Química 1

Quimica 1 – Primer Semestre

1.2 LENGUAJE QUÍMICO


Cuando el hombre encuentra vestigios de una antigua civilización, es importante descifrar su lenguaje. El modo de comunicarse de un pueblo nos advierte de su esencia, lo que hacían, lo que pensaban. Se dice que conocer el nombre de las cosas, es conocer las cosas mismas.

Todos conocemos la importancia del lenguaje para comunicarnos. Entender lo que dicen las demás personas es posible sólo si tenemos un lenguaje común. Si asistimos a un partido de futbol necesitamos conocer el significado de términos como: fuera de lugar, amonestación, falta dentro del área chica, tiro de esquina, portero, etcétera, que si bien pueden tener cierto significado en el lenguaje cotidiano, adquieren uno nuevo dentro del contexto ¨futbolístico¨

Todo lenguaje está lleno de nombres que denominan objetos, procesos, fenómenos, teorías, postulados, etcétera. La química tiene también un lenguaje propio.

En estudios anteriores tuviste un primer acercamiento con el lenguaje de nuestra disciplina, y, así, nuevamente entraremos en él, ya que aprendiendo a usarlo estaremos en posibilidad de comprender la complejidad de las modernas explicaciones de la estructura de la materia, de los modelos atómicos y sus aplicaciones en los diversos campos de la ciencia y la tecnología. Entendemos como lenguaje químico todos

aquellos términos que nos permiten acercarnos a la explicación de la estructura y cambios de la materia. Fundamentalmente se incluyen: conceptos, nombres y símbolos de los elementos, nombres, fórmulas de los compuestos, reacciones químicas y sus ecuaciones.

ACTIVIDAD DE REGULACIÓN

A continuación te presentamos una “sopa de letras”, en donde debes localizar las siguientes palabras o conceptos2 : Mezcla, Fórmula, Modelo Cinético, Tensión Superficial, Agua, Sal, Óxido, Sustancia, Gas y Materia.

Algunas de estas palabras te serán familiares por lo que te pedimos anotes en los renglones una pequeña explicación de lo que significan.

MTMCDPRE SWZ EXA L SA L A JOUSUSTANC I ALDBGS I L BADKRLMTCANCSDEL Z JU AOZEFJWI FQXYTHVIOAM GASDLHZTOX I DOKUN I CR TZGE IODFQMVATBZMBOO I EOSFHCKVARATQSF I EF TENSIONISUPERF ICIAL A I RETAMNNTZKBYHOSRV F I BAGOQFVEDGKQ IWS I I ARSZE I JMAKTTFMEZCLA VXIOTMSWCDVI TFHFBBU OGAUGAHRPORFCI ZJSBV DPYARFHUKL I LGOX I GEN

Anota aquí la(s) palabra(s) y el significado de cada una de ellas.

1) _________________________________________________________________
2) _________________________________________________________________
3) _________________________________________________________________
4) _________________________________________________________________
5) _________________________________________________________________
6) _________________________________________________________________
7) _________________________________________________________________
8) _________________________________________________________________
9) _________________________________________________________________
10) _________________________________________________________________

2 Recuerda que las palabras pueden estar acomodadas en forma diagonal, de arriba hacia abajo y de izquierda a derecha o viceversa.

1.1.2 EL USO DE LA QUÍMICA Y LOS PRODUCTOS COTIDIANOS


Así, la Química se dirigió durante mucho tiempo al quehacer de una minoría de investigadores, los cuales tenían como objetivo final analizar las sustancias y estudiar sus propiedades. Pero desde que la investigación se ha orientado a la creación de nuevos productos, a menudo irremplazables, la Química ha adquirido una dimensión completamente distinta, pues interviene en todas las fases de nuestra vida cotidiana: en los ámbitos de higiene, alimentación, sanidad, vestido, entre otros.

ACTIVIDAD DE REGULACIÓN

Anota en los renglones 10 productos que usas a diario y los consideres como resultado de procesos químicos de transformación.

  1. ______________________________ 6. _____________________________
  2. ______________________________ 7. _____________________________
  3. ______________________________ 8. _____________________________
  4. ______________________________ 9. _____________________________
  5. ______________________________ 10. ____________________________

En este esquema te mostraremos el proceso por el cual pasan diferentes productos y

donde interviene la industria química.

LA INDUSTRIA QUÍMICA, MATERIALES Y FLUJO DE PRODUCTOS

MATERIAS PRIMAS

PRODUCTOS QUÍMICOS BÁSICOS E INTERMEDIOS

PRODUCTOS QUÍMICOS ADITIVOS QUÍMICOS FUNCIONALES

COLORANTES

  • POLÍMEROS • SURFACTANTES
  • FERTILIZANTES • SABORIZANTES Y FRAGANCIAS
  • MEDICINAS • CARBÓN ACTIVADO
  • LIMPIADORES • BIOCIDAS
  • EXPLOSIVOS • ADELGAZANTES
  • ADHESIVOS • RETARDADORES DE FLAMAS
  • PRODUCTOS PARA • ADITIVOS PARA LA COMIDA AUTOMOTORES • ESTABILIZADORES
  • ACEITES • ETCÉTERA
  • CATALIZADORES
  • ETCÉTERA
PROCESO MANUFACTURA
METALES PRODUCTOS DE MADERA
REFINACIÓN PETRÓLEO PRODUCTOS TEXTILES
PULPA Y PAPEL MAQUINARIA Y EQUIPO
TEXTILES PRODUCTOS METÁLICOS
PROCESAMIENTO DE PRODUCTOS DE PAPEL
ALIMENTOS PRODUCTOS DE
VIDRIO Y CERÁMICA PLÁSTICO

¿Te has puesto a observar la cantidad de productos químicos que hay en tu

hogar y los cambios que éstos sufren al ser usados?.

Por ejemplo, en el caso de una caja de cerillos. ¿Qué implica que frotes el

cerillo con el revestimiento de la caja para iniciar el fuego?.

¿Te imaginas lo que debían de hacer nuestros antepasados para obtener

fuego?.

Alguna vez, a una persona se le ocurrió que debía de haber otra forma de producir fuego; después, con la aplicación de conocimientos y el trabajo de otras mentes, se originaron los cerillos, los cuales se producen actualmente en tal cantidad y con un costo tan bajo que no tomamos en cuenta lo que esto ha significado en la historia de la humanidad.

Como este caso de los cerillos, existen otros productos que por su fácil obtención dejamos de lado el esfuerzo, los conocimientos y los procesos que han significado, para que, finalmente, formen parte de nuestra vida.

Seguramente por la mañana, al levantarte, de las primeras cosas que hiciste fue asearte, para lo cual utilizaste un jabón. La fecha exacta de cuándo se fabricó jabón por primera vez no se conoce; pero una leyenda señala que alrededor del año 1000 a. de C. en una colina cercana a Roma, llamada Sapo, la gente ofrecía animales incinerados como sacrificio a sus dioses. La grasa de estos animales caía a través de las cenizas de la madera y esto era arrastrado al Río Tiber, contaminándolo; alguna persona observadora notó que está ¨agua contaminada¨ tenía un poder limpiador notable. Posteriormente se descubrió que el producto de la reacción de la grasa de los animales con el álcali de las cenizas llamado saponificación era el causante de este fenómeno. Éste fue el origen de este producto, insustituible en nuestros hogares.

Además de jabón, usas a diario en tu aseo otros productos como son: “shampoo”, desodorante, loción, aerosol fijador para el cabello, cremas, pintura de labios, espuma de afeitar, etcétera.

Hay muchos otros artículos de limpieza en el hogar, además de los que usas para bañarte y aquéllos para lavar ropa, en los cuales se utilizan productos especiales. Los limpiadores de cocina y vidrios, desmanchadores, destapacaños, blanqueadores de ropa, y suavizantes de tela son algunos ejemplos. Todos estos productos son elaborados por procesos químicos y la acción de lavar, desmanchar, suavizar, disolver, etcétera, son reacciones químicas.

¿Qué podremos decir de los alimentos?. Las galletas tienen como ingredientes: harina de trigo, azúcar, manteca vegetal comestible, huevo, leche descremada en polvo, sal yodatada, lecitina de soya, saborizantes y colorantes artificiales y 0.01% de antioxidante. Probablemente algunos de estos ingredientes te sean familiares. Varias sustancias de las que se enlistan son aditivos alimenticios, compuestos químicos que se añaden a los alimentos para evitar o retrasar la descomposición, o bien para mejorar o aumentar el sabor, la textura, la calidad nutritiva que se incorporan a los alimentos como resultado de algún aspecto de la producción, procesamiento, empaque o almacenamiento.

ACTIVIDAD DE REGULACIÓN

Identifica en las etiquetas de diversos productos, cuál de ellos emplean o utilizan saborizantes y/o conservadores, anótalos en los renglones que a continuación te presentamos.

1) ________________ 2)__________________ 3) _________________

4) ________________ 5) _________________ 6) _________________

No cabe duda que podrías tener una mejor nutrición si sólo ingirieras comida fresca, pero si vives en una ciudad, esto puede ser muy difícil, es por eso que has tenido que consumir alimentos procesados.

Es cierto que existen algunos riesgos asociados al uso de algunos aditivos alimenticios, pero sería difícil dejar de usarlos, ya que la descomposición de los alimentos traería como consecuencia una disminución drástica en su oferta en el mundo, acrecentando el ya grave problema del hambre ocasionada por deficiencias de vitamina y minerales. Es por esto que los aditivos alimenticios son una parte necesaria de nuestra sociedad moderna, pero deben ser usados con moderación y, sobre todo, informarnos sobre estos problemas tan vitales para nuestra salud y bienestar.

Con la idea de obtener cada día mejores maneras de satisfacer las necesidades con el menor esfuerzo, el ser humano ha creado una serie de industrias y productos que, a la larga, han producido algo nocivo para él mismo: la contaminación.

El caso de la contaminación del aire, por ejemplo se debe a la gran cantidad de contaminantes que el hombre ha arrojado como producto de la tecnología. Los principales contaminantes del aire son: dióxido de azufre (SO2), que provienen principalmente de la quema de combustibles sin refinar (diesel) y de la fabricación de ácido sulfúrico (H2SO4), entre otros; óxidos de nitrógeno (NO2), producto de los motores de vehículos; óxidos de carbono (CO) emitidos por los motores no afinados y que al ser respirado afectan directamente a la conducción de oxígeno en la sangre; los hidrocarburos (formados por carbono e hidrógeno) en su mayoría provienen de la evaporación de las gasolinas y son cancerígenos; el plomo (Pb), cuya existencia se debe a un aditivo para elevar el octanaje de las gasolinas y puede entrar directamente en la piel afectando el sistema nervioso; el ozono (O3) proviene de motores eléctricos; además, partículas de polvo que se introducen en las fosas nasales y causan enfermedades respiratorias.

Como ves, la contaminación es un proceso químico que está presente en la vida cotidiana y que afecta a todos los que la respiramos. La Química nos ayudará a eliminarla y controlarla.

ACTIVIDAD DE REGULACIÓN

Describe la relación de la Química en tu vida cotidiana con respecto a la medicina y la preparación de alimentos.

EXPLICACIÓN INTEGRADORA

En este esquema podrás identificar los diferentes periodos o épocas por las que la Química ha venido desarrollándose, así como las aplicaciones y posibles consecuencias de la misma.

1.1.1 LA QUÍMICA A TRAVÉS DE LA HISTORIA


Como ves, el hombre ha adquirido un gran poder con el desarrollo de la ciencia, en la que se incluye la Química, que es producto de siglos de estudio sobre la composición y la transformación de las sustancias y sobre su posible utilización para mejorar nuestra calidad de vida.

La Química y la Prehistoria.

Los primeros hombres que poblaron la Tierra tomaron los objetos de la naturaleza tal como los encontraban: la rama de un árbol como un garrote, una piedra como un proyectil, los frutos de los árboles para mitigar su hambre, etcétera.

Con el paso del tiempo, los hombres empezaron a transformar la naturaleza Primero aprendieron a tallar las piedras, dándoles un borde cortante y una forma que permitiera sujetarlas fácilmente. El siguiente paso consistió en unir la piedra a un trozo de madera. Pero la piedra seguía siendo piedra y la madera seguía siendo madera.

En ocasiones en la naturaleza ocurrían cambios muy rápidos. Un rayo podía incendiar un bosque y reducirlo a cenizas, la carne se descomponía y olía mal, y el jugo de las frutas podía agriarse con el tiempo, o convertirse en una bebida estimulante; estos cambios que sufría la materia alteraban su estructura fundamental; dicho en otras palabras, ocurría un cambio químico.

Una de las primeras reacciones químicas llevadas a cabo voluntariamente por el hombre ocurrió probablemente cuando fue capaz de producir y mantener el fuego, esto implicó que tuviera que secar la madera, reducir una parte a pequeñas porciones para facilitar su encendido y emplear algún método como el frotamiento para alcanzar el punto de ignición.

Posteriormente descubrió que el calor generado por el fuego producía alteraciones en los alimentos cambiando su color, textura y sabor; lo que hoy se conoce como cocción de los alimentos. Avanzando a tientas, el hombre fue adquiriendo paulatinamente conocimiento químicos. En ocasiones era gracias a la casualidad, pero principalmente fue la necesidad de elaborar los materiales y alimentos para satisfacer sus necesidades la que lo guió en este largo aprendizaje.

La Química en la época de los Egipcios.

Algunos milenios antes de nuestra era, los egipcios dominaban técnicas de metalurgiapara producir bronce, así como de fermentación para el vino, cerveza y pan. Disponían de empresas prósperas que fabricaban diversos productos como: tintes, medicamentos, jabones, perfumes, vidrio, etcétera. Todas estas actividades involucraban procesos químicos, aunque, hablando con propiedad, la Química aún no había nacido.

Según algunos autores, la palabra Khemeia deriva del nombre que los egipcios daban a su país Kham, por lo que se puede traducir como “el arte egipcio”. Otros señalan que Khemeia proviene del griego Khumos, que significa “el jugo de una planta” de tal manera que se podría traducir como “el arte de extraer jugos”. Pero sea el origen que fuere, la palabra Khemeia es el antecedente del vocablo químico.

La Química en la época de los Griegos.

Hacia el año 600 a. de C., los griegos sintieron la necesidad de comprender y explicar los fenómenos que les revelaba la práctica de las artes químicas. Fueron los filósofos y no los artesanos quienes elaboraron las primeras teorías sobre la materia. Por esa época, los griegos creían que todos los cuerpos derivaban de las propiedades de “cuatro elementos” aire, tierra, agua y fuego. A éstos se añadía, según algunos, un elemento inmaterial, que al unirse a uno de los cuatro elementos anteriores lo transformaba en otro.

Hasta este momento ¿qué importancia ha tenido la Química para el ser humano?.

La Química en la Edad Media.

La Edad Media heredó estos conocimientos e hipótesis de la antigüedad y algunos hombres buscaron en vano dos sustancias de propiedades maravillosas: la panacea,

o elixir de larga vida, y la piedra filosofal; esta misteriosa materia, al fundirla con un metal como hierro o plomo, debía transformarlo en oro. El estudio de estas transformaciones fue llamada por los árabes al-Kemiya. Esta palabra se adoptó en Europa como alquimia y los que trabajaban este campo eran llamados alquimistas.

La práctica de las transformaciones condujo a muchos fracasos, pero las innumerables experiencias de los alquimistas permitieron el descubrimiento de algunas sustancias y mezclas ácidas, como el agua regia. Asimismo, tales experiencias permitieron ensayar un conjunto de aparatos y técnicas experimentales que en tiempos posteriores serían de gran valor en las investigaciones.

La Química en la Edad Moderna.

En la Edad Moderna las concepciones tradicionales adquirieron un nuevo enfoque bajo el método experimental, y las investigaciones de los químicos ampliaron la gama de sustancias conocidas.

El químico irlandés Robert Boyle asesta en el siglo XVII el primer golpe a la teoría griega sobre los cuatro elementos, ya que señalan al elemento como una sustancia que no es posible descomponer en otra más simple y que éstos son mucho más de cuatro.

En aquella época, uno de los grandes enigmas de la química provenía del fenómeno de la combustión. Lavoisier, un científico francés, propuso una explicación simple de la combustión, señalando que todo cuerpo al arder fija oxígeno tomándolo del aire. Además al emplear sistemáticamente la balanza, estableció que, en una reacción química que ocurre en un sistema cerrado, la masa total de los cuerpos que intervienen en la reacción es idéntica a la masa de los cuerpos formados1. Con Lavoisier, la Química entra en una nueva era: la de la medida y de la precisión, por lo que se le considera como el “padre de la Química”.

La Química en México antes de la Conquista.

En México la Química ha tenido su propio desarrollo, aunque de una forma más lenta. Los pobladores del Valle de México sabían aprovechar las sales alcalinas, las cuales se formaban como costras en la tierra en tiempo de sequías. Estas sales recibieron el nombre de tequixquitl o tequesquite. La tierra de Texcoco contenía una gran cantidad de sales, principalmente carbonato de sodio (Na2CO3) y cloruro de sodio (NaCl). El tequesquite se empleaba para facilitar la cocción de los alimentos, además de servir como condimento. También se utilizó como detergente alcalinizante.

Actualmente a este enunciado de Lavoisier se le conoce como “ley de la conservación de la masa”.

La sal común (cloruro de sodio) era muy apreciada por los antiguos mexicanos. Entre otras sales, conocieron también el alumbre, la mica, el yeso y la calcita, con la que fabricaron colorantes. Trabajaron piedras preciosas como turquesa, jade, azabache, ojo de gato, rubí y ámbar. Los dignatarios utilizaron adornos de fluorita (floruro de calcio), un mineral del que México sigue siendo el primer productor mundial. Otro material utilizado fue el cuarzo (cristal de roca).

La cerámica era comparable con la que había en España. Utilizaban minerales para la fabricación de colores para pintura, especialmente los óxidos de hierro, el negro de humo y las arcillas mineralizadas; obtenían el color rojo de un insecto llamado “cochinilla” (nocheztli) o sangre de tunas, el cual fue exportado a todo el mundo por los españoles.

El barro y el adobe se emplearon en las edificaciones. Los aztecas obtenían una especie de “cemento” al mezclar la cal con una arcilla negra; también producían varios tipos de tejidos, entre los que se encuentran el de hequen (henequén), fabricado con fibras de magueyes, agaves y el algodón blanco. Hacían papel con la corteza de amatl (amate). Utilizaban azúcar al evaporar el aguamiel y fabricaban pulque por medio de la fermentación.

Los aztecas conocían los metales: oro, plata, cobre, estaño, mercurio, plomo, y probablemente el hierro. Desarrollaron la herbolaria para tratar sus males.

¿Sabías que la herbolaria o medicina tradicional está resurgiendo?.

¿Cuáles consideras que sean las causas?.

La Química en México después de la Conquista.

Después de la conquista se originó la primera industria en Pachuca, en 1555, para la extracción de plata por amalgamación con mercurio, un proceso descubierto en México por Bartolomé de Medina y que ahorraba gran cantidad de energía respecto a otros procesos empleados en todo el mundo en esa época.

En 1782 Fausto de Elhúyar, luego fundador del Real Seminario de Minería en México, descubrió en España un nuevo elemento, el wolframio, al que se denominó tugsteno, y en 1802, Andrés Manuel del Río descubrió en México otro nuevo elemento al que llamó eritronio, el cual fue posteriormente redescubierto y llamado vanadio.

La Química en México dentro del siglo XX.

En 1916 se creó en México la Escuela Nacional de Química Industrial y se incorporó al año siguiente a la UNAM. Veinte años después se fundó el Instituto Politécnico Nacional y en ambas escuelas se ha formado a la mayoría de los profesionales químicos que hacen posible el desarrollo industrial de país.

En 1938, con la nacionalización del petróleo, las compañías extranjeras se negaron a vender tetraetilo de plomo (antidetonante de la gasolina) a México, cuestión que superaron los químicos mexicanos produciendo esta sustancia en una planta ubicada donde actualmente se encuentra el Instituto Mexicano del Petróleo (IMP).

En los años cuarentas se inicio la industria química en México con el establecimiento de fábricas como Sosa Texcoco y Celanese Mexicana. En 1941 se fundaron los laboratorios Syntex para la producción de hormonas esteroidales como la progesterona (y posteriormente la cortisona, un potente antiinflamatorio), cuyo costo en el mercado internacional era de 200 dólares el gramo y, gracias a los trabajos desarrollados en México, se redujo a sólo 2 dólares. Este trabajo desarrollado en México desembocó en el hallazgo de la píldora anticonceptiva, utilizada hoy por millones de mujeres en el mundo para controlar y planear la natalidad.

De 1950 a la fecha el número de industrias ha crecido, en especial la de productos químicos básicos y la petroquímica. Se producen también las materias primas para otras industrias, incrementándose la producción de sustancias químicas intermedias y de consumo final, lo que ha ocasionado que, en la actualidad, la industria química sea una de las más importantes para la economía del país.

1.1 QUÍMICA Y VIDA COTIDIANA


Es probable que los estudios que has tenido hasta ahora de Química te hagan pensar que se trata de una ciencia difícil y aburrida. Ciertamente que los conocimientos que la forman son el resultado de las aportaciones de muchos científicos prominentes, y para comprenderlos a profundidad se requiere de gran preparación. En este capítulo vamos a iniciar su estudio empezando con los conceptos básicos, tomando en cuenta tu propia experiencia, de tal manera que te resulte fácil y divertido.

En la Química se encuentran los conocimientos que permiten al hombre obtener decenas de miles de productos nuevos, a partir de las materias primas que existen en la naturaleza.