menos NOx, 20-26% menos partículas.

Imagen tomada de http://www.nrel.gov/learning/images/photo_09866.jpg

de presión-temperatura, la relación H2/CO, y el diseño de mejores reactores. A medida que estas condiciones se optimicen, el proceso FT será más competitivo comercialmente representando una respuesta al agotamiento del petróleo. Se trata de una alternativa viable y económicamente rentable en la obtención de hidrocarburos y materias primas derivados de ellos.

El futuro del proceso ft

Referencias

El proceso Fisher-Tropsch puede convertir gas de síntesis obtenido de gas natural, coque o biomasa a hidrocarburos líquidos, los cuales pueden ser escalados a diesel, kerosenos, naftas petroquímicas y aceites lubricantes [3 y 4]. Este proceso se ha aplicado cuando hay escasez de petróleo o su precio es muy elevado. Ahora que sus fuentes se están agotando, la tecnología FT ha recibido mayor atención como una ruta para obtener esos productos. La investigación para mejorar la eficiencia de este proceso es un tema de todos los días. La investigación se centra en la eficiencia y selectividad de los catalizadores, los medios de reacción, las condiciones

[1] J. Haggin, (1984), “Dow continues Fischer-Tropsch development”, Chem. Eng. News, 62 (10), p.p. 24–25. [2]. R. B. Anderson, (1984), The Fischer-Tropsch Synthesis. Academic Press, Berlin. [3]. J. Haggin, (1990), “Stendy progress continues Fisher-Tropsch Tecnology” Chem. Eng. News Archive, 68 (30), 27–32 [4]. X. Guo, G. Liu, E. D. Larson, (2011), “HighOctane Gasoline Production Tecnology by Upgriding Low Temperature Ficher-Tropsch Syncrude”, Ind. Eng. Chem. Res. 50 (16), pp 9743–9747. 25

EXTENSIÓN

CERTIFICACIÓN ISO 9001:2008: UN PROCESO DENTRO DE LOS LABORATORIOS DE LA FACULTAD DE QUÍMICA

Jesús Alfredo Liévanos Barrera,* Noé Millán Mercado Facultad de Química UAEMex. Paseo Tollocan esq. Paseo Colon, Toluca, Estado de México. C.P. 50120 México. *Correo electrónico: [email protected] Recepción: 2 de julio de 2012. Aceptación: 2012.

Resumen

Abstract

Dentro de un espacio universitario existe aquello que llamamos laboratorio, se trata del lugar donde se llevan a cabo actividades prácticas correlativas a la docencia, servicio o investigación, dicho sitio es más específico y de mayor riesgo, ya que en él encontramos sustancias peligrosas como los reactivos químicos, que presentan diversas características, algunas inocuas y otras adversas. El certificar este proceso con una norma internacional que se enfoca a la calidad, como la iso 9001:2008, representa todo un reto.

Inside in a university space there is a place denominated laboratory, in which carry out practice activity correlative to teaching, service or research, such place is the most special, specific and increased risk of every space, because the elements that contribute these characteristics are the chemical reagents which present several characteristics, any inoffensive and another adverse and certifing this process with an international standard that is approached to the quality like iso 9001:2008 represent all a challenge.

Palabras clave: Reactivo químico, Certificación, 9001:2008.

Key words: chemical reagent, certification, 9001:2008.

iso

iso

(National Fire Protection Association), la cual maneja los reactivos que representan un riesgo a la Salud, identificándose y almacenándose en color azul, Inflamables en color rojo, Reactividad en color amarillo y peligrosos al Contacto en color blanco, este último riesgo lo adiciona J..T. Baker. Y dentro de cada uno de estos niveles de riesgo se clasifican del cero al cuatro, representando el cero sin riesgo, no se inflama y estable y el cuatro como mortal o altamente inflamable, muy reactivo o bien con daño severo al contacto.

Caracteristicas de seguridad Dentro de los diversos fabricantes de reactivos químicos, encontramos los siguientes: J.T. Baker, Sigma Aldrich, Hycel, Reasol y para los medios de cultivo Beckson and Dickson, siendo la característica más común la clasificación de riesgos según la N.F.P.A. 26

Certificación Recientemente se certificó el proceso “Control y abastecimiento de reactivos” con la norma ISO 9001:2008, éste se enfocó a los laboratorios de docencia de la Unidad Colon, considerándose dentro

Figura 1. Ejemplo, de un rombo de seguridad, según NFPA, para un material químico (Alcohol etílico y se almacena en color rojo, inflamables.

del alcance: L-1, L-2, L-3, L-4, L-5, L-6, L-7, L-10, L-11 y L-12. Siendo un total de diez laboratorios los que cuentan con este proceso, lo que representó un mayor nivel de complejidad. Dentro de este proceso se tiene considerado el control en cuanto al contexto de seguridad, conformado por la identificación con una etiqueta del color que represente el riesgo, su color de almacenaje y nivel de riesgo, en forma adicional se enfoca al nivel de abastecimiento de reactivos químicos hacia los laboratorios de docencia, anteriormente descritos. La Unidad Colon es el almacén más grande de reactivos químicos en el valle de Toluca, ya que llegamos a tener más que nuestros propios proveedores, teniendo un total de 3700. El reto que representó identificar y almacenar en función al color de almacenaje es que sólo algunos envases de reactivos vienen con sus características de seguridad, o bien presentan información diferente de seguridad. Luego entonces, el primer paso fue homologar la información, para lo que fue necesario obtener la información del catálogo de J.T. Baker y de hojas de seguridad que se encuentran en línea de Sigma Aldrih. También se recurrió a la nom-018-stps2000, sistema para la identificación y comunicación de peligros y riesgos por sustancia química peligrosa, donde se encuentra información para: salud, inflamabilidad y reactividad. Todo esto se almacenó en una base de datos con los siguientes datos: clave, nombre del reactivo, número cas (Chemical Abstracs Service), color de almacenaje y sus niveles de riesgo, para cada reactivo químico. La calidad en la Universidad es el diario vivir, haciendo bien nuestras actividades, buscando y

encontrando como mejorarlas dentro del s.g.c., o bien trabajando para adicionar nuestra tarea o proceso al sistema, para así dar atención y servicio de excelencia a nuestros clientes internos y externos. La Facultad de Química, alineada con esta filosofía, certifica este proceso de control y abastecimiento de reactivos con el organismo certificador atr (American Trust Register, S.C.), siendo a la fecha pionera y única en su género en esta Universidad y a nivel nacional, somos la primera que incursiona y certifica con la norma iso 9001:2008 este tipo de procesos que se enfoca al contexto de seguridad de los reactivos químicos y a su abastecimiento. Este logro es el resultado de un trabajo en equipo, planeado y organizado, en el que participaron personal técnico de laboratorios, administrativos, directivos, proveedores y personal de la Dirección de Organización y Desarrollo Administrativo. Con el presente documento se difunde el quehacer cotidiano de la Facultad de Química dentro de un entorno de calidad, siendo este trabajo con un enfoque en el que los diversos contextos teóricos fueron llevados a la práctica, con beneficios hacia la comunidad de la Facultad.

Referencias [1] C. Doria, (2009), “Química verde: Un nuevo enfoque para el cuidado del medio ambiente”, en Revista Educación Química, octubre, México. [2] Informe General del Estado de la Ciencia y la Tecnología, (2006), Establecimientos certificados en iso 9000:2000. México. [3] J. Quevedo, (2006), La certificación de calidad ISO 9001:2000, en Educación, Republica Dominicana. [4] M. Jaramillo, (2005), Camino a la excelencia, Estudios gerenciales, Universidad ICESI, Colombia. [5] O. Gómez, (2010), Modelo multicriterio para determinar el beneficio derivado de la implementación de un sistema de gestión de calidad según la norma iso 9001:2000, Universidad de Antioquia, Colombia. [6] V. Nava, (2004) Resultados de la aplicación de la norma iso 9001:2000 en el desempeño de las organizaciones certificadas en México (Tesis para obtener grado de Doctor en Administración), Universidad la salle, México. 27

Instrucciones para colaboradores de ENLACE QUÍMICO Enlace Químico es una revista semestral científica y de divulgación, editada, publicada y distribuida por la Universidad Autónoma del Estado de México a través de la Facultad de Química. El interés de la revista es la difusión de trabajos escritos de revisión, divulgación e investigación en el área de las ciencias Químicas. Los trabajos en todos los casos deben de cumplir con los siguientes requisitos: •

•

Los documentos deben ser inéditos, originales y no haber sido publicado en otro medio impreso o electrónico. El envió o entrega de un trabajo a esta revista compromete a su(s) autor(es) a no someterlo simultáneamente para su publicación Las colaboraciones deben estar redactadas de manera clara y precisa, en un lenguaje sencillo, accesible al público en general con temas de actualidad y relevancia.

Requisitos para los artículos Los trabajos enviados pueden ser de divulgación de alguna de las áreas de la Química o artículos que muestren resultados derivados de investigación en dicha área. Los manuscritos enviados deberán cumplir las presentes normas. De ser así se procederá a su revisión crítica, cuya opinión favorable es requisito para su publicación. Las colaboraciones aceptadas están sujetas a corrección de estilo y edición. • • • • • • • • •

28

La contribución debe enviarse en un archivo de texto (Word) en tipo de letra Times, con un espaciado de 1.5 líneas. Los trabajos deben observar los siguientes datos: Titulo claro y breve, en mayúsculas, tamaño 13. Autores (nombre y apellidos) en mayúsculas, tamaño 9, indicando con un asterisco (*) el autor principal del trabajo. Adscripción de los autores (institución y dirección postal), tamaño 9. Correo electrónico de contacto, únicamente del autor responsable de la publicación, en tamaño 9. Resúmenes en español y en inglés con un máximo de 200 palabras, en tamaño 10. Un máximo de 3 palabras clave, en tamaño 10, tanto en español como en inglés. El texto principal del trabajo que puede contener tantas secciones como sean necesarias, escrito en tamaño 10. Las referencias deben señalarse como números arábigos entre corchetes [1] de forma continua. Las tablas, esquemas y figuras deberán nombrarse como números consecutivos

•

•

y deben ir ubicadas inmediatamente después de su referencia en el texto. Las leyendas de tablas, esquemas y figuras deberá estar en tamaño 9. El cuerpo general de las tablas deberá estar en tamaño 9. En el caso de incluir imágenes, deben estar insertadas en el lugar adecuado del texto y enviarse por separados como un archivo de imagen en formato TIF. La resolución mínima aceptada es de 300 ppp (puntos por pulgada o dpi) en un tamaño de 20x15 cm. La extensión del manuscrito debe ser entre tres y cinco páginas para artículos de divulgación, y entre cuatro y ocho páginas para artículos científicos. En ambos casos deben de estar incluidas imágenes, cuadros o tablas y referencias.

Las referencias en tamaño 8 deben incluir los siguientes datos básicos: •

•

• • •

•

Inicial, Apellido del autor(es); título del libro en cursivas, editorial: ciudad de publicación, número de edición, año de publicación, volumen y número de página inicial. Inicial, Apellido del autor(es); título del artículo entre comillas, nombre completo de la revista en cursivas, año de publicación, volumen y número de página inicial. Inicial, Apellido del autor; título de la tesis entre comillas, Tesis de Maestría en cursivas, Institución otorgante en cursivas, año, país. Para páginas de internet, dirección http:// direccionelectronica.com y [fecha de consulta]. Siempre que el trabajo sea resultado de algún proyecto financiado, indicar quien lo financia y el número de proyecto. Si se trata de un trabajo o ponencia presentada a un congreso, debe indicarse dentro de las referencias. Los artículos de divulgación tendrán como máximo de cinco referencias, mientras que los artículos científicos solo estarán limitados por el número máximo permitido de páginas.

Como una guía para la preparación de los artículos, los autores pueden solicitar a la dirección de correo [email protected] un templete con los formatos arriba especificados. El manuscrito en formato Word, así como las imágenes en formato .jpg o .tif, deben enviarse por correo electrónico a [email protected]. La fecha de cierre para la recepción de contribuciones serán el 1 de abril y 1 de octubre, para ser publicados, una vez aceptados, la primera semana de febrero y agosto.