Química. Una ciencia experimental

Bajo la influencia de los nuevos métodos empíricos propuestos por Boyle, entre otros, comenzaron a remodelarse las viejas tradiciones de la química convirtiéndola en ciencia.

Química. Una ciencia experimental

En muchos sentidos, la historia de la civilización es la historia de la química: el estudio de la materia y sus propiedades. Los humanos siempre hemos buscado identificar, usar y cambiar los materiales en nuestro entorno. Revisando la historia se puede ver que ya desde los primeros tiempos de los que tenemos noticia, el hombre intentó transformar en metales nobles los demás metales. Y aunque estos objetivos nunca se lograron, hubo algunos descubrimientos importantes realizados en el intento. A este arte se le denominó, ya en el siglo IV, alquimia y al periodo que va desde el siglo IV a la primera mitad del siglo XVI se conoce como la época de la alquimia. Gracias al trabajo de los alquimistas que intentaban obtener la “piedra filosofal” para producir metales nobles y alargar la vida, los conocimientos químicos se ampliaron considerablemente.

Paracelso fue un alquimista, médico y astrólogo suizo.En la primera mitad del siglo XVI la química junto con sus intentos alquimistas se pone al servicio de la medicina; empieza la época de la iatroquímica (en griego iatros = médico), o sea, de la química médica. Con la síntesis de eficaces medicamentos la química se convirtió en base de toda la medicina. La salud y la enfermedad se explicaron en función de los procesos químicos que se desarrollan en el cuerpo humano. Los principales representantes de la iatroquímica -se la puede considerar como la precursora de la farmacología moderna y de la bioquímica- son Paracelso y Jan Baptista van Helmont. Paracelso (1493-1541) enseñó que el verdadero objeto de la química era preparar medicamentos, no producir oro. Helmont (1577-1644) estableció las bases de los primeros conocimientos exactos de los gases. Diferenció entre los conceptos de gas y aire, e introdujo la palabra “gas” (del latín chaos, “caos”) en el vocabulario científico. Fue también pionero en aplicar principios químicos en sus investigaciones sobre la respiración, digestión y la nutrición para el estudio de problemas fisiológicos.

Robert Boyle fue un filósofo, físico, inventor irlandés y uno de los fundadores de la química moderna.A mediados del siglo XVII, la química se independizó de las otras ciencias y se dedicó a la investigación. Es la época de la química científica cuya finalidad principal es el conocimiento de la composición de los cuerpos. Para llegar a este conocimiento se emplean unos procedimientos de investigación exactos. La técnica a seguir la dio Robert Boyle (1627-1691), sus consideraciones se basaron en experimentos. Con sus trabajos proporcionó un gran impulso al análisis químico, fue el primero que habló de los elementos y de su unión para formar compuestos. En el siglo XVIII apareció la teoría acerca de la combustión. Georg Ernst Stahl (1660-1734) fue el creador de la teoría del flogisto según la cual las sustancias combustibles contienen un elemento común, el flogisto, que durante la combustión o calcinación desaparece. Con esta teoría se consiguió una explicación sencilla de distintos fenómenos experimentados; pero los hechos que contradecían esta teoría no se tuvieron en cuenta, una de las contradicciones más grandes es que el peso de los metales aumenta durante la calcinación. Este periodo se conoce como la época de la teoría del flogisto.

Antoine-Laurent de Lavoisier fue un químico, biólogo y economista francés.Con Lavoisier (1743-1794) empieza la edad moderna de la química. Tuvo la gran idea de utilizar la balanza en todos sus experimentos químicos por lo que descubrió la realidad de la combustión, que consiste en la combinación con el oxígeno del aire. La teoría de la combustión de Lavoisier derrumbó la teoría del flogisto que se había convertido en un dogma. Se sabe que su esposa, Marie-Anne Pierrette Paulze, ayudó a este en sus estudios científicos traduciendo artículos del inglés y haciendo numerosos dibujos para ilustrar sus experimentos.

Visto este rápido resumen histórico del desarrollo experimentado por la química hasta convertirse en una ciencia experimental se podrá comprender mejor la gran importancia que tiene seguir un método científico en toda investigación. Un método científico se puede definir como una disciplina de trabajo basada en los resultados de una serie de experimentos. Vamos a estudiar con un ejemplo las diferentes fases de un trabajo desarrollado según el método científico, este modelo consistirá en la investigación que desarrolló Boyle sobre el comportamiento de los gases:

De la experiencia a la aplicación práctica, inducción-deducción.1.º Observación. La primera fase del método científico es la observación de los fenómenos que tienen lugar en la naturaleza. Para ser un buen observador se requiere concentración, atención a los detalles, habilidad y paciencia. Boyle observó que sometiendo una fuerza sobre un gas encerrado en un recipiente con émbolo, el gas disminuye mucho su volumen.

2.º Experimentación. Se llama experimentación a la repetición en el laboratorio de los fenómenos observados, tantas veces como sea preciso y en las condiciones adecuadas para estudiar las distintas variantes que se pueden presentar.

Siguiendo con nuestro ejemplo, Boyle midió el volumen del gas para diferentes valores de la presión, manteniendo constantes las demás variables como son la masa del aire o la temperatura.

3.º Inducción de leyes. Se buscan las regularidades que presentan los fenómenos y se formulan las leyes consecuentes.

Ley: es un enunciado breve de carácter general sobre las regularidades que se presentan en un experimento dado.

*Leyes cuantitativas: son las que se refieren a cantidades medibles. Las leyes cuantitativas se pueden expresar de varias formas:

-Enunciado verbal: la ley de Boyle dice “para una misma masa de gas a temperatura constante, el producto de la presión por el volumen permanece constante”. Así, cuando aumenta la presión, el volumen baja, mientras que si la presión disminuye el volumen aumenta. O sea: a temperatura constante, el volumen de una masa fija de gas es inversamente proporcional a la presión que este ejerce.

-Fórmula matemática: PV = k; P = Presión, V = Volumen, k = constante.

*Leyes cualitativas: son las que no se pueden expresar matemáticamente. Hemos visto como de numerosas experiencias concretas se puede llegar a formular leyes, es decir, de un hecho particular se llega a una situación general, esto es lo que se conoce como inducción.

4.º Formulación de hipótesis y teorías. Teoría: es la explicación que propone la ciencia para aclarar las causas de las regularidades observadas en un conjunto de fenómenos.

Postulados: son afirmaciones que explican todas las leyes relativas a un conjunto de fenómenos observados en la naturaleza.

Así la ley de Boyle, junto con otras leyes relacionadas al comportamiento de los gases se explican mediante la teoría cinética de los gases.

5.º Deducción. Es el proceso por el cual el pensamiento nos lleva de lo general a lo concreto. Como se puede ver es el proceso contrario al de inducción. La inducción es el proceso propio de la investigación o ciencia pura, mientras que la deducción es el proceso propio de la técnica o ciencia aplicada.

Comprender los conceptos básicos de química es importante para casi todas las profesiones, pues la química es parte de todo en nuestras vidas.Mucha gente cree que los químicos son científicos de bata blanca mezclando líquidos extraños encerrados dentro de un laboratorio, pero lo cierto es que todos somos químicos desde el inicio. Los primeros alfareros encontraron bellos esmaltes para decorar y preservar sus mercancías. Los pastores, los cerveceros y los viticultores usaron técnicas de fermentación para hacer queso, cerveza y vino. Las amas de casa se lixiviaban la lejía de la ceniza de madera para producir jabón. Descubrimos que combinando cobre y estaño se puede obtener bronce, los artesanos aprendieron a hacer vidrio, los curtidores pieles curtidas… La química es el estudio de la materia, sus propiedades, cómo y por qué las sustancias se combinan o se separan para formar otras sustancias y cómo las sustancias interactúan con la energía. Comprender los conceptos básicos de química es importante para casi todas las profesiones, pues como vemos, la química es parte de todo en nuestras vidas. Todo material en existencia está hecho de materia, incluso nuestros propios cuerpos. La química está involucrada en todo lo que hacemos, desde cultivar y cocinar alimentos hasta limpiar nuestros hogares y a nosotros, o lanzar un transbordador espacial (una de sus vertientes fundamentales es el tratamiento de combustibles, que en el caso de la agencia espacial se emplean en los artefactos o vehículos que vuelan hacia la atmósfera). La química es una de las ciencias físicas que nos ayuda a describir y explicar nuestro mundo.

El "cómo me llamo" marca nuestra vida. El nombre es nuestra tarjeta de presentación, aquello que para bien o para mal nos distingue de la masa. Nos singulariza aunque, a veces, en demasía. Lo que para unos es motivo de orgullo, parte esencial de su ser, incluso un fragmento de su propia alma, para otros es una pesada carga difícil de llevar y dura de soportar.

Los libros malditos. Una maldición ancestral pesa sobre algunos libros desde el momento mismo de su invención: a través de los siglos han existido siempre grupos o individuos empeñados en destruirlos. Así, cantidades ingentes del patrimonio cultural de la humanidad ha sucumbido a manos de estos exterminadores del conocimiento.

Viejas canciones. Siempre están ahí: rondando en las veredas o en los patios de las escuelas, repetidas día tras día, sufriendo un proceso de trasvasamiento de generación en generación, pero conservando toda la esencia y la pureza del mensaje. Cuando uno las escucha, los recuerdos se afanan por rescatar los años pasados y volver a esos días.




Sobre Martín Álvarez

Profesor titulado de educación primaria y secundaria.

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