Química, a ciencia das substancias
A definición de química máis utilizada – máis, as palabras menos son as seguintes:
A química é a ciencia que estuda a materia, a enerxía e os seus cambios.
Aínda que esta definición é verdadeira, é extremadamente imprecisa. A química non estudo todo o que ten que ver coa materia e a enerxía. Pola contra, é a física que estudia a maioría dos fenómenos que teñen que ver con estes dous obxectos de estudo. A química só estuda unha pequena parte dese universo:
A química é a ciencia que estuda todo o relacionado con aqueles procesos nos que se obteñen sustancias doutras (Sosa e Méndez, 2011).
O O obxecto de estudo da química son substancias e as súas interaccións. A química é a ciencia das substancias.
A química acompañou ao home ao longo da súa historia (incluso desde antes da súa aparición, fai case 200.000 anos, como Homo sapiens sapiens). E nesa longa estrada, a historia influíu na química e isto, á súa vez, fixo iso. A continuación, unha breve revisión dalgúns procesos químicos que desempeñaron un papel fundamental no curso da historia (SOSA, 2015).
Fire
Curiosamente, non saímos, o primeiro en dominar o lume. Hai 500.000 anos, o Homo erectus pekinensis xa usou o lume para cociñar, porque na súa cova houbo cinzas e carbón vexetal asociado con ósos de animais e sementes queimadas.
Cerámica
Seguramente, os vellos vivían coa química de modos moi diferentes. Pero o primeiro proceso químico, 10.000 A.C., que tivo gran influencia sobre a historia da humanidade foi a posibilidade de formar unha pasta moldeable engadindo auga a arxila e no seu endurecemento posterior coa forma desexada por acción de lume. A fórmula de arxila é Al2O3 · 2Sio2 · H2O eo seu nome químico é a cerámica de alúmina hidratada
Cerámica, a arte de fabricar contedores e buques, foi unha parte fundamental do paso da vida nómade á vida sedentaria da humanidade .. A palabra cerámica deriva do keramikos grego que significa, nin máis nin menos, a substancia queimada.
Copper
O home tiña acceso ao cobre desde o inicio do tempo. É por iso que se atoparon utensilios de cobre, ao redor de 7.000 a. C., en Turquía e Iraq.
Con todo, os nosos antepasados aprenderon a obter químicamente ao redor de 4.000 a. C. fixo que os minerais reaccionen como malaquita e azurita con carbón. Estes minerais conteñen varias sustancias, pero aquelas que están en maior cantidade son carbonatos de cobre. No caso da malaquita, é carbonato de cobre dihidroxide (II). A reacción é a seguinte:
A obtención química de cobre foi o inicio da chamada idade de cobre, aparecendo macetas en toda a zona entre os Balcáns e Irán, incluíndo Exipto.
Bronce
Bronce resultou ser a aleación máis innovadora da historia tecnolóxica da humanidade. Ferramentas, armas e varios materiais de construción, como mosaicos e placas decorativas lograron maior dureza e durabilidade que os seus predecesores en pedra ou cobre.
A tecnoloxía de bronce era coñecida por 4.500 a. C., preto de Bang Chieng, Tailandia. A técnica consistía en contactar cun mineral de cobre (calciopirita ou malaquita) cun mineral de estaño (casitrita) nun forno alimentado con carbón. O carbono de carbón vexetal reacciona con minerais e cobre e estaño son producidos. A reacción que levou a estaño é a seguinte:
A temperatura do forno, os dous metais fusionados e os líquidos foron mesturados perfectamente. A cantidade de estaño foi de 5 a 10% da masa de aleación resultante. A metalurxia da fabricación de bronce deu orixe á chamada Idade de Bronce.
O xeso e a cal
O lume -Part de iluminación, quente, protexendo das bestas e cociñar permitiu ao home fabricar o seu primeiro Substancias: xeso e cal. No Oriente Próximo, durante o milenio IX a. C., comezan as construcións nas que se utilizaron o xeso e a cal.
tanto o xeso como a cal foron fabricados polo uso do lume. O xeso foi obtido por calinar unha pedra natural chamada Aljiez. Mentres que a cal ocorreu enviando a caliza ao lume.
de ferro
O ferro non se atopa como unha substancia elemental na natureza. É necesario obtelo de sustancias compostas.Pódese obter por reaccións químicas, a altas temperaturas, a partir de minerais como a hematita e magnetita que conteñen óxidos de ferro.
A xente dos hititas foi unha das primeiras en usar as espadas de ferro. As civilizacións que aínda estaban na Idade do Bronce, como os egipcios ou acaos, pagan caros, fronte a aqueles, o seu atraso tecnolóxico.
O material obtido non era un ferro puro senón unha aleación cunha pequena cantidade de carbono (entre 0,05 e 0,25% da masa) chamado ferro forxado. A súa característica principal é que cando é moi quente (vermello vivo) é moi suave pero endurece cando o arrefría. Así, mentres que baixo a acción do incendio, pódese dar a forma de que queira manterse cando se arrefría.
ao período en que se substituíu o uso do bronce – que ocorreu en diferentes datas, segundo ao lugar, chámase Idade de Ferro.
Pero foi de ata 1.400 d. C. Que os fornos proporcionados con fuelle comezaron a ser utilizados, que permiten alcanzar a temperatura de fusión de ferro: preto de 1.535 ° C!
e foi xusto, ata 1.855 d. C., que podería haber un proceso de refino e redución de ferro para producir aceiro en cantidades industriais a baixo custo.
Glass
O vidro é outro material que aprendemos a fabricar. Os primeiros obxectos de vidro que foron fabricados eran contas de colares. A fabricación de vidro podería ser orixinada en Oriente Medio durante o terceiro milenio a. C.
Con toda a seguridade, a fabricación de vidro foi extraordinariamente desenvolvida no antigo Exipto (1.500 a. C.) como evidenciado polos numerosos obxectos de uso cotián e adorno descuberto nas tumbas.
O vaso de antigüidade podería facerse principalmente de cuarzo, SIO2. O carbonato de sodio, Na2Co3, foi engadido para axudar a derreter o cuarzo a unha temperatura máis baixa. Finalmente, para mellorar a calidade do vidro, o carbonato de calcio, o CACO3, foi engadido.
A cor foi debido á presenza doutros óxidos metálicos: de ferro, manganeso, cobre, cobalto, etcétera.
Paper
No antigo Exipto (3.000 a. C.), foi escrito sobre Papius (onde provén o papel de palabra). O papiro foi obtido a partir do tronco dunha planta (Cyperus papiro) moi abundante nas marxes do río Nilo.
O primeiro en fabricar papel foron os chineses no século II d. C. Fixérono dos residuos de seda, arroz e palla de cáñamo, e mesmo algodón.
Tradicionalmente considérase que o primeiro proceso de papelería foi desenvolvido polo Eunuco Cai Mon, o Conselleiro do Emperador Han.
Durante uns 500 anos, a papelería só se realizou en China. No ano 610 foi introducido en Xapón e ao redor de 750 en Asia Central. O coñecemento foi transmitido aos árabes, que á súa vez levouno a España e Sicilia no século X. Máis tarde, a papelería estendeuse a Francia que comezou a producirse desde o liño do século XII.
celulosa constitúe a materia prima do papel e os tecidos das fibras naturais. É un polímero feito de fragmentos de glicosa que se repiten na súa estrutura incontables veces. A celulosa forma a maior parte da biomasa terrestre.
Pólvora
Pólvora foi inventada en China para facer fogos de artificio e armas, aproximadamente no século IX da nosa era. Os gregos e os árabes introducárono en Europa ao redor de 1200.
En 1334, a pólvora xa estaba fabricada en Inglaterra e, en 1340, Alemania tiña instalacións para producir.
o primeiro intento de usar pólvora para minar as paredes das fortificaciones tivo lugar durante o sitio de Pisa (Italia) en 1403. Na segunda metade do século XVI, a fabricación de pólvora era un monopolio do estado na maioría dos países.
Na batalla de Lepanto en 1571, entre turcos e cristiáns, a pólvora desempeñou un papel definitivo. Mentres os cristiáns usaron arcabuces, os turcos preferiron as frechas, considerando que, ao momento de cargar un Arcabuz, un arquero podería disparar trinta frechas. Pero nin o dano, nin o alcance, nin o obxectivo era comparable.
A pólvora é un material explosivo que contén varias substancias mixtas: nitrato de potasio (KNO3), xofre e carbón. En contacto cunha chama, estas tres substancias sólidas reaccionan entre si para producir outras tres substancias: sulfuro de potasio (K2S), nitróxeno (N2) e dióxido de carbono (CO2). O primeiro é sólido, pero os outros dous son gaseosos. O truco é empacar a súa pólvora con forza.Dado que os gases ocupan volumes extremadamente grandes, ao formar que exercen unha gran presión dentro da embalaxe, producindo finalmente unha explosión violenta e violenta.
Aluminio
O aluminio foi descuberto só en 1808. En 1880, aínda era unha rareza. O fillo de Napoleón III, por exemplo, deulle unha relación de aluminio exótica e cara.
A invención do proceso que permite que o aluminio en cantidades industriais sexa unha historia exemplar da simultaneidade dun descubrimento científico.
Charles Martin Hall e Paul Louis Toussaint Héroult naceron en 1863 e ambos morreron en 1914. Os dous dedicáronse á química pero traballaban, sen relación entre si, en dous continentes diferentes: o primeiro dun pequeno Pobo de Ohio, o segundo nos arredores de París. Durante a primavera de inverno de 1886, atoparon solucións prácticamente idénticas por separado ao problema de obter aluminio dun mineral.
O proceso de HEROULT consiste en disolver a alúmina, al2O3, en criolita, na3alf6 e despois descompoñelo en aluminio e osíxeno a través da acción da electricidade.
amoníaco
As plantas son as grandes fábricas da natureza. Non necesitan comer vitaminas ou aminoácidos. O que fan é sintetizar-los mesmos. Para iso necesitan materias primas adecuadas. Estas materias primas son fertilizantes.
Por exemplo, para sintetizar os aminoácidos das proteínas, como unha materia prima, substancias cuxas partículas conteñen o elemento químico de nitróxeno.
A maior parte do nitróxeno Os fertilizantes obtense a partir de amoníaco, NH3. Isto obtense industrialmente a través do proceso de Haber-Bosch. Para esta contribución, os químicos Fritz Haber e Carl Bosch recibiron o Premio Nobel de Química en 1918 e 1931, respectivamente. O proceso consiste en reaccionar o nitróxeno, N2 e hidróxeno, substancias elementais de H2, alta temperatura, alta presión e en presenza dun catalizador:
Cerca da metade do nitróxeno contido nos produtos agrícolas provén de fertilizantes sintéticos , fabricado a partir do amoníaco. A produción global de amoníaco case se duplicou durante os anos cincuenta, cuadruplicada para 1975, e logo dun breve período de estancamento a finais dos anos oitenta, alcanzou 130 millóns de toneladas ao ano a finais do século XX.
A demográfica Explosión de sustancias
Desde o descubrimento do incendio ata o momento, o inicio do século XXI, Homo sapiens aprendemos a obter sustancias doutras persoas, establecemos as regras do xogo de química.
Unha vez que teñen estas regularidades foi coñecido, os químicos foron dedicados, entre outras cousas, para crear miles, centos de miles e, hoxe, millóns de substancias.
Drogas, colorantes, conservadores de alimentos, fibras, aditivos, materiais con óptica, magnético ou eléctrico, duro, suave, elástico, resistente, duradeiro, etc., etc. Substancias adaptadas
A American Chemical Society ten unha sección: a sección de resumos químicos (CAS) – que está dedicada ao rexistrar e capturar resumos (resumos en inglés) de todos os artigos científicos relacionados coa química que se publican. O CAS tamén rexistra (e asigna un número) todas as novas sustancias que se crean a través das diferentes investigacións químicas. Hoxe rexistráronse máis de 100 millóns de substancias.
do amoníaco Por aquí, creáronse decenas de substancias, materiais e procesos que transformaron de xeito agudo ao noso modo de vida. Unha revisión das contribucións da química dos últimos tempos merecería outro espazo e outra vez. E, seguramente implicaría un traballo enorme.