La palabra ciencia proviene del latín scientia, que significa saber. Pero no todo el conocimiento cabe dentro de la categoría de ciencia; para que una disciplina pueda ser catalogada como tal, debe reunir ciertas características, entre las que se encuentran el ser sistemática, metódica, especializada y abierta y que produzca investigación científica.
Las diferentes ciencias conocidas se agrupan en: ciencias exactas (ver glosario), es decir, la matemática, física y química; ciencias biológicas (ver glosario), como la zoología, botánica, genética y ecología; ciencias geológicas y geográficas, ciencias médicas y ciencias sociales (ver glosario), como la economía, sociología y demografía.
Para llegar a nuevos conocimientos, los científicos e investigadores de cada una de las diferentes ciencias tuvieron como punto de partida la observación; los grandes inventos y las sorprendentes teorías que hasta el día de hoy sirven de base a la creación de nueva tecnología, han tenido su origen en experiencias o fenómenos que los hombres con mentalidad científica han enfrentado, incluso en situaciones muy cotidianas, y que han sabido reconocer como hechos significativos.
Cómo hacer ciencia: el método científico
Quizás pienses que la ciencia es propiedad de los grandes científicos y que estos, antes de realizar sus descubrimientos, siguieron una serie de pasos que les permitieron demostrar, mediante experimentos, sus hallazgos en determinado campo de estudio.
Sin embargo, en la vida diaria, nosotros también desarrollamos, en cierto nivel, conocimientos. Por ejemplo: si nunca has visto una determinada fruta en tu vida, cuando llega a tus manos, por lo general lo primero que haces es observar su forma, preguntándote cuál será su sabor o si es venenosa. Luego la tocas, la hueles y si su aroma es agradable, la comes y aprecias su sabor. En este caso, descubriste algo nuevo sin necesidad de ser un gran científico.
Sin embargo, aplicaste, quizás sin saberlo, algunos pasos básicos de lo que se conoce como método científico, el cual integra una serie de etapas, como la observación, el problema, la hipótesis y la experimentación, situaciones similares al ejemplo de la fruta.
En las siguientes páginas podrás reconocer los pasos de este método, a través de los experimentos que iremos desarrollando.
Entre las ciencias existen diferencias; por ejemplo, entre la química y las ciencias sociales. En ambas se usa el método científico, pero en la química hay mayor precisión en la predicción de efectos y posterior ratificación de las etapas del método científico. Por lo tanto, la química es una ciencia exacta, no así las ciencias sociales, porque no siempre es técnicamente posible el desarrollo de las experiencias que plantea, por lo que no puede comprobar sus hipótesis.
Naturaleza de la química
La química es una disciplina cuyo objeto de estudio es la descripción de las propiedades de las sustancias y los intercambios de materia que se establecen entre ellas, denominados reacciones químicas.
Dentro de las ciencias, la química es una de las más entretenidas, pues con ella se puede aprender y conocer una serie de nuevos conceptos, los cuales se pueden poner a prueba por medio de la experimentación.
Sin embargo, la química no sólo se encarga de estudiar los elementos químicos, su estructura y organización en la tabla periódica y las reacciones químicas en las cuales interactúan. También es una ciencia integral y disciplinaria, pues por medio de su estudio podemos comprender otras ciencias, como la bioquímica, la biología, la fisiología y la físico-química.
La química está presente en nuestra vida diaria. Por ejemplo: al alimentarnos diariamente, nos nutrimos, ya que la comida nos proporciona energía, la que se produce debido a diferentes reacciones químicas ocurridas en nuestras células. Esta energía la usamos para caminar, correr y estudiar, entre otras actividades. Ahora mismo puedes leer sin problemas gracias a que tu cuerpo está liberando energía proveniente de las reacciones químicas, que tú mismo, sin darte cuenta, estás generando en tu organismo. Asimismo, los mismos alimentos que consumimos (leche, frutas y carnes, por ejemplo) son producto de reacciones químicas complejas.
En la naturaleza estas reacciones se efectúan a diario en los organismos. La fotosíntesis es un ejemplo. A través de ella, las plantas sintetizan azúcares que son almacenados en órganos especializados, como los frutos que luego nos servimos (ver recuadro en página de reacciones químicas). Y así podemos seguir enumerando muchas otras reacciones en las cuales la química se hace presente en nuestras vidas.
Glosario
– Ciencias exactas: aquellas que, mediante cálculos numéricos o el empleo de fórmulas o leyes, obtienen sus resultados ante un problema o fenómeno natural.
– Ciencias biológicas: se ocupan del estudio de los seres vivos, así como de su interacción con el medio que los rodea.
– Ciencias sociales: las que estudian el comportamiento del hombre como individuo y en sociedad.
Los inicios de la química
Empédocles de Agrigento (430 a.C) afirmó que la Tierra estaba formada por cuatro elementos: tierra, aire, agua y fuego.
Aristóteles (330 a.C) supuso, además, que el cielo constituía un quinto elemento, llamado éter. Los griegos creían que las sustancias de la Tierra estaban formadas por distintas combinaciones de estos elementos. Asimismo, se planteaban la cuestión de si la materia podía ser dividida indefinidamente, o si se llegaría a un punto en el que las partículas fuesen indivisibles.
El filósofo Demócrito de Abdera concluyó que las partículas indivisibles eran los átomos, palabra que significa «no divisible», y sugirió que algunas sustancias estaban compuestas por diversos átomos o combinaciones de estos. También pensaba que una sustancia podía convertirse en otra al ordenar sus átomos de diferente manera.
Los alquimistas de la Edad Media fueron los impulsores de teorías y especulaciones químicas, pero que no se basaban en la experimentación, sino en suposiciones y creencias acerca de un fenómeno determinado. La mayoría de ellos trabajaban estimulados por la posibilidad de transformar los metales ordinarios en oro, creyendo que estos eran compuestos formados por mercurio y azufre en diferentes proporciones y que si se lograba cambiar la cantidad de estos elementos dentro de las sustancias, se obtendría el preciado metal. Su labor explicó las reacciones químicas despertando el interés por estudiar lo que hoy llamamos reactivos químicos.
Sólo unos pocos alquimistas aplicaron sus conocimientos a otras áreas, como en el caso de Philippus Theophrastus Bombasto von Hohenheim, más conocido como Paracelso, el cual derivó a la medicina lo aprendido con la alquimia, logrando importantes éxitos.
La piedra filosofal
Los alquimistas de la Edad Media creían que para lograr la transformación de metales como el plomo, sin gran valor, en oro o plata, había que agregar y combinar una cantidad justa de mercurio, a fin de lograr la transmutación. También pensaban que para que esta reacción se produjera tendría que ocurrir en presencia de un catalizador (sustancia que provoca la modificación de ciertos cuerpos sin modificarse ella misma) al que se llamó piedra filosofal. La historia de la alquimia es básicamente la historia de la búsqueda de este catalizador.
El método científico
Básicamente, las etapas que se necesitan para establecer una ley científica son tres: observar hechos comunes o extraordinarios; suponer una cosa posible, es decir, establecer una hipótesis que, si resulta verdadera, explique esos hechos, y deducir de esta hipótesis consecuencias que puedan ser puestas a prueba por la observación. Si las consecuencias son comprobadas, se acepta temporalmente la hipótesis como verdadera, aunque después se modifique por nuevos descubrimientos.
Como bien lo ejemplifica el filósofo inglés Bertrand Russell “… en esencia, el primer hombre que dijo: ‘el fuego quema’, estaba empleando el método científico; sobre todo si había decidido quemarse varias veces”.
Una pequeña muestra
Los materiales que usamos o vemos a diario se pueden encontrar en diferentes formas, a continuación te mostraremos algunos de ellos de acuerdo con la siguiente clasificación: Mezcla heterogénea (Mhe), Mezcla homogénea (Mho), Compuesto (C), Elemento (E).
– Cerveza (Mho)
– Mercurio (E)
– Madera (C)
– Acero (Mho)
– Escombro (Mhe)
– Ácido acético (C)
– Óxido de zinc (C)
– Plomo (E)
¿Sabías que?
Luego de realizar sus experimentos, los científicos publican sus resultados en revistas y libros científicos internacionales.
