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• Sindy Castro

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ATOMO El término átomo proviene del griego ἄτομον («átomon»), unión de dos vocablos: α (a), que significa "sin", y τομον (tomon), que significa "división" ("indivisible", algo que no se puede dividir), y fue el nombre que se dice les dio Demócrito de Abdera, discípulo de Leucipo de Mileto, a las partículas que él concebía como las de menor tamaño posible. Un átomo es la unidad constituyente más pequeña de la materia que tiene las propiedades de un elemento químico. Cada sólido, líquido, gas y plasma se compone de átomos neutros o ionizados. Los átomos son muy pequeños; los tamaños típicos son alrededor de 100 pm (diez mil millonésima parte de un metro). No obstante, los átomos no tienen límites bien definidos y hay diferentes formas de definir su tamaño que dan valores diferentes pero cercanos. Los átomos son lo suficientemente pequeños para que la física clásica dé resultados notablemente incorrectos. A través del desarrollo de la física, los modelos atómicos han incorporado principios cuánticos para explicar y predecir mejor su comportamiento. Cada átomo se compone de un núcleo y uno o más electrones unidos al núcleo. El núcleo está compuesto de uno o más protones y típicamente un número similar de neutrones. Los protones y los neutrones son llamados nucleones. Más del 99,94 % de la masa del átomo está en el núcleo. Los protones tienen una carga eléctrica positiva, los electrones tienen una carga eléctrica negativa y los neutrones tienen ambas cargas eléctricas, haciéndolos neutros. Si el número de protones y electrones son iguales, ese átomo es eléctricamente neutro. Si un átomo tiene más o menos electrones que protones, entonces tiene una carga global negativa o positiva, respectivamente, y se denomina ion (anión si es negativa y catión si es positiva). Los electrones de un átomo son atraídos por los protones en un núcleo atómico por la fuerza electromagnética. Los protones y los neutrones en el núcleo son atraídos el uno al otro por una fuerza diferente, la fuerza nuclear, que es generalmente más fuerte que la fuerza electromagnética que repele los protones cargados positivamente entre sí. Bajo ciertas circunstancias, más acentuado cuanto mayor número de protones tenga el átomo, la fuerza electromagnética repelente se vuelve más fuerte que la fuerza nuclear y los nucleones pueden ser expulsados o desechados del núcleo, dejando tras de sí un elemento diferente: desintegración nuclear que resulta en transmutación nuclear. El número de protones en el núcleo define a qué elemento químico pertenece el átomo: por ejemplo, todos los átomos de cobre contienen 29 protones. El número de neutrones define el isótopo del elemento.5 El número de electrones influye en las propiedades magnéticas de un átomo. Los átomos pueden unirse a otro u otros átomos por enlaces químicos (en los cuales se comparten los electrones de dichos átomos) para formar compuestos químicos tales como moléculas y redes cristalinas.

ELEMENTOS QUIMICOS Un elemento químico es un tipo de materia constituida por átomos de la misma clase. En su forma más simple, posee un número determinado de protones en su núcleo, haciéndolo pertenecer a una categoría única clasificada con el número atómico, aun cuando este pueda desplegar distintas masas atómicas. Es un átomo con características físicas únicas, aquella sustancia que no puede ser descompuesta mediante una reacción química, en otras más simples. Pueden existir dos átomos de un mismo elemento con características distintas y, en el caso de que estos posean número másico distinto, pertenecen al mismo elemento pero en lo que se conoce como uno de sus isótopos. También es importante diferenciar entre los «elementos químicos» de una sustancia simple. Los elementos se encuentran en la tabla periódica de los elementos. Elemento químico, o solamente elemento, es una sustancia formada por átomos que tienen igual cantidad de protones en el núcleo, este número se conoce como el número atómico del elemento. Los elementos químicos no pueden ser descompuestos, mediante una reacción química, en otros más simples. Estos se representan por símbolos. Algunos elementos se han encontrado en la naturaleza y otros obtenidos de manera artificial, formando parte de sustancias simples o de compuestos químicos. Muchos han sido creados artificialmente en los aceleradores de partículas o en reactores atómicos. Estos últimos suelen ser inestables y sólo existen durante milésimas de segundo. A lo largo de la historia del universo se han ido generando la variedad de elementos químicos a partir de nucleosíntesis en varios procesos, fundamentalmente debidos a estrellas. La abundancia de un elemento químico indica en términos relativos cuán común es, o cuánto existe de dicho elemento comparado con otros elementos químicos. Se puede medir o expresar la abundancia de varias formas, por ejemplo mediante la fracción de masa (igual a la fracción de peso), o fracción molar (fracción de átomos, o a veces fracción de moléculas, en el caso de gases), o en función de la fracción volumétrica. La medida de la fracción volumétrica es una medida de abundancia usual en mezclas de gases tales como atmósferas, que es muy similar a la fracción molar molecular para mezclas de gases ideales (es decir mezclas de gases a densidades y presiones relativamente reducidas). Sin embargo, el hidrógeno es diatómico mientras que el helio no lo es en las condiciones existentes en la atmósfera exterior de Júpiter, la fracción molar molecular (fracción de todas las moléculas de gas, o fracción de la atmósfera expresada como volumen) del hidrógeno en la atmósfera exterior de Júpiter es aproximadamente 86%, y del 13% para el caso del helio.

EL UNIVERSO Y SU ESTRUCTURA La materia del Universo está ordenada. La fuerza de gravedad hace que la materia se agrupe formando estructuras. Desde las más simples, como las estrellas o los sistemas solares, hasta las gigantescas murallas de galaxias. Aun así, la expansión del Universo hace que las distintas estructuras se alejen unas de otras a gran velocidad. Las estructuras más distantes son las más grandes y antiguas. Se formaron cuando el Universo aún era muy joven, y ayudan a conocer su evolución. Jerarquía de estructuras Estructuras menores: son los cuerpos celestes, como los planetas y las estrellas, y las pequeñas agrupaciones, como nuestro Sistema Solar. Galaxias: son estructuras intermedias. Agrupan familias de estrellas, gas, polvo y materia oscura. Sólo en el universo visible hay más de 100.000 millones, y pueden agrupar billones de estrellas. Muchas tienen un agujero negro en su centro. Nuestra galaxia es la Vía Láctea. Cúmulos de galaxias: son conjuntos de galaxias envueltos en gas caliente. Su diámetro alcanza varios millones de años luz. Las galaxias giran unas en torno a otras, unidas por la gravedad. A veces chocan o se absorben unas a otras. La Vía Láctea pertenece a un cúmulo llamado Grupo Local, formado por 25 galaxias. Supercúmulos de galaxias: Son conjuntos de cúmulos de galaxias. Miden cientos de millones de años luz. Forman grandes capas por todo el Universo visible. El Grupo Local forma parte del Supercúmulo de Virgo. Murallas: estas son las últimas estructuras descubiertas, las más antiguas y grandes del Universo. Forman enormes franjas de supercúmulos de galaxias. La gran muralla de Sloan, en la imagen, mide 1.370 millones de años luz. El Gran Atractor El Supercúmulo de Virgo y el resto de estructuras del Universo visible avanzan hacia un misterioso punto llamado el Gran Atractor. Su centro está a 150 millones de años luz. Se descubrió a finales de los 80 y aún no se sabe qué es, aunque podría tratarse de una estructura aún mayor que los astrónomos llaman Laniakea ("cielo inmenso", en hawaiano).

ELEMENTOS DEL SISTEMA SOLAR Los elementos del sistema solar son principalmente cuerpos celestes que giran en órbitas en torno una estrella; el Sol. Se estima que el sistema solar se formó hace unos 4.600 millones de años. Se ubica en la galaxia de la Vía Láctea y, obviando al sol, la estrella más cercana conocida es Próxima Centauri, que se encuentra a 4,2 años luz del sol. Sol: Es la estrella central del sistema solar, que orbitan todos los demás cuerpos celestes y objetos astronómicos. Representa el 99,75% de la masa total del sistema solar y es vital para la vida en el planeta Tierra. Se estima su formación hace 5.000 millones de años. Es un elemento clave en prácticamente todos los procesos de la naturaleza y para otro gran número de aspectos, como la medición del tiempo. La duración del ciclo orbital de un planeta alrededor del Sol es lo que se conoce como año. Planetas terrestres: Los 4 planetas más cercanos al Sol, Mercurio, Venus, Tierra y Marte, son normalmente conocidos como planetas terrestres debido a su composición alta en silicatos y de naturaleza rocosa. También poseen un núcleo ferroso que se encuentra en estado líquido. Son significativamente menores en tamaño a los 4 planetas restantes y entre todos suman apenas 3 satélites (uno de la Tierra y 2 de Marte). Planetas gaseosos: Los planetas restantes del sistema solar son Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, llamados planetas gaseosos por tener una masa compuesta casi enteramente por gases y fluidos, además de no contar con una corteza palpable. Tienen un volumen significativamente mayor al de los 4 planetas terrestres, por lo que también son denominados planetas gigantes. Planetas enanos: Los planetas enanos son cuerpos celestes de tamaño bastante inferior al de un planeta normal y gravitacionalmente dependientes, ya que comparten su espacio orbital con otros cuerpos. Pese a esto, no son considerados satélites. Satélites: Son cuerpos celestes que orbitan alrededor de un planeta (generalmente más grandes) que a su vez orbita una estrella madre. Existen 168 satélites en el sistema solar, siendo el de mayor tamaño el de la Tierra, llamado Luna. Cuerpos menores: Asteroides, cometas y meteoritos son algunos otros objetos astronómicos que abundan en el sistema solar. Los asteroides y meteoritos están constituidos de material rocoso y se diferencian por su tamaño (los objetos mayores a 50 metros de diámetro se consideran asteroides), los cometas están compuestos por hielo y polvo.

HISTORIA DE ASTRONOMIA La historia de la astronomía es el relato de las observaciones, descubrimientos y conocimientos adquiridos a lo largo de la historia en materia astronómica. La astronomía surge desde que la humanidad dejó de ser nómada y se empezó a convertir en sedentaria; luego de formar civilizaciones o comunidades empezó su interés por los astros. Desde tiempos inmemorables se ha visto interesado en los mismos, estos han enseñado ciclos constantes e inmutabilidad durante el corto periodo de la vida del ser humano lo que fue una herramienta útil para determinar los periodos de abundancia para la caza y la recolección o de aquellos como el invierno en que se requería de una preparación para sobrevivir a los cambios climáticos adversos. La práctica de estas observaciones es tan cierta y universal que se han encontrado a lo largo y ancho del planeta en todas aquellas partes en donde ha habitado el hombre. Se deduce entonces que la astronomía es probablemente uno de los oficios más antiguos, manifestándose en todas las culturas humanas. La inmutabilidad del cielo, está alterada por cambios reales que el hombre en sus observaciones y conocimiento primitivo no podía explicar, de allí nació la idea de que en el firmamento habitaban poderosos seres que influían en los destinos de las comunidades y que poseían comportamientos humanos y por tanto requerían de adoración para recibir sus favores o al menos evitar o mitigar sus castigos. Este componente religioso estuvo estrechamente relacionado al estudio de los astros durante siglos hasta cuando los avances científicos y tecnológicos fueron aclarando mucho de los fenómenos que en un principio no eran comprendidos. Esta separación no ocurrió pacíficamente y muchos de los antiguos astrónomos fueron perseguidos y juzgados al proponer una nueva organización del universo. Actualmente estos factores religiosos superviven en la vida moderna como supersticiones. Ante la imposibilidad de encontrarles una explicación, estos prodigios del cielo se asociaron con la magia y la religión, buscando en ellos la razón y la causa de los fenómenos sucedidos en la Tierra. Esto, junto con la superstición y el poder que otorgaba la capacidad de leer los destinos en las estrellas, dominaron las creencias humanas durante siglos. Muchos años de observación sentaron las bases científicas de la Astronomía con explicaciones más aproximadas sobre el Universo. Sin embargo, las creencias geocentristas, apoyadas por grupos religiosos y políticos con claros intereses de dominación, impusieron durante muchos siglos un sistema erróneo, impidiendo además el análisis y estudio de estas ciencias. En tales condiciones sociales, la historia de la astronomía fue un camino difícil.

ORGANIZACIÓN DE LAS CIENCIAS NATURALES Ciencias de la naturaleza; conjunto de disciplinas que estudian la naturaleza tomada como un todo; es una de las tres esferas básicas del saber humano (las otras dos son las ciencias de la sociedad y las del pensar). La ciencia natural constituye la base teórica de la técnica industrial y agrícola, así como de la medicina; es el fundamento científico del materialismo filosófico y de la interpretación dialéctica de la naturaleza. Pueden mencionarse cinco grandes ciencias naturales: la Biología, la Física, la Química, la Geología y la Astronomía. La biología estudia el origen, la evolución y las propiedades de los seres vivos. La Biología: se ocupa del estudio de los seres vivos y, más específicamente, de su origen, su evolución y sus propiedades (Génesis, Nutrición, Morfogénesis, Reproducción, Patogenia, etc.). La física: es la ciencia natural que se centra en las propiedades e interacciones de la materia, la energía, el espacio y el tiempo. Los componentes fundamentales del universo forman parte de su campo de acción. La química, en cambio, se focaliza en la Materia: su composición, estructura, propiedades y cambios que experimenta durante distintos tipos de reacciones. La geología: analiza el interior del globo terrestre (estructuras, cambios, materia que lo compone, su mecanismo de formación, los cambios o alteraciones que ésta ha experimentado desde su origen, y la textura y estructura que tiene en el actual estado, etc.). La hidrología, la meteorología y la oceanografía son Ciencias que pueden incluirse dentro de la geología. La astronomía: es la ciencia de los cuerpos celestes, sus movimientos, los fenómenos ligados a ellos, su registro y la investigación de su origen a partir de la información que llega de ellos a través de la radiación electromagnética o de cualquier otro medio.. Los astrónomos estudian los Planetas, las Estrellas, los Satélites y todos aquellos cuerpos y fenómenos que se encuentren más allá de la frontera terrestre. La Química: se ocupa del estudio de la composición, la estructura y las propiedades de la materia, así como de los cambios de sus Reacciones químicas. En definitiva, puede decirse que las ciencias naturales se encargan de todo aquello dado por la naturaleza. El ser humano, como cuerpo físico, es estudiado por la biología; sin embargo, su dimensión social forma parte de las ciencias sociales (como la Sociología, por ejemplo).

FISICA DE LA ANTIGÜEDAD Y FISICA MODERNA Existen diversas ciencias que nos permiten entender mucho mejor el mundo en el cual habitamos; entre ellas tenemos la química y la física; ambas han trabajado muchas veces en conjunto para desarrollar leyes o teorías que permitieron, luego, las posteriores invenciones de las cuales hoy disfrutamos.. La definición de física moderna nos dice que ésta incorpora elementos de los tres aspectos previamente mencionados, pero al mismo tiempo no puede separarse del resto del contexto. Física Antigua La definición de física también menciona a la “antigua”, esta es, obviamente, la que solía practicarse en la antigüedad por los chinos, babilonios, mayas y egipcios. Éstos observaron los movimientos de planetas y lograron predecir eclipses pero sin encontrar un sistema que pudiera explicarlos; los filósofos griegos fueron quienes introdujeron dos ideas cruciales sobre los componentes del Universo: el atomismo y la teoría de los elementos. Se produjeron notables avances en la física durante el período helenístico; allí Arquímedes confeccionó varios aparatos mecánicos muy prácticos utilizando palancas y tornillos y midió la intensidad de los objetos sumergiéndolos en un líquido. Aristarco de Samos halló la relación entre las distancias de la Tierra al Sol y de la primera a la Luna; el astrónomo y matemático Tolomeo propuso el sistema que hoy lleva su nombre para explicar el movimiento planetario. La definición de física antigua involucra a Newton, quien cuando tenía 23 años, desarrolló los principios de la mecánica, formuló la ley de gravitación universal y separó la luz blanca en sus colores que la constituyen. Física Moderna La física moderna comienza a principios del siglo XX, cuando el alemán Max Planck investiga sobre el “cuanto” de energía. Planck decía que eran partículas de energía indivisibles, y que éstas no eran continuas como decía la física clásica. Por ello nace esta nueva rama de la física, que estudia las manifestaciones que se producen en los átomos, los comportamientos de las partículas que forman la materia y las fuerzas que las rigen. Se conoce, generalmente, por estudiar los fenómenos que se producen a la velocidad de la luz o valores cercanos a ella, o cuyas escalas espaciales son del orden del tamaño del átomo o inferiores. Los temas anteriormente tratados de la física clásica no servían para resolver los problemas presentados, ya que estos se basan en certezas y la física moderna en probabilidades, lo que provocó dificultades para adaptarse a las nuevas ideas. En 1905, Albert Einstein publicó una serie de trabajos que revolucionaron la física, principalmente representados por “La dualidad onda-partícula de la luz” y “La teoría de la relatividad” entre otros.

NATURALEZA DEL CONOCIMIENTO CIENTIFICO Actividad que permite al hombre adquirir certeza de la realidad y se manifiesta como un conjunto de representaciones de las cuales tenemos certeza de que son verdaderas. Permite enfrentar la realidad: se presenta como una relaciòn entre dos elementos: cognoscente llamado sujeto conocido llamado objeto. El conocimiento es el acto consciente e intencional para aprehender las cualidades del objeto y primariamente es referido al sujeto, el Quién conoce, pero lo es también a la cosa que es su objeto, el Qué se conoce. Su desarrollo ha ido acorde con la evolución del pensamiento humano. La epistemología estudia el conocimiento y ambos son los elementos básicos de la investigación científica, la que se inicia al plantear una hipótesis para luego tratarla con modelos matemáticos de comprobación y finalizar estableciendo conclusiones valederas y reproducibles. La investigación científica ha devenido en un proceso aceptado y validado para solucionar interrogantes o hechos nuevos encaminados a conocer los principios y leyes que sustentan al hombre y su mundo; posee sistemas propios basados en el método de hipótesis-deducción/inducción complementados con cálculos estadísticos y de probabilidades. El buen manejo de la teoría del conocimiento en investigación científica permite respuestas correctas y técnicas a cualquier hipótesis, razón por la que el investigador científico debería conocer su teoría y evolución. La ciencia consiste en dos cosas, un cuerpo de conocimiento y el proceso por el cual ese conocimiento es producido. Este segundo componente de la ciencia nos provee con una manera de pensar y saber acerca del mundo. Comúnmente, solamente miramos el componente de la ciencia "cuerpo del conocimiento." Se nos presenta conceptos científicos en forma de declaración. La tierra es redonda, los electrones son cargados negativamente, nuestro código genético es contenido en nuestro ADN, el universo tiene una edad de 13.7 billones de años - con poca información acerca del proceso que llevó a ese conocimiento y porque podemos confiar en él. Pero existen un número de cosas que distinguen el proceso científico y que nos dan confianza en el conocimiento producido por ello. La ciencia selecciona, organiza y relaciona los hechos. La ciencia avanza en la medida en que se logra acumular nuevos conocimientos. La ciencia avanza en la medida que en que logra plantearse y resolver problemas. “Ciencia es el conjunto de conocimientos racionales, ciertos y probables, obtenidos metódicamente, sistematizados y verificables, que hacen objeto de una misma naturaleza”.

EL METODO CIENTIFICO El método científico es un conjunto de pasos ordenados, que se emplea principalmente para hallar nuevos conocimientos en las ciencias. Para ser llamado científico, un método de investigación debe basarse en lo empírico y en la medición, sujeto a los principios de las pruebas de razonamiento. Según el Oxford English Dictionary, el método científico es «un método o procedimiento que ha caracterizado a la ciencia natural desde el siglo XVII, que consiste en la observación sistemática, medición, experimentación, la formulación, análisis y modificación de las hipótesis». El método científico está sustentado por dos pilares fundamentales: la reproducibilidad y la refutabilidad. El primero, la reproducibilidad, implica la capacidad de repetir un determinado experimento, en cualquier lugar y por cualquier persona. Este pilar se basa, esencialmente, en la comunicación y publicidad de los resultados obtenidos (por ejemplo, en forma de artículo científico), y su verificación por la comunidad científica. El segundo pilar, la refutabilidad, implica que toda proposición científica debe ser susceptible de ser falsada o refutada (falsacionismo), siendo la falsabilidad el modus tollendo tollens del método hipotético-deductivo experimental. Según James B. Conant, no existe un método científico. El científico usa métodos definitorios, métodos clasificatorios, métodos estadísticos, métodos hipotéticodeductivos, procedimientos de medición, entre otros. Y según esto, referirse a el método científico, es referirse a este conjunto de tácticas empleadas para constituir el conocimiento, sujetas al devenir histórico, y que eventualmente podrían ser otras en el futuro. Por ello se deben sistematizar las distintas ramas dentro del campo del método científico. El método científico es una serie ordenada de pasos usados para producir nuevos conocimientos válidos de forma confiable. La estructura de reglas y principios coherentemente concatenados del método científico permite minimizar la influencia de la subjetividad del científico en su trabajo, lo cual refuerza la validez de los resultados, y por ende, del conocimiento producido. El método científico abarca entonces las prácticas utilizadas y ratificadas por la comunidad científica como válidas a la hora de exponer y confirmar sus teorías. Las teorías científicas, destinadas a explicar de alguna manera los fenómenos que observamos, pueden apoyarse o no en experimentos que certifiquen su validez. Es decir, el mero uso de experimentos no es necesariamente sinónimo del uso del método científico, o de su realización al 100 %. Así queda definido el método científico tal y como es normalmente entendido, es decir, la representación social dominante del mismo. Esta definición se corresponde sin embargo únicamente a la visión de la ciencia denominada positivismo en su versión más primitiva.

INSTRUMENTOS DE LABORATORIO Instrumentos de laboratorio es un término general aplicable a todos los medidores, recipientes y otras herramientas que uno pueda imaginar para realizar síntesis y análisis en el ámbito de los diversos trabajos de laboratorio. Los instrumentos de laboratorio a veces están expuestos a impactos químicos y físicos extremos, y a la vez tienen que proporcionar resultados de medición precisos, tener una larga durabilidad, y garantizar un manejo seguro al usuario. Esta es la razón por la que los instrumentos de laboratorio se construyen con materiales resistentes y de alta calidad, para satisfacer las altas exigencias en la tecnología de laboratorios. Los instrumentos de laboratorio modernos disponen de interfaces y permiten un trabajo cómodo, no sólo al usuario profesional, sino también al personal no formado, mediante el software incluido en el envío. Comprobados y dotados de certificados de calibración según normativa ISO, los instrumentos de laboratorio proporcionan así resultados de medición de gran valor informativo en un mínimo de tiempo. Estos instrumentos de laboratorio se entregan comprobados y pueden llevar certificado de calibración (ISO) (pedido opcional). O bien en el primer pedido, o bien en sus posteriores recalibraciones (por ejemplo anuales). La separación busca la disolución de compuestos de materiales, para después disponer sólo de materiales homogéneos. Para separar cada uno de los materiales existen diferentes procedimientos y aparatos, con cuya ayuda el trabajador del laboratorio es capaz de realizar los experimentos de manera óptima. En la separación se aplican simples cribas tanto como destiladoras y centrifugadoras. Las centrifugadoras suelen ser los aparatos más utilizados en la separación de los diferentes compuestos. Con estas centrifugadoras, se pueden separar tanto emulsiones como suspensiones. Una emulsión es un compuesto de dos o más líquidos, mientras una suspensión es el compuesto de materiales líquidos y sólidos. Para conseguir la separación de los materiales, la centrifugadora trabaja apoyándose en principios físicos. Y es que durante la separación, el material con la mayor densidad es empujado hacía fuera. Al contrario, el material de menor densidad se mueve hacía dentro, y así se logra la separación con unos de nuestros instrumentos de laboratorio. Para integrar la terminología física en la descripción de nuestros instrumentos de laboratorio, las fuerzas que actúan sobre los compuestos se denominan fuerza centrífuga y fuerza centrípeta. Como mencionamos antes, todos los instrumentos de laboratorio y utensilios de laboratorio tienen que estar siempre limpios y esterilizados, para proporcionar resultados impecables en su próximo uso. Por ello, no sólo ofrecemos instrumentos destinados a experimentos, sino también aquellos que se utilizan para esterilizar. A este sector pertenecen especialmente las máquinas enjuagadoras, que garantizan una limpieza rápida e impecable de sus instrumentos de laboratorio.