Materiales biodegradables y no biodegradables

La biodegradabilidad es la capacidad que tienen los materiales orgánicos de ser descompuestos en sustancias simples gracias a la acción de microorganismos; es decir, se descomponen de forma natural. No todas las sustancias tienen esta capacidad, a las que no la poseen se conocen como materiales no biodegradables.

	Materiales biodegradables	Materiales no biodegradables
Definición	Son los materiales o sustancias que pueden ser descompuestos de forma natural a través de las enzimas de los microorganismos.	Son materiales creados por el hombre y que no pueden ser degradados de manera natural por microorganismos.
Tipo	Orgánicos.	Sintéticos.
Capacidad de descomposición por microorganismos	Alta.	Baja.
Procesamiento	Por acción de hongos, bacterias, plantas o animales. Los materiales pierden sus propiedades físicas y químicas originales y se convierten en compuestos simples.	El ser humano debe reciclaros o destruirlos.
Tiempo de degradación	Depende de la complejidad del material.	Depende de la complejidad del material, pero su tiempo de degradación es mayor que el de los materiales biodegradables.
Características	Tras ser degradados, no dejan residuos. Beneficia la reducción de las emisiones de carbono. Pueden desaparecer o ser reciclados.	Dañan el medio ambiente y liberan sustancias o químicos tóxicos. Saturan los vertederos. Son difíciles de reciclar.
Ejemplos	Madera natural; papel; hojas de árboles y pasto cortado; desechos de alimentos; residuos humanos y de origen animal, entre otros.	Latas de refrescos y ollas; chicle; plásticos como bolsas y botellas; cerámicas; pilas; fibras sintéticas, entre otros.

Desarrollo histórico de la química

La química es una ciencia que estudia la materia y los cambios que ocurren en ella. Aunque su origen es antiguo, se la considera una ciencia moderna, activa y en evolución. Su desarrollo histórico ha estado asociado al descubrimiento, manejo y transformación de los recursos naturales que el hombre disponía.

raíces prehistóricas

Desde su inicio, el ser humano aprendió a modificar los materiales de la naturaleza, lo que constituye el principio de la química. El descubrimiento del fuego fue, sin lugar a dudas, el más importante de la época; gracias a este el hombre primitivo logró cocinar sus alimentos, mantenerse caliente, elaborar moldes de arcilla y modelar algunos metales como el cobre y el estaño.

Con el descubrimiento del fuego, nuestros ancestros hicieron un importante progreso en la transformación de materiales.

Primeras civilizaciones

En la Edad Antigua, el conocimiento que tenía el ser humano sobre los materiales logró el desarrollo de grandes civilizaciones como la persa, la mesopotámica, la griega, la egipcia y la romana. Algunas técnicas dominadas para entonces eran el manejo del vidrio y de metales como el oro, la plata y el hierro; también hacían perfumes, barnices, jabones, medicamentos, vino y muchos otros productos.

¿Cómo se compone la materia?

En el siglo VI a. C. los griegos intentaron dar una explicación a cómo se componía la materia. Las primeras teorías propuestas por los filósofos fueron las siguientes:

Para Aristóteles (384-322 a C.) la materia estaba formada por cuatro elementos: agua, tierra, fuego y aire.
Según Tales de Mileto (624-546 a. C.) la sustancia básica era el agua, pues sin agua no hay vida.
Leucipo (siglo V a. C.) y su discípulo Demócrito (siglo IV a. C.) expusieron que la materia se dividía hasta llegar a una partícula indivisible que denominaron “átomo“.

¿Sabías qué?

La palabra “átomo” proviene del griego átomon: a que significa “sin” y tomon que significa “división”.

Estatua de bronce de Aristóteles en Alemania. Su teoría de los cuatro elementos (más tarde llamada cinco elementos al añadir el éter) fue aceptada por más de un milenio en Occidente.

La alquimia

El dominio técnico de la civilización egipcia combinado con las teorías filosóficas de los griegos dio paso a la alquimia: práctica que buscaba comprender la naturaleza y encontrar la perfección, lo cual se materializaba en el oro. Por dicha razón, los alquimistas se dedicaron a manipular metales y sustancias con el fin de hallar la piedra filosofal, la cual se creía era un compuesto mágico que convertía metales en oro y concedía la eterna juventud.

La alquimia fusionó la técnica, el misticismo, la astrología, la filosofía, la superstición y la magia. Por este camino se desarrollaron y perfeccionaron métodos como el baño de María, la destilación, la sublimación, la calcinación y la metalurgia; e instrumentos como el alambique y la balanza.

El oro era el material perfecto para los alquimistas.

Jabir ibn Hayyan

El árabe Jabir ibn Hayyan tuvo importantes avances en el alquimia, al punto de ser considerado por algunos expertos como el padre de la alquimia y fundador de la química. Él clasificó las sustancias en espíritus, metales y cuerpo sólidos. Los espíritus eran sustancias volátiles como el alcohol, mientras que los cuerpos sólidos eran no volátiles.

La química moderna

Ya para el siglo XVIII, la teoría de los cuatro elementos de Aristóteles no era suficiente para comprender cómo se componía la materia, pues los avances en el estudio de los gases certificaron que el aire no era un elemento, sino un conjunto de diferente sustancias. En la Edad Moderna inició la química propiamente dichas y los hitos que marcaron este período fueron los siguientes:

	George Ernst Stahl 1659-1734 Propuso la teoría del flogisto, esta aseguraba que lo cuerpos combustibles tenían una sustancia denominada flogisto que se perdía en el aire al arder el material.
	Robert Boyle 1627-1691 Realizó importantes avances en el estudio de los gases. Sus teorías y planteamientos lograron comprobarse de forma experimental, razón por la que se le atribuye el método cualitativo.
	Joseph Priestley 1733-1804 Estudió diversos gases y descubrió que la combustión era posible gracias al oxígeno. Fue el primero en aislar el oxígeno en forma gaseosa y reconocer su importancia para la vida.
	Antoine Lavoisier 1743-1794 Conocido como el padre de la química moderna gracias a sus estudio sobre la fotosíntesis, la oxidación de los cuerpos, la combustión, el aire, la respiración animal y su ley de la conservación de la masa.

química en la edad contemporánea

A partir del siglo XIX la química se desarrolló con más fuerza. El descubrimiento y síntesis de nuevas sustancias caracterizó esta etapa. Los acontecimientos más relevantes se señalan a continuación:

	John Dalton 1766-1844 Propuso la primera teoría atómica. Según Dalton la materia estaba formada por átomos indivisibles, indestructibles, de forma esférica e iguales entre sí para un mismo elemento.
	Ernest Rutherford 1871-1937 Estableció una estructura atómica con partículas más pequeñas, por lo que el átomo dejó de ser indivisible. Este modelo consta de un núcleo cargado positivamente y una zona de partículas con cargas negativas.
	Niel Bohr 1885-1962 Expuso que el átomo tiene electrones ubicados en órbitas estables alrededor del núcleo. Estos electrones emiten o absorben energía cuando saltan de una órbita a otra.
	Dimitri Mendeleiev 1834-1907 Organizó los elementos existentes hasta ese momento de acuerdo a sus pesos atómicos en una tabla conocida como “la tabla periódica de los elementos”.
	Marie y Pierre Curie 1867-1934, 1859-1906 Estudiaron el fenómeno de la radiactividad y descubrieron dos elementos llamados radio y polonio.
	James Chadwick 1891-1972 Este físico británico logró demostrar la existencia de los neutrones: partículas eléctricamente neutras con una masa similar a la de los protones y ubicadas en el núcleo del átomo.
	Francis Crick y James Watson 1916-2004, 1928-actualidad Juntos hicieron uno de los avances más importantes de la bioquímica: resolvieron la estructura tridimensional de la molécula de ADN.

Sinapsis eléctrica y sinapsis química

Las neuronas se comunican entre sí a través de una señal eléctrica que se propaga por medio de sitios específicos de conexión llamados sinapsis. Según el mecanismo de transmisión de los impulsos nerviosos, responsables de coordinar las funciones vitales de cada individuo, la sinapsis puede ser eléctrica o química.

	Sinapsis eléctrica	Sinapsis química
Definición	Las neuronas emisoras transmiten el impulso nervioso a las neuronas receptoras por medio del paso iones que viajan por unos pequeños canales denominados uniones gap.	Las neuronas emisoras liberan los neurotransmisores para que estos se fusionen con los receptores de las neuronas postsinápticas y así transmitir la señal nerviosa.
Presencia de uniones gap	Sí.	No.
Espacio sináptico	Pequeño, el espacio interno de una neurona y el de la siguiente están en contacto.	Amplio, la neurona presináptica y la postsináptica están separadas por un claro espacio sináptico.
¿Es liberado un neurotransmisor?	No.	Sí.
Dirección	Bidireccional.	Unidireccional.
Retardo sináptico	No.	Sí.
¿En qué organismos está presente?	Invertebrados, aunque también está presente en algunas partes del cuerpo de los vertebrados.	Vertebrados.
Ilustración	1. Neurona presináptica 2. Flujo de iones 3. Unión en hendidura 4. Neurona postsináptica	1. Neurona presináptica 2. Vesícula sináptica 3. Neurotransmisores 4. Canales iónicos reguladores 5. Neurona postsináptica

Cambios físicos y químicos de la materia

Todos los seres vivos, objetos y otros elementos de la naturales están formados por materiales. Los materiales a su vez están constituidos por materia, y esta experimenta distintas transformaciones continuamente. De acuerdo al resultado obtenido, estos cambios pueden ser físicos o químicos.

	Cambios físicos	Cambios químicos
Explicación	La sustancia química no cambia su composición, pero sí cambia su apariencia física.	La sustancia química varía tanto en su composición como en su apariencia física. También se llaman reacciones químicas.
Reversibilidad	Es reversible, se puede recuperar la sustancia original.	Es irreversible, la sustancia original no se puede recuperar.
Formación de una nueva sustancia	No se forma una nueva sustancia.	Se forma una o más sustancias nuevas.
Tipo de cambio	Temporal.	Permanente.
Evidencia	Cambio de estado, dilatación o fragmentación.	Formación de un sólido o de un gas; cambio de color, olor o temperatura; emisión de energía, etc.
Producción de energía	No se produce energía.	Se puede absorber o liberar energía térmica, eléctrica o lumínica.
Tipos	Fusión, evaporación, condensación, entre otros.	Combustión, fermentación, oxidación, entre otros.
Ejemplos	Cambio de hielo a agua o viceversa. Rasgadura de papel. Dar forma a la arcilla. Cortar una pila de madera. Mezcla de agua con sal.	Digestión de los alimentos. Quema de un cerillo, combustibles. Envejecer. La fotosíntesis. Oxidación de un metal.

Masa, peso y volumen

La masa, el peso y el volumen son magnitudes asociadas a un cuerpo y, por lo tanto, se pueden medir. A menudo estos términos, especialmente la masa y el peso, se usan indistintamente; sin embargo, aunque realmente no signifiquen lo mismo, están directamente relacionados.

	Masa	Peso	Volumen
Definición	Es la cantidad de materia en un cuerpo.	Es la fuerza que ejerce la gravedad sobre un cuerpo.	Es el espacio que ocupa un cuerpo en cualquier estado físico.
Símbolo	m	W	V
Unidad de medida SI	Kilogramo (kg)	Newton (N)	Metro cúbico (m³)
Otras unidades de medida	Múltiplos y submúltiplos del kilogramo,libra (lb), tonelada (t), entre otros.	Kilopondio (kp) y dina (dyn).	Múltiplos y submúltiplos del metro cúbico, litro (l), galón (gal), onza (oz), entre otros.
Tipo de magnitud	Escalar	Vectorial	Escalar
Instrumentos de medición	Balanzas y básculas.	Dinamómetros, básculas, entre otros.	Pipetas, matraces aforados, buretas, probetas, entre otros.
Fórmula	$m = \rho \cdot V$ m: masa ρ: densidad V: volumen	$W=m\cdot g$ W: peso m: masa g: aceleración de la gravedad	$V=\frac{m}{\rho }$ m: masa ρ: densidad V: volumen
Ejemplos	Un objeto en la Luna o en la Tierra siempre va a tener la misma masa.	El peso en la Tierra y el peso en la Luna del mismo objeto es diferente.	La capacidad de una botella agua representa el volumen del espacio que ocupa la sustancia.

CAPÍTULO 1 / EJERCICIOS

ciencia y sociedad | ejercicios

¿Qué es la ciencia?

1. Establece las diferencias entre las ciencias básicas y las ciencias aplicadas.

Ciencias básicas	Ciencias aplicadas

2. Realiza un mapa conceptual sobre los tipos de ciencias.

el rol del científico y los estereotipos

1. Investiga y realiza un resumen sobre la importancia de la ciencia y la tecnología en el patrimonio cultural.

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2. Selecciona en esta lista la acción que no califica como válida en un trabajo científico:

( ) Formulación de hipótesis.

( ) Control de variables.

( ) Planteamiento del problema.

( ) Plagio de material publicado.

( ) Diseño experimental con resultados.

metaciencias

1. Completa las siguientes oraciones:

En términos generales, la metaciencia es la práctica de ________________________________________________

______________________________________________.

La metaciencia se clasifica en _____________ áreas principales.
A _____________________ se lo conoce como el padre de la ciencia.
La metaciencia busca mejorar la _________________________________________.

2. Relaciona cada término con sus definiciones.

Epistemología	Ciencia que estudia los componentes sociales en la ciencia.
Lógica	Rama de la filosofía que estudia los problemas fundamentales del pensamiento filosófico.
Filosofía	Rama de la filosofía que estudia los fundamentos y métodos del conocimiento humano.
Metafísica	Estudia la estructura de las teorías y la relevancia empírica de los conceptos.
Sociología de la ciencia	Ciencia que estudia las leyes universales que producen cambios en la naturaleza, la sociedad y el pensamiento humano.

las ciencias naturales y sus disciplinas

1. Selecciona del siguiente listado las disciplinas que abarcan las Ciencias Naturales.

( ) Biología

( ) Historia

( ) Lenguaje

( ) Química

( ) Geología

( ) Antropología

( ) Astronomía

2. Identifica en las siguientes imágenes cuál está relacionada con la Geología y describe de qué se trata esta rama de las Ciencias Naturales.

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¿Cómo se trabaja en las ciencias naturales?

1. Realiza un trabajo de investigación donde se apliquen los pasos del método científico.

2. Realiza un listado de 10 materiales de laboratorio e indica la función de cada uno.

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comunicación, divulgación y modelización en ciencias

1. Realiza una búsqueda a profundidad en la web de 5 artículos con validez científica que sean relevantes para las Ciencias Naturales. Anota el título, el autor y el propósito del trabajo.

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2. Investiga y describe brevemente la influencia de los siguientes personajes en las Ciencias Naturales:

Hipócrates: ___________________________________________________________________________________________

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Albert Einstein: ________________________________________________________________________________________

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Gregor Mendel: ________________________________________________________________________________________

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Nicolás Copérnico: _____________________________________________________________________________________

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George Cuvier: ________________________________________________________________________________________

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Antoine Lavoisier: ___________________________________________________________________________________

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Carlos Linneo: _______________________________________________________________________________________

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CAPÍTULO 4 / EJERCICIOS

la energía | ejercicios

¿QUÉ ES LA ENERGÍA?