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Sábado, 11 de mayo de 2013

LIBROS Y PUBLICACIONES: ADELANTO

La química está entre nosotros

A continuación, en adelanto especial para Futuro, un fragmento del capítulo “¿De qué están hechas las cosas?”, que integra el libro de Julio Andrade Gamboa y Hugo Corso, nuevo volumen de la colección Ciencia que ladra.

Esta interesante pregunta fue motivo de reflexión desde la Antigüedad. Ya los filósofos de la Grecia antigua habían dedicado parte de sus pensamientos a darle respuesta. Se le atribuye a Demócrito (ca. 460 a. C.-ca. 370 a. C.) la propuesta de que la materia (es decir, todo aquello que es tangible) está compuesta por pequeñas partículas inobservables a las que llamó “átomos”, palabra que, en griego, significa “indivisible”. De esa manera, se quería dar a entender que el átomo es la mínima porción de materia.

Los antiguos filósofos griegos también clasificaron la materia en diferentes elementos: fuego, tierra, agua y aire. Para no ser menos, Aristóteles (384 a. C.-322 a. C.) agregó el éter como quinto elemento.

Todas estas concepciones filosóficas eran interpretaciones de la naturaleza que no hacía falta someter a comprobación como exige la ciencia actual. No obstante, la esencia conceptual ha perdurado hasta nuestros días. Unos dos mil doscientos años después de Demócrito, el científico inglés John Dalton (1766-1844) retomó la teoría atomista, pero en un contexto científico experimental moderno, para explicar ciertas observaciones del comportamiento de la materia. Y la noción de elemento fue adoptada para describir todo tipo de materia que no se descompone en otros tipos. De manera que el comportamiento macroscópico (lo observable) de esas formas simples de materia se pudieron asociar a la naturaleza microscópica (lo inobservable) de lo indivisible: el átomo.

En efecto, los átomos existen y conforman la materia que nos rodea, incluidos nosotros mismos. Y sus diferentes clases dan origen a los distintos elementos químicos. La pregunta que sobrevuela es: “¿cuántos elementos existen?”, lo que equivale a preguntarse: “¿cuántos tipos diferentes de átomos existen?”. La respuesta es: “algo más de cien”.

La siguiente figura muestra la denominada tabla periódica de los elementos, un esquema de clasificación publicado en sus versiones primitivas en 1869 tanto por Dimitri Ivánovich Mendeleiev (1834-1907) en Rusia como por Julius Lothar von Meyer (1830-1895) en Alemania.

En ella se enumeran todos los elementos, que a su vez se representan con una abreviatura que se llama símbolo químico (el apéndice contiene una lista completa de los nombres y los símbolos de los elementos químicos). La línea gruesa escalonada separa los elementos metálicos (a la izquierda y las dos filas aparte en la parte inferior) de los no metálicos (a la derecha). Cada fila horizontal se llama período (del 1 al 7 de arriba abajo), y cada columna se denomina grupo. Algunos grupos de elementos poseen nombres, tales como metales alcalinos (IA), metales alcalino-térreos (IIA), halógenos (VIIA), etc.

Muchos elementos les resultarán familiares, ya que los materiales como el hierro (Fe), el oxígeno (O) y el sodio (Na) son muy conocidos. Las sustancias que están compuestas por un único tipo de átomos se denominan sustancias simples. Algunas de ellas tienen características especiales, ya que, en realidad, están formadas por la unión de dos o más átomos de un elemento dado.

En general, un conjunto de dos o más átomos unidos entre sí se denomina molécula. Por ejemplo, el oxígeno está formado por moléculas, cada una de las cuales está compuesta por dos átomos... de oxígeno, ¡claro!

CHINO BASICO

Manolito, uno de los amigos de Mafalda –la archifamosa tira de Quino–, se sacó un diez en matemática por decir que “el orden de los factores no altera el producto”. No lo obtuvo por haber incorporado el conocimiento correspondiente a esa suerte de máxima, sino porque es vox pópuli.

¿Cuántas veces hemos escuchado afirmar, a gente que sería incapaz de decir “mi mamá me mima” en la lengua de Confucio, que “crisis”, en chino, significa “oportunidad”?

Estos son dos ejemplos de cosas que repetimos sin habernos cuestionado: a) si son ciertas, b) su significado conceptual o real.

Es así como un gran porcentaje de la población “sabe” que la fórmula química del agua es “H dos O” (o, más bien, “hachedo só”), aunque sólo unos pocos pueden explicar lo que eso significa.

TU NOMBRE ME SABE A HIERBA

Una fórmula química es una forma simbólica que expresa muchos conocimientos de manera condensada. La del agua (H2O) proporciona la misma información que la de cualquier otra sustancia, por ejemplo, la de la sacarosa o azúcar común (C12H22O11), y para “desplegar esa información” es necesario contar con algunos conocimientos previos:

  • Qué es un átomo y qué es una molécula.

  • Cuáles son y qué representan los símbolos químicos H, O y C.

  • Qué se quiere indicar con los numeritos que aparecen en las fórmulas (2, 11, 12 y 22).

En el caso del agua, la información desplegada sería: “Cada molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno”.

Noten que si el subíndice (o número pequeño) no aparece a la derecha del símbolo químico, se sobreentiende que hay un átomo, como ocurre con el oxígeno en la fórmula del agua.

Para la sacarosa, aunque su fórmula sea más compleja, el tipo de información es exactamente el mismo: “Cada molécula de sacarosa está formada por doce átomos de carbono, veintidós átomos de hidrógeno y once átomos de oxígeno”.

Un problema más complicado –y que exige más conocimientos químicos previos– es identificar el nombre de cualquier sustancia viendo su fórmula química. Por ejemplo, el nombre de la sustancia cuya fórmula es C6H5CHBrCHBrCOONa no surge en forma automática, salvo para quien tenga ciertos conocimientos de química, aun cuando la información básica siga siendo la misma: “Cada molécula de esta sustancia está formada por nueve átomos de carbono, siete átomos de hidrógeno, dos átomos de bromo, dos átomos de oxígeno y un átomo de sodio”.

Como ya dijimos, nombrar una sustancia química poco conocida implica un conocimiento adicional. Los nombres de las sustancias están normalizados según las convenciones internacionales establecidas por la Iupac (International Union of Pure and Applied Chemistry, o sea, Unión Internacional de Química Pura y Aplicada).

Con la práctica, uno se acostumbra a los nombres de las sustancias que los químicos usan habitualmente en los laboratorios (ácidos, hidróxidos, sales, óxidos, solventes), aunque haya más de 30 millones de sustancias diferentes y todo un sistema de formulación y nomenclatura al que se ajustan. Por supuesto que ningún químico (¡aquí sí hablamos de personas!) se sabe todos los nombres ni es capaz de escribir todas las fórmulas, pero tampoco necesita hacerlo. Un investigador, incluso un estudiante, adquiere la habilidad de nombrar una buena cantidad de sustancias a partir de sus fórmulas o, a la inversa, de formular sustancias a partir de sus nombres. En resumen, la formulación es una manera simbólica de representar la composición de las unidades estructurales de las sustancias, mientras que la nomenclatura es una convención internacional para denominarlas.

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