La química en el mundo que nos rodea: Un abordaje teórico y experimental

Abstract

Tal como expresamos en el prólogo de la Primera Edición, este libro pretende contribuir a la comprensión de aspectos básicos de la química, sus fundamentos y su impacto en la sociedad y en cada persona. Está destinado a los docentes de Educación Secundaria, de quienes depende la educación formal de adolescentes y jóvenes. Son además un pilar fundamental de la alfabetización científica de los ciudadanos. La química es una ciencia experimental que justifica sus resultados sobre la base de leyes, modelos y teorías, siempre subordinadas a los aspectos fenomenológicos de la naturaleza. Por lo tanto, el abordaje combinado desde la teoría y el laboratorio aporta una visión más realista y concreta del misterioso mundo de la materia, la energía y sus interacciones. Al mismo tiempo, rescatar la presencia de los fenómenos químicos en el mundo que nos rodea es enriquecedor, educa la observación, amplía el horizonte de intereses, estimula la curiosidad y permite verificar la profunda interconexión de los procesos naturales; se favorece la comprensión del dinamismo del conocimiento y el carácter siempre transitorio de la ciencia como actividad y como producto. Este no es un libro de química convencional, y por lo tanto no reemplaza a otros libros de texto, sino que los complementa. Puede utilizarse en cursos de Química General, Inorgánica y Orgánica, y establece conexiones frecuentes con la física y la biología. El material está organizado en nueve capítulos, y cada uno de ellos consta de tres partes: la teórica, la experimental y la de resolución de problemas. La parte teórica trata los conceptos que consideramos más relevantes por su trascendencia, actualidad o implicancias en la vida diaria. Ha sido desarrollada por VMS. La parte experimental consiste en una serie de prácticas de observación y manipulación ten-dientes a facilitar la comprensión de conceptos básicos de química. Los experimentos han sido seleccionados o diseñados ex profeso. Algunos de ellos pueden ser adaptados para su realización en el aula. La selección, desarrollo, montaje, prueba y confección de las guías prácticas de Laboratorio fue llevado a cabo por FEM. Por último, en todos los capítulos se proponen actividades con lápiz y papel, que son planteos de situaciones problemáticas y ejercicios de aplicación tendientes a afianzar los conocimientos y a enriquecer la tarea en el aula. El primer capítulo está destinado a las normas de seguridad. Estos temas son transversales a todas las actividades escolares, y deben aplicarse con especial énfasis en aquellas que impliquen manipulaciones de sustancias, fuentes de energía e instrumental. En esta edición se han incorporado las actualizaciones de las normas de seguridad. Los sistemas de unidades y las prácticas de medición son otros de los temas que deben estar presentes en la enseñanza de las ciencias naturales, aunque no solamente en ellas. El segundo capítulo presenta una versión actualizada de las convenciones vigentes, tomando en cuenta las resoluciones de los organismos científicos nacionales e internacionales dedicados a la revisión de los sistemas de medición, en vistas a las necesidades siempre cambiantes en el mundo de la ciencia y la tecnología. En esta edición incorporamos una descripción cualitativa de los cambios trascendentales introducidos por la Conferencia General de Pesos y Medidas de 2018 (26º CGPM) que implica una redefinición de la totalidad de las unidades en términos de los valores exactos de constantes de la naturaleza. El capítulo tercero se centra en la materia. Previo al análisis del modelo atómico actual, se discuten aspectos de las interacciones ondulatorias (reflexión, refracción, interferencia y difracción) que facilitan la comprensión de la naturaleza ondulatoria de la materia, conceptos de orbitales ató-micos y moleculares, así como rudimentos de espectroscopia y de otras técnicas, a las que hemos agregado la cristalografía de difracción de Rayos X. De manera breve y simplificada se presenta la génesis de los átomos a nivel universal mediante el modelo del Big Bang y la síntesis de los elementos de la Tabla Periódica en el corazón de las estrellas. En el capítulo cuarto se analizan los sistemas materiales y algunas de sus propiedades más relevantes, estados de agregación y sus cambios, solubilidad, coloides y nanociencias. El capítulo quinto versa sobre la tipificación de los sistemas materiales y los métodos de separación de los componentes de mezclas y de soluciones. El capítulo sexto reseña dos tipos fundamentales de reacciones químicas: ácido-base y óxido-reducción, además de una breve mención a las reacciones de formación de complejos. El séptimo capítulo se centra en la química del carbono. Los temas seleccionados apuntan a conocimientos básicos y aspectos novedosos, tales como los nuevos materiales del carbono, la química en los espacios interestelares y los polímeros, naturales y sintéticos. Se presentan algunas reacciones rédox orgánicas en la biosfera, como la fotosíntesis, la respiración y la combustión. Se incluyen nociones de la incidencia de las bacterias sobre los procesos rédox en ambientes naturales. El capítulo octavo está dedicado al agua, con énfasis en aspectos fisicoquímicos y de estructura molecular para explicar sus propiedades, y su incidencia sobre el ambiente planetario y la biosfera. Se analiza un tema candente: la eutrofización de los cuerpos de agua. El noveno y último capítulo está dedicado al color. Es un tema usualmente abordado desde la física, y pocas veces con una visión interdisciplinaria de la física y la química. Se presenta un análisis simplificado de las propiedades químicas de las sustancias coloreadas, con ejemplos de compuestos inorgánicos y orgánicos. Finalmente, en un anexo, se presentan actividades integradoras con fuerte énfasis en el trabajo experimental, “Quimidesafíos”. Este libro es el resultado de nuestra experiencia como docentes e investigadores universitarios, pero fundamentalmente de nuestro trabajo con estudiantes de escuelas secundarias y con docentes de dicho nivel. Las temáticas seleccionadas se apoyan en textos universitarios y en publicaciones científicas, a partir de los cuales se realiza una transposición didáctica acorde a las necesidades de la escuela. La mayoría de las fuentes están disponibles en la Biblioteca de la Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, en la Biblioteca Electrónica de Ciencia y Tecnología, dependiente del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva de la Nación y en Internet. Por último, unas pocas palabras sobre el porqué escribir bajo el formato de libro en un momento en que la lectura en los portales de Internet aparece como la única posibilidad atractiva y actualizada. Umberto Eco y Jean-Claude Carriere en su obra “Nadie acabará con los libros”, Editorial Lumen, Barcelona 2010, dicen lo siguiente: “Las variaciones en torno al objeto libro no han modifica-do su función, ni su sintaxis, desde hace más de quinientos años. El libro es como la cuchara, el martillo, la rueda, las tijeras. Una vez que se han inventado no se puede hacer nada mejor. No se puede hacer una cuchara que sea mejor que la cuchara”. Las nuevas tecnologías o las nuevas expresiones del arte coexisten con las clásicas, como es el caso de la televisión, el cine y el teatro. Otro tanto creemos que ocurrirá con los múltiples forma-tos de la palabra escrita. No se nos escapan las ventajas de tener en la palma de la mano la posibilidad de acceder a bibliotecas enteras. Pero la información es tanta que abruma y es fácil perderse en una maraña no siempre libre de contradicciones, no en todos los casos coherente. El libro, independientemente del soporte, debe aportar precisamente eso: coherencia y confiabilidad con respecto a las fuentes.