QUE ES QUIMICA

TRABAJO DE QUIMICA
MODULO #1
QUIMICA






PROFESOR:

MARTIN CONCEPCION TROETSCH MS.c




V SEMESTRE




Concepto de química
Es la rama de la ciencia que se dedica estudiar la composición, propiedades y estructura interna de la materia y la formas como las sustancias sufren sus cambios de una manera u otra.
Ciencia experimental
La química es una ciencia experimental, porque 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 las sustancias que son sometidas al rigor de las diferentes pruebas de laboratorio.
En su desempeño le corresponde al químico observar con sentido critico 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 en torno al objeto motivo de su investigación. Además cuenta con valiosos recursos materiales e instrumentales para realizar su labor.

Al realizar la practica en el laboratorio, hay que considerar y anotar todo lo que sucede.

Las características propias de un cambio químico, ya sea la formación o desaparición de un precipitado, la manifestación de liberación o absorción de energía calórica, la aparición o cambio de colores al combinar diferentes sustancias, conducen al químico a realizar experimentos para dar su opinión sobre lo sucedido. Por todos los motivo0s anteriores la química es una ciencia meramente experimental, ya que su identidad esta en las practicas realizadas en el laboratorio.

La química esta ubicada sobre una plataforma científica de resultados experimentales.

Ciencia que estudia la naturaleza
La química ha logrado descifrar muchos secretos de la naturaleza al estudiar la composición de organismos microscópicos como las bacterias, también las 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.
Es asombroso el esfuerzo que realiza el químico para culminar sus proyectos; por ejemplo, la elaboración de productos sintéticos a pesar de que nunca tuvo conocimientos de su naturaleza.
Igualmente en su investigación que hace de sus procesos fundamentales para la vida; tal es el caso del estudio sobre el proceso de la fotosíntesis desde el enfoque químico. Después d un sinnúmero de investigaciones y experimentaciones, el químico esta en capacidad de explicar el mecanismo de la fotosíntesis, y mas aun, dar a conocer la composición de las sustancias que participan en el proceso y los cambios químicos que se manifiestan durante la operación fotosintética.
Ciencia que emplea instrumentos y materiales especializados para sus investigaciones:
Además de los instrumentos y materiales de uso común en el laboratorio de química, como son los tubos de ensayo, probetas graduadas, mecheros, y tantos otros, el químico cuenta con un instrumental moderno para realizar con mayor eficiencia y rapidez sus investigaciones; entre los cuales podemos mencionar:

Medidor de ph:
Es un aparato que permite a los químicos determinar por medición la acidez o basicidad de una solución; o sea lo que se conoce por pH de la solución.
Contador Geiger:
Se utiliza para detectar la radiación que al desplazarse por el tubo del contador qeiger, produce una corriente electrónica que se amplifica, se mide y se muestra en una escala o medidor digital.

Láser químico:
Los láser son fuentes de luz muy especial. Pueden producir rayos de un solo color tan intensos que se usan para cortar moldes de acero. También pueden dar pulsos de luz tan cortos que le permite a los químicos ahora fotografiar los cambios químicos mas rápidos que se conocen.
Para la mayoría de las aplicaciones de la química, los láser modulados tienen numerosos usos. Son muy útiles en el estudio de materiales sólidos en el trabajo de las actuales investigaciones en el área de la química.

Computadoras:
Las computadoras son instrumentos sumamente valiosos en el desenvolvimiento de la química para alcanzar los niveles de la investigación que hoy la caracteriza.
Desde la década del 70 hasta el presente el desarrollo en el uso de las computadoras para experimentos químicos ha mejorado en gran medida la capacidad de adquisición de datos; también ha aumentado el control de experimentos por medio de la observación de controles críticos; y finalmente, ha permitido realizar operaciones para interpretar las informaciones recogidas a través de las investigaciones experimentales recogidas.

Sincrotón:
Es un aparato que utilizan los químicos nucleares para investigar la estructura del núcleo atómico. El sincrotón utiliza campos magnéticos para acelerar las partículas cargadas dentro del núcleo.

Espectrómetro de masas:
Es un valioso instrumento utilizado para medir las masas atómicas y la abundancia relativa de los isótopos de un elemento.

Áreas de la química

Cada día el campo del químico se va ampliando por los conocimientos que va adquiriendo y esta situación ha hecho difícil que pueda cubrir todo el espectro químico en sus aspectos y en su profundidad.
Para facilitar el estudio de esta disciplina científica se le ha fraccionado en diferentes áreas, que no se comportan como islas, sino, por el contrario, están estrechamente relacionadas. Estas áreas son:

M Química general: Se refiere a los principios fundamentales de la química, las propiedades físicas y químicas, las leyes fundamentales de la química.
MQuímica orgánica: Se relaciona principalmente con el estudio de los compuestos que tienen en su estructura al elemento carbono.
MQuímica inorgánica: Estudia todos los elementos y compuestos que no tienen las propiedades de los compuestos orgánicos.
MQuímica analítica: Hace un análisis cualitativo ( ¿ de que esta formada? ) y un análisis cuantitativo ( ¿ que cantidad esta presente? ) de las sustancias en general.
MFísico-química: Se refiere a las causas de una reacción química y cual es la energía total de la reacción.
MBio-química: Estudia la química de los procesos biológicos, tales como la utilización de los alimentos que producen energía y la necesidad del oxigeno durante los procesos del metabolismo.

La química como ciencia auxiliar esta vinculada con la mayoría de las situaciones de la naturaleza, su estudio se hace necesario para dar respuestas a lo que sucede en el mundo, siendo un valioso elemento como ciencia auxiliar en el campo interdisciplinario de la investigación.
La biología se apoya en la química para el estudio de la materia viva; esta vinculación ha dado como resultado un nuevo campo científico: la biología molecular. Igualmente la química mantiene estrecha relación con las matemáticas y el algebra para describir por medio de cálculos los fenómenos naturales y la determinación de formulas químicas; con la física ha dado como consecuencia la formulación de la ciencia físico-química, para estudiar los fenómenos físicos y químicos de la materia; con la geología ha originado la geoquímica para el estudio de la composición química y el origen de rocas y minerales.
Otras ramas de la ciencia como la astronomía y la mete reología reciben el apoyo de la química para realizar sus investigaciones que cubren desde donde vivimos hasta el amplio espacio sideral.

Aplicaciones e implicaciones de la química

La química tiene aplicaciones e implicaciones en las diferentes manifestaciones de la naturaleza, ya sea en la vida del hombre, como también en la industria, la medicina y el ambiente natural, entre otras.

La vida del hombre
Los químicos al analizar y preparar productos en el laboratorio y estudiar otros productos naturales, han logrado obtener mejores alternativas para el mejoramiento de la vida tanto del hombre como de las otras especies vivientes.
A través de la química se ha podido ir dominando el ambiente circundante y los grandes saltos que ha experimentado la evolución científica, con mayor énfasis en este siglo, se refleja directamente en la forma de la vida del hombre, al punto que ha logrado conquistas jamás imaginadas , como en el campo de la medicina con el uso de radioisótopos en el diagnostico y tratamiento de enfermedades, 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 deshechos, en agentes contaminantes del suelo, el aire y el agua.

La industria

La química tiene su participación en el adelanto tecnológico e industrial que se observa a nivel mundial, al punto que muchos países, caso de Japón, ha adquirido relevancia económica por manufacturar productos de gran demanda internacional.
Luego, una parte significativa de la economía mundial se basa en la industria química; sin embargo, los beneficios que aporte a la hu7manidad, dependerán en gran medida, de la habilidad que demuestren los químicos para desarrollar nuevos procesos que aumenten la eficiencia en el abastecimiento de alimentos, materiales de construcción, medicamentos, plásticos, fibras sintéticas, fertilizantes, etc.; pero controlando el equilibrio natural que constantemente es afectado por la multitud de contaminantes de los desechos industriales que llegan al aire, al agua y a los suelos; que tienen efectos perjudiciales para la salud, causando molestias, enfermedades e inclusive la muerte.

La medicina

Los problemas relacionados con la medicina son motivo de preocupación para los químicos, y a través de la labor de 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.

La vida cotidiana y el ambiente natural

Puesto que la química esta relacionada con la vida y el medio natural del hombre, su estudio es importante para responder a los múltiples problemas de la vida cotidiana y el ambiente natural donde nos desenvolvemos.
A diario estamos en contacto con perturbaciones provocadas por la contaminación ambiental.
Este problema se manifiesta con mayor notoriedad en las ciudades donde hay grandes concentraciones humanas, mucha actividad industrial, y donde el consumo de energía aumenta cada día.
Ahora la atmósfera esta mas contaminada por el aumento de los desechos gaseosos de la industria, los combustibles y el mal manejo de insecticidas y aerosoles; todo esto 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 para formar acido sulfúrico, el cual precipita en asocio con la lluvia, originando la lluvia acida que hace daños irreversibles a los automóviles, edificios, maquinarias, bosques, agua de los ríos, lagos, etc.
Los desechos industriales y las aguas negras depositadas en los ríos y mares también causan un desequilibrio ecológico, donde los peces son los organismos mas afectados.
La contaminación de las aguas puede ser accidental, pero en la mayoría de los casos es la consecuencia d la falta de responsabilidad y prevención, de la ignorancia y de la mala costumbre de arrojar la basura al agua. Todo esto trae como consecuencia un efecto negativo sobre la flora y la fauna acuática.

Método científico

En forma general llamamos método al orden o regla que aplicamos a las actividades que realizamos para lograr un resultado deseado.
Para el científico es: “el conjunto de procesos que se ejecuta en la investigación y demostración de la verdad“.
Científicos como Galileo y Bacon lograron resultados exitosos en sus investigaciones porque siguieron el orden de anotar los pasos realizados y los medios que utilizaron para culminar los resultados. Esta metodología de trabajo se ha ido perfeccionando a medida que el científico estudia y analiza los procesos que lo conducen a la demostración de sus ideas.

Concepto y paso del método científico

De manera muy general podemos entender el concepto del método científico, como:
“El orden que debemos seguir para interpretar hechos y verdades científicas, así como también para obtenerlos”.
Para entender lo que es un hecho, veamos los ejemplos que aparecen a continuación:
üLa caída de un cuerpo.
üLa congelación del agua.
üLa digestión de un trozo de carne.
üLa erupción de un volcán.
üUna descarga eléctrica.

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 del estudio. Por eso, son diferentes las técnicas o pasos que se utilizan para su aplicación; no obstante, podemos considerar los siguientes pasos:

¬Delimitación del problema: Significa establecer el problema en forma clara y precisa. De este planteamiento dependerá en gran medida dar con una solución. Al culminar los diferentes pasos del método científico se debe dar una respuesta al problema.

¬Hipótesis de trabajo: Sugiere una posible solución que se apoye en ciertas aplicaciones basadas en conjeturas; y debe expresarse siempre en sentido afirmativo o negativo, nunca en forma de pregunta.

¬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.

¬Selección y organización de datos: Se hace un estudio de todo material obtenido para seleccionar organizar la información relacionada con el problema planteado.

¬Conclusiones: Luego de realizar el plan trazado se llega a una o varias soluciones tentativas que sirvan para explicar los hechos y las causas de los cambios observados.

¬Comprobación experimentación controlada: Para controlar la validez de las conclusiones, conocidas por hipótesis, se procede a reproducir los hechos en forma controlada, cuantas veces sea necesario, en el laboratorio. Se deben considerar todas las situaciones que se presentan y cuando las hipótesis no se ajustan a los resultados de los experimentos, hay que empezar de nuevo. Se tiene que revisar la situación desde el inicio; es decir, desde la delimitación del problema.

¬Comprobación con la realidad. Teoría y leyes: Llega el momento que, luego de someter las conclusiones al filtro de la experimentación tantas veces como lo exija el problema, y los resultados sean siempre los mismos y si las conclusiones son afirmativas de acuerdo con la realidad de los hechos, se establece la teoría.
Para alcanzar el paso cumbre del método científico, que es la ley o principio, es necesario que la teoría tenga aceptación universal y no exista ninguna duda en su comprobación.
Ahora, tanto la teoría como la ley científica son inmutables. Pueden modificarse siempre que se logre comprobar otro dato para obtener nuevos descubrimientos en la investigación. Aunque los hechos ya verificados no sufran modificaciones, puede ser necesario volver a revisar las teorías diseñadas para explicar los hechos.


La actitud científica y el método científico
La actitud científica como conjunto de valoraciones, sentimientos, destrezas y habilidades que deben reunir los hombres y mujeres que se dedican a la demostración y a la experimentación, ha hecho que el método científico sea un instrumento eficiente y efectivo para resolver los problemas de la materia y la energía.
El científico debe tener una mente critica, objetiva y totalmente racional.
La actitud científica implica un rompimiento con todas las posiciones subjetivas y personales al punto que la objetividad hace que el trabajo científico sea impersonal, ya que solo interesa el problema y su solución. La aplicación del método científico en cualquier tiempo hará que el resultado sea siempre el mismo, bajo los controles establecidos, porque no depende de los sentimientos del hombre.
Finalmente, las destrezas y habilidades que manifiesta el científico le permitirán asumir una actitud de humildad y reconocimiento de sus limitaciones y de los errores que pueda cometer al aplicar el método científico, para ser honesto consigo mismo y con la ciencia.


Técnicas y recursos para recoger información
Llamamos técnicas a aquellos procedimientos utilizados por una ciencia determinada para realizar investigaciones especificas. Los recursos son los medios que se usan para ejecutar las técnicas en un momento dado y lograr información con el propósito de solucionar problemas al aplicar el método científico.
Técnicas para la recolección de información:
a. Bibliografía: el acopio de material bibliográfico tiene como objetivo lograr información en las publicaciones de trabajos científicos sobre el tema motivo de la investigación. La bibliografía da seriedad y rigor científico a la investigación y constituye una motivación a lecturas complementarias.
b. Encuestas: el investigador necesita información general sobre el tema que va a desarrollar. Un recurso que le servirá para alcanzar este propósito es consultar la opinión de personas con experiencias en situaciones relacionadas con su investigación. Así, las encuestas le va a permitir recoger opiniones por medio de un cuestionario para aclarar algún concepto referente al problema que tiene que resolver.
Toda encuesta debe tener naturaleza impersonal para asegurar uniformidad en la evaluación de una relación con otra. Debe ser limitada en su extensión y en su finalidad.
c. Censo: el censo constituye una lista estadística sobre un asunto en estudio. Este recurso facilita la información de conocer en términos numéricos lo referente a la observación que se hace para poder aplicarle método científico.
Ch. Entrevistas: la entrevista no es simplemente conversar. Es un intercambio de ideas orientado hacia un objetivo muy especifico y definido: obtener a través de cuestionar al entrevistado, datos para la investigación del problema. Estos datos se emplearan para el estudio de casos o de opiniones.
d. Excursiones: Las excursiones tienen un gran valor científico; porque sirven para realizar investigaciones de campo, donde se adquiere información directa del problema que se esta investigando. Las excursiones permiten obtener materiales necesarios para la investigación. Para tal fin se debe anotar todo tipo de observación que se ha identificado y localizado en la exploración realizada durante la excursión.
e. Observación de hechos naturales y sociales, fuera de su ambiente: la observación de acontecimientos fuera del ambiente donde se desarrolla la investigación también sirve para la diferenciación, y comparación de hechos y la toma de notas que mas adelante servirán para aclara conceptos y poder buscar soluciones al problema en estudio.
f. Experimentación: sirve para verificar la hipótesis mediante la repetición de un hecho bajo condiciones de control siempre iguales.

Instrumentos y materiales de uso común en el laboratorio de química.

El químico cuenta con una serie de aparatos y utensilios que utiliza frecuentemente en las manipulaciones químicas que realiza en el laboratorio. Entre otros tenemos:
¬ Tubos de ensayo
Son tubos de paredes delgadas, cerrados por uno de sus extremos, de empleo constante en el laboratorio químico para efectuar reacciones químicas. Son generalmente de vidrio pyrex para resistir el calor.
¬ Gradillas
Son soportes especiales para los tubos de ensayo, generalmente de madera.
¬ Balanza
Se utiliza para medir masa. Las hay diferencias formas y de acuerdo con el uso se conoce la balanza Roberval, de dos platos, que se utiliza en los trabajos en los cuales no se necesita una gran precisión.
¬Matraz o frasco de florencia:
Recipiente de vidrio con el fondo plano. Los hay de diferentes capacidades. Generalmente son de vidrio pyrex y se usan para calentar líquidos.
¬Matraz aforado
Se usa para medir con exactitud cantidades de líquidos y esta calibrado a un volumen determinado.
¬Matraz erlenmeyer
Recipiente de vidrio de forma cónica que tiene la ventaja de que los líquidos que en él se calientan no se proyectan al exterior por tener un cuello estrecho y largo. Se presenta de diferentes capacidades.
¬Vaso químico, vaso precipitado o beaker
Vaso cilíndrico de virio delgado y base plana. Casi siempre tiene un pico para facilitar el trasvase. Los hay de diferentes capacidades y pueden ser sometidos a la acción del calor, si son de vidrio pyrex o kimax. Son útiles para realizar diferentes operaciones en el laboratorio de química.
¬Probeta o cilindro graduado
Cilindro de vidrio o de plástico con base plana; casi siempre esta graduado. Presenta diferentes capacidades y se usa para medir líquidos.
¬Embudo de vidrio
Recipiente generalmente de vidrio, de forma cónica y abierto por su parte ensanchada mientras su parte mas estrecha se prolonga en un tubo recto y largo. Se usa para verter líquidos de un recipiente a otro y en las operaciones de filtración. Si la filtración es el vacío, se emplea una variedad llamada embudo de Büchner.
¬Matraz o balón de destilación
Matraz esférico con una extensión lateral llamada brazo que se conecta al condensador para realizar operaciones de destilación.
¬Bureta
Tubo cilíndrico largo y angosto graduado para medir volúmenes. En su extremo inferior tiene una llave de paso que controla la salida de los líquidos. Se presenta en diferentes capacidades.
¬Pipeta
Tubo alargado de diferentes capacidades. Se conoce por pipeta volumétrica cuando mide un volumen fijo; y por pipeta sexológica cuando esta calibrada para medir diferentes capacidades volumétricas.
¬Condensador o refrigerante
Presenta una forma cilíndrica alargada; sirve para condensar vapores del balón de destilación. Tiene dos tubos cilíndricos de diferentes diámetros adaptados uno dentro del otro para permitir que circule constantemente agua fría entre ellos, que condensa los vapores que circulan por el tubo interior.
¬Crisol
Recipiente de forma cónica hecho de material refractario al calor, por lo que se usa en el calentamiento a temperaturas muy elevadas por acción del fuego directo.
¬Mortero con su pistilo
Recipiente en forma de taza, de paredes gruesas, hecho preferentemente de vidrio o de porcelana. Se utiliza para triturar sustancias sólidas con el fin de reducirlas a polvo. Se complementa con el pistilo para realizar la acción de trituración.
¬Cápsula de evaporar
Vasija generalmente hecha de porcelana, en forma de taza de poca profundidad. Tiene su aplicación para calentar y evaporar líquidos.
¬Espátula
Utensilio hecho de porcelana o metal. Se usa para separar sales en pequeñas cantidades.
¬Vidrio plano
Vidrio plano de forma cuadrada con diferentes aplicaciones en el laboratorio, como la de tapar frascos colectores de gases.
¬Vidrio reloj
Vidrio cóncavo de forma redonda; se usa para observar cristales así como para tapar vasos químicos, y pesar sólidos.
¬Vasija de baño maría
Recipiente semejante a una olla, con una abertura lateral para dejar escapar el vapor del líquido que se calienta en forma indirecta cuando se coloca sobre su tapa que está formada por anillos concéntricos que se ajustan al diámetro que se deseé.
¬Pinza u horquilla de madera
Se usa para sujetar tubos de ensayo.
¬Pinza de metal
Horquilla hecha de metal que tiene el mismo uso que la pinza de madera,
¬Tenazas
Pinza de metal de forma alargada que se emplea para sujetar vasijas calientes tales como los crisoles y las cápsulas de evaporar.
¬Malla de asbesto
Tela metálica de forma cuadrada que presenta en su centro un área revestida de asbesto. Se usa para evitar el sobrecalentamiento del recipiente que se pone a calentar.
¬Triángulo
Pequeño triángulo de alambre con un revestimiento refractario, usado para sostener el crisol al momento que se va a calentar.
¬Soporte Universal
Aparato formado por una varilla de hierro con una base de soporte o sostén. Se complementa con pinzas y anillos de hierro que se adhieren por medio de tornillos, los cuales son colocados a diferentes alturas de acuerdo al uso que se le dé.
¬Trípode
Aparato de hierro formado por un anillo sostenido por tres soportes. Al colocarle una malla de asbesto o un triángulo, sostiene cualquier material que se vaya a calentar.
¬Mechero de bunsen
Aparato usado en el laboratorio para proveer calor en las experiencias de calentamiento.
¬Cola de paloma
Instrumento de metal que se coloca sobre el extremo superior del mechero. Sirve para repartir el calor en forma de abanico
¬Agitador de vidrio o policial
Varilla sólida de vidrio, de múltiples usos en el laboratorio.