HISTORIA DE LA QUIMICA

HISTORIA DE LA QUÍMICA

Se denomina Química a la ciencia que estudia la composición, estructura y propiedades de la materia, como los cambios que ésta experimenta durante las reacciones químicas y su relación con la energía.).

DESDE LA PREHISTORIA HASTA EL IMPERIO EGIPCIO: Los restos fósiles de la criatura que da origen a lo que hoy es el ser humano no tienen más de dos millones de años de existencia. Desde el Australopithecus hasta el Homo Erectus, transcurre casi un millón de años, y el gran avance de esa época se manifiesta en que las herramientas rudimentarias de piedra

Desde que se descubrió el fuego, las diversas culturas lo han utilizado en múltiples usos, pero en el avance tecnológico, un hito importante en el uso del fuego es la fuente de calor para la obtención de metales.

Se cree que el cobre fue el primer metal obtenido, hacia el año cinco mil a.de.c, en la región que hoy corresponde a Irán y Afganistán. Sin embargo, este metal es blando, y muchos años después se encontró que la adhesión de otro, el estaño, lo endurecería. El metal más duro resultado de la aleación cobre-estaño, es el bronce, que se propago después desde Mesopotamia, hacia China, donde su uso alcanzo el máximo apogeo cerca del año mil quinientos a.de.c. Al mismo tiempo comenzaba a generalizarse el uso del hierro en las cercanías del Mar Negro, alcanzando su máximo desarrollo en la India, hacia el año mil a.de.c.

En Egipto se desarrollaron numerosas técnicas en metalurgia y en la fabricación de vidrios. Ellos aplicaban también diferentes procesos químicos destinados a la obtención de jabones y perfumes; tintas, telas, papiros, preparación de alimentos y licores, colorantes para el teñido de prendas de vestir y para imitar piedras preciosas. Los Egipcios fueron también los primeros en utilizar compuestos químicos para preparar ungüentos y medicamentos.

DESDE LA GRECIA CLÁSICA HASTA LAVOISIER: Los griegos de la época clásica fueron famosos por sus aportes a diversas áreas del conocimiento Entre ellas la química, donde fueron legadas dos nociones muy importantes, tales son el concepto de átomo y el de elemento, aunque solo en el siglo XIX podrían adquirir el actual significado.

Para Tales de Mileto la materia estaba compuesta por agua; para Anaxímedes por aire; para Heráclito de Éfeso por fuego. Pero fue Empedocles de Agriento en Sicilia, quien postuló la Teoría de los cuatro elementos: tierra, aire, agua y fuego, los cuales estarían constituidos por minúsculas partículas. Esta doctrina fue enriquecida por Aristóteles y estuvo vigente, gracias a su gran prestigio, hasta el siglo XVI y, ya solo parcialmente hasta el siglo XVIII.

Aristóteles postulaba la existencia de una materia primaria, que llamo elemento, y cuatro cualidades frío, calor, húmedo y seco. La combinación de dos cualidades daba origen a la materia primaria, de la cual está hecho todo lo que nos rodea. Si se combina lo seco con lo frío, se obtiene la tierra; lo frío con lo húmedo el agua; lo húmedo con lo caliente el aire y lo caliente con lo seco el fuego.

Para Demócrito, la materia está constituida por átomos que se mueven en el vacío en forma continua y al azar. Además, los átomos tienen forma y tamaño, lo que explica sus propiedades.

LA ALQUIMIA: UNA LARGA ETAPA: Este periodo del desarrollo de la química parece iniciarse en Egipto, Su principal objetivo se dice que era la obtención de metales nobles, tales como oro y plata, a partir de metales comunes, como estaño y plomo, transmutándose por la piedra filosofal. El mayor aporte de los alquimistas es el de los equipos y aparatos de laboratorio, las técnicas experimentales y métodos para preparar numerosas especies químicas.

LA IATROQUIMICA, INCURSIÓN DE LA QUÍMICA EN LA MEDICINA : Se caracteriza por la introducción de productos químicos en la práctica médica, teniendo como primer impulsor a Paracelso. Él afirma que la finalidad de la Química no es producir oro, sino descubrir medicamentos. Para curar enfermedades ocupo medicamentos de origen metálico y opio.

ROBERT BOYLE, EL QUÍMICO ESCÉPTICO QUE DESTRONA A ARISTÓTELES: Postulo que el progreso de una verdadera ciencia se basa en la acumulación de pruebas experimentales que fundamenten los conceptos y los términos.

EL PROCESO DE COMBUSTIÓN: UNA EXPLICACIÓN RACIONAL: Como proyección del concepto de elemento de Aristóteles, Georg Stahl postula la teoría de flogisto para explicar el fenómeno de la combustión. Según Stahl, los metales calcinables son cuerpos compuestos, formados por el flogisto y un material terroso. La calcinación es un proceso por el cual el metal se descompone en flogisto y cal, mientras que la reducción es un proceso que permite a la cal recuperar su flogisto perdido.

LOS COMIENZOS DE LA QUÍMICA MODERNA: Se considera a Antoine Lavoisier como el fundador de la Química Moderna. A él se le atribuye de utilizar la balanza para la demostración de las leyes fundamentales de la Química. Lavoisier demostró cuantitativamente que no era posible transformar agua en tierra, como se establecía en la teoría de los cuatro elementos. Estudio también cuidadosamente el fenómeno de la combustión y el de la calcinación. Más tarde, cuando Joseph Priestley descubrió el “aire deflogisticado”, Lavoisier comprobó que este gas se absorbía cuando los metales formaban las “cales”, y lo llamo oxígeno. Así se demostró que la teoría del flogisto era errónea.

Lavoisier se dio cuenta de que los gases podían ser generados en una reacción química o recombinarse químicamente. Demostró que la masa de todas las sustancias contenidas en el recipiente es la misma, antes y después de que tiene lugar la reacción, aun cuando la materia experimente cambios de forma.

HACIA LA QUÍMICA DE HOY: En los siglos XVI y XVII, con el movimiento renacentista, se desarrolla un espíritu de investigación que se basa en el razonamiento y en la experimentación. En 1808, gracias al trabajo de un profesor llamado John Dalton (1766-1844) fue capaz de proponer la “teoría atómica”, la cual comprende postulados como: La materia está formada de diminutas partículas indivisibles e indestructibles llamadas átomos.

Hoy se ha comprobado que los átomos son partículas indivisibles, que se organizan formando una estructura interna. Sin embargo, las ideas esenciales de la teoría atómica de Dalton son aún válidas: * Los elementos se conforman de átomos y los compuestos se forman por la unión de átomos en una razón de números enteros y durante un cambio químico, los átomos no se alteran, sólo se reordenan resultando diferentes combinaciones.

La primer tabla periódica de los elementos: En 1869, el químico ruso “Demetri Mendeleev” formuló un principio de clasificación de los elementos químicos (debido a que aumentaba la cantidad de elementos descubiertos) y que fue capaz de construir la primera tabla periódica.

LA QUÍMICA Y LOS MATERIALES

 Materiales livianos y resistentes: Se han desarrollado polímeros resistentes a las altas temperaturas. Resinas llamadas híbridas ofrecen características únicas para la fabricación de automóviles e implementos deportivos: alta resistencia a la corrosión, suavidad y bajo peso. La fibra de carbono se utiliza en la construcción de aviones de avanzada tecnología, como el B-2, por su alta resistencia y bajo peso. Estos y otros materiales fueron ocupados en algún tiempo para los viajes espaciales.

Cerámicas para motores: Tienen características especiales de resistencia a la temperatura, a las sustancias químicas y al desgaste por fricción.

Polímeros y conservación de los alimentos: Mucha comida se pierde por descomposición, esto es causado por microorganismos y por agentes químicos, como el oxígeno y la humedad, que combinados provocan la degradación de los alimentos. Se han utilizado polímeros que impiden que los alimentos entren en contacto con el oxígeno, la humedad y el dióxido de carbono, retardando la descomposición.

Materiales derivados del petróleo: Se han creado bloques de polímeros, productos intermedios para la industria farmacéutica y fertilizantes.

Materiales de construcción: Se han sintetizado nuevos materiales a partir de polímeros específicos. Sus características son parecidas a las del cemento y pueden reemplazar la madera por ser más resistentes, de menor costo y más funcionales. En el futuro se usarán materiales más livianos que el concreto, mayor resistencia a la tracción, al fuego y al agua.

Manipulación de átomos individuales: Scanning tunneling microscope (STM) es un microscopio que hace posible ver átomos individuales, lo que es muy útil en el control de calidad de la microelectrónica, Otro uso del STM es mover átomos individuales hasta un lugar deseado, a través de precisos cambios de voltaje. Se piensa que permitiría producir nuevos materiales en base a reacciones con átomos individuales.

La Química y la energía: Hasta la mitad del siglo XIX, la madera fue la principal fuente de energía, luego fue el carbón y a comienzos de siglo apareció el petróleo. Pero la gran demanda de este producto lo está llevando al agotamiento de las fuentes convencionales y se estima que hará crisis a mediados del próximo siglo. Por esto, se están investigando nuevos combustibles líquidos a partir del carbón y del gas natural.

Combustibles líquidos a partir del gas natural: Para convertir el gas natural en gasolina y en otros combustibles líquidos, se realiza la oxidación parcial. Así, se transforma el gas natural en monóxido de carbono e hidrógeno, los que son recombinados catalíticamente para producir moléculas de hidrocarburos más grandes, como los que forma la gasolina.

Energía eléctrica: La Química aporta a la energía eléctrica colaborando con nuevos materiales capaces de conducir la energía eléctrica en forma más eficiente. Las últimas investigaciones se concentran en el desarrollo de baterías que sean más livianas, de alta duración y fácilmente recargables.

Energía nuclear: Hay dos formas de producir energía a través de las reacciones nucleares: la fisión y la fusión. La fisión se produce por un proceso inducido por neutrones con ruptura de núcleos pesados, y la fusión implica la unión de núcleos ligeros, principal fuente de la energía solar.

Generación de corriente por energía solar: La energía solar puede ser convertida en electricidad, sin el impacto negativo que tiene el uso de los combustibles fósiles sobre el medio ambiente. El uso de celdas fotovoltaicas corrientes, por aplicación del efecto fotoeléctrico, permite convertir la energía solar en electricidad. Pero, su aplicación masiva está en estudio por su alto costo y baja eficiencia (12%).

La Química y salud humana: En los últimos 50 años hubo un gran avance en la producción de vacunas, y antibióticos, y otros productos que permiten salvar o prolongar la vida de muchas personas. Actualmente se trabaja en sustancias químicas para remediar algunas enfermedades, entre las más importantes el SIDA.

Prótesis y biomateriales: Se han logrado ya prótesis sintéticas para ligamentos, dientes, vasos sanguíneos, y hasta se trabaja en pos de corazones artificiales.También se han diseñados sistemas híbridos, como por ejemplo, el caso de la implantación de electrodos que estimulan electroquímicamente las neuronas de pacientes con daños al oído, a la vista o la médula espinal.

Síntesis química de medicamentos: Muchos fármacos fueron descubiertos a través del aislamiento de sustancias activas en fuentes como plantas, organismos marinos, etc. Una vez que se identifica la sustancia, se diseña y se sintetizan nuevas moléculas, con estructuras semejantes, pero más efectivas y seguras para el paciente. Cada vez esto es más eficiente gracias al desarrollo de nuevas técnicas.

La Química y las comunicaciones: La investigación química ha sido fundamental para las nuevas tecnologías en el desarrollo de las comunicaciones, es así como hoy en día podemos hablar por teléfono a miles de kilómetros o sólo ver televisión en directo.

Fibras ópticas: En las empresas de telecomunicaciones han comenzado a remplazar los alambres de cobre por fibras de sílice, capaces de transmitir datos digitales y conversaciones telefónicas a largas distancias. En vez de enviar un pulso de electrones a través de un alambre de metal, ahora se trata de un pulso de luz que viaja por fibras transparentes mucho más delgadas.

Conductores orgánicos: En la actualidad se ha descubierto que el poliacetileno tiene propiedades eléctricas inusuales. Al exponer este polímero orgánico al contacto de agentes químicos como bromuros o yoduros, se vuelve brillante similar a los metales, y muestra conductividad eléctrica más alta que la exhibida por el cobre.

Química Ambiental: se ha impulsado el desarrollo de nuevos métodos de estudio que se centran en la calidad del agua, aire y suelo. Como el análisis de que la presencia de compuestos orgánicos como por ejemplo: el clorofluorocarbono que está deteriorando la  capa de ozono.

Control de emisión de vehículos: La combustión dentro del motor de un vehículo es incompleta, produciendo un compuesto muy tóxico llamado monóxido de carbono. Por otra parte las altas temperaturas de la combustión de la gasolina originan que parte del nitrógeno del aire reaccione con el oxígeno, formando gases tóxicos como el óxido de nitrógeno conocido como smog fotoquímico. Se ha encontrado una solución a este problema, incorporando en los automóviles el convertidor catalítico, el cual a través de materiales de metal y cerámica (que contiene una película de aluminio) permite que los gases de salida se pongan en contacto con el catalizador logrando que los hidrocarburos y oxido de nitrógeno se transformen en dióxido de carbono, nitrógeno y agua, los cuales no causan contaminación atmosférica.