La Naturaleza de la ciencia (Khémei)

García Ausencio Carlos Adrián

García Morales Karla Diana

Mendoza Ávila Dulce Joselin

Millán Aguilar Ricardo Brian

Moreno Olivares Alfredo

Sanchez Basurto Arantxa Citlali

Torres Calis Antonio

Zamorano Valencia Alcis Viridiana

El científico no tiene por objeto un resultado inmediato. Él no espera que sus ideas

avanzadas sean fácilmente aceptadas. Su deber es sentar las bases para aquellos que están

por venir, y señalar el camino. (Nikola Tesla)

Una de las características que mejor definen a la química es el perfeccionamiento. De poco

sirven modelos, hipótesis y teorías si no explican de manera adecuada la realidad, o por lo

menos la realidad que conocemos hasta el momento. Conocemos, en términos de

porcentajes, un 5% de la realidad, por lo que se vuelve imposible decir que estamos cerca

de explicar los misterios a nuestro alrededor. Sin embargo, el hombre en su intento de

buscar respuestas ha perfeccionado la obtención del conocimiento, desarrollando la ciencia.

Este camino ha sido plenamente irregular, con altas y bajas, con épocas de gloria y otras de

oscuridad, y si bien, la química no es la única ciencia, si es la que mejor refleja el estado de

cambio y contraste que son correspondientes al desarrollo de una ciencia. Es por esto que se

vuelve indispensable comprender el pasado, de explorar la información que ha estado ahí

por mucho tiempo, esperando a renovarse, a evolucionar. Bien dicen que aquel que no

conozca su historia no tendrá más remedio que esperar que otros la escriban por él.

El proceso de la ciencia

Antes, la química era una cosa de locos. Ya que era conocida como una práctica oculta o eso se pensaba, pero con el tiempo, la química se fue practicando en la sociedad. Creando así nuevos circuitos sociales y comerciales: sociedades científicas y empresas industriales. Alrededor de la química se levantan grandes fortunas y brillantes carreras. Es así como el prestigio, la autoridad y la dignidad han reemplazado a los prejuicios que desacreditaban a

la química. Inclusive en la literatura de la época, se empieza a nombrar a la química, tal es el ejemplo de Frankenstein.

Profesionalización

Tenemos entonces que el primer acontecimiento que surge es la Profesionalización, la cual es una consecuencia del progreso científico.

La química, afecta varios campos del saber. Desempeña un papel pionero en la organización de las ciencias. Por lo que a finales del siglo XVIII, se crean revistas especializadas por casi todas partes. Como consecuencia de esto se crean sociedades químicas.

Poco a poco, la química se impone en distintos estudios, no solo farmacéuticos y médicos, sino también en la ingeniería y agricultura. Lo que la llevaba a ser una actividad de tiempo completo que exigía formación previa y estudios sancionados por diplomas.

Institucionalización

Para esto, la escuela politécnica, en Hungría establece por primera vez trabajos prácticos obligatorios en la química ya que se decía que para familiarizarse con la química, hace falta un adiestramiento cotidiano intensivo en las manipulaciones químicas. Por ello se crean los laboratorios.

La creación de lugares para la enseñanza de la química, condujo a que existieran organizaciones y programas. La universidad se convierte en un foco de cultura y de innovación. Con un modelo laboratorio-escuela, influido principalmente por Francia.

Sin embargo, Alemania nos muestra un contraste, ya que la enseñanza era descentralizada. Su sistema era más difícil de trasladar, puesto que era la relación entre la universidad y la industria. Y es así como surge otro acontecimiento importante para la ciencia, la industrialización.

Industrialización

La industrialización, no es más que la química pura y la química aplicada.

En el trascurso del siglo XIX la química transforma el paisaje, la ropa, la sanidad y la vida cotidiana. Poco a poco lo productos de extracción son suplantados por productos artificiales, de sustitución. La elaboración y el éxito de un procedimiento o de un material de construcción, depende tanto de conocimientos aplicados, como de una serie de restricciones tecnológicas, económicas, políticas: la integración de los procedimientos, el mercado, la organización de la enseñanza técnica, la legislación y las patentes, las

tensiones nacionalistas y las guerras. La química industria se desarrolla en un clima de guerra y conquista.

Las revoluciones químicas

Una parte fundamental en la historia de la química fueron sus revoluciones científicas, ya

que en ellas se desarrollan todos los acontecimientos en su historia. Se vuelve importante

conocer que el factor determinante en el inicio o el término de una revolución científica es

la construcción de un nuevo paradigma, que a su vez trae consigo un cuestionamiento del

conocimiento en aquel entonces actual y además propone una problemática a resolver.

La primera revolución científica se identificó como “el estado precientífico”, donde se

sentaban las bases del lenguaje y de la química cuantitativa. En 1860 se dio lugar al Primer

Congreso Internacional de Químicos, que buscaba reformar el lenguaje de la química por

completo. Lamentablemente fracasaron en su objetivo de perfeccionar la nomenclatura ya

que fueron necesarios más congresos para unificar el lenguaje y dar creación a la IUPAC.

A comienzos de la segunda revolución científica las investigaciones de Cannizzaro dieron

frutos, logrando diferenciar a los átomos de las moléculas, creando el interés de periodizar

la investigación obtenida hasta ese momento y es junto a la química molecular y la valencia

cuando se vuelve posible, gracias a Mendeleiev a hablar de la Tabla periódica.

El periodo entre la segunda y la tercera revolución química fue considerado la época de oro

de la química. El conocimiento de los átomos y moléculas, clasificados periódicamente,

permitían conocer varias características y esto a su vez abría la posibilidad de copiar

moléculas que sólo se podían encontrar en la naturaleza. La química, gracias a sus avances

agigantados, logro tener un lugar importante en la industria europea, dejando atrás las

prácticas amateur para dar lugar a prácticas más profesionales.

La tercera revolución tiene como principal característica la unión de la física con la química

para lograr satisfacer fenómenos cuya explicación requería estudios más completos. Con

ello se desarrollan, entre otras cosas, la química eléctrica y la química nuclear. N. Lewis

quien hizo aportaciones importantes a la fisicoquímica y su propuesta de un modelo

atómico basado en la química tuvo que enfrentarse al modelo físico europeo. Fue hasta la

cuarta revolución que la química sede ante la física, tomando el liderazgo el modelo físico.

Este acontecimiento fue importante ya que fijo las bases para la creación del

reduccionismo, que unifica los principios de distintas ciencias.

La cuarta revolución científica cambia lo establecido, ya que la causa de su construcción

fue la inclusión de nuevos instrumentos de laboratorio a la investigación experimental. La

química sintética, aprovecho estos avances para lograr sintetizar nuevos productos más

complejos, muchos de gran importancia biológica. La industrialización y la creación

sintética de nuevos productos trajeron consigo beneficios enormes en la vida humana, sin

embargo, fue necesario replantear las prioridades al ver las afecciones que tenía esta

industrialización en el medio ambiente.

La quinta revolución científica fue la revolución ambiental, ya que, a pesar de existir

problemas ambientales en otras ocasiones históricas, nunca tuvieron un impacto global. Fue

necesario crear nuevas reacciones que aseguraran una estabilidad mayor y la creación de

menos contaminantes en el ambiente. Con estas necesidades nace la nanoquímica que

sintetizaba con mayor exactitud el producto requerido, evitando las inestabilidades de las

reacciones a gran escala.

Revolución Periodo Características generales Protagonistas

Primera 1770-1790 Química cuantitativa

Lenguaje

A. Lavoiser

Segunda 1855-1875 Química molecular

Valencia

Tabla periódica

S. Cannizzaro

F.A. Kakulé

E. Frankland

D. Mendeléiev

Tercera 1904-1924 Química eléctrica

Química nuclear

Rayos X

Fisicoquímica

G.N Lewis

F. Soody

W.L. Bragg

W. Ostwald

Cuarta 1995-1965 Química

instrumental

L. Pauling

Química

computacional

Química y

bioquímica orgánica

sintética

Química

macromolecular

R. Woodward

R. Hoffmann

H. Staudinger

A.J.P Martin

Quinta 1973- 1993 Química ambiental

Química

organometálica

Química

supramolecular

Nanoquímica

M. Molina

G. Wilkinon

J.M Lehn

H. Kroto

Niveles de Compresión de la Química

Si algo distingue a la química de otras ciencias, es su capacidad increíble de cambio y de

interpretación. Basta visualizar un poco de la historia de la Química para darnos cuenta de

que es imposible comprenderla quedándonos sólo desde un punto de vista. Es necesario

irremediablemente tener un espíritu científico y una mente abierta para entender lo que

muchas veces parecerá acto de fe y por otro lado entender hechos completamente

comprobables.

Si bien, se podrían hacer distinciones más específicas sobre los niveles de comprensión de

la química, podemos distinguir tres fundamentales que se han desarrollado a través de la

historia.

Compresión Descriptiva

Este nivel consiste en las representaciones de las propiedades empíricas de los sólidos,

líquidos (incluyendo las disoluciones), coloides, gases y aerosoles. Las propiedades son

perceptibles tanto en el laboratorio como en la vida cotidiana y, por tanto, pueden ser

medidos. Ejemplos de estas propiedades son la masa, la densidad, la concentración, el pH,

la temperatura y la presión osmótica.

Comprensión Subatómica

Una de las controversias más grandes en el siglo XIX fue la aparición del átomo, ya que a

pesar de tener una funcionalidad, no se tenían pruebas de la existencia del mismo y por

mucho tiempo, su uso fue opacado y muchas veces evadido. A pesar de esto, el desarrollo

de la química requería del átomo para proseguir su camino, es por esto que poco a poco su

aceptación fue necesaria y con esto comenzó una comprensión subatómica de la materia.

En química se comienzan a desarrollar modelos subatómicos para explicar las causas de los

fenómenos que no podían ser explicadas por el nivel descriptivo. Si bien, estos modelos han

sido útiles para explicar la realidad, están expuestos a ser rechazados en un momento

determinado cuando no logren describir de manera correcta la realidad. En la actualidad es

común generar modelos a partir de entidades como átomos, iones, moléculas y radicales

libres. Por ejemplo, un sólido puede describirse en términos de átomos, iones o moléculas

como un conjunto de entidades. A pesar de que, realmente es imposible visualizar hasta la

fecha estas entidades subatómicas, estas descripciones se pueden dar también en el modo

visual de la representación, por ejemplo en forma de diagramas o gráficos (es decir, dos

dimensiones), o en modo material, por ejemplo maquetas esfera-varilla (es decir, tres

dimensiones).

Comprensión Simbólica

Este nivel implica la asignación de símbolos para representar los átomos, ya sea de un

elemento o de los grupos vinculados de varios elementos, de los signos para representar el

cambio eléctrico, de los subíndices que indican el número de átomos en un ion o molécula,

de las letras para indicar el estado físico de la entidad. Una compresión simbólica es

necesaria para comprender el lenguaje de la química, por lo que toma una importancia

fundamental para la profesión y la práctica experimental.

Lenguaje antiguo de la química

El símbolo fue la expresión de la inteligencia, que sirvió para formular las primeras ideas

que tomaron cuerpo en la mente del hombre. Fueron la base, ya que eran un fácil método de

enseñanza, ya que dirigían el aprendizaje a la vista.

Entonces, una de las características del símbolo debe ser la universalidad, como lo son las

figuras geométricas o los números. El símbolo puede tener varios significados según la

cultura en la que se interprete, y esto puede hacer que su definición se dificulte, por eso

cada elemento debe representarse con un símbolo distinto.

Los símbolos de la alquimia solían fundarse en la transformación de fórmulas matemáticas

en signos geométricos llamados símbolos de alquimista. Podrían variar desde simples

figuras geométricas, resultantes de la aplicación de fórmulas matemáticas, hasta complejas

imágenes metafóricas, en las cuales cada elemento solía tener un significado propio.

A lo que denominamos símbolo es a los elementos de la naturaleza, y a lo que también se

considera como parte de lo lógico y lo racional. La luz, el cielo, el aire, el agua, el fuego, el

sol son elementos de la naturaleza.

Los cuatro elementos.

Fuego (cálido y seco): Es la energía que transforma lo sólido en líquido y lo liquido a gas.

Agua (fría y húmeda): Elemento líquido de mezcla, en donde se puede hacer una

disolución, asociada con el origen de la vida, símbolo de purificación.

Aire (cálido y húmedo): Es el elemento de la flexibilidad, ligereza, liberación.

Tierra (fría y seca): Sólido, pesada y compacta, elemento en el que se siembra, se posee y

absorbe.

Tría prima

Existía una teoría de principios comunes a todas las sustancias como los cuatro elementos

básicos, cuya unión da lugar a cuerpos con una nueva forma sustancial.

Los árabes consideraban el azufre (principio vital, alquímicamente representa el principio

volátil) y el mercurio (cuerpo, sólido. Es el principio fijo) como principios que daban

lugar a los metales por como era su proporción y calidad idóneas.

Paracelso a partir de éstas ideas añadió la sal al mercurio y al azufre para formar la tría

prima, que se define como trasunto macro cósmico de la trinidad macro cósmica, siendo el

cuerpo la sal, el alma el azufre y el espíritu el mercurio.

Procesos alquímicos básicos

Estos procesos se consideran la base de los procesos de la química moderna y es

representado cada uno por los 12 signos del zodiaco.

1. Descomposición mediante la calcinación (Aries)

2. Descomposición mediante la digestión (Leo)

3. Descomposición mediante la fermentación/putrefacción (Capricornio)

4. Modificación mediante la congelación/coagulación (Tauro)

5. Modificación mediante la fijación (Géminis)

6. Modificación mediante ceración (Sagitario)

7. Separación mediante la destilación (Virgo)

8. Separación mediante la sublimación (Libra)

9. Separación mediante la filtración (Escorpión)

10. Unión mediante la solución (Cáncer)

11. Unión mediante la multiplicación (Acuario)

12. Unión mediante de la proyección (Piscis)

Metales planetarios

Los metales planetarios fueron manejados por uno de los siete cuerpos celestes de la

antigüedad. Tenían su propio símbolo, pero eran representados por el del cuerpo

correspondiente.

Oro: Era representado como el Sol.

Plata: Representado como la Luna.

Cobre: Representado como Venus.

Hierro: Representado como Marte.

Estaño: Representado como Júpiter.

Mercurio: Representado como Mercurio.

Plomo: Representado como Saturno.

Urano, Neptuno y Plutón se descubrieron posteriormente y no forman parte de los símbolos

tradicionales. Algunos alquimistas modernos consideran correcto los símbolos de estos

planetas para representar a los metales radiactivos uranio, neptunio y plutonio.

Monas Hieroglyphica es un símbolo ideado para representar la combinación de los metales

planetarios.

La Plata vs Mercurio

En la época colonial, los métodos para la obtención de la plata, tenían unas técnicas de

beneficio en el Nuevo Mundo que fueron adoptados por los españoles que llegaron a

América. Con el tiempo la minería se volvió más complicada con lo cual exigió una mejor

técnica y un gasto mayor de capital.

A mediados del siglo XVI apareció un novedoso sistema de obtención de la plata: la

amalgamación o beneficio por azogue. Fue descubierto por Bartolomé de Medina, hombre

sevillano que con su descubrimiento permitió extraer una mayor cantidad de plata del

mineral.

La base de este procedimiento estaba en la utilización del mercurio (azogue), primero se

seleccionaba el mineral, se molía y cernía, después se llevaba a un patio donde se

incorporaba el azogue, agua y sal hasta formar una pasta uniforme (torta), paso que se

aceleraba andando sobre ella (repaso). Se procedía a lavar la mezcla con el fin de separar

los elementos no metálicos de la amalgama o pella (masa de azogue y plata), por último se

separaba el mercurio por destilación (desazogado), para su posterior recuperación por

enfriamiento. El proceso duraba entre tres y ocho semanas.

Este método se aplicó por más de 300 años, sufriendo ligeros cambios en su procedimiento,

pero por su alto costo y complejidad técnica fue usado únicamente por las grandes

empresas mineras. En 1609 Alvar Alfonso y Barba perfeccionó el método de Medina al

cual se conoce como Método de cazo y cocimiento.

Alquimia y Iatroquimica

El tema de la alquimia es bastante extenso, sin embargo es un tema que ha logrado captar la

atención de un sinfín de investigadores, ya que es una referencia perfecta de la transición de

cómo la química pasa a ser de exclusivamente de conocimientos empíricos a llegar a ser lo

que es hoy en día: una ciencia compleja que lleva como herramienta principal el método

científico.

Podemos ver a lo largo de las épocas la perspectiva que tenían las personas acerca de ella,

antes de que se le pudiera llamar “química”, la alquimia fue utilizada por distintas personas

(como los gitanos) para aprovecharse de la ignorancia de la gente, pues les hacían creer que

lo que les vendían poseía propiedades mágicas.

¿Quiénes fueron los alquimistas? ¿Charlatanes o buscadores de verdades? Aunque

abundaron los embaucadores, también los hubo con enorme interés por desentrañar los

secretos de la materia que hacían que esta fuera tan diversa y cambiante. ¿Qué buscaban?

Lo que todo ser humano: salir de pobres, conservarse jóvenes… […] Encontramos que lo

que buscaban los alquimistas hace miles de años sigue siendo el anhelo del hombre del

siglo XXI. (Gertrudis Uruchurtu, 2009, min. 2:51)

La alquimia tuvo dos principales propósitos:

1) Transformar todos los metales en oro.

2) Encontrar el elixir de la vida.

En base que los alquimistas luchaban por realizar el punto número uno, sus esfuerzos

fueron dando lugar a la evolución del pensamiento. Con ello, poco a poco se comenzó a

establecer un propio lenguaje, el cual con el paso de los años se iría perfeccionando.

Algunos alquimistas:

María la Judía

Johann Kunckel(1630-1703)

Johann Joachim Becher (1635-1682)

Georg Ernst Stahl 1659 -1734)

Herma Andreas Sigismund(1709 – 1782)

Marggraf Boerhaav (1668 – 1738)

Las mujeres desde épocas muy tempranas comenzaron a participar en distintas áreas del

conocimiento, en este caso, será la alquimia.

María la judía fue una mujer que nos dejó muchos avances tecnológicos en su época que

aún hoy en día seguimos utilizando. Diseñó aparatos para calcinar, destilar, sublimar entre

otros más; también se atribuye el tan famoso “baño María” que es utilizado en diversas

circunstancias.

La alquimia también estaba relacionada con la medicina, ya que surgieron durante ese

tiempo los iatroquimicos. Iatros proviene del griego y significa médico. Por lo tanto la

traducción textual sería <<médico-químico>> y éstos surgen con Paracelso. El mayor

mérito fue poner la química al servicio de la medicina.

A través de todo lo mencionado se vuelve evidente la relación de la alquimia con diferentes

áreas de estudio, gracias a la necesidad de ver más allá de lo convencional, logrando así

grandes aportaciones y nuevas maneras de concebir el mundo.

La teoría del flogisto

A principios del siglo XVIII, una de las inquietudes del hombre, era la combustión y el

porqué de la misma, hasta que George Ernst Stahl definió al flogisto, creando de esta

manera la Teoría del Flogisto que perduró hasta el año de 1775 cuando Lavoisier la

desmiente. Esta teoría se utilizó para explicar los procesos que tienen lugar durante la

combustión, la calcinación de los metales y la respiración.

El flogisto, que en griego significa inflamable, explicaba que los cuerpos arden sólo en

presencia de este y que las cenizas que quedan tras ocurrir una combustión, no pueden

volver a arder por ausencia de flogisto y, al contrario, si se añade flogisto al metal

calcinado, se obtendrá el metal.

Para algunos el flogisto era un elemento en sí, y para otros era una esencia contenida en los

materiales combustibles, por tanto la combustión era un intercambio de flogisto y el que un

meta se quemara significaba un escape de flogisto. El mismo Stahl define a la química

como el arte de resolver los cuerpos mixtos, compuestos y agregados en sus principios y de

componer tales cuerpos.

Más adelante Priestley, al observar que una vela se apagaba pronto en un recipiente sellado,

interpretó que el aire que había dentro del recipiente contenía poco o nulo flogisto, por lo

que llamó a ese gas “aire desflogistado", que mâs adelante se sabría, era el oxígeno.

Antoine Lavoisier

Es imposible hablar de la historia de la Química sin mencionar a Lavoisier. Antoine-

Laurent Lavoisier (1743-1794) fue un químico, biólogo y economista francés del siglo

XVIII. Dentro de sus aportaciones en la ciencia destacan sus estudios sobre la oxidación de

los cuerpos, el análisis del aire (planteando un intercambio gaseoso entre vegetales y

animales), la ley de la conservación de la masa (quizá su aporte más relevante para la

química; sostenía que la masa no se crea ni se destruye, sólo se transforma), la teoría

calórica (en la cual demostraba que los resultados experimentales no eran compatibles con

la teoría del flogisto, por lo que propuso la existencia del calórico, que era una sustancia

constante en el universo que fluía de los cuerpos de mayor a los de menor temperatura), la

combustión (demostrando que es un proceso que se debe a la presencia de oxígeno) y la

respiración (principalmente en el proceso de fermentación alcohólica y acética). Dentro de

sus escritos destaca el Tratado elemental de Química (1789), en donde definió a un

elemento como la última sustancia alcanzable mediante métodos de análisis químico, la

Memoria sobre la combustión (1777) y Consideraciones generales sobre la naturaleza de

los ácidos (1778). Otra cosa que podemos resaltar de Lavoisier es que junto con L. B.

Guyton de Morveau, Claude Louis Berthollet, y Antoine-François de Fourcroy, presentaron

una nueva nomenclatura a la Academia en 1787, ya que en ese entonces no se tenía un

lenguaje propio de la química.

Debido a la importancia y relevancia de sus investigaciones, el científico francés ha llegado

a ser considerado el padre de la química moderna, así como una de las más grandes mentes

de su siglo.