“Me lo contaron y lo olvidé, lo vi y lo entendí, lo hice y lo aprendí”
Confucio
La Química es la Ciencia que estudia las propiedades de las sustancias y sus transformaciones. Muchos aspectos de la época contemporánea, están estrechamente vinculados con diferentes aspectos de la Química:
El efecto invernadero, la lluvia ácida, el agujero de ozono, la producción de alimentos, las pilas alcalinas, los cosméticos, los medicamentos, la corrosión, la batería de un automóvil, la información nutricional, el tratamiento de los residuos urbanos, el de agua potable.
Estamos completamente sujetos a las Leyes de la Química, y que cada momento de nuestras existencias depende absolutamente del complejo y altamente ordenado conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en nuestros organismos y en todo lo que nos rodea.
Erróneamente, se suele considerar «químico» como adjetivo opuesto a «natural». Las moléculas son idénticas, independientemente de su origen.
Conceptos de Química
Entre las ideas o principios más importantes de la Química está el concepto de cambio químico.
Un cambio físico se define como aquél en que la forma de la materia cambia, pero no sus propiedades químicas.
Como romper un papel, fundir hielo, o disolver sal o azúcar en agua a disolución de sales en agua se propone como cambio físico, mientras la disolución de sales en los ácidos se considera como cambio químico.
El cambio químico implica la rotura de enlaces.
Una disolución, que es cualquier mezcla homogénea (a nivel molecular), de dos o más componentes.
Entre los componentes de una disolución el que constituye una mayor proporción de la disolución es el disolvente y el que se encuentra en menor proporción se denomina soluto.
Una disolución es una fase simple y puede ser gaseosa, líquida o sólida.
La cantidad de soluto que se puede disolver en un disolvente depende de la temperatura, la presión y la naturaleza de las sustancias involucradas.
Una disolución que contiene tanto soluto como puede contener el disolvente, a una temperatura dada, se conoce como disolución saturada, en tanto que si contiene más, se le conoce como disolución sobresaturada y, si contiene menos, se conoce como no saturada.
La solubilidad de una sustancia cambia con la temperatura.
Si al disolverse una sustancia desprende calor, su solubilidad disminuye al aumentar la temperatura, en cambio si se disuelve con absorción de calor, la solubilidad aumenta al aumentar la temperatura.
En el caso de sólidos y líquidos, la presión no tiene un efecto significativo sobre la solubilidad, en cambio para los gases es considerable. A mayor presión la solubilidad de los gases es mayor
Compuestos polares disuelven a compuestos polares y compuestos no polares disuelven a compuestos no polares.
Todo es Química
La Química permite preparar nuevos materiales con propiedades específicas.
La Química ha permitido mejorar nuestras condiciones de vida, erradicar enfermedades, mejorar nuestra agricultura y eliminar residuos”.
Analiza la importancia de la agricultura como actividad destinada a obtener alimentos para la humanidad. Se considera la naturaleza química del suelo y de algunos de los procesos que tienen lugar cuando las plantas crecen y mueren.
Estudia la composición del aire de la atmósfera y la importancia de los procesos químicos y físicos que se producen en ella sobre la vida en la Tierra.
Trata la importancia que tienen los océanos en la regulación y distribución de la energía que nuestro planeta recibe del Sol, gracias a la evaporación del agua del mar, y en la regulación del dióxido de carbono presente en la atmósfera, al constituir un sumidero de este compuesto.
Por otro lado, estudia cómo las diferencias de temperatura del agua de los océanos originan corrientes marinas y corrientes de aire que afectan sensiblemente el clima de la Tierra.
La Revolución de los polímeros es un estudio del desarrollo histórico de los polímeros desde su descubrimiento hasta nuestros días y de los problemas de los residuos que generan.
Realiza un estudio de los elementos del cuerpo humano, su papel en los organismos vivos y de su relación con algunas enfermedades. En particular, se relaciona la falta de hierro (II) con la anemia y la falta de calcio con la osteoporosis.
Sin las aportaciones de esta ciencia, no existiría un solo medicamento, no habría alimentos suficientes, ni agua potable, y la informática, la aeronáutica o las telecomunicaciones serían tan solo meras quimeras.
Porque en definitiva, átomos y moléculas son la única herramienta que tiene el hombre para crear.
Química y Los Gases
Según La Ley De Henry la solubilidad de los gases en los líquidos aumenta al disminuir la temperatura y al aumentar la presión, por eso los alumnos saben que todas las bebidas gaseadas están envasadas a presiones altas y se sirven frías.
Sin embargo, posiblemente, no son conscientes de la presión tan grande que tiene una lata o una botella de una bebida gaseada ni los inconvenientes que puede tener tomarlas excesivamente frías.
Los comerciantes que manejan este tipo de bebidas tienen una idea más correcta de la presión, que puede llegar a ser de hasta cuatro atmósferas.
Saben que si se rompe una botella de estas bebidas salen trozos en todos los sentidos como si fueran proyectiles.
Para que los alumnos comprendan lo alta que es la presión y, además, cómo la solubilidad disminuye al calentar, es un buen experimento verter una bebida gaseada fría en un biberón cuya tetina se ha soldado previamente.
Al colocar la tetina sobre el frasco del biberón, si está perfectamente ajustada, se hincha como si fuera un globo.
La bebida debe estar bastante fría y se debe abrir con cuidado, sin agitar, y verter rápidamente en el botellín del biberón.
Una vez introducida la bebida en el biberón, se ajusta la tetina para que quede bien cerrado.
Si se calienta con las manos el botellín del biberón y se agita la tetina, ésta se va inflando cada vez más.
Incluso puede llegar a explotar.
¿Qué inconvenientes puede tener tomar bebidas gaseadas excesivamente frías?
Aplicaciones de la Química
La Química y la Cultura
La fabricación del papel – soporte tradicional de la cultura escrita – sólo es posible gracias a la Química, y los libros, que requieren papel, tintas y adhesivos, deben también a la Química su existencia.
Además, la Química actualmente no sólo ayuda a obtener el soporte, sino que sus propios productos son el soporte de nuevas formas culturales.
Así, los productos químicos generan la fabricación de papeles sintéticos, fotografías, cine, las cintas magnéticas de vídeo o audio, los disquetes, los discos compactos y los CD-Rom y DVD.
Permiten el almacenamiento de textos muy extensos, fotografías, sonido y vídeo, hasta tal punto de que en un solo CD-ROM caben centenares de obras literarias.
La Química en la Vida Diaria
La experiencia ha enseñado que estos objetos vuelven a quedar relucientes si se limpian con vinagre y sal o con limón y sal.
El cobre, por la acción del aire, forma una pátina que, fundamentalmente, está formada por óxidos, carbonatos y, en ocasiones, sulfuros de cobre.
Al añadir la sal al vinagre o al acético (10%) se reduce el valor del pH.
¿Por qué la Coca-Cola normal se hunde en un cubo lleno de agua mientras que la Coca-Cola light flota?
La leche con unas gotas de limón, al calentarla cuaja y forma requesón.
Cuando calentamos la leche, es decir, al darle energía, sus partículas se pueden mover y cambiar su estructura; por lo tanto, la leche cuaja y en consecuencia se forman el requesón y el suero.
Durante la solidificación del chocolate, sus moléculas se pueden agrupar de seis maneras diferentes.
En el laboratorio de una fábrica de chocolate, observaron que una mezcla de cacao y manteca de cacao disuelta a 50 ºC, si se reduce drásticamente la temperatura a 22 ºC, se solidifica y se forman los cristales que dan buen sabor al chocolate.
Según la temperatura de solidificación, se forman cristales de distintas estructuras, que se puede visualizar con rayos X.
El cristal óptimo, el que resulta más sabroso, se forma a 23,86 ºC”.
La Química con Gaseosa!
Toma una gaseosa, lee en su etiqueta y anota sus ingredientes.
Se trata de una mezcla que tiene básicamente agua, saborizantes y CO2.
Esta mezcla es una disolución en la que el disolvente es agua y el soluto principal es el CO2.
Resumiendo, la gaseosa es agua carbónica.
Forma una disolución en la que se pueden encontrar tres equilibrios químicos:
CO2 + H2O -> H2CO 3
H2CO3 + H2O -> H3 O + + HCO3-
HCO3- + H2O -> H3 O + + CO3 2-
Y además:
2H2O -> H3O+ + OH
La roca caliza, insoluble en agua, pero es disuelta por el agua carbónica.
El dióxido de carbono, el carbonato de calcio, el ión bicarbonato y el ión calcio forman el siguiente equilibrio:
CaCO3 + CO 2 + H2O -> Ca2+ + 2 HCO3-
Este equilibrio puede evolucionar en sentido contrario, causando la precipitación del carbonato de calcio. La formación de la sal se verá favorecida por un aumento de la temperatura y por una disminución de la presión parcial del CO2.
Experimentos Caseros de Química
Pila Eléctrica
Se puede conseguir una pila eléctrica con dos metales de distinta actividad en medio ácido.
El metal más activo va desapareciendo porque cede sus electrones, por lo que será el ánodo (-) de la pila, mientras que el menos activo captaría los electrones actuando de cátodo (+).
El cátodo sería el camino por donde entran (o bajan) los electrones al sistema y el ánodo el camino por donde suben (o salen) los electrones del sistema.
Es decir, en una pila de cinc y cobre, el cátodo será el cobre y el ánodo será el cinc. El primero estará recogiendo los electrones del circuito exterior y el cinc estará enviándolos al circuito exterior.
Pila para poner en funcionamiento un reloj eléctrico de pared:
- lámina de cobre muy puro, de aproximadamente 4 cm x 6 cm
- cinta de magnesio de unos 15 cm de larga
- reloj eléctrico de pared,
- un bote de zumo de frutas no gaseado
- dos pinzas de cocodrilo
- dos trozos de cable de cobre de aproximadamente 15 cm
Acumuladores Eléctricos
Para esta experiencia se necesita:
- dos láminas de plomo
- dos trozos de cable de cobre de unos 10 cm de largo con los extremos pelados,
- una pila de 4,5 V,
- un LED rojo,
- aproximadamente 2 g de sulfato de sodio disueltos en agua.
Se conectan los cables de cobre a una pila de 4,5 V durante, al menos, diez minutos. Si está cargándose se deben producir burbujas.
Se retira la pila, con cuidado de que no entren en contacto las láminas y se pone el LED en la polaridad correcta y funcionará durante unos minutos.
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