[Ciencias de Joseleg] [Química] [La materia] [Introducción al curso de química] [Introducción a la química] [Para novatos] [Importancia] [Que es la química] [Generalidades de la materia] [Generalidades del lenguaje químico] [Generalidades de los cálculos químicos] [Historia de la química] [Los modelos científicos] [Los métodos científicos] [Referencias bibliográficas]
Charles tiene 13 años y tiene sobrepeso. Su médico está preocupado de que Charles esté en riesgo de tener diabetes tipo 2 y aconseja a su madre que haga una cita con un dietista. Daniel, un dietista, les explica que elegir los alimentos adecuados es importante para vivir un estilo de vida saludable, perder peso y prevenir o controlar la diabetes. Daniel también explica que la comida contiene energía potencial o almacenada, y diferentes alimentos contienen diferentes cantidades de energía potencial. Por ejemplo, los carbohidratos contienen 4 kcal / g mientras que las grasas contienen 9 kcal / g. Luego explica que las dietas altas en grasa requieren más ejercicio para quemar las grasas, ya que contienen más energía potencial y el cuerpo prefiere quemar primero los carbohidratos. Daniel alienta a Charles y su madre a incluir cereales integrales, frutas y verduras en su dieta en lugar de alimentos con alto contenido de grasas. También discuten las etiquetas de los alimentos y el hecho de que se necesitan porciones más pequeñas de alimentos saludables para perder peso. Antes de irse, a Charles y su madre se les da un menú para las siguientes dos semanas, así como un diario para llevar un registro de qué y cuánto consumen en realidad.
Figura 3‑1. La materia no se crea ni se destruye. Nuestros cuerpos evolucionaron en ambientes con alimentos con bajo
índice calórico, y por ende tienden a acumular tanta energía potencial como les
es posible, pues aun “creen” que habitan en las cavernas.
Los
dietistas se especializan en ayudar a las personas a aprender sobre la buena
nutrición y la necesidad de una dieta equilibrada. Esto les exige comprender
los procesos bioquímicos, la importancia de las vitaminas y las etiquetas de
los alimentos, así como las diferencias entre los carbohidratos, las grasas y
las proteínas en términos de su valor energético y cómo se metabolizan. Los
dietistas trabajan en una variedad de entornos que incluyen hospitales, hogares
de ancianos, cafeterías escolares y clínicas de salud pública. En estos
entornos, crean dietas especializadas para individuos diagnosticados con una
enfermedad específica o crean planes de comidas para quienes están en un hogar
de ancianos.
Todos
los días, vemos una variedad de materiales con muchos tamaños y siluetas
diferentes. Para un científico, todo este material que está a nuestro
alrededor: el jugo de naranja que tomamos para el desayuno, el agua que bebemos
después de hacer ejercicio; es susceptible de ser estudiado, la química
específicamente se encarga de estudiar los cambios que sufren los materiales y
como estos cambios pueden emplearse para mejorar nuestras vidas. La materia
está en todas partes, la cafetera, la bolsa de plástico donde colocamos el pan,
nuestro cepillo de dientes y pasta de dientes, el oxígeno que inhalamos y el
dióxido de carbono que exhalamos, así como la carne que nos compone o los
pensamientos que nos permiten leer este texto. Cuando miramos a su alrededor,
vemos que la materia toma la forma física de un sólido, un líquido, un gas o un
plasma. El agua es un ejemplo familiar que observamos rutinariamente en los
tres estados. En estado sólido, el agua puede ser un cubo de hielo o un copo de
nieve.
Es un
líquido cuando sale de un grifo o llena una piscina. El agua forma un gas, o
vapor, cuando se evapora de la ropa mojada o hierve en una sartén. En estos
ejemplos, el agua cambia de estado al ganar o perder energía. Por ejemplo, se
agrega energía para derretir cubitos de hielo y hervir agua en una tetera. Por
el contrario, se elimina la energía para congelar el agua líquida en una
bandeja de cubitos de hielo y para condensar el vapor de agua en gotas
líquidas. Casi todo lo que hacemos involucra energía, y el estado de plasma es
un evento que solo ocurre cuando se adiciona mucha energía, el agua pura no
puede llegar al estado de plasma porque se divide en sus sustancias básicas, el
oxígeno y el hidrógeno, el plasma es un estado especial de la materia que es
incandescente y el mejor ejemplo que tenemos de él son las lenguas de las
llamas. Usamos energía cuando calentamos agua, cocinamos alimentos, encendemos
luces, caminamos, estudiamos, usamos una lavadora o conducimos nuestros
automóviles. Por supuesto, esa energía tiene que provenir de algún lugar,
alguien debe pagar por la fiesta. En nuestros cuerpos, los alimentos que
comemos nos proporcionan energía. La energía de la quema de combustibles
fósiles o del Sol se usa para calentar una casa o regar una piscina. Uno de los
mayores retos de la química moderna es proveer fuentes de energía limpias y
baratas.
Adicionalmente
esto nos recuerda una cosa, el principio de la química debe ser la materialidad
de las sustancias, no los modelos que empleamos para describirlas, por lo que
nuestro discurso siempre debe ir desde lo evidente a lo abstracto. Es por esto
que en esta introducción no hemos discutido ni átomos, moléculas, iones o fotones,
todas estas estructuras tienen una historia, pero no son evidentes en sí mismas
al mirar la materia como en un vaso de agua.
Mira a
tu alrededor la gran variedad de colores, texturas y otras propiedades en los
materiales que nos rodean: los colores en un jardín, la textura de la tela en
tu ropa, la solubilidad del azúcar en una taza de café o la belleza y
complejidad de una geoda “figura 2” como la que se muestra en la siguiente
figura. ¿Cómo podemos explicar la sorprendente y aparentemente infinita variedad
de propiedades de los materiales que componen nuestro mundo? ¿Qué hace que los
diamantes sean transparentes y duros? Un gran cristal de cloruro de sodio, sal
de mesa, se parece un poco a un diamante, pero es quebradizo y se disuelve
fácilmente en el agua. ¿Qué explica las diferencias? ¿Por qué el papel se quema
y por qué el agua apaga incendios? Las respuestas a todas estas preguntas se
encuentran en las estructuras de los átomos, que determinan las propiedades
físicas y químicas de la materia.
Figura 3‑2. Una geoda. Es
una cavidad de una roca cuyas paredes internas están cubiertas por minerales
cristalizados que se proyectan hacia el interior.
Toda la materia que nos rodea está hecha
de aproximadamente 100 tipos de sustancias básicas, estas sustancias básicas
componen todo lo demás, pero no pueden ser separadas en otras sustancias
estables, por lo que reciben el nombre de elementos. Esta definición se rastrea
a Robert Boyle en 1661 y es una definición que de por sí no depende de
entidades abstractas como los átomos. Por ejemplo, el agua cuando sufre una
fuerte descarga eléctrica se descompone, desaparece como agua, y en su lugar se
generan dos gases diferentes llamados hidrógeno gaseoso y oxígeno gaseoso,
estos dos gases no responden a la electricidad o a otro método que intente
separarlos, de allí que son sustancias básicas o elementos. Por otra parte,
para la obtención de los elementos que componen al agua hemos requerido una
transferencia energética, en este caso en forma de electricidad. Esto nos lleva
a otra de las principales conclusiones de esta sección, toda materia está
vinculada a un estado de energía, como sucede en los alimentos.
No hay comentarios:
Publicar un comentario