Conceptos Fundamentales de Química: Materia, Átomos y su Rol en la Sostenibilidad

1. La Química como Ciencia Fundamental

La química es fundamental para la investigación y el descubrimiento de nuevos elementos químicos.

Californio (Cf): Propiedades y Descubrimiento

El Californio es un elemento químico radiactivo con símbolo Cf y número atómico 98. Fue obtenido por primera vez en la Universidad de California, Berkeley. Posee la segunda mayor masa atómica de todos los elementos que se han producido en cantidades lo suficientemente grandes para ser visibles a simple vista. El californio pierde su brillo en contacto con el aire a temperatura ambiente. Es un elemento sintético, altamente radiactivo, con isótopos de vida media variable.

Aplicación de la Química en la Vida Cotidiana

La química es la ciencia que estudia las moléculas; en esencia, todo es química. Hoy en día, gracias a la química, disponemos de una amplia variedad de materiales. Algunos ejemplos de su aplicación son:

• Antes de llegar a nuestras casas, el agua ha sido tratada con cloro, lo que permite potabilizarla.
• Calentar el azúcar hace que se convierta en caramelo.
• La composición de colchones.
• Para el cuidado de nuestro cuerpo, utilizamos champú, jabón, perfumes, etc.
• La ropa también está formada por compuestos químicos.
• Componentes del coche, como el airbag y la pintura.
• La construcción de modernos rascacielos.
• La química del amor (hormonas, neurotransmisores).

La Teoría Cinética de la Materia

La Teoría Cinética explica los movimientos de las partículas en los distintos estados de agregación de la materia. Se basa en observaciones como:

• Los granos de polen se agitan (movimiento browniano).
• El humo se mueve de forma errática.
• Los gases se difunden rápidamente.

2. Clasificación de la Materia

Elemento

Es una sustancia pura que no puede descomponerse en otras sustancias más sencillas por métodos químicos, como la plata (Ag) o el cobre (Cu).

Compuesto

Es una sustancia formada por dos o más elementos unidos químicamente; por lo tanto, puede descomponerse en los elementos que lo forman, por ejemplo, el agua (H₂O).

3. El Átomo: La Unidad Fundamental de la Materia

El átomo es la parte más pequeña de la materia que conserva las propiedades de un elemento y que, en las reacciones químicas, no se puede dividir.

Los primeros que empezaron a hablar de los átomos fueron los griegos, quienes lo relacionaban con la filosofía.

Teoría Atómica de Dalton

John Dalton publicó su teoría atómica en 1808, estableciendo los siguientes postulados:

1. Toda la materia está formada por partículas indivisibles llamadas átomos.
2. Todos los átomos de un mismo elemento son idénticos en masa y propiedades.
3. Los compuestos están formados por la combinación de átomos de diferentes elementos en proporciones fijas y simples.

Modelos Atómicos Clave

Modelo Atómico de Thomson

Fue el primer científico en proponer un modelo estructurado del átomo. Aunque posteriormente se demostró que su modelo no era del todo correcto, su investigación fue fundamental. Lo imaginó como una esfera de carga positiva con electrones incrustados, similar a un "pudín de pasas".

Modelo Atómico Actual

El modelo atómico actual se estructura de la siguiente manera:

• Zona central o núcleo: Contiene neutrones (sin carga eléctrica) y protones (carga positiva).
• Zona externa o corteza: Contiene electrones (carga negativa) que orbitan alrededor del núcleo.

4. Identificación de los Átomos

Los átomos se pueden identificar gracias al número de protones que tiene su núcleo, ya que ese número es único para cada elemento y no varía.

• Número Atómico (Z) = Número de Protones
• Número Másico (A) = Número de Protones + Número de Neutrones
• Número de Neutrones = A - Z

Los átomos son eléctricamente neutros, lo que significa que el número de protones es igual al número de electrones.

Problemas Ambientales Derivados de Compuestos del Carbono

El carbono es un elemento fundamental que forma parte de todos los seres vivos:

• Plantas: Lo incorporan de la atmósfera mediante la fotosíntesis (absorben CO₂ y liberan O₂).
• Animales: Lo incorporan a través de la alimentación para formar glúcidos, lípidos y proteínas. Expulsan CO₂ en la respiración.

El carbono se encuentra en la atmósfera principalmente en forma de dióxido de carbono (CO₂). En la naturaleza, el carbono circula de la atmósfera a los seres vivos y de ahí a la tierra y a los océanos de manera natural. Sin embargo, las actividades humanas están alterando este ciclo, lo que produce un problema ambiental muy importante.

Cambio Climático y Efecto Invernadero

El cambio climático es una consecuencia del efecto invernadero, un fenómeno natural que se produce en la primera capa de la atmósfera, la troposfera. En este proceso, los rayos del sol llegan a la atmósfera; algunos son rebotados de vuelta al espacio, mientras que otros son absorbidos y retenidos por ciertos gases. Esta capa está formada por gases como: vapor de agua (H₂O), metano (CH₄) y dióxido de carbono (CO₂). Gracias a este efecto, la Tierra mantiene una temperatura media de aproximadamente 15 °C, lo que permite la vida.