primera edición ebook 2014 - Editorial PatriaInterpretas enlaces químicos e interacciones intermoleculares. VII ... cópicas de las sustancias con los diferentes modelos de enlace

Víctor Manuel Ramírez Regalado

primera edición ebook 2014

Grupo Editorial Patria®División Bachillerato, Universitario y Profesional

Química 1.

Serie integral por competencias

Derechos reservados:

©2014, Víctor Manuel Ramírez Regalado

©2014, Grupo Editorial Patria, S.A. de C.V.

ISBN ebook: 978-607-744-006-2

Renacimiento 180, Col. San Juan Tlihuaca,Delegación Azcapotzalco, Código Postal 02400, México, D.F.Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial MexicanaRegistro núm. 43

Queda prohibida la reproducción o transmisión total o parcial del contenido de la presente obra en

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Impreso en México / Printed in Mexico

Primera edición ebook: 2014

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Dirección editorial: Javier Enrique CallejasCoordinación editorial: Alma Sámano CastilloDiseño de interiores y portada: Juan Bernardo Rosado SolísSupervisión de preprensa: Miguel Ángel Morales VerdugoDiagramación: Braulio Morales SánchezFotografías: ThinkstockIlustraciones: Carlos Enrique León Chávez

V

Grupo Editorial Patria®B

LOQ

UE

33.1 Modelos atómicos y partículas subatómicas . . . . . . . . 60

3.2 Conceptos básicos (número atómico, masa atómica y número de masa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

3.3 Configuraciones electrónicas y los números cuánticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

3.4 Los isótopos y sus aplicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

Explicas el modelo atómico actual y sus aplicaciones

Contenido

Introducción a la asignatura y a tu libro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII

Competencias genéricas de Bachillerato General . . . . . . . . . . . . VIII

Competencias disciplinares básicas del campo de Ciencias experimentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IX

Las secciones de tu libro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . X

BLO

QU

E

11.1 La Química . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

1.2 El método científico y sus aplicaciones . . . . . . . . . . . . . 15Reconoces a la Química como

una herramienta para la vida

BLO

QU

E

22.1 Materia: propiedades y cambios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

2.2 Energía y su interrelación con la materia . . . . . . . . . . . . 47Comprendes la interrelación

de la materia y la energía

BLO

QU

E

44.1 Elementos químicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

4.2 Propiedades periódicas y su variación en la tabla periódica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110

4.3 Utilidad e importancia de los metales y no metales para la vida socioeconómica del país y el mundo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115

Interpretas la tabla periódica

. . . . . . . . .

VI

BLO

QU

E

77.1 Símbolos en las ecuaciones químicas . . . . . . . . . . . . . .199

7.2 Tipos de reacciones químicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .203

7.3 Balanceo de ecuaciones químicas . . . . . . . . . . . . . . . . . .206Representas y operas reacciones químicas

BLOQUEB

LOQ

UE

6 6.1 Reglas de la uiqpa para escribir fórmulas y nombres de los compuestos químicos inorgánicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .176Manejas la nomenclatura

química inorgánica

BLO

QU

E

88.1 Entalpía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .223

8.2 Reacciones endotérmicas y exotérmicas . . . . . . . . . . .225

8.3 Velocidad de reacción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .228

8.4 Desarrollo sustentable. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .237

Comprendes los procesos asociados con el calor y la

velocidad de las reacciones químicas

Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .246

Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .250

Vínculos en Internet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .251

BLO

QU

E

5

5.1 Enlace químico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .134

5.2 Regla del octeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135

5.3 Formación y propiedades de los compuestos con enlace iónico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .138

5.4 Formación y propiedades de los compuestos con enlace covalente (tipos de enlace covalente) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .140

5.5 Enlace metálico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .146

5.6 Fuerzas intermoleculares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .154

Interpretas enlaces químicos e interacciones intermoleculares

VII

Grupo Editorial Patria®

Introducción a la asignatura y a tu libro

Química 1 segunda edición pertenece a la Serie integral por competencias de Grupo Editorial Patria y está com-pletamente apegado a los contenidos correspondientes a la asignatura del bachillerato general. Pertenece al cam-po de conocimiento de las ciencias experimentales. Además se ha realizado con base en un innovador diseño a todo color, que facilita la lectura, permite la rápida identificación de los temas de estudio, su localización inmediata y el uso óptimo de información de apoyo.

El estudio de la Química es fundamental para el ser humano, ya que se aplica en todo lo que le rodea. Por ello, en Química 1 se pretende que el estudiante conozca y comprenda los fenómenos químicos y utilice su creatividad en la búsqueda de la conservación o mejoramiento de nuestro entorno.

Este libro se ha organizado de acuerdo con el enfoque pedagógico actual por competencias, que busca la partici-pación activa del alumno en la construcción de nuevos conocimientos, propiciando la observación, la reflexión y la experimentación. Además incluye un sólido aparato de evaluación que aparece al final de cada bloque, con rúbricas, guías de observación y listas de cotejo.

Se encontrarán las competencias genéricas y competencias disciplinares relativas a Química 1 integradas en ocho bloques de aprendizaje, con el objeto de facilitar la formulación y/o resolución de situaciones o problemas de ma-nera integral en cada uno, y de garantizar el desarrollo gradual y sucesivo de distintos conocimientos, habilidades, valores y actitudes, en el estudiante.

En el Bloque 1 se reconoce a la Química como una herramienta para la vida conjuntamente con el estudio del método científico para la resolución de problemas; en el Bloque 2 se presentan las interrelaciones de la materia y la energía; en el Bloque 3 se estudian los modelos atómicos que dieron origen al modelo actual y sus aplicacio-nes en la vida cotidiana; en el Bloque 4 se hace una interpretación de la tabla periódica y se analizan los antece- dentes que dieron lugar a la tabla periódica actual, finalizando con un estudio de los metales y no metales más importantes del país, desde el punto de vista socioeconómico; en el Bloque 5 se relacionan las propiedades macros- cópicas de las sustancias con los diferentes modelos de enlace tanto interatómicos como intermoleculares; en el Bloque 6 se identifican los diferentes compuestos, a través del empleo del lenguaje de la Química y se promueve el uso de normas de seguridad para el manejo de los productos químicos; en el Bloque 7 se describen los diferentes

VIII

tipos de reacciones químicas y se aplica la ley de la conservación de la materia al balancear las ecuaciones químicas y, por último, en el Bloque 8 se estudian los factores que intervienen en la velocidad de una reacción química, de manera conjunta con los intercambios de calor que experimenta la reacción, para finalizar con un análisis del con-sumismo y el impacto que esto genera en el medio ambiente y en la vida cotidiana.

Es importante destacar que la asignatura de Química 1 contribuye ampliamente al desarrollo de las competencias genéricas que conforman el perfil de egreso del bachiller, cuando se autodetermina y cuida de sí, por ejemplo, al enfrentar las dificultades que se le presentan al resolver un problema y es capaz de tomar decisiones ejerciendo el análisis crítico; se expresa y comunica utilizando distintas formas de representación gráfica (símbolos químicos, reacciones químicas, etcétera) o incluso cuando emplea el lenguaje ordinario, u otros medios (ensayos, reportes de actividades experimentales) e instrumentos (calculadoras, computadoras) para exponer sus ideas; piensa críti-ca y reflexivamente al construir hipótesis; diseña y aplica modelos teóricos, evalúa argumentos o elige fuentes de información para analizar o resolver situaciones y problemas de su entorno; aprende de forma autónoma cuando revisa sus procesos de construcción del conocimiento (aciertos, errores) o los relaciona con su vida cotidiana; trabaja en forma colaborativa al aportar puntos de vista distintos o proponer formas alternas de solucionar un problema; participa con responsabilidad en la sociedad al utilizar sus conocimientos para proponer soluciones a problemas diversos considerando el cuidado del medio ambiente y el desarrollo sustentable.

Víctor Manuel Ramírez Regalado

Competencias genéricas del Bachillerato General

Las competencias genéricas son aquellas que todos los bachilleres deben estar en capacidad de desempeñar, y les permitirán a los estudiantes comprender su entorno (local, regional, nacional o internacional) e influir en él, contar con herramientas básicas para

continuar aprendiendo a lo largo de la vida, y practicar una con-vivencia adecuada en sus ámbitos social, profesional, familiar, etc., Estas competencias junto con las disciplinares básicas constituyen el Perfil del Egresado del Sistema Nacional de Bachillerato.

A continuación se enlistan las competencias genéricas:

1. Se conoce y valora a sí mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue. 2. Es sensible al arte y participa en la apreciación e interpretación de sus expresiones en distintos géneros. 3. Elige y practica estilos de vida saludables. 4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apro-

piados. 5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos. 6. Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva. 7. Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida. 8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. 9. Participa con una conciencia cívica y ética en la vida de su comunidad, región, México y el mundo. 10. Mantiene una actitud respetuosa hacia la interculturalidad y la diversidad de creencias, valores, ideas y prácticas sociales. 11. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables.

IX


Competencias disciplinares básicas del campo de Ciencias experimentalesCompetencias disciplinares básicas

Bloques de aprendizaje1 2 3 4 5 6 7 8

1. Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos.

X X X

2. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.

X X X X

3. Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y planea las hipótesis necesarias para responderlas.

X X X X X X X

4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.

X X X X X X X X

5. Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones.

X X X X X X X X

6. Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas.

X X X X X

7. Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos.

X X X X X

8. Explica el funcionamiento de máquinas de uso común a partir de nociones científicas.

9. Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos.

X

10. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos.

X X X X X

11. Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental.

X X X

12. Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece.

13. Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los sistemas vivos. X

14. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana.

X X X X X X X X

¿Qué sabes hacer ahora?

Desempeños por alcanzar

Se trata de una conjunción de competencias

disciplinares a lograr en cada bloque, que te

permiten demostrar la capacidad que tienes

para aplicar tus conocimientos en situaciones

de la vida personal o social, ya que al mismo

tiempo pondrás en práctica tus destrezas,

habilidades y actitudes.

Estos desempeños son los

que se espera que logres al

bilitan poner en práctica tus

conocimientos, habilidades y

actitudes al realizar cada una

de las actividades propuestas

en este libro.

Objetos de aprendizaje

En los objetos de aprendizaje encontrarás

los contenidos estructurados, integrados y

contextualizados con una secuencia lógica

y disciplinar, y que son de gran relevancia y

pertinencia al nivel educativo en el que te

encuentras.

Esta sección constituye una

propuesta de evaluación

diagnóstica que te permitirá

establecer las competencias

y conocimientos con los que

cuentas, para así iniciar la

obtención de conocimientos y

capacidades nuevas.

¿Cómo lo resolverías?

En cada bloque iniciamos con una situación didáctica que bien puede

ser resolver un problema, realizar un experimento, un proyecto, una

investigación o una presentación, o bien elaborar un ensayo, un video,

un producto, una campaña o alguna otra actividad que permita que

adquieras un conocimiento y competencias personales o grupales, a

través de un reto.

¿Qué tienes que hacer?

La secuencia didáctica es una guía para que puedas adquirir los

conocimientos y desarrollar habilidades a través de una metodología

que facilite y dirija tus pasos. Son además descriptores de procesos que

por el análisis detallado que hacen, facilitan tu actividad y tus resultados.

¿Cómo sabes quelo hiciste bien?

Las rúbricas son métodos

prácticos y concretos que

te permiten autoevaluarte

y así poder emprender

un mejor desempeño.

Puedes encontrar tanto

actitudinales como de

conocimientos.

SeccionesdeLasInicio de bloque

Tu libro

Tu libro cuenta también con glosario,

bibliografía, vínculos en Internet, líneas de

tiempo, diagramas, mapas conceptuales

además de atractivas imágenes y otras

muchas secciones y herramientas que te

resultarán muy útiles y complementarán

tu aprendizaje.

Rúbrica

Situación didáctica

Secuencia didáctica

Otras herramientas

Competencias a desarrollar

Es importante mencionar que a lo largo de los bloques encontrarás

diferentes ejemplos y ejercicios que tienen la finalidad de propiciar

y facilitar tu aprendizaje.

Taller y actividad experimental

La experiencia que logres a través de los talleres, actividades

experimentales y de laboratorio te ofrece la posibilidad de desarro-

llar tus competencias y habilidades en la solución de problemas en

situaciones cotidianas, además de estimular y fomentar tu aprendi-

zaje cooperativo durante el trabajo en equipo.

Ejercicios

Los ejercicios propuestos en este libro te ayudarán a movilizar y

consolidar los conocimientos adquiridos en situaciones reales o

hipotéticas, mismas que te llevarán a un proceso de interacción,

seguridad y soltura durante tu aprendizaje.

Ejemplos

Aplica lo que sabes

Está diseñada para que puedas aplicar tus conocimientos a

situaciones de tu vida diaria así como al análisis de problemáticas

en tu comunidad y en el mundo en general, que te servirán para

hacer propuestas de mejoras en todos los ámbitos.

Para tu reflexión

Tiene el propósito de enriquecer el conocimiento que estás adqui-

riendo con lecturas adicionales, notas informativas e información

relevante para el tema que estás considerando. Esta información

además de ser útil, te permite contextualizar diferentes perspec-

tivas para la misma información.

Actividad de aprendizaje

A lo largo del libro encontrarás diferentes actividades de aprendiza-

je, que de forma breve te permitirán reforzar los conocimientos y

competencias adquiridas a través de preguntas puntuales al desa-

rrollo del bloque.

En el libro encontrarás diferentes sugerencias

y actividades que, una vez realizadas, te permi

tirán construir un gran número de evidencias,

algunas escritas, otras a través de la exposición

de temas o presentación de productos. Es

importante que recuerdes que además de

presentar la información, la manera en que lo

hagas determinará el nivel de calidad con la

que se perciba tu trabajo. Por ello se te invita

siempre a realizar tu mejor esfuerzo.

Estas te ayudan a verificar el desempeño

logrado al realizar algún trabajo, producto

o evidencia solicitados en cada bloque del

libro. En general, es un listado de criterios o

aspectos que te permiten valorar el nivel de

aprendizaje, los conocimientos, habilidades,

actitudes y/o desempeños alcanzados sobre

un trabajo en particular. Puedes realizarlas de

manera personal o como coevaluación.

Es una poderosa herramienta de análisis que te po

sibilitará verificar si has logrado algún desempeño,

asimilar contenidos o si eres capaz de aplicar tus

conocimientos, si has conseguido realizar un proce

dimiento de manera adecuada o si has obtenido

soluciones correctas a un problema planteado.

Son un conjunto de acciones y propuestas que te permitirán hacer una recolección, siste-

matización y un análisis de los desempeños y logros obtenidos a través del trabajo que

realizaste durante cada bloque, éstos junto con el portafolio de evidencias, te ayudarán a

obtener mejores resultados en las prácticas de evaluación que realice tu profesor/a.

nuestro sitio web, donde encontrarás material

extra como videos, animaciones, audios y

documentos que tienen el objetivo de ampliar

tus conocimientos, dejar más claros algunos

procesos complejos y actualizar de forma

rápida y dinámica la información de todos los

temas del plan de estudios de la DGB.

Instrumentos de evaluación

Portafolio de evidencias Rúbrica

Lista de cotejo

www.recursosacademicosenlinea-gep.com.mx

Al haber elegido este libro tienes acceso a

Objetos de aprendizaje

1.1 La Química

1.2 El método científico y sus aplicaciones

Reconoces a la Química como una herramienta para la vida

1B LO Q U E

n Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad

y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos.

n Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su

vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.

n Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las

hipótesis necesarias para responderlas.

n Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de

carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos

pertinentes.

n Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con

hipótesis previas y comunica sus conclusiones.

n Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos

naturales a partir de evidencias científicas.

n Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución

de problemas cotidianos.

n Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y

valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental.

n Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y

equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana.

n Asume una actitud que favorece la solución de problemas ambientales en los

ámbitos local, nacional e internacional.

n Reconoce y comprende las implicaciones biológicas, económicas, políticas y

sociales del daño ambiental en un contexto global interdependiente.

n Contribuye al alcance de un equilibrio entre los intereses de corto y largo

plazo con relación al ambiente.

Competencias a desarrollar

¿Qué sabes hacer ahora?

n Comprende el concepto de Química, su desarrollo histórico y su relación

con otras ciencias.

n Utiliza el método científico en la resolución de problemas

de su entorno inmediato relacionados con la Química.

Desempeños por alcanzar

Selecciona la opción que consideres correcta y anótala en el paréntesis de la izquierda.

La Química se define como:

a) ciencia que estudia la materia y sus transformaciones.

b) ciencia experimental que estudia los átomos.

c) ciencia que estudia la energía y sus manifestaciones.

d) ciencia que estudia la naturaleza y sus fenómenos físicos y químicos.

Es la cantidad de partículas contenidas en una sustancia:

a) peso

b) masa

c) materia

d) energía

¿Por qué es importante el estudio de la Química?

a) conocer la materia.

b) identificar los componentes de las sustancias.

c) para vivir mejor.

d) para ahorrar energía.

Demócrito definió a los átomos como:

a) las partículas de menor tamaño posible.

b) mínima porción de un compuesto.

c) aquellas partículas indivisibles.

d) los elementos presentes en la naturaleza.

Científico destacado en la Edad Media:

a) Roger Bacon

b) Alberto Magno

c) Al Razi

d) Geber

El método científico se define como:

a) lo que define y diferencia el conocimiento de la ciencia del conocimiento

común.

b) los pasos necesarios para lograr una investigación.

c) el sentido común para descubrir algo nuevo.

d) el procedimiento para explicar un fenómeno natural.

Métodos aplicados con mayor frecuencia en la investigación química:

a) deductivo

b) inductivo

c) hipotético

d) experimental

Es el siglo que marca el surgimiento de la Química como ciencia:

a) XVb) XVIc) XVIId) XVIII

Científicos que surgieron en los siglos XVI y XVII, respectivamente:

a) Galileo y Newton

b) Torricelli y Boyle

c) Lavoisier y Rutherford

d) Priestley y Cavendish

( )

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4

BLOQUE 1 Reconoces a la Química como una herramienta para la vida

Situación didáctica ¿Cómo lo resolverías?

¿Se vive mejor ahora que antes?Para contestar esta pregunta, es necesario que entrevistes a una persona con edad suficiente para recordar ese periodo; por ejem-plo, a tus padres o abuelos.

Con tu grupo, deberás decidir cuáles preguntas incluirás en las en-trevistas.

A continuación se dan algunos ejemplos; puedes emplearlas o de-sarrollar tus propias preguntas, pero todos los equipos aplicarán las mismas para que sea posible comparar los resultados.

1. ¿Cómo describiría la localidad donde vivió cuando era niño(a) (urbana, suburbana o rural)?

2. ¿Cuál era la fuente principal de calefacción en la casa donde pasó su infancia?

3. ¿Cómo se abastecía esa fuente de calor? ¿Tenía que conseguir el combustible o era entregado en su casa?

4. ¿Cuál era la fuente principal de iluminación en la casa donde vivió su infancia? ¿Qué fuente de energía se empleaba para ob-tenerla?

5. ¿Cuál, si lo había, era el medio principal de transporte público?

6. ¿Cuál era el medio principal de transporte privado?

7. ¿Qué combustible se empleaba para cocinar?

8. Si compraba sus alimentos en vez de cultivarlos o criarlos, ¿cómo estaban empacados?

9. ¿En qué clase de recipiente se obtenía la leche?

10. ¿Qué clase de jabón se empleaba para lavar la ropa?

11. ¿Cuáles eran las telas principales que se empleaban para la fa-bricación de ropa?

Antes de realizar la entrevista, cada equipo deberá practicarla con uno de sus miembros. Esto dará información actual que podrá compararse y te ayudará a mejorar tus habilidades como entrevis-tador.

5


Secuencia didáctica ¿Qué tienes que hacer?

Trabajo individual

n Haz una investigación, utilizando las respuestas de las pregun-tas anteriores sobre cómo se vivía en el siglo pasado.

Trabajo por equipos

n Cada miembro del equipo presenta los resultados de su in-vestigación de manera que todos definen un concepto propio sobre la vida en el siglo pasado respecto al siglo actual.

n El equipo hará una presentación de los resultados de esta in-vestigación.

Evidencias a recopilar n Investigación individual sobre el tipo de muebles actuales y

los del siglo pasado, los medios de comunicación actuales. Qué instrumento usaban para realizar cálculos, escribir docu-mentos; cocinar, transportarse, etcétera.

n Escribe en media cuartilla qué tipo de vida prefieres, la pasada o la presente, de acuerdo con los avances tecnológicos.

Rúbrica ¿Cómo sabes que lo hiciste bien?

Con el propósito de revisar si adquiriste los conocimientos del blo-que, pregúntate lo siguiente:

n Con la dirección del profesor organicen un debate sobre las ventajas modernas en tecnología respecto al pasado, con re-lación al uso de las tecnologías de la información y comunica-ción. Pueden utilizar como guía las siguientes preguntas.

n ¿Cuántos aparatos de tu casa dejarían de funcionar sin electri-cidad? Enúncialos.

AutoevaluaciónCon el propósito de revisar si adquiriste los contenidos del bloque, pregúntate lo siguiente:

n ¿Leí todo el contenido del bloque?

n ¿Cuando lo hice comprendí todas las palabras? Si no lo hice, ¿busqué el significado de las palabras que no entendí? ¿Volví a releer el texto hasta que lo comprendí?

n ¿Puedo distinguir entre cómo se vivió en el siglo pasado y cómo se vive en el actual, según mi propia concepción?

n ¿Puedo identificar algunas ventajas de vivir en el siglo pasado? Anótalas.

n ¿Puedo identificar algunas desventajas de vivir en el siglo pa-sado? Anótalas.

n ¿Puedo identificar algunas ventajas de vivir en el siglo presen-te? Anótalas.

n ¿Puedo identificar algunas desventajas de vivir en el siglo pre-sente? Anótalas. n ¿Qué harías si no tuvieras energía eléctrica en tu casa?

n ¿Qué propones para combinar la modernidad con la ecología?

n ¿Existía la contaminación ambiental? ¿Por qué?

6


1.1 La QuímicaActualmente la Química tiene gran relevancia por el avance cien-tífico y tecnológico que tienen las civilizaciones presentes, y se ha convertido en una ciencia muy común entre los individuos. Prác-ticamente todo lo que nos rodea está constituido de sustancias químicas: nuestros alimentos, nuestra ropa, los edificios y casas en donde vivimos, las calles por donde transitamos, los vehículos; nuestro cuerpo mismo también está constituido de elementos quí-micos. Por medio de la Química, la Medicina ha logrado avances notables, como la erradicación de muchas enfermedades mortales; por ejemplo, la polio, tifoidea y difteria, entre otras.

Aunque la gente no haya realizado estudios específicos sobre esta materia, es frecuente escuchar el siguiente comentario respecto a dos personas que se atraen: “hay química entre las dos”; también

es común: “toma dos litros diarios de H2O y tendrás una buena sa-lud”. Asimismo, se oye hablar con frecuencia, en todos los ámbitos del calentamiento global con sus graves consecuencias ambienta-les. También en relación con la Química y ante el incremento del número de metrópolis, como el Distrito Federal, Guadalajara y Monterrey, la palabra esmog es muy común. Por otra parte, la am-plia variedad de productos derivados de esta ciencia son emplea-dos diariamente en la casa, el trabajo, la escuela y otros lugares.

Efectivamente, la Química se relaciona directamente con éstos y otros procesos, situaciones y productos, de ahí la importancia de conocer más de ella.

La Química es la ciencia que trata de la naturaleza y composición de la materia y de los cambios que ésta experimenta; su estudio es muy importante para el ser humano, ya que se aplica a todo lo que le rodea, por ejemplo, en el lápiz que utilizas, en las páginas de este libro o de tu cuaderno, en el bolígrafo, en el perfume o en la loción que usas; en la ropa que te pones, en los zapatos, en los alimentos que ingieres; en fin, en todo.

Utilizamos todos nuestros sentidos (vista, oído, gusto, olfato y tac-to) para percibir los objetos que tenemos a nuestro alcance, y la Química interviene en los cambios internos y externos que se rea-lizan en nuestro organismo y a nuestro alrededor para percibirlos. El hombre se beneficia de las aplicaciones prácticas de la Química, ya que la vida moderna no sería tan cómoda si no tuviéramos la tecnología que proporciona esta ciencia. Por ejemplo, junto con los físicos (en el diseño de circuitos electrónicos), los químicos han desarrollado nuevos materiales, como los plásticos de alta durabi-lidad, que permiten un amplio uso de los teléfonos celulares, com-putadoras personales (laptop), entre otros o los radiotransmisores que han revolucionado la comunicación, como los televisores por-tátiles, las cámaras digitales, etcétera.

¿Cuánto vale el cuerpo humano?

En términos puramente químicos, la vida humana cuesta cerca de veinte pesos. La razón es muy simple: cerca de tres cuartas partes de nuestra masa es agua (y ésta casi siempre es barata); el resto, fundamentalmente carbono, oxígeno e hidrógeno (se presenta gratis en el aire). En pequeñas cantidades tenemos ni-trógeno y fósforo, y todavía en menor proporción hierro, sodio, potasio, etc. En conclusión: como dice la canción “la vida no vale nada…”

Para tu reflexión

Figura 1.1 Es importante someternos a análisis clínicos para conocer nuestro estado de salud.

Figura 1.2 La Química ha permitido un notable avance en el desarrollo de la civilización actual, pero también debemos cuidar nuestro medio ambiente.

7


Para quienes viven en la Ciudad de México, una de las urbes más

grandes del mundo y la más contaminada respecto al aire, es induda-

ble que las soluciones a los problemas de contaminación tienen que

dividirse de acuerdo con la asignación de responsabilidades y, desde

luego, fijando tiempos para cumplir éstas.

La principal fuente de contaminación del aire de la Ciudad de México,

es la combustión no controlada en los motores de los automóviles par-

ticulares y los camiones de carga. Los controles de esas emisiones se

realizan actualmente en los llamados verificentros. Sin embargo, estas

medidas no han sido ni serán aceptables en tanto las autoridades las

impongan y los usuarios acepten esa imposición. Modernizar al par-

que vehicular en la ciudad es

otra opción para disminuir la

combustión no controlada;

sin embargo, está llevándose

a cabo de manera pausada

por varios factores, entre los

que destaca el bajo poder

adquisitivo de la mayoría de

la población, que imposibilita

prácticamente la adquisición

de un auto nuevo.

Además, los combustibles

que utilizamos no son ópti-

mos para una buena com-

bustión, por ello proponemos

algunas soluciones posibles:

1. Reducir en un lapso de 20 años el uso de motores que funcionen

con gasolina; se sugiere el uso de la electricidad o combustibles

alternos no contaminantes, como el gas natural o el hidrógeno.

2. Control estricto o relocalización de plantas industriales y negocios

que emitan gran cantidad de contaminantes.

3. Evitar el uso de aerosoles o productos que contengan o despren-

dan hidrocarburos.

Actividad

n Con base en lo que acabas de leer, investiga junto con tus com-

pañeros, cuáles son las principales fuentes de contaminación del

aire, agua y áreas verdes de tu estado, comunidad, municipio o

colonia; menciona algunos métodos de prevención que estarías

dispuesto a realizar como iniciativa para disminuir este problema

que afecta al medio ambiente.

n Elabora junto con tus compañeros un collage de todas las ideas

que surgieron en el grupo, para exponerlo a la comunidad estu-

diantil de tu escuela y empezar a concientizar y sensibilizar sobre

la importancia que tiene llevar a cabo medidas para prevenir y

disminuir este grave problema: la contaminación ambiental.

Aplica lo que sabes

Investiga los olores más comunes que se pueden

percibir al visitar los siguientes lugares.

De estos olores predominantes

anota los productos que los

generan y sus posibles ele-

mentos químicos, por ejem-

plo:

a) Alberca

b) Tienda de abarrotes

c) Reparadora de calzado

d) Lavandería

e) Tintorería

f ) Hospital

g) Consultorio dental

h) Mercado

i) Cine

Actividad de aprendizaje

Agua y cloro (H2O y Cl)

8


Los polímeros (compuestos químicos derivados del petróleo) han revolucionado la industria automotriz; por ejemplo, la carrocería de los automóviles es una resina de poliéster (un ejemplo de polímero) reforzada con fibra de vidrio y que lleva pintura aplicada con bicapa, que la hace lucir más atractiva. En el interior, algunos automóviles tienen accesorios que sirven para reproducir discos compactos, MP3 y MP4, ver una película (DVD) con gran fidelidad en imagen y sonido; también cuentan con diversos accesorios de seguridad y que proporcionan comodidad. Por otro lado, en la industria de la construcción hay una gran variedad de materiales nuevos, más eco-nómicos, resistentes y vistosos, que permiten dar mejores acabados y ahorros económicos, al reducirse el tiempo de construcción.

El uso de las tecnologías actuales, como internet, han favorecido el desarrollo tecnológico de la humanidad, al acercar a los diversos investigadores de todo el mundo a compartir sus descubrimientos con otros colegas, con el consecuente ahorro de dinero, esfuerzo y tiempo, ya que el uso de la computadora es indispensable en su tra-bajo cotidiano, en la solución de los problemas y retos que enfrenta la humanidad.

La ingeniería química llegó a su madurez como ciencia de los procesos de transformación física y química de la materia por me-dio de las siguientes etapas:

Figura 1.3 La aplicación de la Química en diversos materiales, ha provocado la aparición de nuevos y mejores productos para el hombre.

La Química es la ciencia que se encarga de estudiar los cambios ex-

perimentados en la composición de la materia; explica esta definición

mediante varios ejemplos de los procesos químicos que se dan en la

vida cotidiana, argumenta tus respuestas con base en la relación que

existe entre lo teórico y lo práctico.

Atributos:

1. Establecer la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la socie-

dad y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos.

2. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tec-

nología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.

Actividad

1. Completa el siguiente cuadro, indicando en qué o para qué utilizas

los siguientes objetos o sustancias. Anota si son materiales natu-

rales o sintéticos y comenta la importancia que tiene dar buen uso

a cada uno de ellos. Especificar qué atributos se desarrollan.

Aplica lo que sabes

Objeto o sustancia Utilidad Tipo de

material

Zapatos de playa

Aceite de maíz

Bolsa de hule

n Surgimiento: Arthur D. Little propuso el concepto de operación unitaria (1915-1920) y organizó la disciplina por primera vez (Walker, Lewis y Mc Adams, 1923).

n Nacimiento y desarrollo: se propone el concepto de fenómenos de transporte de materia, energía y cantidad de movimien-to en la década de 1950 (Bird, Stewart y Lighfoot, 1960). Dichos fenómenos sirven como base científica común a las operaciones unitarias (destilación, flui-dización, agitación, mezclado, absorción, flujos, intercambio iónico).

Figura 1.4 El químico maneja diversos instrumentos de medición.

9


Por otra parte, el uso de nuevas tecnologías nos posibilita preservar

nuestro ambiente al reciclar los materiales de manera adecuada. Por

ejemplo, la mayoría de los artículos nuevos vienen empaquetados en

bolsas de plástico o de unicel y los refrescos se distribuyen en botellas

de plástico y aluminio, lo cual crea el problema de muchos desechos

que es necesario reutilizar.

Figura 1.5 Es necesario reciclar una serie de productos comerciales como las bebidas que vienen en envases de plástico o de aluminio.

1. Anota seis productos químicos que encuentres en tu casa (de pre-

ferencia en la cocina), investiga su utilidad y busca en la etiqueta

las sustancias que contengan. La importancia y la relación que

tienen estos productos de tal manera que puedas identificar en tu

vida cotidiana.

Producto Utilidad Sustancia que contiene

1.

2.

3.

4.

5.

6.

En la actualidad podemos referirnos a los químicos como especialistas

por el área en que laboran. Por ejemplo: químico nuclear, químico am-

biental, químico farmacéutico, bioquímico, fisicoquímico, químico en

alimentos, químico agroquímico, químico orgánico, etcétera.

Aplica lo que sabes

Figura 1.6 Es muy importante la protección de suelos agrícolas mediante la aplicación de fertilizantes que actúan sobre el pH (potencial de hidrógeno) del suelo.

Tela de nylon

Penicilina

Azúcar

Botella de agua

10


Clasificación tradicional de las ciencias naturales y relación de la Química con otras ciencias

Microbiología

Biología celular Genética Ecología

Fisiología

BOTÁNICA ZOOLOGÍA

Plantas Animales

Organismos microscópicos

Funciones y estructura de

la célula

Herencia Medio ambiente

FuncionesAnalítica Orgánica Inorgánica

Geoquímica Cosmoquímica

Física

Fisicoquímica

GEOLOGÍA ASTRONOMÍA FÍSICA QUÍMICA

Compuestos de carbono

Los demás compuestos

Procesos físicos básicos de la

Química

Determinación de la estructura y composición

BIOQUÍMICA

Farmacología

Quinta médica

Toxicología

Patología

Inmunología

MATEMÁTICASRequieren CIENCIAS

NATURALESCIENCIAS

NATAA URALES

CIENCIAS FÍSICASEstudio de la

materia y energía

CIENCIAS FÍSICASEstudio de la

materia y energía

CIENCIAS BIOLÓGICAS

Estudio de los organismos vivos

CIENCIASBIOLÓGICAS

Estudio de los organismos vivos

11


n Organización: a partir de 1937 surge la rama denominada “ingeniería de las reacciones químicas”, dedicada al estudio y al diseño de los equipos en los que se efectúan las reacciones químicas, es decir, de los reactores químicos.

n Fase final: el tratamiento global o macroscópico, mejor dicho, la “ingeniería de sistemas” y la modelación sistémica asociada (década de 1960).

n Como se puede observar, el campo de estudio de la Química es tan amplio que es imposible para una persona conocer todo cuanto se ha descubierto en esta ciencia, por lo que han surgi-do divisiones o especializaciones, como: la química general o descriptiva; la fisicoquímica, que trata de la composición y organización de la materia mineral; la química orgánica, que estudia los compuestos del carbono, ya sean naturales o de los seres vivos, y los sintéticos o producidos artificialmente; la química analítica, que se ocupa del reconocimiento y cuantifica-ción de los materiales que constituyen cualquier objeto; la bio-química, que estudia todas las sustancias que intervienen en los procesos vitales, constituidas por aminoácidos, proteínas, vitami-nas, lípidos, etc. Asimismo, la ingeniería química estudia los pro-cesos industriales existentes para mejorarlos tecnológicamente y hacerlos más rentables, entre otras muchas especializaciones.

Grandes momentos en el desarrollo de la Química

GreciaTales de Mileto (639-546 a. C.). Es considerado como el primer teórico que se preocupó por la transformación de una sustancia en otra, se planteó las siguientes preguntas: si una piedra azul se con-virtiera en cobre rojo, ¿la naturaleza de la sustancia sería de piedra, de metal o de ambas? Se planteó también la posibilidad de que una sustancia se transformara en otra por medio de un número defini-

do de pasos; pero éstos sólo eran aspectos de una materia básica o elemento, ya que para él este elemento era el agua.

En el párrafo anterior se enuncia en forma breve uno de los pensa-mientos más profundos que ha tenido el género humano; tal vez sea falso y obsoleto, pero fue el primer pensamiento sobre el origen básico de toda la materia.

Anaxímenes de Mileto (585-524 a. C.). Postuló que el aire podía ser comprimido y originar una materia sólida; por tanto, el elemen-to básico podía ser el aire.

Heráclito de Efeso (535-484 a. C.). Propuso que si el cambio era lo que caracterizaba al Universo, se debería buscar un elemento en el que el cambio fuera lo más notable y, por tanto, el elemento bá-sico sería el fuego.

Empédocles (495-430 a. C.). Se planteó, ¿por qué sólo un ele-mento básico? Podían ser varios: agua, aire, fuego y añadió tierra.

Aristóteles (384-322 a. C.). Aceptó la doctrina de los cuatro ele-mentos básicos, pero los concibió como pares de propiedades opuestas: frío-calor, humedad-sequedad. Las propiedades opues-tas no se pueden combinar entre sí. Debido a lo anterior, se forman

Fuego(Ángel)

Agua(Dragón)

Aire(Ave)

Tierra(Bestia)

Calor

Húmedo

Seco

Frío

Figura 1.8 Los cuatro elementos de los filósofos griegos: aire, agua, tierra y fuego.

Figura 1.9 Aristóteles.

cuatro parejas distintas que darán origen a un elemento: calor y sequedad dan lu-gar al fuego; calor y humedad, al aire; frío y humedad, al agua, frío y sequedad, a la tierra. Además, asignó como quinto elemento al cielo, el éter (resplandecer), el cual era un elemento perfecto, ya que lo observaba inalterado. Los cuatro ele-mentos anteriores eran imperfectos.

Leucipo (450-370 a. C.). Planteó que la materia por muy pequeña que sea, siempre es capaz de dividirse en trozos cada vez más pequeños hasta que ya no se pueda dividir.

Figura 1.7 La Química utiliza los análisis cualitativo y cuantitativo para estudiar los fenómenos o reacciones.

12


Demócrito (460-370 a. C.). Llamó átomos (sin división) a las partículas de menor tamaño posible. Además, supuso que los átomos de cada elemento eran diferentes en tamaño y forma, razón por la cual le asignaba a los elementos propiedades distin-tas y también que una sustancia podía transformarse en otra alte-rando la naturaleza de la mezcla.

Las ideas de Demócrito no fue-ron aceptadas en su tiempo, pero sí dos mil años después; su teoría perduró en parte en los poemas de Epicuro (341-271 a. C.) y Lucrecio Caro (99-55 a. C.).

Es interesante mencionar la renovación que estos pensamientos implican y resaltar que los filósofos griegos se basaban en la obser-vación y no en la experimentación para emitir sus teorías.

Cultura helénicaPtolomeo I (367-283 a. C.) y Ptolomeo II (308-246 a. C.). Fun-daron en Alejandría el templo dedicado a las musas, que derivó en lo que hoy se conoce como museo, el cual era propiamente un lu-gar dedicado a la investigación de las ciencias y donde también se coleccionaban objetos de arte, así como una biblioteca.

Al unirse las culturas egipcia (experimental) y griega (teórica), los jonios aceptaron el misticismo en la ciencia, fenómeno que retrasó el avance del conocimiento. El arte de khemeia apareció estrecha-mente relacionado con la religión, y la gente común asociaba extra-ños poderes a aquellos que practicaban estas artes (magos); esto provocó el surgimiento de un lenguaje escrito en forma de clave para la práctica de la khemeia.

En esta época ya se conocían siete metales y los siete cuerpos erran-tes en el cielo (cuerpos celestes). De esta manera se asocia a cada metal un cuerpo celeste: oro-Sol; plata-Luna; cobre-Venus; mercu-rio-Mercurio; hierro-Marte; estaño-Júpiter; plomo-Saturno. Estos lenguajes confusos y la actitud mágica acerca del estudio de la ma-teria retardaron el avance del conocimiento.

Bolos de Mendes (pseudoDemócrito; 200 a. C.). Planteó la transmutación de un metal en otro para obtener oro. Con esta búsqueda se descubrieron aleaciones como la unión de cobre y zinc, que da por resultado el latón, que es dorado.

Dominación romana (100 a. C.)Con la dominación romana entra en decadencia el arte de khemeia y el conocimiento griego.

Zósimo (300). Escribió una enciclopedia de 28 volúmenes donde describe al arsénico y al acetato de plomo como sustancias veneno-sas con sabor dulce.

Figura 1.10 Leucipo.

Figura 1.11 Demócrito.

Figura 1.13 Ptolomeo I y Ptolomeo II.

Figura 1.14 Zósimo.

Figura 1.12 Epícuro.

13


Diocleciano (245-311). Empe-rador romano que temeroso ante la posibilidad de que los enemigos pudieran obtener oro por medios baratos y pusieran en peligro su imperio, ordenó quemar todo li-bro sobre khemeia. En esta época se perdió mucha información por-que la biblioteca de Alejandría re-sultó seriamente mutilada a causa de los motines con los cristianos; fue un nuevo retraso al avance del conocimiento.

Después de tres siglos del lideraz-go científico de los árabes, apare-cieron los turcos y los mongoles. Sus victorias sobre el mundo islámico hicieron que ese lideraz-go pasara a Europa. La herencia y culturas dejadas en la España árabe, que se tradujo al latín, des-pertaron el interés de las culturas de Occidente.

Alberto Magno (1200-1280) fue el primer alquimista europeo que descubrió el arsénico, aun-que en forma impura.

Figura 1.15 Diocleciano.

Figura 1.18 Alberto Magno.

Figura 1.19 Roger Bacon.

Figura 1.16 Jabir Ihn-Hayyan, Geber.

Figura 1.17 Al Razi, Rhazes.

Dominación árabeSiglo vii. En esta época surgió el término “alquimia” y se mantuvo así hasta 1600. Se enriqueció el vocabulario químico con términos como: álcali, alcohol, nafta, circón, etcétera.

Jabir Ihn- Hayyan (conocido en Europa como Geber, 721-815). Descubrió el cloruro de amonio, preparó el albayalde (carbonato de plomo), obtuvo el ácido acético por destilación del vinagre y preparó ácido nítrico.

Aunque su fama la obtuvo por los estudios en transmutación de los metales, se debe considerar a Geber como el primer descubri-dor de los ácidos. Él creía que la mezcla mercurio-azufre produci-ría oro, a través de una sustancia seca y activadora, llamada al-iksir (elixir) y que en Europa se denominó piedra filosofal.

En los siglos siguientes se desarrollaron dos aspectos fundamen-tales de la alquimia: el estudio de los minerales con la finalidad de obtener oro y el aspecto médico, cuyo objetivo era encontrar la pa-nacea (remedio o solución para cualquier mal).

Al Razi (Rhazes, 865-925). Inventó los emplastos para sellar hue-sos; en aquella época su seguidor Avicena fue el médico más im-portante.

La Química en la Edad MediaRoger Bacon (1214-1294). Mostró interés en la idea de incorpo-rar las matemáticas a la ciencia, idea que fue rechazada, y fue quien por primera vez inventó la pólvora negra, la cual causó estragos en los castillos medievales.

Seudónimo Geber (1300). Firmó sus trabajos con el nombre del árabe que descubrió el ácido acético. Este segundo Geber descu-brió el ácido sulfúrico y el ácido nítrico fuerte, a los que denominó ácidos minerales. Su descubrimiento ha sido más importante para la humanidad que la transmutación de otros metales en oro; pero el hombre no lo consideró así y siguió en su persecución por el oro.

Papa Juan XXII (1299-1339). Declaró que la alquimia era un anatema y el conocimiento químico sufrió un tercer decaimiento. Desde entonces los alquimistas trabajaron a escondidas y en sus escritos emplearon símbolos más confusos. En este siglo se descu-brió la brújula.

14


Caída del Imperio Bizantino (1453). En esta época los griegos recuperaron Constantinopla y reconstruyeron sus bibliotecas.

Época modernaLibarius (1550-1616). Publicó el primer texto de Química en 1597 y descubrió por primera vez el ácido clorhídrico, el tetraclo-ruro de estaño, el sulfato de amonio y preparó el agua regia.

Después tuvieron lugar los descubrimientos aislados, por ejemplo, el sulfato de sodio. En el siglo xvii la alquimia entró en una etapa de decadencia y resurgió en el siglo xviii como la ciencia que hoy se conoce como Química.

En ese momento la realidad económica necesitaba del aprovecha-miento de los minerales y de las medicinas, y no de la irracional búsqueda del oro.

En los siglos xvi y xvii surgieron figuras como Galileo y Newton que aportaron bases para el enriquecimiento del conocimiento y la importancia de la medida y la cuantificación.

El estudio de los gases la realizó el italiano Torricelli (1608-1647); el alemán Gwerike (1602-1686); y el irlandés Boyle (1627-1691), quien de todos ellos fue el único químico. Los experimentos de Boyle sobre los gases mostraban un panorama halagador para los atomistas de esa época, pero Boyle aún creía en la transmutación de los metales. En 1680 preparó fósforo a partir de orina, pero este descubrimiento fue reconocido hasta doce años después de Brand.

En esta época se originó la teoría del flogisto y, en 1700, Salavery construyó la máquina de vapor.

En el siglo xviii, la proliferación de las aportaciones en la Química surgió como una respuesta al reconocimiento como ciencia que de ella se estableció. Se descubrieron los siguientes gases: hidrógeno por Cavendish, oxígeno por Lavoisier, nitrógeno por Rutherford y Lavoisier, dióxido de carbono por Priestley; se aislaron nuevos metales; níquel, manganeso y molibdeno; Lavoisier estableció la ley de la conservación de las masas.

Figura 1.20 Seudónimo Geber.

Figura 1.24 Isaac Newton.

Figura 1.27 Máquina de vapor.

Figura 1.25 Torricelli.

Figura 1.26 Boyle.

Figura 1.22 Libarius.

Figura 1.23 Galileo Galilei.

Figura 1.21 Los alquimistas, grandes precursores de la Química moderna.

15


En el aspecto de la química de pro-ductos orgánicos se descubrieron nuevos ácidos; por ejemplo, el tar-tárico y el cítrico.

Dalton emitió su teoría atómica so-bre la combinación de átomos para formar moléculas.

Siglos XIX y XXEl siglo xix es el siglo de la explo-sión en la química del carbono, Whöler sintetizó la urea, Vanthall estableció que el átomo de carbono es tetraédrico y el aislamiento y sín-

Figura 1.28 Cavendish.

Figura 1.29 Lavoisier.

Figura 1.30 Rutherford.

El agua es la sustancia fundamental para sobrevivir a lo largo de la

historia y día a día con el crecimiento de la población se hace indispen-

sable su uso racionado y el no contaminarla, por lo que a continuación

se sugiere tomar algunas medidas preventivas.

■ Mantener cerrados y con tapa los depósitos de agua.

■ Asear por lo menos una o dos veces al año las cisternas, así como

los tinacos cuando estén conectados a la cisterna.

■ No arrojar desechos de ningún tipo a los depósitos o cubetas de

agua.

■ Mantener limpios y aseados los bebederos.

■ Evitar las fugas de agua manteniendo llaves y muebles sanitarios

en buen estado.

■ Lavar la ropa y los trastos con jabones biodegradables.

■ Utilizar detergente biodegradable y sólo usar la cantidad necesa-

ria para así evitar grandes cantidades de espuma.

■ No arrojar al drenaje solventes o residuos de aceites, petróleo,

etcétera; tampoco tirarlo al suelo.

■ Usar el cloro necesario para lavar la ropa.

■ No arrojar basura en el drenaje.

Para tu reflexióntesis de colorantes cobró gran importancia. Kekulé estableció la fórmula del benceno.

A principios del siglo xx, Werner estudió la química de los com-puestos metálicos y originó la química de coordinación.

La química de explosivos se desarrolló notablemente a causa de las primera y segunda guerras mundiales. Se aislaron antibióticos y en los últimos 40 años el aspecto de investigación en química se tornó inmenso.

1.2 El método científico y sus aplicacionesLa Química se desarrolla día tras día e interviene en todos los as-pectos de nuestro acontecer, hasta el momento mismo de la muer-te. Al observar algún objeto detenidamente podemos preguntar-nos: ¿de qué material está hecho? ¿A quién se le ocurrió fabricarlo? ¿Con qué motivo? ¿En qué momento lo hizo?, etc. La solución de éstas y otras interrogantes ha proporcionado fuentes de sabiduría y entendimiento para que la Química haya logrado grandes avan-ces, en combinación con otras disciplinas (electrónica, mecánica, biología, computación, medicina, etc.), las cuales han dado como resultado que el hombre goce de una vida más cómoda.

En la Antigüedad, la Química sólo utilizaba sus hallazgos empíri-cos sin entender el principio de estas observaciones. El triunfo del método experimental en el siglo xix y la racionalización científica de él en el siglo xx originaron la investigación en química de acuer-do con el método científico.

La expresión método científico se utiliza con diferentes significados y, a menudo, se abusa de ella para justificar una determinada posi-ción personal o social con relativo desconocimiento de la comple-jidad del concepto. Como su propio nombre indica, representa la metodología que define y diferencia el conocimiento de la ciencia de otros tipos de conocimientos.

16


La primera característica del método científico es su naturaleza convencional; servir de marco de generación del conocimiento objetivo. Por ello existen múltiples características en función de la perspectiva con que se clasifiquen, se estudien e incluso se deno-minen.

Lo primero que llama la atención es el hecho de que los dos pri-meros tienen un nombre difícil de distinguir, pues en el ámbito lingüístico, pueden representar un solo concepto con dos mani-festaciones: razonamiento en una dirección o en la contraria, de lo general a lo particular o viceversa.

El problema se deriva de la dificultad conceptual de separar un mé-todo científico de otro de una forma clara por tener elementos co-munes; evidentemente los términos elegidos no ayudan a retener en la memoria estos dos conceptos de método científico. Tampoco ayuda mucho la denominación del tercer método científico.

Una característica de ambos métodos es que pueden ir de lo general a lo particular o viceversa, en un sentido o en el inverso. Ambos uti-lizan la lógica y llegan a una conclusión. En última instancia, siem-pre tienen elementos filosóficos subyacentes.

Ambos suelen ser susceptibles de contrastación empírica. Aunque el método deductivo es más propio de las ciencias formales y el in-ductivo de las ciencias empíricas, nada impide la aplicación indis-tinta de un método científico u otro a una teoría concreta.

La investigación en Química se lleva a cabo utilizando el método científico, que puede resumirse brevemente en los siguientes pasos o etapas:

a) Observación del fenómeno

b) Planteamiento del problema

c) Formulación de la hipótesis

d) Planteamiento de los objetivos

e) Diseño del experimento

f) Obtención de resultados

g) Conclusiones

Identificación de problemas y formulación de preguntas de carácter científicoEl razonamiento constituye un estricto proceso de deducción, proceso del que están excluidos la imaginación y el pensamiento intuitivo.

La identificación del problema es la pregunta científica por resol-ver, se expresa mejor con una pregunta abierta.

Las expresiones del pensamiento constituyen preguntas y proble-mas por resolver, o bien, respuestas y soluciones a las indagaciones realizadas. En este sentido, el curso del conocimiento científico consiste en una sucesión ininterrumpida de problemas que surgen a partir de los resultados obtenidos en las investigaciones anterio-res y se resuelven mediante el razonamiento y la experimentación.

Para encontrar la solución de esos problemas, la actividad científica ha establecido procedimientos adecuados y establece continua- mente otros nuevos. Entre ellos se encuentran los experimentos que nos informan, exacta y completamente como es posible, acer-ca de los procesos naturales y sociales, lo mismo que sobre sus conexiones activas y su mutua causalidad. También se encuentran

las teorías, que nos permiten reunir los resultados de los experimentos en una explica-ción común, necesaria y sufi-ciente. Por ultimo, tenemos la aplicación de dichas teorías para intervenir, de manera directa y concreta, en el compor-tamiento de los procesos de la sociedad y de la naturaleza, haciendo que produzcan la satisfacción de las necesidades humanas y resolviendo prác-ticamente, de esta manera, los problemas que impulsan la propia actividad científica.

En términos generales, por pro-blema entendemos cualquier dificultad que no se puede re-solver de manera automática,

Figura 1.31 A través de la Química se han logrado grandes avances que proporcionan salud y bienestar a la humanidad.

Figura 1.32 Los científicos trabajan arduamente en el descubrimiento de nuevas sustancias para el bienestar del hombre; por ejemplo, nuevos medicamentos.

La filosofía de la ciencia crea el método científico para ex-cluir todo aquello que tiene naturaleza subjetiva y, por lo tanto, no es susceptible de for-mar parte de lo que denomina conocimiento científico. En última instancia, aquello que es aceptado por el sentido común propiamente dicho y, por ello, adquiere carácter de general-mente aceptado por la comu-nidad científica y la sociedad.

El método deductivo, el mé-todo inductivo y el método hipotético-deductivo son los tres métodos científicos a que se refiere la denominación ge-nérica de método científico.

17


es decir, con la sola acción de nuestros reflejos instintivos y con-dicionados, o mediante el recuerdo de los que hemos aprendido anteriormente.

Por otra parte, además de los problemas que nos imponen en for-ma directa las condiciones naturales y sociales en que vivimos, constantemente estamos creando o inventando otros problemas; por ejemplo, la explicación de los procesos recién descubiertos, la demostración de teoremas, la verificación de hipótesis, la decisión entre dos o más teorías en pugna, o bien, la transformación de la naturaleza y la sociedad.

Formulación de la hipótesisEs la explicación que nos damos ante el hecho observado. Su utili-dad consiste en que nos proporciona una interpretación de los he-chos de que disponemos, interpretación que debe ser puesta a prue-ba por observaciones y experimentos posteriores. Las hipótesis no deben ser tomadas nunca como verdaderas, debido a que un mismo hecho observado puede explicarse mediante numerosas causas. La finalidad de una buena hipótesis consiste solamente en darnos una explicación para estimularnos a hacer más experimentos.

Obtención y registro de informaciónPrimero, se hace un plan de cómo se probará la hipótesis, cuáles materiales y equipos serán necesarios, qué personas asesorarán y en qué lugar y tiempo se hará la investigación.

ExperimentaciónUna vez que tengas clara tu hipótesis, debes diseñar la forma en que vas a demostrarla. Es decir, tienes que diseñar un experimento en el que puedas probar tu hipótesis. Lo anterior se conoce como plan de investigación o procedimiento experimental. Al diseñar un experi-mento es importante conocer lo que son variables y controles. Para que un experimento te dé las respuestas en las que puedas confiar debe tener un control, es el punto de referencia neutral para poder comparar el efecto de los cambios que haces en tu experimento.

Contrastación de resultadosEn esta etapa del método se analizan los datos derivados de la expe-rimentación para dar una explicación del comportamiento de los fenómenos que se observan, además de confrontarse la hipótesis con dicho comportamiento y así concluir si la hipótesis es satisfac-toria o se requiere formular una nueva.

Comunicación de las conclusionesSe concluye finalmente aprobando o desechando o invalidando la hipótesis formulada y dando un resumen final de lo obtenido. Se

sugiere el siguiente formato para presentar un informe de investi-gación:

n Informe de investigación:

n Resumen

n Introducción

n Método

n Resultados

n Discusión y/o conclusiones

n Referencias

Si se analiza la secuencia de pasos, se observa que el paso determi-nante es la formulación de la hipótesis. La historia ha mostrado la formulación de hipótesis falsas puede llevar a retrasos en el avance de la ciencia. Por ejemplo, la hipótesis de la transmutación de los metales es falsa.

Figura 1.33 Esquema de la descomposición de la luz. Este experimento conduce a la reproducción del arco iris.

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