La Química, su desarrollo, sus ramas y el método científico
En una cocina de Quetzaltenango, la masa del pan sube más cuando se le agrega levadura y se deja reposar en un lugar tibio. ¿Es casualidad o hay una explicación que se pueda comprobar? La Química se ocupa de preguntas como esta, y para contestarlas con seguridad usa un camino ordenado: el método científico.
Qué estudia la Química
La Química estudia la materia, sus propiedades, su composición, sus transformaciones y la energía que acompaña a esos cambios. Todo lo que te rodea es materia: el agua del lago de Atitlán, el gas propano del cilindro, la ceniza del volcán de Fuego, el café de Huehuetenango.
La Química no trabaja sola. Se apoya en otras ciencias y a la vez les presta sus conocimientos:
-
Biología: la fotosíntesis y la digestión son reacciones químicas dentro de seres vivos.
-
Física: la energía que se libera al quemar gas propano es calor, un concepto físico.
-
Matemática: sin proporciones y despejes no se calculan cantidades de sustancias.
-
Geología: los minerales y los gases volcánicos se estudian con análisis químicos.
Define con tus propias palabras qué estudia la Química. Luego menciona dos ciencias con las que se relaciona (por ejemplo, la Biología o la Física) y escribe un ejemplo…
Define con tus propias palabras qué estudia la Química. Luego menciona dos ciencias con las que se relaciona (por ejemplo, la Biología o la Física) y escribe un ejemplo de esa relación.
Etapas de desarrollo de la Química
La Química no apareció de golpe. Cambió mucho con el tiempo:
| Etapa | Época aproximada | Idea central |
|---|---|---|
| Empírica | Prehistoria y antigüedad | Se aprovecha el fuego, la cerámica, los metales, la fermentación y los tintes sin explicar por qué ocurren. |
| Alquimia | Siglos III al XVI | Se busca transformar metales en oro y un elixir de la vida; se explica con ideas místicas y filosóficas. |
| Iatroquímica | Siglos XVI y XVII | Se prepara medicina con sustancias químicas. |
| Química moderna | Desde el siglo XVIII | Se mide con balanza, se experimenta y se formulan leyes; Lavoisier enuncia la conservación de la masa. |
| Química contemporánea | Siglos XX y XXI | Estructura atómica, materiales nuevos, medicamentos, química ambiental. |
Explica la diferencia entre la alquimia y la Química moderna. Menciona en qué se basaba cada una para explicar los cambios de la materia y cuál aporte de la alquimia fue…
Explica la diferencia entre la alquimia y la Química moderna. Menciona en qué se basaba cada una para explicar los cambios de la materia y cuál aporte de la alquimia fue útil para el desarrollo posterior de la Química (por ejemplo, el material de laboratorio o los procesos de destilación).
Ramas de la Química y sus aplicaciones
Por la cantidad de temas que abarca, la Química se divide en ramas:
| Rama | Qué estudia | Ejemplo en Guatemala |
|---|---|---|
| Orgánica | Compuestos del carbono | Hidrocarburos del petróleo, combustibles, plásticos |
| Inorgánica | Los demás elementos y compuestos, como sales, óxidos y minerales | Cal, cemento, sal de mesa |
| Analítica | Qué sustancias hay en una muestra y en qué cantidad | Medir plomo en el agua del río Motagua |
| Fisicoquímica | Energía, velocidad y equilibrio de las reacciones | Calor liberado al quemar leña o gas propano |
| Bioquímica | Reacciones químicas en los seres vivos | Digestión de los alimentos, fermentación |
Las aplicaciones están en todas partes: jabones y desinfectantes, medicinas, abonos para la milpa y el café, combustibles, conservación de alimentos y tratamiento del agua. Gracias a la Química, la humanidad tiene medicamentos, materiales y energía; pero también debe cuidar los efectos en el ambiente, como la contaminación del lago de Atitlán.
Relaciona cada actividad con la rama de la Química que le corresponde: Química Orgánica, Química Inorgánica, Química Analítica, Fisicoquímica y Bioquímica. a) Determinar…
Relaciona cada actividad con la rama de la Química que le corresponde: Química Orgánica, Química Inorgánica, Química Analítica, Fisicoquímica y Bioquímica.
- a) Determinar cuánto plomo hay en una muestra de agua del río Motagua.
- b) Estudiar las reacciones químicas que ocurren en la digestión de los alimentos.
- c) Estudiar la estructura y las reacciones de los hidrocarburos del petróleo.
- d) Estudiar la energía que se libera o se absorbe en una reacción.
- e) Estudiar las propiedades del cloruro de sodio y de los minerales.
El método científico
El método científico es una forma ordenada de buscar respuestas. Se hace en etapas, aunque en la práctica a veces se vuelve a un paso anterior:
-
Observar un fenómeno.
-
Plantear el problema, una pregunta concreta.
-
Formular una hipótesis, una respuesta posible que se pueda comprobar.
-
Experimentar controlando las variables.
-
Analizar los resultados con datos, tablas y gráficas.
-
Comunicar las conclusiones en un informe o una presentación.
Variables
-
Variable independiente: la que tú cambias a propósito.
-
Variable dependiente: la que mides, porque puede cambiar como respuesta.
-
Variables controladas (constantes): las que mantienes iguales para que la comparación sea justa.
-
Grupo de control: montaje sin el factor que se prueba, para comparar.
Ordena de manera lógica las etapas del método científico: formular una hipótesis, observar un fenómeno, comunicar las conclusiones, experimentar, plantear el problema y…
Ordena de manera lógica las etapas del método científico: formular una hipótesis, observar un fenómeno, comunicar las conclusiones, experimentar, plantear el problema y analizar los resultados. Escribe la lista numerada del 1 al 6.
Sucely nota que el pan que prepara su familia en Quetzaltenango sube más cuando agrega levadura y deja reposar la masa en un lugar tibio. Plantea un problema de…
Sucely nota que el pan que prepara su familia en Quetzaltenango sube más cuando agrega levadura y deja reposar la masa en un lugar tibio. Plantea un problema de investigación y una hipótesis que pueda comprobarse. Indica cuál sería la variable independiente y cuál la variable dependiente.
Un grupo de estudiantes de un instituto de Cobán quiere saber si el tipo de agua (de pozo, de chorro o purificada) influye en la rapidez con que se oxida un clavo de…
Un grupo de estudiantes de un instituto de Cobán quiere saber si el tipo de agua (de pozo, de chorro o purificada) influye en la rapidez con que se oxida un clavo de hierro. Prepararon tres vasos con un clavo en cada uno y los observaron durante una semana.
- a) Identifica la variable independiente y la dependiente.
- b) Menciona dos variables que deben mantenerse constantes.
- c) Explica para qué sirve montar un vaso de control.
Diseñar bien un experimento y comunicar resultados
Un experimento mal diseñado da conclusiones falsas aunque los números parezcan buenos.
Comunicar resultados
Un informe sencillo incluye: título, problema, hipótesis, materiales, procedimiento, datos en tabla o gráfica, análisis y conclusión. Debe permitir que otra persona repita tu experimento y obtenga lo mismo.
Un productor de café de Huehuetenango afirma que un abono orgánico aumenta la cantidad de café por planta. Para comprobarlo, aplica el abono solo a las plantas de la…
Un productor de café de Huehuetenango afirma que un abono orgánico aumenta la cantidad de café por planta. Para comprobarlo, aplica el abono solo a las plantas de la parte alta de su finca y deja sin abono las de la parte baja, que tienen más sombra.
- a) Señala el defecto del diseño del experimento.
- b) Propón un diseño mejorado que incluya un grupo de control y repeticiones.
- c) Explica por qué una sola cosecha favorable no basta para convertir la hipótesis en ley o teoría.
Hipótesis, ley y teoría
Estos tres términos se confunden mucho:
-
Hipótesis: explicación tentativa que se pone a prueba.
-
Ley científica: describe qué ocurre, normalmente con una relación matemática. Ejemplo: en una reacción química la masa total se conserva (Lavoisier).
-
Teoría científica: explica por qué ocurre. Ejemplo: la teoría atómica de Dalton explica la conservación de la masa porque los átomos solo se reordenan, no se crean ni se destruyen.
Las teorías pueden cambiar. Si nuevas observaciones las contradicen, se modifican o se reemplazan por otras mejores. Así pasó con el modelo atómico: del modelo de Dalton se pasó a los de Thomson, Rutherford, Bohr y al modelo actual. La ciencia avanza corrigiéndose.
Compara una ley científica con una teoría científica usando como ejemplos la ley de la conservación de la masa y la teoría atómica. Explica qué describe cada una, por…
Compara una ley científica con una teoría científica usando como ejemplos la ley de la conservación de la masa y la teoría atómica. Explica qué describe cada una, por qué una teoría no se convierte en ley «cuando se comprueba más» y qué puede ocurrir con una teoría si nuevas observaciones la contradicen.
Vuelve al principio: el pan de Sucely no sube por casualidad. Con el método científico puedes plantear un problema, una hipótesis, medir con variables controladas y comprobar si la levadura y el calor son la causa.
Resumen
-
La Química estudia la composición, propiedades y cambios de la materia, y se relaciona con la Biología, la Física, la Matemática y la Geología.
-
Se desarrolló desde la etapa empírica y la alquimia hasta la Química moderna, que se basa en experimentos y mediciones.
-
Sus ramas son Orgánica, Inorgánica, Analítica, Fisicoquímica y Bioquímica.
-
El método científico: observar, plantear el problema, formular una hipótesis, experimentar, analizar y comunicar.
-
En un experimento hay variable independiente, dependiente, variables controladas y grupo de control; se repite para reducir el azar.
-
La ley describe qué ocurre; la teoría explica por qué, y puede cambiar con nuevas evidencias.