Ciencias Naturales - Química Inorgánica
Ciencias Naturales - Química Inorgánica
1.1 LA QUÍMICA A TRAVÉS DE LA HISTORIA
¿QUÉ ES LA QUÍMICA?
La Química es la Ciencia experimental que tiene por objeto el estudio de la materia, de sus propiedades y de sus cambios de naturaleza. Toda la materia está formada por elementos químicos simples o por sus compuestos, cada cual con unas características diferenciales. En los procesos vitales está presente la Química: desde la célula hasta los organismos superiores la actividad vital se basa en reacciones químicas en las que se transforma la materia y se intercambia energía. Y en nuestra actividad cotidiana hacemos uso de lo que la Química aplicada nos ofrece: plásticos, ordenadores, baterías, lámparas, agua potable, jabones, detergentes, cosméticos, perfumes, textiles, pinturas, combustibles, fertilizantes, medicamentos, prótesis, bebidas… Nuestro modo de vida no sería igual si nos faltara la Química.
LAS PRIMERAS CIVILIZACIONES
Las primeras manifestaciones del ser humano relativas a la química se relacionan con actividades prácticas, como la cocción de alimentos y la metalurgia. Para el año 1200 a. de C. egipcios y babilonios habían alcanzado gran perfección en la aplicación de estas técnicas, siendo maestros en el manejo del vidrio y de metales como el oro, la plata y el hierro. No obstante, estos pueblos dieron poca importancia a la elaboración de una base teórica que soportara estos quehaceres cotidianos, en el siglo VI a. de C. surgen en Grecia las primeras teorías sobre la composición de la materia, gracias a filósofos como Tales de Mileto y Anaximandro. Sus ideas fueron retomadas más tarde por Aristóteles en la denominada teoría de los cuatro elementos, según la cual, tierra, agua, aire y fuego, al combinarse conformaban la materia y definían las cualidades fundamentales de los cuerpos. Años después, en el siglo V a. de C. Demócrito y Leucipo propusieron que la materia estaba compuesta por unas partículas mínimas indivisibles, a las que llamaron átomos.
- La época primitiva
El avance más significativo durante esta etapa fue el descubrimiento del fuego hace 500.000 años. Gracias al fuego, los hombres de las cavernas tuvieron la posibilidad de cocer los alimentos y de mantener calientes los lugares donde habitaban.
- La química en la Antigüedad
Con el manejo del fuego, los hombres lograron transformar otros materiales y centraron su interés en aquellos que eran resistentes y duraderos como los metales.
Los primeros metales conocidos fueron el oro y el cobre, que se encontraban directamente en la naturaleza. Posteriormente, descubrieron que al combinar estaño con cobre se formaba una mezcla muy resistente a la que denominaron bronce y que utilizaron para fabricar armas y corazas. El uso de esta aleación dio inicio a la Edad del bronce (2500 a 1000 a. C.).
En el año 1200 a. C. egipcios y babilonios alcanzaron gran perfección en las técnicas de manejo del vidrio y los metales, sin embargo, dieron poca importancia a la explicación teórica de estos descubrimientos. Más tarde se descubrió el hierro y su procedimiento de extracción era difícil ya que se necesitaban temperaturas altísimas. Con el dominio del fuego, fue posible fundir el hierro y su uso masivo marcó otra época histórica, denominada la Edad de hierro (900 a 500 a. C.).
- Concepto de materia
En el siglo VI a.C., surgen las primeras explicaciones acerca de la composición de la materia y su estructura, algunas de ellas.
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Aristóteles (383 - 322 a.C.) afirmaba que todo lo que existe resultaría de la combinación de estas cuatro cualidades: tierra, agua, aire y fuego.
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Tales de Mileto (625 - 545 a.C.), fue el primero en plantear que existe una sustancia básica a partir de la cual se originan todas las cosas, dicha sustancia debía ser el agua, ya que, como fácilmente puede observarse en la naturaleza, nada podía sobrevivir en ausencia de este líquido.
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En el siglo V a. C., Demócrito y Leucipo determinaron que todos los cuerpos estaban formados por pequeños “ladrillos” idénticos que se distribuían y chocaban, a los que denominaron átomos, palabra griega que significa indivisible.
- Alquimia
La alquimia fue una disciplina que nació en el Oriente helenístico hacia el siglo I a.C. Tuvo su mayor desarrollo durante la Edad Media, entre los siglos VIII y XII, y sus prácticas eran una extraña mezcla de magia y realidad. Los alquimistas tenían tres grandes metas:
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Creían que la materia podía transformarse hasta alcanzar la perfección; así, los metales podían convertirse en el metal más noble y perfecto, el oro, si se descubría la forma adecuada de hacer la mezcla. Imaginaban la mezcla como un polvo seco proveniente de una piedra esencial a la que llamaron piedra filosofal.
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Buscaban el elixir de la larga vida, es decir, una sustancia capaz de evitar la corrupción de la materia; y por lo tanto, con ella podrían curar las enfermedades e incluso, alcanzar la inmortalidad.
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Elevar al alquimista a un estado superior de existencia.
Aunque los alquimistas no lograron alcanzar sus metas, los diversos experimentos que realizaron con sustancias como oro, mercurio, arsénico, azufre, sales y ácidos, les permitieron lograr un gran avance en su conocimiento y manipulación: lograron familiarizarse con un gran número de sustancias nuevas, asignaron símbolos a las sustancias que empleaban, perfeccionaron instrumentos y desarrollaron técnicas que constituyeron la base de nuevas investigaciones.
- Iatroquímica
- Teoría del Flogisto
George Stahl (1660 - 1734) propuso esta teoría, según la cual toda sustancia combustible, es decir, capaz de quemarse como ocurre con la madera, contiene un principio inflamable, denominado flogisto. Durante la combustión se desprende el flogisto acompañado de luz y calor, y queda un residuo, la ceniza o cal del cuerpo combustible. Cuanto más inflamable es el cuerpo, más rico en flogisto es. De esta manera la combustión se podría expresar mediante la siguiente ecuación:
Luego, Antoine Laurent Lavoisier (1743 - 1794) experimentó con la combustión, midiendo la masa antes y después de arder y rechazó la teoría del flogisto, aportando la siguiente explicación que actualmente se conoce como el Principio de Conservación de la Materia:
“La masa de la sustancia que se quema es la misma que la de las sustancias que se producen durante la combustión, solo hay transformación de unas en otras.”
EL NACIMIENTO DE LA QUÍMICA MODERNA
En el siglo XVIII, los hombres de ciencia incentivados por las ideas de los alquimistas y los iatroquímicos, consideraron que la teoría de los cuatro elementos no era suficiente para explicar la composición y el comportamiento de la materia.
Era una época en la que nada se daba por hecho, todo debía ser observado, medido y comprobado, entonces surgieron una serie de movimientos de carácter intelectual. Los siguientes fueron algunos de los hechos más relevantes que permitieron el nacimiento de la química moderna.
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El químico francés Antoine Lavoisier sentó las bases de la química moderna, al establecer que la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma.
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La sociedad capitalista de esta época alentó los cambios en la tecnología que dieron lugar a la primera revolución industrial, tratando de obtener la energía del vapor y el desarrollo de la industria metalúrgica y los textiles.
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Este siglo marca el inicio de la introducción de la balanza en el estudio de las transformaciones químicas y un cambio en el centro de interés de estudio: más que investigar los minerales y metales, se preguntaban por los “vapores o espíritus”, es decir, por los gases desprendidos en estos procesos. Van Helmont (1577 - 1644) fue el pionero de estos cambios, estudió la disolución de los metales en los tres ácidos minerales fuertes, atrapó sustancias escurridizas y aisló el gas liberado en la fermentación del vino, llamado dióxido de carbono.
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Los trabajos del químico irlandés Robert Boyle (1627 - 1691) marcaron una nueva pauta. Este científico descubrió cambios en el volumen de los gases al variar la presión. A partir de sus estudios se imprimió un carácter experimental a esta nueva ciencia.
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En Suecia, el desarrollo de la minería y la mineralogía permitió descubrir diversos elementos: cobalto, níquel, manganeso, wolframio, titanio y molibdeno. En cincuenta años se superó el número de metales descubiertos en más de seis siglos de búsqueda por parte de los alquimistas.
- La química como actividad científica
Las ideas de Lavoisier inspiraron a químicos como Dalton, Berzelius, Avogadro y Volta quienes impulsaron el campo de la química y las ciencias en general.
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En el año 1800, Alessandro Volta (1745 - 1826) desarrolló la pila eléctrica, que fue el punto de partida para el estudio de las reacciones que conducen comente eléctrica y que hoy día son muy aprovechadas.
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John Dalton (1766 - 1844) expuso su teoría atómica que permitió determinarlos pesos atómicos de los elementos, descubrir nuevos elementos y desarrollar métodos para su aislamiento y preparación, así como determinar fórmulas para las sustancias y establecer un sistema de símbolos para identificarlos.
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La teoría de Dalton fue complementada por Ernest Rutherford (1871-1937) cuando se empezó a entender que el átomo se componía de partículas más pequeñas y que no era indivisible.
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Basado en lo anterior, Niels Bohr (1885 - 1962) propuso “el sistema planetario” del átomo, el cual consistía en comparar la organización del átomo con la de los planetas en el sistema solar.
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Dimitri Mendeleiev (1834 - 1907) y Lothar Meyer (1830 - 1895) propusieron la clasificación de los elementos químicos en una tabla periódica.
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En el siglo XX, Albert Einstein (1779-1955) expuso la Teoría de la relatividad, con lo cual sacudió las bases de la física y la química.
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Los esposos Pierre y Mane Curie estudiaron el fenómeno de la radiactividad y descubrieron dos nuevos elementos: radio y polonio.
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En la segunda mitad del siglo, el estudio de los químicos se enfocó hacia las partículas subatómicas y la fabricación sintética de ciertos materiales como los plásticos y superconductores.
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Los últimos descubrimientos apuntan al estudio de la genética y la biología molecular con el fin de develar el misterio de la vida. Francis Crick y James Watson, en 1953, resolvieron la estructura tridimensional de la molécula de ADN. En 1996 se presentó al mundo el primer organismo clonado, lo cual generó controversia en la sociedad por la manipulación genética.
- La química hoy
Actualmente la química se divide en diferentes ramas de acuerdo con el campo de estudio al que se dedique, algunas de ellas son:
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Química orgánica: estudia los compuestos del carbono y la forma como se producen sus reacciones. Estos compuestos forman parte del petróleo y de todos los seres vivos, como las plantas y los animales.
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Química inorgánica: estudia las propiedades y reacciones de los elementos químicos inorgánicos.
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Química analítica: estudia la composición de muestras de materia.
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Bioquímica: estudia los procesos químicos que ocurren en los seres vivos.
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Fisicoquímica: estudia los cambios de energía de un sistema químico.
La iatroquímica o arte de curar a base de extractos vegetales y otros preparados surgió durante el Renacimiento en una escuela de farmacia en Arabia. También se interesó por descubrir nuevos fármacos capaces de aliviar a los enfermos. Paracelso (1493 - 1541) fue un iatroquímico destacado. Perfeccionó los medicamentos de
origen mineral y vegetal y simplificó las pautas terapéuticas. Afirmaba que cada fármaco tenía el principio activo que sirve para restablecer el equilibrio que posee un cuerpo sano. Sin duda sus investigaciones aportaron las bases de la homeopatía moderna.
