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Introduccin al estudio de la Qumica como Ciencia

INTRODUCCIN AL ESTUDIO DE LAQUMICA COMO CIENCIA1.- QUMICA COMO CIENCIA

Se denominaQumica(delrabekme que significa'tierra') a lacienciaque estudia tanto la composicin,estructuray propiedades de lamateriacomo los cambios que sta experimenta durante lasreacciones qumicasy su relacin con laenerga. Histricamente la qumica moderna es laevolucinde laalquimiatras laRevolucin qumica(1733).

Las disciplinas de la qumica se han agrupado segn la clase de materia bajo estudio o el tipo de estudio realizado. Entre stas se tienen laQumica Inorgnica, que estudia laMateria Inorgnica; laQumica Orgnica, que trata con laMateria Orgnica; la Bioqumica, el estudio de substancias en organismos biolgicos; la fsico-qumica, que comprende los aspectos energticos de sistemas qumicos a escalasMacroscpicas,MolecularesyAtmicas; laQumica Analtica, que analiza muestras de materia y trata de entender su composicin y estructura. Otras ramas de la qumica han emergido en tiempos recientes, por ejemplo, la Neuroqumicaestudia los aspectos qumicos delCerebro.

La ubicuidad de la qumica en las ciencias naturales hace que sea considerada una de lasciencias bsicas. La qumica es de gran importancia en muchos campos del conocimiento, como laciencia de materiales, labiologa, lafarmacia, lamedicina, lageologa, la ingenieray laastronoma, entre otros. Los procesos naturales estudiados por la qumica involucran partculas fundamentales (electrones,protonesyneutrones), partculas compuestas (ncleos atmicos, tomos y molculas) o estructuras microscpicas como cristales y superficies. Desde el punto de vista microscpico, las partculas involucradas en una reaccin qumica pueden considerarse un sistema cerrado que intercambia energa con su entorno. En procesosexotrmicos, el sistema libera energa a su entorno, mientras que un procesoendotrmicosolamente puede ocurrir cuando el entorno aporta energa al sistema que reacciona. En la mayor parte de las reacciones qumicas hay flujo de energa entre el sistema y su campo de influencia, por lo cual puede extenderse la definicin de reaccin qumica e involucrar laenerga cintica(calor) como un reactivo o producto.

Aunque hay una gran variedad de ramas de la qumica, las principales divisiones son:

Bioqumica Fisicoqumica Qumica Analtica Qumica Inorgnica Qumica OrgnicaEs comn que entre las comunidades acadmicas de qumicos laqumica analticano sea considerada entre las subdisciplinas principales de la qumica y sea vista ms como parte de latecnologa qumica. Otro aspecto notable en esta clasificacin es que la qumica inorgnica sea definida como "qumica no orgnica". Es de inters tambin que la qumica fsica (o fisicoqumica) es diferente de lafsica qumica. Usualmente los qumicos reciben entrenamiento formal en trminos de fsicoqumica (qumica fsica) y los fsicos trabajan problemas de la fsica qumica.

La gran importancia de los sistemas biolgicos hace que en la actualidad gran parte del trabajo en qumica sea de naturaleza bioqumica. Entre los problemas ms interesantes se encuentran, por ejemplo, el estudio delplegamiento de protenasy la relacin entre secuencia, estructura y funcin deprotenas. Si hay unapartculaimportante y representativa en la qumica, es elelectrn. Uno de los mayores logros de la qumica es haber llegado al entendimiento de la relacin entre reactividad qumica y distribucin electrnica de tomos, molculas o slidos. Los qumicos han tomado los principios de lamecnica cunticay sus soluciones fundamentales para sistemas de pocos electrones y han hecho aproximaciones matemticas para sistemas ms complejos. La idea de orbital atmico y molecular es una forma sistemtica en la cual la formacin de enlaces es comprensible y es la sofisticacin de los modelos iniciales de puntos de Lewis. La naturaleza cuntica del electrn hace que la formacin de enlaces sea entendible fsicamente y no se recurra a creencias como las que los qumicos utilizaron antes de la aparicin de la mecnica cuntica. An as, se obtuvo gran entendimiento a partir de la idea de puntos de Lewis

2.- HISTORIA Y EVOLUCIN DE LA QUMICA COMO CIENCIA

Las primeras experiencias del ser humano como qumico se dieron con la utilizacin del fuego en la transformacin de la materia, la obtencin de hierro a partir del mineral y devidrioa partir de arena son claros ejemplos. Poco a poco la especie humana se dio cuenta de que otras sustancias tambin tienen estepoderde transformacin. Se dedic un gran empeo en buscar una sustancia que transformara un metal enoro, lo que llev a la creacin de laalquimia. La acumulacin de experiencias alqumicas jug un papel vital en el futuro establecimiento de la qumica.

La qumica es una ciencia emprica, ya que estudia las cosas por medio del mtodo cientfico, es decir, por medio de la observacin, la cuantificacin y, sobre todo, la experimentacin. En su sentido ms amplio, la qumica estudia las diversas sustancias que existen en nuestro planeta as como las reacciones que las transforman en otras sustancias. Por otra parte, la qumica estudia la estructura de las sustancias a su nivel molecular. Y por ltimo, pero no menos importante, sus propiedades. Lahistoria de la qumicaest ligada al desarrollo del hombre y el estudio de la naturaleza, ya que abarca desde todas las transformaciones de materias y las teoras correspondientes. A menudo la historia de laqumicase relaciona ntimamente con la historia de los qumicos y segn la nacionalidad o tendencia poltica del autor resalta en mayor o menor medida los logros hechos en un determinado campo o por una determinada nacin.

Lacienciaqumica surge antes delsiglo XVIIa partir de los estudios dealquimia, populares entre muchos de loscientficosde la poca. Se considera que los principios bsicos de la qumica se recogen por primera vez en la obra del cientfico britnicoRobert Boyle:The Sceptical Chymist(1661). La qumica como tal comienza sus andares un siglo ms tarde con los trabajos deAntoine Lavoisierque junto aCarl Wilhelm Scheeledescubrieron eloxgeno, Lavoisier a su vez propuso laley de conservacin de masay la refutacin de la teora delflogistocomo teora de la combustin. En conclusin el principio del dominio de la qumica es el dominio del fuego. Hay indicios de que hace ms de 500.000 aos, en tiempos delHomo erectus, algunas tribus consiguieron este logro que an hoy es una de las tecnologas ms importantes. No slo daba calor en las noches de fro, tambin ayudaba a protegerse contra los animales salvajes y permita la preparacin de comida cocida. Esta contena menos microorganismos patgenos y era ms fcil digerirla. As bajaba la mortalidad y se mejoraban las condiciones generales de vida.

3.- LA QUMICA COMO CIENCIA FORMAL

El filsofo griegoAristtelespensaba que las sustancias estaban formadas por cuatro elementos: tierra, aire, agua y fuego. Paralelamente discurra otra corriente, el atomismo, que postulaba que la materia estaba formada detomos, partculas indivisibles que se podan considerar la unidad mnima de materia. Esta teora, propuesta por el filsofo griegoLeucipo de Miletoy su discpuloDemcrito de Abdera, no fue popular en la cultura occidental dado el peso de las obras de Aristteles en Europa. Sin embargo tena seguidores (entre ellosLucrecio) y la idea se mantuvo hasta el principio de la edad moderna. Entre los siglos III a.C. y el siglo XVI d.C. la qumica estuvo dominada por laalquimia. El objetivo de investigacin ms conocido de la alquimia era la bsqueda de lapiedra filosofal, un mtodo hipottico capaz de transformar los metales enoro. En la investigacin alqumica se desarrollaron nuevos productos qumicos y mtodos para la separacin de elementos qumicos. De este modo se fueron asentando los pilares bsicos para el desarrollo de una futura qumica experimental.

La Qumica como tal comienza a desarrollarse entre los siglos XVI y XVII. En esta poca se estudi el comportamiento y propiedades de los gases establecindose tcnicas de medicin. Poco a poco fue desarrollndose y refinndose el concepto de elemento como una sustancia elemental que no poda descomponerse en otras. Tambin esta poca se desarroll la teora delflogistopara explicar los procesos de combustin. A partir del siglo XVIII la qumica adquiere definitivamente las caractersticas de una ciencia experimental. Se desarrollan mtodos de medicin cuidadosos que permiten un mejor conocimiento de algunos fenmenos, como el de la combustin de la materia, descubriendo Lavoisier el oxgeno y sentando finalmente los pilares fundamentales de la qumica moderna.

4.- LA QUMICA Y SUS DIVISIONES

La Qumica cubre un campo de estudios bastante amplio, por lo que en la prctica se estudia de cada tema de manera particular. Las seis principales y ms estudiadas ramas de la qumica son:

Qumica Inorgnica: sntesis y estudio de las propiedades elctricas, magnticas y pticas de los compuestos formados por tomos que no sean decarbono(aunque con algunas excepciones). Trata especialmente los nuevos compuestos con metales de transicin, los cidos y las bases, entre otros compuestos.

Qumica Orgnica: Sntesis y estudio de los compuestos que se basan en cadenas de carbono.

Bioqumica: estudia las reacciones qumicas en los seres vivos, estudia el organismo y los seres vivos.

Qumica Fsica: estudia los fundamentos y bases fsicas de los sistemas y procesos qumicos. En particular, son de inters para el qumico fsico los aspectos energticos y dinmicos de tales sistemas y procesos. Entre sus reas de estudio ms importantes se incluyen latermodinmica qumica, lacintica qumica, laelectroqumica, la mecnica estadsticay laespectroscopia. Usualmente se la asocia tambin con laqumica cunticay laqumica terica.

Qumica Industrial: Estudia los mtodos de produccin de reactivos qumicos en cantidades elevadas, de la manera econmicamente ms beneficiosa. En la actualidad tambin intenta aunar sus intereses iniciales, con un bajo dao almedio ambiente.

Qumica Analtica: estudia los mtodos de deteccin (identificacin) y cuantificacin (determinacin) de una sustancia en una muestra. Se subdivide en Cuantitativa y Cualitativa.

5.- CIENCIAS AUXILIARES DE LA QUMICA

Como el campo de estudio de la qumica como ciencia es muy amplio aunado a la complejidad creciente del mundo natural para la qumica se le ha hecho cuesta arriba explicar por si sola la variedad de fenmenos que existen y es por ello que se ha asociado con diferentes ciencias que auxilian en el proceso de explicacin de un fenmeno como tal. Entre esas ciencias tenemos:

.- Biologa: Ciencia que estudia las caractersticas de los seres vivos. Ejemplo: La respiracin.

.- Fsica: Ciencia que estudia las propiedades de materia y la energa. Ejemplo El modelo atmico.

.- Geografa: Ciencia que estudia y halla la explicacin de distribucin de los seres vivos generados en los diferentes ecosistemas. Ejemplo: La qumica, el ser humano y el ambiente.

.- Historia: Ciencia que describe, explica los procesos, fenmenos, ms destacados e importantes en la vida social del mundo. Ejemplo: Las aportaciones de cada cientfico.

.- Matemticas: Ayuda a la interpretacin de resultados y resoluciones de problemas biolgicos, qumicos y fsicos mediante procesos estadsticos. Ejemplo: Las graficas

6.- IMPORTANCIA E IMPLICACIONES DE LA QUMICA COMO CIENCIACualquier aspecto de nuestro bienestar material depende de la Qumica en cuanto esta ciencia proporciona los medios adecuados que lo hacen posible y as, por ejemplo, en lo que se refiere a nuestros medios de locomocin, la Qumica suministra aceros especiales y aleaciones ligeras.Podemos pensar en la Ciruga sin anestsicos y antispticos, en los aviones sin aleaciones ligerasnigasolinas especiales, en los vestidos sin colorantes, en los puentes sin hierro y cemento, y en los tneles sin explosivos. El avance prodigioso de nuestra civilizacin en los ltimos doscientosaos,muchsimo mayor que en los, cuatro mil aos anteriores, es el resultado del desarrollo y aplicacin de la ciencia qumica, por la que el hombre ha adquirido un control sobre el medio exterior y aumentado su independencia respecto de l. Pero todos estos progresos qumicos, con ser enormes, son nicamente un comienzo, pues los ms intrigantes y prometedores secretos de la Naturaleza permanecen an impenetrables. El qumico ha llegado a resolver el misterio del tomo y dispone hoy de mtodos para liberar las enormes reservas de energa dentro de l, pero nada sabemos acerca de las fuerzas qumicas que distinguen la materia viva de la no-viviente. As, por ejemplo, cmo utiliza la hoja verde la luz solar para convertir el dixido de carbono y el agua en alimentos?, y por qu mecanismo las mnimas trazas de vitaminas y hormonas producen en el cuerpo humano los sorprendentes efectos conocidos?Contrariamente a lo que podra suponerse, no ha llegado la Ciencia qumica a su culminacin.A cada nuevo avance suceden nuevas preguntas cuya respuesta exige, ms que la intuicin de grandes genios, el trabajo en colaboracin de sus cultivadores, tal como se ha puesto de manifiesto en los ltimos aos y descubrimientos sobre la estructura ntima de la materia, lo que ha conllevado a desarrollar infinidad de alternativas que han permitido al hombre desarrollarse y ser cada vez mejor.

En pocas palabras laQumicaes unacienciacentral, porque sirve de apoyo a otras ciencias como la fsica, la biologa, la geologa, la petroqumica, entre otros. Adems permite satisfacer las necesidades humanas en diferentes reas o campos de la actividad humana siendo ejemplos de esta:

.- En medicina:La qumica ayuda con la sntesis de diferentes frmacos (antibiticos, analgsicos, antidepresivos, vacunas, vitaminas, hormonas, radioistopos, entre otros, para el tratamiento de muchas enfermedades y para el mejoramiento de la salud en general.

.- En nutricin:La qumica permite sintetizar sustancias llamadas saborizantes y colorantes para mejorar ciertas propiedades de los alimentos, y de ese modo puedan ingerirse con facilidad; los preservantes para que los alimentos no se deterioren en corto tiempo; tambin la qumica determina las sustancias vitales que requiere el organismo (minerales, vitaminas, protenas y otros)

.- En agricultura:Gracias a los productos qumicos como abonos y fertilizantes se aumenta la productividad del suelo, y se logra satisfacer las necesidades de alimentacin cada vez mas crecientes. Adems con el uso de insecticidas, fungicidas y pesticidas, se controla muchas enfermedades y plagas que afectan al cultivo.

.- En Textilera y Cuidado de la Ropa:La qumica ayuda potencialmente a satisfacer esta necesidad, Sintetizando muchas fibras textiles (rayn, orln, nylon), colorantes para el teido, sustancias para el lavado (jabones, detergentes, entre otros.), preservantes de fibras naturales y sintticas, entre otros

.- En medio ambiente:Ayuda en el tratamiento y control de sustancias contaminantes que afectan a nuestro ecosistema (agua, suelo y aire), y en la asistencia de desastres ecolgicos tales como derrames de petrleo, cada de lluvia cida, incendios forestales, entre otros.

.- En arqueologa:Contribuye a determinar antigedad de restos fsiles.

.- En mineraloga:Aporta diversas tcnicas de extraccin y purificacin de metales.

.- En astronoma:Combustibles qumicos para los cohetes, ropa y alimentos concentrados para los astronautas.

.- En Metalurgia: Sirve para la fabricacin de aleaciones y/o materiales resistentes para la elaboracin de distintos objetos: carros, columnas para la construccin de viviendas, naves espaciales, buques, entre otros. Es decir que en los diversos campos de estudio y del saber la qumica sirve como trampoln para que se den diversos procesos que han conllevado con el desarrollo de las sociedades.

7.- ASPECTOS POSITIVOS Y NEGATIVOS DE LA QUMICA COMO CIENCIA

.- Aspectos Negativos:

Se han utilizado productos en el mercado que, aos ms tarde, han mostrado un impacto ambiental negativo. Por ejemplo, los clorofluorocarbonos, utilizados en aires acondicionados, neveras, entre otros.

Se han sintetizado gran cantidad de compuestos con malos fines, para hacer drogas (xtasis), sustancias explosivas (Trinitrotolueno), compuestos venenosos y otros

La gran preocupacin por la posibilidad de que organizaciones terroristas de todo el planeta utilicen armas qumicas.

.- Aspectos positivos:

Aislantes como el poliuretano reducen hasta un 80% el consumo energtico de una vivienda. La instalacin generalizada de un aislamiento en Europa evitara la emisin de 370 millones de toneladas de CO2.

La qumica aplicada a los frmacos ha permitido prolongar la esperanza media de vida hasta los 80,9 aos. En Madrid, por ejemplo, 82.

Los compuestos qumicos de los detergentes han reducido de 16 a 2 horas las tareas bsicas de limpieza del hogar.

En la industria, la combinacin de qumicos ha conseguido, por ejemplo, una mayor ligereza de los aviones (hasta un 30%) y, por tanto, un gran ahorro de combustible. En coches, 100 kg de plsticos y cauchos sintticos sustituyen a 360 kg de metales varios.

La aplicacin de sustancias en la terapia gnica combinada con clulas madre permitir visualizar, diagnosticar y tratar el cncer en la dcada que arranca ahora. Unidad Educativa

"Pedro Jos Hernndez"

Cabimas - Zulia

CTEDRA: Qumica II

DOCENTE: Jorge L. Gonzlez.

LAPSO: 1ero

UNIDAD: Complementaria - Tema Nro. 1

Cabimas, 02 de OCTUBRE de 2014

Se es SABIO, No cuando se tiene el conocimiento de todas las MARAVILLAS del MUNDO, Sino cuando el MUNDO conoce todas las MARAVILLAS que hay dentro de TI.

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