apuntes de química

OBJETIVO.- Analizar el método científico como herramienta básica en las ciencias y relacionarlo con la Química.
QUÍMICA.- Ciencia que estudia la materia, su estructura, su composición, sus cambios, las leyes que rigen dichos cambios y su interrelación con la energía.
Siendo la materia el objeto de estudio de la química, es fácil comprender al amplio campo de acción de esta ciencia y su importancia en el mundo moderno.
RAMAS DE LA QUÍMICA

Rama	Campo de estudio	Ejemplo
Química orgánica	Compuestos que contienen carbono en su estructura.	Preparación de la aspirina (C9H8O4)
Química inorgánica	Sustancias que no contienen carbono.	Funcionamiento de una batería de cobre.
Química analítica	Composición de una muestra: Cualitativa y cuantitativamente.	Análisis de las aguas residuales de una industria.
Fisicoquímica	Estructura de las sustancias, la rapidez con que reaccionan y el papel del calor en los cambios químicos.	Cambios que se presentan en la fusión del hielo.
Bioquímica	Reacciones química de los seres vivos.	Comprensión del mecanismo de la asimilación de alimentos.

Método científico.- Procedimiento organizado para el estudio del mundo que nos rodea.
Los pasos del método científico en términos generales son:
1. - Observación de un fenómeno.
2. - Formulación de la hipótesis.
3. - Experimentación.
4. - Formulación de una teoría o rechazo de la hipótesis.
5. - Experimentación adicional.
6. - Formulación de una ley científica.

Hipótesis.-	Explicación tentativa de un hecho o fenómeno.
Teoría.-	Es una hipótesis que se ha comprobado mediante la experimentación.
Ley científica.-	Enunciado sencillo de un fenómeno natural del cual no se conoce ninguna excepción en las condiciones dadas.

Un problema intrigante

Para ejemplificar de que manera la ciencia nos ayuda a resolver problemas, se narrará una historia real acerca de dos personas, David y Susana (no son sus verdaderos nombres). Hace 10 años, eran personas probables de 40 años que vivían en California, en donde David trabajaba en la Fuerza Aérea. Gradualmente, Susana se enfermó y presento síntomas similares a la gripe, que incluía náuseas y dolores musculares graves. Inclusive su personalidad cambió: se hizo muy gruñona, cosa rara en ella. Se transformó en una persona totalmente distinta de la mujer saludable y feliz de pocos meses atrás. Siguiendo las ordenes del médico, reposó e ingirió gran cantidad de líquido, incluyendo café y jugo de naranja en abundancia, en su tarro favorito, que formaba parte de una vajilla de 200 piezas de cerámica que habían adquirido recientemente en Italia. Sin embargo, se sintió cada vez más enferma y presentó fuertes calambres abdominales y anemia grave.

Durante ese tiempo David también se enfermó y presentó síntomas similares a los de Susana: pérdida de peso, dolor extremadamente fuerte de espalda y brazos estallidos de ira poco característico. La afección se hizo tan grave que pidió su jubilación temprana de la Fuerza Aérea, y la pareja se mudó a Seatle. Durante cierto tiempo su salud mejoró, pero cuando terminaron de desempacar sus pertenencias (incluyendo los platos de porcelana) su salud comenzó de nuevo a deteriorarse. El cuerpo de Susana se hizo tan sensible que no toleraba ni siquiera el peso de su frazada. Estaba a punto de morir. ¿Qué le ocurría? Los doctores lo ignoraban, pero uno de ellos sugirió la posibilidad de perfidia, una afección sanguínea poco frecuente.
Desesperado, David comenzó a investigar la bibliografía médica relacionada. Cierto día cuando estaba leyendo sobre la perfidia, se detuvo en una frase: "El envenenamient
o con plomo en ocasione puede confundirse con la perfidia". ¿Sería posible que tuviesen envenenamiento con plomo?.
Se ha descrito un problema muy grave que puede poner en peligro la vida. ¿Qué hizo David a continuación? Pasando por alto la respuesta inmediata a llamar al médico para discutir la posibilidad de envenenamiento con plomo, ¿podría resolver David el problema por el método científico? Se procederá a aplicar los pasos del método científico para resolver el problema, una parte a la vez. Esto es muy importante: en general, hay que resolver los problemas complejos descomponiéndolos en partes manejables. A continuación puede obtenerse la solución general del problema empleado las respuestas de las diversas partes. 
Es este caso hay muchas partes del problema general.
¿De que enfermedad se trata?
¿Qué la ocasiona?
¿Cómo se cura?
Primero se intentará saber de qué enfermedad se trata.
Observación: David y Susana se encuentran enfermos con los síntomas descritos. ¿Será posible que tengan envenenamiento con plomo?.
Hipótesis: La enfermedad es envenenamiento con plomo.
Experimentos: Si la enfermedad es envenenamiento con plomo los síntomas deben ser similares a los que caracterizan a dicha afección. Hay que localizar los síntomas de la misma. David hizo lo anterior y observó que eran similares y casi exactamente iguales a los síntomas que presentaban.
Este descubrimiento indica la probabilidad de que el problema sea envenenamiento con plomo, pero David necesita más evidencia.
Observación: El envenenamiento con plomo se debe a altos niveles de plomo en el torrente sanguíneo.
Experimento: Efectuar un análisis de sangre. Susana hizo una cita para un análisis de ese tipo y en los resultados se observaron altos niveles de plomo tanto para David como para ella.
Esto conforma que el envenenamiento con plomo probablemente sea la causa del problema, aunque aún no se ha resuelto. Es probable que David y Susana mueran a menos que puedan saber de dónde procede el plomo.
Observación: Hay plomo en la sangre de la pareja.
Hipótesis: El plomo se encuentra en los alimentos o bebidas que consumen.
Experimento: Determinar si las demás personas que compran alimentos en la misma tienda se encuentran enfermas. (Ninguna presentó los síntomas). Observar además que el cambio a una nueva región no resolvió el problema
Observación: Los alimentos que compran se encuentran libres de plomo.
Hipótesis: Los platos que usan son la fuente de envenenamiento con plomo.
Experimento: Determinar si los platos contienen plomo. David y Susana encontraron que con frecuencia se usan compuestos de plomo para dar un acabado brillante a los objetos de cerámica. Un análisis de laboratorio de los platos italianos de cerámica, demostró que el esmalte contenía plomo.
Observación: Hay plomo en los platos, por tanto estos son una fuente de probable envenenamiento.
Hipótesis: El plomo se trasmite a los alimentos.
Experimento: Colocar alguna bebida con jugo de naranja en una de las tazas, después analizarla para determinar su contenido de plomo. Los resultados analizaron altos niveles de plomo en las bebidas que entraban en contacto con las tazas de porcelana.
Después de aplicar el método científico varias veces, se resolvió el problema. Se puede resumir la respuesta al mismo como sigue (la enfermedad de David y Susana): la cerámica italiana que emplearon para comer a diario contenía barniz con plomo que contaminó sus alimentos y bebidas. Este plomo se acumuló en sus cuerpos hasta que interfirió de manera grave con el funcionamiento normal y les produjo síntomas graves. Esta explicación general, que resume las hipótesis que concuerdan con los resultados experimentales, se llama teoría en el campo científico. En ellas se explican los resultados de todos los experimentos que se llevaron a cabo*.
Se puede continuar aplicando el método científico para estudiar otros aspectos del problema, como los siguientes:
¿Qué tipos de alimentos o bebidas adquieren mayor cantidad de plomo al entrar en contacto con los platos?
¿Producen todos los platos de cerámica barnizados con plomo envenenamiento con este metal?
Naturalmente, al responder a las preguntas aplicando el método científico surgen otras interrogantes. Se puede repetir los tres pasos una y otra vez hasta llegar a comprender perfectamente determinado fenómeno.
"David" y "Susana" se recuperaron del envenenamiento con plomo y en la actualidad se dedican a difundir el peligro de emplear cerámica barnizada con plomo. Este final feliz corresponde a la tercera parte de su problema "¿Se puede curar la enfermedad?" ¡Simplemente dejaron de emplear esa vajilla para comer!