MINISTERIO DE EDUCACION
INSTITUTO FERMIN NAUDEU
PRESENTADO POR:
Erick Moreno
PRESENTADO PARA:
Ana Góngora
GRUPO
X-H
CIBER CUADERNO DE QUIMICA
I BIMESTRE
QUIMICA
Resúmenes teóricos
Practica y talleres
vocabulario
Tiras cómicas
Resúmenes teóricos
Apuntes Teóricos
1°B
experimentos, comparación o demostración
tutorías
informe
estudios en grupos
comparativos
resolución del problema
análisis de problema
clases
Formas de trabajo
Recibo el problema
Bibliografía
-- generales
- Objetivos -- específicos
-- Del Plan Bimestral
- contenido -- Vida Diaria
- Contexto
- Delimitación -- subpreguntas
--Entrevistas
Informe -- Encuestas
-- libros
- Estrategias de solución -- Internet
- Comparación de los Resultados
- Aplicación a Otras situaciones
- Síntesis o Solución -------- Respuesta a la pregunta
Plan Bimestral
I. Recursos Científicos Para el aprendizaje de la química.
A. Método Científico.
A.1. Conceptos y pasos.
A.2. Instrumentos usados en la realización de experimentos químicos.
A.3. Aplicación del Método Científico en el estudio de Química para pensar científicamente.
B. Las Mediciones.
B.1. Mediciones en Química.
II. Generalidades de la Química.
A. Diversas definiciones de Química.
A.1. Concepto Actual de la Química.
A.2. Como Ciencia que estudia ala naturaleza.
A.3. Como Ciencia experimental.
B. Áreas de la Química.
B.1. Relaciones con la vida del Hombre.
B.2. Relaciones con la industria.
B.3. Relaciones con la medicina.
B.4. Relaciones con el ambiente natural.
III. Historia de la Química.
A. Orígenes de la Química.
A.1. Generalidades de la Alquimia.
A.1.1 Máximos exponentes de la Alquimia medicinal.
A.1.2 Aportes de la Alquimia.
A.2. Generalidades de la Teatro Química.
A.3. El surgimiento de la química experimental.
A.4. Contribuciones importantes al desarrollo de la Química por civilizaciones antiguas.
A.4.1. Contribuciones de los egipcios.
A.4.2. Contribuciones de los griegos.
A.4.3. Contribuciones de los árabes.
A.4.4. Contribuciones de los Hindúes.
A.4.5. Contribuciones de los chinos.
A.4.6. Química en la época precolombina, colonial y poscolonial en panamá.
A.5. Química moderna y Contemporánea.
A.5.1. Química en la actualidad panameña.
DESARROLLO
I. Recursos Científicos Para el aprendizaje de la química.
A. Método Científico de la profesora
es el conjunto de procedimientos y estratejias utilizadas por la ciencia para la adquisición de conocimiento, comprensión y transformación de los fenómenos que ocurre en la naturaleza.
*aprendizaje estratégico de el profesor .....
A.1.conceptos y pasos.
Este método esta sustentado por 2 pilares fundamentales: la reproducibilidad y falsabilidad (que viene del falsionismo) la reproductividad es la capacidad de repetir un determinado experimento en cualquier lugar
La Falsabilidad sostiene que toda proposición implica que se puede diseñar experimentos que en el caso de dar resultados distintos negarían la hipótesis puesta aprueba.
Se entiende por método científico aquellas practicas utilizadas y ratificadas por la comunidad científica como validas a la hora de proceder con el fin de exponer y confirmar teorías.
Según Francisco Vaco el método científico tiene los siguientes pasos:
· los puntos de observación: a través de los sentidos a un objeto o fenómeno para estudiarlos
· Inducción: es extraer de determinada observaciones o experimentos particulares el principio de cada uno de ellas
· hipótesis: es el planteamiento mediante la observación siguiendo normas establecidas.
· experimentación: es para probar la hipótesis.
· Tesis o teoría:que son las concluciones.
mas detallado:
Pasos del Método Científico:
1. Observación: El primer paso es la observación de una parte limitada del universo o población que constituye la muestra. Anotación de lo observable, posterior ordenamiento, tabulación y selección de los datos obtenidos, para quedarse con los más representativos. La observación lleva al Planteamiento del problema: Observaciones sistemáticas que conducen al establecimiento de hechos científicos. Se pasa luego a la delimitación del problema: Significa establecer el problema en forma clara y precisa.
2-Recolección de información: Indica la necesidad de llevar a cabo observaciones y, muy importante, registrar toda la información obtenida como: cambios de temperatura, de color, de estado físico, etc; relacionada con la investigación.
3- Selección y organización de datos: Se hace un estudio de todo material obtenido para seleccionar organizar la información relacionada con el problema planteado.
4- Hipótesis: Se desarrolla que expliquen los hechos ocurridos (observados). Este paso intenta explicar la relación causa – efecto entre los hechos. Para buscar la relación causa – efecto se utiliza la analogía y el método inductivo. La HP (hipótesis predictiva) debe estar de acuerdo con lo que se pretende explicar (atingencia); debe tener matices predicativos, si es posible. Cuanto más simple sea, más fácilmente será demostrable. Debe poder ser comprobable experimentalmente por otros investigadores, Hipótesis significa literalmente “lo que se supone”. Está compuesta por enunciados teóricos probables, referentes a variables o relaciones entre ellas. En el campo de la investigación, la hipótesis, supone soluciones probables al problema de estudio. Sugiere una posible solución que se apoye en ciertas apreciaciones basadas en conjeturas; y debe expresarse siempre en sentido afirmativo o negativo, nunca en forma de pregunta.
5- Experimentación: La hipótesis debe ser comprobada en estudios controlados, con autentica veracidad. Planeamiento de que tipo de experimento se harán para comprobar la hipótesis. Es la reproducción en forma controlada, generalmente en el laboratorio de un diseño experimental.
6- Análisis e interpretación de resultados: Después de realizar la experimentación vemos el resultado de experimentos que corroboraron la hipótesis y lo podemos representar como una ley.
El método científico no es una correa de fuerza; es flexible y nunca esta enmarcado bajo un procedimiento único de trabajo. Esto se debe a la naturaleza del objeto motivo de estudio. Por eso, son diferentes las técnicas o paso que se utilizan para su aplicación.
Información de Internet:
El método científico (del griego: -meta = hacia, a lo largo- -odos = camino-; camino hacia el conocimiento) presenta diversas definiciones debido a la complejidad de una exactitud en su conceptualización: "Conjunto de pasos fijados de antemano por una disciplina con el fin de alcanzar conocimientos válidos mediante instrumentos confiables", "secuencia Standard para formular y responder a una pregunta", "pauta que permite a los investigadores ir desde el punto A hasta el punto Z con la confianza de obtener un conocimiento válido". Así el método es un conjunto de pasos que trata de protegernos de la subjetividad en el conocimiento.
El método científico está sustentado por dos pilares fundamentales. El primero de ellos es la reproducibilidad, es decir, la capacidad de repetir un determinado experimento en cualquier lugar y por cualquier persona. Este pilar se basa, esencialmente, en la comunicación y publicidad de los resultados obtenidos. El segundo pilar es la falsabilidad. Es decir, que toda proposición científica tiene que ser susceptible de ser falsada (falsacionismo).
A.2.instrumentos utilizados en la realización de experimentos químicos.
Los utensilios a su vez se clasificaron de acuerdo a su uso en: Utensilios de sostén, utensilios de uso específico, utensilios volumétricos y en utensilios utilizados como recipientes o simplemente "recipientes".
Utensilios de sostén.
Son utensilios que permiten sujetar algunas otras piezas de laboratorio.
Adaptador para pinza para refrigerante o pinza Holder
Apuntes Teóricos
1°B
experimentos, comparación o demostración
tutorías
informe
estudios en grupos
comparativos
resolución del problema
análisis de problema
clases
Formas de trabajo
Recibo el problema
Bibliografía
-- generales
- Objetivos -- específicos
-- Del Plan Bimestral
- contenido -- Vida Diaria
- Contexto
- Delimitación -- subpreguntas
--Entrevistas
Informe -- Encuestas
-- libros
- Estrategias de solución -- Internet
- Comparación de los Resultados
- Aplicación a Otras situaciones
- Síntesis o Solución -------- Respuesta a la pregunta
Plan Bimestral
I. Recursos Científicos Para el aprendizaje de la química.
A. Método Científico.
A.1. Conceptos y pasos.
A.2. Instrumentos usados en la realización de experimentos químicos.
A.3. Aplicación del Método Científico en el estudio de Química para pensar científicamente.
B. Las Mediciones.
B.1. Mediciones en Química.
II. Generalidades de la Química.
A. Diversas definiciones de Química.
A.1. Concepto Actual de la Química.
A.2. Como Ciencia que estudia ala naturaleza.
A.3. Como Ciencia experimental.
B. Áreas de la Química.
B.1. Relaciones con la vida del Hombre.
B.2. Relaciones con la industria.
B.3. Relaciones con la medicina.
B.4. Relaciones con el ambiente natural.
III. Historia de la Química.
A. Orígenes de la Química.
A.1. Generalidades de la Alquimia.
A.1.1 Máximos exponentes de la Alquimia medicinal.
A.1.2 Aportes de la Alquimia.
A.2. Generalidades de la Teatro Química.
A.3. El surgimiento de la química experimental.
A.4. Contribuciones importantes al desarrollo de la Química por civilizaciones antiguas.
A.4.1. Contribuciones de los egipcios.
A.4.2. Contribuciones de los griegos.
A.4.3. Contribuciones de los árabes.
A.4.4. Contribuciones de los Hindúes.
A.4.5. Contribuciones de los chinos.
A.4.6. Química en la época precolombina, colonial y poscolonial en panamá.
A.5. Química moderna y Contemporánea.
A.5.1. Química en la actualidad panameña.
DESARROLLO
I. Recursos Científicos Para el aprendizaje de la química.
A. Método Científico de la profesora
es el conjunto de procedimientos y estratejias utilizadas por la ciencia para la adquisición de conocimiento, comprensión y transformación de los fenómenos que ocurre en la naturaleza.
*aprendizaje estratégico de el profesor .....
A.1.conceptos y pasos.
Este método esta sustentado por 2 pilares fundamentales: la reproducibilidad y falsabilidad (que viene del falsionismo) la reproductividad es la capacidad de repetir un determinado experimento en cualquier lugar
La Falsabilidad sostiene que toda proposición implica que se puede diseñar experimentos que en el caso de dar resultados distintos negarían la hipótesis puesta aprueba.
Se entiende por método científico aquellas practicas utilizadas y ratificadas por la comunidad científica como validas a la hora de proceder con el fin de exponer y confirmar teorías.
Según Francisco Vaco el método científico tiene los siguientes pasos:
· los puntos de observación: a través de los sentidos a un objeto o fenómeno para estudiarlos
· Inducción: es extraer de determinada observaciones o experimentos particulares el principio de cada uno de ellas
· hipótesis: es el planteamiento mediante la observación siguiendo normas establecidas.
· experimentación: es para probar la hipótesis.
· Tesis o teoría:que son las concluciones.
mas detallado:
Pasos del Método Científico:
1. Observación: El primer paso es la observación de una parte limitada del universo o población que constituye la muestra. Anotación de lo observable, posterior ordenamiento, tabulación y selección de los datos obtenidos, para quedarse con los más representativos. La observación lleva al Planteamiento del problema: Observaciones sistemáticas que conducen al establecimiento de hechos científicos. Se pasa luego a la delimitación del problema: Significa establecer el problema en forma clara y precisa.
2-Recolección de información: Indica la necesidad de llevar a cabo observaciones y, muy importante, registrar toda la información obtenida como: cambios de temperatura, de color, de estado físico, etc; relacionada con la investigación.
3- Selección y organización de datos: Se hace un estudio de todo material obtenido para seleccionar organizar la información relacionada con el problema planteado.
4- Hipótesis: Se desarrolla que expliquen los hechos ocurridos (observados). Este paso intenta explicar la relación causa – efecto entre los hechos. Para buscar la relación causa – efecto se utiliza la analogía y el método inductivo. La HP (hipótesis predictiva) debe estar de acuerdo con lo que se pretende explicar (atingencia); debe tener matices predicativos, si es posible. Cuanto más simple sea, más fácilmente será demostrable. Debe poder ser comprobable experimentalmente por otros investigadores, Hipótesis significa literalmente “lo que se supone”. Está compuesta por enunciados teóricos probables, referentes a variables o relaciones entre ellas. En el campo de la investigación, la hipótesis, supone soluciones probables al problema de estudio. Sugiere una posible solución que se apoye en ciertas apreciaciones basadas en conjeturas; y debe expresarse siempre en sentido afirmativo o negativo, nunca en forma de pregunta.
5- Experimentación: La hipótesis debe ser comprobada en estudios controlados, con autentica veracidad. Planeamiento de que tipo de experimento se harán para comprobar la hipótesis. Es la reproducción en forma controlada, generalmente en el laboratorio de un diseño experimental.
6- Análisis e interpretación de resultados: Después de realizar la experimentación vemos el resultado de experimentos que corroboraron la hipótesis y lo podemos representar como una ley.
El método científico no es una correa de fuerza; es flexible y nunca esta enmarcado bajo un procedimiento único de trabajo. Esto se debe a la naturaleza del objeto motivo de estudio. Por eso, son diferentes las técnicas o paso que se utilizan para su aplicación.
Información de Internet:
El método científico (del griego: -meta = hacia, a lo largo- -odos = camino-; camino hacia el conocimiento) presenta diversas definiciones debido a la complejidad de una exactitud en su conceptualización: "Conjunto de pasos fijados de antemano por una disciplina con el fin de alcanzar conocimientos válidos mediante instrumentos confiables", "secuencia Standard para formular y responder a una pregunta", "pauta que permite a los investigadores ir desde el punto A hasta el punto Z con la confianza de obtener un conocimiento válido". Así el método es un conjunto de pasos que trata de protegernos de la subjetividad en el conocimiento.
El método científico está sustentado por dos pilares fundamentales. El primero de ellos es la reproducibilidad, es decir, la capacidad de repetir un determinado experimento en cualquier lugar y por cualquier persona. Este pilar se basa, esencialmente, en la comunicación y publicidad de los resultados obtenidos. El segundo pilar es la falsabilidad. Es decir, que toda proposición científica tiene que ser susceptible de ser falsada (falsacionismo).
A.2.instrumentos utilizados en la realización de experimentos químicos.
Los utensilios a su vez se clasificaron de acuerdo a su uso en: Utensilios de sostén, utensilios de uso específico, utensilios volumétricos y en utensilios utilizados como recipientes o simplemente "recipientes".
Utensilios de sostén.
Son utensilios que permiten sujetar algunas otras piezas de laboratorio.
Adaptador para pinza para refrigerante o pinza Holder
Este utensilio presenta dos nueces. Una nuez se adapta perfectamente al soporte universal y la otra se adapta a una pinza para refrigerante de ahí se deriva su nombre. Están hechos de una aleación de níquel no ferroso
Anillo de hierro
Es un anillo circular de Hierro que se adapta al soporte universal. Sirve como soporte de otros utensilios como: Vasos de precipitados., Embudos de separación, etcétera. Se fabrican en hierro colado y se utilizan para sostener recipientes que van a calentarse a fuego directo.
Gradilla
Utensilio que sirve para colocar tubos de ensayo. Este utensilio facilita el manejo de los tubos de ensayo.
Pinzas para cápsula de porcelana
Permiten sujetar cápsulas de porcelana.
Pinzas para crisol
Permiten sujetar crisoles
Pinzas para tubo de ensayo
Permiten sujetar tubos de ensayo y si éstos se necesitan calentar, siempre se hace sujetándolos con estas pinzas, esto evita accidentes como quemaduras.
Pinzas para vaso de precipitado
Estas pinzas se adaptan al soporte universal y permiten sujetar vasos de precipitados.
Soporte Universal
Es un utensilio de hierro que permite sostener varios recipientes.
Tela de alambre
Es una tela de alambre de forma cuadrangular con la parte central recubierta de asbesto, con el objeto de lograr una mejor distribución del calor. Se utiliza para sostener utensilios que se van a someter a un calentamiento y con ayuda de este utensilio el calentamiento se hace uniforme.
Triángulo de porcelana
Permite calentar crisoles.
Tripié
Utensilios de hierro que presentan tres patas y se utilizan para sostener materiales que van a ser sometidos a un calentamiento.
Utensilios de uso específico.
Son utensilios que permiten realizar algunas operaciones específicas.
Alargadera de destilación
Este dispositivo presenta un brazo con un ángulo de 75 grados, en este brazo se conecta un condensador
Aparato de destilación
Consta de tres partes:
a) Un matraz redondo de fondo plano con salida de un lado con boca y tapón esmerilado.b) Una alargadera de destilación con boca esmerilada que va conectada del refrigerante al matraz.
c) Refrigerante de serpentín con boca esmerilada.
Este aparato se utiliza para hacer destilaciones de algunas sustancias.
Aparato de extracción SOXHLET
Este aparato consta de 3 piezas:
a) Un matraz redondo fondo plano con boca esmerilada.
b) Una camisa de extracción. Esta se ensambla al matraz.
c) Refrigerante de reflujo.
Este aparato se utiliza para extracciones sólido-líquido.
Baño maría cromado
Es un dispositivo circular que permite calentar sustancias en forma indirecta. Es decir permite calentar sustancias que no pueden ser expuestas a fuego directo.
Calorímetro
Es un dispositivo que permite determinar el calor específico de algunas sustancias.
Cápsula de porcelana
Este utensilio está constituido por porcelana y permite calentar algunas sustancias o carbonizar elementos químicos, es un utensilio que soporta elevadas temperaturas.
Al usar la capsula de porcelana se debe tener en cuenta que esta no puede estar vencida, pues de lo contrario, podría llegar a estallar.
Crisol de porcelana
Este utensilio permite carbonizar sustancias, se utiliza junto con la muflacon ayuda de este utensilio se hace la determinación de nitrógeno.
Cristalizador
Este utensilio permite cristalizar sustancias.
Cuba hidroneumática
Es una caja cromada con saluda lateral. Es un utensilio que tiene 30 cm de largo por 10 cm de altura. Se utiliza para la obtención de gases por desplazamiento de agua.
Cucharilla de combustión
Es un utensilio que tiene una varilla de 50 cm de largo. Se utiliza para realizar pequeñas combustiones de sustancias, para observar:por ejemplo el tipo de flama.
Desecador
Es un utensilio de vidrio aunque existen algunos que están hechos de plástico.Los desecadores de vidrio tienen paredes gruesas y forma cilíndrica, presentan una tapa esmerilada que se ajusta herméticamente para evitar que penetre la humedad del medio ambiente. En su parte interior tienen una placa o plato con orificios que varía en número y tamaño. Estos platos pueden ser de diferentes materiales como: porcelana, o nucerite (combinación de cerámica y metal).
Embudo de Buchner
Son embudos de porcelana o vidrio de diferentes diámetros, en su parte interna se coloca un disco con orificios, en él se colocan los medios filtrantes. Se utiliza para realizar filtraciones al vacío.
Embudo de polietileno
Es un utensilio que presenta un diámetro de 90 mm. Se utiliza para adicionar sustancias a matraces y como medio para filtrar. Esto se logra con ayuda de un medio poroso (filtro).
Embudo de seguridad recto
Es un utensilio que presenta un diámetro de 6mm. Se utiliza para adicionar sustancias a matraces y como medio para evacuarlas cuando la presión aumenta.
Embudo de separación
Es un embudo tiene la forma de un globo, existen en diferentes capacidades como: 250 ml, 500 ml. Se utiliza para separar líquidos inmiscibles.
Embudo estriado de tallo corto
Es un utensilio que permite filtrar sustancias los hay de: vidrio y de plástico.
Embudo estriado de tallo largo
Es un utensilio que permite filtrar sustancias.
Escobillón para bureta
Es un utensilio que permite lavar buretas.
Escobillón para matraz aforado
Es un utensilio que presenta una forma curva y por esa razón facilita la limpieza de los matraces aforados.
Escobillón para tubo de ensayo
Es un utensilio con diámetro pequeño y por esa razón se puede introducir en los tubos de ensayo para poder lavarlos.
Espátula
Es un utensilio que permite tomar sustancias químicas con ayuda de este utensilio evitamos que los reactivos se contaminen.
Manómetro abierto
Este utensilio permite medir la presión de un gas.
Matraz de destilación
Son matraces de vidrio con una capacidad de 250 ml. Se utilizan junto con los refrigerantes para efectuar destilaciones.
Matraz Kitazato
Es un matraz de vidrio que presenta un vástago. Están hechos de cristal grueso para que resista los cambios de presión. Se utiliza para efectuar filtraciones al vacío.
Mechero de Bunsen
Es un utensilio metálico que permite calentar sustancias. Este mechero de gas que debe su nombre al químico alemán ROBERT W. BUNSEN. Puede proporciona una llama caliente (de hasta 1500 grados centígrados), constante y sin humo, por lo que se utiliza mucho en los laboratorios. Está formado por un tubo vertical metálico, con una base, cerca de la cual tiene la entrada de gas, el tubo también presenta un orificio para la entrada de aire que se regula mediante un anillo que gira. Al encender el mechero hay que mantener la entrada del aire cerrada; después se va abriendo poco a poco. Para apagar el mechero se cierra el gas. Con ayuda del collarín se regula la entrada de aire. Para lograr calentamientos adecuados hay que regular la flama del mechero a modo tal que ésta se observe bien oxigenada (flama azul).
Mortero de porcelana con pistilo o mano
Son utensilios hechos de diferentes materiales como: porcelana, vidrio o ágata, los morteros de vidrio y de porcelana se utilizan para triturar materiales de poca dureza y los de ágata para materiales que tienen mayor dureza.
Refrigerante de rosario
Es un refrigerante que también recibe el nombre de: Refrigerante de Allin. Es un tubo de vidrio que presenta en cada extremo dos vástagos dispuestos en forma alterna. En la parte interna presenta otro tubo que se continúa al exterior, terminando en un pico gotero. Su nombre se debe al tubo interno que presenta. Se utiliza como condensador en destilaciones.
Refrigerante de serpentín
Es un refrigerante que también recibe el nombre de: Refrigerante de Graham. Su nombre se debe a la característica de su tubo interno en forma de serpentín. Se utiliza para condensar líquidos.
Refrigerante recto
Es un refrigerante que también recibe el nombre de: Refrigerante de Liebing. Su nombre se debe a que su tubo interno es recto y al igual que los otros dos refrigerantes se utiliza como condensador.
Retorta
Es un dispositivo de vidrio que se utiliza para realizar destilaciones con algunas sustancias.
Taladra corchos
Es un dispositivo que también se conoce con el nombre de: horadador, es un utensilio que permite horadar tapones.
Termómetro
Es un utensilio que permite observar la temperatura que van alcanzando algunas sustancias que se están calentando. Si la temperatura es un factor que afecte a la reacción permite controlar el incremento o decremento de la temperatura.
Tubo de hule látex
Permite realizar conexiones, es decir interconectar varios dispositivos.
Tubo de Thiele
Es un utensilio que se utiliza para determinar puntos de fusión.
Tubos de desecación
Permiten hacer desecaciones de sustancias químicas.
Vasos de precipitados
Son utensilios que permiten calentar sustancias hasta obtener precipitados.
Vidrio de reloj
Es un utensilio que permite contener sustancias corrosivas.
Agitador de vidrio
Están hechos de varilla de vidrio y se utilizan para agitar o mover sustancias, es decir, facilitan la homogenización.
Utensilios volumétricos.
Son utensilios que permiten medir volúmenes de sustancias líquidas.
Bureta
Es un utensilio que permite medir volúmenes, es muy útil cuando se realizan neutralizaciones.
Matraz volumétrico
Son matraces de vidrio que se utilizan cuando se preparan soluciones valoradas, los hay de diversas medidas como: de 50 ml, 100 ml, 200 ml, 250 ml, 500 ml, 1 L. etc.
Pipetas
Son utensilios que permiten medir volúmenes. Las hay en dos presentaciones:
a) Pipetas graduada: Es un elemento de vidrio que sirve para dar volúmenes exactos, con esta pipeta, se pueden medir distintos volúmenes de líquido, ya que lleva una escala graduada.
b) Pipeta volumétrica: Es un elemento de vidrio, que posee un único valor de medida, por lo que sólo puede medir un volumen.
Las pipetas graduadas permiten medir volúmenes intermedios, pues están graduadas, mientras que las pipetas volumétricas sólo miden el volumen que viene indicado en ellas.
Probeta
Es un utensilio que permite medir volúmenes están hechas normalmente de vidrio pero también las hay de plástico. Así mismo las hay de diferentes tamaños (volúmenes).
Utensilios usados como recipientes.
Son utensilios que permiten contener sustancias.
Frasco gotero
Permite contener sustancias. Posee un gotero y por esa razón permite dosificar las sustancias en pequeñas cantidades.
Frascos reactivos
Permiten guardar sustancias para almacenarlas, los hay de color ámbar y transparentes, los primeros se utilizan para guardar sustancias que son afectadas por los rayos del sol, los segundos se utilizan para contener sustancias que no son afectadas por la acción de los rayos del sol.
Matraz balón
Es un recipiente que permite contener sustancias.
Matraz balón de fondo plano
Es un recipiente que se utiliza para contener sustancias es una variación del matraz balón.
Matraz Erlenmeyer
Es un recipiente que permite contener sustancias o calentarlas.
Piseta
Es un recipiente que se utiliza para contener agua destilada, este recipiente permite enjuagar electrodos.
Tubos de ensayo
Estos recipientes sirven para hacer experimentos o ensayos, los hay en varias medidas y aunque generalmente son de vidrio también los hay de plástico.
Aparatos.
Son instrumentos que permiten realizar algunas operaciones específicas.
Balanza analítica
Es un aparato que está basado en métodos mecánicos tiene una sensibilidad de hasta una diezmilésima de gramo.
Balanza granataria
Es un aparato basado en métodos mecánicos tiene una sensibilidad de una décima de gramo.
Agitador magnético
Este aparato tiene un agitador magnético y por esta razón permite calentar sustancias en forma homogénea.
Parrilla eléctrica
Permite calentar sustancias
Potenciómetro. (Medidor de pH)
Es un aparato que permite medir que tan alcalina (básica) o ácida esta una sustancia.
Mufla
Es un aparato que permite desecar sustancias.
A.3.Aplicación del Método Científico en el estudio de Química para pensar científicamente.
Se puede concebir el método científico como el modo lógico y ordenado de resolver un problema o dar respuesta a una pregunta.
El ser humano está siempre en la búsqueda de la realidad de las cosas y a través de esta actividad ha surgido la Química y las otras ciencias.
Para resolver un problema o dar respuesta a una pregunta, es decir, conocer la esencia de las cosas hay dos caminos: La especulación o la práctica. Dentro del trabajo que hacen los químicos y otros científicos es más importante la práctica porque se respondería a la naturaleza química de las cosas. La base de la actividad científica radica en la observación de los fenómenos que ocurren, los cuales, luego de ser descritos despiertan la curiosidad y como consecuencia conducen a la búsqueda de regularidades, lo cual conlleva a una suposición, conjetura o hipótesis que es la base general del conocimiento empírico del mundo. La hipótesis deben ser evaluadas buscando modelos para explicarla. Esto conducirá a su aceptación o rechazo y depende de la seguridad de los elementos de juicio en que se basa la hipótesis. Las hipótesis necesitan ser confirmadas y esto se logra por la experimentación. Para que la experimentación sea fructífera debe tener parámetros de control. Además en casi todas los experimentos es necesario hacer mediciones que permitirá aportar datos que al comparar los resultados con los que ocurren naturalmente, deben guardar cierta relación para que los resultados sean significativos.
Una vez realizada la experimentación se recogerá mas información de los hechos y se procederá al análisis y organización de los resultados cualitativos y cuantitativos que se obtuvieron estableciendo comparaciones entre los datos actuales y aquellos que provengan de experiencias anteriores. Como resultado de tales análisis surgen las leyes. La ley trae al conocimiento la constancia de una regularidad en la naturaleza, pero no da razón del por qué de dicha regularidad. Es entonces cuando se hace necesario un modelo explicativo, llamado teoría, que estará constituida por una serie de hipótesis que conforman un sistema deductivo, es decir, están dispuestas de tal forma que a partir de algunas hipótesis como premisas, pueden deducirse todas las restantes por simple lógica. La intención actual de la teoría es resumir el conocimiento existente, proporcionar una explicación de los acontecimientos observados y sus relaciones, predecir la ocurrencia de acontecimientos no observados y sus consecuencias.
El método científico: para reconocer los diversos aspectos del mundo en que se vive, la química recurre a un riguroso procedimiento intelectual: el método científico.Con su apropiado empleo:
· examina objetos y hechos
· acumula información
· selecciona, organiza, compara y relaciona los datos obtenidos con una doble finalidad:
o describir la naturaleza
o e interpretarla
La simple enumeración de fenómenos observados no es suficiente para el científico cuya máxima aspiración es explicar las causas y los mecanismos que producen dichos fenómenos.Cuando la química investiga la realidad, en procura de nuevos conocimientos se comporta como una ciencia pura. Si la química persigue fines utilitarios, aprovechando los conocimientos para beneficio de la humanidad se convierte en ciencia aplicada. en total nos ayuda ya a pensar científicamente por el orden de hacer las cosas para facilitar el trabajo.
B. las mediciones
B.1.Mediciones en Química.
Todas las propiedades tanto físicas como químicas se determinan mediante un procedimiento que comunmente conocemos como MEDICIÓN. Y el proceso de medir, por muy sencillo que parezca, es un procedimiento científico. Por ejemplo, si queremos saber qué tan pesado es un objeto, tomamos el objeto en nuestras manos y al sentir su peso, hacemos un cálculo mental aproximado de su peso, lo cual sería nuestra hipótesis, que para comprobarlo, siguimos un procedimiento determinado, se toman los datos de la medición, se analiza, y se utiliza el dato para lograr un objetivo. No se mide nada mas por medir. Recordemos el concepto de lo que es medir: Comparar.
Podemos ver en la historia de las mediciones, que siempre se han utilizado métodos arbitrarios para medir, existiendo una multitud de patrones de medida ( ejemplos: El ancho de un dedo pulgar era una pulgada, el largo del pie de un hombre equivalía a 12 pulgadas, entre otros). La selección de las unidades de medición científica es igualmente arbitraria, pero la ciencia se ha esforzado por escoger unidades que puedan ser precisa y reproduciblemente medidas.
La medición es un valor numérico obtenido experimentalmente como comparación de una magnitud con otra de la misma especie elegida como unidad, a fin de establecer relaciones y deducir conclusiones.
El proceso de la medición ha de ser objetivo y, por tanto, la comparación debe ser hecha con una magnitud-unidad de la misma especie y de dimensión no muy distinta. A nadie se le ocurriría medir el peso de un trozo de plomo en miligramos.
Si la medición se efectúa por un procedimiento indirecto, la magnitud final que presenta el aparato (transductor) debe estar calibrada en unidades de la magnitud primitiva. Así, un barómetro, cuya misión es medir presiones, da su respuesta mediante un desplazamiento de su aguja que en lugar de medirse en unidades de longitud o de ángulos se mide en torr (torricelli), atm ( atmósfesras), ó mm de Hg (milímetros de mercurio).
Los métodos experimentales son fundamentales en Química. Solamente midiendo con precisión el químico puede conocer las leyes de la naturaleza y la composición íntima de la materia. Pero para tomar medidas debe tener reglas de medición u otros instrumentos que describan sus resultados.
¿Con qué unidades de medidas del sistema internacional se cuenta para el aprendizaje de la Química?
Unidad de medida es una cantidad de la misma especie que la que se desea medir. Para poder comunicar el resultado de nuestra medición y que la misma sea comparable por otra persona, es preciso que ésta conozca la unidad que hemos escogido; por tanto, las unidades deben ser constantes e inalterables a la acción del tiempo, así como repetibles; es decir, que se puedan volver a construir a partir de alguna constante de la naturaleza.
La unidad básica del Sistema métrico para la longitud y por consiguiente para área y volumen, es el metro. Esta unidad fue originalmente definida por la Academia Francesa de Ciencias como la diezmillonésima de la distancia del polo norte al ecuador. Los astrónomos tomaron a su cargo medir esta distancia con precisión y la longitud equivalente a 1/10,000,000 de ésta se marcó con todo cuidado en una barra de aleación de platino e iridio. Esta barra corresponde al metro patrón y se guarda a temperatura casi constante en el Instituto Internacional de Pesas y Medidas de París, y con ella se comparan todos los patrones para uso alrededor del mundo.Una definición más moderna del metro patrón es 1650763.73 longitudes de onda de la línea anaranjada- roja del espectro atómico Kriptón 86. Para el volumen, la unidad básica es el centímetro cúbico;cc, que es el volumen de un cubo de un centímetro de lado.. Otra unidad de volumen utilizada es le litro ( l), el cual equivale a 1000 cc. Para la masa, la unidad fundamental es el kilogramo, definido como la masa de un bloque de platino- iridio que se conserva en la oficina Internacional de Pesas y Medidas, en Sévres, Francia.
Existen varios sistemas de medición pero el Sistema Métrico (o Sistema Internacional, S.I., en francés) de medidas es el que se maneja en el mundo científico para sus comunicaciones. Los sistemas utilizados más corrientemente hasta ahora son los denominados “cegesimal”, “georgi” y “técnico o terrestre”, en las unidades fundamentales para la mecánica adoptan respectivamente el centímetro, el gramo y el segundo; el metro, el kilogramo y el segundo; y el metro, el kilogramo fuerza y el segundo. Aunque los tres son de uso frecuente, el sistema giorgi es el que constituye el S.I., adoptado por la comunidad científica.
Después de la Revolución Francesa este sistema de medidas se propagó sobre gran parte de Europa continental y fue adoptada por todos los científicos. Ha evolucionado continuamente y se ha perfeccionado desde su adopción original por Francia realizándose diferentes conferencias internacionales con el propósito de redefinir y reglamentar el sistema de unidades. En 1960 la Undécima Conferencia de Pesas y Medidas propuso cambios fundamentales en el sistema métrico entre los cuales estaba también el nuevo nombre: Sistema Internacional de Unidades (SI) se basa en el sistema decimal. La base de este sistema son las siete unidades enumeradas en la tabla 1, llamadas unidades fundamentales o básicas. Las otras unidades se derivan de éstas. Una característica del SI es que es un sistema coherente, es decir, las unidades derivadas se expresan como producto y cociente de unidades fundamentales, sin la introducción de factores numéricos.
Tabla 1: Las siete unidades básicas del SI
Para abreviar la notación de las unidades se utilizan símbolos. Los símbolos de las unidades se expresarán en caracteres romanos, en general en minúscula, no obstante, si los símbolos se derivan de nombres propios, se utilizarán los caracteres romanos en mayúscula (la primera letra). No irán seguidas de punto. Ejemplos: 0.124 gramos ó o.124g, 350 decímetros cúbicos se escribe 350dm3, 4 kilogramos se escribe 4Kg .
Los múltiplos y submúltiplos de estas unidades en que el factor de multiplicidad es una potencia entera de diez son de uso frecuente. Para simplicidad de notación se expresan las potencias de diez como potencias y no desarrolladas; de este modo el número que indica el exponente indica la posición que ocupa la cifra 1 y que si el número es fraccionario ( potencia negativa) el exponente indica la posición que ocupa la cifra 1 a la derecha del punto decimal. De este modo el número 10000 ( diez mil) se expresará más rápidamente por 104 y el número 0.00001 ( diez milésimas) por 10-5. Esta forma de expresar las mediciones evita lo engorroso que resulta escribir números muy grandes o muy pequeños como 1035 o como 10-59 .
Las unidades básicas no tienen siempre la dimensión apropiada para una medida particular. Por ejemplo el metro está demasiado grande para reportar el grosor de esta página, pero muy pequeño para la distancia de Panamá a Nicaraguas, por ejemplo. Para solucionar este problema el SI incluye una serie de prefijos, cada uno de los cuales representa una potencia de 10 (La tabla 2 contiene una lista de prefijos con sus equivalentes decimales, sus equivalentes exponenciales y sus símbolos). Estos prefijos permiten reducir o aumentar las unidades básicas a las dimensiones requeridas en múltiplos de 10. Por ejemplo el prefijo mili significa que se reduce 1/1000 ó 0.0001 veces la unidad básica y el prefijo kilo, aumenta 1000 veces la unidad básica. Como puede verse en la tabla 2, números como 1000000000 y 0.0000001 son muy difíciles de escribir. Dado que números muy grandes o muy pequeños son comunes en Química y otras ciencias, se utiliza la notación científica para representar estos números. En esta notación se utilizan las potencias de 10 para simplificar la escritura y el cálculo y se recurre al hecho de que, por ejemplo, el simbolismo 6X107 significa que hay que multiplicar 6 por 10 siete veces; y 6X10-5 significa que hay que dividir 6 entre 10 cinco veces. Por ejemplo 3.1X105 significa 310000 ó, por ejemplo, 0.0563X104 significa 563.
Los químicos no son diferentes al resto de la comunidad científica; también necesitan realizar mediciones para poder comprobar sus hipótesis. Y también tienen sus unidades preferidas que son apropiadas en ciertas áreas de investigación. El ángstrom (Ao), por ejemplo, es una unidad de longitud que no pertenece al SI pero es muy cómodo para los químicos por lo que su uso se continúa; ( 1 Ao = 10 –10m) y corresponde al diámetro de los átomos y moléculas pequeñas. La unidad básica del SI para la masa, el Kilogramo, de por si lleva un prefijo, por lo que es una excepción.
Tabla 2: Prefijos usados para las fracciones decimales y los múltiplos de las unidades SI
¿Como se puede cambiar una medición realizada en otros sistemas de medidas, al SI o viceversa?
A menudo necesitamos convertir una cantidad expresada en un conjunto de unidades en otro conjunto de unidades. Por ejemplo, para saber cuántos miligramos son equivalentes a 20 Kg hacemos uso de los factores de conversión. Un factor de conversión es una relación que conocemos entre las unidades en cuestión; en el caso que nos ocupa, sabemos que 1Kg = 1000 miligramos ó 106 miligramos por tanto, multiplicando 20 por 1000000 tendremos 20000000miligramos. Si por ejemplo queremos saber cuantos litros son equivalentes a 150ml partimos del conocimiento de que en 1l = 1000ml, luego el factor de conversión es 1 = 1l/1000ml de modo que 150ml son equivalentes a 0.150l.
Para convertir medidas de un sistema a otro procedemos de manera similar, utilizando como factores de conversión las relaciones conocidas.
Tabla 3.- FACTORES DE CONVERSIÓN DE VOLUMEN
1 galón fluidos US.= 4 cuartos para fluidos US = 8 pintas US= 128 onzas para fluidos US. = 231plg3.
1 galón imperial inglés0 el volumen de 10 libras de agua a 62ºF= 277.42plg3.
1 litro= el volumen de 1 Kg de agua a su máxima densidad = 1000.028cm3.
Tabla 4- FACTORES DE CONVERSIÓN DE MASA
Nota: Aquellas cantidades que están del color verde no son unidades de masa, y sin embargo, a menudo se usan como tales. Por ejemplo cuando escribimos
1Kg = 2.205lb se quiere decir que un kilogramo es una masa que pesa 2.205 libras. Es claro que esta equivalencia es aproximada ( puesto que depende del valor de la gravedad9 y tiene sentido sólo para mediciones en la Tierra. Así pues, debe tenerse cuidado al utilizar los factores de estas equivalencias.
¿Cuáles son las magnitudes y unidades fundamentales y sus derivadas, que son más usadas en Química?
En Química hay gran cantidad de magnitudes que son objeto de estudio. Si para cada una de ellas hubiera que definir una unidad independiente de las demás se nos crearía un problema muy grande y engorroso, tanto a nivel de memorización de las unidades como de su utilización. Por ello se procura relacionarlas entre sí para que a partir del mínimo número posible de ellas se puedan obtener todas las demás. El conjunto de unidades relacionadas unas con las otras constituye un sistema de unidades. Así, si se toma como unidad de masa el gramo y de volumen el mililitro, la densidad expresada en gramos por mililitros pertenecerá a su sistema de unidades, pues está directamente relacionada con ellas; sin embargo, la densidad expresada en kilogramos por litros no pertenece al sistema y para poder darla habría que convertir previamente la masa medida en gramos a kilogramos y el volumen medido en mililitros a litros.
A las unidades que constituyen este conjunto mínimo del cual se puede partir para adoptar las demás unidades se les llama unidades fundamentales; a las otras, se les llama unidades derivadas. Las unidades fundamentales no tienen porqué ser las mismas en dos sistemas distintos, aunque sí debe haber la misma cantidad de ellas en cada uno.
Las unidades derivadas más usadas en Química son las de volumen. Para calcular el volumen de un objeto se necesita elevar al cubo la longitud del objeto, o que tres longitudes se multipliquen entre sí. Así la unidad Si del volumen es el metro cúbico, m3, sin embargo como el metro es muy grande para usarse en los laboratorios se usan con mas frecuencia el decímetro cúbico dm3, o centímetro cúbico, cm3 ( antes se abreviaba como cc). El litro ( l) y el mililitro (ml) son otras dos unidades de volumen que se usan con frecuencia en química. El litro equivale a un milésimo de un metro cúbico o sea 1 l = 1 dm3 y un mililitro es exactamente igual a un centímetro cúbico, 1ml = 1 cm3.
Hemos visto que para medir la masa el SI sugiere que se use el kilogramo. Sin embargo, para efectos prácticos en química se emplea con frecuencia el gramo (g) porque representa una pequeña cantidad de masa. 1 kg = 1000g.
En lo que respecta a la temperatura, teniendo en cuenta que esta es una medida de la intensidad de la energía térmica, es decir, una medida para saber de qué tan caliente se encuentra un sistema, su unidad el SI es el kelvin. En la actualidad se emplean diferentes escalas de temperatura. Panamá y en casi todo el mundo se utiliza el centígrado o Celsius y en los países anglosajones como los Estados Unidos se emplea el Fahrenheit para medidas no científicas. Estas escalas están basadas en la escala absoluta o Kelvin y en principios termodinámicos.
El amperio es la unidad básica de la intensidad de corriente eléctrica constante y es utilizada por los químicos y físicos en sus trabajos de investigación.
Para medir la cantidad de una sustancia que contiene tantas entidades elementales (como átomos, moléculas, iones, electrones u otras partículas), como átomos hay en 0.02kg (12g) de carbono-12 se utiliza el mol. Esta cantidad de partículas es aproximadamente de 6.02x1023 ( que es el número de Abogadro). Por tanto un mol es una unidad de medida que se refiere a la cantidad de cualquier sustancia cuya masa expresada en gramos es numéricamente igual a la masa atómica de dicha sustancia.
La unidad internacional para la intensidad luminosa, la candela es la intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540x1012Hz y cuya intensidad energética en esa dirección es 1/683 vatios por estereorradián (W/sr).
Para determinar la densidad de una sustancia relacionamos la masa de la sustancia por unidad de volumen. Basta en química medir y dividir la masa y el volumen de la sustancia utilizando la siguiente expresión:
ρρ = m/V , donde, ρρ, es la densidad, m, la masa y V, el volumen y se puede expresar en g/cm3, g/cc, g/ml, Kg/l,g/l, lb/p3, dependiendo de la unidad de medida que se use para la masa y el volumen.
La densidad es una propiedad que sirve para distinguir una sustancia de otra. En la siguiente tabla presentamos las densidades de algunas sustancias comunes:
Tabla 5- Densidades a 20º C, de algunas sustancias comunes.
Con frecuencia se usa el valor de la densidad, en química, para convertir una unidad de volumen dado en una unidad de masa o viceversa; así , V= m/ ρ ó m = V. ρ
II. Generalidades de la Química.
A. Diversas definiciones de Química.
· Química es la ciencia que estudia la estructura, propiedades y transformaciones de la materia a partir de su composición atómica, formando diferentes substancias.
· química es la ciencia que realiza experimentos, ensayos y análisis de la materia viva e inerte, con el fin de probar, elaborar, transformar o perfeccionar materiales y productos. Además, hace investigaciones, elabora metodologías y técnicas a fin de profundizar en las propiedades químicas y físicas de las sustancias.
· Química, estudio de la composición, estructura y propiedades de las sustancias materiales, de sus interacciones y de los efectos producidos sobre ellas al añadir o extraer energía en cualquiera de sus formas. Desde los primeros tiempos, los seres humanos han observado la transformación de las sustancias —la carne cocinándose, la madera quemándose, el hielo derritiéndose— y han especulado sobre sus causas. Siguiendo la historia de esas observaciones y especulaciones, se puede reconstruir la evolución gradual de las ideas y conceptos que han culminado en la química moderna.
· Química (del griego χημεία khemeia que significa "alquimia"). Ciencia Natural que estudia la estructura, propiedades y transformación de la materia a nivel atómico y molecular.
· química es la rama de la ciencia física estrechamente relacionada con fisicas y que trata esencialemente de la compocicion y comportamiento de la naturaleza.
· La química, es una ciencia empírica. Ya que estudia las cosas, por medio del método científico. O sea, por medio de la observación, la cuantificación y por sobretodo, la experimentación. En su sentido más amplio, la química, estudia las diversas sustancias que existen en nuestro planeta. Asimismo, las reacciones, que las transforman, en otras sustancias.
A.1. Concepto Actual de la Química.
· La Química es probablemente la única rama de las ciencias experimentales cuyo objeto de estudio está en permanente expansión, dado que el número de nuevas moléculas, sintetizadas por el hombre crece día a día.
· El mundo actual y nuestra vida cotidiana están marcados por un sinnúmero de productos de síntesis, desde los materiales más diversos en forma de fibras, plásticos o colorantes, hasta los medicamentos, los plaguicidas o los fertilizantes.
A.2. Como Ciencia que estudia ala naturaleza.
En el medio ambiente se realizan los cambios o transformaciones químicos más asombrosos; ya que la naturaleza es el laboratorio químico más perfecto que existe. Constantemente ocurren cambios, como el crecimiento de plantas y animales, la descomposición de los desechos, la evaporación del agua, la oxidación de los metales.
La naturaleza siempre está cambiando y se ha ido transformando desde el origen del universo. Algunos cambios son rápidos, como se quema un árbol; otros, por contrario, son lentos como la formación del petróleo. Durante las veinticuatro horas del día estamos relacionados con los principios de la química; en los seres humanos las funciones esenciales como la respiración, circulación, digestión, son
procesos químicos; y en algunas plantas, la fotosíntesis.
La química ha logrado descifrar muchos secretos de la naturaleza al estudiar la composición de organismos microscópicos como las bacteria, también de plantas y animales que forman la materia viva, al igual que se interna en el estudio de las rocas, minerales, combustibles, y toda materia sin vida con el propósito de conocer
sobre lo que nos rodea para facilitarle al hombre una vida mejor y un ambiente mas apropiado para su desempeño.
Después de un sinnúmero de investigaciones y experimentaciones, el químico está en capacidad de explicar el mecanismo de la fotosíntesis, y más aún, dar a conocer la composición química de las sustancias que participan en el proceso y los cambios químicos que se manifiestan durante la operación fotosintética.
A.3. Como Ciencia experimental.
Los trabajos de investigación que se realizaron en la edad media produjeron indudables progresos en la química de laboratorio, puesto que se prepararon nuevas sustancias, se inventaron aparatos útiles como la balanza, y se desarrollaron técnicas empleadas más tarde por los químicos como lo son las acciones de pesar, de filtrar,
Se ha encontrado, además, un tratado anónimo de la edad media que demuestra que desde entonces se preparaba y purificaba el mercurio. En dicho tratado reza indicaciones tales como el siguiente: “Tomad, pues, vuestro mercurio, y purificadlo bien pasándolo a través de un lienzo plegado tres veces, cosa que haréis varias veces hasta que aparezca puro como el agua límpida y cristalina. Nosotros rechazamos todas las demás formas de purificar el mercurio como aquellas que lo purifican mediante el vinagre, la sal, la orina, la cal viva, el vitriolo y otros corrosivos que destruyen la humedad del mercurio en lugar de exaltarla, y que más que ser útiles, estorban”. Como vemos, éstas son evidencias claras de un tratamiento experimental de la Química.
Se puede calificar los orígenes de la Química como ciencia experimental, que eran más bien de tipo técnico y mágico a la vez. Se han encontrado láminas de arcilla con inscripciones de ¡700 años a. C.! y han revelado que los babilonios estaban familiarizados con la fabricación de vidrio. De igual forma, en el tercer milenio a.C. se descubrió una variedad de cobre especialmente dura, obtenida al calentar juntos minerales de cobre y estaño, la cual se le llamó bronce. Se conocía la manera de obtener tintes (púrpura del múrex), de fundir los esmaltes y, desde la más remota antigüedad se extrae el cinabrio (sulfuro rojo), un líquido brillante como la plata, muy pesado y que posee todas las propiedades de un metal.
El siglo XVIII marcó el inicio de la Química como ciencia experimental con los trabajos de la Escuela francesa encabezada por el eminente químico francés Antoine Lavoisier con sus experimentos que dieron lugar a su teoría de la combustión: Según Lavoisier, al calentar una cierta cantidad pesada de mercurio con oxigeno se quema el mercurio y se obtienen cenizas. Esta teoría dio origen a la ley de la conservación de la materia y demostró que el aire está compuesto por oxígeno y nitrógeno.
Se le atribuye el descubrimiento del oxígeno y se lo considera uno de los fundadores de la química moderna. Sostuvo que la respiración no es una simple combustión del carbón, sino que contiene hidrógeno quemado con formación de vapor de agua, descubriendo así que los seres vivos utilizan el oxígeno del aire para la combustión de los alimentos, la cual produce energía.
Lois Antoine Lavoisier (1743-1794) logró asentar el estudio de las reacciones químicas sobre bases cuantitativas despojando definitivamente la investigación en este campo de las nociones místicas de los alquimistas, que estudiaremos más adelante. En otro polo del trabajo científico europeo, en Suecia, el desarrollo de la minería y la mineralogía condicionó el surgimiento de una escuela de químicos que a lo largo de este siglo realizara numerosos aportes en el análisis de minerales, en la comprensión y gobierno de los procesos de su reducción, enterrando definitivamente las ideas de los alquimista. Entre 1730 y 1782 se reportan los descubrimientos del cobalto, níquel, manganeso, manganeso, wolframio, titanio y molibdeno. En poco más de cincuenta años se superaría el número de metales descubiertos por más de seis siglos de infructuosa búsqueda alquimista. Con el paso del tiempo, estos metales se emplearían en la fabricación de materiales estratégicos para el avance tecnológico.
La química es una ciencia experimental, en el mundo microscópico y el macroscópico. Los datos las investigaciones químicas por lo general provienen de fenómenos de gran escala y observación. Pero la hipótesis, teoría y explicamos demostrables, que hacen de la química una ciencia experimental a menudo se expresan en términos microscópicos de los átomos y las moléculas.
La química como ciencia experimental significa que sus principios y leyes:
1. provienen de la experimentación.
2. son demostrables en la practica
3. tienen aplicación practica
Es una ciencia experimental, por que tiene su punto de apoyo básicamente en la experimentación o sea, la observación y el análisis de la repetición de fenómenos controlados en el laboratorio para determinar la calidad y cantidad de sustancias que son sometidas al rigor de las diferentes pruebas de laboratorio.
En su desempeño le corresponde al químico observar con sentido crítico la forma cuidadosa en que se suscitan los hechos durante las experiencias de laboratorio, apoyándose en los sentidos del tacto, olfato o la vista y en su capacidad de considerar y anotar todo lo que sucede entorno al objeto del motivo de su investigación. Además cuenta con valiosos recursos materiales e instrumentos para realizar su labor.
Las características propias de un cambio ya sea formación o desaparición de un precipitado, la manifestación de libertad o absorción de energía calórico la aparición o cambio de colores al combinar diferentes sustancias conducen al químico a realizar experimentos para su dar su opinión sobre lo que sucedió por todos los motivos anteriores la química es una ciencia meramente experimental, ya que su entidad esta en las practicas realizadas en el laboratorio.
Como la química es una ciencia experimental al realizar la practica en el laboratorio, hay que considerar y anotar todo lo que sucede.
B. Áreas de la Química.
Se han realizado dentro de la Química algunas divisiones básicas para su mejor comprensión debido a los millones de sustancias químicas existentes y las múltiples reacciones en las que participan:
Química General: estudia el principio fundamental de la química
Química Inorgánica: se encarga del estudio de lo elementos químicos y sus compuestos, excepto el carbono. Algunos compuestos de carbono sencillos, están tradicionalmente clasificados como inorgánicos.
Química orgánica o del Carbono: estudia los compuestos del carbono con otros elementos.
Química Analítica: tiene como fin la identificación, separación o determinación cuantitativa de la composición de las diferentes sustancias. Esta la química analítica cualitativa y cuantitativa.
Físico-Químico: estudia fundamentalmente la estructura de la materia, los cambios energéticos, las leyes, los principios y teorías que explican las transformaciones de una forma de materia a otra.
Bioquímica: se dedica el estudio de las substancias que forman parte de los organismos vivos.
Para facilitar el estudio de estas disciplinas científica se le ha fraccionado en diferentes áreas, que no se comportan como islas, sino, por el contrario, están estrechamente relacionadas. Estas áreas son:
Química general: Trata los principios fundamentales relativos a la constitución y propiedades físicas y químicas de los cuerpos y las leyes fundamentales de la Química. Se refiere a los principios fundamentales de la Química, las propiedades físicas y químicas, las leyes fundamentales de la Química.
La Química Inorgánica: Proporciona información sobre los elementos y sus compuestos (excepto los más complejos del carbono) y la manera como interaccionan, así como los tipos de reacciones químicas en que se ven involucrados. Estudia los elementos, sus compuestos y las teorías relacionadas con su formación. No se incluye en este grupo los carburos, los carbonatos, ni los óxidos de carbono y trata de dar las razones y explicar las causas de las propiedades específicas y de las semejanzas observadas. Estudia todos los elementos y compuestos que no tienen las propiedades de los compuestos orgánicos.
La Físico-Química: Facilita datos acerca del equilibrio de las reacciones químicas, la energía asociada con dichas reacciones y la estructura de las moléculas. Puede ser considerada dentro de un campo intermedio entre la Química y la Física que abarca el estudio de las interacciones entre la materia y la energía. Se refiere a las causas de una reacción química y cuál es la energía total de la reacción.
La Química Orgánica.: Se ocupa de los compuestos del carbono y sus propiedades (exceptuando los óxidos de carbono, los carburos, los carbonatos que se consideran sustancias inorgánicas, a pesar de tener átomos de carbono en su molécula). Se relaciona principalmente con el estudio de los compuestos que tienen en su estructura al elemento carbono. Da información sobre los compuestos del carbono y sus reacciones; comprende varias ramas entre las que se haya la Química biológica o Bioquímica que estudia la composición y metabolismo de la materia viviente; la Química farmacéutica, que se refiere a la estructura de los medicamentos, la Química bromatológica, que determina la composición de los alimentos, la Histoquímica que estudia la localización de determinadas sustancias en los tejidos de los organismos vivientes, la Química industrial que se ocupa de las aplicaciones de las sustancias y de sus métodos de preparación en la industria, derivándose de ella la Química mineralógica y la Química agrícola.
Química Analítica.: Examina los métodos de reconocimientos y determinación de la composición de las sustancias. Se encarga de los métodos para analizar la composición química de las sustancias y sus mezclas. Por eso se divide en cualitativa y cuantitativa. Hace un análisis cualitativos (¿de qué está formada?) que aportan información útil en la que pueden reconocerse especies atómicas o moleculares, deducirse características estructurales de las mismas o reconocer en la muestra la presencia de determinados grupos funcionales. y un análisis cuantitativos (¿qué cantidad está presente?) de las sustancias en general. En los análisis cuantitativos los resultados se presentan como datos numéricos y se expresan como porcentaje, partes por millón o miligramos por litros.
¿Cómo otras ciencias pueden emplear la química como auxiliar?
La Química ha sido llamada ciencia auxiliar debido a que suministra descripciones, percepciones e interpretaciones de los diversos tipos de materias que se estudian en otras ciencias. No es posible ni deseable separar los hechos, leyes y teorías de la Química de los correspondientes a otras ciencias. La división arbitraria de los estudios naturales en física, química, astronomía, botánica, zoología, geología y otras más, no es una clasificación impuesta por la naturaleza sino por el hombre. La Química toma muchas ideas útiles de otras ciencias y contribuye también se sirve a ellos en otros aspectos. Por ejemplo, los químicos estudian la química de las enfermedades y descubren sustancias químicas (medicinas) que se utilizan en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades, sustancias para combatir la infección, aliviar el dolor, contener el cáncer y detectar afecciones cardíacas, SIDA, etc.
Puesto que esta ciencia está relacionada con casi todo, su estudio es muy importante para una gran diversidad de personas. Por ejemplo los biólogos han examinado organismos cada vez más pequeños, células y sus componentes, hasta que, en el estudio de los virus y genes unieron sus esfuerzos con los químicos, quienes estaban interesados en moléculas cada vez más grandes. Esto trajo como resultado el nacimiento de un nuevo campo interdisciplinario llamado Biología molecular y un refuerzo a la idea de que los organismos vivientes son sistemas químicos complicados y muy organizados. En forma similar los químicos trabajan en colaboración con científicos de otras áreas tales como química-física, geoquímica, farmacología, toxicología, ecología, meteorología, oceanografía y muchas más. Lo que ocurre en la práctica con estas áreas es que una persona que no tenga un conocimiento básico en química está en una gran desventaja.
Una persona que estudie medicina, meteorología, economía doméstica, agricultura o uno de los campos de la ingeniería, encontrará fácilmente que los hechos y las teorías de la química revisten gran importancia en su trabajo. Para el hombre desligado de la ciencia, el estudio de la química enriquece su comprensión del mundo de la naturaleza y del, en parte, incomprensible mundo de los materiales nuevos que la industria química produce como la alta tecnología de hoy en día, que va desde los chips de computadoras hasta los cristales líquidos para calculadoras y monitores, y las fibras ópticas. La química aporta nuevos materiales que nos visten, abrigan y recrean en forma de trajes espaciales y trajes de baño, materiales aislantes y paneles solares, raquetas de tenis y cañas de pescar.
B.1. Relaciones con la vida del Hombre.
Nuestro cuerpo es una asombrosa fábrica de sustancias químicas; por ejemplo el ser humano utiliza el oxigeno del aire, lo transporta en nuestro cuerpo y sale como dióxido de carbono.
Fig. 14- Alimentos cocidos
Los alimentos están formados por sustancias químicas, y en su preparación en el hogar, ellos son sometidos a procesos físicos y químicos tales como la cocción para el caso de alimentos que requieren que se facilite la digestibilidad de los mismos, como el caso de las carnes, el arroz, las verduras, las menestras, etc. Las legumbres y frutas deben consumirse, en lo posible, crudas para no destruir las vitaminas que contienen. Los vegetales, cuando necesitan cocción deben hervirse con la menor cantidad de agua posible, ya que contienen minerales y vitaminas; si es posible hervirlos enteros y con cáscara se logrará conservar mejor sus minerales.
Cuando preparamos los alimentos usamos ciertas sustancias con un propósito específico. Por ejemplo, al usar el polvo de hornear que es bicarbonato de sodio ( NaHCO3) lo hacemos para que la masa del pan “suba” por la acción del calor en el horno.
¿Por qué usamos cucharones de madera para revolver y servir las ensaladas de vegetales o frutas? Por lo general estas ensaladas contienen vinagre (ácido acético) o las frutas contienen ácido cítrico y éste reacciona con los metales produciendo compuestos que darán un sabor desagradable a las ensaladas.
En el comedor usamos utensilios y otros materiales producidos por las industrias en donde está implicada la química. Los cubiertos pueden ser de acero inoxidable, que no es sino una aleación de acero con otros metales como el cromo y el níquel. El mismo acero es una aleación de hierro con una pequeña cantidad de carbono. Los cubiertos plateados son de un metal recubierto con una capa de plata por un procedimiento conocido como galvanoplastía; se deben secar bien antes de guardarlos. También hay cubiertos de plata esterlina que son muy costosos por el alto contenido de plata que contienen ( 92.5% plata y 7.5% cobre), también deben ser protegidos de la humedad.
En los utensilios de plata se deposita un polvillo blanco que algunos llaman óxido; éste no es realmente óxido sino sulfuro de plata, y se forma cuando está en contacto con ciertos alimentos y con el aire que puede contener H2S.
En nuestra cocina usamos también con frecuencia el teflón, para cubrir el interior de las ollas, sartenes y otros utensilios de cocina. El teflón se obtiene por la polimerización del tetrafluoruroetileno.
En el hogar usamos diversas clases de vajillas de distintos materiales que van desde la porcelana hasta los plásticos. Los plásticos se usan en tantas y tan variadas formas que algunos han bautizado la época actual con el nombre de “edad de plástico”. Para la fabricación de los plásticos es necesario la polimerización o combinación de varias moléculas para formar moléculas más grandes. Puede ser por adición (moléculas no saturada se agregan unas a otras) o por condensación (se unen dos moléculas con pérdida de una molécula de agua). El nombre plástico es el dado a la resina artificial. Las resinas naturales son sustancias de procedencia animal o vegetal, sólidas, no cristalinas, vidriosas en apariencia, insolubles en agua, pero solubles en varios solventes orgánicos. El ámbar y el copal son ejemplos de resinas de origen animal y vegetal respectivamente. Los plásticos que usamos en nuestras residencias son materiales artificiales, sintéticos, con propiedades muy parecidas a las resinas naturales. La melanina es un plástico que más se emplea en las vajillas y es un aminoplástico (compuestos que poseen el grupo amino -NH2) muy resistente al calor, a las sustancias químicas y no se raya fácilmente. Pero, también hay otras clases de plásticos como los fenolplásticos (como la fórmica), la bakelita (usado en los tomacorrientes y fabricación de peinillas, botones, etc.), los termoplásticos como la lucita, que es claro, transparente, parecido al cristal, que se emplea en las lentes, parte de los aviones, etc. El polietileno es un termoplástico flexible, impermeable, usado en el papel de envolver alimentos, en botellas para salsa, y otros usos. El vinil es también un termoplástico, que se usa para cortinas de baño, para tapizar muebles, mosaicos para el piso.
Cada vez que pintamos nuestra casa estamos haciendo uso de la química. Las pinturas son suspensiones en las cuales un sólido, el pigmento, se dispersa en un medio de dispersión, generalmente un aceite, y a veces el agua, en las llamadas pinturas de agua. Éstas últimas sólo son recomendables para interiores y se fabrican de sulfato de calcio hidratado, CaSO4.2H2O, caseína, colorante y agua. Si queremos que esta pintura sea impermeable, y sea, por lo tanto, más resistente y lavable se le agrega aceite de linaza hervido.
Algunas pinturas contienen sustancias tóxicas, como compuestos de plomo por lo que hay que protegerse con mascarillas y trabajar en un ambiente muy ventilado.
La química también la aplicamos cuando usamos cosméticos en forma de pintura para la cara, el cabello, en forma de cremas, polvo de cuerpo, polvo facial, lápiz labial, etc.
Por ejemplo, los polvos faciales contienen distintos ingredientes para cubrir las imperfecciones de la piel y dar apariencia de suavidad. Entre esos ingredientes están el óxido de titanio (TiO2), el óxido de cinc ( ZnO2), el silicato de magnesio hidratado (Mg3Si4O11 .H2 O) y otros.
El jabón, es una mezcla de grasa y álcali; las pastas de diente contiene básicamente CaCO3 y MgCO3, además de un saborizante como la menta por ejemplo.
Las plantas nos ofrecen la más bella decoración en el hogar, pero ellas requieren cuidados especiales, tales como mantener la fertilidad del suelo pues, entre las sustancias que las plantas toman del suelo está el nitrógeno, el potasio, el fósforo, el azufre, el calcio, el hierro y el magnesio. Los fertilizantes comerciales llevan generalmente en la etiqueta una relación numérica del contenido de los tres más importantes: nitrógeno, fósforo y potasio (el fósforo en forma de ácido fosfórico). Generalmente la relación se expresa en términos de porcentajes, por ejemplo, si el fertilizante dice 5-10-5, esto significa 5% de nitrógeno, 10% de fósforo y 5% de potasio; lo que implica que por cada 5 partes de nitrógeno habrán 10 partes de fósforo y 5 partes de potasio. Naturalmente, distintas plantas tienen distintos requerimientos de minerales. El nitrógeno es necesario para plantas con mucho follaje y éste elemento es esencial para la síntesis de proteínas en las plantas.
Para la obtención de agua potable en las ciudades se requiere procedimientos físicos y químicos como la sedimentación (para eliminar sustancias en suspensión), la aireación (para eliminar malos olores y oxigenarla), la coagulación (para eliminar materia colorante, lodo, materia en suspensión y bacterias que quedan atrapados en el precipitado),la filtración (para separar el precipitado formado en el proceso de coagulación), y la esterilización por clorificación (para destruir bacterias patógenas). Nuestra ciudad de Panamá posee un magnífico sistema de purificación del agua y gozamos de tener agua potable reconocida como de excelente calidad.
La Química se ocupa de cambiar o trasformar materiales, muchos de estos materiales se emplean en la construcción de casas, carreteras, puentes, etc., son transformados por los químicos del estado en que se encuentran en la naturaleza, a la forma en que serán utilizados en las construcciones, tales como el cemento. El cemento se produce con piedra caliza y arcilla en un proceso que involucra la pulverización de éstos, la mezcla en proporciones adecuadas para ser calentada en hornos cilíndricos especiales ( pueden medir 200 pies de largo por 10 de ancho) en donde alcanzan temperaturas superiores a los 1400ºC, los materiales se unen allí para formar pequeños grumos llamados clinker, que contienen silicatos y aluminatos de calcio; se agrega un pequeña cantidad de yeso y luego todo se reduce a un polvo fino, llamado cemento.
El uso de la arcilla se remonta a tiempos muy lejanos, parte de su uso en la fabricación de cerámica y porcelana, es muy usada como material de construcción. La arcilla no es una sola sustancia, sino una mezcla que varía, ya que hay varias clases de arcilla. El componente básico es el caolín, un silicato hidratado de aluminio; la arcilla se hornea para obtener un material de construcción muy resistente. Entre los materiales de construcción naturales más apreciados tenemos el mármol, roca formada por la acción del calor y la presión sobre la tierra caliza; el mármol adquiere un acentuad lustre y colores variados cuando se pule, por lo que se presta para construcciones de gran distinción y belleza. El granito, es una roca ígnea en la cual se mezclan feldespato, cuarzo y mica, también se presenta en colores variados y es brillante, durable y resistente.
El ser humano utiliza sus sentidos para percibir los objetos que están a su alcance y los cambios que se producen en su organismo y a su alrededor. Desde el punto de vista práctico busca las propiedades convenientes de la materia; las sustancias que sirven para algún fin (curar enfermedades, producir explosiones, crear olores y sabores agradables, etc) y que se pueden utilizar para fabricar objetos como ropa, utensilios y herramientas, aíslan estas sustancias de la naturaleza y experimentan con ellas para desarrollar y mejorar teorías concernientes a la estructura y el comportamiento de la materia.
El embalsamiento de cadáveres, rito funerario considerado como un arte para conservar los cuerpos después del fallecimiento es una práctica muy antigua que comenzó en Egipto (4000 años a. C.) y que ha perdurando por más de treinta siglos en otros pueblos como los asirios, judíos, persas, y los escitas. La práctica consiste en retirar el cerebro y vísceras del cuerpo y rellenar las cavidades con una mezcla de hierbas balsámicas y de otras sustancias. Los egipcios sumergían el cuerpo en carbonato de sosa, inyectaban bálsamos en las arterias y las venas, rellenaban las cavidades del torso con sustancias aromáticas y bituminosas y con sales, envolvían el cuerpo con telas saturadas de materiales similares. Los asirios utilizaban miel, los persas, cera y los judíos, especies y aloe. Alejandro Magno fue embalsamado con miel y cera.
Hoy en día, se utiliza formalina en los laboratorios de biología para conservar animales muertos para estudiarlos.
Los beneficios de las aplicaciones prácticas de la Química son muy evidentes pues la vida moderna no sería tan cómoda para los humanos si no se contara con la tecnología que proporciona la Química de hoy. Por ejemplo en otras épocas las técnicas químicas se utilizaban para aislar productos naturales y encontrar nuevas formas de utilizarlos; hoy en día se desarrollan técnicas para sintetizar sustancias nuevas mejores que las naturales o que podrían reemplazarlas por completo, con gran ahorro. Hablamos de los plásticos, tejidos, fármacos.
Por otro lado no se puede pasar por alto el significado económico que tiene la Química pues ofrece trabajo a obreros, personal administrativo, técnicos, profesionistas, empresarios, otros.
Una Química mal aplicada en nuestros días puede ocasionar: La bomba atómica, la lluvia ácida, el desgaste de la capa de ozono, la intoxicación por el consumo de alimentos vencidos, el uso indebido o inadecuado de de drogas, alcoholes, pesticidas, fertilizantes sintéticos, funguicidas, los desechos industriales, las sustancias radioactivas, las reacciones causadas por la auto receta de medicamentos, entre otras formas.
La investigación química ha ayudado al hombre a dominar la lucha contra los micro-organismos que propagan las enfermedades entre los animales y plantas. La Química analiza el producto natural para aislar la parte o sustancia con propiedades terapéuticas y la purifica; además las sintetiza.
La evolución científica, refleja directamente en la forma de vida del hombre, y ha logrado conquistas como el campo de la medicina con el uso de radioisótopos en el diagnostico, y en la agricultura al usar plaguicidas, abonos artificiales, reconocimientos de los componentes del suelo, etc.
Pero así como la química ha ayudado a mejorar la vida del hombre, también ha provocado peligros colaterales por el uso indiscriminado y sin control de productos químicos, tanto en el hogar como en la industria y el campo; que se han convertido, junto con sus desechos, en agentes contaminantes del suelo, el aire y el agua.
B.2. Relaciones con la industria.
La química tiene su participación en el adelanto tecnológico e industrial que se observa a nivel mundial, al punto que muchos países, como el Japón, han adquirido relevancia económica por manufacturar productos de gran demanda internacional.
Vivimos en una sociedad industrializada en donde una parte significativa de la económica mundial se basa en la industria química; los químicos desarrollan nuevos procesos que aumentan la eficiencia en el abastecimiento de alimentos, materiales de construcción, medicamentos, plásticos, fibras cinéticas, fertilizantes, etc. En la industria se generan productos, tanto de compuestos químicos sintéticos (plásticos, fibras ópticas, entre otros) como en los naturales (madera, metales, entre otros) satisfaciendo así las necesidades del hombre y de la mujer.
La industria textil, por ejemplo, usa muchas de las fibras para la fabricación de tejidos o telas procedentes de animales (lana, seda, pieles, cuero) pero otras vienen del reino vegetal (algodón, lino o hilo, el cáñamo). Las fibras animales y vegetales difieren en su estructura y propiedades. Por ejemplo, las de lana son finas y suaves; en ellas, las pequeñas plaquitas “escamas” superpuestas permiten encerrar el aire, por lo que la lana es un excelente material aislante, y, de ahí su uso protector contra el frío.
Las fibras de seda son higroscópicas (absorben humedad) y son muy útiles para la confección de vestidos (absorben el agua de la transpiración). La seda procede principalmente de China y Japón y se le conoce desde hace más de cinco mil (5000) años. El hilo de seda, como sabemos, se obtiene del gusano de seda.
La química también se refleja en la industria de cosmetología; el uso de los cosméticos, en forma de pinturas para la cara, para el cabello, cremas, polvos, pinturas, es muy antiguo. En la actualidad la fabricación de cosméticos es una industria millonaria en muchos países. Las cremas son fabricadas a partir de aceites (oliva, mineral, de almendra, de aguacate, etc.) o de ceras y grasa (cera de abeja, esperma de ballena, lanolina de la lana de oveja, parafina, etc. Llevan agua (como el agua de rosas) y un emulsificador (bórax y perfume).
En la selección de cosméticos y productos de aseo personal hay que tener presente que los ingredientes usados no necesitan ser exóticos ni costosos para ser efectivos.
B.3. Relaciones con la medicina.
Desde los lejanos tiempos de la alquimia, la Química ha estado relacionada con el tratamiento de enfermedades. Sabemos que las primeras sustancias usadas como medicamentos fueron producidos con recursos naturales como hojas, raíces, cortezas y semillas de distintas plantas. Cuando se sabe que algunos de estos productos naturales son eficaces para combatir alguna enfermedad, la química analiza el producto para aislar la parte o la sustancia con propiedades terapéuticas y purificarla. Un ejemplo lo tenemos en la vacuna contra la malaria. Los Incas en el Perú sabían desde mucho antes de la colonización española que podían combatir las fiebres y los escalofríos con una infusión preparada con la corteza del árbol Cinchona. Por supuesto los Incas no sabían que la enfermedad era malaria y tampoco sabían cómo se producía y como se trasmitía. Pero sabían cómo tratarla. Posteriores estudios en Europa con la corteza del mismo árbol llevaron el descubrimiento de la sustancia que era efectiva contra la malaria, la cual es la quinina. Por muchos años la quinina se obtenía del árbol de la cinchona pero a partir de 1944 se pudo sintetizar químicamente en los laboratorios. Los químicos aislaron la sustancia, la purificaron y mas tarde la sintetizaron. Lo mismo se ha hecho con la procaína o novocaína que tiene las mismas propiedades anestésicas que la cocaína pero que está libre de sus propiedades nocivas como la toxicidad y la tendencia de formar hábito.
La Química no se limita a aislar, purificar y sintetizar sustancias medicinales, a partir de productos naturales o con el modelo de productos naturales, sino que crea nuevas medicinas completamente originales. Paul Ehrlich, científico del siglo XVII preparó cientos de compuestos en búsqueda de un medicamento contra la enfermedad del sueño y luego otra contra la sífilis hasta llegar a obtener éxitos con el famoso salvarsán o compuesto 606, contra la sífilis (el número 606 fue el número de intentos de su búsqueda).
Los problemas relacionados con la medicina son motivo de preocupación para los químicos, y a través de la labor en conjunto del medico y el químico se logra resolver situaciones que afectan la salud del hombre. El químico elabora sustancias que ayudan al medico en el diagnostico y tratamiento de muchas enfermedades. Igualmente el químico elabora medicamentos que sirven para combatir infecciones y controlar enfermedades. El laboratorio clínico y el desempeño de los químicos cada día están ayudando a la medicina a mejorar la calidad de vida, pues ha servido en la lucha contra los microorganismos al descubrir las vacunas, sueros, antibióticos y otros productos para combatirla. En la lucha contra el HIV y diabetes en la fabricación de insulina humana que ayudan a contra restarla.
La radiación de alta energía emitida por el radio (un elemento químico) fue utilizada durante mucho tiempo en el tratamiento del cáncer. Actualmente se usa el cobalto-60 para el tratamiento del cáncer porque emite una radiación con más energía que la que emite el radio y es más barato que este
Para detectar desórdenes circulatorios de la sangre se utiliza una solución de cloruro sódico (NaCl) que contenga una pequeña cantidad de sodio radiactivo y midiendo la radiación el médico puede saber si la circulación de la sangre es anormal.
Para el estudio de los desórdenes cerebrales se utiliza una tomografía de emisión de protones conocida como PET. Se le administra al paciente una dosis de glucosa (C6H12O6) que contenga una pequeña cantidad de carbono-11 (11C), que es radiactivo y emite positrones, luego se hace un barrido del cerebro para detectar los positrones emitidos por la glucosa radiactiva “marcada”. Se establecen las diferencias entre la glucosa inyectada y metabolizada por los cerebros normales y los anormales. Por ejemplo, con la técnica PET se ha encontrado que el cerebro de un esquizofrénico metaboliza alrededor de un 20 % de la glucosa que metaboliza un individuo normal.
Algunos radioisótopos utilizados en medicina
Entre los medicamentos que debemos a la química tenemos las drogas sulfas ( Gerhald Domagk en 1935 descubrió el pigmento Prontosil, efectivo contra infecciones por estreptococos y neumococos) todas las drogas sulfas son derivadas del prontosil; la droga básica en este grupo es la sulfanilamida NH2C6H4SO2NH2. El sulfatiazol es NH2C6H4SO2NHC3H2NS.
Aunque los antibióticos son sustancias químicas producidas por hongos y bacterias, el conocimiento y la aplicación de estas sustancias son también conquistas de la química. Los antibióticos tienen la propiedad de inhibir el crecimiento de gérmenes. La penicilina es el primero de los antibióticos conocidos y mas usados, descubierto por Sir Alexander Fleming en 1929. Otros antibióticos son: Estreptomicina, aureomicina, cloromicetina, terramicina.
Finalmente no podemos olvidar que la presencia de la química en la medicina es muy extensa, e implica además los marcapasos, los plasmas, las prótesis, las dentaduras postizas, botellas de infusiones, jeringuillas, los aparatos de diagnosis, audífonos, gafas, vendajes, tubos, guantes, accesorios y equipos médicos, fármacos, plásticos, entre otros.
Actualmente los investigadores químicos ponen todos sus esfuerzos en lograr avances contra algunas de las más extendidas plagas de la humanidad como el cáncer, el SIDA, el Alzheirmenr, la diabetes, enfermedades cardiovasculares, reumas, alergias, etc.
En Panamá, hace sólo un año (2006) se presentó en la Caja de Seguro Social el caso de más de doscientas cincuenta muertes por intoxicación debido el uso de algunos medicamentos, que por equivocación, contenían dietilén glicol en lugar de glicerina como disolvente. Los pacientes tomaron los medicamentos para curarse de resfriado común y terminaron intoxicados. De esta manera vemos la importancia del papel de los análisis químicos y del trabajo de los químicos en la medicina. Desgraciadamente el precio que se pagó fue muy caro por un error cometido ¿por ignorancia o a conciencia? Aún las autoridades están deslindando el problema.
B.4. Relaciones con el ambiente natural.
Toda la belleza natural se debe a las reacciones químicas que ocurren en ella. Un ejemplo son los mecanismos por medio del cual se genera el color de las plantas también el estudio de la estructura y composición de la atmósfera.
La naturaleza es el mejor laboratorio químico en donde los procesos se dan algunos espontáneamente mientras otros se tardan muchos años en completarse, pero el resultado es la diversidad de seres vivos y de materia inorgánica existente.
El aire y el agua se calientan mediante energía solar, dado lugares vientos y corrientes que producen clima. Junto con los nutrientes de la tierra, estos factores disponen el medio para la vida terrestre y marina.
Hoy en día la atmósfera está contaminada por el aumento de desechos gaseosos de las industrias, los combustibles y el mal manejo de insecticidas y aerosoles; todo esta agregado a la falta de conciencia publica para desarrollar actividades que disminuyan los efectos de los agentes contaminantes.
Un peligro ecológico que esta llamando la atención de los ecologistas, es la llamada “lluvia acida” la cual se debe a la presencia de desechos químicos de sulfuros y otras sustancias acidas, en la atmósfera; por ejemplo, el azufre al combinarse con el oxigeno del aire, origina el dióxido de azufre, la forma gaseosa en la cual llega el azufre procedente de las chimeneas industriales. Al moverse el aire, el gas se combina con el agua del ambiente para formar acido sulfúrico, el cual precipita en asocio con la lluvia, originado la lluvia acida que hace daños irreversibles a los automóviles, edificios, maquinarias, bosques, agua de los ríos, lagos, etc.
Otro problema por contaminación gaseosa esta provocando la disminución de ozono en la atmósfera. El uso de las sustancias llamadas clorofluocarbono, cuyos desechos van hacia el aire, es una de las principales causas de la disminución del ozono en la estratosfera. Los clorofluocarbono son muy usados en la refrigeración y los aerosoles. Los desechos gaseosos de estos productos atacan al ozono produciendo los llamados “agujeros de ozono” por donde los rayos ultravioleta atraviesan la estratosfera y a llegar a la tierra pueden causar cáncer de piel y otros males. En las regiones polares este proceso ha causado grandes daños a sus ecosistemas.
La tala y quema indiscriminada de los bosques y de los combustibles fósiles es una práctica que altera la cantidad de dióxido de carbono en el aire, provocando olas de calor que afectan directamente al medio ambiente. Este fenómeno llamado “efecto de invernadero”, por el aumento el dióxido de carbono atmosférico causa que se sienta cada vez más calor durante el verano. Además, el efecto de invernadero provoca un calentamiento anormal de la tierra y las consecuencias son grandes inundaciones a causa de la fusión de los hielos polares, sequías en diversas áreas de nuestro planeta que van a convertir tierras fértiles en desiertos, y eventualmente el colapso de la falta de alimentos.
Los desechos industriales y las aguas negras depositadas en los ríos y mares también causan un desequilibrio químico, en donde los peces son los organismos mas afectados.
La contaminación de las aguas puede ser accidental, pero en la mayoría de los casos es consecuencia de la falta de responsabilidad y prevención, de la ignorancia y de la mala costumbre de arrojar la basura al agua. Todo esto trae como consecuencias un efecto negativo sobre la flora y fauna acuática.
La preservación del medio ambiente es uno de los problemas en el que el mundo entero tiene fijada su atención y como estudiante de pensamiento crítico y analítico también debes participar activamente. Y no es para menos luego de tantos problemas ecológicos por desequilibrios químicos que todos causamos. El alto nivel de contaminación del medio ambiente ha llevado a la extinción de unas 85 de especies mamíferas desde 1600 hasta nuestros días. Se calcula que 55 de esas especies desaparecieron en este siglo. Pero así como estas especies nos abandonaron existe un latente peligro de desaparición de unas 30,000 variedades de plantas, algo más del 10% de la vida vegetal, incrementando las áreas desérticas de la Tierra. Este ritmo de destrucción ecológica supera en varios miles de veces al ritmo natural de contaminación.
Accidentes como el de Seveso, Italia (1976) de Bhopal, India (1984) o el de Basel (1986) son una muestra dramática de las consecuencias de una Química mal utilizada. Se adiciona a esto el riesgo que existe al manipular, tratar física o químicamente los residuos peligrosos o al disponerlos en confinamientos. Tan sólo medir el uso de los diversos materiales químicos conlleva un riesgo.
Los productos químicos son tantos y tan diversos que casi se hace imposible medir el efecto que tienen o van a tener a mediano y largo plazo en las personas o en el ambiente natural. Un ejemplo fue lo que sucedió en Minamala, Japón, en donde había enfermos desde 1956 con problemas de audición, de la vista, del equilibrio, entre otros, y fue hasta en 1968 que se confirmó que se debía a la intoxicación por metilmercurio. Cientos de personas murieron sin saber la causa de su muerte.
III. Historia de la Química.
A. Orígenes de la Química.
El hombre primitivo desarrolló artes técnicas para producir y mantener la llama del fuego; así como también la utilización del mismo para su provecho en la cocción de sus alimentos, en la confección de herramientas valiéndose de la facilidad con que los materiales metálicos ( cobre, bronce y hierro) podían fundirse y ser maleables con el calor de la llama. Fabricar armas para su defensa y la cacería, para combatir el frío, elaborar instrumentos de alfarería e instrumentos para realizar su trabajo diario.
Excavaciones realizadas en ruinas de ciudades antiguas dan testimonio del uso de utensilios de metales, cerámicas, vidrios, telas, pinturas y perfumes elaborados mediante un conjunto de conocimientos químicos.
Ya desde los tiempos de Noé se hace mención del consumo y los efectos de la más usual de las drogas: el alcohol.
A.1. Generalidades de la Alquimia.
El término alquimia viene derivado del árabe Alkimiya. Sin embargo en Egipto viene de la raíz Kimm que significa negro. Viene a ser, pues, Arte Negro.
La alquimia fue el resultado de la fusión de las teorías que planteaban los griegos con las prácticas experimentales de los egipcios. Los hombres que la practicaron fueron llamados alquimistas y su propósito principal era la de transformar todos los metales en oro y en la consecución de un licor o elixir de la vida para prolongarla indefinidamente. El concepto fundamental de la alquimia procedía de la doctrina aristotélica de que todas las cosas tienden a alcanzar la perfección. Puesto que otros metales eran considerados menos perfectos que el oro, era razonable suponer que la naturaleza formaba oro a partir de esos metales en el interior de la tierra, y, con habilidad y diligencia un artesano podría producir este proceso en su taller.
Los alquimistas medievales, aunque sumergidos en la magia y la charlatanería llegaron a conclusiones algo razonables y verosímiles.
La alquimia comenzó a ponerse de moda en occidente a mediados del siglo 12 cuando trataron de explicar las diversas propiedades de las sustancias atribuyendo dichas propiedades a determinados elementos. Identificaron el mercurio como el elemento que confería propiedades metálicas a las sustancias, y el azufre como el que impartía la propiedad de la combustibilidad.
Desde el punto de vista metodológico se le atribuye a los alquimistas una operación fundamental en química que es pesar: Sus filtros exigían una dosificación minuciosa de los ingredientes que se mezclaban. Así, en sus laboratorios los alquimistas elaboraron lo que mas tarde iba a ser el método cuantitativo.
La alquimia al pasar a Europa, a través de España en el siglo XII, tuvo una gran influencia en el pensamiento medieval y se relacionó al oscurantismo y la magia negra teniendo como objetivo principal encontrar la forma de producir oro.
Sin embargo, después del siglo XV su atención se dirigió más que todo a la medicina.
El principal exponente de la alquimia aplicada en medicina en esta época fue Paracelso quien consideró que el cuerpo humano estaba constituido por sal, azufre y mercurio que representaban respectivamente la tierra, el aire y el agua. Al fuego lo consideraba imponderable o no material. Y que las enfermedades eran consecuencia de una desproporción entre estas tres sustancias. Creía también en la existencia de un elemento por descubrir, común a todos, del cual los cuatro elementos eran simplemente formas derivadas. A este elemento principal de la creación le llamó Alcaesto, y mantenía que si fuera encontrado podría ser la piedra filosofal, la medicina universal y el disolvente irresistible.
A.1.1 Máximos exponentes de la Alquimia medicinal.
El principal exponente de la alquimia aplicada en medicina en esta época fue Paracelso quien consideró que el cuerpo humano estaba constituido por sal, azufre y mercurio que representaban respectivamente la tierra, el aire y el agua. Al fuego lo consideraba imponderable o no material. Y que las enfermedades eran consecuencia de una desproporción entre estas tres sustancias. Creía también en la existencia de un elemento por descubrir, común a todos, del cual los cuatro elementos eran simplemente formas derivadas. A este elemento principal de la creación le llamó Alcaesto, y mantenía que si fuera encontrado podría ser la piedra filosofal, la medicina universal y el disolvente irresistible.
A.1.2 Aportes de la Alquimia.
A.2. Generalidades de la yatroQuímica.
Después de Paracelso, los alquimistas de Europa se dividieron en dos grupos: Uno compuesto por alquimistas que se dedicaron intensamente al descubrimiento científico de nuevos compuestos y reacciones los cuales fueron los antecesores legítimos de la Química moderna. El segundo grupo se inclinó hacia lo visionario y metafísico de la vieja alquimia y desarrolló una práctica basada en la impostura, la magia negra y el fraude de la que se deriva la actual noción de alquimia.
Los tres elementos, mercurio, azufre y sal constituyeron la tria prima de Paracelso que fue el paladín de la yatroquímica. Mientras que la alquimia buscaba la piedra filosofal, la yatroquímica se proponía curar enfermedades.
El sistema yatroquímico, vigente durante la segunda mitad del siglo XVII, asumió las interpretaciones paracelsistas, pero eliminando sus elementos panvitalistas y metafísicos, que sustituyó por el mecanicismo, el atomismo y el método científico inductivo.
yatroquímico español Félix Palacios, abierta por una de sus láminas sobre instrumentos de laboratorio y reproducción de su tabla de símbolos.
El último de los yatroquímicos fue Van Helmont, a quien muchos consideraron como el eslabón entre los alquimistas y los químicos modernos. Rechazó tanto las teorías de Paracelso como las de Aristóteles y revivió la vieja teoría de Tales de Mileto que consideraba el agua como elemento primario. Durante la segunda mitad del siglo XVII, Johann Baptist van Helmont realizó importantes investigaciones sobre los gases y las bases, creando el término "gas" y denominando "álcalis" a las lejías.
A.3. El surgimiento de la química experimental.
La Química se convirtió en una verdadera ciencia a partir del científico francés Antonio Lavoisier (1743-1794). En 1770 realizó una serie de experimentos cuidadosos sobre la combustión, descubriendo que no solo los metales aumentaban de peso al arder sino también otras sustancias. Observó que parte del aire en contacto con el material que ardía se empleaba en su combustión, y que el aumento de peso era igual al peso del aire que desaparecía. Concluyó que el aire estaba formado de dos gases por lo menos y que solo uno de ellos interviene en la combustión.
Su trabajo colocó a la Química en el verdadero rango de ciencia experimental pues para realizar sus experimentos hizo uso de la balanza y demostró experimentalmente que cuando se calienta mercurio con oxígeno se quema el mercurio y se obtiene ceniza. Sus experimentos demostraron que el peso de la masa de la ceniza de mercurio era exactamente igual a la suma de las masas del mercurio y el oxígeno. Además, al someter la ceniza a una temperatura más elevada, se descompuso en mercurio y oxígeno, lo cual corroboró la idea de Lavoisier con respecto a la conservación de la materia. Con esto llegó a establecer la ley de la Conservación de la materia. Algunos historiadores afirman que puede considerarse como la primera gran teoría de la química moderna. En 1789 publicó El Tratado Elemental de la Química, poniendo a la Química al alcance de todos los hombres.
Derribó la Teoría del Flogisto y fundó la Química moderna. Refutó la teoría del flogisto al dar una explicación correcta del fenómeno de la combustión. Demostró con una serie de experimentos que el aire contiene un 20% de oxígeno y que la combustión es debida a la combinación de una sustancia combustible con oxígeno. Utilizó la balanza de laboratorio para darle apoyo cuantitativo a su trabajo. Creó las bases de la Química moderna al establecer la noción precisa de la sustancia pura. Definió los elementos como sustancias que no pueden ser descompuestas por medios químicos. Además preparó el camino para la aceptación de la ley de la Conservación de la masa. Sustituyó el sistema antiguo de nomenclatura usada por los alquimistas por la nomenclatura química racional utilizada hoy en día y ayudó a organizar los elementos en forma periódica. Después de su muerte en la guillotina (1794) sus colegas continuaron su trabajo estableciendo la química moderna.
A principios del siglo XVIII, el médico Georg Ernst Stahl (1660-1734) siguiendo las ideas de su maestro J.J.Becher (1635-1682), propuso una explicación conjunta de la calcinación de los metales, la combustión de los cuerpos combustibles y la respiración de los animales, basada en la existencia de un "principio de la combustibilidad" que denominó "flogisto". De acuerdo con sus ideas, los metales estaban formados por flogisto y la cal correspondiente, de modo que, cuando se calcinaban, el flogisto se desprendía y dejaba libre la cal. Del mismo modo, para obtener el metal a partir de la cal, era necesario añadirle flogisto, el cual podía obtenerse a partir de una sustancia rica en este principio, como el carbón, por ejemplo.
A.4. Contribuciones importantes al desarrollo de la Química por civilizaciones antiguas.
entre estas civilizaciones están los egipcios, árabes, griegos, hindúes, chinos y otro.
A.4.1. Contribuciones de los egipcios.
Se cree que la Química se inició en Egipto por el desarrollo tan avanzado que se dio allí de esta ciencia, aunque los procesos eran operaciones aisladas sin que existiera relación alguna entre ellos. En el Egipto arcaico alcanzó un notable desarrollo la obtención de colorantes minerales y vegetales, de colas, ceras y barnices. El rojo se obtuvo con limonita arcillosa quemada, el amarillo con ocre terroso compuesto por óxidos de hierro hidratados, el azul a partir de óxido de cobre y el verde, mezclando el amarillo y el azul. Utilizaron el estaño y el cobre para preparar el bronce, fabricaron el acero (3000 años a. C.), fabricaron el vidrio, lo colorearon con óxido de cobalto; fabricaron esmaltes, emplearon el cuero, la lana, el algodón, el lino, teñían las telas con índigo y púrpura; fabricaron jabones, tintas, perfumes, bálsamos, betunes, cosméticos, venenos, drogas embriagantes (opio y una especie de cerveza), entre otros.
A.4.2. Contribuciones de los griegos.
Con los griegos, la química práctica sufrió un estancamiento ya que se dedicaron sobre todo a las matemáticas y la filosofía. Tales de Mileto 600 años a.C., pensaba que toda materia procedía del agua, que podía solidificarse en tierra o evaporarse en aire. Tenían la idea de que el universo estaba constituido de cuatro elementos: Aire, agua, fuego y tierra.
Empédocles de Agriento en el año 430 a.C. fue quien dio estos nombres a estos elementos; pero el significado de “elemento” para ellos no era el mismo que el que conocemos hoy. Por ejemplo, el aire para ellos era cualquier gas (hoy sabemos que es una mezcla de gases), así, si el agua hervía se transformaba en aire. Un siglo más tarde, Aristóteles supuso que el cielo constituía un quinto elemento, el éter. Los griegos creían que las substancias de la tierra estaban formadas por las distintas combinaciones de estos elementos en distintas proporciones.
Aristóteles planteó una de las primeras ideas de reacciones químicas. Diferenció los cuatro elementos antes mencionados por sus cualidades: frío, húmedo, caliente y seco.
Sí, y cada elemento tenía dos cualidades: ej el fuego era caliente y seco; la tierra era fría y seca, el agua podía ser fría y húmeda; podía transformarse en aire ( caliente y húmedo) por calentamiento.
También introdujo un quinto elemento que era el cielo y le dio nombre de éter.
Uno de los grandes aportes que hicieron los griegos a la química fue dar el primer paso hacia la explicación de la constitución íntima de la materia:
Planteaban la cuestión de si la materia era continua o discontinua, es decir si podía ser dividida y subdividida indefinidamente en un polvo cada vez más fino, o si, al término de este proceso se llegaría a un punto en el que las partículas fuesen indivisibles (Demócrito).Según él, los elementos estaban compuestos por átomos.
A.4.3. Contribuciones de los árabes.
Los árabes, aunque no lograron aportar numerosos progresos a la Química de laboratorio y en técnicas de separación y destilación, obtuvieron el alcohol o espíritu de vino, ácidos minerales como el ácido nítrico y el sulfúrico.
Los minerales se pulverizaban en morteros y molinos de piedra o pisoteándolos. Se lavaban y se colocaban en crisoles poco profundos sobre hornos de fundición, cuyo fuego atizaban esclavos mediante fuelles.
Los árabes trabajaron con oro, mercurio, arsénico, sales y ácidos y se familiarizaron con una amplia gama de lo que conocemos actualmente como reactivos químicos.
Los alquimistas árabes trabajaron con oro y mercurio, arsénico y azufre, y sales y ácidos, y se familiarizaron con una amplia gama de lo que actualmente llamamos reactivos químicos. Ellos creían que los metales eran cuerpos compuestos, formados por mercurio y azufre en diferentes proporciones
Se puede afirmar que la alquimia árabe estaba asociada con una ciudad específica en Siria, Harran, que, según parece, según parece, fue en la que se desarrollaron la mayor parte de los conocimientos alquímicos árabes.
El real objetivo de ellos era el de producir oro por medio de reacciones catalíticas de ciertos elementos. Ar Razí (Máximo alquimista árabe) escribió un libro sobre las aguas fuertes que según los estudiosos del tema no eran mas que soluciones de sal corrosivas. Creían que los metales consistían en azufre y mercurio, no propiamente estas sustancias que conocían muy bien, sino más bien el principio del mercurio, que confería la propiedad de fluidez a los metales, y el principio del azufre que convertía en combustibles a las sustancias y corroía a los metales. Las reacciones químicas se explicaban en términos de cambios en las cantidades de esos principios dentro de las sustancias materiales.
A.4.4. Contribuciones de los Hindúes.
Los primeros pensamientos filosóficos hindúes (siglo5 a.C.) planteaban a la naturaleza como una concepción de elementos materiales (fuego, viento, agua, tierra y espacio). China e India poseían grandes recursos de salitre.
Uno de los grandes descubrimientos de los hindúes fue la sal de amoníaco descubierto durante los siglos 1 y 2 d.C. Su importancia se basó en su capacidad de sublimación disociándose en 2 materiales corrosivos, amoníaco y ácido clorhídrico los cuáles atacan fuertemente a los metales.
A.4.5. Contribuciones de los chinos.
Para el año 2000 a. C. Los chinos realizaban trabajos sobre la materia con la tesis de que la materia se constituía de cuatro elementos: Madera, tierra, agua y fuego. Elaboraron una mezcla explosiva, la pólvora mezclando salitre, azufre y carbón,, que emplearon como fuegos artificiales para diversión era la pólvora de “flagrativa", y doscientos años después inventaron la pólvora explosiva. Desarrollaron la artesanía, orfebrería, porcelana, tejidos de seda y algodón, además la metalurgia del hierro zinc y cobre.
Los importantes avances que la metalurgia china se consiguió en fechas muy tempranas en donde desarrollaron la técnica de la copelación (siglo III antes de C.), como procedimiento para el refino del oro y la plata, mediante su aleación con plomo y la oxidación posterior del plomo fundido para separarlo del metal precioso.
A.4.6. Química en la época precolombina, colonial y poscolonial en panamá.
legados ha dejado la Química en la época precolombina, en panamá
La originalidad de las culturas indígenas en Panamá reside en su manera especial de modelar su propia vida. Sus vestidos y adornos personales constituyen la nota característica que los diferencia. Se reconocen tres grandes áreas culturales primitivas en el istmo de Panamá: La Guaymí, desde la provincia de Coclé hasta los límites con Costa Rica; La Kuna y la Chocó, situadas en la zona este del país. La cultura Kuna presenta dos subdivisiones. La insular, más susceptible a la aculturación y la Continental, que presenta aspectos más primitivos.
Por su parte Samuel Kirland Lothrop, de la universidad de Cambridge explica que en la región de Bocas del Toro existen restos de procedencia azteca y el resto de las otras zonas del istmo fue invadido probablemente por tribus Chibchas. Lo cual significa que el primitivo panameño tuvo que haber procedido de alguna región separada del istmo, que su química, en su fase primaria, no fue en manera alguna un producto original ni especializado, sino la resultante de la coexistencia de elementos étnicos y sociales, que unidos a las particularidades ambientales del istmo se manifestaron luego en sus costumbres. En cuanto a la limpieza, por ejemplo, Lothrop observó que nuestros indios demostraron una gran afición al baño. Durante las celebraciones extraían vino del jugo del maguay para beber.
Se ha hecho el intento de sistematizar las culturas indígenas precolombinas del istmo de Panamá, interviniendo en esta tarea Max Hule, Herbert Spinden y W. Holmes los cuales hicieron hallazgos de un extremo al otro del país, como en la provincia de Chiriquí, decoración plástica en forma de ave, en la provincia de Coclé posibles relaciones con la cultura Chimu del Perú, las investigaciones del Barón Erland Nordenskiold, de las culturas darienitas.
Fred MCkim ha realizado valiosas contribuciones al esclarecimiento de los aportes que nuestros indios kunas han podido hacer a la Química, contribuciones en el campo de la etnografía y la etnología precisando datos de interés en lo relativo a la farmacopea de los kunas, ceremonias religiosas y fúnebres, entre otros, en su publicación titulada “Coral Islands of Panama”.
La doctora Araúz ha sido hasta el presente la que más ha contribuido dentro de nuestros nacionales, al conocimiento de la realidad indígena, pincipalmente de San Blás, en lo que respecta a sus costumbres, ritos, alimentaciones, etc., y sus escritos proporcionan una buena fuente de la aplicación de la química por nuestros indígenas.
legados ha dejado la química en la época colonial, en Panamá
En su último viaje al Nuevo Mundo Colón visitó las costas panameñas en 1502 y en la región del norte de Veraguas fundó la primera colonia española en el istmo. A partir de allí la acción conquistadora en el istmo se incrementa con las potencias imperialistas de Europa en búsqueda de una ruta hacia el reino de las especias. Debido al interés que tenían los conquistadores por obtener las piedras preciosas que poseían nuestros indígenas, muchas veces realizaban trueques o intercambios de los productos que traían como espejos, esencias, especias, colorantes, introducen plantas exóticas que luego emplean los indígenas para obtener medicinas y remedios para sus rituales religiosos.
Qué legados ha dejado la química en la época post- colonial en Panamá
Después de la época colonial, nuestros indígenas se habituaron al uso de muchos de los productos traídos por los conquistadores, tales como las telas, las chaquiras, el nylon, el uso de especias de origen vegetal como el cilantro, el orégano, el curry, espárragos, cebollas, apio, perejil, tomate, ajos, ajíes, y muchas plantas medicinales introducidas por los europeos .
A.5. Química moderna y Contemporánea.
Con la actuación del químico inglés Robert Boyle (1627-1691) se inicia una nueva era en la que desaparece casi por completo la alquimia y surge la química como la ciencia que conocemos hoy. Él realizó importantes experimentos sobre las propiedades de los gases, la calcinación de los metales y la distinción entre ácido y álcalis. Formuló la ley que lleva su nombre, según la cual, a temperatura constante, el volumen de una cantidad determinada de gas varía en proporción inversa a la presión que sobre él se ejerza. Descubrió un método para separar el fósforo, preparó hidrógeno mediante la reacción de ácidos sobre limaduras de acero y realizó experimentos con gases. En atención a su intensa y fecunda labor, hay muchos que consideran a Boyle como el fundador de la Química.
Posteriormente el químico sueco Jons Jacob de Berzelius representó los símbolos de los átomos de los elementos por letras o par de letras iniciales.
En el siglo XIX, los avances más sorprendentes de la Química se producen en el área de la Química Orgánica. Se han preparados muchos compuestos nuevos. Sin embargo, entre los muchos adelantos registrados por la Química en este siglo, hay dos que resaltan por su importancia en el desarrollo de la Química Inorgánica. La introducción de la Tabla Periódica de los Elementos y el descubrimiento del electrón. A finales de este siglo y comienzos del siguiente se trata de explicar la estructura atómica sugiriendo su divisibilidad, contrario a la teoría de John Dalton.
Cabe señalar que hoy en día los científicos se han visto enfrentados a un desconcertante grupo de partículas subatómicas, gracias al estudio de la radioactividad. Cuando se descompone un neutrón en un protón liberando un electrón (descomposición beta) existe una diminuta porción de masa con la que no se contaba, es debida a la presencia de una partícula llamada Nutrino. Más tarde se descubrieron los rayos cósmicos que son partículas especiales del tipo de los electrones pesados llamados Muones y Piones o Pi-mesones, que mantienen unidos a los protones y neutrones en el núcleo del átomo. Los electrones, los muones y los neutrinos son variaciones de una misma partícula llamada Leptón, en tanto que los protones, neutrones y piones son variaciones de una misma partícula llamada Hadrón. Existe otro tipo de partícula conocida como Bosones, que incluyen las diminutas partículas mensajeras que transitan toda la fuerza cósmica del universo. Los Fotones, por ejemplo, son los bosones que transportan la fuerza electromagnética, y pueden existir partículas llamadas Gravitones, responsables de la fuerza gravitatoria.
Como si esto fuera poco, los científicos están convencidos de que cada partícula tiene una antipartícula, es decir, su imagen reversa invisible, semejante pero en todos los sentidos opuesta. Por cada electrón existe un postitrón invisible de carga positiva. Por cada quarck existe un antiquarck.
Una importante contribución al progreso tecnológico le corresponde a la Química Orgánica que ha permitido desde la fabricación de plásticos y fibras sintéticas hasta el desarrollo de la Petroquímica. La Agricultura aprovecha pesticidas, fertilizantes y sustancias que estimulan el crecimiento de las plantas. En la industria alimenticia la adición de conservantes y colorantes y el control de la calidad requieren un rigurosísimo control químico.
En el siglo XX un avance importante fue la fundación de la bioquímica que se inició con el análisis de fluidos corporales para después ampliarse en la búsqueda de formas de determinar la naturaleza y función de los componentes celulares (Biología molecular).
A.5.1. Química en la actualidad panameña.
Aún hoy en día el empleo de plantas medicinales y sus diversas aplicaciones adquiere una mayor importancia en las comunidades indígenas y rurales de nuestras provincias, en donde se siguen usando, por ser baratas, a diferencia de la droga patentada, que es costosa par el presupuesto familiar.
Rutilio Paredes y Heradio Herrera (1998) en su Guía Interpretativa de Plantas Medicinales INAIGAR, ofrecen el uso de las plantas medicinales kunas y sus diversas aplicaciones para el cuidado de la salud.
La Química es una ciencia fundamental y requiere el uso de aparatos que midan con precisión y exactitud. La precisión de estos aparatos será tanto mayor entre más pequeña sea la graduación o calibración de los mismos.
La masa es una medida de la cantidad de materia. Con frecuencia es necesario saber qué cantidad de materia se requiere para cierto trabajo. Ejemplo, ¿Qué cantidad de cobre se necesita para producir 20 pies de alambre eléctrico de calibre 16? o ¿Cuánta cera se necesita para pulir un carro?. En estos casos estamos interesados en la cantidad de materia la cual es la masa de la materia o compuesto. Aunque todas las medidas y propiedades distintas a la masa pueden variar en los cambios físicos y químicos, la masa total de cualquier sistema sometido a cambios permanece invariable ( Ley de la conservación de la materia de Lavoisier). En las reacciones químicas el cambio es tan pequeño que no puede ser detectado.
En el laboratorio la masa se determina usando la balanza en una operación llamada pesada. Es por ello que se tiende a usar el término peso cuando se quiere significar masa, pero hay que tener bien claro que masa y peso no son lo mismo. La masa suele medirse comparando la masa de un objeto sobre una balanza con objetos de masas conocidas o patrones.
La precisión de la pesada depende de la balanza que se use. La balanza analítica y la de tres brazos son las que con frecuencia se usan en los laboratorios para pesar objetos de poca masa. Antes de pesar hay que verificar que la balanza está calibrada, o sea que la aguja marque el 0. Si la balanza es digital el peso se lee directamente en la pantalla. En las balanzas de un solo plato, las masas conocidas o patrones se adicionan desplazando sobre las escalas del brazo una masa fija. La masa adicionada se lee directamente sobre cada escala y la masa total es la suma de las lecturas de todas las escalas. No se deben pesar sustancias o cuerpos calientes. Algunos ejemplos de tipos de balanzas más usados en química tenemos: Las de un solo plato, las de precisión, las automáticas, las hidrostáticas la aerodinámica de Langley Field, la de Mohr, la analítica, las de tres brazos, entre otros.
Las balanzas electrónicas utilizan un electroimán con circuitos electrónicos que hace variar la fuerza magnética necesaria para compensar la fuerza de gravedad que se ejerce sobre el objeto por pesar.
El volumen, como hemos visto es una de las principales propiedades derivadas. Y, al igual que la medición de la masa, se con frecuencia se miden volúmenes en química.
Tomando en cuenta que el volumen es la cantidad de espacio que ocupa un cuerpo sólido, o un fluido en un recipiente sólido, su unidad en el SI, es 1m3. Sin embargo, se emplea con mas frecuencia el mililitro (1cm3) o el litro (1dm3).
En los laboratorios se utilizan cuatro instrumentos para medir volúmenes: Cilindro graduado o probeta, Bureta, Frasco volumétrico, Pipeta. De acuerdo con la magnitud que se desea medir se escogerá la capacidad del instrumento para la medida. Ejemplo. Si se quieren medir 300cm3 de un líquido es mas exacto usar una probeta de 500 cm3 y no unos de 1000 cm3, ni tampoco midiendo tres veces con una de 100 cm3.
La lectura en todos los recipientes graduados debe hacerse tomando en cuenta como referencia la parte inferior del menisco que forma el líquido, cuidando que el ojo esté al mismo nivel del menisco para evitar error de paralaje. La probeta se usa para medir volúmenes variables, mientras que el frasco volumétrico es para medir volúmenes fijos.
En el caso de la pipeta el manejo es más delicado. Se introduce el extremo más angosto en el líquido y por el otro se succiona con una pera de goma ( no con la boca) hasta que el líquido llegue al cero de la escala. S la pipeta se maneja manualmente, para mantener el líquido en ella se hace presión con el dedo índice sobre el extremo superior y para liberar el líquido se disminuye la presión.
El caso de la bureta es diferente pues ésta debe estar fija a un soporte mediante pinzas. Se cierra la llave inferior y por el extremo superior se llena del líquido hasta mas arriba del cero y luego se deja salir algo del líquido con la llave hasta que marque el cero. A partir de allí cada vez que se necesite liberar una cantidad definida del volumen del líquido contenido en la bureta se afloja la llave, prestando atención a la escala graduada que indicará cuanto líquido está bajando. Generalmente la bureta se emplea para hacer titulaciones, por lo que la llave se manejará con la mano izquierda y con la derecha se sostiene el erlenmeyer que recibirá el líquido.
Para medir la temperatura se hace uso de algunas propiedades que varían con la temperatura. Entre estas tenemos el cambio de volumen, el cambio en la resistencia eléctrica y en el cambio de color en cuerpos lo suficientemente calientes para volverse luminosos. Se determina con el termómetro y la lectura se hace sobre una escala externa del termómetro dividido en grados. La escala mas ampliamente usada es la Celsius. Cada división o unidad sobre la escala se llama grado. En USA, emplean el Fahrenheit .
Tipos de termómetros tenemos. Termómetro de líquido (como el de mercurio), termómetro de gas, termómetro de resistencia, termómetros bimetálicos.
Antes de usar el termómetro se debe asegurar que la columna de mercurio esté en buen estado. Se coge por la parte opuesta al bulbo entre los dedos índice y pulgar. El bulbo se sumerge en la sustancia que se quiere medir la temperatura, sin tocar el fondo ni las paredes del recipiente.
En química existen otros instrumentos que algunas veces se emplean para medir volúmenes. Tales son: El matraz de destilación, el matraz de fondo redondo, vasos de precipitados, erlenmeyer, embudo de separación.
1.5- ¿Cómo podemos usar factores de conversión para obtener equivalencias con otros sistemas de medidas?
Cuando nos referimos al mismo objeto o muestra del material, es conveniente poder convertir una clase de cantidad en otra. La conversión de una cantidad en otra se realiza por medio de un factor de conversión.
Cuando se trata de unidades diferentes tales como pulgadas o centímetros, que miden la misma cantidad, se usan los factores unitarios para ajustar las magnitudes de los números que multiplican unidades de dimensión diferente. En muchos casos es útil también poder obtener una cantidad (como la masa) de otra (como el volumen) para la misma sustancia. Si existe una relación física conocida (expresable en una expresión matemática) entre las cantidades en cuestión, se puede usar un factor de conversión (como la densidad o su recíproco) para intercambiar las cantidades originales.
Se puede reconocer cuándo un factor unitario o un factor de conversión son aplicados correctamente si se cancelan algunas unidades, dejando una cantidad final con las unidades que se desean.
El uso de un factor de conversión es muy parecido al uso de un factor unitario (sabemos que el factor usado es correcto cuando las unidades se cancelan), sin embargo no lo es. El factor de conversión opera debido a la relación con las otras dos cantidades que se están intercambiando.
Una vez establecida la existencia de una relación, no es necesario memorizar la fórmula matemática. Las unidades indican si se debe usar el factor de conversión o su recíproco. Sin embargo, sin esta relación, la sola cancelación de las unidades no garantiza que se trabaja correctamente.
Una manera simple para recordar relaciones entre cantidades y factor de conversión es un “mapa vial” como el que se muestra:
Factor (es) de conversión
Primera cantidad <==========> Segunda cantidad
o cantidad conocida o cantidad en la unidad deseada
La doble flecha indica que la conversión puede hacerse en cualquier dirección, siempre que las unidades del factor de conversión se cancelen a las unidades de la cantidad conocida primeramente. El factor de conversión debe ser siempre una cantidad expresada en unidades derivadas.
Ejemplo: Si conocemos volumen de una sustancia y queremos conocer su masa, usamos como factor de conversión la Densidad de la sustancia, puesto que la unidad derivada es una relación de masa y volumen ( 1/ ρ= v/m ). Así, el mapa vial sería:
ρ = m/v
v (volumen) <=====> m (masa)
La relación sería: m = v x ρ(m/v)
Tema 2: ¿CUÁLES SON LAS IDEAS GENERALES RELACIONADAS CON LA QUÍMICA? ¿QUÉ APLICACIONES E IMPLICACIONES TIENE?
2.1- ¿Cómo puede interpretarse la Química, para que sea interesante?
Una de las razones de lo fascinante de la Química es que nos permite conocer primordialmente la composición, las propiedades e incluso la estructura interna de los materiales existentes y las maneras como pueden cambiar de una forma a otra.
No solamente se realiza este estudio en laboratorios pues procesos químicos ocurren a cada momento a nuestro alrededor y aún dentro de nosotros mismos. Tienen lugar en sitios tan diversos como en la bacteria más pequeña, en un campo de trigo espigado, en una fábrica moderna en las biosferas de los planetas como la Tierra, en las grandes extensiones del espacio interestelar y aún en tus ojos y cerebros para que sea posible que puedas leer estas letras.
2.2- ¿Cuándo nace la Química como ciencia?
2.3- ¿Qué episodios interesantes llevaron a la Química a convertirse en una ciencia experimental
Los trabajos de investigación que se realizaron en la edad media produjeron indudables progresos en la química de laboratorio, puesto que se prepararon nuevas sustancias, se inventaron aparatos útiles como la balanza, y se desarrollaron técnicas empleadas más tarde por los químicos como lo son las acciones de pesar, de filtrar, de destilar.
Se ha encontrado, además, un tratado anónimo de la edad media que demuestra que desde entonces se preparaba y purificaba el mercurio. En dicho tratado reza indicaciones tales como el siguiente: “Tomad, pues, vuestro mercurio, y purificadlo bien pasándolo a través de un lienzo plegado tres veces, cosa que haréis varias veces hasta que aparezca puro como el agua límpida y cristalina. Nosotros rechazamos todas las demás formas de purificar el mercurio como aquellas que lo purifican mediante el vinagre, la sal, la orina, la cal viva, el vitriolo y otros corrosivos que destruyen la humedad del mercurio en lugar de exaltarla, y que más que ser útiles, estorban”. Como vemos, éstas son evidencias claras de un tratamiento experimental de la Química.
Se puede calificar los orígenes de la Química como ciencia experimental, que eran más bien de tipo técnico y mágico a la vez. Se han encontrado láminas de arcilla con inscripciones de ¡700 años a. C.! y han revelado que los babilonios estaban familiarizados con la fabricación de vidrio. De igual forma, en el tercer milenio a.C. se descubrió una variedad de cobre especialmente dura, obtenida al calentar juntos minerales de cobre y estaño, la cual se le llamó bronce. Se conocía la manera de obtener tintes (púrpura del múrex), de fundir los esmaltes y, desde la más remota antigüedad se extrae el cinabrio (sulfuro rojo), un líquido brillante como la plata, muy pesado y que posee todas las propiedades de un metal.
El siglo XVIII marcó el inicio de la Química como ciencia experimental con los trabajos de la Escuela francesa encabezada por el eminente químico francés Antoine Lavoisier con sus experimentos que dieron lugar a su teoría de la combustión: Según Lavoisier, al calentar una cierta cantidad pesada de mercurio con oxigeno se quema el mercurio y se obtienen cenizas. Esta teoría dio origen a la ley de la conservación de la materia y demostró que el aire está compuesto por oxígeno y nitrógeno.
Se le atribuye el descubrimiento del oxígeno y se lo considera uno de los fundadores de la química moderna. Sostuvo que la respiración no es una simple combustión del carbón, sino que contiene hidrógeno quemado con formación de vapor de agua, descubriendo así que los seres vivos utilizan el oxígeno del aire para la combustión de los alimentos, la cual produce energía.
Lois Antoine Lavoisier (1743-1794) logró asentar el estudio de las reacciones químicas sobre bases cuantitativas despojando definitivamente la investigación en este campo de las nociones místicas de los alquimistas, que estudiaremos más adelante.
En otro polo del trabajo científico europeo, en Suecia, el desarrollo de la minería y la mineralogía condicionó el surgimiento de una escuela de químicos que a lo largo de este siglo realizara numerosos aportes en el análisis de minerales, en la comprensión y gobierno de los procesos de su reducción, enterrando definitivamente las ideas de los alquimista. Entre 1730 y 1782 se reportan los descubrimientos del cobalto, níquel, manganeso, manganeso, wolframio, titanio y molibdeno. En poco más de cincuenta años se superaría el número de metales descubiertos por más de seis siglos de infructuosa búsqueda alquimista. Con el paso del tiempo, estos metales se emplearían en la fabricación de materiales estratégicos para el avance tecnológico.
La química es una ciencia experimental, en el mundo microscópico y el macroscópico. Los datos las investigaciones químicas por lo general provienen de fenómenos de gran escala y observación. Pero la hipótesis, teoría y explicamos demostrables, que hacen de la química una ciencia experimental a menudo se expresan en términos microscópicos de los átomos y las moléculas.
La química como ciencia experimental significa que sus principios y leyes:
provienen de la experimentación.
son demostrables en la practica
tienen aplicación practica
Es una ciencia experimental, por que tiene su punto de apoyo básicamente en la experimentación o sea, la observación y el análisis de la repetición de fenómenos controlados en el laboratorio para determinar la calidad y cantidad de sustancias que son sometidas al rigor de las diferentes pruebas de laboratorio.
En su desempeño le corresponde al químico observar con sentido crítico la forma cuidadosa en que se suscitan los hechos durante las experiencias de laboratorio, apoyándose en los sentidos del tacto, olfato o la vista y en su capacidad de considerar y anotar todo lo que sucede entorno al objeto del motivo de su investigación. Además cuenta con valiosos recursos materiales e instrumentos para realizar su labor.
Las características propias de un cambio ya sea formación o desaparición de un precipitado, la manifestación de libertad o absorción de energía calórico la aparición o cambio de colores al combinar diferentes sustancias conducen al químico a realizar experimentos para su dar su opinión sobre lo que sucedió por todos los motivos anteriores la química es una ciencia meramente experimental, ya que su entidad esta en las practicas realizadas en el laboratorio.
Como la química es una ciencia experimental al realizar la practica en el laboratorio, hay que considerar y anotar todo lo que sucede.
Fig. 6- La producción de cocos es un cambio químico.En el medio ambiente se realizan los cambios o transformaciones químicos más asombrosos; ya que la naturaleza es el laboratorio químico más perfecto que existe. Constantemente ocurren cambios, como el crecimiento de plantas y animales, la descomposición de los desechos, la evaporación del agua, la oxidación de los metales.
La naturaleza siempre está cambiando y se ha ido transformando desde el origen del universo. Algunos cambios son rápidos, como se quema un árbol; otros, por contrario, son lentos como la formación del petróleo. Durante las veinticuatro horas del día estamos relacionados con los principios de la química; en los seres humanos las funciones esenciales como la respiración, circulación, digestión, son procesos químicos; y en algunas plantas, la fotosíntesis.
La química ha logrado descifrar muchos secretos de la naturaleza al estudiar la composición de organismos microscópicos como las bacteria, también de plantas y animales que forman la materia viva, al igual que se interna en el estudio de las rocas, minerales, combustibles, y toda materia sin vida con el propósito de conocer
sobre lo que nos rodea para facilitarle al hombre
una vida mejor y un ambiente mas apropiado para su desempeño.
Después de un sinnúmero de investigaciones y experimentaciones, el químico está en capacidad de explicar el mecanismo de la fotosíntesis, y más aún, dar a conocer la composición química de las sustancias que participan en el proceso y los cambios químicos que se manifiestan durante la operación fotosintética.
2.4- ¿En cuántas áreas de conocimiento puede dividirse la Química?
Se han realizado dentro de la Química algunas divisiones básicas para su mejor comprensión debido a los millones de sustancias químicas existentes y las múltiples reacciones en las que participan:
Química General: estudia el principio fundamental de la química
Química Inorgánica: se encarga del estudio de lo elementos químicos y sus compuestos, excepto el carbono. Algunos compuestos de carbono sencillos, están tradicionalmente clasificados como inorgánicos.
Química orgánica o del Carbono: estudia los compuestos del carbono con otros elementos.
Química Analítica: tiene como fin la identificación, separación o determinación cuantitativa de la composición de las diferentes sustancias. Esta la química analítica cualitativa y cuantitativa.
Físico-Químico: estudia fundamentalmente la estructura de la materia, los cambios energéticos, las leyes, los principios y teorías que explican las transformaciones de una forma de materia a otra.
Bioquímica: se dedica el estudio de las substancias que forman parte de los organismos vivos.
Para facilitar el estudio de estas disciplinas científica se le ha fraccionado en diferentes áreas, que no se comportan como islas, sino, por el contrario, están estrechamente relacionadas. Estas áreas son:
Química general: Trata los principios fundamentales relativos a la constitución y propiedades físicas y químicas de los cuerpos y las leyes fundamentales de la Química. Se refiere a los principios fundamentales de la Química, las propiedades físicas y químicas, las leyes fundamentales de la Química.
La Química Inorgánica: Proporciona información sobre los elementos y sus compuestos (excepto los más complejos del carbono) y la manera como interaccionan, así como los tipos de reacciones químicas en que se ven involucrados. Estudia los elementos, sus compuestos y las teorías relacionadas con su formación. No se incluye en este grupo los carburos, los carbonatos, ni los óxidos de carbono y trata de dar las razones y explicar las causas de las propiedades específicas y de las semejanzas observadas. Estudia todos los elementos y compuestos que no tienen las propiedades de los compuestos orgánicos.
La Físico-Química: Facilita datos acerca del equilibrio de las reacciones químicas, la energía asociada con dichas reacciones y la estructura de las moléculas. Puede ser considerada dentro de un campo intermedio entre la Química y la Física que abarca el estudio de las interacciones entre la materia y la energía. Se refiere a las causas de una reacción química y cuál es la energía total de la reacción.
La Química Orgánica.: Se ocupa de los compuestos del carbono y sus propiedades (exceptuando los óxidos de carbono, los carburos, los carbonatos que se consideran sustancias inorgánicas, a pesar de tener átomos de carbono en su molécula). Se relaciona principalmente con el estudio de los compuestos que tienen en su estructura al elemento carbono. Da información sobre los compuestos del carbono y sus reacciones; comprende varias ramas entre las que se haya la Química biológica o Bioquímica que estudia la composición y metabolismo de la materia viviente; la Química farmacéutica, que se refiere a la estructura de los medicamentos, la Química bromatológica, que determina la composición de los alimentos, la Histoquímica que estudia la localización de determinadas sustancias en los tejidos de los organismos vivientes, la Química industrial que se ocupa de las aplicaciones de las sustancias y de sus métodos de preparación en la industria, derivándose de ella la Química mineralógica y la Química agrícola.
Química Analítica.: Examina los métodos de reconocimientos y determinación de la composición de las sustancias. Se encarga de los métodos para analizar la composición química de las sustancias y sus mezclas. Por eso se divide en cualitativa y cuantitativa. Hace un análisis cualitativos (¿de qué está formada?) que aportan información útil en la que pueden reconocerse especies atómicas o moleculares, deducirse características estructurales de las mismas o reconocer en la muestra la presencia de determinados grupos funcionales. y un análisis cuantitativos (¿qué cantidad está presente?) de las sustancias en general. En los análisis cuantitativos los resultados se presentan como datos numéricos y se expresan como porcentaje, partes por millón o miligramos por litros.
2.5- ¿Cómo otras ciencias pueden emplear la química como auxiliar?
La Química ha sido llamada ciencia auxiliar debido a que suministra descripciones, percepciones e interpretaciones de los diversos tipos de materias que se estudian en otras ciencias. No es posible ni deseable separar los hechos, leyes y teorías de la Química de los correspondientes a otras ciencias. La división arbitraria de los estudios naturales en física, química, astronomía, botánica, zoología, geología y otras más, no es una clasificación impuesta por la naturaleza sino por el hombre. La Química toma muchas ideas útiles de otras ciencias y contribuye también se sirve a ellos en otros aspectos. Por ejemplo, los químicos estudian la química de las enfermedades y descubren sustancias químicas (medicinas) que se utilizan en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades, sustancias para combatir la infección, aliviar el dolor, contener el cáncer y detectar afecciones cardíacas, SIDA, etc.
Puesto que esta ciencia está relacionada con casi todo, su estudio es muy importante para una gran diversidad de personas. Por ejemplo los biólogos han examinado organismos cada vez más pequeños, células y sus componentes, hasta que, en el estudio de los virus y genes unieron sus esfuerzos con los químicos, quienes estaban interesados en moléculas cada vez más grandes. Esto trajo como resultado el nacimiento de un nuevo campo interdisciplinario llamado Biología molecular y un refuerzo a la idea de que los organismos vivientes son sistemas químicos complicados y muy organizados. En forma similar los químicos trabajan en colaboración con científicos de otras áreas tales como química-física, geoquímica, farmacología, toxicología, ecología, meteorología, oceanografía y muchas más. Lo que ocurre en la práctica con estas áreas es que una persona que no tenga un conocimiento básico en química está en una gran desventaja.
Una persona que estudie medicina, meteorología, economía doméstica, agricultura o uno de los campos de la ingeniería, encontrará fácilmente que los hechos y las teorías de la química revisten gran importancia en su trabajo. Para el hombre desligado de la ciencia, el estudio de la química enriquece su comprensión del mundo de la naturaleza y del, en parte, incomprensible mundo de los materiales nuevos que la industria química produce como la alta tecnología de hoy en día, que va desde los chips de computadoras hasta los cristales líquidos para calculadoras y monitores, y las fibras ópticas. La química aporta nuevos materiales que nos visten, abrigan y recrean en forma de trajes espaciales y trajes de baño, materiales aislantes y paneles solares, raquetas de tenis y cañas de pescar.
Nuestro cuerpo es una asombrosa fábrica de sustancias químicas; por ejemplo el ser humano utiliza el oxigeno del aire, lo transporta en nuestro cuerpo y sale como dióxido de carbono. Ver figura 12 y esquema 1.
Esquema #1. Químicos macromoléculas que necesita nuestro organismo.
Fig. 14- Alimentos cocidosLos alimentos están formados por sustancias químicas, y en su preparación en el hogar, ellos son sometidos a procesos físicos y químicos tales como la cocción para el caso de alimentos que requieren que se facilite la digestibilidad de los mismos, como el caso de las carnes, el arroz, las verduras, las menestras, etc. Las legumbres y frutas deben consumirse, en lo posible, crudas para no destruir las vitaminas que contienen. Los vegetales, cuando necesitan cocción deben hervirse con la menor cantidad de agua posible, ya que contienen minerales y vitaminas; si es posible hervirlos enteros y con cáscara se logrará conservar mejor sus minerales.
Cuando preparamos los alimentos usamos ciertas sustancias con un propósito específico. Por ejemplo, al usar el polvo de hornear que es bicarbonato de sodio ( NaHCO3) lo hacemos para que la masa del pan “suba” por la acción del calor en el horno.
¿Por qué usamos cucharones de madera para revolver y servir las ensaladas de vegetales o frutas?
Por lo general estas ensaladas contienen vinagre (ácido acético) o las frutas contienen ácido cítrico y éste reacciona con los metales produciendo compuestos que darán un sabor desagradable a las ensaladas.
En el comedor usamos utensilios y otros materiales producidos por las industrias en donde está implicada la química. Los cubiertos pueden ser de acero inoxidable, que no es sino una aleación de acero con otros metales como el cromo y el níquel. El mismo acero es una aleación de hierro con una pequeña cantidad de carbono. Los cubiertos plateados son de un metal recubierto con una capa de plata por un procedimiento conocido como galvanoplastía; se deben secar bien antes de guardarlos. También hay cubiertos de plata esterlina que son muy costosos por el alto contenido de plata que contienen ( 92.5% plata y 7.5% cobre), también deben ser protegidos de la humedad.
Fig. 18- El vidrio es producto químicoEn los utensilios de plata se deposita un polvillo blanco que algunos llaman óxido; éste no es realmente óxido sino sulfuro de plata, y se forma cuando está en contacto con ciertos alimentos y con el aire que puede contener H2S.
En nuestra cocina usamos también con frecuencia el teflón, para cubrir el interior de las ollas, sartenes y otros utensilios de cocina. El teflón se obtiene por la polimerización del tetrafluoruroetileno.
En el hogar usamos diversas clases de vajillas de distintos materiales que van desde la porcelana hasta los plásticos. Los plásticos se usan en tantas y tan variadas formas que algunos han bautizado la época actual con el nombre de “edad de plástico”. Para la fabricación de los plásticos es necesario la polimerización o combinación de varias moléculas para formar moléculas más grandes. Puede ser por adición (moléculas no saturada se agregan unas a otras) o por condensación (se unen dos moléculas con pérdida de una molécula de agua). El nombre plástico es el dado a la resina artificial. Las resinas naturales son sustancias de procedencia animal o vegetal, sólidas, no cristalinas, vidriosas en apariencia, insolubles en agua, pero solubles en varios solventes orgánicos. El ámbar y el copal son ejemplos de resinas de origen animal y vegetal respectivamente. Los plásticos que usamos en nuestras residencias son materiales artificiales, sintéticos, con propiedades muy parecidas a las resinas naturales. La melanina es un plástico que más se emplea en las vajillas y es un aminoplástico (compuestos que poseen el grupo amino -NH2) muy resistente al calor, a las sustancias químicas y no se raya fácilmente. Pero, también hay otras clases de plásticos como los fenolplásticos (como la fórmica), la bakelita (usado en los tomacorrientes y fabricación de peinillas, botones, etc.), los termoplásticos como la lucita, que es claro, transparente, parecido al cristal, que se emplea en las lentes, parte de los aviones, etc. El polietileno es un termoplástico flexible, impermeable, usado en el papel de envolver alimentos, en botellas para salsa, y otros usos. El vinil es también un termoplástico, que se usa para cortinas de baño, para tapizar muebles, mosaicos para el piso.
Cada vez que pintamos nuestra casa estamos haciendo uso de la química. Las pinturas son suspensiones en las cuales un sólido, el pigmento, se dispersa en un medio de dispersión, generalmente un aceite, y a veces el agua, en las llamadas pinturas de agua. Éstas últimas sólo son recomendables para interiores y se fabrican de sulfato de calcio hidratado, CaSO4.2H2O, caseína, colorante y agua. Si queremos que esta pintura sea impermeable, y sea, por lo tanto, más resistente y lavable se le agrega aceite de linaza hervido.
Algunas pinturas contienen sustancias tóxicas, como compuestos de plomo por lo que hay que protegerse con mascarillas y trabajar en un ambiente muy ventilado.
La química también la aplicamos cuando usamos cosméticos en forma de pintura para la cara, el cabello, en forma de cremas, polvo de cuerpo, polvo facial, lápiz labial, etc.
Por ejemplo, los polvos faciales contienen distintos ingredientes para cubrir las imperfecciones de la piel y dar apariencia de suavidad. Entre esos ingredientes están el óxido de titanio (TiO2), el óxido de cinc ( ZnO2), el silicato de magnesio hidratado (Mg3Si4O11 .H2 O) y otros.
El jabón, es una mezcla de grasa y álcali; las pastas de diente contiene básicamente CaCO3 y MgCO3, además de un saborizante como la menta por ejemplo.
Las plantas nos ofrecen la más bella decoración en el hogar, pero ellas requieren cuidados especiales, tales como mantener la fertilidad del suelo pues, entre las sustancias que las plantas toman del suelo está el nitrógeno, el potasio, el fósforo, el azufre, el calcio, el hierro y el magnesio. Los fertilizantes comerciales llevan generalmente en la etiqueta una relación numérica del contenido de los tres más importantes: nitrógeno, fósforo y potasio (el fósforo en forma de ácido fosfórico). Generalmente la relación se expresa en términos de porcentajes, por ejemplo, si el fertilizante dice 5-10-5, esto significa 5% de nitrógeno, 10% de fósforo y 5% de potasio; lo que implica que por cada 5 partes de nitrógeno habrán 10 partes de fósforo y 5 partes de potasio. Naturalmente, distintas plantas tienen distintos requerimientos de minerales. El nitrógeno es necesario para plantas con mucho follaje y éste elemento es esencial para la síntesis de proteínas en las plantas.
Para la obtención de agua potable en las ciudades se requiere procedimientos físicos y químicos como la sedimentación (para eliminar sustancias en suspensión), la aireación (para eliminar malos olores y oxigenarla), la coagulación (para eliminar materia colorante, lodo, materia en suspensión y bacterias que quedan atrapados en el precipitado),la filtración (para separar el precipitado formado en el proceso de coagulación), y la esterilización por clorificación (para destruir bacterias patógenas). Nuestra ciudad de Panamá posee un magnífico sistema de purificación del agua y gozamos de tener agua potable reconocida como de excelente calidad.
La Química se ocupa de cambiar o trasformar materiales, muchos de estos materiales se emplean en la construcción de casas, carreteras, puentes, etc., son transformados por los químicos del estado en que se encuentran en la naturaleza, a la forma en que serán utilizados en las construcciones, tales como el cemento. El cemento se produce con piedra caliza y arcilla en un proceso que involucra la pulverización de éstos, la mezcla en proporciones adecuadas para ser calentada en hornos cilíndricos especiales ( pueden medir 200 pies de largo por 10 de ancho) en donde alcanzan temperaturas superiores a los 1400ºC, los materiales se unen allí para formar pequeños grumos llamados clinker, que contienen silicatos y aluminatos de calcio; se agrega un pequeña cantidad de yeso y luego todo se reduce a un polvo fino, llamado cemento.
El uso de la arcilla se remonta a tiempos muy lejanos, parte de su uso en la fabricación de cerámica y porcelana, es muy usada como material de construcción. La arcilla no es una sola sustancia, sino una mezcla que varía, ya que hay varias clases de arcilla. El componente básico es el caolín, un silicato hidratado de aluminio; la arcilla se hornea para obtener un material de construcción muy resistente. Entre los materiales de construcción naturales más apreciados tenemos el mármol, roca formada por la acción del calor y la presión sobre la tierra caliza; el mármol adquiere un acentuad lustre y colores variados cuando se pule, por lo que se presta para construcciones de gran distinción y belleza. El granito, es una roca ígnea en la cual se mezclan feldespato, cuarzo y mica, también se presenta en colores variados y es brillante, durable y resistente.
El ser humano utiliza sus sentidos para percibir los objetos que están a su alcance y los cambios que se producen en su organismo y a su alrededor. Desde el punto de vista práctico busca las propiedades convenientes de la materia; las sustancias que sirven para algún fin (curar enfermedades, producir explosiones, crear olores y sabores agradables, etc) y que se pueden utilizar para fabricar objetos como ropa, utensilios y herramientas, aíslan estas sustancias de la naturaleza y experimentan con ellas para desarrollar y mejorar teorías concernientes a la estructura y el comportamiento de la materia.
El embalsamiento de cadáveres, rito funerario considerado como un arte para conservar los cuerpos después del fallecimiento es una práctica muy antigua que comenzó en Egipto (4000 años a. C.) y que ha perdurando por más de treinta siglos en otros pueblos como los asirios, judíos, persas, y los escitas. La práctica consiste en retirar el cerebro y vísceras del cuerpo y rellenar las cavidades con una mezcla de hierbas balsámicas y de otras sustancias. Los egipcios sumergían el cuerpo en carbonato de sosa, inyectaban bálsamos en las arterias y las venas, rellenaban las cavidades del torso con sustancias aromáticas y bituminosas y con sales, envolvían el cuerpo con telas saturadas de materiales similares. Los asirios utilizaban miel, los persas, cera y los judíos, especies y aloe. Alejandro Magno fue embalsamado con miel y cera.
Hoy en día, se utiliza formalina en los laboratorios de biología para conservar animales muertos para estudiarlos.
Los beneficios de las aplicaciones prácticas de la Química son muy evidentes pues la vida moderna no sería tan cómoda para los humanos si no se contara con la tecnología que proporciona la Química de hoy. Por ejemplo en otras épocas las técnicas químicas se utilizaban para aislar productos naturales y encontrar nuevas formas de utilizarlos; hoy en día se desarrollan técnicas para sintetizar sustancias nuevas mejores que las naturales o que podrían reemplazarlas por completo, con gran ahorro. Hablamos de los plásticos, tejidos, fármacos.
Por otro lado no se puede pasar por alto el significado económico que tiene la Química pues ofrece trabajo a obreros, personal administrativo, técnicos, profesionistas, empresarios, otros.
Una Química mal aplicada en nuestros días puede ocasionar: La bomba atómica, la lluvia ácida, el desgaste de la capa de ozono, la intoxicación por el consumo de alimentos vencidos, el uso indebido o inadecuado de de drogas, alcoholes, pesticidas, fertilizantes sintéticos, funguicidas, los desechos industriales, las sustancias radioactivas, las reacciones causadas por la auto receta de medicamentos, entre otras formas.
La investigación química ha ayudado al hombre a dominar la lucha contra los micro-organismos que propagan las enfermedades entre los animales y plantas. La Química analiza el producto natural para aislar la parte o sustancia con propiedades terapéuticas y la purifica; además las sintetiza.
La evolución científica, refleja directamente en la forma de vida del hombre, y ha logrado conquistas como el campo de la medicina con el uso de radioisótopos en el diagnostico, y en la agricultura al usar plaguicidas, abonos artificiales, reconocimientos de los componentes del suelo, etc.
Pero así como la química ha ayudado a mejorar la vida del hombre, también ha provocado peligros colaterales por el uso indiscriminado y sin control de productos químicos, tanto en el hogar como en la industria y el campo; que se han convertido, junto con sus desechos, en agentes contaminantes del suelo, el aire y el agua.
2.7- ¿De qué manera está relacionada con la industria?
La química tiene su participación en el adelanto tecnológico e industrial que se observa a nivel mundial, al punto que muchos países, como el Japón, han adquirido relevancia económica por manufacturar productos de gran demanda internacional.
Vivimos en una sociedad industrializada en donde una parte significativa de la económica mundial se basa en la industria química; los químicos desarrollan nuevos procesos que aumentan la eficiencia en el abastecimiento de alimentos, materiales de construcción, medicamentos, plásticos, fibras cinéticas, fertilizantes, etc. En la industria se generan productos, tanto de compuestos químicos sintéticos (plásticos, fibras ópticas, entre otros) como en los naturales (madera, metales, entre otros) satisfaciendo así las necesidades del hombre y de la mujer.
La industria textil, por ejemplo, usa muchas de las fibras para la fabricación de tejidos o telas procedentes de animales (lana, seda, pieles, cuero) pero otras vienen del reino vegetal (algodón, lino o hilo, el cáñamo). Las fibras animales y vegetales difieren en su estructura y propiedades. Por ejemplo, las de lana son finas y suaves; en ellas, las pequeñas plaquitas “escamas” superpuestas permiten encerrar el aire, por lo que la lana es un excelente material aislante, y, de ahí su uso protector contra el frío.
Las fibras de seda son higroscópicas (absorben humedad) y son muy útiles para la confección de vestidos (absorben el agua de la transpiración). La seda procede principalmente de China y Japón y se le conoce desde hace más de cinco mil (5000) años. El hilo de seda, como sabemos, se obtiene del gusano de seda.
La química también se refleja en la industria de cosmetología; el uso de los cosméticos, en forma de pinturas para la cara, para el cabello, cremas, polvos, pinturas, es muy antiguo. En la actualidad la fabricación de cosméticos es una industria millonaria en muchos países. Las cremas son fabricadas a partir de aceites (oliva, mineral, de almendra, de aguacate, etc.) o de ceras y grasa (cera de abeja, esperma de ballena, lanolina de la lana de oveja, parafina, etc. Llevan agua (como el agua de rosas) y un emulsificador (bórax y perfume).
En la selección de cosméticos y productos de aseo personal hay que tener presente que los ingredientes usados no necesitan ser exóticos ni costosos para ser efectivos.
2.8- ¿De qué manera está relacionada con la medicina?
Desde los lejanos tiempos de la alquimia, la Química ha estado relacionada con el tratamiento de enfermedades. Sabemos que las primeras sustancias usadas como medicamentos fueron producidos con recursos naturales como hojas, raíces, cortezas y semillas de distintas plantas. Cuando se sabe que algunos de estos productos naturales son eficaces para combatir alguna enfermedad, la química analiza el producto para aislar la parte o la sustancia con propiedades terapéuticas y purificarla. Un ejemplo lo tenemos en la vacuna contra la malaria. Los Incas en el Perú sabían desde mucho antes de la colonización española que podían combatir las fiebres y los escalofríos con una infusión preparada con la corteza del árbol Cinchona. Por supuesto los Incas no sabían que la enfermedad era malaria y tampoco sabían cómo se producía y como se trasmitía. Pero sabían cómo tratarla. Posteriores estudios en Europa con la corteza del mismo árbol llevaron el descubrimiento de la sustancia que era efectiva contra la malaria, la cual es la quinina. Por muchos años la quinina se obtenía del árbol de la cinchona pero a partir de 1944 se pudo sintetizar químicamente en los laboratorios. Los químicos aislaron la sustancia, la purificaron y mas tarde la sintetizaron. Lo mismo se ha hecho con la procaína o novocaína que tiene las mismas propiedades anestésicas que la cocaína pero que está libre de sus propiedades nocivas como la toxicidad y la tendencia de formar hábito.
La Química no se limita a aislar, purificar y sintetizar sustancias medicinales, a partir de productos naturales o con el modelo de productos naturales, sino que crea nuevas medicinas completamente originales. Paul Ehrlich, científico del siglo XVII preparó cientos de compuestos en búsqueda de un medicamento contra la enfermedad del sueño y luego otra contra la sífilis hasta llegar a obtener éxitos con el famoso salvarsán o compuesto 606, contra la sífilis (el número 606 fue el número de intentos de su búsqueda).
Los problemas relacionados con la medicina son motivo de preocupación para los químicos, y a través de la labor en conjunto del medico y el químico se logra resolver situaciones que afectan la salud del hombre. El químico elabora sustancias que ayudan al medico en el diagnostico y tratamiento de muchas enfermedades. Igualmente el químico elabora medicamentos que sirven para combatir infecciones y controlar enfermedades. El laboratorio clínico y el desempeño de los químicos cada día están ayudando a la medicina a mejorar la calidad de vida, pues ha servido en la lucha contra los microorganismos al descubrir las vacunas, sueros, antibióticos y otros productos para combatirla. En la lucha contra el HIV y diabetes en la fabricación de insulina humana que ayudan a contra restarla.
La radiación de alta energía emitida por el radio (un elemento químico) fue utilizada durante mucho tiempo en el tratamiento del cáncer. Actualmente se usa el cobalto-60 para el tratamiento del cáncer porque emite una radiación con más energía que la que emite el radio y es más barato que este
Para detectar desórdenes circulatorios de la sangre se utiliza una solución de cloruro sódico (NaCl) que contenga una pequeña cantidad de sodio radiactivo y midiendo la radiación el médico puede saber si la circulación de la sangre es anormal.
Para el estudio de los desórdenes cerebrales se utiliza una tomografía de emisión de protones conocida como PET. Se le administra al paciente una dosis de glucosa (C6H12O6) que contenga una pequeña cantidad de carbono-11 (11C), que es radiactivo y emite positrones, luego se hace un barrido del cerebro para detectar los positrones emitidos por la glucosa radiactiva “marcada”. Se establecen las diferencias entre la glucosa inyectada y metabolizada por los cerebros normales y los anormales. Por ejemplo, con la técnica PET se ha encontrado que el cerebro de un esquizofrénico metaboliza alrededor de un 20 % de la glucosa que metaboliza un individuo normal.
Entre los medicamentos que debemos a la química tenemos las drogas sulfas ( Gerhald Domagk en 1935 descubrió el pigmento Prontosil, efectivo contra infecciones por estreptococos y neumococos) todas las drogas sulfas son derivadas del prontosil; la droga básica en este grupo es la sulfanilamida NH2C6H4SO2NH2. El sulfatiazol es NH2C6H4SO2NHC3H2NS.
Aunque los antibióticos son sustancias químicas producidas por hongos y bacterias, el conocimiento y la aplicación de estas sustancias son también conquistas de la química. Los antibióticos tienen la propiedad de inhibir el crecimiento de gérmenes. La penicilina es el primero de los antibióticos conocidos y mas usados, descubierto por Sir Alexander Fleming en 1929. Otros antibióticos son: Estreptomicina, aureomicina, cloromicetina, terramicina.
Finalmente no podemos olvidar que la presencia de la química en la medicina es muy extensa, e implica además los marcapasos, los plasmas, las prótesis, las dentaduras postizas, botellas de infusiones, jeringuillas, los aparatos de diagnosis, audífonos, gafas, vendajes, tubos, guantes, accesorios y equipos médicos, fármacos, plásticos, entre otros.
Actualmente los investigadores químicos ponen todos sus esfuerzos en lograr avances contra algunas de las más extendidas plagas de la humanidad como el cáncer, el SIDA, el Alzheirmenr, la diabetes, enfermedades cardiovasculares, reumas, alergias, etc.
En Panamá, hace sólo un año (2006) se presentó en la Caja de Seguro Social el caso de más de doscientas cincuenta muertes por intoxicación debido el uso de algunos medicamentos, que por equivocación, contenían dietilén glicol en lugar de glicerina como disolvente. Los pacientes tomaron los medicamentos para curarse de resfriado común y terminaron intoxicados. De esta manera vemos la importancia del papel de los análisis químicos y del trabajo de los químicos en la medicina. Desgraciadamente el precio que se pagó fue muy caro por un error cometido ¿por ignorancia o a conciencia? Aún las autoridades están deslindando el problema.
2.9 -¿De qué manera está relacionada con el ambiente natural ?
Toda la belleza natural se debe a las reacciones químicas que ocurren en ella. Un ejemplo son los mecanismos por medio del cual se genera el color de las plantas también el estudio de la estructura y composición de la atmósfera.
La naturaleza es el mejor laboratorio químico en donde los procesos se dan algunos espontáneamente mientras otros se tardan muchos años en completarse, pero el resultado es la diversidad de seres vivos y de materia inorgánica existente.
El aire y el agua se calientan mediante energía solar, dado lugares vientos y corrientes que producen clima. Junto con los nutrientes de la tierra, estos factores disponen el medio para la vida terrestre y marina.
Hoy en día la atmósfera está contaminada por el aumento de desechos gaseosos de las industrias, los combustibles y el mal manejo de insecticidas y aerosoles; todo esta agregado a la falta de conciencia publica para desarrollar actividades que disminuyan los efectos de los agentes contaminantes.
Un peligro ecológico que esta llamando la atención de los ecologistas, es la llamada “lluvia acida” la cual se debe a la presencia de desechos químicos de sulfuros y otras sustancias acidas, en la atmósfera; por ejemplo, el azufre al combinarse con el oxigeno del aire, origina el dióxido de azufre, la forma gaseosa en la cual llega el azufre procedente de las chimeneas industriales. Al moverse el aire, el gas se combina con el agua del ambiente para formar acido sulfúrico, el cual precipita en asocio con la lluvia, originado la lluvia acida que hace daños irreversibles a los automóviles, edificios, maquinarias, bosques, agua de los ríos, lagos, etc.
Otro problema por contaminación gaseosa esta provocando la disminución de ozono en la atmósfera. El uso de las sustancias llamadas clorofluocarbono, cuyos desechos van hacia el aire, es una de las principales causas de la disminución del ozono en la estratosfera. Los clorofluocarbono son muy usados en la refrigeración y los aerosoles. Los desechos gaseosos de estos productos atacan al ozono produciendo los llamados “agujeros de ozono” por donde los rayos ultravioleta atraviesan la estratosfera y a llegar a la tierra pueden causar cáncer de piel y otros males. En las regiones polares este proceso ha causado grandes daños a sus ecosistemas.
La tala y quema indiscriminada de los bosques y de los combustibles fósiles es una práctica que altera la cantidad de dióxido de carbono en el aire, provocando olas de calor que afectan directamente al medio ambiente. Este fenómeno llamado “efecto de invernadero”, por el aumento el dióxido de carbono atmosférico causa que se sienta cada vez más calor durante el verano. Además, el efecto de invernadero provoca un calentamiento anormal de la tierra y las consecuencias son grandes inundaciones a causa de la fusión de los hielos polares, sequías en diversas áreas de nuestro planeta que van a convertir tierras fértiles en desiertos, y eventualmente el colapso de la falta de alimentos.
Los desechos industriales y las aguas negras depositadas en los ríos y mares también causan un desequilibrio químico, en donde los peces son los organismos mas afectados.
La contaminación de las aguas puede ser accidental, pero en la mayoría de los casos es consecuencia de la falta de responsabilidad y prevención, de la ignorancia y de la mala costumbre de arrojar la basura al agua. Todo esto trae como consecuencias un efecto negativo sobre la flora y fauna acuática.
La preservación del medio ambiente es uno de los problemas en el que el mundo entero tiene fijada su atención y como estudiante de pensamiento crítico y analítico también debes participar activamente. Y no es para menos luego de tantos problemas ecológicos por desequilibrios químicos que todos causamos. El alto nivel de contaminación del medio ambiente ha llevado a la extinción de unas 85 de especies mamíferas desde 1600 hasta nuestros días. Se calcula que 55 de esas especies desaparecieron en este siglo. Pero así como estas especies nos abandonaron existe un latente peligro de desaparición de unas 30,000 variedades de plantas, algo más del 10% de la vida vegetal, incrementando las áreas desérticas de la Tierra. Este ritmo de destrucción ecológica supera en varios miles de veces al ritmo natural de contaminación.
Accidentes como el de Seveso, Italia (1976) de Bhopal, India (1984) o el de Basel (1986) son una muestra dramática de las consecuencias de una Química mal utilizada. Se adiciona a esto el riesgo que existe al manipular, tratar física o químicamente los residuos peligrosos o al disponerlos en confinamientos. Tan sólo medir el uso de los diversos materiales químicos conlleva un riesgo.
Los productos químicos son tantos y tan diversos que casi se hace imposible medir el efecto que tienen o van a tener a mediano y largo plazo en las personas o en el ambiente natural. Un ejemplo fue lo que sucedió en Minamala, Japón, en donde había enfermos desde 1956 con problemas de audición, de la vista, del equilibrio, entre otros, y fue hasta en 1968 que se confirmó que se debía a la intoxicación por metilmercurio. Cientos de personas murieron sin saber la causa de su muerte.
Tema 3: ¿SE PUEDE HABLAR DE UNA EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LA QUÍMICA?
3.1- ¿Cómo era la química antigua?
El hombre primitivo desarrolló artes técnicas para producir y mantener la llama del fuego; así como también la utilización del mismo para su provecho en la cocción de sus alimentos, en la confección de herramientas valiéndose de la facilidad con que los materiales metálicos ( cobre, bronce y hierro) podían fundirse y ser maleables con el calor de la llama. Fabricar armas para su defensa y la cacería, para combatir el frío, elaborar instrumentos de alfarería e instrumentos para realizar su trabajo diario.
Excavaciones realizadas en ruinas de ciudades antiguas dan testimonio del uso de utensilios de metales, cerámicas, vidrios, telas, pinturas y perfumes elaborados mediante un conjunto de conocimientos químicos.
Ya desde los tiempos de Noé se hace mención del consumo y los efectos de la más usual de las drogas: el alcohol.
3.1.1- ¿Qué contribución hicieron los egipcios, griegos, árabes, chinos a la Química?
Se cree que la Química se inició en Egipto por el desarrollo tan avanzado que se dio allí de esta ciencia, aunque los procesos eran operaciones aisladas sin que existiera relación alguna entre ellos. En el Egipto arcaico alcanzó un notable desarrollo la obtención de colorantes minerales y vegetales, de colas, ceras y barnices. El rojo se obtuvo con limonita arcillosa quemada, el amarillo con ocre terroso compuesto por óxidos de hierro hidratados, el azul a partir de óxido de cobre y el verde, mezclando el amarillo y el azul. Utilizaron el estaño y el cobre para preparar el bronce, fabricaron el acero (3000 años a. C.), fabricaron el vidrio, lo colorearon con óxido de cobalto; fabricaron esmaltes, emplearon el cuero, la lana, el algodón, el lino, teñían las telas con índigo y púrpura; fabricaron jabones, tintas, perfumes, bálsamos, betunes, cosméticos, venenos, drogas embriagantes (opio y una especie de cerveza), entre otros.
Para el año 2000 a. C. Los chinos realizaban trabajos sobre la materia con la tesis de que la materia se constituía de cuatro elementos: Madera, tierra, agua y fuego. Elaboraron una mezcla explosiva, la pólvora mezclando salitre, azufre y carbón,, que emplearon como fuegos artificiales para diversión era la pólvora de “flagrativa", y doscientos años después inventaron la pólvora explosiva. Desarrollaron la artesanía, orfebrería, porcelana, tejidos de seda y algodón, además la metalurgia del hierro zinc y cobre.
Los importantes avances que la metalurgia china se consiguió en fechas muy tempranas en donde desarrollaron la técnica de la copelación (siglo III antes de C.), como procedimiento para el refino del oro y la plata, mediante su aleación con plomo y la oxidación posterior del plomo fundido para separarlo del metal precioso.
Con los griegos, la química práctica sufrió un estancamiento ya que se dedicaron sobre todo a las matemáticas y la filosofía. Tales de Mileto 600 años a.C., pensaba que toda materia procedía del agua, que podía solidificarse en tierra o evaporarse en aire. Tenían la idea de que el universo estaba constituido de cuatro elementos: Aire, agua, fuego y tierra.
Empédocles de Agriento en el año 430 a.C. fue quien dio estos nombres a estos elementos; pero el significado de “elemento” para ellos no era el mismo que el que conocemos hoy. Por ejemplo, el aire para ellos era cualquier gas (hoy sabemos que es una mezcla de gases), así, si el agua hervía se transformaba en aire. Un siglo más tarde, Aristóteles supuso que el cielo constituía un quinto elemento, el éter. Los griegos creían que las substancias de la tierra estaban formadas por las distintas combinaciones de estos elementos en distintas proporciones.
Uno de los grandes aportes que hicieron los griegos a la química fue dar el primer paso hacia la explicación de la constitución íntima de la materia:
Planteaban la cuestión de si la materia era continua o discontinua, es decir si podía ser dividida y subdividida indefinidamente en un polvo cada vez más fino, o si, al término de este proceso se llegaría a un punto en el que las partículas fuesen indivisibles (Demócrito).Según él, los elementos estaban compuestos por átomos.
Los árabes, aunque no lograron aportar numerosos progresos a la Química de laboratorio y en técnicas de separación y destilación, obtuvieron el alcohol o espíritu de vino, ácidos minerales como el ácido nítrico y el sulfúrico.
El real objetivo de ellos era el de producir oro por medio de reacciones catalíticas de ciertos elementos. Ar Razí (Máximo alquimista árabe) escribió un libro sobre las aguas fuertes que según los estudiosos del tema no eran mas que soluciones de sal corrosivas. Creían que los metales consistían en azufre y mercurio, no propiamente estas sustancias que conocían muy bien, sino más bien el principio del mercurio, que confería la propiedad de fluidez a los metales, y el principio del azufre que convertía en combustibles a las sustancias y corroía a los metales. Las reacciones químicas se explicaban en términos de cambios en las cantidades de esos principios dentro de las sustancias materiales.
Los primeros pensamientos filosóficos hindúes (siglo5 a.C.) planteaban a la naturaleza como una concepción de elementos materiales (fuego, viento, agua, tierra y espacio). China e India poseían grandes recursos de salitre.
Uno de los grandes descubrimientos de los hindúes fue la sal de amoníaco descubierto durante los siglos 1 y 2 d.C. Su importancia se basó en su capacidad de sublimación disociándose en 2 materiales corrosivos, amoníaco y ácido clorhídrico los cuáles atacan fuertemente a los metales.
3.1.2- ¿En qué consistía la alquimia y qué relación tiene con la yatroquímica?
El término alquimia viene derivado del árabe Alkimiya. Sin embargo en Egipto viene de la raíz Kimm que significa negro. Viene a ser, pues, Arte Negro.
La alquimia fue el resultado de la fusión de las teorías que planteaban los griegos con las prácticas experimentales de los egipcios. Los hombres que la practicaron fueron llamados alquimistas y su propósito principal era la de transformar todos los metales en oro y en la consecución de un licor o elixir de la vida para prolongarla indefinidamente. El concepto fundamental de la alquimia procedía de la doctrina aristotélica de que todas las cosas tienden a alcanzar la perfección. Puesto que otros metales eran considerados menos perfectos que el oro, era razonable suponer que la naturaleza formaba oro a partir de esos metales en el interior de la tierra, y, con habilidad y diligencia un artesano podría producir este proceso en su taller.
Los alquimistas medievales, aunque sumergidos en la magia y la charlatanería llegaron a conclusiones algo razonables y verosímiles.
La alquimia comenzó a ponerse de moda en occidente a mediados del siglo 12 cuando trataron de explicar las diversas propiedades de las sustancias atribuyendo dichas propiedades a determinados elementos. Identificaron el mercurio como el elemento que confería propiedades metálicas a las sustancias, y el azufre como el que impartía la propiedad de la combustibilidad.
Desde el punto de vista metodológico se le atribuye a los alquimistas una operación fundamental en química que es pesar: Sus filtros exigían una dosificación minuciosa de los ingredientes que se mezclaban. Así, en sus laboratorios los alquimistas elaboraron lo que mas tarde iba a ser el método cuantitativo.
La alquimia al pasar a Europa, a través de España en el siglo XII, tuvo una gran influencia en el pensamiento medieval y se relacionó al oscurantismo y la magia negra teniendo como objetivo principal encontrar la forma de producir oro.
Sin embargo, después del siglo XV su atención se dirigió más que todo a la medicina.
El principal exponente de la alquimia aplicada en medicina en esta época fue Paracelso quien consideró que el cuerpo humano estaba constituido por sal, azufre y mercurio que representaban respectivamente la tierra, el aire y el agua. Al fuego lo consideraba imponderable o no material. Y que las enfermedades eran consecuencia de una desproporción entre estas tres sustancias. Creía también en la existencia de un elemento por descubrir, común a todos, del cual los cuatro elementos eran simplemente formas derivadas. A este elemento principal de la creación le llamó Alcaesto, y mantenía que si fuera encontrado podría ser la piedra filosofal, la medicina universal y el disolvente irresistible.
La principal rebelión total contra las ideas tradicionales en la Europa del Renacimiento fue la del médico Theophrastus Bombast von Hohenheim, llamado Paracelso, que vivió durante la primera mitad del siglo 16. Basándose principalmente en las doctrinas alquimistas, desplazó a un segundo plano la teoría de los cuatro elementos y también la de los cuatro humores orgánicos. Formuló una visión dinámica del universo, del cuerpo humano y de sus enfermedades fundamentada en las tres "sustancias" alquímicas ("mercurius", "sulphur" y "sal") y en el "arqueo", fuerza vital específica que las ordenaba en el cuerpo del hombre.
Después de Paracelso, los alquimistas de Europa se dividieron en dos grupos: Uno compuesto por alquimistas que se dedicaron intensamente al descubrimiento científico de nuevos compuestos y reacciones los cuales fueron los antecesores legítimos de la Química moderna. El segundo grupo se inclinó hacia lo visionario y metafísico de la vieja alquimia y desarrolló una práctica basada en la impostura, la magia negra y el fraude de la que se deriva la actual noción de alquimia.
Los tres elementos, mercurio, azufre y sal constituyeron la tria prima de Paracelso que fue el paladín de la yatroquímica. Mientras que la alquimia buscaba la piedra filosofal, la yatroquímica se proponía curar enfermedades.
El sistema yatroquímico, vigente durante la segunda mitad del siglo XVII, asumió las interpretaciones paracelsistas, pero eliminando sus elementos panvitalistas y metafísicos, que sustituyó por el mecanicismo, el atomismo y el método científico inductivo.
El último de los yatroquímicos fue Van Helmont, a quien muchos consideraron como el eslabón entre los alquimistas y los químicos modernos. Rechazó tanto las teorías de Paracelso como las de Aristóteles y revivió la vieja teoría de Tales de Mileto que consideraba el agua como elemento primario. Durante la segunda mitad del siglo XVII, Johann Baptist van Helmont realizó importantes investigaciones sobre los gases y las bases, creando el término "gas" y denominando "álcalis" a las lejías.
3.1.3- ¿Qué sostenía la teoría del flogisto para que la relacionaran con los principios de la química actual ?
La teoría del flogisto, que es enunciado a principios del siglo XVIII, en 1702 por Enest Stahl es considerada como la primera gran teoría de la Química moderna. Afirma que toda sustancia combustible está compuesto de cenizas y Flogisto, siendo esta una sustancia muy inflamable que desaparece durante la combustión, poniéndose de manifiesto por las llamas.
La teoría del flogisto dice que todo material combustible es rico en flogisto el cual se pierde cuando ocurre la combustión del material. Esta teoría marca el gran principio de la química y durante más de 100 años se consideró que era una explicación correcta al proceso de combustión.
La base de esta teoría era la ganancia de peso al arder un metal, pues las cenizas pesaban más que el metal. La reacción es:
Metal + calor =====> cenizas + flogisto.
De acuerdo con estas ideas los metales estaban formados por flogisto y la cal correspondiente de modo que cuando se calcinaban el flogisto se desprendía y dejaba libre la cal. Del mismo modo para obtener metal a partir de la cal era necesario añadirle flogisto el cual podía obtenerse de una sustancia rica en este principio, como el carbón por ejemplo. Esto significaba según Stahl, que el flogisto tenía un peso negativo.
La Química se convirtió en una verdadera ciencia a partir del científico francés Antonio Lavoisier (1743-1794). En 1770 realizó una serie de experimentos cuidadosos sobre la combustión, descubriendo que no solo los metales aumentaban de peso al arder sino también otras sustancias. Observó que parte del aire en contacto con el material que ardía se empleaba en su combustión, y que el aumento de peso era igual al peso del aire que desaparecía. Concluyó que el aire estaba formado de dos gases por lo menos y que solo uno de ellos interviene en la combustión.
Su trabajo colocó a la Química en el verdadero rango de ciencia experimental pues para realizar sus experimentos hizo uso de la balanza y demostró experimentalmente que cuando se calienta mercurio con oxígeno se quema el mercurio y se obtiene ceniza. Sus experimentos demostraron que el peso de la masa de la ceniza de mercurio era exactamente igual a la suma de las masas del mercurio y el oxígeno. Además, al someter la ceniza a una temperatura más elevada, se descompuso en mercurio y oxígeno, lo cual corroboró la idea de Lavoisier con respecto a la conservación de la materia. Con esto llegó a establecer la ley de la Conservación de la materia. Algunos historiadores afirman que puede considerarse como la primera gran teoría de la química moderna. En 1789 publicó El Tratado Elemental de la Química, poniendo a la Química al alcance de todos los hombres.
Derribó la Teoría del Flogisto y fundó la Química moderna. Refutó la teoría del flogisto al dar una explicación correcta del fenómeno de la combustión. Demostró con una serie de experimentos que el aire contiene un 20% de oxígeno y que la combustión es debida a la combinación de una sustancia combustible con oxígeno. Utilizó la balanza de laboratorio para darle apoyo cuantitativo a su trabajo. Creó las bases de la Química moderna al establecer la noción precisa de la sustancia pura. Definió los elementos como sustancias que no pueden ser descompuestas por medios químicos. Además preparó el camino para la aceptación de la ley de la Conservación de la masa. Sustituyó el sistema antiguo de nomenclatura usada por los alquimistas por la nomenclatura química racional utilizada hoy en día y ayudó a organizar los elementos en forma periódica. Después de su muerte en la guillotina (1794) sus colegas continuaron su trabajo estableciendo la química moderna.
A principios del siglo XVIII, el médico Georg Ernst Stahl (1660-1734) siguiendo las ideas de su maestro J.J.Becher (1635-1682), propuso una explicación conjunta de la calcinación de los metales, la combustión de los cuerpos combustibles y la respiración de los animales, basada en la existencia de un "principio de la combustibilidad" que denominó "flogisto". De acuerdo con sus ideas, los metales estaban formados por flogisto y la cal correspondiente, de modo que, cuando se calcinaban, el flogisto se desprendía y dejaba libre la cal. Del mismo modo, para obtener el metal a partir de la cal, era necesario añadirle flogisto, el cual podía obtenerse a partir de una sustancia rica en este principio, como el carbón, por ejemplo.
3.2- ¿Qué diferencias hay entre la química moderna y la contemporánea?
Con la actuación del químico inglés Robert Boyle (1627-1691) se inicia una nueva era en la que desaparece casi por completo la alquimia y surge la química como la ciencia que conocemos hoy. Él realizó importantes experimentos sobre las propiedades de los gases, la calcinación de los metales y la distinción entre ácido y álcalis. Formuló la ley que lleva su nombre, según la cual, a temperatura constante, el volumen de una cantidad determinada de gas varía en proporción inversa a la presión que sobre él se ejerza. Descubrió un método para separar el fósforo, preparó hidrógeno mediante la reacción de ácidos sobre limaduras de acero y realizó experimentos con gases. En atención a su intensa y fecunda labor, hay muchos que consideran a Boyle como el fundador de la Química.
Posteriormente el químico sueco Jons Jacob de Berzelius representó los símbolos de los átomos de los elementos por letras o par de letras iniciales.
En el siglo XIX, los avances más sorprendentes de la Química se producen en el área de la Química Orgánica. Se han preparados muchos compuestos nuevos. Sin embargo, entre los muchos adelantos registrados por la Química en este siglo, hay dos que resaltan por su importancia en el desarrollo de la Química Inorgánica. La introducción de la Tabla Periódica de los Elementos y el descubrimiento del electrón. A finales de este siglo y comienzos del siguiente se trata de explicar la estructura atómica sugiriendo su divisibilidad, contrario a la teoría de John Dalton.
Cabe señalar que hoy en día los científicos se han visto enfrentados a un desconcertante grupo de partículas subatómicas, gracias al estudio de la radioactividad. Cuando se descompone un neutrón en un protón liberando un electrón (descomposición beta) existe una diminuta porción de masa con la que no se contaba, es debida a la presencia de una partícula llamada Nutrino. Más tarde se descubrieron los rayos cósmicos que son partículas especiales del tipo de los electrones pesados llamados Muones y Piones o Pi-mesones, que mantienen unidos a los protones y neutrones en el núcleo del átomo. Los electrones, los muones y los neutrinos son variaciones de una misma partícula llamada Leptón, en tanto que los protones, neutrones y piones son variaciones de una misma partícula llamada Hadrón. Existe otro tipo de partícula conocida como Bosones, que incluyen las diminutas partículas mensajeras que transitan toda la fuerza cósmica del universo. Los Fotones, por ejemplo, son los bosones que transportan la fuerza electromagnética, y pueden existir partículas llamadas Gravitones, responsables de la fuerza gravitatoria.
Como si esto fuera poco, los científicos están convencidos de que cada partícula tiene una antipartícula, es decir, su imagen reversa invisible, semejante pero en todos los sentidos opuesta. Por cada electrón existe un postitrón invisible de carga positiva. Por cada quarck existe un antiquarck.
Una importante contribución al progreso tecnológico le corresponde a la Química Orgánica que ha permitido desde la fabricación de plásticos y fibras sintéticas hasta el desarrollo de la Petroquímica. La Agricultura aprovecha pesticidas, fertilizantes y sustancias que estimulan el crecimiento de las plantas. En la industria alimenticia la adición de conservantes y colorantes y el control de la calidad requieren un rigurosísimo control químico.
En el siglo XX un avance importante fue la fundación de la bioquímica que se inició con el análisis de fluidos corporales para después ampliarse en la búsqueda de formas de determinar la naturaleza y función de los componentes celulares (Biología molecular).
3.3- ¿ Cómo la cultura panameña ha demostrado aportes a la Química?
Como quiera que para tener una idea de conjunto que concuerde con los hechos probables o comprobados del pasado histórico de nuestro país en el ámbito de la Química, es necesario establecer una serie de vallas mediante los cuales se puedan separar con cierto rigor los aportes a la química de nuestros antepasados y que Panamá, ha sido influenciada por las diversas inmigraciones tanto de indígenas como de colonizadores y posteriormente, como país de tránsito, por muchas otras culturas.
Los estudios arqueológicos, paleontológicos y antropológicos sirven como testimonio de hechos a falta de información oral y escrita y se consideran como verdaderos, en virtud de que en los restos arqueológicos se pueden verificar mediante procedimientos científicos como la técnica del Carbono 14; la paleontología y la antropología nos permiten deducir el tipo de vida social, costumbres, alimentación y las condiciones peculiares en que cada comunidad se desenvolvió lo cual va a constituir los aportes a la química que de otra manera hubiese permanecido en la penumbra, desconocidos para el hombre de hoy. En este sentido también se puede recoger información en los cantos y narraciones, en las fábulas y leyendas, y en las sentencias y resfranes transmitidos por la tradición, constituyen una valiosa fuente en el estudio de los aportes de la cultura panameña a la Química a través de las épocas .
3.3.1- ¿Qué legados ha dejado la Química en la época precolombina, en panamá?
La originalidad de las culturas indígenas en Panamá reside en su manera especial de modelar su propia vida. Sus vestidos y adornos personales constituyen la nota característica que los diferencia. Se reconocen tres grandes áreas culturales primitivas en el istmo de Panamá: La Guaymí, desde la provincia de Coclé hasta los límites con Costa Rica; La Kuna y la Chocó, situadas en la zona este del país. La cultura Kuna presenta dos subdivisiones. La insular, más susceptible a la aculturación y la Continental, que presenta aspectos más primitivos.
Por su parte Samuel Kirland Lothrop, de la universidad de Cambridge explica que en la región de Bocas del Toro existen restos de procedencia azteca y el resto de las otras zonas del istmo fue invadido probablemente por tribus Chibchas. Lo cual significa que el primitivo panameño tuvo que haber procedido de alguna región separada del istmo, que su química, en su fase primaria, no fue en manera alguna un producto original ni especializado, sino la resultante de la coexistencia de elementos étnicos y sociales, que unidos a las particularidades ambientales del istmo se manifestaron luego en sus costumbres. En cuanto a la limpieza, por ejemplo, Lothrop observó que nuestros indios demostraron una gran afición al baño. Durante las celebraciones extraían vino del jugo del maguay para beber.
Se ha hecho el intento de sistematizar las culturas indígenas precolombinas del istmo de Panamá, interviniendo en esta tarea Max Hule, Herbert Spinden y W. Holmes los cuales hicieron hallazgos de un extremo al otro del país, como en la provincia de Chiriquí, decoración plástica en forma de ave, en la provincia de Coclé posibles relaciones con la cultura Chimu del Perú, las investigaciones del Barón Erland Nordenskiold, de las culturas darienitas.
Fred MCkim ha realizado valiosas contribuciones al esclarecimiento de los aportes que nuestros indios kunas han podido hacer a la Química, contribuciones en el campo de la etnografía y la etnología precisando datos de interés en lo relativo a la farmacopea de los kunas, ceremonias religiosas y fúnebres, entre otros, en su publicación titulada “Coral Islands of Panama”.
La doctora Araúz ha sido hasta el presente la que más ha contribuido dentro de nuestros nacionales, al conocimiento de la realidad indígena, pincipalmente de San Blás, en lo que respecta a sus costumbres, ritos, alimentaciones, etc., y sus escritos proporcionan una buena fuente de la aplicación de la química por nuestros indígenas.
3.3.2- ¿Qué legados ha dejado la química en la época colonial, en Panamá?
En su último viaje al Nuevo Mundo Colón visitó las costas panameñas en 1502 y en la región del norte de Veraguas fundó la primera colonia española en el istmo. A partir de allí la acción conquistadora en el istmo se incrementa con las potencias imperialistas de Europa en búsqueda de una ruta hacia el reino de las especias. Debido al interés que tenían los conquistadores por obtener las piedras preciosas que poseían nuestros indígenas, muchas veces realizaban trueques o intercambios de los productos que traían como espejos, esencias, especias, colorantes, introducen plantas exóticas que luego emplean los indígenas para obtener medicinas y remedios para sus rituales religiosos.
3.3.3- ¿Qué legados ha dejado la química en la época post- colonial y en la época actual, en Panamá?
Después de la época colonial, nuestros indígenas se habituaron al uso de muchos de los productos traídos por los conquistadores, tales como las telas, las chaquiras, el nylon, el uso de especias de origen vegetal como el cilantro, el orégano, el curry, espárragos, cebollas, apio, perejil, tomate, ajos, ajíes, y muchas plantas medicinales introducidas por los europeos .
Aún hoy en día el empleo de plantas medicinales y sus diversas aplicaciones adquiere una mayor importancia en las comunidades indígenas y rurales de nuestras provincias, en donde se siguen usando, por ser baratas, a diferencia de la droga patentada, que es costosa par el presupuesto familiar.
Rutilio Paredes y Heradio Herrera (1998) en su Guía Interpretativa de Plantas Medicinales INAIGAR, ofrecen el uso de las plantas medicinales kunas y sus diversas aplicaciones para el cuidado de la salud. Ver lectura #1.
Lectura # 1- Tratamiento químico de las plantas por los indios Kunas. Fuente: Guía Interpretativa de Plantas Medicinales INAIGAR de Rutilio Paredes y Heradio Herrera.
El ingeniero químico, Don Guillermo Patterson, realizó muchos escritos y conferencias así como investigaciones científicas que dieron a conocer a Panamá entre las décadas 40, 50 y 60 Entre sus actividades destacadas que tienen que ver con la Química:.
Anillo de hierro
Es un anillo circular de Hierro que se adapta al soporte universal. Sirve como soporte de otros utensilios como: Vasos de precipitados., Embudos de separación, etcétera. Se fabrican en hierro colado y se utilizan para sostener recipientes que van a calentarse a fuego directo.
Gradilla
Utensilio que sirve para colocar tubos de ensayo. Este utensilio facilita el manejo de los tubos de ensayo.
Pinzas para cápsula de porcelana
Permiten sujetar cápsulas de porcelana.
Pinzas para crisol
Permiten sujetar crisoles
Pinzas para tubo de ensayo
Permiten sujetar tubos de ensayo y si éstos se necesitan calentar, siempre se hace sujetándolos con estas pinzas, esto evita accidentes como quemaduras.
Pinzas para vaso de precipitado
Estas pinzas se adaptan al soporte universal y permiten sujetar vasos de precipitados.
Soporte Universal
Es un utensilio de hierro que permite sostener varios recipientes.
Tela de alambre
Es una tela de alambre de forma cuadrangular con la parte central recubierta de asbesto, con el objeto de lograr una mejor distribución del calor. Se utiliza para sostener utensilios que se van a someter a un calentamiento y con ayuda de este utensilio el calentamiento se hace uniforme.
Triángulo de porcelana
Permite calentar crisoles.
Tripié
Utensilios de hierro que presentan tres patas y se utilizan para sostener materiales que van a ser sometidos a un calentamiento.
Utensilios de uso específico.
Son utensilios que permiten realizar algunas operaciones específicas.
Alargadera de destilación
Este dispositivo presenta un brazo con un ángulo de 75 grados, en este brazo se conecta un condensador
Aparato de destilación
Consta de tres partes:
a) Un matraz redondo de fondo plano con salida de un lado con boca y tapón esmerilado.b) Una alargadera de destilación con boca esmerilada que va conectada del refrigerante al matraz.
c) Refrigerante de serpentín con boca esmerilada.
Este aparato se utiliza para hacer destilaciones de algunas sustancias.
Aparato de extracción SOXHLET
Este aparato consta de 3 piezas:
a) Un matraz redondo fondo plano con boca esmerilada.
b) Una camisa de extracción. Esta se ensambla al matraz.
c) Refrigerante de reflujo.
Este aparato se utiliza para extracciones sólido-líquido.
Baño maría cromado
Es un dispositivo circular que permite calentar sustancias en forma indirecta. Es decir permite calentar sustancias que no pueden ser expuestas a fuego directo.
Calorímetro
Es un dispositivo que permite determinar el calor específico de algunas sustancias.
Cápsula de porcelana
Este utensilio está constituido por porcelana y permite calentar algunas sustancias o carbonizar elementos químicos, es un utensilio que soporta elevadas temperaturas.
Al usar la capsula de porcelana se debe tener en cuenta que esta no puede estar vencida, pues de lo contrario, podría llegar a estallar.
Crisol de porcelana
Este utensilio permite carbonizar sustancias, se utiliza junto con la muflacon ayuda de este utensilio se hace la determinación de nitrógeno.
Cristalizador
Este utensilio permite cristalizar sustancias.
Cuba hidroneumática
Es una caja cromada con saluda lateral. Es un utensilio que tiene 30 cm de largo por 10 cm de altura. Se utiliza para la obtención de gases por desplazamiento de agua.
Cucharilla de combustión
Es un utensilio que tiene una varilla de 50 cm de largo. Se utiliza para realizar pequeñas combustiones de sustancias, para observar:por ejemplo el tipo de flama.
Desecador
Es un utensilio de vidrio aunque existen algunos que están hechos de plástico.Los desecadores de vidrio tienen paredes gruesas y forma cilíndrica, presentan una tapa esmerilada que se ajusta herméticamente para evitar que penetre la humedad del medio ambiente. En su parte interior tienen una placa o plato con orificios que varía en número y tamaño. Estos platos pueden ser de diferentes materiales como: porcelana, o nucerite (combinación de cerámica y metal).
Embudo de Buchner
Son embudos de porcelana o vidrio de diferentes diámetros, en su parte interna se coloca un disco con orificios, en él se colocan los medios filtrantes. Se utiliza para realizar filtraciones al vacío.
Embudo de polietileno
Es un utensilio que presenta un diámetro de 90 mm. Se utiliza para adicionar sustancias a matraces y como medio para filtrar. Esto se logra con ayuda de un medio poroso (filtro).
Embudo de seguridad recto
Es un utensilio que presenta un diámetro de 6mm. Se utiliza para adicionar sustancias a matraces y como medio para evacuarlas cuando la presión aumenta.
Embudo de separación
Es un embudo tiene la forma de un globo, existen en diferentes capacidades como: 250 ml, 500 ml. Se utiliza para separar líquidos inmiscibles.
Embudo estriado de tallo corto
Es un utensilio que permite filtrar sustancias los hay de: vidrio y de plástico.
Embudo estriado de tallo largo
Es un utensilio que permite filtrar sustancias.
Escobillón para bureta
Es un utensilio que permite lavar buretas.
Escobillón para matraz aforado
Es un utensilio que presenta una forma curva y por esa razón facilita la limpieza de los matraces aforados.
Escobillón para tubo de ensayo
Es un utensilio con diámetro pequeño y por esa razón se puede introducir en los tubos de ensayo para poder lavarlos.
Espátula
Es un utensilio que permite tomar sustancias químicas con ayuda de este utensilio evitamos que los reactivos se contaminen.
Manómetro abierto
Este utensilio permite medir la presión de un gas.
Matraz de destilación
Son matraces de vidrio con una capacidad de 250 ml. Se utilizan junto con los refrigerantes para efectuar destilaciones.
Matraz Kitazato
Es un matraz de vidrio que presenta un vástago. Están hechos de cristal grueso para que resista los cambios de presión. Se utiliza para efectuar filtraciones al vacío.
Mechero de Bunsen
Es un utensilio metálico que permite calentar sustancias. Este mechero de gas que debe su nombre al químico alemán ROBERT W. BUNSEN. Puede proporciona una llama caliente (de hasta 1500 grados centígrados), constante y sin humo, por lo que se utiliza mucho en los laboratorios. Está formado por un tubo vertical metálico, con una base, cerca de la cual tiene la entrada de gas, el tubo también presenta un orificio para la entrada de aire que se regula mediante un anillo que gira. Al encender el mechero hay que mantener la entrada del aire cerrada; después se va abriendo poco a poco. Para apagar el mechero se cierra el gas. Con ayuda del collarín se regula la entrada de aire. Para lograr calentamientos adecuados hay que regular la flama del mechero a modo tal que ésta se observe bien oxigenada (flama azul).
Mortero de porcelana con pistilo o mano
Son utensilios hechos de diferentes materiales como: porcelana, vidrio o ágata, los morteros de vidrio y de porcelana se utilizan para triturar materiales de poca dureza y los de ágata para materiales que tienen mayor dureza.
Refrigerante de rosario
Es un refrigerante que también recibe el nombre de: Refrigerante de Allin. Es un tubo de vidrio que presenta en cada extremo dos vástagos dispuestos en forma alterna. En la parte interna presenta otro tubo que se continúa al exterior, terminando en un pico gotero. Su nombre se debe al tubo interno que presenta. Se utiliza como condensador en destilaciones.
Refrigerante de serpentín
Es un refrigerante que también recibe el nombre de: Refrigerante de Graham. Su nombre se debe a la característica de su tubo interno en forma de serpentín. Se utiliza para condensar líquidos.
Refrigerante recto
Es un refrigerante que también recibe el nombre de: Refrigerante de Liebing. Su nombre se debe a que su tubo interno es recto y al igual que los otros dos refrigerantes se utiliza como condensador.
Retorta
Es un dispositivo de vidrio que se utiliza para realizar destilaciones con algunas sustancias.
Taladra corchos
Es un dispositivo que también se conoce con el nombre de: horadador, es un utensilio que permite horadar tapones.
Termómetro
Es un utensilio que permite observar la temperatura que van alcanzando algunas sustancias que se están calentando. Si la temperatura es un factor que afecte a la reacción permite controlar el incremento o decremento de la temperatura.
Tubo de hule látex
Permite realizar conexiones, es decir interconectar varios dispositivos.
Tubo de Thiele
Es un utensilio que se utiliza para determinar puntos de fusión.
Tubos de desecación
Permiten hacer desecaciones de sustancias químicas.
Vasos de precipitados
Son utensilios que permiten calentar sustancias hasta obtener precipitados.
Vidrio de reloj
Es un utensilio que permite contener sustancias corrosivas.
Agitador de vidrio
Están hechos de varilla de vidrio y se utilizan para agitar o mover sustancias, es decir, facilitan la homogenización.
Utensilios volumétricos.
Son utensilios que permiten medir volúmenes de sustancias líquidas.
Bureta
Es un utensilio que permite medir volúmenes, es muy útil cuando se realizan neutralizaciones.
Matraz volumétrico
Son matraces de vidrio que se utilizan cuando se preparan soluciones valoradas, los hay de diversas medidas como: de 50 ml, 100 ml, 200 ml, 250 ml, 500 ml, 1 L. etc.
Pipetas
Son utensilios que permiten medir volúmenes. Las hay en dos presentaciones:
a) Pipetas graduada: Es un elemento de vidrio que sirve para dar volúmenes exactos, con esta pipeta, se pueden medir distintos volúmenes de líquido, ya que lleva una escala graduada.
b) Pipeta volumétrica: Es un elemento de vidrio, que posee un único valor de medida, por lo que sólo puede medir un volumen.
Las pipetas graduadas permiten medir volúmenes intermedios, pues están graduadas, mientras que las pipetas volumétricas sólo miden el volumen que viene indicado en ellas.
Probeta
Es un utensilio que permite medir volúmenes están hechas normalmente de vidrio pero también las hay de plástico. Así mismo las hay de diferentes tamaños (volúmenes).
Utensilios usados como recipientes.
Son utensilios que permiten contener sustancias.
Frasco gotero
Permite contener sustancias. Posee un gotero y por esa razón permite dosificar las sustancias en pequeñas cantidades.
Frascos reactivos
Permiten guardar sustancias para almacenarlas, los hay de color ámbar y transparentes, los primeros se utilizan para guardar sustancias que son afectadas por los rayos del sol, los segundos se utilizan para contener sustancias que no son afectadas por la acción de los rayos del sol.
Matraz balón
Es un recipiente que permite contener sustancias.
Matraz balón de fondo plano
Es un recipiente que se utiliza para contener sustancias es una variación del matraz balón.
Matraz Erlenmeyer
Es un recipiente que permite contener sustancias o calentarlas.
Piseta
Es un recipiente que se utiliza para contener agua destilada, este recipiente permite enjuagar electrodos.
Tubos de ensayo
Estos recipientes sirven para hacer experimentos o ensayos, los hay en varias medidas y aunque generalmente son de vidrio también los hay de plástico.
Aparatos.
Son instrumentos que permiten realizar algunas operaciones específicas.
Balanza analítica
Es un aparato que está basado en métodos mecánicos tiene una sensibilidad de hasta una diezmilésima de gramo.
Balanza granataria
Es un aparato basado en métodos mecánicos tiene una sensibilidad de una décima de gramo.
Agitador magnético
Este aparato tiene un agitador magnético y por esta razón permite calentar sustancias en forma homogénea.
Parrilla eléctrica
Permite calentar sustancias
Potenciómetro. (Medidor de pH)
Es un aparato que permite medir que tan alcalina (básica) o ácida esta una sustancia.
Mufla
Es un aparato que permite desecar sustancias.
A.3.Aplicación del Método Científico en el estudio de Química para pensar científicamente.
Se puede concebir el método científico como el modo lógico y ordenado de resolver un problema o dar respuesta a una pregunta.
El ser humano está siempre en la búsqueda de la realidad de las cosas y a través de esta actividad ha surgido la Química y las otras ciencias.
Para resolver un problema o dar respuesta a una pregunta, es decir, conocer la esencia de las cosas hay dos caminos: La especulación o la práctica. Dentro del trabajo que hacen los químicos y otros científicos es más importante la práctica porque se respondería a la naturaleza química de las cosas. La base de la actividad científica radica en la observación de los fenómenos que ocurren, los cuales, luego de ser descritos despiertan la curiosidad y como consecuencia conducen a la búsqueda de regularidades, lo cual conlleva a una suposición, conjetura o hipótesis que es la base general del conocimiento empírico del mundo. La hipótesis deben ser evaluadas buscando modelos para explicarla. Esto conducirá a su aceptación o rechazo y depende de la seguridad de los elementos de juicio en que se basa la hipótesis. Las hipótesis necesitan ser confirmadas y esto se logra por la experimentación. Para que la experimentación sea fructífera debe tener parámetros de control. Además en casi todas los experimentos es necesario hacer mediciones que permitirá aportar datos que al comparar los resultados con los que ocurren naturalmente, deben guardar cierta relación para que los resultados sean significativos.
Una vez realizada la experimentación se recogerá mas información de los hechos y se procederá al análisis y organización de los resultados cualitativos y cuantitativos que se obtuvieron estableciendo comparaciones entre los datos actuales y aquellos que provengan de experiencias anteriores. Como resultado de tales análisis surgen las leyes. La ley trae al conocimiento la constancia de una regularidad en la naturaleza, pero no da razón del por qué de dicha regularidad. Es entonces cuando se hace necesario un modelo explicativo, llamado teoría, que estará constituida por una serie de hipótesis que conforman un sistema deductivo, es decir, están dispuestas de tal forma que a partir de algunas hipótesis como premisas, pueden deducirse todas las restantes por simple lógica. La intención actual de la teoría es resumir el conocimiento existente, proporcionar una explicación de los acontecimientos observados y sus relaciones, predecir la ocurrencia de acontecimientos no observados y sus consecuencias.
El método científico: para reconocer los diversos aspectos del mundo en que se vive, la química recurre a un riguroso procedimiento intelectual: el método científico.Con su apropiado empleo:
· examina objetos y hechos
· acumula información
· selecciona, organiza, compara y relaciona los datos obtenidos con una doble finalidad:
o describir la naturaleza
o e interpretarla
La simple enumeración de fenómenos observados no es suficiente para el científico cuya máxima aspiración es explicar las causas y los mecanismos que producen dichos fenómenos.Cuando la química investiga la realidad, en procura de nuevos conocimientos se comporta como una ciencia pura. Si la química persigue fines utilitarios, aprovechando los conocimientos para beneficio de la humanidad se convierte en ciencia aplicada. en total nos ayuda ya a pensar científicamente por el orden de hacer las cosas para facilitar el trabajo.
B. las mediciones
B.1.Mediciones en Química.
Todas las propiedades tanto físicas como químicas se determinan mediante un procedimiento que comunmente conocemos como MEDICIÓN. Y el proceso de medir, por muy sencillo que parezca, es un procedimiento científico. Por ejemplo, si queremos saber qué tan pesado es un objeto, tomamos el objeto en nuestras manos y al sentir su peso, hacemos un cálculo mental aproximado de su peso, lo cual sería nuestra hipótesis, que para comprobarlo, siguimos un procedimiento determinado, se toman los datos de la medición, se analiza, y se utiliza el dato para lograr un objetivo. No se mide nada mas por medir. Recordemos el concepto de lo que es medir: Comparar.
Podemos ver en la historia de las mediciones, que siempre se han utilizado métodos arbitrarios para medir, existiendo una multitud de patrones de medida ( ejemplos: El ancho de un dedo pulgar era una pulgada, el largo del pie de un hombre equivalía a 12 pulgadas, entre otros). La selección de las unidades de medición científica es igualmente arbitraria, pero la ciencia se ha esforzado por escoger unidades que puedan ser precisa y reproduciblemente medidas.
La medición es un valor numérico obtenido experimentalmente como comparación de una magnitud con otra de la misma especie elegida como unidad, a fin de establecer relaciones y deducir conclusiones.
El proceso de la medición ha de ser objetivo y, por tanto, la comparación debe ser hecha con una magnitud-unidad de la misma especie y de dimensión no muy distinta. A nadie se le ocurriría medir el peso de un trozo de plomo en miligramos.
Si la medición se efectúa por un procedimiento indirecto, la magnitud final que presenta el aparato (transductor) debe estar calibrada en unidades de la magnitud primitiva. Así, un barómetro, cuya misión es medir presiones, da su respuesta mediante un desplazamiento de su aguja que en lugar de medirse en unidades de longitud o de ángulos se mide en torr (torricelli), atm ( atmósfesras), ó mm de Hg (milímetros de mercurio).
Los métodos experimentales son fundamentales en Química. Solamente midiendo con precisión el químico puede conocer las leyes de la naturaleza y la composición íntima de la materia. Pero para tomar medidas debe tener reglas de medición u otros instrumentos que describan sus resultados.
¿Con qué unidades de medidas del sistema internacional se cuenta para el aprendizaje de la Química?
Unidad de medida es una cantidad de la misma especie que la que se desea medir. Para poder comunicar el resultado de nuestra medición y que la misma sea comparable por otra persona, es preciso que ésta conozca la unidad que hemos escogido; por tanto, las unidades deben ser constantes e inalterables a la acción del tiempo, así como repetibles; es decir, que se puedan volver a construir a partir de alguna constante de la naturaleza.
La unidad básica del Sistema métrico para la longitud y por consiguiente para área y volumen, es el metro. Esta unidad fue originalmente definida por la Academia Francesa de Ciencias como la diezmillonésima de la distancia del polo norte al ecuador. Los astrónomos tomaron a su cargo medir esta distancia con precisión y la longitud equivalente a 1/10,000,000 de ésta se marcó con todo cuidado en una barra de aleación de platino e iridio. Esta barra corresponde al metro patrón y se guarda a temperatura casi constante en el Instituto Internacional de Pesas y Medidas de París, y con ella se comparan todos los patrones para uso alrededor del mundo.Una definición más moderna del metro patrón es 1650763.73 longitudes de onda de la línea anaranjada- roja del espectro atómico Kriptón 86. Para el volumen, la unidad básica es el centímetro cúbico;cc, que es el volumen de un cubo de un centímetro de lado.. Otra unidad de volumen utilizada es le litro ( l), el cual equivale a 1000 cc. Para la masa, la unidad fundamental es el kilogramo, definido como la masa de un bloque de platino- iridio que se conserva en la oficina Internacional de Pesas y Medidas, en Sévres, Francia.
Existen varios sistemas de medición pero el Sistema Métrico (o Sistema Internacional, S.I., en francés) de medidas es el que se maneja en el mundo científico para sus comunicaciones. Los sistemas utilizados más corrientemente hasta ahora son los denominados “cegesimal”, “georgi” y “técnico o terrestre”, en las unidades fundamentales para la mecánica adoptan respectivamente el centímetro, el gramo y el segundo; el metro, el kilogramo y el segundo; y el metro, el kilogramo fuerza y el segundo. Aunque los tres son de uso frecuente, el sistema giorgi es el que constituye el S.I., adoptado por la comunidad científica.
Después de la Revolución Francesa este sistema de medidas se propagó sobre gran parte de Europa continental y fue adoptada por todos los científicos. Ha evolucionado continuamente y se ha perfeccionado desde su adopción original por Francia realizándose diferentes conferencias internacionales con el propósito de redefinir y reglamentar el sistema de unidades. En 1960 la Undécima Conferencia de Pesas y Medidas propuso cambios fundamentales en el sistema métrico entre los cuales estaba también el nuevo nombre: Sistema Internacional de Unidades (SI) se basa en el sistema decimal. La base de este sistema son las siete unidades enumeradas en la tabla 1, llamadas unidades fundamentales o básicas. Las otras unidades se derivan de éstas. Una característica del SI es que es un sistema coherente, es decir, las unidades derivadas se expresan como producto y cociente de unidades fundamentales, sin la introducción de factores numéricos.
Tabla 1: Las siete unidades básicas del SI
Para abreviar la notación de las unidades se utilizan símbolos. Los símbolos de las unidades se expresarán en caracteres romanos, en general en minúscula, no obstante, si los símbolos se derivan de nombres propios, se utilizarán los caracteres romanos en mayúscula (la primera letra). No irán seguidas de punto. Ejemplos: 0.124 gramos ó o.124g, 350 decímetros cúbicos se escribe 350dm3, 4 kilogramos se escribe 4Kg .
Los múltiplos y submúltiplos de estas unidades en que el factor de multiplicidad es una potencia entera de diez son de uso frecuente. Para simplicidad de notación se expresan las potencias de diez como potencias y no desarrolladas; de este modo el número que indica el exponente indica la posición que ocupa la cifra 1 y que si el número es fraccionario ( potencia negativa) el exponente indica la posición que ocupa la cifra 1 a la derecha del punto decimal. De este modo el número 10000 ( diez mil) se expresará más rápidamente por 104 y el número 0.00001 ( diez milésimas) por 10-5. Esta forma de expresar las mediciones evita lo engorroso que resulta escribir números muy grandes o muy pequeños como 1035 o como 10-59 .
Las unidades básicas no tienen siempre la dimensión apropiada para una medida particular. Por ejemplo el metro está demasiado grande para reportar el grosor de esta página, pero muy pequeño para la distancia de Panamá a Nicaraguas, por ejemplo. Para solucionar este problema el SI incluye una serie de prefijos, cada uno de los cuales representa una potencia de 10 (La tabla 2 contiene una lista de prefijos con sus equivalentes decimales, sus equivalentes exponenciales y sus símbolos). Estos prefijos permiten reducir o aumentar las unidades básicas a las dimensiones requeridas en múltiplos de 10. Por ejemplo el prefijo mili significa que se reduce 1/1000 ó 0.0001 veces la unidad básica y el prefijo kilo, aumenta 1000 veces la unidad básica. Como puede verse en la tabla 2, números como 1000000000 y 0.0000001 son muy difíciles de escribir. Dado que números muy grandes o muy pequeños son comunes en Química y otras ciencias, se utiliza la notación científica para representar estos números. En esta notación se utilizan las potencias de 10 para simplificar la escritura y el cálculo y se recurre al hecho de que, por ejemplo, el simbolismo 6X107 significa que hay que multiplicar 6 por 10 siete veces; y 6X10-5 significa que hay que dividir 6 entre 10 cinco veces. Por ejemplo 3.1X105 significa 310000 ó, por ejemplo, 0.0563X104 significa 563.
Los químicos no son diferentes al resto de la comunidad científica; también necesitan realizar mediciones para poder comprobar sus hipótesis. Y también tienen sus unidades preferidas que son apropiadas en ciertas áreas de investigación. El ángstrom (Ao), por ejemplo, es una unidad de longitud que no pertenece al SI pero es muy cómodo para los químicos por lo que su uso se continúa; ( 1 Ao = 10 –10m) y corresponde al diámetro de los átomos y moléculas pequeñas. La unidad básica del SI para la masa, el Kilogramo, de por si lleva un prefijo, por lo que es una excepción.
Tabla 2: Prefijos usados para las fracciones decimales y los múltiplos de las unidades SI
¿Como se puede cambiar una medición realizada en otros sistemas de medidas, al SI o viceversa?
A menudo necesitamos convertir una cantidad expresada en un conjunto de unidades en otro conjunto de unidades. Por ejemplo, para saber cuántos miligramos son equivalentes a 20 Kg hacemos uso de los factores de conversión. Un factor de conversión es una relación que conocemos entre las unidades en cuestión; en el caso que nos ocupa, sabemos que 1Kg = 1000 miligramos ó 106 miligramos por tanto, multiplicando 20 por 1000000 tendremos 20000000miligramos. Si por ejemplo queremos saber cuantos litros son equivalentes a 150ml partimos del conocimiento de que en 1l = 1000ml, luego el factor de conversión es 1 = 1l/1000ml de modo que 150ml son equivalentes a 0.150l.
Para convertir medidas de un sistema a otro procedemos de manera similar, utilizando como factores de conversión las relaciones conocidas.
Tabla 3.- FACTORES DE CONVERSIÓN DE VOLUMEN
1 galón fluidos US.= 4 cuartos para fluidos US = 8 pintas US= 128 onzas para fluidos US. = 231plg3.
1 galón imperial inglés0 el volumen de 10 libras de agua a 62ºF= 277.42plg3.
1 litro= el volumen de 1 Kg de agua a su máxima densidad = 1000.028cm3.
Tabla 4- FACTORES DE CONVERSIÓN DE MASA
Nota: Aquellas cantidades que están del color verde no son unidades de masa, y sin embargo, a menudo se usan como tales. Por ejemplo cuando escribimos
1Kg = 2.205lb se quiere decir que un kilogramo es una masa que pesa 2.205 libras. Es claro que esta equivalencia es aproximada ( puesto que depende del valor de la gravedad9 y tiene sentido sólo para mediciones en la Tierra. Así pues, debe tenerse cuidado al utilizar los factores de estas equivalencias.
¿Cuáles son las magnitudes y unidades fundamentales y sus derivadas, que son más usadas en Química?
En Química hay gran cantidad de magnitudes que son objeto de estudio. Si para cada una de ellas hubiera que definir una unidad independiente de las demás se nos crearía un problema muy grande y engorroso, tanto a nivel de memorización de las unidades como de su utilización. Por ello se procura relacionarlas entre sí para que a partir del mínimo número posible de ellas se puedan obtener todas las demás. El conjunto de unidades relacionadas unas con las otras constituye un sistema de unidades. Así, si se toma como unidad de masa el gramo y de volumen el mililitro, la densidad expresada en gramos por mililitros pertenecerá a su sistema de unidades, pues está directamente relacionada con ellas; sin embargo, la densidad expresada en kilogramos por litros no pertenece al sistema y para poder darla habría que convertir previamente la masa medida en gramos a kilogramos y el volumen medido en mililitros a litros.
A las unidades que constituyen este conjunto mínimo del cual se puede partir para adoptar las demás unidades se les llama unidades fundamentales; a las otras, se les llama unidades derivadas. Las unidades fundamentales no tienen porqué ser las mismas en dos sistemas distintos, aunque sí debe haber la misma cantidad de ellas en cada uno.
Las unidades derivadas más usadas en Química son las de volumen. Para calcular el volumen de un objeto se necesita elevar al cubo la longitud del objeto, o que tres longitudes se multipliquen entre sí. Así la unidad Si del volumen es el metro cúbico, m3, sin embargo como el metro es muy grande para usarse en los laboratorios se usan con mas frecuencia el decímetro cúbico dm3, o centímetro cúbico, cm3 ( antes se abreviaba como cc). El litro ( l) y el mililitro (ml) son otras dos unidades de volumen que se usan con frecuencia en química. El litro equivale a un milésimo de un metro cúbico o sea 1 l = 1 dm3 y un mililitro es exactamente igual a un centímetro cúbico, 1ml = 1 cm3.
Hemos visto que para medir la masa el SI sugiere que se use el kilogramo. Sin embargo, para efectos prácticos en química se emplea con frecuencia el gramo (g) porque representa una pequeña cantidad de masa. 1 kg = 1000g.
En lo que respecta a la temperatura, teniendo en cuenta que esta es una medida de la intensidad de la energía térmica, es decir, una medida para saber de qué tan caliente se encuentra un sistema, su unidad el SI es el kelvin. En la actualidad se emplean diferentes escalas de temperatura. Panamá y en casi todo el mundo se utiliza el centígrado o Celsius y en los países anglosajones como los Estados Unidos se emplea el Fahrenheit para medidas no científicas. Estas escalas están basadas en la escala absoluta o Kelvin y en principios termodinámicos.
El amperio es la unidad básica de la intensidad de corriente eléctrica constante y es utilizada por los químicos y físicos en sus trabajos de investigación.
Para medir la cantidad de una sustancia que contiene tantas entidades elementales (como átomos, moléculas, iones, electrones u otras partículas), como átomos hay en 0.02kg (12g) de carbono-12 se utiliza el mol. Esta cantidad de partículas es aproximadamente de 6.02x1023 ( que es el número de Abogadro). Por tanto un mol es una unidad de medida que se refiere a la cantidad de cualquier sustancia cuya masa expresada en gramos es numéricamente igual a la masa atómica de dicha sustancia.
La unidad internacional para la intensidad luminosa, la candela es la intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540x1012Hz y cuya intensidad energética en esa dirección es 1/683 vatios por estereorradián (W/sr).
Para determinar la densidad de una sustancia relacionamos la masa de la sustancia por unidad de volumen. Basta en química medir y dividir la masa y el volumen de la sustancia utilizando la siguiente expresión:
ρρ = m/V , donde, ρρ, es la densidad, m, la masa y V, el volumen y se puede expresar en g/cm3, g/cc, g/ml, Kg/l,g/l, lb/p3, dependiendo de la unidad de medida que se use para la masa y el volumen.
La densidad es una propiedad que sirve para distinguir una sustancia de otra. En la siguiente tabla presentamos las densidades de algunas sustancias comunes:
Tabla 5- Densidades a 20º C, de algunas sustancias comunes.
Con frecuencia se usa el valor de la densidad, en química, para convertir una unidad de volumen dado en una unidad de masa o viceversa; así , V= m/ ρ ó m = V. ρ
II. Generalidades de la Química.
A. Diversas definiciones de Química.
· Química es la ciencia que estudia la estructura, propiedades y transformaciones de la materia a partir de su composición atómica, formando diferentes substancias.
· química es la ciencia que realiza experimentos, ensayos y análisis de la materia viva e inerte, con el fin de probar, elaborar, transformar o perfeccionar materiales y productos. Además, hace investigaciones, elabora metodologías y técnicas a fin de profundizar en las propiedades químicas y físicas de las sustancias.
· Química, estudio de la composición, estructura y propiedades de las sustancias materiales, de sus interacciones y de los efectos producidos sobre ellas al añadir o extraer energía en cualquiera de sus formas. Desde los primeros tiempos, los seres humanos han observado la transformación de las sustancias —la carne cocinándose, la madera quemándose, el hielo derritiéndose— y han especulado sobre sus causas. Siguiendo la historia de esas observaciones y especulaciones, se puede reconstruir la evolución gradual de las ideas y conceptos que han culminado en la química moderna.
· Química (del griego χημεία khemeia que significa "alquimia"). Ciencia Natural que estudia la estructura, propiedades y transformación de la materia a nivel atómico y molecular.
· química es la rama de la ciencia física estrechamente relacionada con fisicas y que trata esencialemente de la compocicion y comportamiento de la naturaleza.
· La química, es una ciencia empírica. Ya que estudia las cosas, por medio del método científico. O sea, por medio de la observación, la cuantificación y por sobretodo, la experimentación. En su sentido más amplio, la química, estudia las diversas sustancias que existen en nuestro planeta. Asimismo, las reacciones, que las transforman, en otras sustancias.
A.1. Concepto Actual de la Química.
· La Química es probablemente la única rama de las ciencias experimentales cuyo objeto de estudio está en permanente expansión, dado que el número de nuevas moléculas, sintetizadas por el hombre crece día a día.
· El mundo actual y nuestra vida cotidiana están marcados por un sinnúmero de productos de síntesis, desde los materiales más diversos en forma de fibras, plásticos o colorantes, hasta los medicamentos, los plaguicidas o los fertilizantes.
A.2. Como Ciencia que estudia ala naturaleza.
En el medio ambiente se realizan los cambios o transformaciones químicos más asombrosos; ya que la naturaleza es el laboratorio químico más perfecto que existe. Constantemente ocurren cambios, como el crecimiento de plantas y animales, la descomposición de los desechos, la evaporación del agua, la oxidación de los metales.
La naturaleza siempre está cambiando y se ha ido transformando desde el origen del universo. Algunos cambios son rápidos, como se quema un árbol; otros, por contrario, son lentos como la formación del petróleo. Durante las veinticuatro horas del día estamos relacionados con los principios de la química; en los seres humanos las funciones esenciales como la respiración, circulación, digestión, son
procesos químicos; y en algunas plantas, la fotosíntesis.
La química ha logrado descifrar muchos secretos de la naturaleza al estudiar la composición de organismos microscópicos como las bacteria, también de plantas y animales que forman la materia viva, al igual que se interna en el estudio de las rocas, minerales, combustibles, y toda materia sin vida con el propósito de conocer
sobre lo que nos rodea para facilitarle al hombre una vida mejor y un ambiente mas apropiado para su desempeño.
Después de un sinnúmero de investigaciones y experimentaciones, el químico está en capacidad de explicar el mecanismo de la fotosíntesis, y más aún, dar a conocer la composición química de las sustancias que participan en el proceso y los cambios químicos que se manifiestan durante la operación fotosintética.
A.3. Como Ciencia experimental.
Los trabajos de investigación que se realizaron en la edad media produjeron indudables progresos en la química de laboratorio, puesto que se prepararon nuevas sustancias, se inventaron aparatos útiles como la balanza, y se desarrollaron técnicas empleadas más tarde por los químicos como lo son las acciones de pesar, de filtrar,
Se ha encontrado, además, un tratado anónimo de la edad media que demuestra que desde entonces se preparaba y purificaba el mercurio. En dicho tratado reza indicaciones tales como el siguiente: “Tomad, pues, vuestro mercurio, y purificadlo bien pasándolo a través de un lienzo plegado tres veces, cosa que haréis varias veces hasta que aparezca puro como el agua límpida y cristalina. Nosotros rechazamos todas las demás formas de purificar el mercurio como aquellas que lo purifican mediante el vinagre, la sal, la orina, la cal viva, el vitriolo y otros corrosivos que destruyen la humedad del mercurio en lugar de exaltarla, y que más que ser útiles, estorban”. Como vemos, éstas son evidencias claras de un tratamiento experimental de la Química.
Se puede calificar los orígenes de la Química como ciencia experimental, que eran más bien de tipo técnico y mágico a la vez. Se han encontrado láminas de arcilla con inscripciones de ¡700 años a. C.! y han revelado que los babilonios estaban familiarizados con la fabricación de vidrio. De igual forma, en el tercer milenio a.C. se descubrió una variedad de cobre especialmente dura, obtenida al calentar juntos minerales de cobre y estaño, la cual se le llamó bronce. Se conocía la manera de obtener tintes (púrpura del múrex), de fundir los esmaltes y, desde la más remota antigüedad se extrae el cinabrio (sulfuro rojo), un líquido brillante como la plata, muy pesado y que posee todas las propiedades de un metal.
El siglo XVIII marcó el inicio de la Química como ciencia experimental con los trabajos de la Escuela francesa encabezada por el eminente químico francés Antoine Lavoisier con sus experimentos que dieron lugar a su teoría de la combustión: Según Lavoisier, al calentar una cierta cantidad pesada de mercurio con oxigeno se quema el mercurio y se obtienen cenizas. Esta teoría dio origen a la ley de la conservación de la materia y demostró que el aire está compuesto por oxígeno y nitrógeno.
Se le atribuye el descubrimiento del oxígeno y se lo considera uno de los fundadores de la química moderna. Sostuvo que la respiración no es una simple combustión del carbón, sino que contiene hidrógeno quemado con formación de vapor de agua, descubriendo así que los seres vivos utilizan el oxígeno del aire para la combustión de los alimentos, la cual produce energía.
Lois Antoine Lavoisier (1743-1794) logró asentar el estudio de las reacciones químicas sobre bases cuantitativas despojando definitivamente la investigación en este campo de las nociones místicas de los alquimistas, que estudiaremos más adelante. En otro polo del trabajo científico europeo, en Suecia, el desarrollo de la minería y la mineralogía condicionó el surgimiento de una escuela de químicos que a lo largo de este siglo realizara numerosos aportes en el análisis de minerales, en la comprensión y gobierno de los procesos de su reducción, enterrando definitivamente las ideas de los alquimista. Entre 1730 y 1782 se reportan los descubrimientos del cobalto, níquel, manganeso, manganeso, wolframio, titanio y molibdeno. En poco más de cincuenta años se superaría el número de metales descubiertos por más de seis siglos de infructuosa búsqueda alquimista. Con el paso del tiempo, estos metales se emplearían en la fabricación de materiales estratégicos para el avance tecnológico.
La química es una ciencia experimental, en el mundo microscópico y el macroscópico. Los datos las investigaciones químicas por lo general provienen de fenómenos de gran escala y observación. Pero la hipótesis, teoría y explicamos demostrables, que hacen de la química una ciencia experimental a menudo se expresan en términos microscópicos de los átomos y las moléculas.
La química como ciencia experimental significa que sus principios y leyes:
1. provienen de la experimentación.
2. son demostrables en la practica
3. tienen aplicación practica
Es una ciencia experimental, por que tiene su punto de apoyo básicamente en la experimentación o sea, la observación y el análisis de la repetición de fenómenos controlados en el laboratorio para determinar la calidad y cantidad de sustancias que son sometidas al rigor de las diferentes pruebas de laboratorio.
En su desempeño le corresponde al químico observar con sentido crítico la forma cuidadosa en que se suscitan los hechos durante las experiencias de laboratorio, apoyándose en los sentidos del tacto, olfato o la vista y en su capacidad de considerar y anotar todo lo que sucede entorno al objeto del motivo de su investigación. Además cuenta con valiosos recursos materiales e instrumentos para realizar su labor.
Las características propias de un cambio ya sea formación o desaparición de un precipitado, la manifestación de libertad o absorción de energía calórico la aparición o cambio de colores al combinar diferentes sustancias conducen al químico a realizar experimentos para su dar su opinión sobre lo que sucedió por todos los motivos anteriores la química es una ciencia meramente experimental, ya que su entidad esta en las practicas realizadas en el laboratorio.
Como la química es una ciencia experimental al realizar la practica en el laboratorio, hay que considerar y anotar todo lo que sucede.
B. Áreas de la Química.
Se han realizado dentro de la Química algunas divisiones básicas para su mejor comprensión debido a los millones de sustancias químicas existentes y las múltiples reacciones en las que participan:
Química General: estudia el principio fundamental de la química
Química Inorgánica: se encarga del estudio de lo elementos químicos y sus compuestos, excepto el carbono. Algunos compuestos de carbono sencillos, están tradicionalmente clasificados como inorgánicos.
Química orgánica o del Carbono: estudia los compuestos del carbono con otros elementos.
Química Analítica: tiene como fin la identificación, separación o determinación cuantitativa de la composición de las diferentes sustancias. Esta la química analítica cualitativa y cuantitativa.
Físico-Químico: estudia fundamentalmente la estructura de la materia, los cambios energéticos, las leyes, los principios y teorías que explican las transformaciones de una forma de materia a otra.
Bioquímica: se dedica el estudio de las substancias que forman parte de los organismos vivos.
Para facilitar el estudio de estas disciplinas científica se le ha fraccionado en diferentes áreas, que no se comportan como islas, sino, por el contrario, están estrechamente relacionadas. Estas áreas son:
Química general: Trata los principios fundamentales relativos a la constitución y propiedades físicas y químicas de los cuerpos y las leyes fundamentales de la Química. Se refiere a los principios fundamentales de la Química, las propiedades físicas y químicas, las leyes fundamentales de la Química.
La Química Inorgánica: Proporciona información sobre los elementos y sus compuestos (excepto los más complejos del carbono) y la manera como interaccionan, así como los tipos de reacciones químicas en que se ven involucrados. Estudia los elementos, sus compuestos y las teorías relacionadas con su formación. No se incluye en este grupo los carburos, los carbonatos, ni los óxidos de carbono y trata de dar las razones y explicar las causas de las propiedades específicas y de las semejanzas observadas. Estudia todos los elementos y compuestos que no tienen las propiedades de los compuestos orgánicos.
La Físico-Química: Facilita datos acerca del equilibrio de las reacciones químicas, la energía asociada con dichas reacciones y la estructura de las moléculas. Puede ser considerada dentro de un campo intermedio entre la Química y la Física que abarca el estudio de las interacciones entre la materia y la energía. Se refiere a las causas de una reacción química y cuál es la energía total de la reacción.
La Química Orgánica.: Se ocupa de los compuestos del carbono y sus propiedades (exceptuando los óxidos de carbono, los carburos, los carbonatos que se consideran sustancias inorgánicas, a pesar de tener átomos de carbono en su molécula). Se relaciona principalmente con el estudio de los compuestos que tienen en su estructura al elemento carbono. Da información sobre los compuestos del carbono y sus reacciones; comprende varias ramas entre las que se haya la Química biológica o Bioquímica que estudia la composición y metabolismo de la materia viviente; la Química farmacéutica, que se refiere a la estructura de los medicamentos, la Química bromatológica, que determina la composición de los alimentos, la Histoquímica que estudia la localización de determinadas sustancias en los tejidos de los organismos vivientes, la Química industrial que se ocupa de las aplicaciones de las sustancias y de sus métodos de preparación en la industria, derivándose de ella la Química mineralógica y la Química agrícola.
Química Analítica.: Examina los métodos de reconocimientos y determinación de la composición de las sustancias. Se encarga de los métodos para analizar la composición química de las sustancias y sus mezclas. Por eso se divide en cualitativa y cuantitativa. Hace un análisis cualitativos (¿de qué está formada?) que aportan información útil en la que pueden reconocerse especies atómicas o moleculares, deducirse características estructurales de las mismas o reconocer en la muestra la presencia de determinados grupos funcionales. y un análisis cuantitativos (¿qué cantidad está presente?) de las sustancias en general. En los análisis cuantitativos los resultados se presentan como datos numéricos y se expresan como porcentaje, partes por millón o miligramos por litros.
¿Cómo otras ciencias pueden emplear la química como auxiliar?
La Química ha sido llamada ciencia auxiliar debido a que suministra descripciones, percepciones e interpretaciones de los diversos tipos de materias que se estudian en otras ciencias. No es posible ni deseable separar los hechos, leyes y teorías de la Química de los correspondientes a otras ciencias. La división arbitraria de los estudios naturales en física, química, astronomía, botánica, zoología, geología y otras más, no es una clasificación impuesta por la naturaleza sino por el hombre. La Química toma muchas ideas útiles de otras ciencias y contribuye también se sirve a ellos en otros aspectos. Por ejemplo, los químicos estudian la química de las enfermedades y descubren sustancias químicas (medicinas) que se utilizan en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades, sustancias para combatir la infección, aliviar el dolor, contener el cáncer y detectar afecciones cardíacas, SIDA, etc.
Puesto que esta ciencia está relacionada con casi todo, su estudio es muy importante para una gran diversidad de personas. Por ejemplo los biólogos han examinado organismos cada vez más pequeños, células y sus componentes, hasta que, en el estudio de los virus y genes unieron sus esfuerzos con los químicos, quienes estaban interesados en moléculas cada vez más grandes. Esto trajo como resultado el nacimiento de un nuevo campo interdisciplinario llamado Biología molecular y un refuerzo a la idea de que los organismos vivientes son sistemas químicos complicados y muy organizados. En forma similar los químicos trabajan en colaboración con científicos de otras áreas tales como química-física, geoquímica, farmacología, toxicología, ecología, meteorología, oceanografía y muchas más. Lo que ocurre en la práctica con estas áreas es que una persona que no tenga un conocimiento básico en química está en una gran desventaja.
Una persona que estudie medicina, meteorología, economía doméstica, agricultura o uno de los campos de la ingeniería, encontrará fácilmente que los hechos y las teorías de la química revisten gran importancia en su trabajo. Para el hombre desligado de la ciencia, el estudio de la química enriquece su comprensión del mundo de la naturaleza y del, en parte, incomprensible mundo de los materiales nuevos que la industria química produce como la alta tecnología de hoy en día, que va desde los chips de computadoras hasta los cristales líquidos para calculadoras y monitores, y las fibras ópticas. La química aporta nuevos materiales que nos visten, abrigan y recrean en forma de trajes espaciales y trajes de baño, materiales aislantes y paneles solares, raquetas de tenis y cañas de pescar.
B.1. Relaciones con la vida del Hombre.
Nuestro cuerpo es una asombrosa fábrica de sustancias químicas; por ejemplo el ser humano utiliza el oxigeno del aire, lo transporta en nuestro cuerpo y sale como dióxido de carbono.
Fig. 14- Alimentos cocidos
Los alimentos están formados por sustancias químicas, y en su preparación en el hogar, ellos son sometidos a procesos físicos y químicos tales como la cocción para el caso de alimentos que requieren que se facilite la digestibilidad de los mismos, como el caso de las carnes, el arroz, las verduras, las menestras, etc. Las legumbres y frutas deben consumirse, en lo posible, crudas para no destruir las vitaminas que contienen. Los vegetales, cuando necesitan cocción deben hervirse con la menor cantidad de agua posible, ya que contienen minerales y vitaminas; si es posible hervirlos enteros y con cáscara se logrará conservar mejor sus minerales.
Cuando preparamos los alimentos usamos ciertas sustancias con un propósito específico. Por ejemplo, al usar el polvo de hornear que es bicarbonato de sodio ( NaHCO3) lo hacemos para que la masa del pan “suba” por la acción del calor en el horno.
¿Por qué usamos cucharones de madera para revolver y servir las ensaladas de vegetales o frutas? Por lo general estas ensaladas contienen vinagre (ácido acético) o las frutas contienen ácido cítrico y éste reacciona con los metales produciendo compuestos que darán un sabor desagradable a las ensaladas.
En el comedor usamos utensilios y otros materiales producidos por las industrias en donde está implicada la química. Los cubiertos pueden ser de acero inoxidable, que no es sino una aleación de acero con otros metales como el cromo y el níquel. El mismo acero es una aleación de hierro con una pequeña cantidad de carbono. Los cubiertos plateados son de un metal recubierto con una capa de plata por un procedimiento conocido como galvanoplastía; se deben secar bien antes de guardarlos. También hay cubiertos de plata esterlina que son muy costosos por el alto contenido de plata que contienen ( 92.5% plata y 7.5% cobre), también deben ser protegidos de la humedad.
En los utensilios de plata se deposita un polvillo blanco que algunos llaman óxido; éste no es realmente óxido sino sulfuro de plata, y se forma cuando está en contacto con ciertos alimentos y con el aire que puede contener H2S.
En nuestra cocina usamos también con frecuencia el teflón, para cubrir el interior de las ollas, sartenes y otros utensilios de cocina. El teflón se obtiene por la polimerización del tetrafluoruroetileno.
En el hogar usamos diversas clases de vajillas de distintos materiales que van desde la porcelana hasta los plásticos. Los plásticos se usan en tantas y tan variadas formas que algunos han bautizado la época actual con el nombre de “edad de plástico”. Para la fabricación de los plásticos es necesario la polimerización o combinación de varias moléculas para formar moléculas más grandes. Puede ser por adición (moléculas no saturada se agregan unas a otras) o por condensación (se unen dos moléculas con pérdida de una molécula de agua). El nombre plástico es el dado a la resina artificial. Las resinas naturales son sustancias de procedencia animal o vegetal, sólidas, no cristalinas, vidriosas en apariencia, insolubles en agua, pero solubles en varios solventes orgánicos. El ámbar y el copal son ejemplos de resinas de origen animal y vegetal respectivamente. Los plásticos que usamos en nuestras residencias son materiales artificiales, sintéticos, con propiedades muy parecidas a las resinas naturales. La melanina es un plástico que más se emplea en las vajillas y es un aminoplástico (compuestos que poseen el grupo amino -NH2) muy resistente al calor, a las sustancias químicas y no se raya fácilmente. Pero, también hay otras clases de plásticos como los fenolplásticos (como la fórmica), la bakelita (usado en los tomacorrientes y fabricación de peinillas, botones, etc.), los termoplásticos como la lucita, que es claro, transparente, parecido al cristal, que se emplea en las lentes, parte de los aviones, etc. El polietileno es un termoplástico flexible, impermeable, usado en el papel de envolver alimentos, en botellas para salsa, y otros usos. El vinil es también un termoplástico, que se usa para cortinas de baño, para tapizar muebles, mosaicos para el piso.
Cada vez que pintamos nuestra casa estamos haciendo uso de la química. Las pinturas son suspensiones en las cuales un sólido, el pigmento, se dispersa en un medio de dispersión, generalmente un aceite, y a veces el agua, en las llamadas pinturas de agua. Éstas últimas sólo son recomendables para interiores y se fabrican de sulfato de calcio hidratado, CaSO4.2H2O, caseína, colorante y agua. Si queremos que esta pintura sea impermeable, y sea, por lo tanto, más resistente y lavable se le agrega aceite de linaza hervido.
Algunas pinturas contienen sustancias tóxicas, como compuestos de plomo por lo que hay que protegerse con mascarillas y trabajar en un ambiente muy ventilado.
La química también la aplicamos cuando usamos cosméticos en forma de pintura para la cara, el cabello, en forma de cremas, polvo de cuerpo, polvo facial, lápiz labial, etc.
Por ejemplo, los polvos faciales contienen distintos ingredientes para cubrir las imperfecciones de la piel y dar apariencia de suavidad. Entre esos ingredientes están el óxido de titanio (TiO2), el óxido de cinc ( ZnO2), el silicato de magnesio hidratado (Mg3Si4O11 .H2 O) y otros.
El jabón, es una mezcla de grasa y álcali; las pastas de diente contiene básicamente CaCO3 y MgCO3, además de un saborizante como la menta por ejemplo.
Las plantas nos ofrecen la más bella decoración en el hogar, pero ellas requieren cuidados especiales, tales como mantener la fertilidad del suelo pues, entre las sustancias que las plantas toman del suelo está el nitrógeno, el potasio, el fósforo, el azufre, el calcio, el hierro y el magnesio. Los fertilizantes comerciales llevan generalmente en la etiqueta una relación numérica del contenido de los tres más importantes: nitrógeno, fósforo y potasio (el fósforo en forma de ácido fosfórico). Generalmente la relación se expresa en términos de porcentajes, por ejemplo, si el fertilizante dice 5-10-5, esto significa 5% de nitrógeno, 10% de fósforo y 5% de potasio; lo que implica que por cada 5 partes de nitrógeno habrán 10 partes de fósforo y 5 partes de potasio. Naturalmente, distintas plantas tienen distintos requerimientos de minerales. El nitrógeno es necesario para plantas con mucho follaje y éste elemento es esencial para la síntesis de proteínas en las plantas.
Para la obtención de agua potable en las ciudades se requiere procedimientos físicos y químicos como la sedimentación (para eliminar sustancias en suspensión), la aireación (para eliminar malos olores y oxigenarla), la coagulación (para eliminar materia colorante, lodo, materia en suspensión y bacterias que quedan atrapados en el precipitado),la filtración (para separar el precipitado formado en el proceso de coagulación), y la esterilización por clorificación (para destruir bacterias patógenas). Nuestra ciudad de Panamá posee un magnífico sistema de purificación del agua y gozamos de tener agua potable reconocida como de excelente calidad.
La Química se ocupa de cambiar o trasformar materiales, muchos de estos materiales se emplean en la construcción de casas, carreteras, puentes, etc., son transformados por los químicos del estado en que se encuentran en la naturaleza, a la forma en que serán utilizados en las construcciones, tales como el cemento. El cemento se produce con piedra caliza y arcilla en un proceso que involucra la pulverización de éstos, la mezcla en proporciones adecuadas para ser calentada en hornos cilíndricos especiales ( pueden medir 200 pies de largo por 10 de ancho) en donde alcanzan temperaturas superiores a los 1400ºC, los materiales se unen allí para formar pequeños grumos llamados clinker, que contienen silicatos y aluminatos de calcio; se agrega un pequeña cantidad de yeso y luego todo se reduce a un polvo fino, llamado cemento.
El uso de la arcilla se remonta a tiempos muy lejanos, parte de su uso en la fabricación de cerámica y porcelana, es muy usada como material de construcción. La arcilla no es una sola sustancia, sino una mezcla que varía, ya que hay varias clases de arcilla. El componente básico es el caolín, un silicato hidratado de aluminio; la arcilla se hornea para obtener un material de construcción muy resistente. Entre los materiales de construcción naturales más apreciados tenemos el mármol, roca formada por la acción del calor y la presión sobre la tierra caliza; el mármol adquiere un acentuad lustre y colores variados cuando se pule, por lo que se presta para construcciones de gran distinción y belleza. El granito, es una roca ígnea en la cual se mezclan feldespato, cuarzo y mica, también se presenta en colores variados y es brillante, durable y resistente.
El ser humano utiliza sus sentidos para percibir los objetos que están a su alcance y los cambios que se producen en su organismo y a su alrededor. Desde el punto de vista práctico busca las propiedades convenientes de la materia; las sustancias que sirven para algún fin (curar enfermedades, producir explosiones, crear olores y sabores agradables, etc) y que se pueden utilizar para fabricar objetos como ropa, utensilios y herramientas, aíslan estas sustancias de la naturaleza y experimentan con ellas para desarrollar y mejorar teorías concernientes a la estructura y el comportamiento de la materia.
El embalsamiento de cadáveres, rito funerario considerado como un arte para conservar los cuerpos después del fallecimiento es una práctica muy antigua que comenzó en Egipto (4000 años a. C.) y que ha perdurando por más de treinta siglos en otros pueblos como los asirios, judíos, persas, y los escitas. La práctica consiste en retirar el cerebro y vísceras del cuerpo y rellenar las cavidades con una mezcla de hierbas balsámicas y de otras sustancias. Los egipcios sumergían el cuerpo en carbonato de sosa, inyectaban bálsamos en las arterias y las venas, rellenaban las cavidades del torso con sustancias aromáticas y bituminosas y con sales, envolvían el cuerpo con telas saturadas de materiales similares. Los asirios utilizaban miel, los persas, cera y los judíos, especies y aloe. Alejandro Magno fue embalsamado con miel y cera.
Hoy en día, se utiliza formalina en los laboratorios de biología para conservar animales muertos para estudiarlos.
Los beneficios de las aplicaciones prácticas de la Química son muy evidentes pues la vida moderna no sería tan cómoda para los humanos si no se contara con la tecnología que proporciona la Química de hoy. Por ejemplo en otras épocas las técnicas químicas se utilizaban para aislar productos naturales y encontrar nuevas formas de utilizarlos; hoy en día se desarrollan técnicas para sintetizar sustancias nuevas mejores que las naturales o que podrían reemplazarlas por completo, con gran ahorro. Hablamos de los plásticos, tejidos, fármacos.
Por otro lado no se puede pasar por alto el significado económico que tiene la Química pues ofrece trabajo a obreros, personal administrativo, técnicos, profesionistas, empresarios, otros.
Una Química mal aplicada en nuestros días puede ocasionar: La bomba atómica, la lluvia ácida, el desgaste de la capa de ozono, la intoxicación por el consumo de alimentos vencidos, el uso indebido o inadecuado de de drogas, alcoholes, pesticidas, fertilizantes sintéticos, funguicidas, los desechos industriales, las sustancias radioactivas, las reacciones causadas por la auto receta de medicamentos, entre otras formas.
La investigación química ha ayudado al hombre a dominar la lucha contra los micro-organismos que propagan las enfermedades entre los animales y plantas. La Química analiza el producto natural para aislar la parte o sustancia con propiedades terapéuticas y la purifica; además las sintetiza.
La evolución científica, refleja directamente en la forma de vida del hombre, y ha logrado conquistas como el campo de la medicina con el uso de radioisótopos en el diagnostico, y en la agricultura al usar plaguicidas, abonos artificiales, reconocimientos de los componentes del suelo, etc.
Pero así como la química ha ayudado a mejorar la vida del hombre, también ha provocado peligros colaterales por el uso indiscriminado y sin control de productos químicos, tanto en el hogar como en la industria y el campo; que se han convertido, junto con sus desechos, en agentes contaminantes del suelo, el aire y el agua.
B.2. Relaciones con la industria.
La química tiene su participación en el adelanto tecnológico e industrial que se observa a nivel mundial, al punto que muchos países, como el Japón, han adquirido relevancia económica por manufacturar productos de gran demanda internacional.
Vivimos en una sociedad industrializada en donde una parte significativa de la económica mundial se basa en la industria química; los químicos desarrollan nuevos procesos que aumentan la eficiencia en el abastecimiento de alimentos, materiales de construcción, medicamentos, plásticos, fibras cinéticas, fertilizantes, etc. En la industria se generan productos, tanto de compuestos químicos sintéticos (plásticos, fibras ópticas, entre otros) como en los naturales (madera, metales, entre otros) satisfaciendo así las necesidades del hombre y de la mujer.
La industria textil, por ejemplo, usa muchas de las fibras para la fabricación de tejidos o telas procedentes de animales (lana, seda, pieles, cuero) pero otras vienen del reino vegetal (algodón, lino o hilo, el cáñamo). Las fibras animales y vegetales difieren en su estructura y propiedades. Por ejemplo, las de lana son finas y suaves; en ellas, las pequeñas plaquitas “escamas” superpuestas permiten encerrar el aire, por lo que la lana es un excelente material aislante, y, de ahí su uso protector contra el frío.
Las fibras de seda son higroscópicas (absorben humedad) y son muy útiles para la confección de vestidos (absorben el agua de la transpiración). La seda procede principalmente de China y Japón y se le conoce desde hace más de cinco mil (5000) años. El hilo de seda, como sabemos, se obtiene del gusano de seda.
La química también se refleja en la industria de cosmetología; el uso de los cosméticos, en forma de pinturas para la cara, para el cabello, cremas, polvos, pinturas, es muy antiguo. En la actualidad la fabricación de cosméticos es una industria millonaria en muchos países. Las cremas son fabricadas a partir de aceites (oliva, mineral, de almendra, de aguacate, etc.) o de ceras y grasa (cera de abeja, esperma de ballena, lanolina de la lana de oveja, parafina, etc. Llevan agua (como el agua de rosas) y un emulsificador (bórax y perfume).
En la selección de cosméticos y productos de aseo personal hay que tener presente que los ingredientes usados no necesitan ser exóticos ni costosos para ser efectivos.
B.3. Relaciones con la medicina.
Desde los lejanos tiempos de la alquimia, la Química ha estado relacionada con el tratamiento de enfermedades. Sabemos que las primeras sustancias usadas como medicamentos fueron producidos con recursos naturales como hojas, raíces, cortezas y semillas de distintas plantas. Cuando se sabe que algunos de estos productos naturales son eficaces para combatir alguna enfermedad, la química analiza el producto para aislar la parte o la sustancia con propiedades terapéuticas y purificarla. Un ejemplo lo tenemos en la vacuna contra la malaria. Los Incas en el Perú sabían desde mucho antes de la colonización española que podían combatir las fiebres y los escalofríos con una infusión preparada con la corteza del árbol Cinchona. Por supuesto los Incas no sabían que la enfermedad era malaria y tampoco sabían cómo se producía y como se trasmitía. Pero sabían cómo tratarla. Posteriores estudios en Europa con la corteza del mismo árbol llevaron el descubrimiento de la sustancia que era efectiva contra la malaria, la cual es la quinina. Por muchos años la quinina se obtenía del árbol de la cinchona pero a partir de 1944 se pudo sintetizar químicamente en los laboratorios. Los químicos aislaron la sustancia, la purificaron y mas tarde la sintetizaron. Lo mismo se ha hecho con la procaína o novocaína que tiene las mismas propiedades anestésicas que la cocaína pero que está libre de sus propiedades nocivas como la toxicidad y la tendencia de formar hábito.
La Química no se limita a aislar, purificar y sintetizar sustancias medicinales, a partir de productos naturales o con el modelo de productos naturales, sino que crea nuevas medicinas completamente originales. Paul Ehrlich, científico del siglo XVII preparó cientos de compuestos en búsqueda de un medicamento contra la enfermedad del sueño y luego otra contra la sífilis hasta llegar a obtener éxitos con el famoso salvarsán o compuesto 606, contra la sífilis (el número 606 fue el número de intentos de su búsqueda).
Los problemas relacionados con la medicina son motivo de preocupación para los químicos, y a través de la labor en conjunto del medico y el químico se logra resolver situaciones que afectan la salud del hombre. El químico elabora sustancias que ayudan al medico en el diagnostico y tratamiento de muchas enfermedades. Igualmente el químico elabora medicamentos que sirven para combatir infecciones y controlar enfermedades. El laboratorio clínico y el desempeño de los químicos cada día están ayudando a la medicina a mejorar la calidad de vida, pues ha servido en la lucha contra los microorganismos al descubrir las vacunas, sueros, antibióticos y otros productos para combatirla. En la lucha contra el HIV y diabetes en la fabricación de insulina humana que ayudan a contra restarla.
La radiación de alta energía emitida por el radio (un elemento químico) fue utilizada durante mucho tiempo en el tratamiento del cáncer. Actualmente se usa el cobalto-60 para el tratamiento del cáncer porque emite una radiación con más energía que la que emite el radio y es más barato que este
Para detectar desórdenes circulatorios de la sangre se utiliza una solución de cloruro sódico (NaCl) que contenga una pequeña cantidad de sodio radiactivo y midiendo la radiación el médico puede saber si la circulación de la sangre es anormal.
Para el estudio de los desórdenes cerebrales se utiliza una tomografía de emisión de protones conocida como PET. Se le administra al paciente una dosis de glucosa (C6H12O6) que contenga una pequeña cantidad de carbono-11 (11C), que es radiactivo y emite positrones, luego se hace un barrido del cerebro para detectar los positrones emitidos por la glucosa radiactiva “marcada”. Se establecen las diferencias entre la glucosa inyectada y metabolizada por los cerebros normales y los anormales. Por ejemplo, con la técnica PET se ha encontrado que el cerebro de un esquizofrénico metaboliza alrededor de un 20 % de la glucosa que metaboliza un individuo normal.
Algunos radioisótopos utilizados en medicina
Entre los medicamentos que debemos a la química tenemos las drogas sulfas ( Gerhald Domagk en 1935 descubrió el pigmento Prontosil, efectivo contra infecciones por estreptococos y neumococos) todas las drogas sulfas son derivadas del prontosil; la droga básica en este grupo es la sulfanilamida NH2C6H4SO2NH2. El sulfatiazol es NH2C6H4SO2NHC3H2NS.
Aunque los antibióticos son sustancias químicas producidas por hongos y bacterias, el conocimiento y la aplicación de estas sustancias son también conquistas de la química. Los antibióticos tienen la propiedad de inhibir el crecimiento de gérmenes. La penicilina es el primero de los antibióticos conocidos y mas usados, descubierto por Sir Alexander Fleming en 1929. Otros antibióticos son: Estreptomicina, aureomicina, cloromicetina, terramicina.
Finalmente no podemos olvidar que la presencia de la química en la medicina es muy extensa, e implica además los marcapasos, los plasmas, las prótesis, las dentaduras postizas, botellas de infusiones, jeringuillas, los aparatos de diagnosis, audífonos, gafas, vendajes, tubos, guantes, accesorios y equipos médicos, fármacos, plásticos, entre otros.
Actualmente los investigadores químicos ponen todos sus esfuerzos en lograr avances contra algunas de las más extendidas plagas de la humanidad como el cáncer, el SIDA, el Alzheirmenr, la diabetes, enfermedades cardiovasculares, reumas, alergias, etc.
En Panamá, hace sólo un año (2006) se presentó en la Caja de Seguro Social el caso de más de doscientas cincuenta muertes por intoxicación debido el uso de algunos medicamentos, que por equivocación, contenían dietilén glicol en lugar de glicerina como disolvente. Los pacientes tomaron los medicamentos para curarse de resfriado común y terminaron intoxicados. De esta manera vemos la importancia del papel de los análisis químicos y del trabajo de los químicos en la medicina. Desgraciadamente el precio que se pagó fue muy caro por un error cometido ¿por ignorancia o a conciencia? Aún las autoridades están deslindando el problema.
B.4. Relaciones con el ambiente natural.
Toda la belleza natural se debe a las reacciones químicas que ocurren en ella. Un ejemplo son los mecanismos por medio del cual se genera el color de las plantas también el estudio de la estructura y composición de la atmósfera.
La naturaleza es el mejor laboratorio químico en donde los procesos se dan algunos espontáneamente mientras otros se tardan muchos años en completarse, pero el resultado es la diversidad de seres vivos y de materia inorgánica existente.
El aire y el agua se calientan mediante energía solar, dado lugares vientos y corrientes que producen clima. Junto con los nutrientes de la tierra, estos factores disponen el medio para la vida terrestre y marina.
Hoy en día la atmósfera está contaminada por el aumento de desechos gaseosos de las industrias, los combustibles y el mal manejo de insecticidas y aerosoles; todo esta agregado a la falta de conciencia publica para desarrollar actividades que disminuyan los efectos de los agentes contaminantes.
Un peligro ecológico que esta llamando la atención de los ecologistas, es la llamada “lluvia acida” la cual se debe a la presencia de desechos químicos de sulfuros y otras sustancias acidas, en la atmósfera; por ejemplo, el azufre al combinarse con el oxigeno del aire, origina el dióxido de azufre, la forma gaseosa en la cual llega el azufre procedente de las chimeneas industriales. Al moverse el aire, el gas se combina con el agua del ambiente para formar acido sulfúrico, el cual precipita en asocio con la lluvia, originado la lluvia acida que hace daños irreversibles a los automóviles, edificios, maquinarias, bosques, agua de los ríos, lagos, etc.
Otro problema por contaminación gaseosa esta provocando la disminución de ozono en la atmósfera. El uso de las sustancias llamadas clorofluocarbono, cuyos desechos van hacia el aire, es una de las principales causas de la disminución del ozono en la estratosfera. Los clorofluocarbono son muy usados en la refrigeración y los aerosoles. Los desechos gaseosos de estos productos atacan al ozono produciendo los llamados “agujeros de ozono” por donde los rayos ultravioleta atraviesan la estratosfera y a llegar a la tierra pueden causar cáncer de piel y otros males. En las regiones polares este proceso ha causado grandes daños a sus ecosistemas.
La tala y quema indiscriminada de los bosques y de los combustibles fósiles es una práctica que altera la cantidad de dióxido de carbono en el aire, provocando olas de calor que afectan directamente al medio ambiente. Este fenómeno llamado “efecto de invernadero”, por el aumento el dióxido de carbono atmosférico causa que se sienta cada vez más calor durante el verano. Además, el efecto de invernadero provoca un calentamiento anormal de la tierra y las consecuencias son grandes inundaciones a causa de la fusión de los hielos polares, sequías en diversas áreas de nuestro planeta que van a convertir tierras fértiles en desiertos, y eventualmente el colapso de la falta de alimentos.
Los desechos industriales y las aguas negras depositadas en los ríos y mares también causan un desequilibrio químico, en donde los peces son los organismos mas afectados.
La contaminación de las aguas puede ser accidental, pero en la mayoría de los casos es consecuencia de la falta de responsabilidad y prevención, de la ignorancia y de la mala costumbre de arrojar la basura al agua. Todo esto trae como consecuencias un efecto negativo sobre la flora y fauna acuática.
La preservación del medio ambiente es uno de los problemas en el que el mundo entero tiene fijada su atención y como estudiante de pensamiento crítico y analítico también debes participar activamente. Y no es para menos luego de tantos problemas ecológicos por desequilibrios químicos que todos causamos. El alto nivel de contaminación del medio ambiente ha llevado a la extinción de unas 85 de especies mamíferas desde 1600 hasta nuestros días. Se calcula que 55 de esas especies desaparecieron en este siglo. Pero así como estas especies nos abandonaron existe un latente peligro de desaparición de unas 30,000 variedades de plantas, algo más del 10% de la vida vegetal, incrementando las áreas desérticas de la Tierra. Este ritmo de destrucción ecológica supera en varios miles de veces al ritmo natural de contaminación.
Accidentes como el de Seveso, Italia (1976) de Bhopal, India (1984) o el de Basel (1986) son una muestra dramática de las consecuencias de una Química mal utilizada. Se adiciona a esto el riesgo que existe al manipular, tratar física o químicamente los residuos peligrosos o al disponerlos en confinamientos. Tan sólo medir el uso de los diversos materiales químicos conlleva un riesgo.
Los productos químicos son tantos y tan diversos que casi se hace imposible medir el efecto que tienen o van a tener a mediano y largo plazo en las personas o en el ambiente natural. Un ejemplo fue lo que sucedió en Minamala, Japón, en donde había enfermos desde 1956 con problemas de audición, de la vista, del equilibrio, entre otros, y fue hasta en 1968 que se confirmó que se debía a la intoxicación por metilmercurio. Cientos de personas murieron sin saber la causa de su muerte.
III. Historia de la Química.
A. Orígenes de la Química.
El hombre primitivo desarrolló artes técnicas para producir y mantener la llama del fuego; así como también la utilización del mismo para su provecho en la cocción de sus alimentos, en la confección de herramientas valiéndose de la facilidad con que los materiales metálicos ( cobre, bronce y hierro) podían fundirse y ser maleables con el calor de la llama. Fabricar armas para su defensa y la cacería, para combatir el frío, elaborar instrumentos de alfarería e instrumentos para realizar su trabajo diario.
Excavaciones realizadas en ruinas de ciudades antiguas dan testimonio del uso de utensilios de metales, cerámicas, vidrios, telas, pinturas y perfumes elaborados mediante un conjunto de conocimientos químicos.
Ya desde los tiempos de Noé se hace mención del consumo y los efectos de la más usual de las drogas: el alcohol.
A.1. Generalidades de la Alquimia.
El término alquimia viene derivado del árabe Alkimiya. Sin embargo en Egipto viene de la raíz Kimm que significa negro. Viene a ser, pues, Arte Negro.
La alquimia fue el resultado de la fusión de las teorías que planteaban los griegos con las prácticas experimentales de los egipcios. Los hombres que la practicaron fueron llamados alquimistas y su propósito principal era la de transformar todos los metales en oro y en la consecución de un licor o elixir de la vida para prolongarla indefinidamente. El concepto fundamental de la alquimia procedía de la doctrina aristotélica de que todas las cosas tienden a alcanzar la perfección. Puesto que otros metales eran considerados menos perfectos que el oro, era razonable suponer que la naturaleza formaba oro a partir de esos metales en el interior de la tierra, y, con habilidad y diligencia un artesano podría producir este proceso en su taller.
Los alquimistas medievales, aunque sumergidos en la magia y la charlatanería llegaron a conclusiones algo razonables y verosímiles.
La alquimia comenzó a ponerse de moda en occidente a mediados del siglo 12 cuando trataron de explicar las diversas propiedades de las sustancias atribuyendo dichas propiedades a determinados elementos. Identificaron el mercurio como el elemento que confería propiedades metálicas a las sustancias, y el azufre como el que impartía la propiedad de la combustibilidad.
Desde el punto de vista metodológico se le atribuye a los alquimistas una operación fundamental en química que es pesar: Sus filtros exigían una dosificación minuciosa de los ingredientes que se mezclaban. Así, en sus laboratorios los alquimistas elaboraron lo que mas tarde iba a ser el método cuantitativo.
La alquimia al pasar a Europa, a través de España en el siglo XII, tuvo una gran influencia en el pensamiento medieval y se relacionó al oscurantismo y la magia negra teniendo como objetivo principal encontrar la forma de producir oro.
Sin embargo, después del siglo XV su atención se dirigió más que todo a la medicina.
El principal exponente de la alquimia aplicada en medicina en esta época fue Paracelso quien consideró que el cuerpo humano estaba constituido por sal, azufre y mercurio que representaban respectivamente la tierra, el aire y el agua. Al fuego lo consideraba imponderable o no material. Y que las enfermedades eran consecuencia de una desproporción entre estas tres sustancias. Creía también en la existencia de un elemento por descubrir, común a todos, del cual los cuatro elementos eran simplemente formas derivadas. A este elemento principal de la creación le llamó Alcaesto, y mantenía que si fuera encontrado podría ser la piedra filosofal, la medicina universal y el disolvente irresistible.
A.1.1 Máximos exponentes de la Alquimia medicinal.
El principal exponente de la alquimia aplicada en medicina en esta época fue Paracelso quien consideró que el cuerpo humano estaba constituido por sal, azufre y mercurio que representaban respectivamente la tierra, el aire y el agua. Al fuego lo consideraba imponderable o no material. Y que las enfermedades eran consecuencia de una desproporción entre estas tres sustancias. Creía también en la existencia de un elemento por descubrir, común a todos, del cual los cuatro elementos eran simplemente formas derivadas. A este elemento principal de la creación le llamó Alcaesto, y mantenía que si fuera encontrado podría ser la piedra filosofal, la medicina universal y el disolvente irresistible.
A.1.2 Aportes de la Alquimia.
A.2. Generalidades de la yatroQuímica.
Después de Paracelso, los alquimistas de Europa se dividieron en dos grupos: Uno compuesto por alquimistas que se dedicaron intensamente al descubrimiento científico de nuevos compuestos y reacciones los cuales fueron los antecesores legítimos de la Química moderna. El segundo grupo se inclinó hacia lo visionario y metafísico de la vieja alquimia y desarrolló una práctica basada en la impostura, la magia negra y el fraude de la que se deriva la actual noción de alquimia.
Los tres elementos, mercurio, azufre y sal constituyeron la tria prima de Paracelso que fue el paladín de la yatroquímica. Mientras que la alquimia buscaba la piedra filosofal, la yatroquímica se proponía curar enfermedades.
El sistema yatroquímico, vigente durante la segunda mitad del siglo XVII, asumió las interpretaciones paracelsistas, pero eliminando sus elementos panvitalistas y metafísicos, que sustituyó por el mecanicismo, el atomismo y el método científico inductivo.
yatroquímico español Félix Palacios, abierta por una de sus láminas sobre instrumentos de laboratorio y reproducción de su tabla de símbolos.
El último de los yatroquímicos fue Van Helmont, a quien muchos consideraron como el eslabón entre los alquimistas y los químicos modernos. Rechazó tanto las teorías de Paracelso como las de Aristóteles y revivió la vieja teoría de Tales de Mileto que consideraba el agua como elemento primario. Durante la segunda mitad del siglo XVII, Johann Baptist van Helmont realizó importantes investigaciones sobre los gases y las bases, creando el término "gas" y denominando "álcalis" a las lejías.
A.3. El surgimiento de la química experimental.
La Química se convirtió en una verdadera ciencia a partir del científico francés Antonio Lavoisier (1743-1794). En 1770 realizó una serie de experimentos cuidadosos sobre la combustión, descubriendo que no solo los metales aumentaban de peso al arder sino también otras sustancias. Observó que parte del aire en contacto con el material que ardía se empleaba en su combustión, y que el aumento de peso era igual al peso del aire que desaparecía. Concluyó que el aire estaba formado de dos gases por lo menos y que solo uno de ellos interviene en la combustión.
Su trabajo colocó a la Química en el verdadero rango de ciencia experimental pues para realizar sus experimentos hizo uso de la balanza y demostró experimentalmente que cuando se calienta mercurio con oxígeno se quema el mercurio y se obtiene ceniza. Sus experimentos demostraron que el peso de la masa de la ceniza de mercurio era exactamente igual a la suma de las masas del mercurio y el oxígeno. Además, al someter la ceniza a una temperatura más elevada, se descompuso en mercurio y oxígeno, lo cual corroboró la idea de Lavoisier con respecto a la conservación de la materia. Con esto llegó a establecer la ley de la Conservación de la materia. Algunos historiadores afirman que puede considerarse como la primera gran teoría de la química moderna. En 1789 publicó El Tratado Elemental de la Química, poniendo a la Química al alcance de todos los hombres.
Derribó la Teoría del Flogisto y fundó la Química moderna. Refutó la teoría del flogisto al dar una explicación correcta del fenómeno de la combustión. Demostró con una serie de experimentos que el aire contiene un 20% de oxígeno y que la combustión es debida a la combinación de una sustancia combustible con oxígeno. Utilizó la balanza de laboratorio para darle apoyo cuantitativo a su trabajo. Creó las bases de la Química moderna al establecer la noción precisa de la sustancia pura. Definió los elementos como sustancias que no pueden ser descompuestas por medios químicos. Además preparó el camino para la aceptación de la ley de la Conservación de la masa. Sustituyó el sistema antiguo de nomenclatura usada por los alquimistas por la nomenclatura química racional utilizada hoy en día y ayudó a organizar los elementos en forma periódica. Después de su muerte en la guillotina (1794) sus colegas continuaron su trabajo estableciendo la química moderna.
A principios del siglo XVIII, el médico Georg Ernst Stahl (1660-1734) siguiendo las ideas de su maestro J.J.Becher (1635-1682), propuso una explicación conjunta de la calcinación de los metales, la combustión de los cuerpos combustibles y la respiración de los animales, basada en la existencia de un "principio de la combustibilidad" que denominó "flogisto". De acuerdo con sus ideas, los metales estaban formados por flogisto y la cal correspondiente, de modo que, cuando se calcinaban, el flogisto se desprendía y dejaba libre la cal. Del mismo modo, para obtener el metal a partir de la cal, era necesario añadirle flogisto, el cual podía obtenerse a partir de una sustancia rica en este principio, como el carbón, por ejemplo.
A.4. Contribuciones importantes al desarrollo de la Química por civilizaciones antiguas.
entre estas civilizaciones están los egipcios, árabes, griegos, hindúes, chinos y otro.
A.4.1. Contribuciones de los egipcios.
Se cree que la Química se inició en Egipto por el desarrollo tan avanzado que se dio allí de esta ciencia, aunque los procesos eran operaciones aisladas sin que existiera relación alguna entre ellos. En el Egipto arcaico alcanzó un notable desarrollo la obtención de colorantes minerales y vegetales, de colas, ceras y barnices. El rojo se obtuvo con limonita arcillosa quemada, el amarillo con ocre terroso compuesto por óxidos de hierro hidratados, el azul a partir de óxido de cobre y el verde, mezclando el amarillo y el azul. Utilizaron el estaño y el cobre para preparar el bronce, fabricaron el acero (3000 años a. C.), fabricaron el vidrio, lo colorearon con óxido de cobalto; fabricaron esmaltes, emplearon el cuero, la lana, el algodón, el lino, teñían las telas con índigo y púrpura; fabricaron jabones, tintas, perfumes, bálsamos, betunes, cosméticos, venenos, drogas embriagantes (opio y una especie de cerveza), entre otros.
A.4.2. Contribuciones de los griegos.
Con los griegos, la química práctica sufrió un estancamiento ya que se dedicaron sobre todo a las matemáticas y la filosofía. Tales de Mileto 600 años a.C., pensaba que toda materia procedía del agua, que podía solidificarse en tierra o evaporarse en aire. Tenían la idea de que el universo estaba constituido de cuatro elementos: Aire, agua, fuego y tierra.
Empédocles de Agriento en el año 430 a.C. fue quien dio estos nombres a estos elementos; pero el significado de “elemento” para ellos no era el mismo que el que conocemos hoy. Por ejemplo, el aire para ellos era cualquier gas (hoy sabemos que es una mezcla de gases), así, si el agua hervía se transformaba en aire. Un siglo más tarde, Aristóteles supuso que el cielo constituía un quinto elemento, el éter. Los griegos creían que las substancias de la tierra estaban formadas por las distintas combinaciones de estos elementos en distintas proporciones.
Aristóteles planteó una de las primeras ideas de reacciones químicas. Diferenció los cuatro elementos antes mencionados por sus cualidades: frío, húmedo, caliente y seco.
Sí, y cada elemento tenía dos cualidades: ej el fuego era caliente y seco; la tierra era fría y seca, el agua podía ser fría y húmeda; podía transformarse en aire ( caliente y húmedo) por calentamiento.
También introdujo un quinto elemento que era el cielo y le dio nombre de éter.
Uno de los grandes aportes que hicieron los griegos a la química fue dar el primer paso hacia la explicación de la constitución íntima de la materia:
Planteaban la cuestión de si la materia era continua o discontinua, es decir si podía ser dividida y subdividida indefinidamente en un polvo cada vez más fino, o si, al término de este proceso se llegaría a un punto en el que las partículas fuesen indivisibles (Demócrito).Según él, los elementos estaban compuestos por átomos.
A.4.3. Contribuciones de los árabes.
Los árabes, aunque no lograron aportar numerosos progresos a la Química de laboratorio y en técnicas de separación y destilación, obtuvieron el alcohol o espíritu de vino, ácidos minerales como el ácido nítrico y el sulfúrico.
Los minerales se pulverizaban en morteros y molinos de piedra o pisoteándolos. Se lavaban y se colocaban en crisoles poco profundos sobre hornos de fundición, cuyo fuego atizaban esclavos mediante fuelles.
Los árabes trabajaron con oro, mercurio, arsénico, sales y ácidos y se familiarizaron con una amplia gama de lo que conocemos actualmente como reactivos químicos.
Los alquimistas árabes trabajaron con oro y mercurio, arsénico y azufre, y sales y ácidos, y se familiarizaron con una amplia gama de lo que actualmente llamamos reactivos químicos. Ellos creían que los metales eran cuerpos compuestos, formados por mercurio y azufre en diferentes proporciones
Se puede afirmar que la alquimia árabe estaba asociada con una ciudad específica en Siria, Harran, que, según parece, según parece, fue en la que se desarrollaron la mayor parte de los conocimientos alquímicos árabes.
El real objetivo de ellos era el de producir oro por medio de reacciones catalíticas de ciertos elementos. Ar Razí (Máximo alquimista árabe) escribió un libro sobre las aguas fuertes que según los estudiosos del tema no eran mas que soluciones de sal corrosivas. Creían que los metales consistían en azufre y mercurio, no propiamente estas sustancias que conocían muy bien, sino más bien el principio del mercurio, que confería la propiedad de fluidez a los metales, y el principio del azufre que convertía en combustibles a las sustancias y corroía a los metales. Las reacciones químicas se explicaban en términos de cambios en las cantidades de esos principios dentro de las sustancias materiales.
A.4.4. Contribuciones de los Hindúes.
Los primeros pensamientos filosóficos hindúes (siglo5 a.C.) planteaban a la naturaleza como una concepción de elementos materiales (fuego, viento, agua, tierra y espacio). China e India poseían grandes recursos de salitre.
Uno de los grandes descubrimientos de los hindúes fue la sal de amoníaco descubierto durante los siglos 1 y 2 d.C. Su importancia se basó en su capacidad de sublimación disociándose en 2 materiales corrosivos, amoníaco y ácido clorhídrico los cuáles atacan fuertemente a los metales.
A.4.5. Contribuciones de los chinos.
Para el año 2000 a. C. Los chinos realizaban trabajos sobre la materia con la tesis de que la materia se constituía de cuatro elementos: Madera, tierra, agua y fuego. Elaboraron una mezcla explosiva, la pólvora mezclando salitre, azufre y carbón,, que emplearon como fuegos artificiales para diversión era la pólvora de “flagrativa", y doscientos años después inventaron la pólvora explosiva. Desarrollaron la artesanía, orfebrería, porcelana, tejidos de seda y algodón, además la metalurgia del hierro zinc y cobre.
Los importantes avances que la metalurgia china se consiguió en fechas muy tempranas en donde desarrollaron la técnica de la copelación (siglo III antes de C.), como procedimiento para el refino del oro y la plata, mediante su aleación con plomo y la oxidación posterior del plomo fundido para separarlo del metal precioso.
A.4.6. Química en la época precolombina, colonial y poscolonial en panamá.
legados ha dejado la Química en la época precolombina, en panamá
La originalidad de las culturas indígenas en Panamá reside en su manera especial de modelar su propia vida. Sus vestidos y adornos personales constituyen la nota característica que los diferencia. Se reconocen tres grandes áreas culturales primitivas en el istmo de Panamá: La Guaymí, desde la provincia de Coclé hasta los límites con Costa Rica; La Kuna y la Chocó, situadas en la zona este del país. La cultura Kuna presenta dos subdivisiones. La insular, más susceptible a la aculturación y la Continental, que presenta aspectos más primitivos.
Por su parte Samuel Kirland Lothrop, de la universidad de Cambridge explica que en la región de Bocas del Toro existen restos de procedencia azteca y el resto de las otras zonas del istmo fue invadido probablemente por tribus Chibchas. Lo cual significa que el primitivo panameño tuvo que haber procedido de alguna región separada del istmo, que su química, en su fase primaria, no fue en manera alguna un producto original ni especializado, sino la resultante de la coexistencia de elementos étnicos y sociales, que unidos a las particularidades ambientales del istmo se manifestaron luego en sus costumbres. En cuanto a la limpieza, por ejemplo, Lothrop observó que nuestros indios demostraron una gran afición al baño. Durante las celebraciones extraían vino del jugo del maguay para beber.
Se ha hecho el intento de sistematizar las culturas indígenas precolombinas del istmo de Panamá, interviniendo en esta tarea Max Hule, Herbert Spinden y W. Holmes los cuales hicieron hallazgos de un extremo al otro del país, como en la provincia de Chiriquí, decoración plástica en forma de ave, en la provincia de Coclé posibles relaciones con la cultura Chimu del Perú, las investigaciones del Barón Erland Nordenskiold, de las culturas darienitas.
Fred MCkim ha realizado valiosas contribuciones al esclarecimiento de los aportes que nuestros indios kunas han podido hacer a la Química, contribuciones en el campo de la etnografía y la etnología precisando datos de interés en lo relativo a la farmacopea de los kunas, ceremonias religiosas y fúnebres, entre otros, en su publicación titulada “Coral Islands of Panama”.
La doctora Araúz ha sido hasta el presente la que más ha contribuido dentro de nuestros nacionales, al conocimiento de la realidad indígena, pincipalmente de San Blás, en lo que respecta a sus costumbres, ritos, alimentaciones, etc., y sus escritos proporcionan una buena fuente de la aplicación de la química por nuestros indígenas.
legados ha dejado la química en la época colonial, en Panamá
En su último viaje al Nuevo Mundo Colón visitó las costas panameñas en 1502 y en la región del norte de Veraguas fundó la primera colonia española en el istmo. A partir de allí la acción conquistadora en el istmo se incrementa con las potencias imperialistas de Europa en búsqueda de una ruta hacia el reino de las especias. Debido al interés que tenían los conquistadores por obtener las piedras preciosas que poseían nuestros indígenas, muchas veces realizaban trueques o intercambios de los productos que traían como espejos, esencias, especias, colorantes, introducen plantas exóticas que luego emplean los indígenas para obtener medicinas y remedios para sus rituales religiosos.
Qué legados ha dejado la química en la época post- colonial en Panamá
Después de la época colonial, nuestros indígenas se habituaron al uso de muchos de los productos traídos por los conquistadores, tales como las telas, las chaquiras, el nylon, el uso de especias de origen vegetal como el cilantro, el orégano, el curry, espárragos, cebollas, apio, perejil, tomate, ajos, ajíes, y muchas plantas medicinales introducidas por los europeos .
A.5. Química moderna y Contemporánea.
Con la actuación del químico inglés Robert Boyle (1627-1691) se inicia una nueva era en la que desaparece casi por completo la alquimia y surge la química como la ciencia que conocemos hoy. Él realizó importantes experimentos sobre las propiedades de los gases, la calcinación de los metales y la distinción entre ácido y álcalis. Formuló la ley que lleva su nombre, según la cual, a temperatura constante, el volumen de una cantidad determinada de gas varía en proporción inversa a la presión que sobre él se ejerza. Descubrió un método para separar el fósforo, preparó hidrógeno mediante la reacción de ácidos sobre limaduras de acero y realizó experimentos con gases. En atención a su intensa y fecunda labor, hay muchos que consideran a Boyle como el fundador de la Química.
Posteriormente el químico sueco Jons Jacob de Berzelius representó los símbolos de los átomos de los elementos por letras o par de letras iniciales.
En el siglo XIX, los avances más sorprendentes de la Química se producen en el área de la Química Orgánica. Se han preparados muchos compuestos nuevos. Sin embargo, entre los muchos adelantos registrados por la Química en este siglo, hay dos que resaltan por su importancia en el desarrollo de la Química Inorgánica. La introducción de la Tabla Periódica de los Elementos y el descubrimiento del electrón. A finales de este siglo y comienzos del siguiente se trata de explicar la estructura atómica sugiriendo su divisibilidad, contrario a la teoría de John Dalton.
Cabe señalar que hoy en día los científicos se han visto enfrentados a un desconcertante grupo de partículas subatómicas, gracias al estudio de la radioactividad. Cuando se descompone un neutrón en un protón liberando un electrón (descomposición beta) existe una diminuta porción de masa con la que no se contaba, es debida a la presencia de una partícula llamada Nutrino. Más tarde se descubrieron los rayos cósmicos que son partículas especiales del tipo de los electrones pesados llamados Muones y Piones o Pi-mesones, que mantienen unidos a los protones y neutrones en el núcleo del átomo. Los electrones, los muones y los neutrinos son variaciones de una misma partícula llamada Leptón, en tanto que los protones, neutrones y piones son variaciones de una misma partícula llamada Hadrón. Existe otro tipo de partícula conocida como Bosones, que incluyen las diminutas partículas mensajeras que transitan toda la fuerza cósmica del universo. Los Fotones, por ejemplo, son los bosones que transportan la fuerza electromagnética, y pueden existir partículas llamadas Gravitones, responsables de la fuerza gravitatoria.
Como si esto fuera poco, los científicos están convencidos de que cada partícula tiene una antipartícula, es decir, su imagen reversa invisible, semejante pero en todos los sentidos opuesta. Por cada electrón existe un postitrón invisible de carga positiva. Por cada quarck existe un antiquarck.
Una importante contribución al progreso tecnológico le corresponde a la Química Orgánica que ha permitido desde la fabricación de plásticos y fibras sintéticas hasta el desarrollo de la Petroquímica. La Agricultura aprovecha pesticidas, fertilizantes y sustancias que estimulan el crecimiento de las plantas. En la industria alimenticia la adición de conservantes y colorantes y el control de la calidad requieren un rigurosísimo control químico.
En el siglo XX un avance importante fue la fundación de la bioquímica que se inició con el análisis de fluidos corporales para después ampliarse en la búsqueda de formas de determinar la naturaleza y función de los componentes celulares (Biología molecular).
A.5.1. Química en la actualidad panameña.
Aún hoy en día el empleo de plantas medicinales y sus diversas aplicaciones adquiere una mayor importancia en las comunidades indígenas y rurales de nuestras provincias, en donde se siguen usando, por ser baratas, a diferencia de la droga patentada, que es costosa par el presupuesto familiar.
Rutilio Paredes y Heradio Herrera (1998) en su Guía Interpretativa de Plantas Medicinales INAIGAR, ofrecen el uso de las plantas medicinales kunas y sus diversas aplicaciones para el cuidado de la salud.
La Química es una ciencia fundamental y requiere el uso de aparatos que midan con precisión y exactitud. La precisión de estos aparatos será tanto mayor entre más pequeña sea la graduación o calibración de los mismos.
La masa es una medida de la cantidad de materia. Con frecuencia es necesario saber qué cantidad de materia se requiere para cierto trabajo. Ejemplo, ¿Qué cantidad de cobre se necesita para producir 20 pies de alambre eléctrico de calibre 16? o ¿Cuánta cera se necesita para pulir un carro?. En estos casos estamos interesados en la cantidad de materia la cual es la masa de la materia o compuesto. Aunque todas las medidas y propiedades distintas a la masa pueden variar en los cambios físicos y químicos, la masa total de cualquier sistema sometido a cambios permanece invariable ( Ley de la conservación de la materia de Lavoisier). En las reacciones químicas el cambio es tan pequeño que no puede ser detectado.
En el laboratorio la masa se determina usando la balanza en una operación llamada pesada. Es por ello que se tiende a usar el término peso cuando se quiere significar masa, pero hay que tener bien claro que masa y peso no son lo mismo. La masa suele medirse comparando la masa de un objeto sobre una balanza con objetos de masas conocidas o patrones.
La precisión de la pesada depende de la balanza que se use. La balanza analítica y la de tres brazos son las que con frecuencia se usan en los laboratorios para pesar objetos de poca masa. Antes de pesar hay que verificar que la balanza está calibrada, o sea que la aguja marque el 0. Si la balanza es digital el peso se lee directamente en la pantalla. En las balanzas de un solo plato, las masas conocidas o patrones se adicionan desplazando sobre las escalas del brazo una masa fija. La masa adicionada se lee directamente sobre cada escala y la masa total es la suma de las lecturas de todas las escalas. No se deben pesar sustancias o cuerpos calientes. Algunos ejemplos de tipos de balanzas más usados en química tenemos: Las de un solo plato, las de precisión, las automáticas, las hidrostáticas la aerodinámica de Langley Field, la de Mohr, la analítica, las de tres brazos, entre otros.
Las balanzas electrónicas utilizan un electroimán con circuitos electrónicos que hace variar la fuerza magnética necesaria para compensar la fuerza de gravedad que se ejerce sobre el objeto por pesar.
El volumen, como hemos visto es una de las principales propiedades derivadas. Y, al igual que la medición de la masa, se con frecuencia se miden volúmenes en química.
Tomando en cuenta que el volumen es la cantidad de espacio que ocupa un cuerpo sólido, o un fluido en un recipiente sólido, su unidad en el SI, es 1m3. Sin embargo, se emplea con mas frecuencia el mililitro (1cm3) o el litro (1dm3).
En los laboratorios se utilizan cuatro instrumentos para medir volúmenes: Cilindro graduado o probeta, Bureta, Frasco volumétrico, Pipeta. De acuerdo con la magnitud que se desea medir se escogerá la capacidad del instrumento para la medida. Ejemplo. Si se quieren medir 300cm3 de un líquido es mas exacto usar una probeta de 500 cm3 y no unos de 1000 cm3, ni tampoco midiendo tres veces con una de 100 cm3.
La lectura en todos los recipientes graduados debe hacerse tomando en cuenta como referencia la parte inferior del menisco que forma el líquido, cuidando que el ojo esté al mismo nivel del menisco para evitar error de paralaje. La probeta se usa para medir volúmenes variables, mientras que el frasco volumétrico es para medir volúmenes fijos.
En el caso de la pipeta el manejo es más delicado. Se introduce el extremo más angosto en el líquido y por el otro se succiona con una pera de goma ( no con la boca) hasta que el líquido llegue al cero de la escala. S la pipeta se maneja manualmente, para mantener el líquido en ella se hace presión con el dedo índice sobre el extremo superior y para liberar el líquido se disminuye la presión.
El caso de la bureta es diferente pues ésta debe estar fija a un soporte mediante pinzas. Se cierra la llave inferior y por el extremo superior se llena del líquido hasta mas arriba del cero y luego se deja salir algo del líquido con la llave hasta que marque el cero. A partir de allí cada vez que se necesite liberar una cantidad definida del volumen del líquido contenido en la bureta se afloja la llave, prestando atención a la escala graduada que indicará cuanto líquido está bajando. Generalmente la bureta se emplea para hacer titulaciones, por lo que la llave se manejará con la mano izquierda y con la derecha se sostiene el erlenmeyer que recibirá el líquido.
Para medir la temperatura se hace uso de algunas propiedades que varían con la temperatura. Entre estas tenemos el cambio de volumen, el cambio en la resistencia eléctrica y en el cambio de color en cuerpos lo suficientemente calientes para volverse luminosos. Se determina con el termómetro y la lectura se hace sobre una escala externa del termómetro dividido en grados. La escala mas ampliamente usada es la Celsius. Cada división o unidad sobre la escala se llama grado. En USA, emplean el Fahrenheit .
Tipos de termómetros tenemos. Termómetro de líquido (como el de mercurio), termómetro de gas, termómetro de resistencia, termómetros bimetálicos.
Antes de usar el termómetro se debe asegurar que la columna de mercurio esté en buen estado. Se coge por la parte opuesta al bulbo entre los dedos índice y pulgar. El bulbo se sumerge en la sustancia que se quiere medir la temperatura, sin tocar el fondo ni las paredes del recipiente.
En química existen otros instrumentos que algunas veces se emplean para medir volúmenes. Tales son: El matraz de destilación, el matraz de fondo redondo, vasos de precipitados, erlenmeyer, embudo de separación.
1.5- ¿Cómo podemos usar factores de conversión para obtener equivalencias con otros sistemas de medidas?
Cuando nos referimos al mismo objeto o muestra del material, es conveniente poder convertir una clase de cantidad en otra. La conversión de una cantidad en otra se realiza por medio de un factor de conversión.
Cuando se trata de unidades diferentes tales como pulgadas o centímetros, que miden la misma cantidad, se usan los factores unitarios para ajustar las magnitudes de los números que multiplican unidades de dimensión diferente. En muchos casos es útil también poder obtener una cantidad (como la masa) de otra (como el volumen) para la misma sustancia. Si existe una relación física conocida (expresable en una expresión matemática) entre las cantidades en cuestión, se puede usar un factor de conversión (como la densidad o su recíproco) para intercambiar las cantidades originales.
Se puede reconocer cuándo un factor unitario o un factor de conversión son aplicados correctamente si se cancelan algunas unidades, dejando una cantidad final con las unidades que se desean.
El uso de un factor de conversión es muy parecido al uso de un factor unitario (sabemos que el factor usado es correcto cuando las unidades se cancelan), sin embargo no lo es. El factor de conversión opera debido a la relación con las otras dos cantidades que se están intercambiando.
Una vez establecida la existencia de una relación, no es necesario memorizar la fórmula matemática. Las unidades indican si se debe usar el factor de conversión o su recíproco. Sin embargo, sin esta relación, la sola cancelación de las unidades no garantiza que se trabaja correctamente.
Una manera simple para recordar relaciones entre cantidades y factor de conversión es un “mapa vial” como el que se muestra:
Factor (es) de conversión
Primera cantidad <==========> Segunda cantidad
o cantidad conocida o cantidad en la unidad deseada
La doble flecha indica que la conversión puede hacerse en cualquier dirección, siempre que las unidades del factor de conversión se cancelen a las unidades de la cantidad conocida primeramente. El factor de conversión debe ser siempre una cantidad expresada en unidades derivadas.
Ejemplo: Si conocemos volumen de una sustancia y queremos conocer su masa, usamos como factor de conversión la Densidad de la sustancia, puesto que la unidad derivada es una relación de masa y volumen ( 1/ ρ= v/m ). Así, el mapa vial sería:
ρ = m/v
v (volumen) <=====> m (masa)
La relación sería: m = v x ρ(m/v)
Tema 2: ¿CUÁLES SON LAS IDEAS GENERALES RELACIONADAS CON LA QUÍMICA? ¿QUÉ APLICACIONES E IMPLICACIONES TIENE?
2.1- ¿Cómo puede interpretarse la Química, para que sea interesante?
Una de las razones de lo fascinante de la Química es que nos permite conocer primordialmente la composición, las propiedades e incluso la estructura interna de los materiales existentes y las maneras como pueden cambiar de una forma a otra.
No solamente se realiza este estudio en laboratorios pues procesos químicos ocurren a cada momento a nuestro alrededor y aún dentro de nosotros mismos. Tienen lugar en sitios tan diversos como en la bacteria más pequeña, en un campo de trigo espigado, en una fábrica moderna en las biosferas de los planetas como la Tierra, en las grandes extensiones del espacio interestelar y aún en tus ojos y cerebros para que sea posible que puedas leer estas letras.
2.2- ¿Cuándo nace la Química como ciencia?
2.3- ¿Qué episodios interesantes llevaron a la Química a convertirse en una ciencia experimental
Los trabajos de investigación que se realizaron en la edad media produjeron indudables progresos en la química de laboratorio, puesto que se prepararon nuevas sustancias, se inventaron aparatos útiles como la balanza, y se desarrollaron técnicas empleadas más tarde por los químicos como lo son las acciones de pesar, de filtrar, de destilar.
Se ha encontrado, además, un tratado anónimo de la edad media que demuestra que desde entonces se preparaba y purificaba el mercurio. En dicho tratado reza indicaciones tales como el siguiente: “Tomad, pues, vuestro mercurio, y purificadlo bien pasándolo a través de un lienzo plegado tres veces, cosa que haréis varias veces hasta que aparezca puro como el agua límpida y cristalina. Nosotros rechazamos todas las demás formas de purificar el mercurio como aquellas que lo purifican mediante el vinagre, la sal, la orina, la cal viva, el vitriolo y otros corrosivos que destruyen la humedad del mercurio en lugar de exaltarla, y que más que ser útiles, estorban”. Como vemos, éstas son evidencias claras de un tratamiento experimental de la Química.
Se puede calificar los orígenes de la Química como ciencia experimental, que eran más bien de tipo técnico y mágico a la vez. Se han encontrado láminas de arcilla con inscripciones de ¡700 años a. C.! y han revelado que los babilonios estaban familiarizados con la fabricación de vidrio. De igual forma, en el tercer milenio a.C. se descubrió una variedad de cobre especialmente dura, obtenida al calentar juntos minerales de cobre y estaño, la cual se le llamó bronce. Se conocía la manera de obtener tintes (púrpura del múrex), de fundir los esmaltes y, desde la más remota antigüedad se extrae el cinabrio (sulfuro rojo), un líquido brillante como la plata, muy pesado y que posee todas las propiedades de un metal.
El siglo XVIII marcó el inicio de la Química como ciencia experimental con los trabajos de la Escuela francesa encabezada por el eminente químico francés Antoine Lavoisier con sus experimentos que dieron lugar a su teoría de la combustión: Según Lavoisier, al calentar una cierta cantidad pesada de mercurio con oxigeno se quema el mercurio y se obtienen cenizas. Esta teoría dio origen a la ley de la conservación de la materia y demostró que el aire está compuesto por oxígeno y nitrógeno.
Se le atribuye el descubrimiento del oxígeno y se lo considera uno de los fundadores de la química moderna. Sostuvo que la respiración no es una simple combustión del carbón, sino que contiene hidrógeno quemado con formación de vapor de agua, descubriendo así que los seres vivos utilizan el oxígeno del aire para la combustión de los alimentos, la cual produce energía.
Lois Antoine Lavoisier (1743-1794) logró asentar el estudio de las reacciones químicas sobre bases cuantitativas despojando definitivamente la investigación en este campo de las nociones místicas de los alquimistas, que estudiaremos más adelante.
En otro polo del trabajo científico europeo, en Suecia, el desarrollo de la minería y la mineralogía condicionó el surgimiento de una escuela de químicos que a lo largo de este siglo realizara numerosos aportes en el análisis de minerales, en la comprensión y gobierno de los procesos de su reducción, enterrando definitivamente las ideas de los alquimista. Entre 1730 y 1782 se reportan los descubrimientos del cobalto, níquel, manganeso, manganeso, wolframio, titanio y molibdeno. En poco más de cincuenta años se superaría el número de metales descubiertos por más de seis siglos de infructuosa búsqueda alquimista. Con el paso del tiempo, estos metales se emplearían en la fabricación de materiales estratégicos para el avance tecnológico.
La química es una ciencia experimental, en el mundo microscópico y el macroscópico. Los datos las investigaciones químicas por lo general provienen de fenómenos de gran escala y observación. Pero la hipótesis, teoría y explicamos demostrables, que hacen de la química una ciencia experimental a menudo se expresan en términos microscópicos de los átomos y las moléculas.
La química como ciencia experimental significa que sus principios y leyes:
provienen de la experimentación.
son demostrables en la practica
tienen aplicación practica
Es una ciencia experimental, por que tiene su punto de apoyo básicamente en la experimentación o sea, la observación y el análisis de la repetición de fenómenos controlados en el laboratorio para determinar la calidad y cantidad de sustancias que son sometidas al rigor de las diferentes pruebas de laboratorio.
En su desempeño le corresponde al químico observar con sentido crítico la forma cuidadosa en que se suscitan los hechos durante las experiencias de laboratorio, apoyándose en los sentidos del tacto, olfato o la vista y en su capacidad de considerar y anotar todo lo que sucede entorno al objeto del motivo de su investigación. Además cuenta con valiosos recursos materiales e instrumentos para realizar su labor.
Las características propias de un cambio ya sea formación o desaparición de un precipitado, la manifestación de libertad o absorción de energía calórico la aparición o cambio de colores al combinar diferentes sustancias conducen al químico a realizar experimentos para su dar su opinión sobre lo que sucedió por todos los motivos anteriores la química es una ciencia meramente experimental, ya que su entidad esta en las practicas realizadas en el laboratorio.
Como la química es una ciencia experimental al realizar la practica en el laboratorio, hay que considerar y anotar todo lo que sucede.
Fig. 6- La producción de cocos es un cambio químico.En el medio ambiente se realizan los cambios o transformaciones químicos más asombrosos; ya que la naturaleza es el laboratorio químico más perfecto que existe. Constantemente ocurren cambios, como el crecimiento de plantas y animales, la descomposición de los desechos, la evaporación del agua, la oxidación de los metales.
La naturaleza siempre está cambiando y se ha ido transformando desde el origen del universo. Algunos cambios son rápidos, como se quema un árbol; otros, por contrario, son lentos como la formación del petróleo. Durante las veinticuatro horas del día estamos relacionados con los principios de la química; en los seres humanos las funciones esenciales como la respiración, circulación, digestión, son procesos químicos; y en algunas plantas, la fotosíntesis.
La química ha logrado descifrar muchos secretos de la naturaleza al estudiar la composición de organismos microscópicos como las bacteria, también de plantas y animales que forman la materia viva, al igual que se interna en el estudio de las rocas, minerales, combustibles, y toda materia sin vida con el propósito de conocer
sobre lo que nos rodea para facilitarle al hombre
una vida mejor y un ambiente mas apropiado para su desempeño.
Después de un sinnúmero de investigaciones y experimentaciones, el químico está en capacidad de explicar el mecanismo de la fotosíntesis, y más aún, dar a conocer la composición química de las sustancias que participan en el proceso y los cambios químicos que se manifiestan durante la operación fotosintética.
2.4- ¿En cuántas áreas de conocimiento puede dividirse la Química?
Se han realizado dentro de la Química algunas divisiones básicas para su mejor comprensión debido a los millones de sustancias químicas existentes y las múltiples reacciones en las que participan:
Química General: estudia el principio fundamental de la química
Química Inorgánica: se encarga del estudio de lo elementos químicos y sus compuestos, excepto el carbono. Algunos compuestos de carbono sencillos, están tradicionalmente clasificados como inorgánicos.
Química orgánica o del Carbono: estudia los compuestos del carbono con otros elementos.
Química Analítica: tiene como fin la identificación, separación o determinación cuantitativa de la composición de las diferentes sustancias. Esta la química analítica cualitativa y cuantitativa.
Físico-Químico: estudia fundamentalmente la estructura de la materia, los cambios energéticos, las leyes, los principios y teorías que explican las transformaciones de una forma de materia a otra.
Bioquímica: se dedica el estudio de las substancias que forman parte de los organismos vivos.
Para facilitar el estudio de estas disciplinas científica se le ha fraccionado en diferentes áreas, que no se comportan como islas, sino, por el contrario, están estrechamente relacionadas. Estas áreas son:
Química general: Trata los principios fundamentales relativos a la constitución y propiedades físicas y químicas de los cuerpos y las leyes fundamentales de la Química. Se refiere a los principios fundamentales de la Química, las propiedades físicas y químicas, las leyes fundamentales de la Química.
La Química Inorgánica: Proporciona información sobre los elementos y sus compuestos (excepto los más complejos del carbono) y la manera como interaccionan, así como los tipos de reacciones químicas en que se ven involucrados. Estudia los elementos, sus compuestos y las teorías relacionadas con su formación. No se incluye en este grupo los carburos, los carbonatos, ni los óxidos de carbono y trata de dar las razones y explicar las causas de las propiedades específicas y de las semejanzas observadas. Estudia todos los elementos y compuestos que no tienen las propiedades de los compuestos orgánicos.
La Físico-Química: Facilita datos acerca del equilibrio de las reacciones químicas, la energía asociada con dichas reacciones y la estructura de las moléculas. Puede ser considerada dentro de un campo intermedio entre la Química y la Física que abarca el estudio de las interacciones entre la materia y la energía. Se refiere a las causas de una reacción química y cuál es la energía total de la reacción.
La Química Orgánica.: Se ocupa de los compuestos del carbono y sus propiedades (exceptuando los óxidos de carbono, los carburos, los carbonatos que se consideran sustancias inorgánicas, a pesar de tener átomos de carbono en su molécula). Se relaciona principalmente con el estudio de los compuestos que tienen en su estructura al elemento carbono. Da información sobre los compuestos del carbono y sus reacciones; comprende varias ramas entre las que se haya la Química biológica o Bioquímica que estudia la composición y metabolismo de la materia viviente; la Química farmacéutica, que se refiere a la estructura de los medicamentos, la Química bromatológica, que determina la composición de los alimentos, la Histoquímica que estudia la localización de determinadas sustancias en los tejidos de los organismos vivientes, la Química industrial que se ocupa de las aplicaciones de las sustancias y de sus métodos de preparación en la industria, derivándose de ella la Química mineralógica y la Química agrícola.
Química Analítica.: Examina los métodos de reconocimientos y determinación de la composición de las sustancias. Se encarga de los métodos para analizar la composición química de las sustancias y sus mezclas. Por eso se divide en cualitativa y cuantitativa. Hace un análisis cualitativos (¿de qué está formada?) que aportan información útil en la que pueden reconocerse especies atómicas o moleculares, deducirse características estructurales de las mismas o reconocer en la muestra la presencia de determinados grupos funcionales. y un análisis cuantitativos (¿qué cantidad está presente?) de las sustancias en general. En los análisis cuantitativos los resultados se presentan como datos numéricos y se expresan como porcentaje, partes por millón o miligramos por litros.
2.5- ¿Cómo otras ciencias pueden emplear la química como auxiliar?
La Química ha sido llamada ciencia auxiliar debido a que suministra descripciones, percepciones e interpretaciones de los diversos tipos de materias que se estudian en otras ciencias. No es posible ni deseable separar los hechos, leyes y teorías de la Química de los correspondientes a otras ciencias. La división arbitraria de los estudios naturales en física, química, astronomía, botánica, zoología, geología y otras más, no es una clasificación impuesta por la naturaleza sino por el hombre. La Química toma muchas ideas útiles de otras ciencias y contribuye también se sirve a ellos en otros aspectos. Por ejemplo, los químicos estudian la química de las enfermedades y descubren sustancias químicas (medicinas) que se utilizan en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades, sustancias para combatir la infección, aliviar el dolor, contener el cáncer y detectar afecciones cardíacas, SIDA, etc.
Puesto que esta ciencia está relacionada con casi todo, su estudio es muy importante para una gran diversidad de personas. Por ejemplo los biólogos han examinado organismos cada vez más pequeños, células y sus componentes, hasta que, en el estudio de los virus y genes unieron sus esfuerzos con los químicos, quienes estaban interesados en moléculas cada vez más grandes. Esto trajo como resultado el nacimiento de un nuevo campo interdisciplinario llamado Biología molecular y un refuerzo a la idea de que los organismos vivientes son sistemas químicos complicados y muy organizados. En forma similar los químicos trabajan en colaboración con científicos de otras áreas tales como química-física, geoquímica, farmacología, toxicología, ecología, meteorología, oceanografía y muchas más. Lo que ocurre en la práctica con estas áreas es que una persona que no tenga un conocimiento básico en química está en una gran desventaja.
Una persona que estudie medicina, meteorología, economía doméstica, agricultura o uno de los campos de la ingeniería, encontrará fácilmente que los hechos y las teorías de la química revisten gran importancia en su trabajo. Para el hombre desligado de la ciencia, el estudio de la química enriquece su comprensión del mundo de la naturaleza y del, en parte, incomprensible mundo de los materiales nuevos que la industria química produce como la alta tecnología de hoy en día, que va desde los chips de computadoras hasta los cristales líquidos para calculadoras y monitores, y las fibras ópticas. La química aporta nuevos materiales que nos visten, abrigan y recrean en forma de trajes espaciales y trajes de baño, materiales aislantes y paneles solares, raquetas de tenis y cañas de pescar.
Nuestro cuerpo es una asombrosa fábrica de sustancias químicas; por ejemplo el ser humano utiliza el oxigeno del aire, lo transporta en nuestro cuerpo y sale como dióxido de carbono. Ver figura 12 y esquema 1.
Esquema #1. Químicos macromoléculas que necesita nuestro organismo.
Fig. 14- Alimentos cocidosLos alimentos están formados por sustancias químicas, y en su preparación en el hogar, ellos son sometidos a procesos físicos y químicos tales como la cocción para el caso de alimentos que requieren que se facilite la digestibilidad de los mismos, como el caso de las carnes, el arroz, las verduras, las menestras, etc. Las legumbres y frutas deben consumirse, en lo posible, crudas para no destruir las vitaminas que contienen. Los vegetales, cuando necesitan cocción deben hervirse con la menor cantidad de agua posible, ya que contienen minerales y vitaminas; si es posible hervirlos enteros y con cáscara se logrará conservar mejor sus minerales.
Cuando preparamos los alimentos usamos ciertas sustancias con un propósito específico. Por ejemplo, al usar el polvo de hornear que es bicarbonato de sodio ( NaHCO3) lo hacemos para que la masa del pan “suba” por la acción del calor en el horno.
¿Por qué usamos cucharones de madera para revolver y servir las ensaladas de vegetales o frutas?
Por lo general estas ensaladas contienen vinagre (ácido acético) o las frutas contienen ácido cítrico y éste reacciona con los metales produciendo compuestos que darán un sabor desagradable a las ensaladas.
En el comedor usamos utensilios y otros materiales producidos por las industrias en donde está implicada la química. Los cubiertos pueden ser de acero inoxidable, que no es sino una aleación de acero con otros metales como el cromo y el níquel. El mismo acero es una aleación de hierro con una pequeña cantidad de carbono. Los cubiertos plateados son de un metal recubierto con una capa de plata por un procedimiento conocido como galvanoplastía; se deben secar bien antes de guardarlos. También hay cubiertos de plata esterlina que son muy costosos por el alto contenido de plata que contienen ( 92.5% plata y 7.5% cobre), también deben ser protegidos de la humedad.
Fig. 18- El vidrio es producto químicoEn los utensilios de plata se deposita un polvillo blanco que algunos llaman óxido; éste no es realmente óxido sino sulfuro de plata, y se forma cuando está en contacto con ciertos alimentos y con el aire que puede contener H2S.
En nuestra cocina usamos también con frecuencia el teflón, para cubrir el interior de las ollas, sartenes y otros utensilios de cocina. El teflón se obtiene por la polimerización del tetrafluoruroetileno.
En el hogar usamos diversas clases de vajillas de distintos materiales que van desde la porcelana hasta los plásticos. Los plásticos se usan en tantas y tan variadas formas que algunos han bautizado la época actual con el nombre de “edad de plástico”. Para la fabricación de los plásticos es necesario la polimerización o combinación de varias moléculas para formar moléculas más grandes. Puede ser por adición (moléculas no saturada se agregan unas a otras) o por condensación (se unen dos moléculas con pérdida de una molécula de agua). El nombre plástico es el dado a la resina artificial. Las resinas naturales son sustancias de procedencia animal o vegetal, sólidas, no cristalinas, vidriosas en apariencia, insolubles en agua, pero solubles en varios solventes orgánicos. El ámbar y el copal son ejemplos de resinas de origen animal y vegetal respectivamente. Los plásticos que usamos en nuestras residencias son materiales artificiales, sintéticos, con propiedades muy parecidas a las resinas naturales. La melanina es un plástico que más se emplea en las vajillas y es un aminoplástico (compuestos que poseen el grupo amino -NH2) muy resistente al calor, a las sustancias químicas y no se raya fácilmente. Pero, también hay otras clases de plásticos como los fenolplásticos (como la fórmica), la bakelita (usado en los tomacorrientes y fabricación de peinillas, botones, etc.), los termoplásticos como la lucita, que es claro, transparente, parecido al cristal, que se emplea en las lentes, parte de los aviones, etc. El polietileno es un termoplástico flexible, impermeable, usado en el papel de envolver alimentos, en botellas para salsa, y otros usos. El vinil es también un termoplástico, que se usa para cortinas de baño, para tapizar muebles, mosaicos para el piso.
Cada vez que pintamos nuestra casa estamos haciendo uso de la química. Las pinturas son suspensiones en las cuales un sólido, el pigmento, se dispersa en un medio de dispersión, generalmente un aceite, y a veces el agua, en las llamadas pinturas de agua. Éstas últimas sólo son recomendables para interiores y se fabrican de sulfato de calcio hidratado, CaSO4.2H2O, caseína, colorante y agua. Si queremos que esta pintura sea impermeable, y sea, por lo tanto, más resistente y lavable se le agrega aceite de linaza hervido.
Algunas pinturas contienen sustancias tóxicas, como compuestos de plomo por lo que hay que protegerse con mascarillas y trabajar en un ambiente muy ventilado.
La química también la aplicamos cuando usamos cosméticos en forma de pintura para la cara, el cabello, en forma de cremas, polvo de cuerpo, polvo facial, lápiz labial, etc.
Por ejemplo, los polvos faciales contienen distintos ingredientes para cubrir las imperfecciones de la piel y dar apariencia de suavidad. Entre esos ingredientes están el óxido de titanio (TiO2), el óxido de cinc ( ZnO2), el silicato de magnesio hidratado (Mg3Si4O11 .H2 O) y otros.
El jabón, es una mezcla de grasa y álcali; las pastas de diente contiene básicamente CaCO3 y MgCO3, además de un saborizante como la menta por ejemplo.
Las plantas nos ofrecen la más bella decoración en el hogar, pero ellas requieren cuidados especiales, tales como mantener la fertilidad del suelo pues, entre las sustancias que las plantas toman del suelo está el nitrógeno, el potasio, el fósforo, el azufre, el calcio, el hierro y el magnesio. Los fertilizantes comerciales llevan generalmente en la etiqueta una relación numérica del contenido de los tres más importantes: nitrógeno, fósforo y potasio (el fósforo en forma de ácido fosfórico). Generalmente la relación se expresa en términos de porcentajes, por ejemplo, si el fertilizante dice 5-10-5, esto significa 5% de nitrógeno, 10% de fósforo y 5% de potasio; lo que implica que por cada 5 partes de nitrógeno habrán 10 partes de fósforo y 5 partes de potasio. Naturalmente, distintas plantas tienen distintos requerimientos de minerales. El nitrógeno es necesario para plantas con mucho follaje y éste elemento es esencial para la síntesis de proteínas en las plantas.
Para la obtención de agua potable en las ciudades se requiere procedimientos físicos y químicos como la sedimentación (para eliminar sustancias en suspensión), la aireación (para eliminar malos olores y oxigenarla), la coagulación (para eliminar materia colorante, lodo, materia en suspensión y bacterias que quedan atrapados en el precipitado),la filtración (para separar el precipitado formado en el proceso de coagulación), y la esterilización por clorificación (para destruir bacterias patógenas). Nuestra ciudad de Panamá posee un magnífico sistema de purificación del agua y gozamos de tener agua potable reconocida como de excelente calidad.
La Química se ocupa de cambiar o trasformar materiales, muchos de estos materiales se emplean en la construcción de casas, carreteras, puentes, etc., son transformados por los químicos del estado en que se encuentran en la naturaleza, a la forma en que serán utilizados en las construcciones, tales como el cemento. El cemento se produce con piedra caliza y arcilla en un proceso que involucra la pulverización de éstos, la mezcla en proporciones adecuadas para ser calentada en hornos cilíndricos especiales ( pueden medir 200 pies de largo por 10 de ancho) en donde alcanzan temperaturas superiores a los 1400ºC, los materiales se unen allí para formar pequeños grumos llamados clinker, que contienen silicatos y aluminatos de calcio; se agrega un pequeña cantidad de yeso y luego todo se reduce a un polvo fino, llamado cemento.
El uso de la arcilla se remonta a tiempos muy lejanos, parte de su uso en la fabricación de cerámica y porcelana, es muy usada como material de construcción. La arcilla no es una sola sustancia, sino una mezcla que varía, ya que hay varias clases de arcilla. El componente básico es el caolín, un silicato hidratado de aluminio; la arcilla se hornea para obtener un material de construcción muy resistente. Entre los materiales de construcción naturales más apreciados tenemos el mármol, roca formada por la acción del calor y la presión sobre la tierra caliza; el mármol adquiere un acentuad lustre y colores variados cuando se pule, por lo que se presta para construcciones de gran distinción y belleza. El granito, es una roca ígnea en la cual se mezclan feldespato, cuarzo y mica, también se presenta en colores variados y es brillante, durable y resistente.
El ser humano utiliza sus sentidos para percibir los objetos que están a su alcance y los cambios que se producen en su organismo y a su alrededor. Desde el punto de vista práctico busca las propiedades convenientes de la materia; las sustancias que sirven para algún fin (curar enfermedades, producir explosiones, crear olores y sabores agradables, etc) y que se pueden utilizar para fabricar objetos como ropa, utensilios y herramientas, aíslan estas sustancias de la naturaleza y experimentan con ellas para desarrollar y mejorar teorías concernientes a la estructura y el comportamiento de la materia.
El embalsamiento de cadáveres, rito funerario considerado como un arte para conservar los cuerpos después del fallecimiento es una práctica muy antigua que comenzó en Egipto (4000 años a. C.) y que ha perdurando por más de treinta siglos en otros pueblos como los asirios, judíos, persas, y los escitas. La práctica consiste en retirar el cerebro y vísceras del cuerpo y rellenar las cavidades con una mezcla de hierbas balsámicas y de otras sustancias. Los egipcios sumergían el cuerpo en carbonato de sosa, inyectaban bálsamos en las arterias y las venas, rellenaban las cavidades del torso con sustancias aromáticas y bituminosas y con sales, envolvían el cuerpo con telas saturadas de materiales similares. Los asirios utilizaban miel, los persas, cera y los judíos, especies y aloe. Alejandro Magno fue embalsamado con miel y cera.
Hoy en día, se utiliza formalina en los laboratorios de biología para conservar animales muertos para estudiarlos.
Los beneficios de las aplicaciones prácticas de la Química son muy evidentes pues la vida moderna no sería tan cómoda para los humanos si no se contara con la tecnología que proporciona la Química de hoy. Por ejemplo en otras épocas las técnicas químicas se utilizaban para aislar productos naturales y encontrar nuevas formas de utilizarlos; hoy en día se desarrollan técnicas para sintetizar sustancias nuevas mejores que las naturales o que podrían reemplazarlas por completo, con gran ahorro. Hablamos de los plásticos, tejidos, fármacos.
Por otro lado no se puede pasar por alto el significado económico que tiene la Química pues ofrece trabajo a obreros, personal administrativo, técnicos, profesionistas, empresarios, otros.
Una Química mal aplicada en nuestros días puede ocasionar: La bomba atómica, la lluvia ácida, el desgaste de la capa de ozono, la intoxicación por el consumo de alimentos vencidos, el uso indebido o inadecuado de de drogas, alcoholes, pesticidas, fertilizantes sintéticos, funguicidas, los desechos industriales, las sustancias radioactivas, las reacciones causadas por la auto receta de medicamentos, entre otras formas.
La investigación química ha ayudado al hombre a dominar la lucha contra los micro-organismos que propagan las enfermedades entre los animales y plantas. La Química analiza el producto natural para aislar la parte o sustancia con propiedades terapéuticas y la purifica; además las sintetiza.
La evolución científica, refleja directamente en la forma de vida del hombre, y ha logrado conquistas como el campo de la medicina con el uso de radioisótopos en el diagnostico, y en la agricultura al usar plaguicidas, abonos artificiales, reconocimientos de los componentes del suelo, etc.
Pero así como la química ha ayudado a mejorar la vida del hombre, también ha provocado peligros colaterales por el uso indiscriminado y sin control de productos químicos, tanto en el hogar como en la industria y el campo; que se han convertido, junto con sus desechos, en agentes contaminantes del suelo, el aire y el agua.
2.7- ¿De qué manera está relacionada con la industria?
La química tiene su participación en el adelanto tecnológico e industrial que se observa a nivel mundial, al punto que muchos países, como el Japón, han adquirido relevancia económica por manufacturar productos de gran demanda internacional.
Vivimos en una sociedad industrializada en donde una parte significativa de la económica mundial se basa en la industria química; los químicos desarrollan nuevos procesos que aumentan la eficiencia en el abastecimiento de alimentos, materiales de construcción, medicamentos, plásticos, fibras cinéticas, fertilizantes, etc. En la industria se generan productos, tanto de compuestos químicos sintéticos (plásticos, fibras ópticas, entre otros) como en los naturales (madera, metales, entre otros) satisfaciendo así las necesidades del hombre y de la mujer.
La industria textil, por ejemplo, usa muchas de las fibras para la fabricación de tejidos o telas procedentes de animales (lana, seda, pieles, cuero) pero otras vienen del reino vegetal (algodón, lino o hilo, el cáñamo). Las fibras animales y vegetales difieren en su estructura y propiedades. Por ejemplo, las de lana son finas y suaves; en ellas, las pequeñas plaquitas “escamas” superpuestas permiten encerrar el aire, por lo que la lana es un excelente material aislante, y, de ahí su uso protector contra el frío.
Las fibras de seda son higroscópicas (absorben humedad) y son muy útiles para la confección de vestidos (absorben el agua de la transpiración). La seda procede principalmente de China y Japón y se le conoce desde hace más de cinco mil (5000) años. El hilo de seda, como sabemos, se obtiene del gusano de seda.
La química también se refleja en la industria de cosmetología; el uso de los cosméticos, en forma de pinturas para la cara, para el cabello, cremas, polvos, pinturas, es muy antiguo. En la actualidad la fabricación de cosméticos es una industria millonaria en muchos países. Las cremas son fabricadas a partir de aceites (oliva, mineral, de almendra, de aguacate, etc.) o de ceras y grasa (cera de abeja, esperma de ballena, lanolina de la lana de oveja, parafina, etc. Llevan agua (como el agua de rosas) y un emulsificador (bórax y perfume).
En la selección de cosméticos y productos de aseo personal hay que tener presente que los ingredientes usados no necesitan ser exóticos ni costosos para ser efectivos.
2.8- ¿De qué manera está relacionada con la medicina?
Desde los lejanos tiempos de la alquimia, la Química ha estado relacionada con el tratamiento de enfermedades. Sabemos que las primeras sustancias usadas como medicamentos fueron producidos con recursos naturales como hojas, raíces, cortezas y semillas de distintas plantas. Cuando se sabe que algunos de estos productos naturales son eficaces para combatir alguna enfermedad, la química analiza el producto para aislar la parte o la sustancia con propiedades terapéuticas y purificarla. Un ejemplo lo tenemos en la vacuna contra la malaria. Los Incas en el Perú sabían desde mucho antes de la colonización española que podían combatir las fiebres y los escalofríos con una infusión preparada con la corteza del árbol Cinchona. Por supuesto los Incas no sabían que la enfermedad era malaria y tampoco sabían cómo se producía y como se trasmitía. Pero sabían cómo tratarla. Posteriores estudios en Europa con la corteza del mismo árbol llevaron el descubrimiento de la sustancia que era efectiva contra la malaria, la cual es la quinina. Por muchos años la quinina se obtenía del árbol de la cinchona pero a partir de 1944 se pudo sintetizar químicamente en los laboratorios. Los químicos aislaron la sustancia, la purificaron y mas tarde la sintetizaron. Lo mismo se ha hecho con la procaína o novocaína que tiene las mismas propiedades anestésicas que la cocaína pero que está libre de sus propiedades nocivas como la toxicidad y la tendencia de formar hábito.
La Química no se limita a aislar, purificar y sintetizar sustancias medicinales, a partir de productos naturales o con el modelo de productos naturales, sino que crea nuevas medicinas completamente originales. Paul Ehrlich, científico del siglo XVII preparó cientos de compuestos en búsqueda de un medicamento contra la enfermedad del sueño y luego otra contra la sífilis hasta llegar a obtener éxitos con el famoso salvarsán o compuesto 606, contra la sífilis (el número 606 fue el número de intentos de su búsqueda).
Los problemas relacionados con la medicina son motivo de preocupación para los químicos, y a través de la labor en conjunto del medico y el químico se logra resolver situaciones que afectan la salud del hombre. El químico elabora sustancias que ayudan al medico en el diagnostico y tratamiento de muchas enfermedades. Igualmente el químico elabora medicamentos que sirven para combatir infecciones y controlar enfermedades. El laboratorio clínico y el desempeño de los químicos cada día están ayudando a la medicina a mejorar la calidad de vida, pues ha servido en la lucha contra los microorganismos al descubrir las vacunas, sueros, antibióticos y otros productos para combatirla. En la lucha contra el HIV y diabetes en la fabricación de insulina humana que ayudan a contra restarla.
La radiación de alta energía emitida por el radio (un elemento químico) fue utilizada durante mucho tiempo en el tratamiento del cáncer. Actualmente se usa el cobalto-60 para el tratamiento del cáncer porque emite una radiación con más energía que la que emite el radio y es más barato que este
Para detectar desórdenes circulatorios de la sangre se utiliza una solución de cloruro sódico (NaCl) que contenga una pequeña cantidad de sodio radiactivo y midiendo la radiación el médico puede saber si la circulación de la sangre es anormal.
Para el estudio de los desórdenes cerebrales se utiliza una tomografía de emisión de protones conocida como PET. Se le administra al paciente una dosis de glucosa (C6H12O6) que contenga una pequeña cantidad de carbono-11 (11C), que es radiactivo y emite positrones, luego se hace un barrido del cerebro para detectar los positrones emitidos por la glucosa radiactiva “marcada”. Se establecen las diferencias entre la glucosa inyectada y metabolizada por los cerebros normales y los anormales. Por ejemplo, con la técnica PET se ha encontrado que el cerebro de un esquizofrénico metaboliza alrededor de un 20 % de la glucosa que metaboliza un individuo normal.
Entre los medicamentos que debemos a la química tenemos las drogas sulfas ( Gerhald Domagk en 1935 descubrió el pigmento Prontosil, efectivo contra infecciones por estreptococos y neumococos) todas las drogas sulfas son derivadas del prontosil; la droga básica en este grupo es la sulfanilamida NH2C6H4SO2NH2. El sulfatiazol es NH2C6H4SO2NHC3H2NS.
Aunque los antibióticos son sustancias químicas producidas por hongos y bacterias, el conocimiento y la aplicación de estas sustancias son también conquistas de la química. Los antibióticos tienen la propiedad de inhibir el crecimiento de gérmenes. La penicilina es el primero de los antibióticos conocidos y mas usados, descubierto por Sir Alexander Fleming en 1929. Otros antibióticos son: Estreptomicina, aureomicina, cloromicetina, terramicina.
Finalmente no podemos olvidar que la presencia de la química en la medicina es muy extensa, e implica además los marcapasos, los plasmas, las prótesis, las dentaduras postizas, botellas de infusiones, jeringuillas, los aparatos de diagnosis, audífonos, gafas, vendajes, tubos, guantes, accesorios y equipos médicos, fármacos, plásticos, entre otros.
Actualmente los investigadores químicos ponen todos sus esfuerzos en lograr avances contra algunas de las más extendidas plagas de la humanidad como el cáncer, el SIDA, el Alzheirmenr, la diabetes, enfermedades cardiovasculares, reumas, alergias, etc.
En Panamá, hace sólo un año (2006) se presentó en la Caja de Seguro Social el caso de más de doscientas cincuenta muertes por intoxicación debido el uso de algunos medicamentos, que por equivocación, contenían dietilén glicol en lugar de glicerina como disolvente. Los pacientes tomaron los medicamentos para curarse de resfriado común y terminaron intoxicados. De esta manera vemos la importancia del papel de los análisis químicos y del trabajo de los químicos en la medicina. Desgraciadamente el precio que se pagó fue muy caro por un error cometido ¿por ignorancia o a conciencia? Aún las autoridades están deslindando el problema.
2.9 -¿De qué manera está relacionada con el ambiente natural ?
Toda la belleza natural se debe a las reacciones químicas que ocurren en ella. Un ejemplo son los mecanismos por medio del cual se genera el color de las plantas también el estudio de la estructura y composición de la atmósfera.
La naturaleza es el mejor laboratorio químico en donde los procesos se dan algunos espontáneamente mientras otros se tardan muchos años en completarse, pero el resultado es la diversidad de seres vivos y de materia inorgánica existente.
El aire y el agua se calientan mediante energía solar, dado lugares vientos y corrientes que producen clima. Junto con los nutrientes de la tierra, estos factores disponen el medio para la vida terrestre y marina.
Hoy en día la atmósfera está contaminada por el aumento de desechos gaseosos de las industrias, los combustibles y el mal manejo de insecticidas y aerosoles; todo esta agregado a la falta de conciencia publica para desarrollar actividades que disminuyan los efectos de los agentes contaminantes.
Un peligro ecológico que esta llamando la atención de los ecologistas, es la llamada “lluvia acida” la cual se debe a la presencia de desechos químicos de sulfuros y otras sustancias acidas, en la atmósfera; por ejemplo, el azufre al combinarse con el oxigeno del aire, origina el dióxido de azufre, la forma gaseosa en la cual llega el azufre procedente de las chimeneas industriales. Al moverse el aire, el gas se combina con el agua del ambiente para formar acido sulfúrico, el cual precipita en asocio con la lluvia, originado la lluvia acida que hace daños irreversibles a los automóviles, edificios, maquinarias, bosques, agua de los ríos, lagos, etc.
Otro problema por contaminación gaseosa esta provocando la disminución de ozono en la atmósfera. El uso de las sustancias llamadas clorofluocarbono, cuyos desechos van hacia el aire, es una de las principales causas de la disminución del ozono en la estratosfera. Los clorofluocarbono son muy usados en la refrigeración y los aerosoles. Los desechos gaseosos de estos productos atacan al ozono produciendo los llamados “agujeros de ozono” por donde los rayos ultravioleta atraviesan la estratosfera y a llegar a la tierra pueden causar cáncer de piel y otros males. En las regiones polares este proceso ha causado grandes daños a sus ecosistemas.
La tala y quema indiscriminada de los bosques y de los combustibles fósiles es una práctica que altera la cantidad de dióxido de carbono en el aire, provocando olas de calor que afectan directamente al medio ambiente. Este fenómeno llamado “efecto de invernadero”, por el aumento el dióxido de carbono atmosférico causa que se sienta cada vez más calor durante el verano. Además, el efecto de invernadero provoca un calentamiento anormal de la tierra y las consecuencias son grandes inundaciones a causa de la fusión de los hielos polares, sequías en diversas áreas de nuestro planeta que van a convertir tierras fértiles en desiertos, y eventualmente el colapso de la falta de alimentos.
Los desechos industriales y las aguas negras depositadas en los ríos y mares también causan un desequilibrio químico, en donde los peces son los organismos mas afectados.
La contaminación de las aguas puede ser accidental, pero en la mayoría de los casos es consecuencia de la falta de responsabilidad y prevención, de la ignorancia y de la mala costumbre de arrojar la basura al agua. Todo esto trae como consecuencias un efecto negativo sobre la flora y fauna acuática.
La preservación del medio ambiente es uno de los problemas en el que el mundo entero tiene fijada su atención y como estudiante de pensamiento crítico y analítico también debes participar activamente. Y no es para menos luego de tantos problemas ecológicos por desequilibrios químicos que todos causamos. El alto nivel de contaminación del medio ambiente ha llevado a la extinción de unas 85 de especies mamíferas desde 1600 hasta nuestros días. Se calcula que 55 de esas especies desaparecieron en este siglo. Pero así como estas especies nos abandonaron existe un latente peligro de desaparición de unas 30,000 variedades de plantas, algo más del 10% de la vida vegetal, incrementando las áreas desérticas de la Tierra. Este ritmo de destrucción ecológica supera en varios miles de veces al ritmo natural de contaminación.
Accidentes como el de Seveso, Italia (1976) de Bhopal, India (1984) o el de Basel (1986) son una muestra dramática de las consecuencias de una Química mal utilizada. Se adiciona a esto el riesgo que existe al manipular, tratar física o químicamente los residuos peligrosos o al disponerlos en confinamientos. Tan sólo medir el uso de los diversos materiales químicos conlleva un riesgo.
Los productos químicos son tantos y tan diversos que casi se hace imposible medir el efecto que tienen o van a tener a mediano y largo plazo en las personas o en el ambiente natural. Un ejemplo fue lo que sucedió en Minamala, Japón, en donde había enfermos desde 1956 con problemas de audición, de la vista, del equilibrio, entre otros, y fue hasta en 1968 que se confirmó que se debía a la intoxicación por metilmercurio. Cientos de personas murieron sin saber la causa de su muerte.
Tema 3: ¿SE PUEDE HABLAR DE UNA EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LA QUÍMICA?
3.1- ¿Cómo era la química antigua?
El hombre primitivo desarrolló artes técnicas para producir y mantener la llama del fuego; así como también la utilización del mismo para su provecho en la cocción de sus alimentos, en la confección de herramientas valiéndose de la facilidad con que los materiales metálicos ( cobre, bronce y hierro) podían fundirse y ser maleables con el calor de la llama. Fabricar armas para su defensa y la cacería, para combatir el frío, elaborar instrumentos de alfarería e instrumentos para realizar su trabajo diario.
Excavaciones realizadas en ruinas de ciudades antiguas dan testimonio del uso de utensilios de metales, cerámicas, vidrios, telas, pinturas y perfumes elaborados mediante un conjunto de conocimientos químicos.
Ya desde los tiempos de Noé se hace mención del consumo y los efectos de la más usual de las drogas: el alcohol.
3.1.1- ¿Qué contribución hicieron los egipcios, griegos, árabes, chinos a la Química?
Se cree que la Química se inició en Egipto por el desarrollo tan avanzado que se dio allí de esta ciencia, aunque los procesos eran operaciones aisladas sin que existiera relación alguna entre ellos. En el Egipto arcaico alcanzó un notable desarrollo la obtención de colorantes minerales y vegetales, de colas, ceras y barnices. El rojo se obtuvo con limonita arcillosa quemada, el amarillo con ocre terroso compuesto por óxidos de hierro hidratados, el azul a partir de óxido de cobre y el verde, mezclando el amarillo y el azul. Utilizaron el estaño y el cobre para preparar el bronce, fabricaron el acero (3000 años a. C.), fabricaron el vidrio, lo colorearon con óxido de cobalto; fabricaron esmaltes, emplearon el cuero, la lana, el algodón, el lino, teñían las telas con índigo y púrpura; fabricaron jabones, tintas, perfumes, bálsamos, betunes, cosméticos, venenos, drogas embriagantes (opio y una especie de cerveza), entre otros.
Para el año 2000 a. C. Los chinos realizaban trabajos sobre la materia con la tesis de que la materia se constituía de cuatro elementos: Madera, tierra, agua y fuego. Elaboraron una mezcla explosiva, la pólvora mezclando salitre, azufre y carbón,, que emplearon como fuegos artificiales para diversión era la pólvora de “flagrativa", y doscientos años después inventaron la pólvora explosiva. Desarrollaron la artesanía, orfebrería, porcelana, tejidos de seda y algodón, además la metalurgia del hierro zinc y cobre.
Los importantes avances que la metalurgia china se consiguió en fechas muy tempranas en donde desarrollaron la técnica de la copelación (siglo III antes de C.), como procedimiento para el refino del oro y la plata, mediante su aleación con plomo y la oxidación posterior del plomo fundido para separarlo del metal precioso.
Con los griegos, la química práctica sufrió un estancamiento ya que se dedicaron sobre todo a las matemáticas y la filosofía. Tales de Mileto 600 años a.C., pensaba que toda materia procedía del agua, que podía solidificarse en tierra o evaporarse en aire. Tenían la idea de que el universo estaba constituido de cuatro elementos: Aire, agua, fuego y tierra.
Empédocles de Agriento en el año 430 a.C. fue quien dio estos nombres a estos elementos; pero el significado de “elemento” para ellos no era el mismo que el que conocemos hoy. Por ejemplo, el aire para ellos era cualquier gas (hoy sabemos que es una mezcla de gases), así, si el agua hervía se transformaba en aire. Un siglo más tarde, Aristóteles supuso que el cielo constituía un quinto elemento, el éter. Los griegos creían que las substancias de la tierra estaban formadas por las distintas combinaciones de estos elementos en distintas proporciones.
Uno de los grandes aportes que hicieron los griegos a la química fue dar el primer paso hacia la explicación de la constitución íntima de la materia:
Planteaban la cuestión de si la materia era continua o discontinua, es decir si podía ser dividida y subdividida indefinidamente en un polvo cada vez más fino, o si, al término de este proceso se llegaría a un punto en el que las partículas fuesen indivisibles (Demócrito).Según él, los elementos estaban compuestos por átomos.
Los árabes, aunque no lograron aportar numerosos progresos a la Química de laboratorio y en técnicas de separación y destilación, obtuvieron el alcohol o espíritu de vino, ácidos minerales como el ácido nítrico y el sulfúrico.
El real objetivo de ellos era el de producir oro por medio de reacciones catalíticas de ciertos elementos. Ar Razí (Máximo alquimista árabe) escribió un libro sobre las aguas fuertes que según los estudiosos del tema no eran mas que soluciones de sal corrosivas. Creían que los metales consistían en azufre y mercurio, no propiamente estas sustancias que conocían muy bien, sino más bien el principio del mercurio, que confería la propiedad de fluidez a los metales, y el principio del azufre que convertía en combustibles a las sustancias y corroía a los metales. Las reacciones químicas se explicaban en términos de cambios en las cantidades de esos principios dentro de las sustancias materiales.
Los primeros pensamientos filosóficos hindúes (siglo5 a.C.) planteaban a la naturaleza como una concepción de elementos materiales (fuego, viento, agua, tierra y espacio). China e India poseían grandes recursos de salitre.
Uno de los grandes descubrimientos de los hindúes fue la sal de amoníaco descubierto durante los siglos 1 y 2 d.C. Su importancia se basó en su capacidad de sublimación disociándose en 2 materiales corrosivos, amoníaco y ácido clorhídrico los cuáles atacan fuertemente a los metales.
3.1.2- ¿En qué consistía la alquimia y qué relación tiene con la yatroquímica?
El término alquimia viene derivado del árabe Alkimiya. Sin embargo en Egipto viene de la raíz Kimm que significa negro. Viene a ser, pues, Arte Negro.
La alquimia fue el resultado de la fusión de las teorías que planteaban los griegos con las prácticas experimentales de los egipcios. Los hombres que la practicaron fueron llamados alquimistas y su propósito principal era la de transformar todos los metales en oro y en la consecución de un licor o elixir de la vida para prolongarla indefinidamente. El concepto fundamental de la alquimia procedía de la doctrina aristotélica de que todas las cosas tienden a alcanzar la perfección. Puesto que otros metales eran considerados menos perfectos que el oro, era razonable suponer que la naturaleza formaba oro a partir de esos metales en el interior de la tierra, y, con habilidad y diligencia un artesano podría producir este proceso en su taller.
Los alquimistas medievales, aunque sumergidos en la magia y la charlatanería llegaron a conclusiones algo razonables y verosímiles.
La alquimia comenzó a ponerse de moda en occidente a mediados del siglo 12 cuando trataron de explicar las diversas propiedades de las sustancias atribuyendo dichas propiedades a determinados elementos. Identificaron el mercurio como el elemento que confería propiedades metálicas a las sustancias, y el azufre como el que impartía la propiedad de la combustibilidad.
Desde el punto de vista metodológico se le atribuye a los alquimistas una operación fundamental en química que es pesar: Sus filtros exigían una dosificación minuciosa de los ingredientes que se mezclaban. Así, en sus laboratorios los alquimistas elaboraron lo que mas tarde iba a ser el método cuantitativo.
La alquimia al pasar a Europa, a través de España en el siglo XII, tuvo una gran influencia en el pensamiento medieval y se relacionó al oscurantismo y la magia negra teniendo como objetivo principal encontrar la forma de producir oro.
Sin embargo, después del siglo XV su atención se dirigió más que todo a la medicina.
El principal exponente de la alquimia aplicada en medicina en esta época fue Paracelso quien consideró que el cuerpo humano estaba constituido por sal, azufre y mercurio que representaban respectivamente la tierra, el aire y el agua. Al fuego lo consideraba imponderable o no material. Y que las enfermedades eran consecuencia de una desproporción entre estas tres sustancias. Creía también en la existencia de un elemento por descubrir, común a todos, del cual los cuatro elementos eran simplemente formas derivadas. A este elemento principal de la creación le llamó Alcaesto, y mantenía que si fuera encontrado podría ser la piedra filosofal, la medicina universal y el disolvente irresistible.
La principal rebelión total contra las ideas tradicionales en la Europa del Renacimiento fue la del médico Theophrastus Bombast von Hohenheim, llamado Paracelso, que vivió durante la primera mitad del siglo 16. Basándose principalmente en las doctrinas alquimistas, desplazó a un segundo plano la teoría de los cuatro elementos y también la de los cuatro humores orgánicos. Formuló una visión dinámica del universo, del cuerpo humano y de sus enfermedades fundamentada en las tres "sustancias" alquímicas ("mercurius", "sulphur" y "sal") y en el "arqueo", fuerza vital específica que las ordenaba en el cuerpo del hombre.
Después de Paracelso, los alquimistas de Europa se dividieron en dos grupos: Uno compuesto por alquimistas que se dedicaron intensamente al descubrimiento científico de nuevos compuestos y reacciones los cuales fueron los antecesores legítimos de la Química moderna. El segundo grupo se inclinó hacia lo visionario y metafísico de la vieja alquimia y desarrolló una práctica basada en la impostura, la magia negra y el fraude de la que se deriva la actual noción de alquimia.
Los tres elementos, mercurio, azufre y sal constituyeron la tria prima de Paracelso que fue el paladín de la yatroquímica. Mientras que la alquimia buscaba la piedra filosofal, la yatroquímica se proponía curar enfermedades.
El sistema yatroquímico, vigente durante la segunda mitad del siglo XVII, asumió las interpretaciones paracelsistas, pero eliminando sus elementos panvitalistas y metafísicos, que sustituyó por el mecanicismo, el atomismo y el método científico inductivo.
El último de los yatroquímicos fue Van Helmont, a quien muchos consideraron como el eslabón entre los alquimistas y los químicos modernos. Rechazó tanto las teorías de Paracelso como las de Aristóteles y revivió la vieja teoría de Tales de Mileto que consideraba el agua como elemento primario. Durante la segunda mitad del siglo XVII, Johann Baptist van Helmont realizó importantes investigaciones sobre los gases y las bases, creando el término "gas" y denominando "álcalis" a las lejías.
3.1.3- ¿Qué sostenía la teoría del flogisto para que la relacionaran con los principios de la química actual ?
La teoría del flogisto, que es enunciado a principios del siglo XVIII, en 1702 por Enest Stahl es considerada como la primera gran teoría de la Química moderna. Afirma que toda sustancia combustible está compuesto de cenizas y Flogisto, siendo esta una sustancia muy inflamable que desaparece durante la combustión, poniéndose de manifiesto por las llamas.
La teoría del flogisto dice que todo material combustible es rico en flogisto el cual se pierde cuando ocurre la combustión del material. Esta teoría marca el gran principio de la química y durante más de 100 años se consideró que era una explicación correcta al proceso de combustión.
La base de esta teoría era la ganancia de peso al arder un metal, pues las cenizas pesaban más que el metal. La reacción es:
Metal + calor =====> cenizas + flogisto.
De acuerdo con estas ideas los metales estaban formados por flogisto y la cal correspondiente de modo que cuando se calcinaban el flogisto se desprendía y dejaba libre la cal. Del mismo modo para obtener metal a partir de la cal era necesario añadirle flogisto el cual podía obtenerse de una sustancia rica en este principio, como el carbón por ejemplo. Esto significaba según Stahl, que el flogisto tenía un peso negativo.
La Química se convirtió en una verdadera ciencia a partir del científico francés Antonio Lavoisier (1743-1794). En 1770 realizó una serie de experimentos cuidadosos sobre la combustión, descubriendo que no solo los metales aumentaban de peso al arder sino también otras sustancias. Observó que parte del aire en contacto con el material que ardía se empleaba en su combustión, y que el aumento de peso era igual al peso del aire que desaparecía. Concluyó que el aire estaba formado de dos gases por lo menos y que solo uno de ellos interviene en la combustión.
Su trabajo colocó a la Química en el verdadero rango de ciencia experimental pues para realizar sus experimentos hizo uso de la balanza y demostró experimentalmente que cuando se calienta mercurio con oxígeno se quema el mercurio y se obtiene ceniza. Sus experimentos demostraron que el peso de la masa de la ceniza de mercurio era exactamente igual a la suma de las masas del mercurio y el oxígeno. Además, al someter la ceniza a una temperatura más elevada, se descompuso en mercurio y oxígeno, lo cual corroboró la idea de Lavoisier con respecto a la conservación de la materia. Con esto llegó a establecer la ley de la Conservación de la materia. Algunos historiadores afirman que puede considerarse como la primera gran teoría de la química moderna. En 1789 publicó El Tratado Elemental de la Química, poniendo a la Química al alcance de todos los hombres.
Derribó la Teoría del Flogisto y fundó la Química moderna. Refutó la teoría del flogisto al dar una explicación correcta del fenómeno de la combustión. Demostró con una serie de experimentos que el aire contiene un 20% de oxígeno y que la combustión es debida a la combinación de una sustancia combustible con oxígeno. Utilizó la balanza de laboratorio para darle apoyo cuantitativo a su trabajo. Creó las bases de la Química moderna al establecer la noción precisa de la sustancia pura. Definió los elementos como sustancias que no pueden ser descompuestas por medios químicos. Además preparó el camino para la aceptación de la ley de la Conservación de la masa. Sustituyó el sistema antiguo de nomenclatura usada por los alquimistas por la nomenclatura química racional utilizada hoy en día y ayudó a organizar los elementos en forma periódica. Después de su muerte en la guillotina (1794) sus colegas continuaron su trabajo estableciendo la química moderna.
A principios del siglo XVIII, el médico Georg Ernst Stahl (1660-1734) siguiendo las ideas de su maestro J.J.Becher (1635-1682), propuso una explicación conjunta de la calcinación de los metales, la combustión de los cuerpos combustibles y la respiración de los animales, basada en la existencia de un "principio de la combustibilidad" que denominó "flogisto". De acuerdo con sus ideas, los metales estaban formados por flogisto y la cal correspondiente, de modo que, cuando se calcinaban, el flogisto se desprendía y dejaba libre la cal. Del mismo modo, para obtener el metal a partir de la cal, era necesario añadirle flogisto, el cual podía obtenerse a partir de una sustancia rica en este principio, como el carbón, por ejemplo.
3.2- ¿Qué diferencias hay entre la química moderna y la contemporánea?
Con la actuación del químico inglés Robert Boyle (1627-1691) se inicia una nueva era en la que desaparece casi por completo la alquimia y surge la química como la ciencia que conocemos hoy. Él realizó importantes experimentos sobre las propiedades de los gases, la calcinación de los metales y la distinción entre ácido y álcalis. Formuló la ley que lleva su nombre, según la cual, a temperatura constante, el volumen de una cantidad determinada de gas varía en proporción inversa a la presión que sobre él se ejerza. Descubrió un método para separar el fósforo, preparó hidrógeno mediante la reacción de ácidos sobre limaduras de acero y realizó experimentos con gases. En atención a su intensa y fecunda labor, hay muchos que consideran a Boyle como el fundador de la Química.
Posteriormente el químico sueco Jons Jacob de Berzelius representó los símbolos de los átomos de los elementos por letras o par de letras iniciales.
En el siglo XIX, los avances más sorprendentes de la Química se producen en el área de la Química Orgánica. Se han preparados muchos compuestos nuevos. Sin embargo, entre los muchos adelantos registrados por la Química en este siglo, hay dos que resaltan por su importancia en el desarrollo de la Química Inorgánica. La introducción de la Tabla Periódica de los Elementos y el descubrimiento del electrón. A finales de este siglo y comienzos del siguiente se trata de explicar la estructura atómica sugiriendo su divisibilidad, contrario a la teoría de John Dalton.
Cabe señalar que hoy en día los científicos se han visto enfrentados a un desconcertante grupo de partículas subatómicas, gracias al estudio de la radioactividad. Cuando se descompone un neutrón en un protón liberando un electrón (descomposición beta) existe una diminuta porción de masa con la que no se contaba, es debida a la presencia de una partícula llamada Nutrino. Más tarde se descubrieron los rayos cósmicos que son partículas especiales del tipo de los electrones pesados llamados Muones y Piones o Pi-mesones, que mantienen unidos a los protones y neutrones en el núcleo del átomo. Los electrones, los muones y los neutrinos son variaciones de una misma partícula llamada Leptón, en tanto que los protones, neutrones y piones son variaciones de una misma partícula llamada Hadrón. Existe otro tipo de partícula conocida como Bosones, que incluyen las diminutas partículas mensajeras que transitan toda la fuerza cósmica del universo. Los Fotones, por ejemplo, son los bosones que transportan la fuerza electromagnética, y pueden existir partículas llamadas Gravitones, responsables de la fuerza gravitatoria.
Como si esto fuera poco, los científicos están convencidos de que cada partícula tiene una antipartícula, es decir, su imagen reversa invisible, semejante pero en todos los sentidos opuesta. Por cada electrón existe un postitrón invisible de carga positiva. Por cada quarck existe un antiquarck.
Una importante contribución al progreso tecnológico le corresponde a la Química Orgánica que ha permitido desde la fabricación de plásticos y fibras sintéticas hasta el desarrollo de la Petroquímica. La Agricultura aprovecha pesticidas, fertilizantes y sustancias que estimulan el crecimiento de las plantas. En la industria alimenticia la adición de conservantes y colorantes y el control de la calidad requieren un rigurosísimo control químico.
En el siglo XX un avance importante fue la fundación de la bioquímica que se inició con el análisis de fluidos corporales para después ampliarse en la búsqueda de formas de determinar la naturaleza y función de los componentes celulares (Biología molecular).
3.3- ¿ Cómo la cultura panameña ha demostrado aportes a la Química?
Como quiera que para tener una idea de conjunto que concuerde con los hechos probables o comprobados del pasado histórico de nuestro país en el ámbito de la Química, es necesario establecer una serie de vallas mediante los cuales se puedan separar con cierto rigor los aportes a la química de nuestros antepasados y que Panamá, ha sido influenciada por las diversas inmigraciones tanto de indígenas como de colonizadores y posteriormente, como país de tránsito, por muchas otras culturas.
Los estudios arqueológicos, paleontológicos y antropológicos sirven como testimonio de hechos a falta de información oral y escrita y se consideran como verdaderos, en virtud de que en los restos arqueológicos se pueden verificar mediante procedimientos científicos como la técnica del Carbono 14; la paleontología y la antropología nos permiten deducir el tipo de vida social, costumbres, alimentación y las condiciones peculiares en que cada comunidad se desenvolvió lo cual va a constituir los aportes a la química que de otra manera hubiese permanecido en la penumbra, desconocidos para el hombre de hoy. En este sentido también se puede recoger información en los cantos y narraciones, en las fábulas y leyendas, y en las sentencias y resfranes transmitidos por la tradición, constituyen una valiosa fuente en el estudio de los aportes de la cultura panameña a la Química a través de las épocas .
3.3.1- ¿Qué legados ha dejado la Química en la época precolombina, en panamá?
La originalidad de las culturas indígenas en Panamá reside en su manera especial de modelar su propia vida. Sus vestidos y adornos personales constituyen la nota característica que los diferencia. Se reconocen tres grandes áreas culturales primitivas en el istmo de Panamá: La Guaymí, desde la provincia de Coclé hasta los límites con Costa Rica; La Kuna y la Chocó, situadas en la zona este del país. La cultura Kuna presenta dos subdivisiones. La insular, más susceptible a la aculturación y la Continental, que presenta aspectos más primitivos.
Por su parte Samuel Kirland Lothrop, de la universidad de Cambridge explica que en la región de Bocas del Toro existen restos de procedencia azteca y el resto de las otras zonas del istmo fue invadido probablemente por tribus Chibchas. Lo cual significa que el primitivo panameño tuvo que haber procedido de alguna región separada del istmo, que su química, en su fase primaria, no fue en manera alguna un producto original ni especializado, sino la resultante de la coexistencia de elementos étnicos y sociales, que unidos a las particularidades ambientales del istmo se manifestaron luego en sus costumbres. En cuanto a la limpieza, por ejemplo, Lothrop observó que nuestros indios demostraron una gran afición al baño. Durante las celebraciones extraían vino del jugo del maguay para beber.
Se ha hecho el intento de sistematizar las culturas indígenas precolombinas del istmo de Panamá, interviniendo en esta tarea Max Hule, Herbert Spinden y W. Holmes los cuales hicieron hallazgos de un extremo al otro del país, como en la provincia de Chiriquí, decoración plástica en forma de ave, en la provincia de Coclé posibles relaciones con la cultura Chimu del Perú, las investigaciones del Barón Erland Nordenskiold, de las culturas darienitas.
Fred MCkim ha realizado valiosas contribuciones al esclarecimiento de los aportes que nuestros indios kunas han podido hacer a la Química, contribuciones en el campo de la etnografía y la etnología precisando datos de interés en lo relativo a la farmacopea de los kunas, ceremonias religiosas y fúnebres, entre otros, en su publicación titulada “Coral Islands of Panama”.
La doctora Araúz ha sido hasta el presente la que más ha contribuido dentro de nuestros nacionales, al conocimiento de la realidad indígena, pincipalmente de San Blás, en lo que respecta a sus costumbres, ritos, alimentaciones, etc., y sus escritos proporcionan una buena fuente de la aplicación de la química por nuestros indígenas.
3.3.2- ¿Qué legados ha dejado la química en la época colonial, en Panamá?
En su último viaje al Nuevo Mundo Colón visitó las costas panameñas en 1502 y en la región del norte de Veraguas fundó la primera colonia española en el istmo. A partir de allí la acción conquistadora en el istmo se incrementa con las potencias imperialistas de Europa en búsqueda de una ruta hacia el reino de las especias. Debido al interés que tenían los conquistadores por obtener las piedras preciosas que poseían nuestros indígenas, muchas veces realizaban trueques o intercambios de los productos que traían como espejos, esencias, especias, colorantes, introducen plantas exóticas que luego emplean los indígenas para obtener medicinas y remedios para sus rituales religiosos.
3.3.3- ¿Qué legados ha dejado la química en la época post- colonial y en la época actual, en Panamá?
Después de la época colonial, nuestros indígenas se habituaron al uso de muchos de los productos traídos por los conquistadores, tales como las telas, las chaquiras, el nylon, el uso de especias de origen vegetal como el cilantro, el orégano, el curry, espárragos, cebollas, apio, perejil, tomate, ajos, ajíes, y muchas plantas medicinales introducidas por los europeos .
Aún hoy en día el empleo de plantas medicinales y sus diversas aplicaciones adquiere una mayor importancia en las comunidades indígenas y rurales de nuestras provincias, en donde se siguen usando, por ser baratas, a diferencia de la droga patentada, que es costosa par el presupuesto familiar.
Rutilio Paredes y Heradio Herrera (1998) en su Guía Interpretativa de Plantas Medicinales INAIGAR, ofrecen el uso de las plantas medicinales kunas y sus diversas aplicaciones para el cuidado de la salud. Ver lectura #1.
Lectura # 1- Tratamiento químico de las plantas por los indios Kunas. Fuente: Guía Interpretativa de Plantas Medicinales INAIGAR de Rutilio Paredes y Heradio Herrera.
El ingeniero químico, Don Guillermo Patterson, realizó muchos escritos y conferencias así como investigaciones científicas que dieron a conocer a Panamá entre las décadas 40, 50 y 60 Entre sus actividades destacadas que tienen que ver con la Química:.
segundo taller
Estrategias de solución
· Usar el msn para comunicación entre compañeros
Internet:http://es.wikipedia.org/wiki/
http://www.monografias.com/trabajos34/
http://apuntes.rincondelvago.com/ramas-de-la-quimica
http://www.icarito.cl/medio/articulo
Hipótesis
1.si los instrumento de la química se
dividen en clases entonces la quimica es
una ciencia compleja por la utilización
de muchos instrumento para sus estudios.
2.si los químicos utilizan pasos para
realizar experimentos entonces la química
es una ciencia organizada para la
resolución de sus investigaciones.
3.si la química pose varias ramas de
estudio entonces es una ciencia
que se interesa por otros
caminos no solo por uno.
4.si el objeto de la química es las
propiedades de la sustancia
y los cambios de la materia entonces
la quimica es una c
iencia que lo estudia “todo”.
Delimitación
¿clases son los instrumentos utilizado de en la química?
¿que son los materias especializados?
¿como trabajan los químicos en sus experimentos?
¿Cuáles son algunas ramas de la química?
¿cual es el objeto de estudio de la química?
Comparación del resultado
En nuestro comparación descubrimos
que muchas cosas que pensábamos
de la química eran erróneas y
formamos con nuestras
subpregunstas y los investigado
de que la química se divide en
muchas ramas de estudio y
su objeto de estudio es casi todo
además utilizan paso
muy especificos para
una mejor experimentacion
Síntesis o solución
Nuestra definición de química
es que es una ciencia
compleja que utiliza
diferentes instrumentos
que se clasifican según su
función como hay instrumentos
mas especializado para experiment
o mas complejos; que pose
una serie de pasos para la mejor
realización de sus experimentos de
las diversas ramas que componen la
química y es una ciencia que
estudia todos los cambios de la
propiedades de los elementos en
general; que es una ciencia integral
y de disciplina que sirve para
el entendimiento de otras ciencias
Síntesis o solución
Taller nuemro 3 de quimica
Objetivos específicos:
1.Crear una definición de
quimica con nuestro conocimientos.
2. dar una definición de quica en
base a lo que sabemos e investigamos.
Objetivo general: averiguar
una definición de química
primer taller
¿Cuál es la diferencia entre el método para resolver cosas en la vida diaria y el método utilizados por lo científicos?
Objetivos
Contenido
Contexto
Delimitacion
Hipótesis
Estrategias de solución
Comprobación del resultado
Aplicación a otras situaciones
Síntesis o solución
Generales: Valorar el trabajo que hacen los científicos y los procedimientos científicos que emplean
A. Método Científico.
A.1. Conceptos y pasos.
Vida diaria
1. ¿Cuáles son algunos problemas de la vida diaria?
2. ¿cuales son las semejanzas entre método científico y el método de la vida diaria?
3. ¿Qué resuelve el método científico?
4. ¿Qué es el método científico?
5. ¿Qué es método de la vida diaria?
Si la semejanza del método de la vida diaria con el científico es que usan los mismos pasos para resolver los problemas que se le presentan entonces lo que es diferente es que el método científico pose dos pilares muy importante para comprobar mejor los resultados a través de la experimentación de otros.
Entramos en conclusión de que la diferencia que existe entre ambos es que el de la vida diaria sirve para resolver problemas en generalmente en cosas propias y el científico sirve para resolver problemas mas estrechos para darle una solución comcrepta y precisa además de revisada por otros científicos.
Específicos: 1. saber las diferencias del método diario y el método científico.
2.saber usar el método científico
Si el método científico es el conjunto de paso y estrategias para la adquisición de conocimiento, para el decrubrir la solución de problemas con tener confianza en tener el conocimiento y el resultado valido mientras que el método d la vida diaria es para resolver problemas diarios al instante. Entonces ambos métodos son con el mismo fin pero con diferentes razones de uso.
1.¿cuales son los orígenes de la química?
2.¿que es la alquimia?
La alquimia es el término derivado del árabe Alkimiya. Sin embargo en Egipto viene de la raíz Kimm que significa negro. Viene a ser, pues, Arte Negro. La alquimia fue el resultado de la fusión de las teorías que planteaban los griegos con las prácticas experimentales de los egipcios. Los hombres que la practicaron fueron llamados alquimistas.
3.¿a que se dedicaban los alquimistas?
se dedicaban principalmente a la transformación de todos los metales en oro y en la consecución de un licor o elixir de la vida para prolongarla indefinidamente.
4.¿mencione 3 exponentes de la alquimia mediaval?
primer exponente:La alquimia comenzó a ponerse de moda en occidente a mediados del siglo 12.
segundo exponente:trataron de explicar las diversas propiedades de las sustancias atribuyendo dichas propiedades a determinados elementos.
tercer exponente:el mercurio como el elemento que confería propiedades metálicas a las sustancias, y el azufre como el que impartía la propiedad de la combustibilidad.
5.¿por qué se dice que la alquimia dio aportes a la química y cuales son estos aportes?
es por que dio una operación fundamental en química que es pesar: Sus filtros exigían una dosificación minuciosa de los ingredientes que se mezclaban. Así, en sus laboratorios los alquimistas elaboraron lo que mas tarde iba a ser el método cuantitativo.
6.¿que es la yeatroquímica?
Es uno de los grupo en que se dividieron los alquimistas en Europa que se inclinaron hacia lo visionario y metafísico de la vieja alquimia y desarrolló una práctica basada en la impostura, la magia negra y el fraude de la que se deriva la actual noción de alquimia.
7.¿mencione 3 exponentes de la yeatroquimica?
prime exponente: Los tres elementos, mercurio, azufre y sal constituyeron la tria prima de Paracelso que fue el paladín de la yatroquímica.
segundo exponente: Mientras que la alquimia buscaba la piedra filosofal, la yatroquímica se proponía curar enfermedades.
tercer exponente:El sistema yatroquímico, vigente durante la segunda mitad del siglo XVII, asumió las interpretaciones paracelsistas, pero eliminando sus elementos panvitalistas y metafísicos, que sustituyó por el mecanicismo, el atomismo y el método científico inductivo.
8.¿mencione 5 aportes de la yeatroquímica y el desarrollo de la quimica?
9.¿explique en que consiste la teoría del flogisto?
Afirma que toda sustancia combustible está compuesto de cenizas y Flogisto, siendo esta una sustancia muy inflamable que desaparece durante la combustión, poniéndose de manifiesto por las llamas. La teoría del flogisto dice que todo material combustible es rico en flogisto el cual se pierde cuando ocurre la combustión del material
10¿como surgió al química experimental y con quienes?
La Química se convirtió en una verdadera ciencia a partir del científico francés Antonio Lavoisier (1743-1794). En 1770 realizó una serie de experimentos cuidadosos sobre la combustión, descubriendo que no solo los metales aumentaban de peso al arder sino también otras sustancias. Observó que parte del aire en contacto con el material que ardía se empleaba en su combustión, y que el aumento de peso era igual al peso del aire que desaparecía. Concluyó que el aire estaba formado de dos gases por lo menos y que solo uno de ellos interviene en la combustión.
Su trabajo colocó a la Química en el verdadero rango de ciencia experimental pues para realizar sus experimentos hizo uso de la balanza y demostró experimentalmente que cuando se calienta mercurio con oxígeno se quema el mercurio y se obtiene ceniza. Sus experimentos demostraron que el peso de la masa de la ceniza de mercurio era exactamente igual a la suma de las masas del mercurio y el oxígeno. Además, al someter la ceniza a una temperatura más elevada, se descompuso en mercurio y oxígeno, lo cual corroboró la idea de Lavoisier con respecto a la conservación de la materia. Con esto llegó a establecer la ley de la Conservación de la materia. Algunos historiadores afirman que puede considerarse como la primera gran teoría de la química moderna. En 1789 publicó El Tratado Elemental de la Química, poniendo a la Química al alcance de todos los hombres.
Derribó la Teoría del Flogisto y fundó la Química moderna. Refutó la teoría del flogisto al dar una explicación correcta del fenómeno de la combustión. Demostró con una serie de experimentos que el aire contiene un 20% de oxígeno y que la combustión es debida a la combinación de una sustancia combustible con oxígeno. Utilizó la balanza de laboratorio para darle apoyo cuantitativo a su trabajo. Creó las bases de la Química moderna al establecer la noción precisa de la sustancia pura. Definió los elementos como sustancias que no pueden ser descompuestas por medios químicos. Además preparó el camino para la aceptación de la ley de la Conservación de la masa. Sustituyó el sistema antiguo de nomenclatura usada por los alquimistas por la nomenclatura química racional utilizada hoy en día y ayudó a organizar los elementos en forma periódica. Después de su muerte en la guillotina (1794) sus colegas continuaron su trabajo estableciendo la química moderna.
A principios del siglo XVIII, el médico Georg Ernst Stahl (1660-1734) siguiendo las ideas de su maestro J.J.Becher (1635-1682), propuso una explicación conjunta de la calcinación de los metales, la combustión de los cuerpos combustibles y la respiración de los animales, basada en la existencia de un "principio de la combustibilidad" que denominó "flogisto". De acuerdo con sus ideas, los metales estaban formados por flogisto y la cal correspondiente, de modo que, cuando se calcinaban, el flogisto se desprendía y dejaba libre la cal. Del mismo modo, para obtener el metal a partir de la cal, era necesario añadirle flogisto, el cual podía obtenerse a partir de una sustancia rica en este principio, como el carbón, por ejemplo.
1.Utensilios de sostén. Son utensilios que permiten sujetar algunas otras piezas de laboratorio.
2.Utensilios de uso específico. Son utensilios que permiten realizar algunas operaciones específicas.
3.Utensilios volumétricos.Son utensilios que permiten medir volúmenes de sustancias líquidas.
33.La masa: es una medida de la cantidad de materia.
4. La biosfera :es la delgada capa de la tierra y su atmósfera que cubre la superficie del planeta, y en la que viven todos los seres vivos.
5.Interestelar: Espacio comprendido entre las estrellas.
6.Un laboratorio: es un lugar equipado con diversos instrumentos de medida o equipos donde se realizan experimentos o investigaciones diversas, según la rama de la ciencia a la que se dedique.
7.filtrar: Separar un líquido de sustancias sólidas mezcladas con él, mediante filtros.
8.Química General: estudia el principio fundamental de la química
9.Química Inorgánica: se encarga del estudio de lo elementos químicos y sus compuestos, excepto el carbono. Algunos compuestos de carbono sencillos, están tradicionalmente clasificados como inorgánicos.
10.Química orgánica o del Carbono: estudia los compuestos del carbono con otros elementos.
11.Química Analítica: tiene como fin la identificación, separación o determinación cuantitativa de la composición de las diferentes sustancias. Esta la química analítica cualitativa y cuantitativa.
12.Físico-Químico: estudia fundamentalmente la estructura de la materia, los cambios energéticos, las leyes, los principios y teorías que explican las transformaciones de una forma de materia a otra.
13.Bioquímica: se dedica el estudio de las substancias que forman parte de los organismos vivos.
14.Método científico:se entiende aquellas prácticas utilizadas y ratificadas por la comunidad científica como válidas a la hora de proceder con el fin de exponer y confirmar sus teorías. Las teorías científicas, destinadas a explicar de alguna manera los fenómenos que observamos, pueden apoyarse o no en experimentos que certifiquen su validez.
15.herejias:Definiciones:*Doctrina o idea religiosa que las autoridades consideran errónea e incluso prohíben.*Sentencia errónea contra los principios ciertos de una ciencia o arte.*Disparate, acción desacertada*Palabra gravemente injuriosa*Daño o tormento infligidos injustamente----Definición religiosaBasándose en la etimología griega de la palabra, viene de "haieresis" que indica una escuela del pensamiento, por ejemplo, la de un filósofo como el platonismo o el aristotelismo.
16.La alquimia: es una antigua práctica protocientífica que combina elementos de la química, la física, la astrología, el arte, la semiótica, la metalurgia, la medicina, el misticismo y la religión. Muchos alquimistas persiguieron tres metas fundamentales. La primera y más famosa era la transmutación de metales comunes en oro o plata. También intentaron crear la panacea universal, un remedio que curaría todas las enfermedades y prolongaría la vida indefinidamente.
17.La Yatroquímica: es un sistema médico en el que la química es la base de todos los tratamientos.
18.La teoría del flogisto: es, hoy superada, es una hipótesis del siglo XVII conforme a la que pretendía explicarse el fenómeno de la combustión.
19.La combustión: es una reacción química en la que un elemento combustible se combina con otro comburente (generalmente oxígeno en forma de O2 gaseoso), desprendiendo calor y produciendo un óxido. Los tipos más frecuentes de combustible son los materiales orgánicos que contienen carbono e hidrógeno. ...
20.El oxígeno es un elemento químico de número atómico 8 y símbolo O. En su forma molecular, O2, es un gas a temperatura ambiente. Representa aproximadamente el 20% de la composición de la atmósfera terrestre. Es uno de los elementos más importantes de la química orgánica y participa de forma muy importante en el ciclo energético de los seres vivos, esencial en la respiración celular de los organimos aeróbicos. Es un gas incoloro, inodoro e insípido.
21.Elementos, condiciones o factores que facilitan o inciden en el proceso de decisiones que afectan o impactan a lo colectivo.
22.BROMATOLOGÍA:Ciencia que estudia los alimentos más que la alimentación.----Se encarga, entre otras cosas, de la conservación y tratamiento de alimentos.
23.FARMACÉUTICA: es la provisión responsable de la farmacoterapia con el propósito de alcanzar unos resultados concretos que mejoren la calidad de vida del paciente.
24.bioquímica: Rama de la química que estudia los procesos químicos y enzimáticos necesarios para el funcionamiento del organismo o aquellos propios de ciertas enfermedades. Rama de las ciencias que estudia e investiga los procesos químicos en las materias orgánicas y sus productos sucedáneos. La bioquímica estudia todos los aspectos fisiológicos como la forma y manera en que los alimentos y otras materias se utilizan en el cuerpo (metabolismo).
25.Los fungicidas: son pesticidas utilizados para destruir o evitar el desarrollo de los hongos. Son altamente tóxicos.
26.Un herbicida: es un pesticida utilizado para matar plantas indeseadas. Los herbicidas selectivos matan ciertos objetivos, mientras preservan la cosecha relativamente indemne. Algunos actúan interferiendo con el crecimiento de las malas hierbas y se basan frecuentemente en las hormonas de las plantas. Los herbicidas utilizados para limpiar grandes terrenos no son selectivos y matan toda planta con la que entran en contacto.
27.método cuantitativo: En el estudio e investigación de fenómenos sociales, se designa por método cuantitativo el procedimiento utilizado para explicar eventos a través de una gran cantidad de datos.
28.Paracelso: Theophrastus Bombastus von Hohenheim cuyo seudónimo era Paracelso nació en Einsiedeln, Suiza, alrededor del año 1493 y murió en 1541; fue médico y químico. Obtuvo el título de médico en la Universidad de Viena.
29.Química: Química es la ciencia que estudia la estructura, propiedades y transformaciones de la materia a partir de su composición atómica,formando diferentes substancias.
30.elemento: Todo cambio producido en un cuerpo, cambio permanente que altera la naturaleza o sustancia misma del cuerpo y, consiguientemente, sus propiedades más características y específicas, como pueden ser por ejemplo las de la combustión del carbón.
31.conjentura: Construcción intelectual de un futuro probable.
32.Una hipótesis: es un planteamiento y/o supuesto que se busca comprobar o refutar mediante la observación siguiendo las normas establecidas por el método científico.
33.empirico: Que está basado en la experiencia. Que depende de la experiencia, que se funda en la experiencia, o que se refiere a la experiencia.
34.medicion: Proceso mediante el cual se asignan numerales a características o atributos de un objeto o proceso a través de un conjunto de reglas definidas. Con la medición se busca conocer la magnitud de los fenómenos que nos interesa estudiar. Mérito: Cualidad o valor de un objeto por sus cualidades intrínsecas, las cuales le permiten desempeñarse correctamente en relación con determinados criterios establecidos en una evaluación.
35.La reproducibilidad :es uno de los principios esenciales del método científico, y se refiere a la capacidad que tenga una prueba o experimento de ser reproducido o replicado. El término está estrechamente relacionado con el concepto de testabilidad, y, dependiendo del campo científico en particular, puede requerir que la prueba o experimento sea falsable.
36.falsabilidad: entendemos por la propiedad que se verifica si se sigue, deductivamente, por modus tollendo tollens que la proposición universal es falsa cuando conseguimos demostrar mediante la experiencia que un enunciado observable es falso.
37.recursos: Componentes del medio, ya sean bióticos o físicos, necesarios para que los individuos puedan cumplir las diferentes fases de su ciclo de vida.
38. microelementos: Se consideran microelementos todos aquellos elementos químicos presentes normalmente en un agua de riego o en el agua del suelo en concentraciones inferiores a unos cuantos mg/ l y, normalmente en concentraciones inferiores a µg/ l. Alguno de estos elementos son esenciales para el crecimiento de las plantas, en cambio, en cantidades excesivas reducen el crecimiento, provocan acumulaciones indeseables en los tejidos y llegan a alterar irreversiblemente el metabolismo vegetal.
39.Un contador Geiger: es un instrumento que permite medir la radiactividad de un objeto o lugar.
40.El sincrotrón: es un acelerador de partículas que acelera partículas cargadas (inicialmente electrones) en un recipiente toroidal. Mientras un ciclotrón usa un campo magnético constante (que hace que las particulas giren) y un campo eléctrico constante (para acelerar las partículas), y un sincrociclotrón varía uno de los dos campos, en el caso del sincrotón ambos campos se hacen variar para mantener el camino de las partículas constante.
41.El espectrómetro de masas: es un instrumento que permite analizar con una gran precisión la composición de diferentes elementos químicos e isótopos atómicos, separando los núcleos atómicos en función de su relación masa-carga (m/z). Puede utilizarse para identificar los diferentes elementos químicos que forman un compuesto o determinar el contenido isotópico de diferentes elementos en un mismo compuesto.
42.Magnitud: es un conjunto de entes que pueden ser comparados, sumados, y divididos por un número natural. Cada elemento perteneciente a una magnitud, se dice cantidad de la misma. (por ejemplo: segmentos métricos, ángulos métricos y triángulos son magnitudes).
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