La química ¿Nuestra enemiga?
La química esta vista como
una ciencia destructiva y contaminante por la mayoría de la
población, pero ¿Es realmente así?
La respuesta correcta es no. Es cierto que los medios de comunicación
nos dan una imagen negativa de ella. Parecería que no sólo
daña al medio ambiente sino también a la salud del hombre.
Ni hablar de la gran cifra de muertes que fueron producidas por la química
cuando en realidad fue el hombre quien hizo un mal uso de ella.
Podríamos decir que la química es nuestra “enemiga”
pero ¿Alguien se preguntó lo maravillosa que es esta ciencia?
Gracias a ella, varias de las funciones vitales de los seres vivos se pueden
llevar a cabo. Pero no sólo eso, el hombre manipula a la ciencia para
poder lograr ciertos fines que son por un bien común. Nuestra vida a
mejorado notablemente en cada aspecto, tanto desde el punto de vista de lo
tecnológico como
lo medicinal. Costaria mucho imaginar nuestra vida sin los medios de transporte
que utilizamos diariamente, asi como
también el uso de un medicamento a la hora de hacerle frente a una
enfermedad. Desde que nos levantamos hasta que nos acostamos nos relacionamos
con laQuímica.
Entonces ¿Por qué cada vez que leemos o escuchamos que nuestros
productos tienen sustancias químicas creemos que es malo? Todo lo que
podemos tocar, ver, comer, respirar esta formado por moléculas y como la Química es
la ciencia que estudia las moléculas, todo es Química. En la
actualidad, numerosos científicos de todo el mundo se interesan en
conocer las propiedades sensoriales de las moléculas, es decir, su
capacidad para interactuar con los receptores sensoriales. Esto ha dado lugar
al nacimiento de una nueva disciplina conocida como la Química Sensorial. Estas
investigaciones son fundamentales para crear nuevas texturas, sabores y
fragancias y permiten el desarrollo de dispositivos artificiales que, imitando
la función de nuestra nariz o lengua, identifican olores y sabores y
realizan analisis muy precisos de las características de los
productos.
Entre otros nuevos avances y descubrimientos se encuentra entre los mas
recientes y fundamentales la quimica conocida como verde o sustentable que
tiene como fin no contaminar al medio ambiente, o incluso no perjudicar la
salud del hombre mediante el uso de procesos “limpios”. Quiere
evitar el uso indiscriminadode materias primas no renovables, así como el empleo de
materiales peligrosos o contaminantes en la elaboración de productos,
para que no atenten contra la salud o el ambiente.
Los medios que utiliza la química verde se centran en la
disminución o la eliminación del uso de químicos tóxicos y
el reciclaje de los desechos que son producidos por el avance tecnológico,
sin sacrificar el avance científico. También existen otros medios
para prevenir la generación de contaminantes, como los controles de ingeniería, el
control de inventarios y la optimización de procesos.
Ley de Boyle: En 1662, Robert Boyle señaló que el volumen de un gas a
temperatura constante disminuía cuando se aumentaba la presión a que estaba
sometido y que de acuerdo con los límites de su exactitud experimental, el
volumen de cualquier cantidad definida de gas a temperatura constante variaba
inversamente a la presión ejercida sobre él. A esta importante generalización
se le conoce como
ley de Boyle. Si se expresa matemáticamente, establece que a temperatura
constante Vα1 / P, o que
V=K_1/P
Donde V es el volumen y P la presión del gas, mientras que K, es un factor de
proporcionalidad cuyo valor depende de la temperatura, el peso del gas, su
naturaleza, y las unidades en que se exprese, P y V.
La ecuación anterior conduce a la siguiente:
PV=K_1
de la cual se deduce que, si en cierto estado la presión y el volumen del gas
son P_1 y V_1, mientras que en otro son P_2 y V_2 se cumple a temperatura
constante:
P_1 V_1=K_1=P_2 V_2
P_1/P_2 =V_2/V_1
Ley de Charles o Gay Lussac: Charles en 1787 observó queel hidrógeno, aire,
dióxido de carbono y oxígeno se expandían en igual proporción al calentarlos
desde 0sC a 80°C, manteniendo la presión constante. Sin embargo, fue Gay-Lussac
el primero que, en 1802, encontró que todos los gases aumentaban igual volumen
por cada grado de elevación de temperatura, y que el incremento era
aproximadamente 1⁄273 el volumen del gas a OsC, o con mayor precisión 1⁄273.15.
Si designamos por V_0 el volumen del gas a 0°C y por V su volumen a tsC,
entonces podremos escribir de acuerdo con Gay-Lussac:
V=V_0+t/273.15 V_0
=V_0 (1+t/273.15)
=V_0 ((273.15+t)/273.15) (3)
Ahora podemos definir una nueva escala de temperatura tal que para una t dada
corresponda otra establecida por la relación T=273.15+t, Y 0sC PO T_0=273.15,
con lo cual la ecuación (3) toma una forma más simple:
V/V_0 =T/T_0
En general
( V_2)/V_1 =T_2/T_1 (4)
Esta nueva escala de temperatura, de Kelvin o absoluta, es de importancia
fundamental en toda la ciencia. En función de ella la ecuación (4) nos dice que
el volumen de una cantidad definida de gas a presión constante es directamente
proporcional a la temperatura absoluta, es decir
V=K_2 T(5)
Donde K_2 es un factor de proporcionalidad determinado por la presión, la
naturaleza del gas y las unidades de V. La conclusión anterior-y la ecuación
(5) son expresiones de la Ley de Charles o de Gay-Lussac.
Como para una
cantidad dada de gas, K_2 tendrá diferentes valores a distintas presiones,
obtendremos una serie de líneas rectas para cada presión constante y cada una
de ellas es una isobara verificándose que su pendiente
es tanto mayor cuanto menor es la presión.
La ecuación (5) sugiere también que si enfriamos un
gas a 0sK (- 273°C) su volumen se reduciría a cero. Sin embargo, nunca acontece
ese fenómeno porque, ordinariamente, mucho antes de
que se alcance 0sK el gas se licúa o solidifica.
De nuevo se demostrará después que bajo condiciones tan drásticas no puede
considerarse que la ecuación misma tenga validez.
Ley combinada de los gases: Las dos leyes discutidas dan separadamente la
variación del
volumen de un gas con la presión y temperatura. Si queremos obtener el cambio
simultáneo, procederemos así: consideremos una cantidad de gas a P_1, V_1 y T_1
y supongamos que se desea obtener el volumen del gas V_2 a P_2 y
T_2.
Primero comprimimos (o expandimos) el gas desde P_1 a P_2 a
temperatura constante T_1. El volumen resultante V_∞
será entonces de acuerdo a la ley de Boyle.
P_1/P_2 =V_∞/V_1a€–V_1 Pa€—_1/P_2 =V_∞ (6)
Si ahora el gas a V_∞, P_2 y T_1 es calentado a presión constante P_2
desde T_1 a T_2, el estado final ha P_2 y T_2 tendrá un volumen V_2 dado por la
ley de Charles, esto es:
V_2/V_∞ =T_2/T_1
V_2=a€–V_∞ Ta€—_2/T_1
Si sustituimos en esta relación el valor de V_∞ obtenido en la ecuación
(6), V_2 se transforma en:
V_2=a€–V_∞ Ta€—_2/T_1 =(a€–V_1 Pa€—_1 T_2)/(P_2 T_1 )
y al reagrupar términos vemos que:
( a€–V_1 Pa€—_1)/T_1 =a€–V_2 Pa€—_2/T_2 =K=constante (7)
es decir, la relación PV/T para cualquier estado gaseoso es una constante. En
consecuencia, podemos descartar los subíndices y escribir para cualquier gas
que obedece las leyes de Boyle y Charles
Como reflexión proponemos empezar a ver a la quimica como una amiga, de
la naturaleza, de la tierra, de lo cotidiano e incluso del hombre ya que
esta en todas partes y es la herramienta fundamental, necesaria e
impresindible para nuestras vidas, que dependiendo del uso o mal uso que le de
el hombre cambiara nuestro mundo para siempre.