Fundamentos de la Ciencia: Método, Magnitudes, Estados de la Materia y Reacciones Químicas

El Método Científico y sus Fases

El método científico es el procedimiento utilizado por los científicos en sus investigaciones y consta de cinco fases:

1. Observación: Se utilizan todos los sentidos y se plantean preguntas.
2. Planteamiento de Hipótesis: Son las respuestas o explicaciones lógicas de las causas que han producido cualquier cambio. Estas son provisionales.
3. Experimentación: Consiste en repetir el fenómeno cambiando las condiciones.
4. Análisis de Resultados: Se utilizan gráficas y ecuaciones matemáticas que siempre se cumplen y se analizan.
5. Establecimiento de Leyes y Teorías: Si al realizar varios experimentos se obtienen los mismos resultados y se llega a la misma conclusión, se anuncia una teoría.

Magnitudes Físicas: Fundamentales y Derivadas

Las Magnitudes Fundamentales se definen por sí mismas, con independencia de las demás. Las Magnitudes Derivadas se definen a partir de las fundamentales.

Ejemplos de Magnitudes Fundamentales

• Longitud
• Masa
• Tiempo
• Cantidad de materia
• Intensidad de corriente
• Temperatura termodinámica
• Intensidad luminosa

Los Cambios de Estado de la Materia

El cambio de estado es el proceso por el que una sustancia, al calentarla o enfriarla, pasa de una forma de agregación a otra. Por ejemplo, si a un sólido se le aplica energía suficiente en forma de calor, cambia a estado líquido.

Tipos de Cambios de Estado

Fusión

Cambio de sólido a líquido tras aplicarle calor.

Solidificación (o Congelación)

Paso de un líquido a sólido al enfriarse.

Evaporación

Consiste en el paso de la porción superficial de un líquido a vapor a cualquier temperatura.

Ebullición

Si a un líquido se le aplica suficiente calor, aumenta su temperatura, empieza a hervir y pasa a estado gaseoso.

Licuación o Condensación

Proceso de cambio de un gas que, al enfriarse, se transforma en líquido.

Sublimación

Paso directo de sólido a gas sin pasar por el estado líquido.

Sublimación Inversa

Paso directo de gas a sólido.

Influencia de la Presión

La presión influye en los cambios de estado. Tal es el caso de la rapidez de cocción de los alimentos en una olla a presión, donde el aumento de presión hace que el agua permanezca líquida más tiempo.

Tipos de Reacciones Químicas

• Reacción de Síntesis: Se forma un compuesto por la unión de dos o más elementos.
• Reacción de Descomposición: A partir de un compuesto, se producen dos o más sustancias sencillas.
• Reacción Ácido-Base (Neutralización): Se caracteriza por la transferencia de protones.
• Reacción de Oxidación o Reducción (Redox):
  • Oxidación: Cualquier proceso que conlleva pérdida de electrones.
  • Reducción: El proceso inverso (ganancia de electrones).
• Reacción de Combustión: Es una reacción química en la que un elemento arde combinándose con el oxígeno del aire y desprendiendo luz y calor. Es exotérmica, pues se libera energía (ejemplos: combustión de carbono y de hidrocarburos).

Impacto Medioambiental

El impacto medioambiental se refiere a las modificaciones ocasionadas en el medio natural causadas por las acciones del hombre. Estas pueden ser:

• Beneficiosas: Como el encauzamiento de un río.
• Perjudiciales: Como la contaminación, que se produce cuando aparecen diversos agentes suspendidos en el aire, disueltos en el agua o en el suelo.