Presentació de Química 2n. BATXILLERAT

646 views

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
646
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
0
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Presentació de Química 2n. BATXILLERAT

  1. 1. Escoles Betlem 2012 - 2013 Classe de Química – Segon de Batxillerat COM S’HADESENVOLUPAT LA QUÍMICA?
  2. 2. ELS ORÍGENS DE LA QUÍMICA Fa uns 2000 anys…- Les primeres reaccions químiques que es van utilitzar van ser per cuinar i més tard, per l’extracció de metalls i es deurien haver produït accidentalment.- També es van dur a terme els primers intents d’obtenir sabó, a partir de greix i cendres de fusta, i vidre, a partir de sorra, pedra calcària i sal de les cendres de focs produïts a la platja.- Els grecs antics van mostrar un gran interès per comprendre la naturalesa material del món, com araDemòcrit que va suggerir que la matèria estava feta d’àtoms indivisibles o Aristòtil que deia que lamatèria era contínua i estava formada per quatre elements: terra, aire, foc i aigua.
  3. 3. ELS ORÍGENS DE LA QUÍMICA En l’Edat Mitjana…- Els alquimistes: eren els predecessors dels químics moderns i es creien les idees d’Aristòtil, van dedicar gran part dels seu temps intentant convertir metalls corrents. Tot i que no ho van aconseguir, van deixar un gran coneixement empíric de les substàncies i una gran quantitat de dispositius i mètodes de laboratori. L’origen de la paraula “química”- Es creu que prové de la paraula grega chemia.- A Egipte, als voltants de l’any 300 aC la relacionaven amb el procés de fusió dels metalls.- Va passar als àrabs on la van anomenar al Kimiya o alkymia, d’on prové la paraula alquímia i amb la qual es va fer referència al treball químic des del s. IV al s. XVI.- Al s. XVI es passa a utilitzar termes com chymia, chymista, chymicus… d’on deriven els mots actuals.
  4. 4. LA QUÍMICA DURANT ELS SEGLES XVI I XVII La iatroquímica: Paracels i Helmont- Durant la primera meitat del s. XVI, l’alquímia evoluciona cap a la iatroquímica, fundada pel metge suís Paracels.- Es tracta d’una espècie de química mèdica, farmacèutica i toxicològica amb clars vestigis alquímics.- Paracels va adoptar els quatre elements Aristotèlics als quals els hi va sumar tres elements alquímics: Sofre, mercuri i sal. La sal era el principi d’incombustibilitat i no volatilitat, el sofre el principi de l’inflamabilitat i el mercuri, el de la fusibilitat i volatilitat.- A La segona meitat del s. XVI i la primera meitat del s. XVII, Jan Baptista Helmont, un seguidor de Paracels, va suggerir que la matèria estaria composta per dues substàncies fonamentals: l’aire i lAigua. La seva gran aportació va ser el control quantitatiu en molts experiments mitjançant la pesada amb la balança. Va ser un clar precursor de Lavoisier.
  5. 5. LA QUÍMICA DURANT ELS SEGLES XVI I XVII Robert Boyle: el químic escèptic i la teoria corpuscular- Al segle XVII, el químic irlandès Robert Boyle, va encetar una nova etapa, el precientifisme químic, gràcies a la importància que li va donar a l’observació, l’experimentació i el raonament.- Boyle basa l’explicació final de la naturalesa de la matèria en el seu caràcter corpuscular i en principis mecànics i geomètrics de les seves partícules constituents.- Boyle va establir una nova definició d’àcid base en descobrir que aquests agafaven una certa coloració amb extractes vegetals, els indicadors.- Els estudis sobre la compressibilitat dels gasos, junt amb Robert Hooke, li van permetre poder enunciar la llei que avui en dia porta el seu nom.- Nicolas Lémery va ser un altre químic que va defensar la teoria corpuscular de la matèria en aquesta època i va escriure Cours de Chimie, un manual de referència durant molt de temps per a l’ensenyament de la química.
  6. 6. LA QUÍMICA DEL SEGLE XVIII La teoria del flogist- Els fenòmens de combustió i calcinació dels metalls van constituir un dels temes centrals de l’experimentació química.- El metge i químic Georg Ernst Stahl va crear la teoria del flogist per explicar aquests dos fenòmens i va tenir molta repercussió durant el segle XVIII.- Segons aquesta teoria, tots els cossos que eren inflamables o que es podien transformar per la calor contenien una substància, el flogist. Aquest, es desprenia en la calcinació dels metalls i en la combustió dels materials orgànics i en els processos de respiració, fermentació i putrefacció. A més, aquest procés es considerava reversible.- En el cas dels cossos orgànics aquesta recuperació del material inicial no era possible al quedar totalment destruït en la combustió.- Error bàsic de la teoria: identificar una propietat amb un substrat material. Gran problema de la teoria: els metalls guanyaven pes en ser cremats en presència d’aire, quan en teoria haurien de perdre’n ja que es despendrien del flogist.- Finalment, va ser Lavoisier qui va explicar satisfactòriament que aquella teoria predominant al segle XVII, era errònia.
  7. 7. LA QUÍMICA DEL SEGLE XVII La química pneumàtica- La química del segle XVIII també està molt marcada per l’estudi i descobriment dels gasos, anomenats aires. Es tractava de la química pneumàtica.- Un tret decisiu va ser l’invent del cubell pneumàtic, un dispositiu creat per Stephen Hales, que permetia que els gasos despresos en una reacció fossin recollits en un atuell o cubell amb aigua. (F.6)- El químic anglès Joseph Black va descobrir el diòxid de carboni, anomenat aire fix. En va detectar quan va calcinar carbonats i va demostrar que aquest gas formava part de l’aire en petites quantitats.- Henry Cavendish va descobrir l’aire inflamable, l’hidrogen actual, per reacció entre àcid sulfúric i ferro.- John Priestley va ser el químic anglès que va fer les aportacions més grans en la química pneumàtica: va descobrir i caracteritzar uns 20 gasos, va aïllar el nitrogen de l’aire, anomenat aire flogístic i va descobrir l’oxigen escalfant òxid de mercuri amb una lent. El va anomenar aire desflogistitzat i va resultar ser el mateix gas obtingut pel químic suec Scheele, que va anomenar aire de foc.
  8. 8. LA QUÍMICA DEL SEGLE XVII Lavoisier i la nova química- La química tal i com la coneixem actualment va començar a finals del segle XVIII gràcies al químic Antoine Laurent Lavoisier, el pare de la química moderna.- Lavoisier es ba interessar en l’estudi de l’augment de pes dels metalls en la calcinació i per la composició de l’aire. Va arribar a la conclusió que l’aire es fixava en moltes reaccions i alhora aquest “aire fixat” es tornava a desprendre en el procés invers, la descomposició de la calç.- L’experiment de Priestley va donar a Lavoisier la idea de que aquest “aire fixat” dels seus experiments era “l’aire desflogistitzat” d’en John, és a dir, l’oxigen tal com li diem actualment.- Lavoisier va interpretar que “l’aire desflogistitzat” era la part més pura de l’aire atmosfèric i que era responsable de l’augment de pes dels metalls en la seva calcinació i per tant, que devia formar part dels òxids.- Aquest era l’aire respirable i el va batejar com “oxigen”, que vol dir formador d’òxids, ja que creia que l’acidesa que presentaven els òxids de carboni i d’altres no-metalls era a causa de l’oxigen de la seva constitució.
  9. 9. LA QUÍMICA DEL SEGLE XVIII Lavoisier i la nova química- Per tant, Lavoisier substitueix la teoria de flogist per una nova teoria de l’oxidació i formula una nova teoria de l’acidesa, que posteriorment es demostraria que era errònia.- Sobre la composició de l’aire proposa que estava format bàsicament per dos components: l’oxigen i l’azoe, l’aire no respirable i que més endavant es va anomenar nitrogen.- La idea fonamental de Lavoisier va ser la nova noció d’element químic: aquella substància que no es pot descompondre en altres de més simples. Aquesta nova idea va generar un canvi brusc en les idees tradicionals de la química i va comportar fer una revisió de la nomenclatura.- La idea clau d’aquesta nova nomenclatura era que el nombre de cada substància havia de proporcionar dades sobre la seva composició i sobre el seu estat d’oxidació.- L’obra cabdal en la que va exposar aquestes idees va ser Traité élémentaire de chimie, publicada el 1789.
  10. 10. LA QUÍMICA DEL SEGLE XVIII La química i els començaments de la Revolució Industrial- El nou pensament químic va coincidir amb el començament de la Revolució Industrial.- Les fàbriques tèxtils necessitaven nous processos químics per poder convertir les fibres en cotó fi i la fabricació de sabó i de vidre també es va estendre, de manera que va créixer la demanda de productes químics.- Es necessitava àcid sulfúric per als acabats tèxtils i per fabricar carbonat de sodi i hidròxid de sodi.- La indústria alcalina també es va començar a desenvolupar gràcies a un procés introduït per Nicolas Leblanc amb el que es produïa carbonat de sodi a partir de sal comuna, carbó i calcària.- També es necessitava lleixiu per als acabats tèxtils i Charles Tennant va obtenir pólvores de blanqueig (hipoclorit de calci) mitjançant l’absorció de clor gas en carbonat de calci.
  11. 11. LA QUÍMICA DEL SEGLE XIX El període en què la química pren embranzida- La teoria atòmica la va establir el químic anglès John Dalton i es va acceptar en la segona meitat del segle XX després de forces dubtes.- En l’acceptació de la teoria atòmica va tenir molta importància el mètode per determinar les masses atòmiques relatives proposat pel químic italià Stanislao Cannizzaro. Aquest mètode es basava en la hipòtesi feta per Avogadro sobre la proporcionalitat directe entre el volum d’un gas i el nombre de molècules que conté, cosa que va permetre establir amb certesa les masses moleculars relatives dels gasos i per tant, les seves fórmules moleculars.- La taula periòdica la va establir Dimitri Mendeleiev deixant alguns espais en blanc creient en que en aquells forats hi havien altres elements descoberts posteriorment.- El mite sobre la “força vital” va ser desestimat quan es va demostrar que es podien obtenir compostos orgànics a partir de substàncies inorgàniques.- Es va començar a comprendre l’estructura dels compostos orgànics: el carboni era el principal constituent de les molècules orgàniques i estava envoltat de quatre àtoms ordenat tetraèdricament. Amb aquest descobriment, la química orgànica sintètica va obtenir noves substàncies amb propietats extraordinàries, com l’aspirina, comercialitzada a partir del 1899.
  12. 12. LA QUÍMICA DEL SEGLE XIX La química moderna es desenvolupa vertiginosament durant el segle XIX- La comprensió quantitativa de les reaccions químiques es va desenvolupar en termes dels canvis que comportaven  termoquímica, i la velocitat a la què es es produïen  cinètica química.- També es van estudiar les relacions entre l’electricitat i la química  electroquímica i es van millorar els mètodes de la química analítica, basada en els mètodes “humits” i en proves de la flama.- Desenvolupaments industrials important del segle XIX: - Obtenció de tints sintètics a patir de la porpra d’anilina i de Perkin - El canvi del procés Leblanc per produir carbonat de sodi pel procés Solvay - La substitució del procés de les cambres de plom per obtenir àcid sulfúric pel mètode de contacte - El descobriment de la vulcanització del cautxú per Charles Goodyear - El mètode electroquímic de Castner-Keller per a l’obtenció de clor i d’hidròxid de sodi.- Les tècniques químiques del segle XIX van ser molt limitades. Incloïen mètodes de laboratori convencionals, tècniquesanalítiques basades en la mesura de la massa dels precipitats, volumetries, tècniques d’anàlisi dels productes decombustió i una espectroscòpia visible i ultraviolada rudimentària i una espectroscòpia infraroja encara mésrudimentària.
  13. 13. LA QUÍMICA DEL SEGLE XIX La química orgànica, una base prou sòlida durant la segona meitat del segle XIX- A finals del segle XIX, les llacunes més importants en química eren: - No hi havia un comprensió de l’estructura dels àtoms en temes de nucli i electrons. - No es coneixia la base electrònica de la taula periòdica. - No se sabia quina era la naturalesa de l’enllaç químic. - No es coneixia el mecanisme de les reaccions químiques. - En el camp de la química analítica no es disposava de les modernes tècniques físiques analítiques actuals com els raigs X i la ressonància magnètica nuclear. - Pel que fa a la química pràctica: - Els únics sintètics que es coneixien eren la cel·lulosa i la baquelita - No existia cap fàrmac per tractar la sífilis, ni havien obtingut les sulfamides. - No existien els fertilitzants sintètics. - És sorprenent la quantitat de progressos que es van produir en la química en el segle XIX amb la limitació de coneixements i les tècniques disponibles.
  14. 14. LA QUÍMICA DEL SEGLE XX El desenvolupament extraordinari al llarg del segle XX La síntesi de noves molècules- La síntesi de substàncies és l’activitat fonamental en la qual es basa la indústria química i farmacèutica.- La majoria dels nous compostos que se sintetitzen són orgànics, són esquelets formats per àtoms de carboni. La seva estructura electrònica li permet formar enllaços amb altres quatre àtoms, i formar enllaços simples, dobles i triples, cosa que dóna a lloc a una gran varietat quasi infinita d’estructures. De fet, la química de la vida és el resultat de la increïble versatilitat del carboni, i per això s’anomena química orgànica.- La síntesi implica la ruptura i la formació d’enllaços químics per crear noves estructures químiques. La major part de la química orgànica intenta comprendre aquests processos i utilitzar coneixements per dissenyar nous tipus de reaccions.- El químics s’enorgulleixen de dissenyar rutes sintètiques, és a dir, fer la síntesi en el nombre mínim d’etapes i amb els reactius més simples i obtenir el màxim rendiment en cada etapa. Per això es necessiten utilitzar reaccions molt selectives que condueixin a un producte particular abans que qualsevol altre, ja que moltes reaccions transcorren en paral·lel donant productes diferents, els isòmers.
  15. 15. LA QUÍMICA DEL SEGLE XX L’anàlisi química i la determinació de l’estructura de les molècules- La química analítica implica la identificació i la mesura de les traces de les substàncies químiques.- Els químics han desenvolupat una gran quantitat de mètodes analítics per identificar i determinar l’estructura de les substàncies químiques. Mètodes: - Els mètodes clàssics d’anàlisi amb reaccions tipus test. - L’anàlisi dels productes de combustió. - L’electroscòpia visible i ultraviolada (UV). - L’espectroscòpia d’infrarojos (IR). - L’espectroscòpia de masses - La difracció de raigs X, de neutrons i d’electrons. - L’espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear (RMN).
  16. 16. LA QUÍMICA DEL SEGLE XX La recerca de nous catalitzadors- El químic suec Jacob Berzelius va formular la idea de catàlisi l’any 1835. Va descriure el catalitzadors: unes substàncies que participaven en una reacció química i n’incrementava la velocitat, però sense consumir-se.- L’ús de catalitzadors a escala industrial va començar al segle XX amb la producció de l’àcid sulfúric mitjançant el mètode de contacte fent sevir un catalitzador de platí.- Els catalitzadors acceleren les reaccions que serien massa lentes per ser econòmicament rendibles. La cerca de catalitzadors més eficaços i selectius constitueix una important àrea d’investigació en l’actualitat. Es busquen catalitzadors més eficaços per fer més econòmics els processos químics des del punt de vista energètic i catalitzadors més selectius per obtenir el producte desitjat amb el mínim de productes no desitjats, cosa que milloraria el medi ambient.- Els catalitzadors moderns tenen un paper cabdal en les nostres vides com ara amb la gasolina, els plàstics, els anticongelants, els gasos d’escapament del motors que els fan menys perjudicials pel medi ambient…
  17. 17. LA QUÍMICA DEL SEGLE XX La primera meitat del segle XX, quan els plàstics es van fabricar engrans quantitats i van tenir un gran impacte- El desenvolupament de la base teòrica dels polímers va tenir lloc durant les primeres dècades del segle XX.- La ciència dels polímers va aparèixer gràcies al químic Hermann Staudinger. Ell va establir que els polímers no eren una associació de petites molècules unides per forces desconegudes sinó grans macromolècules en forma de cadena amb enllaços covalents normals.- Altres figures importants de la química dels polímers van ser Paul Flory, establint les bases teòriques per la comprensió de la síntesi de polímers, i Wallace Carothers, amb l’invenció del niló.
  18. 18. LA QUÍMICA DEL FUTUR Efectes negatius de la química - Gran part dels residus es mantenen molt de temps amb nosaltres. - La major part dels productes de la nostra civilització es converteix en deixalla. - Els residus gasosos són expulsats de les xemeneies i tubs d’escapament i s’acumulen en l’aire de les nostres ciutats. - Gran part dels residus líquids i sòlids s’aboquen encara als nostres rierols, rius i oceans, estenent- se per tot el món. Efectes positius de la química - Els fertilitzants han comportat un increment del rendiments de les collites. - Alguns productes inhibidors de l’oxidació han permès prolongar el temps d’emmagatzematge dels aliments. - Els mètodes químics de control de natalitat han ajudat a limitar el creixement de la població. - Els nous fàrmacs i vacunes han permès curar i prevenir malalties.
  19. 19. LA QUÍMICA DEL FUTUR I en el futur?- Els nous coneixements genètics permetran un rendiment més alt de les collites i la prevenció de moltes malalties.- El desenvolupament de nous combustibles i d’energies més netes permetrà aprofitar millor els recursos energètics i contaminar menys.- La generalització dels processos de reciclatge permetrà produir menys residus.- El desenvolupament dels nostres materials conduirà a noves aplicacions en el món de la nanoelectrònica i les telecomunicacions.- EN DEFINITIVA: la química té una gran aplicabilitat en el món, més enllà del laboratori i de l’aula. I un coneixement bàsic dels principis químics i de les aplicacions de la química és necessari com un component essencial de la cultura i la formació de qualsevol ciutadà.
  20. 20. BIBLIOGRAFIA Llibre de text:CAAMAÑO, A. i OBACH, D. Química Oxigen 2, Ciències i Tecnologia. Editorial Teide.Barcelona, 2010.

×