HISTORIA DE LA QUÍMICA:
Las primeras
civilizaciones, como los egipcios y los babilónicos, concentraron un
conocimiento práctico en lo que concierne a las artes relacionadas con la
metalurgia, cerámica y tintes, sin embargo, no desarrollaron teorías complejas
sobre sus observaciones.
Hipótesis básicas emergieron de la antigua Grecia con la
teoría de los cuatro elementos propuesta por Aristóteles. Esta postulaba que el
fuego, aire, tierra y agua, eran los elementos fundamentales por los cuales
todo esta formado como mezcla. Los atomicistas griegos datan del año 440 A.C,
en manos de filósofos como Demócrito y Epicuro. En el año 50 Antes de Cristo,
el filosofó romano Lucrecio, expandió la teoría en su libro De Rerum Natura (En
la naturaleza de las cosas)
Al contrario del concepto moderno de atomicismo, esta
teoría primitiva estaba enfocada más en la naturaleza filosófica de la
naturaleza, con un interés menor por las observaciones empíricas y sin interés
por los experimentos químicos.
En el mundo Helénico la Alquimia en principio proliferó,
en combinación con la magia y el ocultismo, como una forma de estudio de las
substancias naturales para transmutarlas en oro y descubrir el elixir de la
eterna juventud.20 La Alquimia fue descubierta y practicada ampliamente en el
mundo árabe después de la conquista de los musulmanes, y desde ahí, fue
difuminándose hacia todo el mundo medieval y la Europa Renacentista a través de
las traducciones latinas.
COMPETENCIAS CIENTÍFICAS:
Cuando se habla de “competencias científicas” se hace
referencia a la capacidad de establecer un cierto tipo de relación con las
ciencias. La relación que los científicos de profesión tienen con las ciencias
no es la misma que establecen con ellas quienes no están directamente
comprometidos con la producción de los conocimientos sobre la naturaleza o la
sociedad.
El tema de las competencias científicas podría
desarrollarse en dos horizontes de análisis: el que se refiere a las
competencias científicas requeridas para hacer ciencia y el que se refiere a
las competencias científicas que sería deseable desarrollar en todos los ciudadanos, independientemente de la tarea
social que desempeñarán. Sin duda las
competencias que caracterizan a unos y a otros no son excluyentes y
tienen muchos elementos comunes, pero el segundo tipo de competencias interesa
especialmente a la educación básica y
media porque tiene relación con la vida de todos los ciudadanos.
Si se piensa en la relación que los científicos
establecen con la ciencia que
construyen y enseñan, las competencias científicas serán las capacidades
que les permiten
desempeñarse productivamente en su campo y ser reconocidos por sus colegas de trabajo. Estaríamos
hablando de las competencias necesarias para hacer ciencia, para resolver problemas y
construir representaciones elaboradas de tipos de fenómenos o de acontecimientos en el campo de investigación
en el cual se desempeña el científico. Estas
competencias tendrían que inferirse del análisis de la práctica
específica de producción
de conocimientos, aunque algunas de ellas serían transversales a
distintos campos.
NOTACIÓN CIENTÍFICA
HISTORIA:
El primer intento de representar números demasiado
grandes fue emprendido por el matemático y filósofo griego Arquímedes, descrito
en su obra El contador de Arena en el siglo III a. C. Ideó un sistema de
representación numérica para estimar cuántos granos de arena existían en el
universo. El número estimado por él era de 1063 granos. Nótese la coincidencia
del exponente con el número de casilleros del ajedrez sabiendo que para valores
positivos, el exponente es n-1 donde n es el número de dígitos, siendo la
última casilla la Nº 64 el exponente sería 63 (hay un antiguo cuento del
tablero de ajedrez en que al último casillero le corresponde -2 elevado a la
63- granos).
A través de la notación científica fue concebido el
modelo de representación de los números reales mediante coma flotante. Esa idea
fue propuesta por Leonardo Torres Quevedo (1914), Konrad Zuse (1936) y George
Robert Stibitz (1939).
La notación científica es un recurso matemático empleado
para simplificar cálculos y representar en forma concisa números muy grandes o
muy pequeños. Para hacerlo se usan potencias de diez.
Básicamente, la notación científica consiste en
representar un número entero o decimal como potencia de diez.
En el sistema decimal, cualquier número real puede
expresarse mediante la denominada notación científica.
Para expresar un número en notación científica
identificamos la coma decimal (si la hay) y la desplazamos hacia la izquierda
si el número a convertir es mayor que 10, en cambio, si el número es menor que
1 (empieza con cero coma) la desplazamos hacia la derecha tantos lugares como
sea necesario para que (en ambos casos) el único dígito que quede a la
izquierda de la coma esté entre 1 y 9 y que todos los otros dígitos aparezcan a la derecha de la coma
decimal.
Es más fácil entender con ejemplos:
732,5051 =
7,325051 • 102 (movimos la coma decimal
2 lugares hacia la izquierda)
−0,005612 = −5,612 • 10−3
(movimos la coma decimal 3 lugares hacia la derecha).
Nótese que la cantidad de lugares que movimos la coma (ya
sea a izquierda o derecha) nos indica el exponente que tendrá la base 10 (si la
coma la movemos dos
lugares el exponente es 2, si lo hacemos por 3 lugares,
el exponente es 3, y así sucesivamente..
SU ESTRUCTURA:
100 = 1
101 = 10
102 = 100
103 = 1 000
104 = 10 000
105 = 100 000
106 = 1 000 000
107 = 10 000 000
108 = 100 000 000
109 = 1 000 000 000
1010 = 10 000 000 000
1020 = 100 000 000 000 000 000 000
1030 = 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000
10 elevado a una potencia entera negativa –n es igual a
1/10n o, equivalentemente 0, (n–1 ceros) 1:
10–1 = 1/10 = 0,1
10–2 = 1/100 = 0,01
10–3 = 1/1 000 = 0,001
10–9 = 1/1 000 000 000 = 0,000 000 001
10-12 = 1/1 000 000 000 000 = 0,000 000 000 001
10-15 = 1/1 000 000 000 000 000 = 0,000 000 000 000 001
10-17 = 1/ 1 000 000 000 000 000 00 = 0,000 000 000 000
000 01
Por tanto, un número como: 156 234 000 000 000 000 000
000 000 000 puede ser escrito como 1,56234×1029,
y un número pequeño como 0,000 000 000 000 000 000 000
000 000 000 910 939 kg (masa de un electrón) puede ser escrito como
9,10939×10–31kg.
Que es la Escalas
de temperatura?
Es una graduación de mercurio
cuando se dilata para distintos estados térmicos. La temperatura es una
magnitud referida a las nociones comunes decalor o frío. Por lo
general, un objeto más “caliente”tendrá una temperatura mayor.
Físicamente es unamagnitud escalar relacionada con la energía
internade un sistema termodinámico.
Existen tres tipos de escalas
de temperatura:
a) Escala de
Celsius: Esta escala fue creada por Anders Celsius en el año 1742, construyo
un termómetro basándose en la propiedad de dilatación del mercurio con la
temperatura y fijo como puntos extremos el 0 para la fusión del hielo y el 100
para la ebullición del agua a nivel del mar. La ecuación de esta en
relación a °F es°C=5/9(°F-32)
b) Escala de
Fahrenheit: Esta escala fue propuesta por Gabriel Fahrenhit en el
año 1724 el encontró un estado térmico más frío que la solidificación del
agua consistió en una mezcla de sal (cloruro de amonio) con agua y ese punto
coloco el 0 (cero). Al hervir esta mezcla también alcanza un valor superior a
los 100 ° C.
Al establecer la correspondencia entre ambas escalas, se obtiene la
ecuación siguinte : °F= 9/5°C+32
c) Escala Kelvin: Lord Kelvin estudiando
la relación entre volumen y temperatura para un gas cualquiera propone que el
cero absoluto o sea el valor más bajo en °C que se lo podía lograr seria la
“desaparición” de un gas al enfriarse, sabemos que esto no es posible; el menor
volumen al que podía llegar un gas al enfriarse y sus moléculas se
encuentran en estado de reposo. Tiene la siguiente ecuación: T
°K= °C + 273
MATERIA Y ENERGIA:
Todo
lo que nos rodea, incluidos nosotros mismos, está formado por un componente
común: la materia.
Normalmente, para referinos a los objetos usamos términos como materia, masa,
peso, volumen. Para clarificar los conceptos, digamos que:
Materia es todo lo que tiiene masa y ocupa un lugar en el espacio;
Masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo;
Volumen es el espacio ocupado por la masa
Cuerpo es una porción limitada de materia
Estados físicos de la materia
En
términos conceptuales, materia se puede definir como cualquier sustancia que
posee masa y ocupa un lugar en el espacio (volumen); la cual como cualquier
otro componente de la naturaleza reacciona a factores ambientales como la
presión y la temperatura, manifestándose en tres estados:
· Gaseoso.
· Líquido.
· Sólido.
Estos
estados obedecen fundamentalmente a la energía cinética o energía de movimiento
de las moléculas que conforman dicha materia y a la forma de agregación de las
mismas.
a
Materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio.
Las
transformaciones de la Energía tienen lugar en la alimentación de los seres
vivos, en la dinámica de nuestra atmósfera y en la evolución del Universo.
Todos
los procesos naturales que acontecen en la materia pueden describirse en
función de las transformaciones energéticas que tienen lugar en ella.
Si quieres ver qué objetivos nos
proponemos alcanzar con el estudio de esta unidad,
ESTADOS DE LA MATERIA:
La
materia se presenta en tres estados o formas de agregación: sólido, líquido y
gaseoso.
Dadas
las condiciones existentes en la superficie terrestre, sólo algunas sustancias
pueden hallarse de modo natural en los tres estados, tal es el caso del agua.
La
mayoría de sustancias se presentan en un estado concreto. Así, los metales o
las sustancias que constituyen los minerales se encuentran en estado sólido y
el oxígeno o el CO2 en estado gaseoso:
Los
sólidos se caracterizan por tener forma y volumen constantes. Esto se debe a que las partículas
que los forman están unidas por unas fuerzas de atracción grandes de modo que ocupan posiciones
casi fijas.
En el estado sólido las partículas solamente pueden moverse vibrando u oscilando alrededor de posiciones fijas, pero no pueden moverse trasladándose libremente a lo largo del sólido. Las partículas en el estado sólido propiamente dicho, se disponen de forma ordenada, con una regularidad espacial geométrica, que da lugar a diversas estructuras cristalinas. Al aumentar la temperatura aumenta la vibración de las partículas:
Plasmático
se denomina plasma al cuarto estado de agregación de la materia, un
estado fluido similar al estado gaseoso pero en el que determinada
proporción de sus partículas están cargadas eléctricamente y no poseen
equilibrio electromagnético, por eso son buenos conductores eléctricos y sus partículas responden
fuertemente a las interacciones electromagnéticas de largo alcance.
El plasma presenta
características propias que no se dan en los sólidos, líquidos o gases, por lo que es considerado
otro estado de agregación de la materia. Como el gas, el plasma no tiene una
forma definida o un volumen definido, a no ser que esté encerrado en un
contenedor; pero a diferencia del gas en el que no existen efectos colectivos
importantes, el plasma bajo la influencia de un campo magnético puede formar
estructuras como filamentos, rayos y capas dobles. Los átomos de este estado se mueven
libremente; cuanto más alta es la temperatura más rápido se mueven los átomos
en el gas, y en el momento de colisionar la velocidad es tan alta que se
produce un desprendimiento de electrones.
El Átomo
Es cierto que los elementos son el fundamento de la materia, pero éstos,
a su vez, están constituidos por partículas muy pequeñas que no pueden ser
divididas sin perder sus propiedades físicas y químicas. Estas
partículas se denominan átomos. Estos átomos son tan pequeños que
se requieren billones y billones de ellos para obtener una capa fina que
llegue a ser detectada por un microscopio. El átomo es la partícula
última que da lugar a la existencia de los elementos y cada elemente esta
constituidos por su propio tipo de átomos.
La Molécula
Cuando se divide un elemento se alcanza un átomo. Cuando se divide
un compuesto como el azúcar, se llega a una partícula pequeña que no puede
romperse sin llegar a perder las propiedades físicas y químicas del azúcar. Esta
última partícula distintiva de un compuesto se llama molécula,
y también como el átomo es extremadamente pequeña. Con la ayuda de un
microscopio electrónico se puede observar algunas de la más extensas y
complejas.
Para concretar: un átomo es la partícula más
pequeña de un elemento que puede participar en combinaciones químicas. De
igual forma una molécula es la parte más pequeña de un compuesto que puede
participar en combinaciones químicas.
La moléculas están constituidas por dos o más átomos y pueden tener
átomos de diferente clase, como el agua, que contiene átomos de hidrogeno y
oxigeno, o la misma clase de átomos como el cloro. Cl2.
La ley
de composición definida o ley de las proporciones definidas, postulada
por Joseph Proust alrededor 1800, establece que en un compuesto los átomos
están combinados en proporciones definidas en peso.
Masa Atómica
De acuerdo con Dalton, cada clase de átomo químicamente diferente posee
una masa característica. Pero como él no pudo pesar átomos individuales,
midió las masas relativas de los elementos requeridos para formar un
compuesto y de éstas dedujo las masas atómicas relativas.
La escala de masas relativas de Dalton estaba basada en el Hidrógeno, sin
embargo eventualmente fue reemplaza por otra basada en el oxígeno y luego, en
1961 y hasta el presente, se estableció la escala de masa fundamentada en el carbono
12. Esta última, que difiere numéricamente muy poco de la del
oxígeno, depende de las medidas de masa atómica por medio de un instrumento
conocido como el espectrómetro de masas.
El peso atómico es la masa atómica de un elemento expresada en gramos. Por
ejemplo, la masa atómica del otro es 197, por lo que el peso atómico es 197
gramos.El peso atómico de todos los elementos, es propio de cada uno y se
encuentra especificado en la tabla periódica, así el peso atómico del oxígeno
es 15,999g, el del nitrógeno 14,007g y el del azufre es 32,06g.
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