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Material de distribución gratuita
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MODALIDAD SEMIPRESENCIAL
Te rc e r C i c l o d e E d u c a c i ó n G e n e ra l B á s i c a p a ra Ad u l t o s
Ciencias Naturales
3
Ciencias
Naturales
3
Ciencias
Naturales
Tercer Ciclo de Educación
General Básica para Adultos
MODALIDAD SEMIPRESENCIAL
3
Ministro de Educación de la Nación
Prof. Dr. Hugo Oscar Juri
Secretario de Educación Básica
Lic. Andrés Delich
Subsecretario de Educación Básica
Lic. Gustavo Iaies
[email protected]
Material elaborado por los
Equipos Técnicos del Programa de
Acciones Compensatorias en Educación
del Ministerio de Educación.
Ministerio de Educación de la Nación. Santa Fe 1548. Buenos Aires.
Hecho el depósito que marca la ley 11.723. Libro de edición argentina.
ISBN 950-00-0257-4. Primera Edición. Primera Reimpresión.
Índice
Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A la ciencia lo que es de la ciencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
¿Cómo organiza la realidad la ciencia? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
La química: un arte que fue ciencia
.........................
Análisis de sustancias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
El aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Algunas características de los materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
La masa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
El volumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Medir el volumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
La densidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Un modelo material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
El modelo atómico de la materia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Los elementos químicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Metal o no metal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Moléculas y compuestos químicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
“Fuerzas vitales” en las sustancias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
La química y la industria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Un ejemplo: la siderurgia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Las unidades de la vida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
La célula y su teoría . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Alquimia y enfermedad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Parecidas y diferentes, pero todas células . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Bioelementos y biomoléculas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
La organización celular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
La fábrica celular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
La energía de la célula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Toda célula viene de otra célula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
La tercera edad en las células . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Micromundo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Los virus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
El ABC de la gripe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Introducción
A
ntes de comenzar con el desarrollo de los temas específicos de
Ciencias Naturales que se abordarán en este libro se analizarán algunas de las características distintivas del saber científico en general y, particularmente, el de las ciencias naturales.
A la ciencia lo que es de la ciencia
L
a ciencia es -al igual que la religión, las artes, la filosofía, entre
otras formas del conocimiento- uno de los modos que el hombre
ha desarrollado para comprender la realidad en la que vive. La
ciencia tiene en la sociedad actual una importancia indiscutible,
debido a los conocimientos que ella aporta y que pueden hacer
posible el mejoramiento de la calidad de vida del hombre.
5
¿En qué se funda
la efectividad de la ciencia?
E
l principal elemento que hace de la ciencia una forma de saber
respetada prácticamente por todas las personas, es el tipo de conocimiento que procura alcanzar.
Las descripciones y explicaciones científicas de la realidad llevan en sí
mismas la pretensión de ser universales y convertirse en leyes científicas.
Los enunciados que la ciencia produce tratan de explicar las relaciones esenciales existentes entre los componentes de alguna porción de la realidad que sean válidas para todos los hombres.
Así por ejemplo, las explicaciones que da la física sobre el movimiento de los cuerpos o la propagación de radiaciones, son leyes.
La biología enuncia leyes que dan cuenta de los mecanismos de la
herencia de caracteres, y la química lo hace sobre las combinaciones de las sustancias.
Pero los científicos procuran ir "un paso más allá" de la enunciación de leyes aisladas e intentan establecer conexiones entre éstas.
Así se construyen las teorías científicas, que son conjuntos articulados
de leyes que procuran dar cuenta de un amplio campo de fenómenos.
Teoría x
Ley 4
Ley 1
Ley 5
Ley 3
6
Ley 2
Las leyes y teorías de la ciencia no son definitivas. El conocimiento científico puede ser modificado o sustituido a partir de nuevos descubrimientos.
De manera que todo conocimiento científico, es siempre provisorio o hipotético. Siempre estará sujeto a verificaciones o refutaciones por parte de los miembros de la comunidad.
Por ello, el conocimiento científico debe ser público.
No sólo deben ser públicos sus resultados. También deben darse a
conocer los medios y los métodos utilizados para producirlos. Sólo
así quien pretenda verificar o refutar dicho conocimiento dispondrá de las herramientas necesarias.
Actividad N…1
Vuelva a leer las páginas anteriores y enuncie por escrito las
características del conocimiento científico.
Actividad N…2
Trate de identificar en los módulos anteriores o en otros libros de texto diferentes leyes, teorías o simplemente enunciados provisorios propios de la ciencia. Escriba un listado con
todas las que haya encontrado.
7
¿Cómo organiza
la realidad la ciencia?
E
l objeto de estudio de la ciencia es la realidad misma. Pero "la
realidad" como conjunto es por demás extensa y compleja; intentar abordarla de una sola vez es imposible. Por ello, en la práctica
existen diferentes "ciencias", diferentes disciplinas científicas.
Se distinguen dos grandes grupos de disciplinas científicas: las
ciencias formales y las ciencias fácticas.
1
Las ciencias formales -matemática y lógica- se dedican al estudio de objetos que no existen en la realidad espacial ni temporal.
Los números y las operaciones que con ellos se realizan carecen de toda significación en sí mismos. Los productos de la
matemática y la lógica son solamente formas, pero formas que
pueden ser utilizadas para aplicarlas a la descripción y comprensión de la realidad.
¿Puede imaginar a un ingeniero sin la "herramienta matemática"
para proyectar y ejecutar la construcción de un puente?
2
Las ciencias fácticas son las que efectivamente se encargan
de estudiar la realidad experiencial. Construyen modelos teóricos sobre cómo es la realidad, valiéndose de la lógica y de la
matemática. Luego estos modelos construidos se confrontan
con la realidad misma.
Entre las ciencias fácticas se pueden distinguir dos grandes grupos:
8
1
Las ciencias naturales: que incluyen a la física, la química y
la biología. Sus esfuerzos están dirigidos a estudiar las cuestiones de la naturaleza.
2
Las ciencias sociales que comprenden disciplinas como psicología, sociología, economía, antropología, geografía, etcétera. Estas disciplinas científicas estudian el amplio campo
de las cuestiones de la cultura, de la sociedad y del hombre
en tanto persona.
Actividad N…3
En el siguiente esquema complete cada uno de los espacios
con los conceptos correspondientes.
Ciencias
Formales
Disciplinas
Científicas
Ciencias
Fácticas
El esquema está destinado a representar precisamente el orden clasificatorio de las disciplinas científicas tal como lo hemos reseñado aquí.
En este libro se analizarán algunas cuestiones que corresponden
más específicamente al campo de la química y la biología.
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La química:
Un arte que fue ciencia
S
i pudiéramos encontrar alguna característica del Universo conocido que permanezca inalterable a lo largo del tiempo seguramente deberíamos fijar nuestra atención en el cambio. Es decir, la
única propiedad que, presumiblemente, podemos reconocer como
denominador común de lo que ocurre en el Universo es el cambio.
Los materiales que existen en el Universo sufren cambios continuos.
Por ejemplo, en el planeta Tierra, el agua de los ríos y mares se
evapora al calentarse por la acción del Sol; luego se condensa formando nubes. Puede precipitarse en forma líquida -lluvia- o sólida -nieve o granizo-.
Otras modificaciones: los incendios queman la vegetación y la
transforman en cenizas; un minero extrae carbón que luego es
partido en trozos más pequeños y transportado; el café se mezcla
con un poco de leche cuando tomamos un “cortado”; el hierro se
oxida; una lamparita se enciende.
Los seres vivos, por su parte, sufren cambios en forma continua
cuando se relacionan con los factores ambientales, o entre sí, o con
otros organismos. Por ejemplo, cuando un virus o una bacteria ingresa en nuestro cuerpo se producen modificaciones tanto en nuestras células como en los propios microorganismos invasores.
La química forma parte de las ciencias naturales. La primera pregunta que podemos plantearnos es qué significa la palabra química.
Como muchos términos que usamos habitualmente, la palabra
química viene del griego chymeia a través del árabe al-kimiyá y
significaba, en su origen, un conjunto de ideas y experiencias,
muchas veces esotéricas -ocultas-, relacionadas con los cambios
en la naturaleza de la materia.
Es decir, se vinculaba con todas aquellas transformaciones que sufren los materiales, por ejemplo cambios de color, de estado, de
composición y cambios de otras propiedades.
11
Algunos autores consideran que la historia de la química tuvo una
primera etapa, conocida con el nombre de alquimia, que fue valorada
negativamente y asociada a prácticas de brujería. La alquimia se difundió desde Alejandría por todo el mundo árabe. Su principal actividad estaba dedicada a lograr la llamada “transmutación de todos los
metales” y el “elixir de la salud inmortal”.
Regiones donde
se desarrolló la alquimia
Ambos objetivos eran perseguidos al mismo tiempo. Debido a que se
conocía la existencia de metales más nobles que otros (algunos no se
oxidan y no se deterioran fácilmente, otros no se descomponen con
facilidad, hay metales que mantienen su brillo y por lo tanto su valor
comercial, etc.), se buscaba la “piedra filosofal” que sería capaz de
transformar a todos los metales en oro, considerado el metal perfecto. Asimismo, si dicha piedra tocaba el cuerpo humano le otorgaría
la salud eterna y al alma la perfección espiritual.
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Una definición que se construye:
En 1755, la química era considerada como el arte mediante el cual, con el auxilio de determinados instrumentos y fundamentalmente en contacto con el fuego, se provocaban cambios
en los cuerpos visibles, contenidos en recipientes con el fin de descubrir sus poderes y virtudes.
En 1794, se decía que la finalidad de la química era descubrir e informar sobre la naturaleza
de los cuerpos y sobre la acción de unos sobre otros.
En 1893 se definía la química como “la rama de la ciencia e investigación física que se ocupa de las distintas sustancias elementales, o formas de la materia, de las que todos los cuerpos se componen, y de las leyes que regulan la combinación de dichos elementos en la formación de cuerpos compuestos, así como de los distintos fenómenos que acompañan a su
exposición de diversas condiciones físicas”.
En 1971, en el Penguin Dictionary of Science, figuraba que “la química se dedica al estudio
de la composición de sustancias y del efecto de unas sobre otras”.
A pesar de que fue prohibida en el siglo II, la alquimia siguió
prosperando a lo largo de los quince siglos siguientes. Sin embargo, su práctica -como casi toda actividad humana- contaba con
adhesiones y rechazos.
El desprecio existente en el ámbito del saber académico era casi
unánime; sin embargo varios relatos muestran que muchos alquimistas eran investigadores profesionales. Más aún, sus técnicas,
desarrolladas durante siglos, constituyen la base de la química
moderna. Algunos eran “farmacéuticos”, que preparaban líquidos
y polvos y los vendían, en tanto que otros trabajaban cuidando la
salud de reyes y aristócratas.
Durante el Renacimiento (siglo XVIII) el objeto de estudio de la alquimia se trasladó a temas tales como las propiedades de los gases,
es decir el estudio relacionado con las características de los
elementos y no el uso inmediato del producto de los experimentos.
El término ”químico” empezó a perder parcialmente su sentido peyorativo y despectivo hasta acercarse al que le damos hoy.
Aproximadamente desde esta época, el sentido que tiene la ciencia
química se ha mantenido más o menos constante.
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Actividad N…4
a Compare las definiciones originarias de la alquimia con las de la
química actual. Indique semejanzas y diferencias, si las hubiera.
b Uno de los objetivos básicos de la alquimia era lograr “el elixir de la salud inmortal”. Analice si en la sociedad actual es
posible reconocer prácticas que, de un modo u otro persisten
en dicha búsqueda.
Como usted habrá analizado, la práctica de la química actual ha
mantenido algunos objetivos que provienen de la alquimia. También
se mantienen muchos elementos utilizados tradicionalmente por los
alquimistas. Las balanzas, los aparatos de vidrio, los tubos, que se
emplean actualmente, tienen sus antecedentes en los que usaban los
alquimistas. Sin embargo, han sido incorporados otros instrumentos
eléctricos y ópticos que han modificado gran parte de las rutinas del
trabajo en el laboratorio.
Laboratorio químico actual
Laboratorio alquímico
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La vida cotidiana de los químicos
Además de las necesidades básicas de cualquier persona, los costos de los materiales y
los equipos de laboratorio hacen imposible, en la actualidad, que los químicos profesionales sean autosuficientes para investigar. La realidad muestra que los científicos deben
buscar algún tipo de subvención, ya sea de la industria, del Estado o de las universidades. Por lo tanto no siempre pueden decidir sobre qué investigar.
Así, por ejemplo, los químicos que trabajan para una industria reciben pedidos para que
fabriquen un plástico que sea menos costoso que los existentes, con menos olor y más
transparente, fácil de teñir y apto para fabricar peines.
Otros pueden dedicarse a producir objetos superfluos que se venden a precios altos, como por ejemplo las siliconas, sustancias muy codiciadas entre otras, para la llamada
“gente del espectáculo”.
Pero quizá la decisión de mayor trascendencia a la que se enfrenta un químico sea la de
si debe o no trabajar en “cuestiones de defensa”. Algunos sostienen que la producción
de armas cada vez más peligrosas es el modo más seguro de fomentar la paz y que, por
lo tanto, están obligados a participar en esas investigaciones.
Es decir, que en su actividad cotidiana, los químicos se enfrentan a decisiones: ¿sobre
qué tipo de problemas trabajar? y ¿para quién?
Sobre las cuestiones éticas vinculadas con la investigación científica volveremos en el
último módulo.
Aún hoy la química sigue conservando algo de su dudosa fama
del pasado y la palabra “químico” se usa habitualmente en forma
peyorativa. Frases tales como “cultivado sin fertilizantes químicos”, “no contiene químicos” son percibidas en forma positiva por
la población. En tanto que palabras como “sintético” en lugar de
designar simplemente “fabricado por el hombre”, sugiere algo
“fraudulento” o poco confiable.
Queda claro, luego de analizar el significado de la palabra, que la
ciencia química se ocupa tanto de los materiales que forman los
fertilizantes naturales (elementos de la naturaleza) como los “químicos” (elementos sintéticos o artificiales). Es posible realizar estudios químicos en el agua considerada “más pura” y en las mezclas
más artificiales (producidas por el hombre). En cierto sentido, toda
la materia existente en el Universo puede ser analizada desde el
punto de vista químico. Y esto no está ni bien, ni mal. Es una posibilidad de estudio científico.
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Actividad N…5
a Realice una encuesta entre aproximadamente diez personas conocidas. Pregúnteles qué significa para ellos el término “química”.
b Clasifique las respuestas y elabore por escrito una primera
conclusión a partir de las respuestas obtenidas.
c Compare su conclusión con las de sus compañeros.
Si los químicos se dedican a estudiar los materiales (usaremos en el
libro indistintamente materia o materiales como términos que significan lo mismo), ¿corresponde al químico interesarse por todas
las clases de sustancias?
El estudio de los materiales como elemento de la corteza terrestre,
parte de un organismo vivo, o de una estructura artificial, corresponde respectivamente al geólogo, al biólogo, al ingeniero. Pero las rocas,
los animales, los edificios o los autos no se pueden comprender sin un
conocimiento detallado de los materiales que los forman. Por eso, han
surgido disciplinas que integran saberes de diferentes ciencias, como
la geoquímica, la bioquímica y la ciencia de los materiales, que son
llamadas ciencias interdisciplinarias. Estas disciplinas, desde la base
común de la ciencia química, profundizan los conocimientos específicos necesarios para su desarrollo.
Actividad N…6
Dibuje un esquema como el que se presentó en la Actividad
N…3. Incluya los campos interdisciplinares.
De todos modos, los químicos no tienen el monopolio del estudio de
los materiales. Los físicos sostienen que su actividad propia incluye
no sólo a los materiales, sino también a la energía.
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Algunos investigadores afirman que la línea que separa a la química
de la física nunca ha sido muy clara y, en los últimos años, casi ha
desaparecido. En las disciplinas científicas los límites no siempre están claros, puesto que hay numerosos temas que pueden ser estudiados por varias ciencias.
Análisis de sustancias
F
rente a una sustancia presente en la naturaleza podemos iniciar
una búsqueda de información con preguntas bastante simples:
¿Esta sustancia es visible? ¿Todas las sustancias son visibles?
Si un rayo de luz llega a un medio material distinto de aquel por el
que se desplazaba, pueden ocurrir tres cosas: que el rayo de luz
atraviese el nuevo material, que sea absorbido por el material o
que rebote en la superficie. Los materiales opacos como la madera
o el metal no transmiten la luz, en cambio al llegar a un vidrio o a
un celofán, la luz es capaz de atravesar tales sustancias en línea recta.
Pero en el caso de vidrio opacado, la luz no puede pasar en línea recta.
a- que lo atraviese
b- que sea absorbido
c- que rebote
Cualquier rayo de luz
que penetre en una nueva
sustancia, como en los
casos a y b, cambia
ligeramente su dirección.
¿Qué sucede con la llegada de un rayo de luz a un medio líquido?
Si el líquido está inmóvil, una buena parte se refleja desde la superficie. Como todos los líquidos tienen un aspecto más o menos
brillante, parte de la luz se refleja. El resto de la luz puede ser
transmitida a través del material -por ejemplo en el caso de agua
pura-; puede ser absorbida -alquitrán líquido-; o puede ser parcialmente absorbida -vaso de whisky-.
Actividad N…7
a ¿Es posible distinguir solamente con la vista un vaso con
agua de otro que contiene ginebra? ¿Por qué?
b Analice qué ocurre con la luz en el caso de las mezclas que
contienen gases: humo, niebla y gas natural.
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Un comentario habitual en los libros de texto que Ud. puede
encontrar en una biblioteca enuncia que resulta sencillo reconocer
cuándo una sustancia es líquida, sólida o gaseosa. Suele decirrse
que un sólido tiene un volumen determinado y una forma determinada, que un líquido tiene también un volumen fijo, pero no una
forma precisa (se amolda al recipiente que lo contiene), finalmente,
que un gas no tiene un volumen fijo, ni una forma determinada.
Pero, ¿son correctas estas afirmaciones para cualquier situación?
Pensemos en los siguientes ejemplos. Hay sólidos que fluyen, aunque lentamente. El chocolate en un día caluroso o el betún se
“ablandan” y cambian su forma. Un polvo como la sal también fluye si se la vuelca sobre la mesa, formando un cono y no una superficie horizontal. Una gota de agua que está sobre el pétalo de una
flor, es casi esférica, ni se dirige hacia el centro de la flor, ni toma
la forma del espacio entre los pétalos y no puede decirse que la superficie sea horizontal.
Por otra parte, no siempre la vista nos permite conocer ciertas características de los materiales. En efecto, es simple elegir el más
largo de dos alambres de hierro. Pero muy a menudo, nuestros ojos
pueden reflejar situaciones equívocas.
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Actividad N…8
a ¿Cuál de estas dos líneas es más larga?
b Observe las figuras e identifique dos imágenes. ¿Cuáles son?
¿Puede ver ambas al mismo tiempo?
c ¿Qué reflexión le surge acerca de las percepciones que tenemos por medio del sentido de la vista?
¿Qué es A? Sobre un fondo de patos, B es un pato, pero
A
sobre un fondo de antílopes, C se convierte en un
antílope. ¿Es así como vemos los hechos contrastados en una
teoría? (Hanson 1958)
B
C
Como vemos, a través de los sentidos puede conocerse algo sobre
los cuerpos sin haber realizado experimento alguno. Pero también
podemos confundirnos.
19
El aire
C
uesta creer que el aire sea realmente algo. No se puede ver y
normalmente tampoco se deja sentir y, sin embargo, está ahí.
Cuando cobra suficiente velocidad sopla un viento que puede hacer naufragar barcos y derribar árboles. Recién entonces su presencia no se discute.
¿Es el aire la única sustancia invisible? Los alquimistas de la Edad
Media pensaban que sí, ya que todos los vapores que emanaban
producto de las reacciones que llevaban a cabo en sus talleres eran
designados como “aires”.
Un brillante alquimista fue el médico Jan Baptiste van Helmont.
Alrededor del año 1630 llevó a cabo una serie de experimentos para analizar los “aires” que salían de las reacciones que producía en
su laboratorio. Al mezclar trocitos de plata en ácido nítrico, la plata se disolvía y un vapor de color rojo salía del recipiente. ¿Era
aquello aire? En otros ensayos echó caliza sobre vinagre y observó
una serie de pompas que llegaban a la superficie del líquido. Pero
al acercar al líquido una vela encendida, la llama se apagaba.
¿Qué clase de aire era aquel que apagaba una llama? Estos mismos
vapores los obtuvo a partir del jugo de fruta fermentado.
Luego de verificar ciertas diferencias con el aire común y corriente, Van Helmont conjeturó que existían otras sustancias bastante
difíciles de estudiar. Este nuevo grupo de sustancias necesitaba un
nombre. Recurriendo a los griegos apeló a un mito sobre el origen
del universo que proclamaba que en el principio todo era “caos”.
Eligió esa palabra para todos esos aires extraños, pero escribió la
palabra tal como la pronunciaba: “gas”.
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El aire era uno más entre otros gases. El gas rojo hoy se llama dióxido
de nitrógeno, y el gas que apagaba la vela, dióxido de carbono.
Estudiar los gases no era fácil. Apenas producida la reacción, se escapaban. Cien años más tarde un pastor protestante Stephen Hales, inventó un método para evitar el escape de gases. A través de él, las burbujas que se formaban en un recipiente eran conducidas por una única
salida hacia la boca de otro recipiente. Este estaba en posición invertida y lleno de agua. De este modo, las burbujas salían por un tubo acodado y subían, desplazando al agua, al otro recipiente.
En 1770, Joseph Priestley, otro pastor protestante, sustituyó el
agua por mercurio, ya que los gases no se disuelven en mercurio.
Este método le permitió recoger cualquier gas. El gas que más le
interesó fue el dióxido de carbono. Lo obtuvo con mercurio y luego lo mezcló con un poco de agua. De esta manera inventó la soda.
Priestley descubrió el oxígeno y obtuvo también amoníaco y dióxido de azufre, entre otros. Había muchos más gases que aire.
Por la misma época, en Francia, el químico Antoine Laurent Lavoisier estaba estudiando la combustión. Antes de que una sustancia
ardiera, la pesaba cuidadosamente y, luego de la combustión, la
volvía a pesar. Sin embargo, los resultados no aclaraban, oscurecían. La madera ardía y las cenizas obtenidas pesaban mucho menos. Una vela se consumía y no dejaba rastros. Lavoisier sabía
que un metal oxidado, pesaba más que otro no oxidado. Era como si otro metal llegara no se sabe de dónde y se agregara al
metal original. La pregunta que se hizo era: ¿por qué la oxidación agregaba materia y la combustión la quitaba?
¿No sería que el material quemado se mezclaba con el aire? Lavoisier conjeturó que una sustancia al arder perdía peso porque liberaba un gas. Por el contrario, los metales al oxidarse ganaban peso
porque se mezclaban con el oxígeno.
Pero, ¿cómo probar estas hipótesis? Ideó varias experiencias. En
una de ellas comenzó por pesar con todo cuidado el recipiente
junto con la sustancia sólida y el aire retenido adentro. Luego,
mediante una lupa calentó al sol la sustancia y esta se quemó.
Volvió a pesar el recipiente sellado herméticamente y comprobó
que el peso no había variado.
Las conclusiones de Lavoisier sobre esta experiencia se formularon en
el “Principio de conservación de la materia” -modificado parcialmente
en el siglo XX- que constituyó una de las bases de la química moderna.
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Actividad N…9
Jan Baptiste van Helmont hizo en el siglo XVII, un experimento que marcó época. Transcribimos parte de su relato:
“Tomé una maceta, en la cual coloqué 90,7 kilos de tierra que
había sido secada en un horno, la humedecí con agua de lluvia y sembré en ella el tronco o tallo de un árbol de sauce que
pesaba 2,30 kilos. Finalmente, después de 5 años de cuidados,
el árbol había crecido y pesaba 76,74 kilos. Cuando era necesario, siempre humedecía la tierra de la maceta con agua de
lluvia o agua destilada; la maceta era grande y estaba implantada en la tierra. Para que el polvo de los alrededores no
se entremezclara con la tierra, cubrí los bordes de la maceta
con una placa de hierro cubierta con plomo y con muchos
huecos. No calculé el peso de las hojas que cayeron durante
cuatro otoños. Al final, sequé de nuevo la tierra que había en
la maceta y encontré los mismos 90,7 kilos, faltando solamente 56,7 gramos. Por lo tanto, los 74,5 kilos de madera,
corteza y raíces se formaron solamente de agua.”
Vuelva a leer el relato y trate de responder a las siguientes
preguntas:
a ¿Las conclusiones de van Helmont son correctas? ¿Por qué?
b ¿Qué variables no tuvo en cuenta van Helmont en su experiencia?
c ¿Qué cambiaría en ese experimento para que se pueda demostrar qué otras variables pudieron haber incidido en el aumento del peso del árbol?
Como hemos visto, existen otras formas de obtener información sobre las sustancias además de estudiarlas utilizando los sentidos. Es
posible actuar sobre ellas provocando modificaciones. Gran parte del
conocimiento acumulado por las ciencias naturales corresponde justamente a intervenciones que los investigadores realizan sobre el objeto que desean conocer.
De esta manera pueden analizarse fenómenos que de otro modo no ocurrirían. Por ejemplo, muchos de nosotros nunca hemos visto hierro líquido, pero sabemos que puede fundirse y volverse líquido. Una gran
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herramienta con la que han contado y cuentan los químicos para producir cambios y estudiarlos, es el fuego como la fuente más eficaz para
producir transformaciones. Pero también hay otros caminos.
Si miramos alrededor los objetos que nos rodean observamos que son
diversos: piedras, árboles, perros, papeles, montañas, nubes. Todos
estos objetos están formados por materiales. Las distintas clases de
materiales se conocen con el nombre de sustancias.
Consideremos ahora las características de los materiales que pueden
ser medidas, es decir, que pueden ser cuantificadas, transformadas en
cantidades numéricas. Ellas son: la masa, el volumen y la densidad.
Algunas características
de los materiales
La masa
Habitualmente, se considera a la masa como la cantidad de materia que
tiene un cuerpo. Muchas veces se confunde la masa con el peso que
corresponde a la fuerza que ejerce la Tierra sobre el cuerpo en cuestión.
La fuerza gravitatoria de un astro es uno de los factores que determina el peso de los objetos cercanos a su superficie. Así, un mismo
cuerpo pesará más si se halla cerca de la superficie terrestre que si
estuviera cerca de la superficie lunar, donde la gravedad es menor.
Sin embargo, como se trata del mismo cuerpo, la masa, es decir la
cantidad de materia que lo compone, será la misma.
La Ley de Gravedad
Isaac Newton estimó que, por ejemplo, la Luna no salía disparada
en línea recta y seguía con su movimiento, aparentemente repetitivo y perpetuo, debido a la acción de una fuerza que la empujaba
en dirección a la Tierra y que desviaba continuamente su trayectoria convirtiéndola en circular. Newton llamó gravedad a esa fuerza
y consideró que podía actuar a distancia. Asimismo, dedujo que es
la gravedad de la Tierra la fuerza que hace que los objetos se mantengan cerca de su superficie o que caigan sobre ella.
En el Universo todos los cuerpos se atraen entre sí con esta fuerza. La
atracción gravitatoria es mayor en aquellos cuerpos que tienen mayor
cantidad de materia, es decir mayor masa. Esta atracción también será mayor entre aquellos cuerpos separados por una distancia menor.
Isaac Newton
El volumen
El volumen es el lugar que ocupa un cuerpo en el espacio. Esto vale tanto para cuerpos líquidos como para cuerpos sólidos. En el caso de gases, la cuestión se complica. Estos ocupan todo el volumen
del recipiente que los contiene. Si luego introducimos otro gas, éste
ocupará también el mismo volumen.
Los cambios en la presión y/o en la temperatura modifican el volumen de los cuerpos.
24
Actividad N…10
a ¿Que ocurre si introducimos en el congelador un cubo lleno
hasta el tope con agua? Le sugerimos que realice la experiencia.
¿Pesará más, menos o lo mismo que en estado líquido?¿Su
volumen será mayor o menor?
b ¿Qué pasa si colocamos un globo inflado en el congelador?
¿Por qué sucede esto? Anote una primera respuesta tentativa
y luego verifíquela. Identifique las semejanzas y diferencias
entre su primera anotación y la segunda.
Medir el volumen
Para medir el volumen de los líquidos, se utilizan recipientes graduados.
En el caso de los sólidos, según sea la forma, podemos conocer su volumen.
Para medir el volumen de líquidos en los laboratorios se emplean diferentes tipos de recipientes graduados. La probeta se
usa para medir con bastante exactitud volúmenes de distintos
líquidos, la pipeta para medir pequeños volúmenes. El volumen
de un sólido es posible calcularlo teniendo en cuenta su forma
geométrica, utilizando algunas fórmulas matemáticas sencillas.
Existen otras posibilidades para medir el volumen de un sólido, especialmente cuando presenta una forma irregular. Para analizarlo,
le proponemos la siguiente actividad.
25
Actividad N…11
Trataremos de medir el volumen de cuatro sólidos diferentes.
Para ello, le sugerimos seleccionar cuerpos con distintas formas (pueden ser de plastilina).
a Llene una probeta con 50 cm3 de agua y a continuación introduzca cada uno de los sólidos elegidos.
b Determine el volumen de cada uno a partir del aumento en el
nivel de líquido de la probeta.
c Desafío adicional: ¿Cómo mediría el volumen de cuerpos que
no se sumergen fácilmente, por ejemplo, un trozo de madera?
Arquímedes
El matemático y filósofo griego Arquímedes postuló que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza hacia arriba
igual que el peso del fluido desplazado por dicho cuerpo.
El principio de Arquímedes permite determinar así el volumen de
un objeto cuya forma es tan irregular que no puede medirse directamente. Si el objeto se pesa primero en aire y luego en agua, la diferencia de peso será igual al peso del volumen de agua desplazada, y este volumen es igual al volumen del objeto, si éste está totalmente sumergido. Si se necesita una precisión elevada, hay que tener en
cuenta el peso del aire desplazado para obtener el volumen correcto.
26
La densidad
¿Dónde hay más masa, en un kilo de plomo o en un kilo de corcho?
La diferencia entre un kilo de plomo y un kilo de corcho no es su
masa, sino algo característico de cada sustancia que conocemos con
el nombre de densidad. Si bien las masas son equivalentes, el plomo
es más denso que el corcho, pues las partículas que lo constituyen
están más apretadas, tal como se observa en el siguiente dibujo.
Se llama densidad a la cantidad de materia (masa) de un cuerpo
que hay en cada unidad de volumen. Puede decirse entonces que el
plomo es más denso que el corcho pues, por ejemplo, en un volumen de 1cm3, la masa de plomo es mayor que la de corcho.
La flotabilidad de los sólidos en los líquidos depende de la densidad de ambos tipos de sustancias. Un sólido flota si su densidad es
menor que la del líquido en el que se sumerge y se hunde si su
densidad es mayor. Así, el plomo es más denso que el agua, se
hunde. El corcho, en cambio, tiene una densidad menor que la del
agua y, por lo tanto, flota.
27
Actividad N…12
Le proponemos resolver las tres experiencias:
Se necesitan dos vasos. Uno sólo con agua y otro con agua y
mucha sal fina bien revuelta.
a Elabore una predicción sobre qué ocurrirá si en cada vaso introducimos un huevo de gallina. Fundamente su predicción.
b Describa lo que ocurrió efectivamente cuando usted introdujo
en cada vaso un huevo de gallina.
c Confronte lo que observa con lo usted había dicho antes de
hacer el experimento.
d A partir de lo estudiado sobre densidad, elabore una explicación del fenómeno observado.
Completando la experiencia anterior, en otro recipiente más
grande (de ser posible, el doble de tamaño) introduzca igual
cantidad de agua (de la canilla) y agua salada (muy concentrada, como la anterior). Si equilibra la mezcla de aguas con
cuidado, es posible obtener un líquido de idéntica densidad a
la del huevo. Logrará entonces que el huevo quede suspendido en el líquido en la mitad del recipiente.
e Si luego agrega agua de la canilla ¿qué sucede? y ¿si agrega
agua salada?
Ahora necesita un melón y una aceituna (verde o negra) y un
recipiente grande de plástico del tipo de un fuentón.
f Formule una hipótesis sobre qué ocurrirá si introducimos en
el recipiente con agua el melón y la aceituna.
g Luego, introduzca el melón y la aceituna en el recipiente.
Describa lo observado y confronte con su hipótesis original.
28
Un modelo material
¿C
ómo está formada la materia? Hemos visto que en los cuerpos, podemos reconocer su masa, volumen, densidad, color, forma,
etc. Sabemos también que la materia está formada por infinidad de
partículas que no pueden identificarse a simple vista.
Habitualmente los científicos elaboran modelos para comprender
las observaciones que realizan en forma indirecta. Le proponemos
analizar ahora uno de los modelos más eficaces con que cuentan
los químicos para estudiar qué son los materiales.
¿Qué es un modelo?
Podemos decir que toda la actividad científica consiste en última instancia en una constante elaboración de modelos. Se trata de esquemas simplificados que representan algún aspecto de la realidad. Podemos comparar el trabajo de los científicos con el que realizan los
ingenieros cuando proyectan y diseñan una obra. Antes de comenzarla, construyen modelos
-maquetas y planos- que orientarán la construcción.
En ciencia también se construyen modelos -que pueden ser hipótesis y experimentos- que
permiten comprender aspectos de la realidad que se quiere estudiar.
El modelo atómico de la materia
E
n el siglo XIX ya se sabía que las sustancias podían agruparse
en dos tipos: las que se descomponen en otras sustancias distintas
y que se llaman compuestos químicos y aquellas que no se descomponen en otras sustancias, y se denominan sustancias simples
o elementos químicos.
Según el investigador Robert Boyle (1627-1691), considerado el creador de la química moderna, “un elemento es una sustancia básica que
se puede combinar con otros elementos para formar compuestos, pero que no puede ser ‘rota’ para dar otras sustancias más simples”. Varios siglos antes de Cristo, los filósofos griegos discutían la naturaleza de la materia. Si se trataba de algo continuo o de algo discontinuo.
Es decir, si la materia era algo que se podía dividir indefinidamente, o
bien se trataba de algo que llegado un punto, no era posible seguir dividiendo, habiéndose llegado a la unidad de la materia, el átomo.
29
Aire, Agua, Fuego y Tierra.
Una cuestión que inquietó a la mayoría de los pensadores griegos fue cuál era el componente último de la materia. El filósofo Tales de Mileto, por ejemplo, consideraba que el último límite de la materia era el agua. Es decir, que si se descomponía indefinidamente una estructura material, se llegaría a un punto más allá del cuál no se podría seguir. Allí habría agua.
Pero la mayoría de los filósofos griegos de la época se opuso a la teoría de Tales.
Otro pensador, Heráclito afirmó que el elemento último que constituía las cosas era el fuego. Basaba su idea en que el fuego cambia de forma, resplandece y luego se apaga. Es decir,
cambia continuamente hasta apagarse.
Otros filósofos consideraron que el Universo era mucho más complicado y no podía ser entendido a partir de un único elemento. Empédocles sostuvo que existían cuatro elementos:
aire, agua, fuego y tierra, que conformaban a todas las cosas que existen. Artistóteles, tomando la concepción de Empédocles, completó los elementos con algunas propiedades que
reconoció en los materiales. Frío, caliente, húmedo, seco, parecen ser cualidades propias de
los materiales que además pueden cambiar. Lo frío volverse caliente, lo seco, húmedo. Esto
según Aristóteles, permitía que un elemento se transformara en otro.
Actividad N…13
a Analice el componente último de:
• una hoja de papel de diario
• un trozo de madera
• una puerta de chapa
• un aparato de televisión
• un vaso de vidrio
b Fundamente su respuesta.
Actividad N…14
a Analice el componente último de:
• el aire que repiramos
• una hormiga
• una flor
• una célula humana
b Fundamente su respuesta.
30
Demócrito acuñó el nombre de átomo, para designar a las partículas extremadamente pequeñas que constituían a los materiales, ya
fueran componentes de estructuras vivas o no.
Sustancias simples y
compuestos químicos.
Átomos y moléculas.
La primera aproximación moderna a la Teoría Atómica tuvo lugar
a principios del siglo XIX. Un químico inglés, John Dalton, a partir de sus experimentos con gases, formuló una teoría que podemos
resumir de la siguiente manera:
• todos los materiales están formados por pequeñas partículas
indestructibles e indivisibles llamadas átomos. (el término
átomo significa, precisamente “indivisible”);
• los átomos de un mismo elemento tienen iguales propiedades,
en particular un mismo peso;
• los átomos de elementos distintos tienen distintas propiedades,
en particular distinto peso;
• las sustancias se forman cuando los átomos de un mismo o de distintos elementos se asocian para formar grupos llamados moléculas.
31
La teoría de Dalton tuvo fundamental importancia para el diseño y
desarrollo posterior de una serie de experimentos que a lo largo de
los años fueron llevando a un conocimiento más detallado de los
átomos. Muchos de estos experimentos modificaron las ideas existentes sobre las características de los átomos.
Ya a principio del siglo XX los hombres de ciencia consideraban
erróneo el postulado de Dalton sobre la indivisibilidad de los átomos. Actualmente los científicos -avalados por pruebas y fundados
en teorías- conciben a los átomos de la siguiente manera:
• en el centro del espacio atómico, se halla una esfera muy compacta, o núcleo del átomo formado por dos tipos de partículas,
los protones -con carga eléctrica de signo positivo- y los neutrones -sin carga-;
• el núcleo del átomo alberga una gran cantidad de energía, precisamente toda aquella que sirve para mantener tan firmemente unidas a sus partículas constitutivas;
• girando en ese espacio vacío, los átomos presentan una
cierta cantidad de partículas pequeñas cargadas negativamente -los electrones-;
• los electrones pueden ver modificada su área de giro, cuando
por ejemplo son perturbados por una descarga eléctrica. En
cuyo caso giran momentáneamente, en regiones más alejadas del núcleo.
32
En síntesis, si imaginamos al átomo como del tamaño de un
campo de fútbol, el núcleo del átomo sería como el de una "bolita de vidrio" -aquellas con las que suelen jugar los niños- ubicada en el centro. Los electrones podrían representarse como
una lluvia de papelitos que cae desde las tribunas de un estadio
de fútbol. Claro que el tamaño "real" de un átomo es infinitamente más pequeño que el de un campo de fútbol, ¡imagine que
en el punto con que termina esta frase podrían caber aproximadamente unos 10 millones de átomos!
Actividad N…15
Le proponemos resolver algunas cuestiones relacionadas con
la estructura de los materiales.
a Los alquimistas buscaban la transformación de todos los metales
en oro. Siguiendo el modelo de Dalton, ¿cree usted que es posible poner nuevamente en marcha este proyecto? Explíquelo.
b Sabemos que el agua está formada por la unión de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. ¿Podría existir agua, por
ejemplo, en Marte, que tuviese tres átomos de hidrógeno y
uno de oxígeno? Explíquelo.
c Revise las respuestas dadas en el primer punto de esta actividad teniendo en cuenta la teoría atómica.
33
Los elementos químicos
S
i pensamos en átomos de la misma clase, aquellos que tienen las
mismas propiedades químicas, estamos en presencia de un mismo
elemento químico. En la actualidad, existen más de 109 elementos
químicos, ordenados en una tabla conocida con el nombre de tabla
periódica. En la naturaleza se han hallado 90 elementos, el resto ha
sido inventado en los laboratorios.
Los elementos representados en la tabla periódica son todos los
existentes en el Universo (conocido). En algún sentido podemos
decir que todo es química, ya que todos los cuerpos que existen están
formados por átomos de algún elemento químico. La tabla periódica
es una especie de resumen de la composición del universo conocido.
Una primera clasificación que aparece en la tabla periódica es la
que separa a elementos químicos que son metales (hierro, cobre,
estaño, plomo, cinc, aluminio, etc.) de los no metales (azufre, carbono, potasio, etc.). Ciertos metales, muy conocidos como el acero, o
el bronce, no figuran en la tabla periódica, pues se trata de aleaciones,
es decir, son mezclas de metales elementales.
La materia que constituye a los seres vivos tiene como elementos
más comunes a los llamados bioelementos: carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, fósforo, azufre.
En cambio la materia inerte presenta como elementos más abundantes los llamados geoelementos: silicio, aluminio, hierro, calcio,
sodio, potasio y magnesio.
Los gases nobles
Entre los elementos químicos existen seis, todos ellos gaseosos,
que se conocen con el nombre de gases nobles o inertes ya que en
condiciones ambientales no se combinan con ningún otro elemento químico, incluido ellos mismos. Estos gases inertes son: Helio,
Neón, Argón, Kriptón, Xenón y Radón.
34
H
LITIO
Li
12
Be
BERILIO
4
BARIO
RADIO
Ra
88
REFERENCIAS
FRANCIO
Fr
87
CESIO
Ba
Y
ITRIO
39
Sc
ESCANDIO
21
ACTINIO
Ac
89
LANTANO
La
57
Rf
5
6
TORIO
Th
90
CERIO
Ce
58
Db
DUBNIO
105
Ta
TANTALIO
73
NIOBIO
Pa
PROTACTINIO
91
Pr
PRASEODIMIO
59
SEABORGIO
Sg
106
W
WOLFRAMIO
74
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42
Cr
CROMO
24
VIB
Nb Mo
41
V
VANADIO
23
VB
Metales
alcalinotérreos
RUTHERFORDIO
104
Hf
HAFNIO
72
Zr
CIRCONIO
40
Ti
TITANIO
22
IVB
IIIB
Metales
alcalinos
56
55
Cs
ESTRONCIO
Sr
38
Ca
CALCIO
20
MAGNESIO
RUBIDIO
Rb
37
POTASIO
K
19
SODIO
4
3
7
26
8
9
10
11
12
Metales de
transición
U
URANIO
92
NEPTUNIO
Np
93
PROMESIO
61
Hs
HASSIO
108
Os
OSMIO
76
Ru
RUTENIO
44
Fe
HIERRO
Lantánidos
AMERICIO
95
Eu
EUROPIO
63
Pt
PLATINO
78
Pd
PALADIO
46
Ni
NÍQUEL
28
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Bk
BERKELIO
97
Tb
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65
MERCURIO
Hg
80
Cd
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48
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Zn
30
Actánidos
CURIO
96
Gd
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64
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Au
79
Ag
PLATA
47
COBRE
Cu
29
IB
Pu Am Cm
PLUTONIO
94
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62
Mt
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109
Ir
IRIDIO
77
RODIO
Rh
45
Co
COBALTO
27
VIIIB
Nd Pm Sm
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60
Bh
BOHRIO
107
RENIO
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75
Tc
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43
Mn
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25
VIIB
B
14
C
Ei
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99
Ho
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67
Pb
PLOMO
82
Sn
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50
Ge
GERMANIO
32
SILICIO
Si
14
CARBONO
6
IVA
Otros metales
Cf
CALIFORNIO
98
Dy
DISPROSIO
66
Tl
TALIO
81
In
INDIO
49
GALIO
Ga
31
ALUMINIO
Al
13
BORO
5
IIIA
IIA
Na Mg
11
3
13
2
15
16
17
N
MENDELEVIO
101
TULIO
Tm
69
Po
POLONIO
84
Te
TELURIO
52
Se
SELENIO
34
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S
16
No metales
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O
OXÍGENO
8
VIA
F
I
Lw
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103
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LUTECIO
71
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86
Xe
XENÓN
54
Kr
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36
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18
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Ne
10
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He
Gases nobles
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102
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70
At
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85
YODO
53
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35
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17
FLÚOR
9
VIIA
Fm Md No
100
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ERBIO
68
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BISMUTO
83
Sb
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51
As
ARSÉNICO
33
FÓSFORO
P
15
NITRÓGENO
7
VA
2
0
IA
HIDRÓGENO
1
18
1
Tabla Periódica de los Elementos
Metal o no metal
L
os elementos químicos pueden ser clasificados en metales o no
metales. Pero existen elementos que no pueden ser clasificados fácilmente en los grupos definidos por los científicos. Los gases raros
no se incluyen en la clasificación, ni tampoco elementos que se
encuentran en una zona de transición entre los metales y los no
metales, como por ejemplo el germanio, el antimonio, el polonio, etc.
Los metales brillantes, suelen ser sólidos, con la excepción del mercurio que es líquido. Son elementos de alta densidad, en general maleables y buenos conductores del calor y la electricidad: el calcio, el sodio, el magnesio y el cobre son algunos ejemplos.
Los no metales suelen estar en condiciones ambientales bajo la
forma de gases, líquidos o sólidos, son poco densos, no conducen
el calor, ni la electricidad y carecen de brillo. Algunos ejemplos
son el nitrógeno, el bromo, el carbono y el azufre.
1
18
IA
0
1
2
H
HIDRÓGENO
3
Metales
No metales
IIA
4
Li
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MENDELEVIO
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LUTECIO
103
Lw
LAURENCIO
37
Los símbolos de los químicos
Dijimos que los átomos de un mismo elemento químico son iguales entre sí y se pueden
agrupar bajo el mismo nombre. Así hablamos de átomos de hidrógeno, oxígeno, aluminio, magnesio, etc. En la búsqueda inagotable por simplificar las cosas, los químicos han
ideado símbolos que los representan -tal como aparecen en la tabla periódica-.
Por lo general, el símbolo está formado por una o dos letras -la segunda en minúsculaelegidas por convención. Suelen coincidir con las primeras del nombre latino del elemento, aunque a veces no es así -como en el caso del plomo, que en latín se denomina
plumbun y su símbolo es Pb-.
Actividad N…16
a Determinar, utilizando la tabla periódica, a qué elementos corresponden los siguientes símbolos:
Hg, Zn, Li, H, Pb, U, F, P, Al, Ca, Se, S, N, O y Si.
b Investigue sobre los elementos anteriores e indique en qué
materiales es posible encontrarlos.
El lenguaje de los químicos: las fórmulas
Del mismo modo que han inventado símbolos para nombrar a los elementos químicos, también han ideado un lenguaje simbólico para distinguir mezclas de compuestos y para representar a las moléculas. Si por ejemplo, mezclamos hierro con azufre podemos escribirlo así:
Fe + S -----> FeS que representa al sulfuro ferroso.
En el caso del agua, tenemos H2O. El número dos como subíndice señala que el hidrógeno tiene dos átomos en la molécula de agua, en tanto que el oxígeno una sola (no hay número como subíndice).
Otros ejemplos son el CH4 (metano), NH3 (amoníaco), CO2 (dióxido de carbono).
38
Moléculas
y compuestos químicos
L
lamamos compuesto químico a cualquier sustancia formada por
moléculas, todas iguales entre sí, cada una de las cuales posee, como mínimo, átomos de dos elementos distintos. Si los átomos son del
mismo elemento, se dice que la sustancia es simple.
Si descomponemos agua a través de un procedimiento denominado hidrólisis nos encontramos con que las sustancias finales -hidrógeno y oxígeno- son distintas de la inicial. Por lo tanto, el agua
es una sustancia compuesta formada por dos tipos de átomos. En
cambio, el oxígeno y el hidrógeno son sustancias simples formadas
por un único tipo de átomos.
El término molécula (que viene del latín y significa “masa pequeña”) originalmente se aplicó a la última unidad indivisible de una
sustancia. A pesar de que el sentido se ha modificado, debemos decir que en cierta forma sigue siendo una estructura simple, ya que
no puede desintegrarse sin perder su identidad. Por ejemplo, la molécula de azúcar o de agua puede dividirse en átomos, pero en este
caso deja de ser azúcar o agua.
Hasta aproximadamente un siglo y medio atrás, no se comprendía
ni siquiera la estructura de la molécula más sencilla. A comienzos
del siglo XIX los químicos sostenían, ya desde la época de los alquimistas, que las sustancias podían organizarse de dos modos diferentes de acuerdo a como fuera su respuesta al calor.
Un grupo de sustancias, por ejemplo sal, plomo, agua, permanecía
básicamente inalterado después de ser calentado. La sal podía volverse incandescente, el plomo podía fundirse, el agua se evaporaba;
pero al enfriarse era posible que recuperaran su forma original.
En cambio, un segundo grupo de sustancias, por ejemplo el azúcar y
el aceite de oliva, cambiaban de forma por acción del calor. El azúcar se volvía caramelo y permanecía carbonizado cuando se enfriaba; y el aceite se evaporaba y no podía condensarse al enfriarse.
39
Los investigadores notaron que las sustancias resistentes al calor
provenían por lo general del mundo inanimado (del aire, el
océano y el suelo), en tanto que las sustancias combustibles provenían del mundo vivo. Así, en 1807 un químico sueco Jons Jacob Berzelius denominó “orgánicas” a las sustancias combustibles, debido a que provenían de “organismos” vivos, e inorgánicas a todas las demás.
Desde entonces, es posible clasificar a los compuestos químicos
en orgánicos e inorgánicos. Entre los primeros, encontramos
aquellos que tienen al carbono como elemento más importante.
Se encuentran las proteínas, los lípidos, los hidratos de carbono,
las vitaminas, etc., así como los derivados de restos orgánicos
como el carbón y el petróleo.
Los compuestos inorgánicos, característicos de los materiales
minerales, suelen formar moléculas bastante sencillas, como por
ejemplo silicatos, carbonatos, ácidos, etcétera.
La clasificación anterior, como toda clasificación, contiene elementos arbitrarios. Por ejemplo, el CO2 se considera un compuesto inorgánico, a pesar de que es eliminado por muchos seres
vivos en la respiración. El agua también es considerada como
una sustancia inorgánica, a pesar de que es el compuesto más
abundante en los seres vivos.
40
Actividad N…17
a Lea atentamente y analice el siguiente texto:
“Antes de la aparición de la vida en la Tierra, casi todo el carbono se encontraba en combinación con el oxígeno formando
el gas atmosférico dióxido de carbono (CO2). Una vez que surgió la vida vegetal, el proceso de fotosíntesis comenzó a transformar las moléculas del CO2 junto con el agua que incorporan los vegetales por las raíces, en moléculas más grandes llamadas glúcidos (hidratos de carbono).
Es decir, que por este proceso casi todos los átomos de carbono podrían haber ingresado en los vegetales, de no haber surgido también otro proceso (la respiración) que devuelve continuamente el CO2 a la atmósfera.”
b Dando rienda suelta a su creatividad elabore un esquema (puede
contener dibujos) que exprese el “viaje” que realiza el carbono en
la biosfera (la capa terrestre ocupada por los seres vivos).
“Fuerzas vitales” en las sustancias
E
n 1828, el químico alemán Friedrich Wohler estudiaba cuestiones relacionadas con la química inorgánica, es decir compuestos
que nada tenían que ver con los seres vivos. Su maestro, Jons Berzelius, había clasificado la química en química orgánica e inorgánica. Sostenía que las sustancias orgánicas no podían formarse a
partir de sustancias inorgánicas en condiciones de laboratorio. Solamente podían formarse en el interior de seres vivos ya que se necesitaba la presencia de la llamada “fuerza vital”. Por adherir a esta creencia Berzelius era considerado vitalista, pues sostenía que la
materia que forma parte de los seres vivos obedece a leyes naturales
diferentes de las que regulan el comportamiento de la materia inerte.
Wohler estaba trabajando con una sustancia llamada cianato de
amonio, que al calentarla se transformaba en urea. Es decir: una
41
sustancia inorgánica se transformaba en otra orgánica en el laboratorio, no dentro de un ser vivo. Pero estas evidencias no lograron cuestionar las concepciones vitalistas.
Los científicos que adherían a la teoría vitalista consideraban que
si bien era posible lograr esas sustancias, en los seres vivos el
proceso presentaba una calidad superior, ya que podía realizarse
a temperaturas relativamente bajas y con pocas cantidades de
sustancias.
Por esta época, los químicos sabían que existían dos tipos de fermentos: los que solamente actuaban en los seres vivos, y los que
actuaban fuera de ellos. Para poner a prueba el vitalismo, se utilizaron justamente los fermentos. Si actuaban solamente dentro
de los seres vivos, al destruir las células que los contenían, los
fermentos quedarían destruidos completamente. Eduard Buchner
ideó un sistema para triturar células de levadura con arena y así
destruirlas completamente. Al filtrar el líquido con las levaduras
muertas estudió con el microscopio los jugos que quedaron y reconoció que no había ninguna célula. Agregó al jugo una solución de azúcar e inmediatamente empezó a desprenderse una
gran cantidad de burbujas de dióxido de carbono y el azúcar se
convirtió lentamente en alcohol. Los químicos supieron entonces
que un jugo “muerto” era capaz de llevar a cabo un proceso que
se pensaba que solamente ocurría en el interior de las células vivas. El vitalismo no pudo sobrevivir a estas evidencias.
A principios del siglo XX, la mayoría de los químicos tenía la
convicción de que dentro de los seres vivos no había fuerzas misteriosas. Todos los procesos que ocurren en los seres vivos son
llevados a cabo por sustancias químicas, que también pueden ser
utilizadas en tubos de ensayo en un laboratorio.
42
Actividad N…18
Las íntimas relaciones que se establecen entre los materiales
provenientes de la materia viva y de la materia inanimada
fueron durante siglos una de las cuestiones que más ocuparon a químicos y biólogos. ¿Era posible que nuevos seres vivos sugieran de materia inerte?
Era común en el siglo XVII, “ver” por ejemplo que salían gusanos del barro, moscas de la carne podrida y hasta ratas de
depósitos de estiércol.
a Le proponemos realizar un experimento para estudiar las relaciones entre los seres vivos y la materia orgánica e inorgánica.
Materiales necesarios
cuatro frascos de boca ancha,
gasa muy fina,
carne vacuna o pescado fresco,
arena o aserrín húmedo y tierra.
Procedimiento:
1 Coloque el aserrín en el fondo de los dos frascos y luego
un trozo de carne o pescado en cada uno.
2 Cubra un frasco con la gasa fina ajustándola fuertemente
en la boca del frasco. Deje destapado el otro frasco.
3 Caliente en un recipiente toda la tierra durante 20 minutos
para asegurarse de que no existen seres vivos en el interior.
4 Ubique la tierra en cada uno de los dos frascos restantes
(aproximadamente hasta la mitad).
5 Cubra un frasco con una gasa del mismo modo que el
anterior. Deje el otro destapado.
6 Ubique todos los frascos en un lugar ventilado y abierto
(puede ser en el borde de alguna ventana).
7 Realice observaciones periódicas y complete un cuadro
como el siguiente.
Puede ayudarse con una lupa para observar con mayor detalle.
semana
1
2
3
frasco 1
observaciones
frasco 2
frasco 3
frasco 4
b Anote tres conclusiones que obtenga a partir de las observaciones realizadas y explique si, efectivamente, los seres pueden originarse a partir de materia orgánica en descomposición y/o de materiales inorgánicos.
c Anote tres conclusiones en las que detalle sus ideas sobre la posibilidad o no de la “generación espontánea” de los seres vivos.
La química y la industria
L
as industrias químicas transforman a gran escala las sustancias
naturales en otras sustancias útiles para el consumo humano. El
proceso se inicia con alguna materia prima que sufre una serie de
transformaciones hasta alcanzar un producto final.
Las industrias químicas se suelen clasificar según las materias primas y los productos que desarrollan. Existen industrias químicas
de base que utilizan materias primas y obtienen productos intermedios que son usados por otras industrias químicas, como por
ejemplo, la metalurgia, la petroquímica, la industria del amoníaco,
del ácido sulfúrico, etc.; y otras industrias llamadas de transformación que utilizan los productos de las anteriores, como la del automóvil, la farmacéutica, la textil, la alimentaria, del plástico, perfumes, vidrio, detergentes, pinturas, etcétera.
Un ejemplo: la siderurgia
La metalurgia es el conjunto de procesos que permiten la extracción de metales a partir de los minerales que los contienen. La metalurgia del hierro se denomina siderurgia.
Analicemos el proceso. El hierro se obtiene tratando sus óxidos con
carbón de coque en altos hornos. El alto horno es un gran recipiente
vertical, por cuya parte superior se introducen los óxidos de hierro y
el coque. Por la parte inferior se inyecta aire a elevada temperatura. El
hierro obtenido se llama fundición y contiene entre un dos y un cinco
por ciento de carbono, además de pequeñas cantidades de fósforo,
44
azufre, manganeso y silicio, y se recoge en forma líquida. Los residuos
que se formaron son separados de la fundición por otros conductos.
A partir de la fundición se obtienen los siguientes tipos de hierro: hierro
dulce, que tiene un contenido en carbono muy bajo, y acero que tiene
un porcentaje un poco mayor de carbono. Con el acero se elaboran piezas para la construcción de edificios, puentes, etc. Si tiene más carbón,
se elaboran herramientas como martillos, destornilladores, tenazas.
El hierro se oxida con facilidad, reaccionando con el oxígeno del
aire y la humedad atmosférica. Este fenómeno, que también ocurre
en otros metales, se conoce con el nombre de corrosión.
45
Actividad N…19
Un tema para estudiar: “La contaminación industrial”
a Revise los Módulos1 y 2 de Ciencias y Tecnología.
b Busque en la biblioteca información sobre tipos de contaminación que generalmente producen las industrias, por ejemplo al eliminar compuestos tóxicos sobre las aguas, el aire o
el suelo. Elija una de ellas.
c Averigüe cuál es el estado legal de esta cuestión. Es decir, si la
actividad de la industria elegida está controlada por alguna
normativa legal o no.
d Recoja algunos comentarios sobre el tema, de personas conocidas o vecinos de alguna industria.
e Mire noticieros de la televisión y observe si se presenta alguna
noticia sobre este problema.
f Finalmente, con toda la información obtenida elabore un informe
para comentar con sus compañeros en el encuentro presencial.
Un día de gran
contaminación atmosférica
en la ciudad de México
46
Hasta aquí usted ha estudiado átomos, moléculas, sustancias y
cambios que ocurren en los materiales. Vimos que los seres vivos también están formados por distintos materiales (orgánicos
e inorgánicos). Para cerrar esta primera parte del módulo le proponemos “recrear” un ingenioso experimento histórico, muy habitual entre los alquimistas.
Actividad N…20
La búsqueda de oro
Le proponemos un experimento que a partir de una reacción
química siguiendo a los alquimistas, nos permitirá “transmutar” cobre en “oro”. El experimento, en realidad, simulará que
se ha formado oro.
Materiales necesarios
vaso de precipitado;
tela metálica con centro de amianto;
trípode;
varilla de vidrio;
200 cm3 de agua para disolver aproximadamente
30 gr de cloruro de zinc.
Procedimiento:
1 Caliente la solución formada hasta su ebullición y luego
agrege unas granallas de zinc (3 ó 4).
2 Introduzca con una pinza una moneda de cobre. Déjela sumergida unos minutos hasta que se observe un cambio en
la coloración.
3 Retire la “nueva” moneda de la solución con una pinza metálica y caliéntela en la llama fría del mechero. ¿Qué pasó?
Nota: En las condiciones anteriores, inicialmente se ha producido un
depósito de zinc sobre la superficie del cobre. Luego al llevar a la llama,
el contacto del zinc con el cobre que se encuentra debajo forma bronce.
47
Las Unidades de la Vida
E
n la primera parte de este libro usted ha estudiado cómo la
química permite aclarar cuestiones relacionadas con los cambios
que ocurren en los materiales y las principales características
que éstos presentan.
En esta segunda parte, se estudiará la estructura de los seres vivos,
sus características y algunos cambios que se producen en ellos.
En el Módulo 2 de Ciencias y Tecnología se explicó que el cuerpo
humano está formado por células y que éstas pueden ser vistas
con instrumentos adecuados. Durante el siglo XIX se produjo un
notable desarrollo en los aparatos, esto permitió analizar con
bastante detalle la estructura celular y realizar importantes experimentos. Se observaron múltiples seres vivos.
Actividad N…21
a Revise el Módulo 2 de Ciencias y Tecnología y resuma brevemente en un esquema las características principales de los
microscopios.
b Busque en otras fuentes bibliográficas más información sobre
microscopios, por ejemplo consultando una enciclopedia.
49
La Célula y su Teoría
L
as células habían sido observadas y bautizadas, durante el siglo
XVII. La historia revela que en 1665 el investigador inglés Robert
Hooke, observando a través de uno de los primeros microscopios
una fina lámina de corcho, “vio” una multitud de diminutas cavidades estrechamente pegadas unas con otras.
Actividad N…22
Estos dibujos históricos muestran observaciones realizadas al microscopio de estructuras celulares y los esquemas actuales sobre células.
50
a Trate de reconocer alguna estructura común en ambos tipos
de dibujos.
b Para discutir en grupo: si no supiéramos que estas estructuras
son células, ¿qué veríamos en los esquemas? Es decir, ¿cuándo vemos algo, todos vemos lo mismo?
Hooke expuso sus observaciones ante la recién formada Royal Society de Londres, con las siguientes palabras:
“... pude percibir con una claridad meridiana que estaba todo (el
corcho) perforado y lleno de poros, lo mismo que un panal de miel,
sólo que sus poros no eran regulares; no obstante no difería para
nada de un panal de miel en estos aspectos:
Primero, en que tenía muy poca sustancia sólida, en comparación
con la cavidad vacía que se hallaba contenida entre (...), porque los
intersticios, o paredes (como puedo denominarlas), o particiones de
dichos poros, eran casi tan finos en proporción a sus poros, como
lo son las películas de cera de un panal de miel (que encierran y
constituyen las células sexangulares) en proporción a los suyos.
Segundo, en que estos poros o células, no eran muy profundos, sino
que estaban formados por muchísimas cajitas, separadas una a una a lo
largo de un poro muy largo, por ciertos diafragmas.”
Robert Hooke, Micrographia,
Londres (1665); reproducción
facsímil de Culture et Civilisation, Bruselas (1966), p. 113.
Las observaciones realizadas en tejidos animales no resultaban
muy claras. La noción de que tanto las plantas como los animales
estaban formados por unidades vivas (las células) tardó mucho en
llegar. Esta demora se debió en parte quizás a la imperfección de
los primeros microscopios. Recién a principios del siglo XIX comenzaron a hacer su aparición microscopios con objetivos más
precisos. Una vez que fue incorporado a la tarea científica este
progreso técnico, el creciente interés sobre el tema permitió que los
estudios se multiplicaran. Theodor Schwann publicó en 1839 las
conclusiones de su trabajo que en la actualidad son consideradas
como inaugurales para la denominada teoría celular.
51
La fibra como unidad
Varios pensadores y médicos antiguos, como Erasistrato y Galeno, concebían al cuerpo formado por un tejido confeccionado por
arterias, venas y nervios. Esta creencia en que el cuerpo en último
término está constituido a base de fibras huecas, era compartida
por la mayoría de los científicos. Pensaban que actuaban como
simples “pipas” para la transmisión de los vitalizadores átomos del alma.
Avanzado ya el siglo XVIII, se produjo una modificación significativa
en la teoría de la fibra que sostenía que las fibras no eran meros transmisores huecos de los efluvios vitales, sino que ellas mismas estaban vivas. Eran unidades vivas con que estaba compuesto el cuerpo humano.
Las fibras que, según esta concepción, forman el tejido de todas las
partes del cuerpo existían en un estado de tensión, y esta tensión
era la responsable del fenómeno de la vida. Asimismo se interpretaba la muerte como la pérdida de esta tensión vital.
Estas ideas prevalecieron mayoritariamente entre los especialistas antes de la introducción del microscopio. Esto muestra la estrecha relación existente entre la tecnología y los desarrollos llevados a cabo
por la ciencia.
Pero durante la década de 1830, y a pesar de la disponibilidad cada vez mayor de estos instrumentos enormemente mejorados, no
resultó inmediatamente claro que los cuerpos de todos los organismos macroscópicos estuvieran constituidos -aun siendo similarespor unidades básicamente similares; o que estas unidades fueran
células en el sentido que hoy se le puede dar a ese término.
El naturalista Jean Baptiste de Lamarck (creador de la palabra “biología”) en su obra Filosofía zoológica publicada en 1809, insistía en que
las partes sólidas de los cuerpos animales estaban constituidas por material celular. Sin embargo, no se interesaba por las células en si, sino
únicamente en el tipo de arquitectura que tenían los tejidos del cuerpo.
Diversos investigadores de la primera mitad del siglo XIX hicieron una
aproximación más rigurosa a la genuina teoría de la célula y explicaron que el cuerpo estaba constituido por “glóbulos” microscópicos.
52
Está claro que este concepto se acerca mucho al concepto moderno
de célula. Sin embargo, falla en dos puntos:
• primero nunca se demostró que el glóbulo fuera otra cosa más
que una simple unidad arquitectónica de tejido vivo.
• segundo el término glóbulo fue aplicado a una amplia extensión
de objetos.
Puede ser que muchos científicos “globulistas” hayan visto lo que hoy
día consideramos células pero, indudablemente también habrán observado todo tipo de estructuras, aberraciones producidas por las lentes,
halos de difracción, gotitas de aceite, etc., que de un modo bastante indiscriminado fueron ubicados bajo el encabezamiento general: glóbulo.
Los primeros pasos en el camino hacia el conocimiento moderno fueron dados por el botánico Robert Brown quien en 1833 estableció que
los tejidos de las plantas estaban compuestos por células nucleadas.
Esta observación de que las células de las plantas tenían núcleos
fue crucial. Los histólogos (biólogos especialistas en el estudio de
tejidos, es decir conjuntos de células de características similares)
también advirtieron la presencia de núcleos en varios tejidos animales. Y lo que fue más importante, detectaron núcleos en tejido
esquelético en desarrollo, porque estaba claro que los cartílagos y
los huesos poseían una organización celular.
El investigador Theodore Shwann observó la presencia de células
en el interior del cordón dorsal (notocorda) en desarrollo de peces
y anfibios embrionarios. En 1839 describió los métodos que había
empleado en el estudio de ese tejido y señaló que la notocorda se
asemeja con gran exactitud a cierto tejido celular de las plantas.
Sin embargo, hizo falta la unión de un botánico y un zoólogo para generar la teoría de la célula. El zoólogo fue Schwann; el botánico, Matías Schleiden quien consideró al núcleo como el citoplasto o centro generativo de la célula. De hecho, fue más allá. Propuso que el nucleolo que había descubierto durante sus investigaciones, primero formaba el núcleo, y éste, a su vez, formaba la célula.
Schleiden también opinaba que las células podían ser vistas desde dos
aspectos diferentes: en primer lugar, como unidades independientes de
vida y desarrollo, y en segundo lugar, como elementos que ayudan
53
a constituir una comunidad multicelular -la planta-. Él fue uno de
los primeros en ver a la planta como una comunidad de células o,
como él la llamó polystok.
Actividad N…23
a Averigüe en un libro de texto si las afirmaciones de Schleiden
sobre el núcleo, el nucleolo y la formación de una célula son
consideradas correctas en la actualidad.
b Discuta en grupo si efectivamente, las células pueden ser consideradas unidades “independientes de vida y desarrollo”.
Con la publicación en 1839 de su obra central Mikroskopische Untersuchungen, Schwann estableció la idea que después sería aceptada, de que los animales y las plantas compartían un principio arquitectónico común: ambos están compuestos por células. Así, se
concluyó que cada célula lleva una especie de “doble vida”: una
independiente, que pertenece a su propio desarrollo y otra comunitaria, en la medida en que forma parte integral de un ser vivo.
Esta idea encontró numerosos adeptos. Quizá la voz más influyente fue
la que habló de la célula como la unidad de vida. Rudolph Virchow, en
su obra más importante insistió en que las células no se originan de
nuevo cada vez, sino que todas descienden de células preexistentes. Esta importante intuición se encuentra encerrada en la famosa frase de
Virchow: “omnis cellula e cellula”, toda célula proviene de otra célula.
Actividad N…24
a Vuelva a leer las ideas de Schleiden y Schwann sobre el origen
de las células teniendo en cuenta la afirmación de Virchow.
b Relacione sus conclusiones con los resultados del experimento realizado en la Actividad N…18 sobre el origen de los seres
a partir de materia orgánica o inorgánica.
54
Virchow puso de relieve el significado de la teoría de la célula proponiendo una analogía entre los organismos biológicos y sociales.
Comparó explícitamente a las células con los individuos que viven
en un estado. Frecuentemente se refiere a organismos como a “repúblicas celulares” o “estados celulares democráticos”. Así, la enfermedad por ejemplo, no tenía su origen en alguna misteriosa entidad interior, sino en el mal funcionamiento de ciertas células. La
célula era, pues, tanto unidad de vida como unidad de enfermedad.
Alquimia y enfermedad
Entre los siglos XVI y XVII surge una nueva escuela de investigadores, llamada de los iatroquímicos. Estos estudiosos utilizaban los
conceptos y las prácticas de químicos y alquimistas para preparar
remedios y para explicar muchos procesos que ocurren en los organismos vivos. Uno de los personajes centrales del movimiento
fue Theophrastus Philipus Aureolus Bombastus von Hohenheim,
conocido como Paracelso (apodo que se puso él mismo para mostrarle al mundo que era más -para- que Celso, un escritor romano
del siglo I que había recopilado todo el saber médico de la época).
Uno de los aportes más originales de Paracelso fue la introducción
de una nueva idea sobre la enfermedad, muy diferente a la que
existía entonces.
Hasta Paracelso, la enfermedad era considerada como un desequilibrio humoral (es decir, entre los líquidos internos del cuerpo). Una
persona podía tener muchos o pocos humores según su personalidad,
por lo que había tantas enfermedades como personas. Pero Paracelso
sostuvo que había causas externas para las enfermedades. Algunas
enfermedades que descubrió eran causadas por minerales que al entrar al cuerpo se apoderaban de alguna zona y provocaban la enfermedad. El tratamiento debía, entonces, estar destinado a neutralizar
la acción de la sustancia externa y no a equilibrar líquidos.
55
El cuerpo era “visto” por este científico como la suma total de sus
células individuales.
Tras muchos debates, mucha argumentación y mucha oposición, la
teoría de la célula en la versión vislumbrada por Virchow poco a
poco fue superando a sus críticos durante la segunda mitad del siglo
XIX. Resultaba cada vez más claro que las células eran las unidades
básicas y funcionales del cuerpo y que el conocimiento de sus propiedades explicaba mucho acerca de las propiedades de un organismo.
La aparición de los microscopios electrónicos en la segunda mitad
del siglo XX y los progresos de la bioquímica, la genética y las técnicas de laboratorio permitieron investigar los mecanismos internos de esta “cajita particular”.
En las fronteras de lo viviente, se han descubierto otros seres aun más
pequeños: los virus, que sólo pueden crecer y reproducirse cuando invaden a una célula. Se puede afirmar, pues, que no hay vida sin células.
56
Parecidas y diferentes,
pero todas células
E
l mundo celular es de una infinita diversidad. Pero, ¿qué hay de
común entre una bacteria, una ameba, una célula de lechuga, una
neurona, un espermatozoide y un óvulo?
Dada la gran diversidad de modos de vida, de forma, de tamaño
(desde unos micrómetros en el caso de una bacteria hasta un metro
en el de ciertas neuronas), la unidad del mundo celular ha escapado durante largo tiempo a los investigadores.
Pero todos los tipos celulares están caracterizados por la misma lógica de organización y los mismos elementos fundamentales (proteínas, glúcidos, lípidos y ácidos nucleicos).
Biolementos y biomoléculas
E
ntre los elementos químicos que constituyen a los seres vivos,
podemos mencionar los siguientes: carbono (C), hidrógeno (H),
oxígeno (O), nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S) constituyen el
96 por ciento de la masa total de un organismo. El 4 por ciento restante está formado por calcio (Ca), sodio (Na), potasio (K), magnesio (Mg), hierro (Fe), iodo (I), entre otros.
Los bioelementos se combinan entre sí para formar biomoléculas
que se clasifican habitualmente en seis grandes grupos:
58
1
Los glúcidos, formados por carbono, hidrógeno y oxígeno.
Son la fuente primaria de energía para el funcionamiento de
la mayoría de las células.
2
Lípidos, también formados por carbono, hidrógeno y oxígeno;
son elementos constitutivos de las membranas de las células.
También suelen almacenarse como sustancias de reserva de las células.
3
Las proteínas, formadas por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Son los constituyentes principales de la mayoría de las
estructuras del cuerpo de un ser vivo (músculos, pelo, piel, uñas,
entre otras estructuras).
4
Las enzimas son un tipo particular de proteínas cuya función consiste en posibilitar la existencia de reacciones químicas en la célula.
Existen enzimas específicas para cada tipo de reacción.
5
Las vitaminas son una multitud de compuestos químicos diversos.
Su función principal es facilitar la acción de las enzimas en reacciones químicas muy complejas.
6
Los ácidos nucleicos, constituidos por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo, se pueden clasificar básicamente en dos
tipos: el DNA (ácido desoxirribonucleico) y el RNA (ácido ribonucleico). El DNA es una macromolécula que contiene información
genética que se transmite mediante la herencia.
Modelo de ADN
Modelo de acción de una enzima
Actividad N…25
a Busque ejemplos de glúcidos, lípidos, proteínas, enzimas y vitaminas. Averigüe en qué lugares del cuerpo humano se encuentran o actúan.
b Elabore un cuadro con la información obtenida.
59
Toda célula está rodeada por una barrera, la membrana plasmática,
formada por un agregado de lípidos y proteínas. Esta barrera delimita un compartimento cerrado que contiene una solución viscosa, el
citoplasma, en el cual están concentradas miles de moléculas diferentes.
Modelo de membrana celular
60
La organización celular
E
l mundo de las células está dividido en dos formas de organización
fundamentalmente diferentes: las células procariotas (como las de las
bacterias) y las células eucariotas (por ejemplo, todas las células del cuerpo humano). En las primeras, la organización es bastante más simple.
La célula eucariota contiene un gran número de pequeños compartimentos, los orgánulos, rodeados de membranas. Los orgánulos se dividen el trabajo dentro de la célula.
Sólo las células eucariotas pueden asociarse para formar organismos
complejos. En éstos cada célula puede especializarse en una función particular desarrollando estructuras propias y sustancias químicas específicas.
Esquema de
célula eucariota
Esquema de
células procariotas
Una de las primeras células observadas por el naturalista holandés
Antonie van Leewenhoek en el siglo XVIII, el espermatozoide, en cuya estructura hay tres partes bien diferenciadas: cabeza, cuello y cola.
Esquema de un
espermatozoide humano
¿Cómo se forman los organismos?
Durante el siglo XVII existieron dos teorías que intentaron, por
caminos opuestos, dar respuesta a cómo se forman los organismos, especialmente los seres humanos. La primera, conocida con
el nombre de ovismo, suponía que el óvulo (célula aportada por
la madre) asumía exclusivamente la función de elemento reproductor. Esta idea se reforzaba con “observaciones” que mostraban
que el feto ya estaba completamente en el óvulo cuando todavía
se encontraba en el ovario.
La otra teoría, conocida con el nombre de animalculismo, a diferencia de la anterior sitúa el feto preformado en el espermatozoide.
62
Actividad N…26
a Explique en media página en qué consiste el proceso de desarrollo embrionario. Puede consultar el Módulo 4 de Ciencias y Tecnología.
b Confronte la información que obtenga con las teorías anteriores.
63
La Fábrica Celular
C
omo en una fábrica, en la célula entran materiales en bruto y se
fabrican productos manufacturados. La producción está organizada
alrededor de cadenas de montaje y emplea “unos obreros especializados”, las enzimas. Estas enzimas son sustancias químicas con alta especificidad, es decir cada una de ellas lleva a cabo un determinado tipo de reacción de “armado” (síntesis) o “desarmado” (degradación) de moléculas.
Como en una fábrica, hay otras biomoléculas, que “hacen de capataces”: vigilando las operaciones. También existen aquellas que almacenan la información y coordinan el programa de actividades.
Consideremos una célula especializada en la fabricación de una
sustancia, la insulina y para ver la dinámica que conduce a la liberación del producto en la sangre.
La información básica para la actividad de esta célula está alojada
en el ADN, verdadera cinta magnética en la que está grabado todo
el plan de fabricación. En las células eucariotas el ADN está confinado en un campartimento llamado núcleo de la célula. De modo
que la información debe ser exportada desde allí hasta el citoplasma donde se llevará a cabo la fabricación de insulina.
En el citoplasma no solo se hallan las estructuras (ribosomas)
donde se realiza la fabricación de insulina sino también aquellos
orgánulos que se encargarán del “fraccionamiento, embalaje y
etiquetado” del producto.
Así como se puede bloquear un taller de una fábrica o reducir su
ritmo, también la célula puede ajustar el funcionamiento de sus
cadenas de montaje en función de materias primas disponibles, de
los constituyentes que debe fabricar y de los encargos que recibe
del resto del organismo.
64
Actividad N…27
a
Complete (con ayuda bibliográfica) las distintas secciones de
la “fábrica” que presentamos a continuación.
No obstante, la comparación con una fábrica tiene sus límites. Debido
a su origen, a la cantidad de trabajos que realizan las moléculas especializadas y a la plasticidad de sus estructuras, la célula es un sistema
infinitamente más complejo que la más sofisticada de las fábricas.
65
La energía de la célula
L
os procesos de síntesis que ocurren en una célula consumen energía. También el mantenimiento y el buen funcionamiento de la maquinaria celular requiere energía. La moneda de cambio de la energía
en el citoplasma de la célula es una pequeña molécula, conocida como ATP (adenosina trifosfato). Esta molécula se renueva constantemente gracias a la combustión “a fuego lento” de azúcares o grasas.
En la mayoría de las células eucariotas, esta combustión se realiza
en los orgánulos conocidos como mitocondrias, donde mediante el
consumo de oxígeno, los azúcares y grasas son degradados integramente produciendo dióxido de carbono (CO2). En este proceso conocido como respiración es celular donde también se forma el ATP.
La mayoría de las células absorben de su medio los azúcares (el
combustible) de modo que es preciso que en el mundo de los seres
vivos haya una fuente que provea permanentemente esta sustancia. Son las células vegetales las que gracias a la clorofila captan la
energía Sol utilizándola para fabricar estos azúcares a partir del
CO2 de la atmósfera.
Actividad N…28
a Revise sus conocimientos sobre fotosíntesis desarrollados en el Módulo 2 de Ciencias y Tecnología y complete el siguiente esquema.
66
Toda célula viene de otra célula
E
l paso desde la célula inicial única al individuo completo, se
realiza por medio de un gran número de divisiones celulares planificadas, llamadas mitosis. La mitosis es un proceso en varias etapas
entre las que se incluye la duplicación del ADN de la célula, la formación de dos nuevos núcleos y por último, la separación en dos
células hijas que poseen exactamente el mismo material genético.
En las células procariotas, que carecen de núcleo, una vez replicado el ADN la célula simplemente se escinde y se forman dos células genéticamente idénticas.
Actividad N…29
Si en su centro cuentan con algunos materiales de laboratorio, usted, con la colaboración del docente podrá realizar la
siguiente experiencia para observar el proceso de mitosis.
Materiales necesarios
un microscopio;
solución de alcohol acético (3 partes de alcohol común y 1 parte de ácido acético. Se debe preparar en el momento de usarlo;
ácido clorhídrico normal (ácido clorhídrico común: 82ml,
agua 1.000 ml);
colorante: carmín acético (1 gr. de carmín en 45 ml de ácido
acético; calentar suavemente, agregar 55 ml de agua; dejar
enfriar y filtrar con papel de filtro).
Procedimiento:
1 Llene un frasco de boca ancha con agua.
2 Coloque una cebolla de forma tal que sus raíces toquen la
superficie del agua. Deje pasar algunos días hasta que las
raíces alcancen alrededor de un centímetro de longitud.
3 Luego, corte las raíces y sumérjalas en solución de alcohol
acético (fijador), durante 20 ó 30 minutos (hasta 24 horas).
4 Lave las raíces con agua y sumerja 15 minutos en un
recipiente con carmín acético.
67
Pase una raíz a un portaobjeto, colocando también una
gota de colorante.
6 Triture 2 mm del extremo de la raíz usando para eso agujas
de inyección a las que se les dobla la punta.
7 Separe la parte no triturada. Se debe tener cuidado de que
no se seque el colorante.
8 Coloque suavemente el cubreobjeto sobre el material triturado, cúbralo con un papel de filtro apoyando el dedo pulgar
haciendo presión en sentido vertical cuidando que no se deslice.
9 Seque el preparado con un papel de filtro y coloque gotitas
de colorante junto al borde del cubreobjeto para que tome
contacto con el material de observación.
10 Luego de 15 minutos puede realizar la observación al
microscopio.
5
En lugar de carmín acético también se puede usar orceína acética.
¿Por qué no todas las células
del organismo son iguales?
T
odas las células poseen el mismo lote de genes. Pero sólo algunos de ellos se expresan, es decir, codifican proteínas. La expresión
diferencial de los genes se pone en marcha durante el desarrollo
del embrión: es la diferenciación celular. Así, las células precursoras de los glóbulos rojos traducen principalmente el gen que codifica la hemoglobina. Este gen, en cambio, está totalmente “mudo”
en todas las demás células del organismo.
En una célula muscular, se expresan sobre todo los genes de las proteínas del citoesqueleto. La insulina es fabricada por células del páncreas.
¿Qué regula en último término toda la maquinaria celular? ¿Por
qué un gen se expresa en ciertas células y no en otras? ¿Cómo
orientan las células de un embrión su diferenciación en función
de la posición que ocupan? Todos estos son problemas cuya resolución aún es motivo de investigación.
68
La Tercera Edad en las Células
E
n general, una célula diferenciada raramente se divide. Las neuronas son incapaces de hacerlo. Si el hígado está dañado, en cambio, las células de este órgano pueden regenerarlo proliferando,
multiplicándose.
Al cabo de un cierto tiempo, variable según los tipos celulares (de
dos a tres días para las células del intestino, tres meses para los
glóbulos rojos, decenios para las neuronas), la renovación de los
constituyentes internos y la eliminación de los desechos se frenan
y la célula acaba por morir.
Las células muertas pueden ser sustituidas por otras células, por
ejemplo, las células de la base de la epidermis sufren múltiples divisiones. Sus células hijas o bien se diferencian y producen queratina (proteína característica de la piel) hasta morir y escamarse, o
bien permanecen en la base a modo de reserva.
Pero el capital de divisiones que puede sufrir una célula es limitado, siendo éste uno de los factores de envejecimiento de los tejidos
y los organismos.
Micromundo
E
se mundo extraño en el que hunde sus raíces la vida, un mundo en las fronteras de lo animal, lo vegetal y lo molecular, es el de los
protistas, las bacterias y los virus. Es tan pequeño que escapa a los
sentidos humanos y las descripciones históricas que estudiamos nos
han mostrado una diversidad de teorías sobre este mundo.
Dada la dificultad para representarse una longitud inferior al milímetro, es necesario contar con un instrumento capaz de “sumergirse” en
lo infinitamente pequeño: una escala de referencia.
Vimos que el microscopio óptico nos permite conocer células, ya
que amplía los objetos mil veces, permite observar magnitudes del
orden del micrómetro o micra (una milésima de milímetro). El microscopio electrónico cuyo poder de ampliación es de quinientos
69
mil, permite ver moléculas muy grandes, de diez a cien nanómetros
(1 nanómetro = l millonésima de milímetro). Un microscopio ultrapoderoso agranda los objetos un millón de veces. Con semejante instrumento, una molécula mediría un milímetro; una pulga (un milímetro) tendría el tamaño de una manzana urbana; una persona de un
metro setenta, tendría una estatura de 1.700 kilómetros!
Escala de referencia
Escala real
1700 k m
1 . 70 m
hombre
1 km
1 m i l í m e t ro
pulga
100 m
100 micrómetros
paramecio
10 m
10 m i c r ó m e t ro s
célula
1 m
1 m i c r ó m e t ro
bacteria
10 cm
10 0 n a n ó m e t ro s
virus
1 cm
10 n a n ó me t ro s
proteína
1 mm
1 n a n ó m e t ro
moléculas
1/ 100 de m m
0.01 nanómetros
átomo
70
Otra escala importante es la de la complejidad, que se puede medir
por la cantidad de “letras” de los planos químicos hereditarios que
permiten la reproducción del virus, la bacteria o la célula humana.
El plano de un virus como el de la hepatitis B contiene un código
genético de 3.182 “letras”, que equivale a una página de 3000 caracteres, a razón de 60 caracteres por línea y 50 líneas por página.
El de una bacteria contiene tres millones de letras, o sea mil páginas de tres mil caracteres (una enciclopedia de cinco centímetros
de grosor). Finalmente, el plano de una célula humana contiene
tres mil millones de “letras”, es decir, el equivalente de una pila de
mil enciclopedias de mil páginas, que alcanzaría una altura de cincuenta metros (un edificio de veinte pisos).
Los seres vivos eran divididos hasta principios de siglo, en dos
grandes reinos: animal y vegetal. Como se explicó en el Módulo 2
de Ciencias y Tecnología uno se distingue del otro por la forma de
alimentación. Los animales se alimentan de vegetales o de otros
animales; no fabrican sus propios alimentos sino que los toman de
afuera; son heterotrófos. Los vegetales, gracias a la clorofila, transforman la energía luminosa del Sol en energía química que utilizan para fabricar los alimentos y combustibles necesarios para
conservar sus funciones vitales: son autótrofos.
Si por un lado es fácil incluir al perro entre los animales y al árbol
entre los vegetales, no sucede lo mismo con organismos como los
protistas, que se comportan a veces como unos, a veces como
otros, por ello se los ubicó en un reino aparte. Las bacterias, por su
tipo celular particular, procariota, también se ubican en un reino
separado, conocido como monera.
En cuanto a los virus, algunos científicos se preguntan si no son
moléculas químicas complejas a las que no se puede clasificar entre los seres vivos.
Una particularidad de estos microorganismos (protistas y bacterias)
en relación con los animales y los vegetales superiores es que se
componen de una sola unidad morfológica elemental, la célula, que
podemos pensar como una especie de gota microscópica de jalea viva.
No obstante los organismos superiores, formados por millones de
millones de células, también pasan por el estado unicelular; esto
71
sucede, en el momento de la reproducción sexual. Por otra parte,
todas sus células, incluso las más complejas y diferenciadas, poseen una estructura comparable con la del protista más simple. Es
por ello que conviene indagar ante todo en los microorganismos.
Actividad N…30
Observe los siguientes esquemas y organice de acuerdo con
el tamaño (de menor a mayor) las siguientes estructuras: célula animal, célula vegetal, bacteria, virus, núcleo celular, lisosoma, mitocondria y cloroplasto.
73
Los Virus
L
os virus representan quizás el límite entre lo vivo y lo no vivo.
No son células. No pueden moverse, ni alimentarse en forma independiente. Sólo pueden reproducirse, pero dentro de una célula a
la que parasitan. Es decir, podemos pensar que un virus “vive” si
está dentro de una célula.
74
Pandemia, epidemia y endemia
La epidemiología es la ciencia que estudia la forma en que se presentan, transmiten y previenen las enfermedades. Deriva de la palabra epidemia (del griego, sobre el pueblo) término que se aplica a la aparición repentina en una región geográfica de una enfermedad infectocontagiosa que se propaga rápidamente entre los habitantes.
Existen asimismo, enfermedades que son locales, es decir, habituales en una región o localidad determinada. En este caso se habla de endemia.
En cambio, si una enfermedad infectocontagiosa se inicia en un país y se extiende hacia
otras naciones, se dice que se trata de una pandemia.
Estudiaremos las principales características de los virus a través de
su acción en una enfermedad que periódicamente nos lleva a tomar vacaciones obligadas: la gripe.
Se trata de una enfermedad vírica, que representa un auténtico problema de salud en todos los países del mundo. Muchos especialistas
consideran que se trata de la última gran sobreviviente de las grandes
pandemias que han marcado la historia de la humanidad.
Si bien se sabe mucho sobre la gripe, sus características, algunas
formas de prevención, de control, estamos lejos de conocer todos
sus misterios, como por ejemplo, las relaciones que establece el virus con las células o los modos de propagación.
La gripe como enfermedad contagiosa era conocida en la Antigüedad. Las primeras explicaciones apelaban a la llamada “conjunción” de los planetas, que determinan la ocurrencia de males
terribles sobre las poblaciones humanas. Sin embargo, la primera
descripción de las epidemias de la gripe es más tardía. Recién en
1851, Theóphillus Thompson publicó un libro sobre las epidemias
en Gran Bretaña desde 1510 hasta 1837. La palabra influenza se
utilizó por primera vez en Inglaterra en el siglo XVIII para describir la epidemia de 1743, ya que el carácter estacional de la enfermedad hacía sospechar la influencia de un fenómeno exterior al
organismo humano. En los países del hemisferio sur se producen
desde abril hasta octubre aproximadamente; en los del hemisferio
norte, de noviembre a abril.
75
El ABC de la Gripe
E
n la actualidad, se estima que el virus de la gripe ha causado
entre 15 y 20 millones de muertes. Además de manifestarse como
pandemia mundial, la gripe se manifiesta en epidemias nacionales
o regionales. Ataca a todas las edades, y especialmente a los niños,
aunque reviste mayor gravedad entre los ancianos.
La variabilidad de la gravedad y la extensión geográfica de las epidemias está relacionadas con la existencia de tres tipos de virus
gripal: los tipos A, B y C. En la cubierta, estos virus presentan proteínas que se modifican permanentemente, de allí el origen de las
múltiples variantes del virus.
El tipo C no provoca epidemia en el hombre. El tipo A es el único
virus que afecta a las vías respiratorias y sus epidemias influyen
claramente en la curva de mortalidad bruta de un país
Epidemia de gripe según edad.
Estimación a nivel mundial.
Epidemia de gripe tipo A en
di i
d l
d
Una de las hipótesis más aceptadas sobre la propagación del virus
de la gripe fue formulada en 1945 por Frank Macfarlane Burnet, de
la Universidad de Melbourne (Australia). Sostiene que la misma
epidemia de gripe se produce con seis meses de intervalo entre el
hemisferio norte y el sur, debido a la transmisión de los virus entre
los individuos por la migración de personas entre los dos.
Otras hipótesis excluyen a las personas y sostienen que algunas
grupos de aves son portadoras del virus de un hemisferio al otro.
Pero esta conjetura ha quedado descartada, ya que actualmente se
considera que son los efectos climáticos estacionales los que explican el desfasaje de seis meses entre una epidemia en un hemisferio
y la misma epidemia en el otro hemisferio.
La gripe es una enfermedad estacional que se presenta en invierno
en los países templados (hay casos esporádicos en verano). Aunque
podría pensarse en la influencia del frío sobre los mecanismos de
defensa de las vías respiratorias, es probable que las causas estén
relacionadas con los cambios en la actividad humana que tienen lugar en invierno, como por ejemplo, la vida social en grupos en lugares poco ventilados.
A fines de la década del ‘70 se propuso una explicación para los
mecanismos de transmisión del virus : los sujetos afectados por la
gripe (del tipo A, la más virulenta) muy rara vez transmiten la enfermedad, ya que el virus pasa rápidamente a un estado latente a
nivel de las vías respiratorias (se queda en “reposo” en el interior
de las células broncopulmonares).
Estos sujetos se transforman en portadores asintomáticos y desarrollan una inmunidad específica contra el virus. En la estación siguiente, un “estímulo externo estacional” reactiva el virus. Éste fabrica partículas víricas idénticas a sí mismo, de modo que el sujeto
portador se convierte en infeccioso durante un corto período, aunque sin manifestar, la mayoría de las veces sin síntoma alguno. En
contacto con el individuo portador los sujetos no inmunizados
pueden iniciar un nuevo ciclo de infección. Así, es posible que la
enfermedad se desarrolle rápidamente.
La lucha contra las epidemias se centra en la utilización de vacunas y medicamentos específicos de la gripe. Debido a que la inmunidad decrece con el tiempo, la vacunación se debe repetir cada año.
77
Actividad N…31
a Realice una pequeña encuesta entre aproximadamente 10
personas conocidas y pregúnteles qué origen tiene la gripe,
cuál es la razón posible del carácter estacional de la enfermedad y qué alternativas conocen para enfrentarla.
b Clasifique las respuestas y elabore por escrito una primera
conclusión con las respuestas obtenidas.
c Compare su conclusión con la de otro estudiante.
d Finalmente, elabore un póster o lámina ilustrativa que contenga las conclusiones y pueda ser colocada en un lugar visible en su centro.
Actividad N…32
Diario Perfil.
Extracto de la página 25
8 de julio de 1998.
a Lea los artículos que presentamos a continuación
SOCIEDAD - 25
PERFIL- Miércoles 8 de julio de 1998
Recomiendan vacunarse
La respuesta del SAME a llamados sin urgencia demora cinco horas, tres más que en condiciones normales
VIRUS DE INVIERNO
La gripe ya afecta a miles de porteños
y ya provoca demoras en el SAME
Las llamadas de pacientes engripados al
Servicio de Atención Médica de Emergencia
creció un 200 por ciento y ya se superaron
todos los récords. El incremento repercutió
principalmente en la velocidad de respuesta
a los requerimientos. El titular del SAME pide paciencia ante las demoras y sugiere que
se evite llamar cuando no es imprescindible.
El infectólogo Daniel Stamboulian advirtió
que este año todavía no apareció el virus
gripal, pero sí infecciones respiratorias virales, “parientes” de esa enfermedad.
El especialista recomendó la prevención
con una consulta al médico, en especial,
aquellos mayores de 60 años que tengan tos
o fatiga, “la única manera de prevenirse de
la gripe -señaló- es evitar los cambios bruscos de temperatura y el contacto con aquellos que la padezcan; lavarse las manos y
aplicarse la vacuna, tal como lo hicieron
hasta ahora 1.900.000 personas”.
Si bien los niños y los ancianos están más
expuestos a la gripe, los enfermos cardíacos, renales o diabéticos también son propensos a contraer esta enfermedad.
Los síntomas son un resquebrajamiento general y la presencia de tos y fiebre, apuntó
finalmente Stamboulian.
34- CIENCIA
Jueves 9 de julio de 1998 - PERFIL
SALUD
La gripe entra ahora en su fase más algida,
pero los expertos no recomiendan vacunarse
Si todo el mundo anda engripado es por
una razón muy simple: estamos entrando
en el momento máximo de la epidemia de la
gripe de este año. Los especialistas explican
Los especialistas explican que
estamos entrando al pico de la
epidemia de gripe de este invierno y la sensación es de figurita repetida. ¿Qué se puede hacer? Poco. ¿Hay que tomar algún antibiótico? No, salvo complicaciones ¿Conviene vacunarse? No. A esta altura del invierno
-y de la epidemia- ya es tarde para vacunas (ver recuadros).
A todo esto, también salta otra
curiosidad: ¿cómo es que padecemos la gripe todos los años
cuando diferentes enfermedades han desaparecido? La viruela ha sido erradicada. Hay
vacunas contra la poliomelitis y
el sarampión. Entonces, ¿qué
factor hace que la gripe sea tan
difícil de vencer?
que es una enfermedad que hay que vigilar
-especialmente en casos de chicos y mayores de 65 años sanos- y también en pacientes con problemas cardíacos, de asma o dia-
Llegó la gripe
betes. Es una afección que puede afectar
hasta a un 30 por ciento de la gente. Sin embargo es estrictamente estacional: en dos
meses será un recuerdo.
Estamos entrando en el pico de la epidemia de gripe de este año. El máximo se tocará
dentro de dos semanas y en un par de meses prácticamente desaparecerá.
¿Qué es?
Una infección viral
que ataca las vías
respiratorias.
Síntomas usuales:
Fiebre (entre 38º y 40º), escalofríos, transpiración,
dolores musculares, dolor de cabeza, congestión
nasal. (Duran entre 3 y 5 días)
Síntomas menos usuales:
Tos, cefaleas, dolor de garganta,sensibilidad a la luz.
Vacunas
antigripales:
No se recomiendan
a esta altura del
año ya que la
epidemia está
entrando en su
pico.
Complicaciones:
Pueden presentarse en:
a) mayores de 65 años,
b) chicos con problemas cardíacos,
c) diabéticos, d) portadores de VIH, e) asmáticos
En casos de complicaciones o pacientes de riesgo hay
que consultar al médico para que recete algún
medicamento antiviral específico.
Tiempo de
recuperación
total:
Entre una y dos
semanas.
Consejos de especialista
“La gripe es una enfermedad autolimitada. Esto significa que
generalmente se resuelve sola, después de unos días, sin tratamientos específicos” explica el doctor Roberto Debbag, infectólogo que trabaja en el Hospital Garrahan y es miembro
del Centro de Estudios Infectológicos FUNCEI. Pero con algunas personas hay que estar muy atentos. Por ejemplo:
*Chicos menores de 7 años, y mayores de 65 años.
*Enfermos cardíacos.
*Personas con diabetes y asma.
*Portadores del virus del sida y otras enfermedades que afecten al sistema inmune.
“En estos casos -dice Debbag-, es importante consultar al médico para que éste recete alguna sustancia antiviral.”
Otro punto importante que destacan es que -salvo en casos
muy puntuales- ya no es útil vacunarse. “Es que la vacuna
tarda entre 15 y 30 días para comenzar a proteger efectivamente. Y para ese momento ya estaremos pasando el pico de
la epidemia”. Si se vive en la ciudad no es mucho lo que se
puede hacer para prevenir. Es que los lugares cerrados donde
coincide mucha gente (como las oficinas y las escuelas) son
los sitios claves para el contagio. Evitar en lo posible los hacinamientos es una buena prevención. Y lo mismo en cuanto
a compartir bombillas, vasos y cubiertos. Una vieja discusión se da sobre la vitamina C. Para algunos expertos su ingesta protege y para otros es inocua. Lo que sí se sabe es que
tomar una dosis diaria no tiene ningún efecto secundario.
Diario Perfil.
Extracto de la página 34
9 de julio de 1998.
79
Esta es la imagen del pequeño culpable de la epidemia de la gripe
Cómo pelear
la batalla
Cuando hay un engripado en casa suele sufrir toda la familia. Como la
causa de la gripe es viral, en general no hay mucho que hacer salvo esperar que el sistema inmune se encargue de conocer al virus y crear los
anticuerpos necesarios para detenerlo. Algo que puede tomar unos cinco días, dependiendo de la gravedad de la infección y del estado del paciente. Sin embargo, durante esa semana en que uno se siente “de cama”, lo mejor sería que el paciente esté, literalmente, en la cama. O al
menos en reposo.
También hay que pensar que en invierno las casas calefaccionadas alcanzan un ambiente con muy baja humedad y poca renovación de aire. Eso
ayuda a diseminar el virus y a que el afectado tienda a deshidratarse. Y
esto se incrementa si la gripe provoca fiebre alta. Por todas estas razones
conviene que el engripado tome mucho líquido en la forma de caldos, jugos cítricos y agua pura.
Diario Perfil.
Extracto de la página 34
9 de julio de 1998.
(continuación)
Por otra parte, si el cuerpo dispone de abundante líquido, las secreciones en las vías respiratorias (los mocos) se hacen más fluidas y eso resta lugares y ambientes aptos para la reproducción del virus.
Bajar o no la fiebre con drogas antifebriles es una antigua discusión
médica. Para algunos, la fiebre forma parte de la eacción inmunológica corporal. Por lo tanto, bajarla artificialmente sería ir en contra de
la acción de las propias defensas. Claro que esta recomendación no
corre si la temperatura es demasiado alta (más de 40 grados), ni para
los chicos más chicos y los ancianos.
En los casos en que la congestión nasal sea demasiado intensa se
puede tomar algún descongestivo. Es que tener “limpios” los senos
nasales puede prevenir una sinusitis y hasta una otitis.
Los medicamentos antihistamínicos (generalmente se toman contra
las alergias) suelen causar sequedad en las mucosas y por eso los especialistas no los recomiendan.
b Vuelva a leer lo que más le interese de los apartados anteriores
sobre la gripe.
c Elabore un listado con seis ideas que le servirán de ayuda para explicar ante sus compañeros en forma oral qué es la gripe, cómo se contagia y cómo actúan las vacunas antigripales.
80
Actividad N…33
A modo de síntesis de lo estudiado hasta aquí le presentamos
un cuadro con algunos de los momentos salientes en la historia de las Ciencias Naturales.
Como podrá observar el cuadro está incompleto.
a Complete por orden cronológico la columna correspondiente
a Biología, incluyendo los siguientes eventos:
- Robert Hooke inventa el término “célula”.
- Aparece la teoría celular.
- Teorías sobre el desarrollo embrionario: animalculismo y ovismo.
- Robert Virchow: “toda célula proviene de otra célula”.
- Antonie van Leewenhoek observa espermatozoides.
Año
Biología
Química
b En la columna correspondiente a Química incluya los
siguientes eventos, también por orden cronológico.
- Comienzo de la manufactura química: utilización de alcohol,
fabricación de pólvora.
- La alquimia se transforma en química
- Paracelso. Iatroquímica.
81
- Van Helmont
- Robert Boyle. Estudios sobre la combustión.
- Flogisto.
- Estudios sobre el dióxido de carbono y el oxígeno.
- Lavoisier. Fundación de la química moderna
- John Dalton. Teoría atómica.
- Aparece la química inorgánica
- Aparece la química orgánica.
- Medeleiev. Tabla periódica de los elementos
c Complete los años 1900, 1950 y la actualidad, tanto en química como en biología con algunos de los desarrollos más
importantes producidos en esos campos de la investigación
científica. Le sugerimos realizar una investigación bibliográfica en diversas fuentes (enciclopedias, textos de química y
biología, entre otros). Le presentamos algunos acontecimientos que podrían incluírse:
- Desarrollo de la celulosa y los plásticos.
- Obtención de naftas a partir de la destilación del petróleo.
-Fabricación de caucho artificial.
- Utilización en medicina de átomos marcados radiactivamente.
- Utilización del microscopio electrónico en biología.
- Elaboración del modelo de ADN.
- Se establecen los principios de la genética.
- Obtención de diversas sustancias por biotecnología.
- Clonación de mamíferos.
- Ensayos con plásticos biodegradables.
Año
1900
1950
Actualidad
Biología
Química
Actividad N…34
Como cierre de lo trabajado en este módulo haga un informe
breve sobre alguna enfermedad causada por algún organismo
procariota o protista. Así podrá recuperar y relacionar algunos de los temas tratados.
Sugerimos realizar un trabajo sobre uno de los siguientes temas a elección:
Chagas - Tuberculosis - Difteria - Meningitis - Paludismo
Algunos de estos temas ya fueron introducidos en el Módulo
6 de Ciencias y Tecnología.
La información que usted necesita para hacer el informe puede
rastrearse en centros de salud, en periódicos locales o nacionales (podrá conseguir números atrasados) y en bibliotecas.
Entre las informaciones relevantes a desarrollar en el informe
pueden figurar:
•
•
•
•
las características de la enfermedad;
los agentes de transmisión y su estructura;
los modos de prevención y tratamiento;
datos estadísticos locales, nacionales o internacionales.
Su informe podrá tener las siguientes secciones
Título
Muestra, en forma resumida, el tema sobre el que se ha hecho el
trabajo.
Introducción
Es la primera parte del trabajo. Se debe incluir aquí una descripción general del tema que trata el informe.
Desarrollo
Se debe mostrar en esta parte en forma secuenciada toda la información obtenida y los datos hallados. Se pueden presentar
gráficos y cuadros como los que usted elaboró en este módulo.
83
Conclusión
Debe cerrar el trabajo mostrando el estado del tema en la actualidad y algunas cuestiones que pueden quedar abiertas para la
discusión.
Referencias
Finalmente en este apartado se incluyen todas las fuentes de
información consultadas para la realización del informe.
• Si se trata de libros, las citas deben indicar en primer lugar
el nombre del autor, año de publicación, título del libro, ciudad donde se publicó y editorial.
• Si se trata de revistas, primero se indica el nombre del
autor, año de publicación, título del artículo, nombre de
la revista, número de la revista y páginas en las que se encuentra el artículo.
Si se trata de periódicos, autor (en caso de que aparezca),
fecha, nombre del diario y país en el que se edita, páginas
en las que se encuentra la nota.
84
Material de distribución gratuita
3
MODALIDAD SEMIPRESENCIAL
Te rc e r C i c l o d e E d u c a c i ó n G e n e ra l B á s i c a p a ra Ad u l t o s
Ciencias Naturales
3
Ciencias
Naturales
3