Autor: María Concepción Ríos Contreras Temas de química CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA 1.
Concepto de ciencia y química:
Considerando lo que menciona (Escalona, 2005), acerca de que los seres humanos al ir adquiriendo conocimientos y habilidades, comenzaron a organizar sus descubrimientos y a aplicar estos conocimientos a la invención de dispositivos y técnicas que les permitieron una vida más fácil. Comenta por ejemplo, que lo primeros metalistas, aprendieron a conocer las propiedades de los metales y los emplearon sabiamente, combinándolos en las proporciones que daban los mejores resultados. De igual manera en otras disciplinas, como la medicina, agricultura, entre otras, se podrían señalar otros ejemplos cuyos trabajos ayudaron a dar origen a la ciencia, (op,cit), que es la recolección análisis y organización de conocimiento acerca del mundo natural. Comenta que la ciencia a su vez, ayuda a la tecnología, es decir, a las aplicaciones de la ciencia a la conversión de recursos naturales en bienes y servicios que satisfacen las necesidades del hombre. (Guevara, Cedillo, & Colsa, 2008) Comenta la gran importancia que tiene la química en la elaboración de materiales de uso cotidiano por el hombre como es la mezclilla, plásticos, música, zapatos, etc. Elaborados con distintos materiales que resultan de la aplicación del conocimiento científico y tecnológico, en especialmenciona el autor- de la química. El disfrutar de los beneficios de la química requiere, según ella, del trabajo de los profesionales dedicados al estudio de la materia y sus transformaciones, es decir de la química. La química, menciona, es una ciencia que investiga y explica la estructura de la materia, su composición, sus propiedades, y las transformaciones que experimenta y su relación con la energía. De igual manera, se menciona en su libro que la técnica, como acción transformadora es mucho más antigua que la ciencia, dado que la habilidad del ser humano para elaborar diversos instrumentos siempre representó una
importante ventaja en su evolución; esto se manifiesta ante el hecho de que el hombre, desde épocas muy antiguas, aprendió a utilizar diversos materiales a su alcance para cazar animales, defenderse de ellos, así como recolectar alimentos de manera efectiva. La ciencia según (op,cit), como se concibe actualmente, tiene su origen a finales del siglo XVI y comienzos del siglo XVII. En el siglo XVIII surgió la química como ciencia, a partir de los trabajos del francés Antoine Lavoisier. Pero ¿qué es ciencia? (Garritz & Chamizo, 1998), señala que no es sencillo definir ciencia, puesto que es una de las actividades más importantes del hombre, que ha cambiado radicalmente la forma de vida del hombre. La describe como la forma de interpretación del mundo mediante un sistema lógico y uniforme de pensamiento, basado en el método científico el cual se desarrolla a través de los conocidos como pasos del métodos científico como son la observación controlada y reproducible, el agrupamiento de diversas mediciones en leyes generales y la explicación e interpretación de estas leyes mediante la presentación de modelos y teorías cuyos resultados, al ser contrastados nuevamente con la observación, se han podido reproducir. La ciencia, desde la perspectiva de (Garritz & Chamizo, 1998), ayuda al hombre a prever lo que puede suceder. 2.
Momentos relevantes en la historia de la Química
Existen varios autores entre ellos, (Malone, 2000) y (Nahón Vázquez, 2009), que coinciden en la historia de la química señalando las evidencias arqueológicas que indican que el fuego fue usado por los humanos durante, al menos 400,000 años, lo cual debió ser una gran herramienta en la época prehistórica. (Malone, 2000), menciona que desde el dominio del fuego se dieron muchos avances significativos basados en la observación y uso de fenómenos químicos, asimismo, señala que en un principio los seres humanos utilizaban piedras para fabricar sus herramientas, pero a partir de unos 10,000 años una sustancia natural diferente que podía tallarse y adoptar formas diferentes, el cobre, que sin embargo era raro encontrarlo en forma natural; fue por accidente, que alguien descubriera que el fuego del carbón de un horno de barro podía transformar la malaquita, una
piedra verde, en cobre, un metal rojizo. Comenta que hacia el año 3000 a.C., los egipcios podían teñir telas y embalsamar a sus muertos, no obstante, desconocían como ocurrían los procesos. Explica que durante los primeros siglos de la Edad Media (500-1600d.C.), la química alcanzó un desarrollo considerable, ya que los químicos de ese tiempo conocidos como alquimistas se creía tenían poderes mágicos, ellos buscaban convertir metales baratos como el plomo y el zinc en oro, al cual consideraban como el metal perfecto. Señala que la creación del Química moderna se remonta a finales del siglo XVIII, cuando se propaga el uso de la balanza analítica. (Nahón Vázquez, 2009), Refiere que hacia 1774, se produjo la primera revolución de la Química, cuando Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) propuso la ley de conservación de la masa. El éxito de su trabajo se debió en gran parte, según el autor, a las mediciones cuidadosas que realizaba en sus experimentos. Narra,que la segunda revolución de la química, se produjo cuando se encontró un orden para la diversidad de las sustancias existentes en la naturaleza, trabajo realizado por cientos de científicos que permitió la clasificación de los elementos; entre ellos menciona a Johan Wolfang Dobëreiner (1780-1849), quien mostro la existencia de “triadas” en 1826, Alexander-Emile Beguyer de Chancourtois (1820-1886), que presentó un ordenamiento espiral de los elementos en 1864, John Alexander Reina Newlands (1837-1869) presento la llamada “Ley de las octavas”. Mendeleiev, ordena los elementos en función de sus pesos atómicos enunciando la ley periódica. Relata que la tercera revolución de la química inicia alrededor de 1855 y se mantuvo hasta la mitad del siglo XX, relacionada con los modelos atómicos y moleculares. (Asimov, 2003), menciona en su libro que en 1789 Lavoisier publicó un libro (tratado elemental de Química) que aportó al mundo una visión unificada del conocimiento químico en base a sus nuevas teorías y nomenclatura. 3.
Relación de la química con otras ciencias
(Chang & College, Química, 2002), comentan que es frecuente considerar a la Química como la ciencia central, ya que los estudiantes de biología, física, geología, ecología y otras disciplinas, es esencial tener un conocimiento básico de química. Asimismo en lo que respecta, su relación con la salud y la medicina, los médicos deben tener conocimientos de la química acerca de los componentes implicados en las enfermedades, y en los medicamentos, en la industria farmacéutica, los químicos investigan potentes fármacos con pocos o nulos efectos colaterales, en lo que respecta a la energía y al medio ambiente, menciona que la energía es un producto secundario de
muchos procesos químicos.
Actualmente las principales fuentes de energía más comunes son los combustibles fósiles (carbón, petróleo, y gas natural), comenta que considerando la velocidad actual de consumo, las reservas de estos combustibles alcanzarían para otros 50 ó 100 años, de ahí la urgencia para encontrar fuentes alternativas de energía. Una fuente prometedora es la energía solar, o bien como lo menciona el autor, también otra alternativa sería la fisión nuclear, con la debida preocupación por los desechos radiactivos. Menciona que será trabajo de los químicos encontrar la forma de eliminar los desechos tóxicos. 4.
Método científico
El método científico, (Chang & College, Química, 2002), enfoque sistemático para la investigación, conformado por varios pasos. El primero es definir, según el autor, con claridad el problema, el siguiente radica en desarrollar experimentos, hacer observaciones cuidadosas y anotar la información o datos del sistema, que es parte del universo que se investiga. Los datos obtenidos en la investigación pueden ser cualitativos o cuantitativos, cualitativos cuando son observaciones generales acerca del sistema, y cuantitativos cuando se obtienen números al hacer mediciones del sistema. Cuando los experimentos se han completado y se cuenta con suficientes datos, el siguiente paso es la interpretación, que significa, según el autor, que los científicos intentan explicar el fenómeno observado. Con base a los datos reunidos, se formula una hipótesis, es decir una explicación tentativa para una serie de observaciones, se programan nuevos experimentos
para probar la validez de la hipótesis en tantas formas como sea posible, y el procedimiento empieza de nuevo. Una vez reunidos suficientes datos, aconseja el autor, resumir la información en forma concisa, como una ley, En ciencia, una ley es un enunciado conciso, verbal o matemático, de una relación entre fenómenos que siempre se repite bajo las mismas condiciones. Las teorías que resisten muchas pruebas experimentales para verificar su validez, se convierten en teorías. Una teoría, menciona el autor, es un principio unificador que explica un grupo de hechos y las leyes que se basan en éstos. 5.
División de la química
Desde el descubrimiento del fuego, el hombre tendía a dividir las sustancias en dos clase, las que ardían y las que no, (Asimov, 2003), la idea inmediata, menciona el autor, es que las clases de sustancias eran combustibles y no combustibles. Que de igual manera, se podían considerar como las que provenían de cosas vivientes y las que no provenían de estas, aunque con las consiguientes excepciones, (el carbón y el azufre que parecen de la parte no viviente son combustibles). El creciente conocimiento en el siglo XVII, reveló que la combustibilidad no era todo lo que separaba los productos de la vida de los de la no-vida. Las sustancias de la no-vida, como lo menciona el autor, podían soportar tratamientos energéticos, mientras que las sustancias provenientes de la materia viva, no pueden. En 1807, Berzelius sugirió que las sustancias que provenían de cosas vivientes ern productos característicos de los organismos, por lo que les llamaron orgánicos, mientras que las sustancias como el agua y la sal, características del medio no viviente, eran inorgánicas. Muchos químicos de aquella época (op,cit), consideraban la vida como un fenómeno especial que no obedecía las leyes del universo tal como se aplicaba a los objetos inanimados, es decir que pensaban que existía una fuerza vital operando solamente en los tejidos vivos para convertir las sustancias inorgánicas en sustancias orgánicas, que de igual manera no se podían sintetizar en el laboratorio, por falta de esta fuerza vital. Por esta razón se argumentaban que las sustancias inorgánicas podían encontrarse en cualquier dominio, orgánico e
inorgánico, pero las sustancias orgánicas solo se podían encontrar en conexión con la vida. Esta opinión fue subvertida por primera vez en 1828 por el trabajo de Friedrich Wöhler(1800-82), químico alemán que había sido discípulo de Berzelius. Whöler calentó en cierta ocasión un compuesto llamado cianato de amonio, considerado en aquella época como una sustancia inorgánica, en el curso del calentamiento descubrió que se estaba formando cristales parecidos a los de la urea, compuesto claramente orgánico. Este trabajo sirvió para romper con la influencia que tenía el vitalismo en aquella época. 6.
Importancia, impacto y sustentabilidad de la química
La importancia de la química se refleja en el impacto que según la (Real Academia Española, 2014), significa huella o señal que deja, en este caso el uso de los principios de la química, en la forma de vivir del hombre, consecuencias positivas o negativas dado el uso encontrado de la tecnología, por lo que se deberá tener cuidado para utilizar estos principios con ética para disminuir en lo posible sus efectos negativos. De ahí la sustentabilidad de la química “La química sustentable implica una eficiencia en todo el proceso: evitar la generación de desechos, tener un bajo o nulo gasto de energía en las reacciones químicas y usar disolventes no tóxicos”. (UAEM); o bien según la definición de la UNESCO “ el desarrollo sostenible es el desarrollo que satisface las necesidade de la generación presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer las propias necesidades” 7.
Clasificación de la materia: la clasificación involucra un ordenamiento
sistemático de la misma (Recio del Bosque, 1998), enseguida se muestra un cuadro que muestra la clasificación de la materia en términos de heterogénea y homogénea. Menciona el autor (Recio del Bosque, 1998), que la materia heterogénea es aquella en la que se distinguen a simple vista, con ayuda de una lupa o microscopio, las partes que la forman, teniendo cada una de ellas propiedades diferentes, en tanto que la homogénea no se pueden distinguir las partes que la
forman, aquí se pueden considerar ejemplos como el agua salada, acero aluminio, sal de cocina, cobre, etc.
Heterogéneas
Mezclas heterogéneas
Mezclas
Materia
Soluciones Homogénea
Compuestos Sustancias Elementos
Las sustancias las describe (op.cit) como la clase de materia homogénea de composición definida e invariable que presentan las mismas propiedades en todas sus partes, son sustancias el hierro, el agua, el bicarbonato de sodio, pero no el agua salada, esta última es una solución la cual está formada por solvente y soluto. El solvente es el que se encuentra en mayor proporción y el soluto en menor proporción de acuerdo a la bibliografía consultada. Las soluciones pueden ser sólidas, o gaseosas dependiendo del estado físico del solvente. Una de las características de las mezclas es que sus partes se pueden separar por métodos físicos,
por
ejemplo,
decantación,
filtración,
centrifugación,
evaporación,
sublimación, destilación, separación por solubilidad, cristalización, cromatografía, etc. El elemento lo describe (Nahón Vázquez, 2009) como las sustancias que no se pueden descomponer en otras sustancias simples mediante reacciones químicas. 8.
Propiedades de la materia y los tipos de energía
(Nahón Vázquez, 2009), describe las propiedades de la materia como las características de las sustancias, mediante las cuales se describen o identifican. Las propiedades de la materia se dividen en propiedades físicas y químicas; las p. físicas son las que se pueden medir u observar sin que se produzca cambio en la composición de la misma, ejemplos, el punto de fusión, densidad, color, etc. y las propiedades químicas son aquellas en las que se debe realizar un cambio químico. Por ejemplo, menciona el autor, si se desea saber si el papel se quema en presencia del oxígeno, es necesario que se realice la combustión. Comenta además que las propiedades físicas y químicas se conocen como propiedades intensivas, las cuales no dependen de la cantidad de materia, por ejemplo 1 gramo de sulfato cúprico y 10 gramos de sulfato de cúprico tendrán el mismo punto de fusión, la misma densidad, el mismo color, presentaran las mismas reacciones, es decir presentaran la misma reactividad ante otras sustancias; a diferencia de las propiedades intensivas, las extensivas dependen de la cantidad de materia estudiada, por ejemplo la masa, el volumen la longitud, el peso, la energía potencial, l calor, etc., pues a mayor volumen, mayor masa y mayor longitud. Respecto al energía (op.cit), comenta que comúnmente la definición es la capacidad que tiene la materia para realizar un trabajo, asimismo, menciona que la definición de energía fue propuesta por Thomas Young en 1807. Una característica de la energía es las múltiples formas de manifestación que se pueden clasificar como energía, cinética potencial, química, térmica, radiante, eléctrica y nuclear.
Bibliografía 1. (UAEM)., u. N. (s.f.). La Jornda en la Ciencia. Obtenido de http://ciencias.jornada.com.mx/noticias/quimica-sustentable 2. Asimov, I. (2003). Breve Historia de la Química. Madrid, España: Alianza Editorial. Obtenido de http://www.juansanmartin.net/biblioteca/libros/brevehistoriadelaquimica.pdf
3. Beatriz, M. (2005). Oficina Regional de Educación. Recuperado el 2 de Julio de 2015, de http://unesdoc.unesco.org/images/0016/001621/162177S.pdf 4. Chang, R. (s.f.). Química. 2a parte. México: Pearson Prentice Hall. Obtenido de http://issuu.com/ricardo1/docs/raymond_chang_-_quimica_general_-_7ma-ed-parte-2 5. Chang, R., & College, W. (2002). Química. (7a.). México: Mc Graw Hill. Obtenido de http://issuu.com/ricardo1/docs/raymond_chang_-_quimica_general__7ma_edicion__com 6. Christen, H. (1975-1977). Química General. Barcelona, España: Reverté.S.A. Obtenido de http://issuu.com/ricardo1/docs/raymond_chang_-_quimica_general_-_7ma-ed-parte-2 7. Escalona, H. (2005). QuimCom Química en la Comunidad. Addison Wesley Longman/Pearson. 8. Esquivel, R. (2007). Prácticas, Disoluciones; Química. México: Publicación. Obtenido de http://issuu.com/robertesquivel/docs/pr-ctica-soluciones 9. Garritz, A., & Chamizo, J. A. (1998). Química. México: Pearson Prentice Hall. Obtenido de http://issuu.com/recursovirtual01/docs/ciencias_quimicas_de_santillana 10. Guevara, M., Cedillo, A., & Colsa, M. E. (2008). Ciencias Quimica 3. D.F., México: Santillana. Obtenido de http://issuu.com/recursovirtual01/docs/ciencias_quimicas_de_santillana 11. Malone. (2000). Introducción a la Química. México, D.F.: Limusa, S.A. de C.V. 12. Nahón Vázquez, D. (2009). Química 1: La materi en la vida cotidiana. Naucalpan, Estado de México, México: Esfinge, S.de R.L. de C.V. 13. Real Academia Española. (2014). Diccionario. Obtenido de http://www.rae.es/recursos/diccionarios/drae