Una definición de química

QUIMICA

Introducción

¿Es la química una ciencia dedicada al estudio de cosas o al de procesos, acerca de sustancias o acerca de reacciones químicas? ¿Se define una reacción química por el cambio de ciertas sustancias o las sustancias son definidas por sus reacciones químicas características? Esta es una cuestión ontológica importante para esta ciencia. Por ejemplo Steven Weininger (2000), apunta que a pesar de que los procesos químicos son el centro de mucha de la investigación química, el aparato conceptual para describir estos procesos es sorprendentemente pobre comparado con el que existe para describir estructuras.

Shummer (2004) ha argumentado por un enfoque integrador que combine conceptualmente sustancias y procesos químicos en una red de relaciones dinámicas, de tal forma que sustancias y reactividades se definan mutuamente una a la otra, tanto al nivel teórico como en el experimental.

Este ensayo es como un "inventario", de acuerdo a como lo definimos en otro escrito (Raviolo y Garritz, 2005) que pretende reunir todo un conjunto de recomendaciones a los profesores de química, cuando se enfrenten a la cuestión toral de definir su ciencia y sus conceptos fundamentales:

Un inventario se refiere a un ejemplo concreto de aspectos de enseñanza y aprendizaje de un tema en particular. Se intenta que el inventario represente el razonamiento del profesor, o sea, el pensamiento y acciones de un profesor de ciencia exitoso al enseñar un aspecto específico del contenido científico. Los inventarios ofrecen una forma de capturar la naturaleza holística y la complejidad del conocimiento pedagógico del contenido.

Una definición de química

Empecemos por dar una definición plausible de la química, a partir de la definición del australiano-británico Ronald Sydney Nyholm, que es una de mi preferencia:

La química es el estudio integrado de la preparación, propiedades, estructura y reacciones de los elementos y sus compuestos, así como de los sistemas que forman.

Quizá la razón de tal preferencia provenga de mi dedicación durante más de treinta años a la educación superior, ya que esta definición es utilizable una vez que el alumno, al llegar a este nivel educativo, tiene una idea más o menos aceptable -¿la tendrá, verdaderamente?- de términos como "preparación", "propiedades", "estructura", "reacciones", "elementos", "compuestos" y "sistemas". En breve, la definición expresada es utilizable después del tránsito del alumno por un curso previo de química. Por lo anterior, no es útil para la educación básica ni como una definición primaria de la química.

Sin embargo, se puede avanzar hacia una definición mejor que la anterior mediante la incorporación de algunos términos más comunes o más fundamentales. Por ejemplo, si sustituimos "los elementos y sus compuestos, así como los sistemas que forman" por el término "las sustancias", nos quedamos con una definición más aceptable y breve:

La química es el estudio integrado de la preparación, propiedades, estructura y reacciones de las sustancias.

La simplicidad de la definición es solamente aparente, pues en el concepto de "sustancia" está escondida toda una compleja riqueza sin definir, por ahora. Con esta definición como válida, podríamos decir que la química es el estudio de cuatro cuestiones de "las sustancias", por tanto, según esta definición, "las sustancias" dominan el panorama de la química. No obstante, dos de las cuatro cuestiones que se estudian tienen relación con procesos químicos: la preparación y las reacciones; las otras dos cuestiones tienen que ver más con características de las sustancias: las propiedades y la estructura.

No obstante, este nuevo concepto introducido, el de "sustancia", es más operativo, además de que puede ser sustituido por otro equivalente: "muestra de materia pura", que quizá sea más cercano al neófito.

Veamos otro par de definiciones de química que nos dan Gillespie et al (1994), en las que se da el mismo énfasis en el concepto de "sustancia".

Chemistry is the science of the properties and transformation of substances (al pie de la fotografía en la página 0)

Chemistry is the science that study substances (en la página 1)

Otro modo de proceder para alcanzar una definición de química consiste en plantear una serie de cuestiones a las cuales la química debe responder. He aquí un ejemplo (Miller y Lygre, 1991): ¿De qué están hechos los objetos naturales? ¿Cómo difiere un tipo de materia de otro? ¿Cómo se puede transformar un tipo de materia en otro? ¿Cómo pueden controlarse dichos cambios? ¿Cuánta energía está involucrada en estos cambios?

Este conjunto de cuestiones puede llevarnos hacia una definición como la siguiente, que en este caso se presenta también involucrando la definición previa de "sustancia":

La química es el estudio integral y controlado de las sustancias, su modo de obtención, estructura interna, propiedades, caracterización, transformaciones estructurales y cambios de energía presentes en éstas.

Es evidente que el concepto más fundamental en química es el de materia -escondido en esta última definición dentro de la palabra "sustancias". Si fuéramos temerarios, la química podría aceptar aún la siguiente definición condensada:

La química es el estudio de la materia en sí y el de sus procesos de transformación.

que acierta en señalar dos aspectos esenciales, el estudio de la materia "estática", en tanto tal, y el de la materia en proceso de cambio.

Desde luego, cualquiera de las definiciones que nos hemos planteado no considera un aspecto delicado, que es el de la frontera que, en principio, existe entre las transformaciones físicas y las químicas. La física también estudia la materia y cierto tipo de sus transformaciones... No obstante, este punto será abordado más adelante en este inventario.

De este breve juego de definiciones de química, podemos identificar finalmente un conjunto de seis puntos esenciales de esta ciencia, a partir de los cuales puede integrarse su definición más o menos formal, y que giran alrededor del concepto fundamental de materia o el de sustancia:

a) propiedades físicas y caracterización de las sustancias

b) tipos de materia

c) composición de la materia y pureza de las sustancias

d) transformaciones químicas de las sustancias y cambios energéticos

e) estructura de las sustancias

f) modos de obtención de las sustancias

A partir de estos seis puntos podremos hablar de

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