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Profundizando en el área de la química




Enviado por Pablo Turmero



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Monografía destacada


    

    Profundizando en el área de la química

     

    1.    La caracterización de
    la química como ciencia y la materia base del universo

    2.    La materia

    3.    Elementos químicos

    4.    El átomo

    5.    La materia en su
    interior

    6.    Estructura del átomo

    7.    La tabla periódica

    8.    Enlace químico

    9.    Geometría molecular

    10.  Polaridad de las
    moléculas

    11.  Hibridación de
    orbitales

    12.  Fuerzas de enlace

    13.  Transformaciones de
    la materia

    14.  Reacciones químicas y
    estequiometria

    15.  Estequiometría

     

     

    I
    UNIDAD.

    La caracterización de la química
    como ciencia y la materia base del universo

    OBJETIVOS:

    – Describir las propiedades de
    las sustancias puras y mezclas así como su importancia en el mejoramiento de la
    calidad de vida.

    LA QUÍMICA Y
    SU CAMPO DE ESTUDIO

    OBJETIVOS:

    – Analizar la importancia de la
    química respecto al desarrollo de procesos industriales, el avance en la
    tecnología, los procesos biológicos y su impacto en el ambiente, la
    alimentación, la salud y el desarrollo sostenible en general.

     ¿QUE ES QUIMICA?

         Se
    pueden señalar algunas definiciones referentes al concepto de química.
    Generalmente las definiciones dependen del autor y de sus ideas con respecto a
    ella.

    Algunas definiciones son:

    -       Química es la rama de la ciencias física estrechamente
    relacionadas con físicas y que trata esencialmente de la composición y el
    comportamiento de la naturaleza

    -       Química es una ciencia que estudia la naturaleza de la
    materia y los cambios en la composición de la misma

         En
    Conclusión Química es una ciencia que estudia la composición de la materia y
    los cambios que en ella ocurren.

         “La Química, es la ciencia que estudia
     la composición, estructura, leyes 
    y propiedades de las sustancias materiales, de sus interacciones,
    transformaciones y de los efectos producidos sobre ellas al añadir o extraer
    energía en cualquiera de sus formas”.

         Desde los primeros tiempos, los seres humanos
    han observado la transformación de las sustancias —la carne cocinándose, la
    madera quemándose, el hielo derritiéndose— y han especulado sobre sus causas.
    Siguiendo la historia de esas observaciones y especulaciones, se puede
    reconstruir la evolución gradual de las ideas y conceptos que han culminado en
    la química moderna.

     

    EL MÉTODO CIENTÍFICO

         La química se
    considera como una ciencia por que utiliza el método científico.

         
    Método científico:

             “ Es el método de estudio sistemático de la
    naturaleza que incluye las técnicas de observación, reglas para el razonamiento
    y la predicción, ideas sobre la experimentación planificada y los modos de
    comunicar los resultados experimentales y teóricos”.

    PASOS DEL MÉTODO CIENTÍFICO

    1.     OBSERVACIÓN:

           En el
    método científico la observación consiste en el estudio de un fenómeno que se
    produce en sus condiciones naturales. La observación debe ser cuidadosa,
    exhaustiva y exacta.

    2.     PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:

          A partir de la observación surge el planteamiento
    del problema que se va a estudiar, es una pregunta
    que se plantea sobre la causa del fenómeno observado.

    3.     PLANTEAR LA
    HIPÓTESIS:

         Es una
    suposición provisional de la que se intenta extraer una consecuencia. Es una posible respuesta al problema planteado.

    4.     LA
    EXPERIMENTACIÓN:

          La experimentación consiste en el estudio de
    un fenómeno, reproducido generalmente en un laboratorio, en las condiciones
    particulares de estudio que interesan, eliminando o introduciendo aquellas
    variables que puedan influir en él. Se entiende por variable todo aquello que
    pueda causar cambios en los resultados de un experimento y se distingue entre
    variable independiente, dependiente y controlada. En un experimento siempre
    existe un control o un testigo, que es una parte del mismo no sometido a
    modificaciones y que se utiliza para comprobar los cambios que se producen. Todo
    experimento debe ser reproducible, es decir, debe estar planteado y descrito de
    forma que pueda repetirlo cualquier experimentador que disponga del material
    adecuado.  Los resultados de un
    experimento pueden describirse mediante tablas, gráficos y ecuaciones de manera
    que puedan ser analizados con facilidad y permitan encontrar relaciones entre
    ellos que confirmen o no las hipótesis emitidas.

    5.     LEY CIENTÍFICA:

         Una hipótesis
    confirmada se puede transformar en una ley científica que establezca una
    relación entre dos o más variables, y al estudiar un conjunto de leyes se
    pueden hallar algunas regularidades entre ellas que den lugar a unos principios
    generales con los cuales se constituya una teoría.

    Las leyes y las teorías encierran a menudo una pretensión
    realista que conlleva la noción de modelo; éste es una abstracción mental que
    se utiliza para poder explicar algunos fenómenos y para reconstruir por
    aproximación los rasgos del objeto considerado en la investigación.

     

    PERIODOS EN EL DESARROLLO DE LA QUÍMICA

    Se establecen 6 períodos básicos que son:

    ·        
    Prehistórico
    (descubrimiento del fuego)

    ·        
    Griego

    ·        
    Alquimia

    ·        
    Iatroquímica o
    química médica

    ·        
    Flogisto

    ·        
    Período Moderno

    PERÍODO GRIEGO

     Leucipo y Demócrito (460-370 a.C.):

          Ambos son los representantes de la
    escuela atomista. Normalmente se presentan juntos, porque es casi imposible
    distinguir el pensamiento que pertenece a uno y a otro. Para los atomistas la
    realidad está conformada por unidades o partículas pequeñísimas e indivisibles:
    átomos. El número de átomos es infinito. Son impenetrables, indestructibles,
    eternos, pesados y todos de la misma naturaleza. Sin embargo se da entre ellos
    una infinita variedad de formas externas y de tamaños.

    La dureza y el peso
    de los cuerpos dependen de la cercanía de los átomos. Estos átomos están
    situados en el espacio vacío o "no ser" y permanecen en continuo
    movimiento. Pero se trata de un movimiento eterno que resulta de las
    precisiones y de los choques entre ellos. En esta concepción mecanicista del
    mundo todo está determinado por las leyes de la naturaleza.

    Las ideas más
    fuertes de su doctrina son:

    ·      
    Psicología:
    El alma es material y está compuesta de átomos materiales y esféricos, sutiles
    y de móviles en todos los sentidos; es el principio de la vida y del movimiento
    en los animales y en los hombres; se alimenta por la respiración de los átomos
    de fuego esparcidos en el aire. Demócrito afirma al respecto: "… de los
    cuerpos se desprende constantemente una especie de pequeñísimas imágenes que
    penetran por los poros de los órganos sensoriales, y al encontrarse con los
    átomos del alma, originan el conocimiento sensible".

    ·      
    Teología: En este
    concepto esencialmente materialista de la realidad tampoco queda lugar para un
    Dios personal y trascendente. No obstante, los atomistas admiten la existencia
    de dioses, que moran en los espacios comprendidos entre los distintos mundos, y
    que viven felices, sin preocuparse lo más mínimo de los hombres. Los dioses
    están también compuestos de átomos, más perfectos que los que constituyen los
    seres terrestres, y son merecedores de la veneración y del culto de los
    hombres.

    ·      
    Ética: En los
    atomistas solamente cabe una moral estrictamente limitada a la felicidad en la
    presente vida, sin norma trascendente de conducta ni sanciones futuras.

    ·      
    Política: Las leyes
    son un mal, pues restringen la libertad de la naturaleza; pero son necesarias
    para obligar a los hombres a obrar bien.

     

    ALQUIMIA

          Período del arte quimerico de la
    trasmutacion de los de los mtales que se intento en vano durante la edad media.
    Descubrir la piedra filosofal para obtener oro esta dio el nacimiento de la
    quimica. alquimia en la edad media

         Los sucesores de los griegos en el estudio
    de las substancias fueron los alquimistas medievales, aunque sumergidos en la
    magia y la charlataneria, llegaron a conclusiones más razonables y verosímiles
    que las de aquéllos, ya que por lo menos manejaron los materiales sobre los que
    especulaban.

         Durante la edad media, especialmente entre
    los siglos 5 y 15, la ciencia fue oscurecida por las inquietudes religiosas.
    Sin embargo, en el siglo 7 la ciencia reapareció con los árabes, quienes habían
    acumulado los antiguos conocimientos de los egipcios y de la filosofía antigua
    griega a través de la escuela alejandrina, fundando una práctica: la alquimia,
    el precedente de la química.

    ÁREAS SE ESTUDIO DE LA QUÍMICA

     

         La Química para su estudio se ha dividido en las
    siguientes áreas o ramas de estudio.

     

     

     

     

    DIVISIÓN DE LA QUÍMICA.

    • Química General:
      Estudia los fenómenos comunes a toda la materia, sus propiedades y leyes
    • Química Inorgánica: Estudia las sustancias constituyentes de la materia
      sin vida. Estudia las sustancias que provienen el reino mineral.
    •  Química
      Orgánica:
      Estudia las
      sustancias de la materia viviente. Estudia principalmente los compuestos
      que provienen seres vivos, animales y vegetales.
    • Química Analítica: Estudia la comprensión y estructura de las
      sustancias.
    • Bioquímica:
      Estudia los procesos químicos que ocurren en los seres vivos.
    • Físico-Química:
      Estudia los fenómenos comunes a estas dos ciencias.
    • Quimiurgia:
      Estudia la aplicación de la química en la agricultura.
    • Astroquímica:
      Estudia la composición sustancial existente en el universo.
    • Radioquímica o Química nuclear: Estudia las transformaciones de los elementos y
      sustancias radioactivas.
    • Química Aplicada:
      Estudia la utilización de elementos y compuestos en los diferentes campos.
      Estudia las propiedades de cada una de las sustancias en particular, desde
      el punto de vista útil medicinal, agrícola, industrial, etc.
    • Química Forense: Estudia lo referente a muertos y procesos de
      investigación judicial.

     

    RELACIONES CON OTRAS CIENCIAS

         La química esta estrechamente relacionada
    con las ciencias físicas, extendiéndose a varias disciplinas que vas desde la
    astronomía hasta la biología.

    -       Física: Se estudia conjuntamente con la química en la ciencia
    fisicoquímica debido a que muchos fenómenos ocurren simultáneamente combinando
    las propiedades físicas con las químicas.

    -       Arqueología: Para descifrar datos e interrogantes como la antigüedad
    de piezas arqueológicas. La exactitud se logra por medio de métodos químicos
    como el del carbono 14.

    -       Biología: La ciencia de la vida, se auxilia de la química para
    determinar la composición y estructura e tejidos y células.

    -       Astronomía: Se auxilia de la química para construcción de
    dispositivos, basados en compuestos químicos para lograr detectar algunos
    fenómenos del espacio exterior.

    -       Medicina: Como auxiliar de la biología y la química, esta ciencia
    se ha desarrollado grandemente ya que con esta se logra el control de ciertos
    desequilibrios de los organismos de los seres vivos.

    IMPORTANCIA DE LA QUÍMICA

        
    La química ha tenido una influencia enorme sobre la
    vida humana. En otras épocas las técnicas químicas se utilizaban para aislar
    productos naturales y para encontrar nuevas formas de utilizarlos. En el
    siglo XIX se desarrollaron técnicas para sintetizar sustancias nuevas que
    eran mejores que las naturales, o que podían reemplazarlas por completo con
    gran ahorro. Al aumentar la complejidad de los compuestos sintetizados,
    empezaron a aparecer materiales totalmente nuevos para usos modernos. Se
    crearon nuevos plásticos y tejidos, y también fármacos que acababan con todo
    tipo de enfermedades.

         Al mismo
    tiempo empezaron a unirse ciencias que antes estaban totalmente separadas. Los
    físicos, biólogos y geólogos habían desarrollado sus propias técnicas y su
    forma de ver el mundo, pero en un momento dado se hizo evidente que cada
    ciencia, a su modo, era el estudio de la materia y sus cambios. La química era
    la base de todas ellas.                                                                
                               La creación de disciplinas inter-científicas
    como la geoquímica o la bioquímica ha estimulado a todas las ciencias
    originales.

        
    El progreso de la ciencia en los últimos años ha
    sido espectacular, aunque los beneficios de este progreso han acarreado los
    riesgos correspondientes. Los peligros más evidentes proceden de los materiales
    radiactivos, por su potencial para producir cáncer en los individuos expuestos
    y mutaciones en sus hijos. También se ha hecho evidente que la acumulación, en
    las plantas o células animales, de pesticidas (que antes se consideraban
    inocuos), o de productos secundarios de los procesos de fabricación, suele
    tener efectos nocivos. Este descubrimiento, lentamente reconocido al principio,
    ha llevado a establecer nuevos campos de estudio relacionados con el medio
    ambiente y con la ecología en general.

     

     IMPORTANCIA DE LA
    QUIMICA EN LA INDUSTRIA, EN LA ALIMENTACION, AGRICULTURA Y EN LA FARMACIA
    .

         La industria química es uno de los
    sectores más productivos,  considerada
    dentro del sector secundario de la economía, el cual corresponde a las
    industrias de transformación y procesamiento de materiales. Dada la tendencia
    mundial hacia la globalización comercial, la industria nacional deberá
    incrementar la productividad de sus plantas y elevar la calidad de sus
    productos para competir en el mercado internacional.

               La
    sociedad y la industria generan millones de toneladas de residuos peligrosos y
    no-peligrosos anualmente, por ello es indispensable el uso adecuado y eficiente
    de materias primas y energéticos, el desarrollo de nuevos procesos con
    tecnologías limpias, así como la optimización del uso de recursos y de la
    operación de los procesos existentes. Indudablemente la ingeniería química a
    contribuido al bienestar económico moderno, y estos cambios lo transformarán en
    calidad de vida.

         Para lograr esto es necesario realizar
    investigación en áreas como: síntesis y catálisis química, ingeniería y ciencia
    de procesos, bioquímica y metrología. Esta investigación debe realizarse
    enfatizando el análisis, síntesis y desarrollo de tecnología considerando
    restricciones económicas, ambientales y energéticas. Con esto el rango de
    investigación-aplicación es considerable tomando en cuenta que en la actualidad
    los mayores problemas son generados por desechos industriales.

         Existen empresas con nuevos conceptos y
    retos para una agricultura inteligente. Que son conscientes de la necesidad que
    tiene la moderna agricultura de productos de acción específica para ayudar,
    tanto al técnico como al agricultor, a desarrollar técnicas para aumentar la
    calidad de los frutos y mejorar la producción.

         Desarrollan productos cada vez más
    específicos para dar a la planta lo que necesita en cada momento de su ciclo
    biológico.

         Para el medio ambiente y la ecología
    trabajan con los métodos más modernos para ofrecer al agricultor soluciones
    concretas, innovadoras y rentables en el ámbito de la nutrición y protección
    vegetal, compatibles con el medio ambiente para mantener sus cultivos sanos y
    hacerle partícipe de las últimas técnicas para conseguir el máximo beneficio.

         
    Una agricultura basada en el respeto al medio ambiente, elaboran
    productos que no deterioran la calidad de nuestra ecología, rechazando
    productos tóxicos y utilizando productos naturales en los métodos biotecnológicos
    de formulación.

     

    CUADRO Nº 1

    ALGUNAS APLICACIONES DE SUSTANCIAS QUIMICAS

     

    SUSTANCIA

    APLICACION

    Ácido
    Fluorhídrico 

    Grabado de Vidrio

    Cloro

    Decolorante de la
    pasta el papel y fibras de origen vegetal

    Ácido
    Clorhídrico  

    Obtención de
    glucosa a partir del almidón

    Bromuro
    Potasico   

    En medicina se
    usa como sedante

     Yoduro y Bromuro
    Potasico  

    En la elaboración
    de películas fotográficas

    Yodo 

    Fabricación de
    tinturas de yodo medicinal

    Sulfuro
    Calcico  

     

    En la
    arboricultura para proteger plantas contra insectos y hongos

    Azufre 

    En la fabricación
    de pólvora, volcanización del caucho, 
    blanqueo de lana y medicamentos para la piel

    Ácido Sulfúrico

    Acumuladores de
    plomo, abonos químicos

    Nitrógeno

    Elaboración de
    explosivos (TNT), abonos químicos

    Sulfuro
    de Fósforo    

    Fabricación de
    cerillos

    Baquelita    

    Producto
    de reacción del fenol y forma aldehído utilizado

     

    EFECTOS QUE PRODUCE LA INFLUENCIA DE LA QUIMICA EN EL MEDIO  AMBIENTE.

         Las propiedades de los aerosoles que más
    afectan a los proceso de contaminación atmosférica son el tamaño de sus
    partículas, la forma y la composición química.

         Como tóxico se entiende cualquier
    sustancia que, introducida en el cuerpo en una cierta cantidad, ocasiona la
    muerte o graves trastornos. Los efectos tóxicos pueden variar entre reacciones
    alérgicos mas o menos leves y la muerte, con todo tipo de enfermedad o daño
    temporal o permanente en el entremedio.

         Son muy escasos los casos de que una
    contaminación ambiental causa una intoxicación tan grave que se produce la
    muerte instantánea o en poco tiempo (aunque se conocen casos extremos de este
    tipo). Más común es que contaminaciones del agua o del suelo producen algún
    tipo de enfermedad (incluyendo cáncer) o reacciones alérgicas.

         Existen numerosos sustancias que, en
    pequeña dosis, son necesarios o beneficiosos para el cuerpo / la salud y que
    ingeridas en dosis superior a un cierto limite pueden dañar al organismo.

         La ciencia que estudia las propiedades
    venenosas (o tóxicas) de las sustancias y sus efectos en seres vivos es la
    toxicología. La meta principal de la toxicología es la definición del limite (o
    sea, de la concentración) en que una sustancia comienza a tener efectos
    nocivos.

    TRABAJO DIRIGIDO Nº
    1

         Realice
    la siguiente guia en su cuaderno en grupos de tres estudiantes

    1. ¿Qué es la química?

    2. ¿Qué es el método científico?

    3. Describa los pasos de este método de estudio.

    4. Enumere los principales períodos en el desarrollo de
    la química:

    5. Mencione las principales áreas o ramas de la química y
    que estudia cada una de ellas?

    6.Justique con varias razones la importancia de la
    química en la actualidad:

    7. Realice la practica del tema I.

     

    PRACTICA TEMA I.

    PARTE A. COMPLETE.

           Escriba en el espacio en blanco
    la rama de la química que ejemplifica cada aplicación de la misma.

    1.

    La utilización de rellenos para evitar a
    toda costa que aparezcan líneas de expresión que inevitablemente se posan en
    el rostro de manera que hay materiales de relleno que hacen desaparecer las
    arrugas casi de inmediato.

    _________________________

    2.

    La mayoría de los productos contiene un
    alto índice de adictivos (saborizantes y colorantes artificiales) para la
    elaboración de pastas, dulces y otros.

    _________________________

    3.

    En el interior de la corteza terrestre
    existen los gases combustibles cuyo origen es probablemente análogo al de los
    petróleos. Están constituidos principalmente por metano, butano y constituyen
    un buen manantial de gasolina.

    _________________________

    4.

    La fabricación de los jabones y
    detergentes, así como la de las pinturas, absorben también grandes cantidades
    de la grasas constituyen la única fuente importante de glicerina, necesaria
    para la fabricación de materias plásticas y explosivos.

    _________________________

    5.

    Fertilizar adecuadamente las tierras.

    _________________________

    6.

    En hornos convertidores y hornos de arco
    eléctrico, el metal fundido es refinado por la inyección de oxígeno vía
    lanzas a alta presión.

    _________________________

    7.

    Las transformaciones radiactivas espontáneas,
    radioelementos naturales, efectos y separaciones isotópicos, fenómenos de
    fluorescencia y coloración inducidos, indicadores radiactivos y las
    reacciones en que se producen elementos nuevos.

    _________________________

    8.

    Coloración de la ropa con tintes gallo o el
    caballito.

    _________________________

    9.

    La aplicación de nitrógeno como gas inerte
    permite mantener las características organolépticas de los alimentos por
    largos períodos.

    _________________________

    10.

    Los suelos presentan bajos rendimientos en
    los cultivos, altos costos de producción causados por un uso excesivo, tanto
    de la maquinaria agrícola, como de la aplicación de agroquímicos.

    _________________________

    11.

    Flotación con el uso de nitrógeno/dióxido
    de carbono, reduciendo drásticamente los consumos de reactivos químicos de un
    alto costo, mejorando la recuperación del mineral y las condiciones
    ambientales y de control de la operación.

    _________________________

    12.

    La congelación mediante los sistemas
    convencionales requiere de largos períodos, sufriendo los alimentos la
    deshidratación celular, pérdidas de proteínas, color, sabor, etc.

    _________________________

    13.

    Otra vía para alimentar el suelo es el uso
    de abono verde que puede ser utilizado como compost, especialmente las legumbres.

    _________________________

    14.

    Muchos fabricantes de vidrio prensado y
    artístico utilizan aún ácidos en el proceso de terminado.

     

    _________________________

    15.

    Con la Irradiación consiste en exponer a niveles altos de radiación para
    matar los insectos y las bacterias nocivas; luego se empacan en recipientes
    sellados en los que se pueden almacenar por meses sin que se descompongan.

     

    _________________________

    16.

    Cirugía
    con láser: La cirugía láser asistida por microscopio se ha
    utilizado satisfactoriamente en las especialidades de Laringología y
    Ginecología

     

    _________________________

    17.

    El láser y su aplicación en los lectores de discos compactos (CD),
    tanto para informática como para música e imagen han permitido formar y
    acceder a almacenes de información de alta capacidad.

    _________________________

    18.

    Fotoquimioterapia: Esta
    técnica, que se está desarrollando en la actualidad, se encamina a la
    destrucción de tejidos cancerosos.

    _________________________

     

     

     

    PARTE B. SELECCIÓN.

    1.        
    Lea los siguientes textos,
    identificados con los números 1, 2, 3 y 4.

             

     

     

     

    Los textos ejemplifican  la
    aplicación de las áreas de la
    Química denominadas

    A)        
    2 y 3 – Fisicoquímica – 1 y 4 –
    Inorgánica.

    B)        
    1 y 2 – Inorgánica – 3 y 4 –
    Bioquímica.

    C)        
    3 y 4 – Inorgánica  -  1 y
    2 – Industrial.

    D)       
    1 y 4 – Bioquímica – 2 y 3 –
    Analítica.

     

    2.    
    Lea los siguientes ejemplos.

     

    Esquina doblada: 1.  Se descubrió que las plantas pueden sintetizar sustancias indispensables  para los seres vivos a   partir de dióxido de carbono y agua. 2.  Se comprobó que el óxido nítrico participa en muchas funciones vitales del  cuerpo humano. 3.  Por lo general un conductor del calor causa contaminación. 4.  El agua de lluvia contiene disueltos gases atmosféricos.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

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