1.1.- ¿Cuál es la
visión de la ciencia y tecnología en el mundo actual?
Ciencia y la tecnología actuales
moldean centralmente al ser humano y a la sociedad: son protagonistas nucleares
del desarrollo de las formas de vida que conocemos. No hay más que observar a
nuestro alrededor para comprobar que estamos sumergidos en un mundo de
artefactos.
Deberíamos concientizarnos en promover
la reflexión crítica sobre las cuestiones éticas de la ciencia y la tecnología
actuales, tratando de acomodarlas a las aptitudes y a la cultura científica,
técnica o humanística de cada persona.
Para ello se deben entremezclar
cuestiones de carácter más general con problemas éticos más específicos de cada
campo de conocimiento y disciplina científica o tecnológica
A través de los años el hombre ha presentado un cambio radical en su nivel de vida; los conocimientos que él ha logrado acumular y aplicar ha sido para su beneficio que ha cambiado radicalmente su modo de vivir. Existe una notable diferencia entre el hombre de hace unas cuantas décadas y el hombre moderno, tal diferencia se ha dado por el desarrollo de la ciencia que está estrechamente relacionada con las innovaciones tecnológicas.
Las necesidades de ciencia y tecnología en nuestro país ya no se satisfacen con la enseñanza a los estudiantes como se verifica una ley científica o como usar determinado equipo y maquinaria que resultara obsoleta un futuro próximo; en nuestros tiempos el preparar gente capaz de pensar y entender los principios básicos de la ciencia y técnica es fundamental para que no le detengan las dificultades que presenten e, incluso que pueda desarrollar nuevos procedimientos, en cualquiera que sea su campo de trabajo.
En este trabajo hablaremos sobre la ciencia y la tecnología que ha hecho al hombre en un ser muy dotado para la construcción de una nueva vida, en este presente documento tocaremos los temas ya mencionados por separado para comprender cada uno y poder estudiarlo.
Mientras valla pasando el tiempo la ciencia y la tecnología se van actualizando, estos temas han sido nuestros compañeros de tiempos muy remotos en la cual el ser humano tuvo cambios muy notables con el pasar del tiempo.
¿Qué
es la Química?
La Química es la ciencia que estudia
la composición, estructura y propiedades de la materia, así como los cambios
que ésta experimenta durante las reacciones químicas, y su relación con la
energía.
Esta ciencia está presente en la vida
del ser humano desde tiempos remotos, puesto que ya en la Antigüedad las
personas utilizaban en su vida diaria pigmentos, elixires, ungüentos o
perfumes. En la actualidad, está presente en muy diversos campos (medicina,
agricultura, alimentación, cultura, ocio, informática, etc) que contribuyen a
mejorar nuestra calidad de vida y el bienestar general de la Humanidad
LA QUÍMICA EN
LA VIDA COTIDIANA
Presencia de la química en nuestras vidas. Química en nuestro hogar. Reacciones químicas en la cocina de nuestra casa. Los tintes naturales. Los tintes sintéticos. La pintura y otros recubrimientos. Componentes de la pintura. El bronceado. La fotografía clásica y el cine. La química en nuestro organismo. El cuerpo humano es un asombroso y complejo laboratorio químico en constante funcionamiento. Los estados de ánimo, las enfermedades. La respiración y la fotosíntesis. La saponificación. La química del amor: hormonas y neurotransmisores.
¿Qué
es la Química?
La Química es la ciencia que estudia
la composición, estructura y propiedades de la materia, así como los cambios
que ésta experimenta durante las reacciones químicas, y su relación con la
energía.
Esta ciencia
está presente en la vida del ser humano desde tiempos remotos, puesto que ya en
la Antigüedad las personas utilizaban en su vida diaria pigmentos, elixires,
ungüentos o perfumes. En la actualidad, está presente en muy diversos campos
(medicina, agricultura, alimentación, cultura, ocio, informática, etc) que
contribuyen a mejorar nuestra calidad de vida y el bienestar genaral de la
Humanidad
LA
QUIMICA EN LA VIDA COTIDIANA
Presencia de la química en nuestras vidas. Química en nuestro hogar. Reacciones químicas en la cocina de nuestra casa. Los tintes naturales. Los tintes sintéticos. La pintura y otros recubrimientos. Componentes de la pintura. El bronceado. La fotografía clásica y el cine. La química en nuestro organismo. El cuerpo humano es un asombroso y complejo laboratorio químico en constante funcionamiento. Los estados de ánimo, las enfermedades. La respiración y la fotosíntesis. La saponificación. La química del amor: hormonas y neurotransmisores.
Química
y Medio Ambiente
Los procesos para obtener la energía,
el transporte, la producción y distribución de alimentos, el consumo masivo, el
desarrollo tecnológico, etc. afectan al medio ambiente.
La Química, presente en cada una de estas actividades, ayuda a mejorar nuestra calidad de vida, pero el uso masivo de productos químicos (medicamentos, plaguicidas, detergentes, etc.) hace que los residuos generados también sean químicos. En este contexto, es habitual encontrar el adjetivo “químico” ligado a efectos negativos para el medio ambiente.
Sin embargo, la Química es una de las
áreas científicas más implicadas en la resolución de problemas
medioambientales.
Actualmente la Química colabora en la
protección del medio ambiente determinando la concentración y el impacto de
sustancias químicas; preparando compuestos con actividad biológica útil para
paliar efectos tóxicos; implantando procesos de separación de sustancias
tóxicas; interviniendo en los procesos de depuración de aguas residuales;
sintetizando plaguicidas y fertilizantes más efectivos y menos contaminantes,
etc.
Los
problemas de la química industrial
Las industrias químicas vierten al
medio ambiente grandes cantidades de productos residuales con efectos nocivos
para toda la humanidad.
Es decir, la actividad industrial
química contamina el medio ambiente.
La contaminación del
aire
Muchos
procesos industriales envían a la atmósfera gases contaminantes perjudiciales
para los seres vivos.
En
términos técnicos suelen tipificarse cinco contaminantes básicos del aire:
El
monóxido de carbono (CO). Se forma en la combustión incompleta (escasez de
oxígeno) del carbono, gasolina o gases de las cocinas domésticas en mal estado.
Su inspiración impide la llegada de oxígeno a las células. Es mortal en muy
pequeñas dosis.
El
dióxido de azufre (SO2). Se produce en la combustión de carbones y derivados
del petróleo. Además de dar lugar a la lluvia ácida, puede ser respirado y
ataca a los pulmones.
Los
óxidos de nitrógeno, de fórmula diversa. Se comportan de modo similar al dióxido
de azufre.
Los
hidrocarburos. Salen a la atmósfera como resultado de la evaporación de las
gasolinas u otros derivados del petróleo. Por el momento, no parecen presentar
graves problemas.
Las
macropartículas, de origen muy diverso. Están suspendidas en el aire y
confieren a este un aspecto gris y nebuloso. Al ser inspiradas, se depositan en
los alvéolos pulmonares, perjudicando la función respiratoria.
La lluvia ácida
El
carbón y algunos derivados del petróleo contienen cantidades apreciables de
azufre (S). Al arder estos combustibles en las calderas de las fábricas,
también arde el azufre, formando dióxido de azufre (SO2). Este gas se arroja a
la atmósfera por las chimeneas. El SO2 se oxida lentamente, generando
trióxido de azufre (SO3). De forma rápida, el SO3 reacciona con el agua de
las nubes, formando ácido sulfúrico (H2SO4). Este ácido, muy peligroso, queda
disuelto en el agua de las nubes.
Un
proceso similar sucede con los óxidos de nitrógeno, que también producen muchas
combustiones industriales. Al final, se transforman en ácido nítrico (HNO3),
que se disuelve en el agua de las nubes.
El
agua de estas nubes, con su peligrosa carga de ácidos, termina cayendo sobre la
tierra en forma de lluvia, a veces en lugares muy alejados de su origen. Es la
«lluvia ácida».
La
acidez del agua produce cambios en el suelo y modifica los ecosistemas. Algunos
árboles, como los pinos y los abetos, resultan muy afectados. El fenómeno es
apreciable en los bosques de Europa central. Muchos peces de ríos y lagos
mueren por la excesiva acidez del agua. El suelo se empobrece en nutrientes y
muchas de las bacterias que descomponen la materia orgánica desaparecen.
El incremento del
efecto invernadero
El
esquema siguiente representa la distribución de la radiación solar (energía
solar) que llega a nuestro planeta. De toda la energía (1), solo las fracciones
3 y 6 calientan el suelo. El resto, 2 y 5, se devuelve al espacio.
Cuando
esto ocurre, todo marcha bien en nuestro planeta y gozamos de una temperatura
media adecuada, a la que todos los seres vivos estamos acostumbrados. Es un
delicado equilibrio benefactor.
Ahora
bien, ¿qué sucedería si por alguna razón disminuyera la intensidad de la
radiación que se devuelve al espacio (5) y, consecuentemente, aumentara la
intensidad de la radiación que calienta la Tierra (6)? Es fácil de comprender:
la atmósfera y el suelo se calentarían un poco más, como sucede en los
invernaderos. Se produce entonces un incremento del efecto invernadero.
Las actividades industriales lanzan a diario cantidades enormes de dióxido de carbono (CO2) a la atmósfera. Aunque la proporción de este gas en la atmósfera es pequeña (no llega al 1 %), se está apreciando un incremento sensible como consecuencia del desarrollo industrial de nuestra época.
Pues bien, el CO2 es un gas que produce un incremento del «efecto invernadero»; es decir, retiene la radiación reflejada en el suelo que se devuelve a la atmósfera, y contribuye, por tanto, al calentamiento progresivo de la Tierra.
De seguir así, los científicos temen que en unas décadas la temperatura media de nuestro planeta pueda ascender unos pocos grados centígrados. Las consecuencias serían desastrosas:
Una buena parte de los hielos se fundirían y las aguas de los mares subirían, anegando muchas zonas costeras.
Numerosos ecosistemas se verían afectados con transformaciones profundas.
Cambios climáticos generalizados, importantes e imprevisibles.
Ante la magnitud del problema, casi todos los países desarrollados parecen decididos a atajar la emisión de CO2 a la atmósfera y a ello se han comprometido en diversas «cumbres» internacionales.
La destrucción de la capa de ozono
El ozono es un gas cuyas moléculas están formadas por la unión de tres átomos de oxígeno (O3). Se utiliza para potabilizar el agua y para desodorizar el aire. Se encuentra en la estratosfera formando una pequeña capa, que recibe el nombre de ozonosfera, a unos 30 km de altura.
La importancia de la ozonosfera es fundamental para la vida en nuestro planeta, porque el ozono detiene algunos de los peligrosos rayos ultravioleta que vienen del Sol. Estos rayos pueden producir cáncer de piel, mutaciones genéticas y otros perjuicios a los seres vivos si llegan en abundancia a la superficie terrestre.
En 1986, mientras se realizaban unas investigaciones en la Antártida, se descubrió que el grosor de la capa de ozono había disminuido sensiblemente, sobre todo encima de las regiones polares. Hoy día se sabe que sobre la Antártida ha disminuido hasta un 40 % («agujero» de la capa de ozono).
Las causas son diversas, pero siempre tienen que ver con las actividades humanas. Los óxidos de nitrógeno procedentes de la combustión de los aviones y la emisión de compuestos clorofluorocarbonados (CFC) que se utilizan como propulsores de los aerosoles parecen ser los principales responsables de este problema ecológico. La comunidad internacional está tomando medidas para resolverlo, pero probablemente se tardará más de un siglo en volver a los niveles de ozono que había en 1986.
Las reacciones químicas que describen la destrucción del ozono son:
C l + O 3 ⇒ C l O + O 2
O 3 ⇒ l u z O + O 2
C l O + O ⇒ C l + O 2
Una sola molécula de cloro es capaz de destruir miles de moléculas de ozono.
Las imágenes tomadas por los satélites artificiales permiten controlar la evolución del «agujero de la capa de ozono» (ver la secuencia inferior de fotos), con el fin de comprobar si las medidas que se han tomado a nivel mundial (como, por ejemplo, la de prohibir ciertos productos en los sprays) tienen algún resultado positivo.
Pues bien, el CO2 es un gas que produce un incremento del «efecto invernadero»; es decir, retiene la radiación reflejada en el suelo que se devuelve a la atmósfera, y contribuye, por tanto, al calentamiento progresivo de la Tierra.
De seguir así, los científicos temen que en unas décadas la temperatura media de nuestro planeta pueda ascender unos pocos grados centígrados. Las consecuencias serían desastrosas:
Una buena parte de los hielos se fundirían y las aguas de los mares subirían, anegando muchas zonas costeras.
Numerosos ecosistemas se verían afectados con transformaciones profundas.
Cambios climáticos generalizados, importantes e imprevisibles.
Ante la magnitud del problema, casi todos los países desarrollados parecen decididos a atajar la emisión de CO2 a la atmósfera y a ello se han comprometido en diversas «cumbres» internacionales.
La destrucción de la capa de ozono
El ozono es un gas cuyas moléculas están formadas por la unión de tres átomos de oxígeno (O3). Se utiliza para potabilizar el agua y para desodorizar el aire. Se encuentra en la estratosfera formando una pequeña capa, que recibe el nombre de ozonosfera, a unos 30 km de altura.
La importancia de la ozonosfera es fundamental para la vida en nuestro planeta, porque el ozono detiene algunos de los peligrosos rayos ultravioleta que vienen del Sol. Estos rayos pueden producir cáncer de piel, mutaciones genéticas y otros perjuicios a los seres vivos si llegan en abundancia a la superficie terrestre.
En 1986, mientras se realizaban unas investigaciones en la Antártida, se descubrió que el grosor de la capa de ozono había disminuido sensiblemente, sobre todo encima de las regiones polares. Hoy día se sabe que sobre la Antártida ha disminuido hasta un 40 % («agujero» de la capa de ozono).
Las causas son diversas, pero siempre tienen que ver con las actividades humanas. Los óxidos de nitrógeno procedentes de la combustión de los aviones y la emisión de compuestos clorofluorocarbonados (CFC) que se utilizan como propulsores de los aerosoles parecen ser los principales responsables de este problema ecológico. La comunidad internacional está tomando medidas para resolverlo, pero probablemente se tardará más de un siglo en volver a los niveles de ozono que había en 1986.
Las reacciones químicas que describen la destrucción del ozono son:
C l + O 3 ⇒ C l O + O 2
O 3 ⇒ l u z O + O 2
C l O + O ⇒ C l + O 2
Una sola molécula de cloro es capaz de destruir miles de moléculas de ozono.
Las imágenes tomadas por los satélites artificiales permiten controlar la evolución del «agujero de la capa de ozono» (ver la secuencia inferior de fotos), con el fin de comprobar si las medidas que se han tomado a nivel mundial (como, por ejemplo, la de prohibir ciertos productos en los sprays) tienen algún resultado positivo.
La contaminación del
suelo
Saber
más ¿Qué hacer con las botellas usadas?
Si
echamos un vistazo a nuestro alrededor, es fácil encontrar multitud de
plásticos o polímeros que nos han hecho la vida más fácil. Si nos fijamos en
una B...
El
suelo que pisamos también sufre los efectos de la contaminación producida por
la actividad química industrial. Sobre él se vierten productos extraños e
indeseados, que modifican sus características naturales y terminan afectando a
su composición química y a la vida que sustenta.
La
contaminación de los suelos está causada por los siguientes agentes:
Los
residuos sólidos. La civilización ha traído consigo un espectacular
aumento en la cantidad de residuos generados. Estos residuos se vierten a veces
de manera incontrolada, alternando de esta manera el suelo.
Los
vertidos industriales. Los vertidos incontrolados de aceites, productos
químicos, etcétera, pueden contaminar de tal manera el suelo que este quede
completamente inútil para actividades agrícolas.
Los
productos agrícolas. Las sustancias empleadas, por ejemplo, para fumigar
los cultivos también afectan al suelo, que de esta manera puede variar su
composición o contribuir a la contaminación del agua.
El
problema de la contaminación del suelo está asociado en muchas ocasiones a la
contaminación del agua, pues las corrientes de agua arrastran y disuelven a lo
largo de su recorrido algunos de los componentes químicos que se encuentran
presentes en el suelo.
1.2.- Características del
conocimiento científico en el caso de la Química.
LENGUAJE DE LA
QUÍMICA
En QUÍMICA se
utiliza un lenguaje especial a base de símbolos, símbolos químicos, fórmulas
químicas, ecuaciones químicas y signos comunes.
Para
poder describir los compuestos químicos y las reacciones que se dan entre ellos
de forma precisa y sencilla, la comunidad científica vio necesario adoptar un
lenguaje cómodo, fácil de entender y común para todos.
SÍMBOLOS QUÍMICOS
Para empezar, cada elemento debía representarse con un símbolo diferente, ya que son las piezas básicas de las sustancias químicas: combinándolos sirven para representar cualquier sustancia de forma inequívoca.
En la antigüedad, los símbolos eran identificados con los siete planetas conocidos, ya que química y alquimia eran lo mismo y estaban muy relacionadas con la astrología.
Dalton, el creador de la teoría atómica, propuso usar la inicial del nombre del elemento y representar los elementos en distintos círculos para mostrar las moléculas de cada compuesto mediante el número necesario de círculos.
Muy
poco después, Berzelius suprimió los círculos, quedándose sólo con la inicial
del nombre latino de cada elemento... Si la inicial de dos elementos coincidía,
se añadía al símbolo alguna de las letras siguientes.
JACOB BERZELIUS
Algunos
símbolos de los elementos químicos son:
Una
vez aceptada la forma de llamar a los elementos químicos, podía desarrollarse
la estructura de las fórmulas químicas de los compuestos, o lo que es lo mismo,
cómo representar la composición de un compuesto o cómo explicar los distintos
átomos que forman sus moléculas.
Para
ello, se indican los elementos que forman el compuesto, mediante sus símbolos.
Si hay más de un átomo de un elemento, se indica con subíndice: por ejemplo, la
fórmula más conocida, H2O, explica que la molécula del agua está compuesta por
dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.
FÓRMULAS
Es un conjunto de símbolos destinados a representar la composición química de una sustancia compuesta.
En otras palabras, constituye la combinación adecuada de los símbolos de los átomos que integran una molécula.
Una fórmula química suministra información acerca de la clase de átomos y del número relativo de estos que forman una sustancia. También debe informar si representan moléculas, iones o cristales; por ejemplo, la fórmula del óxido de aluminio: nos índica que en una molécula del compuesto está presente dos átomos e aluminio y tres átomos de oxígeno.
Ejemplos de fórmulas quimicas son:
Por
otra parte la escritura de las formulas puede ser condensada, semidesarrollada
o desarrollada. Como en el siguiente ejemplo se muestra una fórmula
desarollada.
Las
reacciones químicas se representan mediante ecuaciones químicas. Por
ejemplo
ECUACIONES QUÍMICAS:
ECUACIONES QUÍMICAS:
El
estado físico de los reactivos y productos puede indicarse mediante los
símbolos (g), (l) y (s), para indicar los estados gaseoso, líquido y sólido,
respectivamente y se suele usar (ac) para indicar que una sustancia se
encuentra en disolución acuosa.
Por ejemplo:
2 CO(g) + O2(g) ® 2 CO2(g)
2
HgO(s) ® 2 Hg(l) + O2(g)
2
HCl(ac) + Zn(s) ® ZnCl2(ac) + H2(g)
Además en química para representar a las moléculas de los compuestos se utilizanMODELOS TRIDIMENSIONALES. Por ejemplo:
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