DE LA CAVERNA A LAS ESTRELLAS
QUÍMICA 10°
PAOLA ANDREA MONTAÑA CARO
UN EBOOK BASADO EN:
¿Sabías que la química empezó porque teníamos hambre y frío?
Al principio, el ser humano solo usaba cosas que encontraba, pero el fuego lo cambió todo. Como dice Asimov, "el hombre aprendió a servirse del fuego... y esto supuso un cambio químico". No solo para cocinar, sino para transformar rocas en metales. Todo empezó cuando nuestros antepasados dejaron de solo tirar piedras y empezaron a transformarlas.
La cosa era simple: "El fémur de un animal de buen tamaño o la rama arrancada de un árbol eran magníficas garrotas". Pero un día, ¡BAM!, un rayo cayó en un bosque. El hombre vio cómo la madera se convertía en ceniza y algo hizo clic en su cabeza. Asimov nos dice que ese tipo de cambios fundamentales en la naturaleza de las cosas es lo que hoy llamamos Química.
Luego vinieron los metales. El oro y el cobre llamaron la atención por su brillo, pero lo mejor era su "superpoder": la maleabilidad. "Los metales presentan una ventaja sobre los demás objetos llamativos: son maleables, es decir, que pueden aplanarse sin que se rompan".
Gracias a esto, pasamos de la Edad de Piedra a la de Bronce y luego a la de Hierro. ¿Alguna vez te has preguntado por qué "Smith" o "Herrera" son apellidos tan comunes? Los forjadores de metal eran tan importantes que eran casi como los "físicos nucleares" de la época. Por eso, "Smith, o alguno de sus equivalentes, es el apellido más común entre los pueblos de Europa".
Mientras unos machacaban hierro, en Grecia los filósofos se pusieron a pensar; aquí la historia se pone filosófica: "¿De qué está hecho TODO?". Tales de Mileto, un tipo muy listo, se preguntó:
"¿Cuál es la naturaleza de la sustancia?
¿Es de piedra o de cobre? ¿O quizá es de ambas cosas a la vez?.
Él pensaba que todo era agua, pero luego llegó Aristóteles y lo complicó un poco más. Para él, todo era una mezcla de cuatro elementos (fuego, aire, tierra y agua) basados en parejas como “frío y calor, humedad y sequedad”.
Otros griegos, como Demócrito, pensaban que, si cortabas algo muchas veces, llegarías a una pieza tan pequeña que no se podría cortar más: el átomo (que significa “indivisible”).
Después vinieron los Alquimistas...
Imagina a gente en laboratorios oscuros intentando convertir plomo en oro o buscando el "elixir de la vida" para ser inmortales. Aunque fallaron en lo del oro, inventaron un montón de herramientas y descubrieron ácidos importantes. La alquimia era una mezcla de ciencia y magia, pero poco a poco la magia fue sobrando.
Durante mucho tiempo, la gente pensaba que el aire era... bueno, solo aire. Pero en el siglo XVIII, los científicos empezaron a "pesar" el aire y a descubrir gases como el oxígeno y el hidrógeno.
Aquí aparece el "padre de la química moderna": Antoine Lavoisier. Él puso orden en el caos. Antes de él, la química era un lío de nombres raros, pero "Lavoisier comenzó a levantar la superestructura... La química no volvería a ser un fárrago de nombres como en los días de la alquimia". Él demostró que, en una reacción química, nada se pierde, todo se transforma (la ley de conservación de la masa) y que en un laboratorio (y en el universo) nada desaparece mágicamente; todo se pesa y se mide.
Luego llegó John Dalton, quien recuperó una idea de los antiguos griegos: los átomos. Dalton decía que la materia está formada por partículas pequeñitas e indivisibles.
"Dalton... reconoció su deuda con Demócrito manteniendo el término «átomo» para las pequeñas partículas que formaban la materia".
Gracias a él, pudimos empezar a entender cómo se combinan los elementos para formar todo lo que vemos.
Sin embargo, el caos parecía continuar: imagina que tienes 60 piezas de un rompecabezas, pero no tienes la caja con la imagen. Eso les pasaba a los químicos en el siglo XIX.
Así que llegó un ruso con barba de mago llamado Dmitri Mendeléiev. Él se dio cuenta de que, si ordenaba los elementos por su peso, sus propiedades se repetían rítmicamente.
"Mendeléiev comprendió que el orden de los elementos según sus pesos atómicos era lo fundamental".
Pero lo más épico fue esto: Mendeléiev dejó huecos vacíos en su tabla. ¡Dijo que ahí iban elementos que aún no se habían descubierto! "Tuvo el valor de asegurar que los espacios vacíos correspondían a elementos aún no descubiertos". Y cuando años después encontraron el Galio y el Germanio, y encajaban perfecto donde él dijo, ¡la ciencia explotó! Fue como si hubiera predicho el futuro usando solo papel y lápiz.
¿Alguna vez te has sentido desconfiado porque los científicos hablan de cosas que nadie puede ver?
De hecho, si la humanidad desapareciera, el mensaje más importante que podríamos dejar sería: "El Universo está hecho de átomos", es decir, "partículas discretas de materia separadas por vastas distancias en un absoluto vacío". Pero lo loco es que "nadie puede decir que ha visto un átomo" y creer en ellos es "más bien absurdo" si lo piensas un poco. ¿Cómo nos convencimos entonces? Todo empezó con un "secretito".
El botánico Robert Brown observó que los granos de polen suspendidos en líquido "bailaban alocadamente sin ton ni son". No era que el polen estuviera vivo, sino que los átomos invisibles del agua lo estaban golpeando constantemente. Fue Albert Einstein quien, en 1905, usó este "baile" (movimiento browniano), para convencer a los últimos escépticos de que los átomos realmente existen.
¿Cómo es posible que con las mismas piezas salgan cosas distintas?
Desde Dalton, se pensaba que los átomos eran bolitas lisas, pero el estudio de las sustancias orgánicas reveló algo extraño: los isómeros. Estos son "sustancias diferentes con una fórmula idéntica; ya que los mismos átomos pueden unirse unos a otros de manera diferente".
Para entenderlo, los químicos inventaron la Valencia, que es como imaginar que cada átomo tiene "brazos" o "puntos de unión":
• El Hidrógeno tiene valencia 1 (un solo brazo).
• El Oxígeno tiene valencia 2.
• El Carbono es el más versátil con valencia 4.
Kekulé, un químico muy ingenioso, tuvo la idea de que los átomos de carbono podían conectarse entre sí en cadenas, permitiendo "dibujar toda clase de compuestos" usando rayitas para representar los enlaces. Aunque en esa época "no existía forma de establecer si esos dibujos correspondían a la disposición real de los átomos", el sistema funcionaba tan bien que hoy lo seguimos usando.
Por otra parte, los físicos comenzaron a “mirar” dentro del misterioso átomo:
MODELO PLUM PUDDING (1897)
Joseph John Thomson
MODELO PLANETARIO (1913)
Niels Bohr
MODELO NUCLEAR (1911)
Ernest Rutherford
MODELO DE LA NUBE DE ELECTRONES (1926)
Erwin Schrödinger
Durante siglos, el Sol fue un misterio
Si fuera un montón de carbón, se habría apagado hace tiempo.
La respuesta no estaba en la superficie, sino en el corazón de los átomos, donde ocurre la verdadera magia.
¿Por qué brilla el Sol? En el interior de las estrellas, los átomos de hidrógeno se comprimen tanto que se fusionan. "Esa pequeña pérdida de masa se convierte en una cantidad enorme de energía" siguiendo la famosa ecuación de Einstein
El Sol es, básicamente, una "gigantesca máquina de fusión" que consume unos seiscientos millones de toneladas de hidrógeno cada segundo, transformándolas en helio y liberando esa luz que nos permite existir.
Pero las estrellas no solo dan luz; son los hornos donde se cocinó todo lo que ves. Fred Hoyle descubrió cómo las estrellas fabrican elementos pesados: "Casi cada átomo de tu cuerpo ha pasado por el interior de una estrella"; el hierro en tu sangre y el calcio en tus dientes son, en realidad, restos de antiguas explosiones estelares.
Esto nos llevó a cosas increíbles y también peligrosas:
Química aplicada: Inventamos colorantes, medicinas y plásticos.
Polímeros: Ahora podemos crear materiales "por encargo", como el teflón de las sartenes.
Energía Nuclear: Aprendimos a liberar la energía del corazón del átomo. "En julio de 1945 se hizo explotar... la primera bomba atómica", pero también usamos esa energía para producir electricidad y propulsar barcos.
Pasamos de quemar ramas en una cueva a entender la energía que mueve al sol. ¡La química es, básicamente, el manual de instrucciones del universo! Entenderla es, finalmente, entender que somos pedazos de estrellas que han aprendido a preguntarse por su propio origen.