sábado, 10 de noviembre de 2012
lunes, 28 de febrero de 2011
Un poco de historia sobre los elementos. ESO
Introducción histórica.
Desde la antigüedad, los hombres se han preguntado de qué están hechas las cosas. Saber de qué está hecha la materia ha sido una tarea laboriosa y un proceso largo en el tiempo. Los primeros en preguntarse acerca de la materia fueron los griegos , a partir del siglo VII antes de cristo.
Los griegos creían que toda la materia estaba compuesta por cuatro elementos principales: Aire, agua, tierra y fuego. La unión de estos cuatro elementos, en distinta proporción, daba lugar a la vasta variedad de sustancias distintas que se presentan en la naturaleza. Aristóteles, añadió a estos cuatro elementos un quinto: el quinto elemento, el éter o quintaesencia, que formaba las est
rellas, mientras que los otros cuatro formaban las sustancias terrestres.
Más tarde, en los siglos posteriores, en la llamada edad antigua (hasta el siglo V) se descubrieron muchos elementos como el oro Au, la plata Ag, el cobre Cu, el hierro Fe, el plomo Pb, el estaño Sn, el mercurio Hg, el azufre S y el carbono C.
Después surge la alquimia que es una rama de la química que se extendió durante un largo periodo de tiempo hasta el siglo XVII. La alquimia no contribuyó demasiado al desarrollo de la química pues se considera un saber esotérico y mágico. No obstante se descubrieron elementos como el arsénico As y el fósforo P o el zinc Zn. El alquimista más famoso fue Paracelso que también fue un médico muy famoso.
Cabe destacar que el primer descubrimiento científico de un elemento ocurrió en el siglo XVII cuando el alquimista Henning Brand descubrió el fósforo (P).
A partir del siglo XVII surge el concepto moderno de elemento químico de la mano de Robert Boyle que definió elemento químico como aquellas sustancias que no podían ser descompuestas en otras más simples. Fue la primera definición moderna y válida de elemento y el nacimiento de una nueva ciencia: la Química.
Durante los siglos siguientes, los químicos, olvidados ya de las ideas alquimistas y aplicando el método científico, descubrieron nuevos e importantes principios químicos, las leyes que gobiernan las transformaciones químicas y sus principios fundamentales. Al mismo tiempo, se descubrían nuevos elementos químicos.
En el siglo XVIII se conocieron numerosos nuevos elementos, los más importantes de los cuales fueron los gases como el oxígeno (O), hidrógeno (H) y nitrógeno (N). También se consolidó en esos años la nueva concepción de elemento, que condujo a Antoine Lavoisier a escribir su famosa lista de sustancias simples, donde aparecían 33 elementos. Lavoisier hizo la primera clasificación importante de los elementos distinguiéndolos en metales y no metales.
Los metales y no metales se distinguen por tener propiedades muy diferentes.
Metales:
- Tienen brillo.
- Son opacos.
- Son buenos conductores del calor y la electricidad.
- Son maleables (pueden formar láminas delgadas) y dúctiles (capacidad de formar hilos).
- A excepción del mercurio Hg, son sólidos a Tª ambiente y tienen altos puntos de fusión.
No metales:
- No tienen brillo metálico.
- Son malos conductores del calor y la electricidad.
- A Tª ambiente pueden ser sólidos, líquidos o gases.
- En estado sólido son frágiles por lo que se rompen con facilidad.
- Por lo general los sólidos tienen bajos puntos de fusión y lo líquidos bajos puntos de ebullición.
Apenas iniciado el siglo XIX, Dalton, propuso la primera teoría atómica, según la cual, cada elemento estaba formado por partículas diminutas e indivisibles llamadas átomos, de forma que todos los átomos de un elemento eran iguales entre sí, en tamaño, forma y peso, y distintos de los átomos de otros elementos. Fue el comienzo de la formulación y nomenclatura química, que ya había avanzado a finales del siglo XVIII Lavoisier.
Durante la primera mitad del siglo XIX, gran parte de la labor química consistió en determinar os pesos de los átomos y las formulas químicas de muchos compuestos.
Al mismo tiempo, se iban descubriendo más y más elementos como consecuencia de el análisis de minerales como: cobalto, platino, níquel, manganeso, tungsteno, molibdeno, uranio, titanio y plomo. En la década de 1860 se conocían más de 60 elementos, y saber las propiedades de todos ellos, era imposible para cualquier químico, pero muy importante para poder realizar su trabajo.
Clasificación de los elementos químicos: LA TABLA PERIÓDICA.
A partir de la primera mitad del siglo XIX surge la necesidad de ordenar y clasificar todos los elementos conocidos. Se fueron confeccionando diferentes teorías para ordenar los elementos químicos estudiando sus propiedades pero la primera ordenación aceptada en el mundo científico vino de la la mano del ruso Mendeleev.
En 1869, Mendeleyev publicó su tabla periódica. Había ordenado los elementos siguiendo su peso atómico, pero tuvo tres ideas geniales: no mantuvo fijo el periodo de repetición de propiedades, sino que lo amplió conforme aumentaba el peso atómico (igual que se ampliaba la anchura de la gráfica de Meyer). Invirtió el orden de algunos elementos para que cuadraran sus propiedades con las de los elementos adyacentes, y dejó huecos, indicando que correspondían a elementos aún no descubiertos.
En los huecos, predijo las propiedades de los elementos que habrían de descubrirse, cuando años más tarde se descubrieron el escandio, el galio y el germanio, cuyas propiedades se correspondían con las predichas por Mendeleyev, y se descubrió un nuevo grupo de elementos (los gases nobles) que encontró acomodo en la tabla de Mendeleyev, se puso de manifiesto no sólo la veracidad de la ley periódica, sino la importancia y utilidad de la tabla periódica. La tabla periódica era útil y permitía predecir las propiedades de los elementos, pero no seguía el orden de los pesos atómicos.
Mendeleiev perfeccionó su tabla acomodando los elementos en filas horizontales. Su sistema le permitió predecir con bastante exactitud las propiedades de elementos no descubiertos hasta el momento. El gran parecido del germanio con el elemento previsto por Mendeleyev consiguió finalmente la aceptación general de este sistema de ordenación que aún hoy se sigue aplicando.
La Tabla Periódica actual.
Sin embargo, la tabla de Mendeleiev no era del todo correcta. Después de que se descubrieron varios elementos nuevos y de que las masas atómicas podían determinarse con mayor exactitud, se hizo evidente que varios elementos no estaban en el orden correcto. La causa de este problema la determinó el químico inglés Henry Moseley quien descubrió que los átomos de cada elemento tienen un número único de protones en sus núcleos, siendo el número de protones igual al número atómico del átomo. Al organizar Moseley los elementos en orden ascendente de número atómico y no en orden ascendente de masa atómica, como lo había hecho Mendeleiev, se solucionaron los problemas de ordenamiento de los elementos en la tabla periódica. La organización que hizo Moseley de los elementos por número atómico es el criterio actual de ordenación de los elementos en la Tabla Periódica.
El número atómico (Z) es el número de protones que posee cada átomo de un elemento en su núcleo.
Clasificación en metales y no metales.
Los elementos se ordenan y clasifican, por tanto, como hemos visto por orden creciente de su número atómico (Z) en la Tabla Periódica pero a su vez pueden clasificarse siguiendo diferentes criterios.
Uno de estos criterios es dividirlos en metales y no metales (ya lo hizo Lavoisier) aunque esta clasificación es muy general y no del todo exacta ya que hay elementos que tienen propiedades intermedias y son llamados semimetales o metaloides. De forma general los metales se encuentran a la izquierda y en medio de la tabla y los no metales a la derecha.
La Tabla Periódica.
Como has visto existen más de 110 elementos en la actualidad que están ordenados por orden creciente de sus números atómicos en la llamada tabla periódica y sistema periódico.
Estos elementos están distribuidos en 7 filas llamadas “periodos” y en 18 columnas llamadas “grupos”. Como ya habrás observado cada elemento se simboliza con una o dos letras. Esto se hace para simplificar la escritura y si el símbolo posee una sola letra ésta se escribe en mayúscula y su tiene dos letras se escribe la primera en mayúscula y la segunda en minúscula. Muchas coinciden con el nombre del elemento como por ejemplo el carbono que se representa C, pero otras no pues provienen del latín como por ejemplo oro que es Au (del latín aurum).
martes, 21 de diciembre de 2010
Robert Boyle
Robert Boyle es el primer científico importante que realizó experimentos controlados y que publicó su trabajo explicando detalladamente sus procedimientos, los aparatos utilizados y sus observaciones. Así consiguió que la química fuera una actividad respetable, estudió el comportamiento de los gases e impulsó la idea de la existencia de los átomos.
Robert Boyle nació en Irlanda en 1627 en el seno de una de las familias más adineradas de Gran Bretaña. Estudió en diversos colegios por toda Europa y terminada este periplo volvió a Inglaterra y en 1654 se estableció en Oxford, que en esa época era el centro de la actividad científica de Inglaterra.
Fue uno de los fundadores, hacia 1645, de de una sociedad de científicos que se reunían para discutir sobre ciencia de la época. Esta sociedad se llamó “Royal Society”.
En 1661 Boyle publicó su libro más famoso: El químico escéptico. En este libro discute la noción de elemento cercana a la definición que utilizamos en nuestros días. Para ello, presentó evidencias experimentales acerca de que la mayoría de los elementos aceptados hasta esa época (fuego, agua, sal, mercurio y otros).
En 1662 publicó un segundo volumen de una obra sobre la elasticidad del aire de la cual se extrae su ley conocida como “ley de Boyle” en la cual expresa que el volumen de un gas varía de menear inversa con la presión.
En su libro también rompe con la tradición de los alquimistas de trabajar en secreto, con su convicción e insistencia acerca de publicar todo su trabajo experimental con descripciones detalladas, incluso de aquellos experimentos que habían fracasado completamente. Así introduce el método científico en la antigua química (alquimia) logrando que la alquimia se convirtiera en la química como ciencia y no como creencia y secretísimo.
También se atribuye a Boyle el uso, por primera vez, del término “análisis químico”, que utilizó con el mismo sentido con que se lo utiliza actualmente. Realizó ensayos sobre el oro y la plata, hizo pruebas sobre el cobre con amoníaco, practicó ensayos sobre la presencia de sal en agua con nitrato de plata y diseñó una prueba que contenía alrededor de treinta reacciones para el análisis de minerales en el agua.
Otro logro menos conocido fue que demostró que los objetos ligeros caían con la misma rapidez que los pesados en el vacío, corroborando así las teorías de Galileo sobre el movimiento, contra los puntos de vista de Aristóteles.
Aunque no es considerado el padre de la química moderna (honor concedido por unanimidad a A.Lavoisier) si que elaboró el camino para lo que llegaría después, sentando el principio de que los hechos químicos deben ser establecidos mediante experimentos, no por simples especulaciones y antiguas creencias.
Elementos químicos: Quizá la contribución más significativa de Boyle al desarrollo de lo que más tarde sería la ciencia química fue su concepto de elemento químico, definido como un cuerpo simple que no podía ser descompuesto en otras sustancias. definición bien conocida por el papel que ha jugado en la historia de la Química. Así desterraba la idea de elemento de la cultura griega en la que se consideraba a toda sustancia compuesta de las cuatro sustancias fundamentales del universo: la tierra, el aire, el fuego y el agua.
Para Boyle un elemento podía combinarse con otro y formar un compuesto; y un compuesto podía separarse en sus elementos constituyentes. Pero la prueba de lo que era o no era un elemento debía decidirse mediante un experimento práctico, no sólo por deducción. Éste era un punto de vista moderno; y ayudó a crear el universo mental en el que habitarían los químicos posteriores. Pero hasta el propio Boyle fue incapaz de superar la influencia de tantos siglos de alquimia, ya que siguió creyendo en la posibilidad de transformar los metales comunes en oro. Y no rechazó los elementos antiguos... sólo quiso someterlos a la investigación experimental.