El Ser Humano y las Primeras Técnicas

1. El Ser Humano y las Primeras Técnicas • El principio del dominio de la química es el dominio del fuego. Hay indicios de que hace más de 500.000 años, en tiempos del homo erectus, algunas tribus consiguieron este logro que aún hoy es una de las tecnologías más importantes. • No sólo daba calor en las noches de frío, también ayudaba a protegerse contra los animales salvajes y permitía la preparación de comida cocida. Esta contenía menos microorganismos patógenos y era más fácilmente digerirla. Así bajaba la mortalidad y se mejoraban las condiciones generales de vida. • Nuevamente, resultó imprescindible para el desarrollo de la metalurgia, la madera, el carbón y la mayoría de los procesos químicos.

3. Prehistoria de la Química La piedra y el fuego. Los primeros hombres que empezaron a utilizar instrumentos se servían de la naturaleza tal como la encontraban. El fémur de un animal de buen tamaño o la rama arrancada de un árbol eran magníficas garrotas. Y, ¿qué mejor proyectil que una piedra? El calor generado por el fuego servía para producir nuevas alteraciones químicas: los alimentos podían cocinarse, y su color, textura y gusto cambiaban. El barro podía cocerse en forma de ladrillos o de recipientes. Y, finalmente, pudieron confeccionar cerámicas, piezas barnizadas e incluso objetos de vidrio.

4. Metalurgia La metalurgia es uno de los principales procesos de transformación de la materia . Comenzó con el descubrimiento del cobre, del oro y de la plata. Aunque existe en la naturaleza como elemento la mayor parte se halla en forma de minerales como la calcopirita, la azurita o la malaquita. Especialmente las últimas son fácilmente reducidas al metal. Se supone que unas joyas fabricadas de alguno de estos minerales y caídas accidentalmente al fuego llevaron al desarrollo de los procesos correspondientes para obtener el metal.

5. Luego por experimentación o como resultado de mezclas accidentales se descubrió que las propiedades mecánicas del cobre se podían mejorar en sus aleaciones. Especialmente tuvo éxito la aleación del cobre con el estaño y trozos de otros elementos como el arsénico conocido como bronce que se consiguió de forma aparentemente independiente en oriente próximo y en China desde dónde se extendió por casi todo el mundo y que dio el nombre a la edad de bronce.

6. PERIODO ANTIGUO (2500 A 300 a.C) En la EDAD DEL COBRE se aplican las primeras técnicas para trabajar un mineral. El cobre se obtenía al calentar malaquita, sin embargo, era un metal muy blando para fabricar herramientas y armas. Luego observaron que al mezclarlo con estaño, formaba un metal duro y resistente, iniciándose LA EDAD DEL BRONCE. Simultáneamente, se utiliza el hierro, que era más resistente que el bronce. Obtener hierro por calentamiento era muy difícil. Fueron los hititas quienes perfeccionaron las técnicas de fundición, dando comienzo a laEDAD DEL HIERRO. Aristóteles de Estagira

7. Los hititas fueron unos de los primeros en obtener el hierro a partir de sus minerales. Este proceso es mucho más complicado ya que requiere temperaturas más elevadas y por lo tanto la construcción de hornos especiales. • Sin embargo el metal obtenido así era de baja calidad con un elevado contenido en carbono y tenía que ser mejorado en diversos procesos de purificación y forjándolo • La humanidad tardó siglos en desarrollar los procesos actuales de obtención de acero, Su dominio era uno de los pilares de la revolución industrial. • Otro hito metalúrgico era la obtención del aluminio. Descubierto a principios del siglo XIX y en un principio obtenido por reducción de sus sales con metales alcalinos, destacó por su ligereza. • Su precio superó el del oro y era tan apreciado que unos cubiertos regalados a la corte francesa se fabricaron de este metal. Con el descubrimiento de la síntesis por electrólisis y posteriormente el desarrollo de los generadores eléctricos su precio cayó abriéndose nuevos campos para su uso.

9. Cerámica Otro campo de desarrollo que ha acompañado al hombre desde la antigüedad hasta el laboratorio moderno es el del vidrio y de la cerámica. Sus orígenes datan de la prehistoria cuando el hombre descubrió que los recipientes hechos de arcilla, cambiaron sus características mecánicas e incrementaron su resistencia frente al agua si eran calentados en el fuego. Para controlar mejor el proceso se desarrollaron diferentes tipos de hornos. En Egipto se descubrió que recubriendo la superficie con mezclas de determinados minerales (sobre todo mezclas basadas en feldespato y galena) esta se cubría con una capa muy dura y brillante, el esmalte, cuyo color se podía variar añadiendo pequeñas cantidades de otros minerales o las condiciones de aireación en el horno.

10. En China se perfeccionaron las tecnologías de fabricación de las cerámicas hasta dar con la porcelana en el siglo VII. Durante siglos china mantenía el monopolio en la fabricación de este producto. • Tan sólo en el siglo XVIII se reinventó el proceso en Europa. • Relacionado con el desarrollo de la cerámica es el desarrollo del vidrio a partir de cuarzo y carbonato sódico o potásico. • Su desarrollo igualmente empezó en el Antiguo Egipto y fue perfeccionado por los romanos. Su producción masiva a finales del siglo XVIII instó al gobierno francés a promocionar un concurso para la obtención del carbonato sódico ya que la fuente habitual -las cenizas de madera- no se obtuvieron en cantidades suficientes como para cubrir la creciente demanda.

11. Mundo Antiguo • Las primeras civilizaciones hicieron grandes aportes a la química, siendo esta una ciencia que les ayudaba a comprender la naturaleza y utilizar sus elementos para mejorar sus formas de vida. • Estas civilizaciones son: • Asiria • Babilonia • Egipto • Grecia • China

12. Asiria • Los asirios tenían recetas y técnicas para la elaboración de vidrio y cerámica, procesos para la obtención de metales, preparación de perfumes, jabones, blanqueo y teñido de los algodones e incluso se preocupaban por preparar venenos.

13. Babilona • Durante la civilización babilónica, que tuvo como herencia el desarrollo técnico alcanzado por los sumerios, se lograron avances en los procesos de blanqueo y tinte, y en la preparación de pinturas, pigmentos, cosméticos y perfumes.  • La cerámica vidriada comenzó a fabricarse 1500 años a.C.

14. Egipto • Egipto habían inventado el mortero de cal ya en el 4000 a. C. y el vidrio en el 1500 a. C., y se fabricaban cosméticos, fayenza y también pez para la construcción naval. El papiro también había sido inventado en el 3000 a. C.

15. China • Sus avances mas importantes fue la manipulación de tinta y metales además estudios de la naturaleza como la alquimia.

16. Grecia: Los elementos • Hacia el año 600 a. de C, el sutil e inteligente pueblo griego dirigía su atención hacia la naturaleza del Universo y la estructura de los materiales que lo componían. • Los eruditos griegos o «filósofos» (amantes de la sabiduría) estaban más interesados en el «por qué» de las cosas que en la tecnología y las profesiones manuales. • En resumen, fueron los primeros que se enfrentaron con lo que ahora llamamos teoría química. • Tales de Mileto (640-546 a.c.): La materia se formaba a partir del agua. • Anaxìmenes (576 a.c) La materia se forma por la compresión del aire. • Heràclito: (540 a.c) La materia se forma a partir del fuego. • Empédocles: Agregó la Tierra, divulga en forma amplia los Cuatros Elementos

17. Aristòteles:(384 a.c) Mejora la teoría de los 4 elementos

18. Grecia: Los átomos Demócrito (aproximadamente 470-380 a. de C.)> afincado en Abdera, ciudad al norte del Egeo llamó átomos, que significa «indivisible», a las partículas que habían alcanzado el menor tamaño posible. • Demócrito supuso que los átomos de cada elemento eran diferentes en tamaño y forma, y que eran estas diferencias las que conferían a los elementos sus distintas propiedades. Las sustancias reales, que podemos ver y tocar, están compuestas de mezclas de átomos de diferentes elementos, y una sustancia puede transformarse en otra alterando la naturaleza de la mezcla.

19. Antigüedad En la antigüedad, no hay en realidad, química científica, solo es empírica; más que una ciencia, era un arte. Una de las características distintivas de la antigüedad es la de un complejo “filosófico-religioso-técnico” (interpretaciones fantásticas entre lo racional y lo incoherente)

20. Alquimia • Alquimia proviene del árabe: Al Khem, que significa ciencia oscura o el arte del suelo oscuro. • Objetivo: Obtención de metales nobles (oro – plata ) a partir de metales comunes (estaño y plomo). • Aporte: 1- Confección de equipos y aparatos de laboratorio. 2- Técnicas Experimentales (Destilación, cristalización, Calcinación, etc) 3- Preparación especies químicas.

21. Alquimia (Edad media 400-1000 conocida como edad tenebrosa) • Los alquimistas consideraron los metales como cuerpos compuestos formados dos cualidades-principios comunes; El mercurio era de carácter metálico y la volatilidad. • El azufre poseía la propiedad de combustibilidad uniéndosele otro elemento • La sal que poseía la solidez y la solubilidad. Estos eran llamados “tría prima” . La transmutación conocida como la gran obra debía realizarse en presencia de la piedra filosofal. En el siglo XIII se extendió el objetivo de buscar el elixir filosofal .

22. La Piedra Filosofal • La piedra filosofal es una sustancia que según los creyentes en la alquimia tendría propiedades extraordinarias, como la capacidad de trasmutar los metales vulgares en oro; existen dos tipos de piedra: la roja, capaz de transmutar metales innobles en oro y la blanca, cuyo uso transforma dichos metales innobles en plata. • La piedra filosofal, o elixir de la vida era algo ansiosamente buscado y codiciado porque se le suponían virtudes maravillosas, no sólo la de conseguir el oro sino la de curar algunas enfermedades y otorgar la inmortalidad

23. Algunos alquimistas fueron: • Geber: escribió el tratado de química mas antiguo que se conoce. • Rhases (S. X) y Avicena (S. XI): cuyo prestigio fue inmenso como alquimistas, filósofos, astrónomos, matemáticos y médicos. • San Alberto Magno (1193 o 1206-1280): considerado como el Aristóteles de la Edad Media, y de los que se dedicaron a observar por si mismo a la naturaleza. Se debe a él la preparación de la potasa cáustica. Describe la afinación del oro y plata mediante el plomo, establece la composición del cinabrio, señala el efecto del calor sobre el azufre y emplea por primera vez la palabra afinidad usado hoy al decir que “el azufre ennegrece la plata y abraza a los metales a causa de la afinidad que tiene por ellos”. • Roger Bacon (1214-1294): en su obra “Speculum Alchimiae” alude a un aire que es alimento del fuego y otro que lo apaga, habla de una llama producida al destilar las materias orgánicas y vulgariza el empleo de la pólvora. • Santo Tomas de Aquino (1225-1274): escribió un tratado sobre la esencia de los minerales y otro sobre la piedra filosofal

24. IATROQUIMICA (SIGLO XVI) Período que se caracteriza por la introducción de productos químicos en la práctica médica. Se aplican los conocimientos y las técnicas de la alquimia para elaborar remedios y drogas. Se curan enfermedades usando extractos minerales y vegetales. Su principal impulsor fue Paracelso, quien se destacó por la utilización de compuestos químicos en la medicina. Adquiere conocimientos sobre las reacciones químicas y los efectos que producen los medicamentos de origen metálico, emplea el opio y usa alcohol para preparar tinturas. Paracelso

25. Teoría del Flogisto • Flogisto, sustancia hipotética que representa la inflamabilidad, según la cual toda sustancia susceptible de sufrir combustión contiene flogisto, y el proceso de combustión consiste básicamente en la pérdida de dicha sustancia. Fue postulada a finales del siglo XVII por los químicos alemanes Johann Becher y Georg Stahl para explicar el fenómeno de la combustión.

26. La teoría del flogisto • Mérito de ser la primera teoría capaz de coordinar el conjunto de los fenómenos esenciales de la combustión y de la reducción. • Stahl (1660- 1734) a él se debe la teoría del flogisto, aunque falsa , tiene el mérito de ser la primera que coordina el conjunto de los fenómenos esenciales de la combustión y de la reducción. Basada la teoría en las ideas del alquimista alemán Becher (1635-1682). • Esta teoría también es conocida como “Sublime teoría” , supone que toda sustancia combustible contiene un “Principio inflamable”.

27. Combustión ( el flogisto acompañado de luz y calor queda un residuo “la ceniza o cal”: METAL (en la combustión)  CAL + FLOGISTO Interés principal de la teoría explicar el fenómeno inverso de la combustión : CAL + CARBÓN  METAL • La teoría del flogisto pudo servir de guía a los grandes investigadores del siglo XVIII cuya labor experimental constituye la base de la Química como ciencia. Varios metales tratados por diversos ácidos desprenden el mismo gas, el aire inflamable ( nuestro hidrógeno).

28. Joseph Priestley (1733-1804) Uso extensivo del aparato de Hales con mercurio. Descubre el Oxígeno(1774). De óxido de mercurio (aire deflogistizado).

30. Joseph Black (1728-1799) Describió el primer gas distinto del aire mediante calcinación de mármol ( CO3Ca ), obteniendo CO2 (aire fijo, saturado de flogisto) y cal viva.

31. Henry Cavendish (1731-1810) En 1766, experimentando con ácidos fuertes y metales como el zinc, obtuvo por primera vez hidrógeno, al que llamó flogisto o 'aire inflamable', y descubrió que es el más ligero de los gases. Montgolfier (1783)

32. Carl Wilhelm Scheele(1742 - 1786) químico farmacéutico sueco. Scheele participó en el descubrimiento de la mayoría de los elementos cuya obtención se atribuye a sus colegas suecos. Pero lo más importante es que preparó oxígeno y nitrógeno en 1771 y 1772. Scheele describió sus experimentos cuidadosamente, pero por negligencia de su editor, las descripciones no aparecieron en prensa hasta 1777. Para entonces ya habían aparecido los trabajos de Rutherford y de Priestley, que se llevaron la fama de los descubrimientos.

33. Lavoisier y la revolución química: • Lavoisier destruye la teoría de flogisto al establecer la naturaleza verdadera de la combustión. Crea las bases de la química moderna con el uso de la balanza. En sus investigaciones utiliza el principio de la conservación de la materia “ nada se pierde, nada se crea”

34. En todas su investigaciones utiliza el principio de la conservación de la materia “nada se pierde, nada se crea”. La revolución química producida por Lavoisier y sus ideas condujo a una nueva nomenclatura en la que los nombres de los cuerpos dan idea de su constitución Los nombres antiguos desaparecen: • Aceite de vitriolo Ácido sulfúrico • Espíritu de Venus Ácido acéitico • El azafrán de Marte el oxido ferrico • La lana filosófica el oxido de cinc • El vitriolo de Chipre sulfato cuprico Lavoisier también se considero como el fundador de la fisiología, es el primero que realiza un con verdaderos métodos científicos su investigaciones

35. Ley de conservación de la masa (Lavoisier). “En toda transformación química la masa se conserva, es decir, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos de la reacción”.

37. Teoría atómica de Dalton En 1805 John Dalton planteó la primera teoría atómica, basada en datos experimentales. Sus principales postulados fueron: 1. Toda la materia está formada por átomos. 2. Los átomos son partículas indivisibles e invisibles. 3. Los átomos de un mismo elemento son de la misma clase y tienen igual masa. 4. Los átomos que conforman los compuestos están en relación de números enteros y sencillos; pueden ser de dos o más clases diferentes. 5. Los cambios químicos corresponden a una combinación por separación o reordenamiento de átomos que forman parte de una reacción química. Para representar sus postulados Dalton ideó una serie de símbolos circulares, los cuales representaban los átomos de los elementos. Estos símbolos al combinarse representaban los compuestos químicos.

38. Concepto de mol • Es un número de Avogadro (NA= 6,022 · 1023) de átomos o moléculas. • En el caso de un NA de átomos también suele llamarse átomo-gramo. • Es, por tanto, la masa atómica o molecular expresada en gramos. • Definición actual: El mol es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales (átomos, moléculas, iones...) como átomos hay en 0,012 kg de carbono-12 (12C).

39. Número de Avogadro 12 g de 12C = 1 mol = 6,022 x 1023

40. Premios Nobeles Química Principales

41. Jacobus Henricus van 't Hoff • Premio Nobel 1901; Descubridor de las leyes de la cinética química y de la presión osmótica de soluciones. Junto a J.A. Le Bel descubrieron la forma tetraédrica del carbono

42. Svante A. Arrhenius • 1903 (Sweden, 1859-02-19 - 1927-10-02) Teoría de la disociación electrolítica

43. Sir Ernest Rutherford • 1908 Transmutación de las sustancias radiactivas, desintegración de los elementos y la química de los materiales radiactivos, descubrió gases nobles.

44. Marie Curie • 1911 Descubrimiento del radio y el polonio

45. Fritz Haber • 1918 Síntesis del amoniaco a partir de sus elementos

46. Otto Hahn • 1944 Descubrimiento de la fisión nuclear de átomos 

47. Archer J. P. Martin, Richard L. M. Synge • 1952 Invención de la distribución cromatografía 

48. Linus Carl Pauling • 1954   Estudio de la naturaleza del enlace químico (estructura molecular de las  proteínas)

49. Richard Robert Ernst • 1991 Desarrollo de alta resolución de espectroscopia de resonancia nuclear magnética (NMR), método de gran importancia para el análisis de estructuras moleculares