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Historia F+Q

Enseñando física y química a través de su historia. Un blog colaborativo de los alumnos del Master de Secundaria

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2ºBac_Q_Bloque 4. Síntesis orgánica y nuevos materiales

wohlerWhöler (1800-1882), fue un químico alemán, que, en contra de la concepción de la química de la época, demostró que, a partir de materia inorgánica, el cianato amónico, se podía obtener un compuesto orgánico en el laboratorio, la urea. Fue la primera obtención de un compuesto químico orgánico a partir de uno inorgánico.

La reacción química que se produce es una transposición, que se lleva a cabo disolviendo el cianato amónico en agua y calentando:wohler5

 

 

Whöler era discípulo y ayudante del químico Berzelius, que aseguraba que la materia orgánica no podía formarse a partir de sustancias inorgánicas mediante una síntesis de laboratorio. El pensamiento que existía en la época era que las sustancias orgánicas sólo podían formarse en tejidos vivos que requerían de una “fuerza vital”, o “vis vitalis” inherente a la vida. Este debate se zanjó, cuando Whöler por casualidad en 1828 descubrió cómo se podía obtener la urea a partir de reactivos inorgánicos. Whöler derrumbó así los argumentos de los vitalistas, entre los que se encontraba su maestro Berzelius, que en principio se negó a reconocer el hallazgo de Whöler.

A pesar de ello, la química sigue clasificada en orgánica e inorgánica.

Actividad:

  • Debate contexto histórico: punto de vista de la época sobre los compuestos orgánicos, influencia sobre la clasificación química y la sociedad del momento. Los vitalistas frente a Whöler. Repercusión histórica.
  • Laboratorio de química: Experimento químico: obtención de la urea a partir de cianato amónico, tan solo calentando.

Indicaciones:

A partir del texto dado (referencia al texto al final del documento) en la clase del día anterior, se plantea la actividad y se hacen los grupos. El texto lo deben leer en casa individualmente y traerlo preparado para la actividad.

La actividad consta de dos partes. Para las dos partes se va a trabajar en grupos de 4 personas:

Primera parte: Duración 15 minutos. Las dos partes tendrán que haberse informado sobre el tema previamente.  En el debate, dos personas defenderán la postura de los vitalistas, y dos personas defenderán la postura de Whöler. Una vez llevado a cabo el debate en el aula por grupos, cada grupo anotará los argumentos debatidos y las conclusiones a las que han llegado.

Segunda parte: se llevará a cabo a continuación en el laboratorio, hasta que finalice la duración de la clase (duración aproximada: 35 minutos). Los grupos de 4 llevarán a cabo el experimento de Whöler, obteniendo urea a partir de cianato amónico. El material y reactivos estará preparado para cada grupo, y los alumnos deberán seguir el procedimiento que se les proporcionará y apuntar en el cuaderno de laboratorio las cantidades utilizadas, obtenidas, rendimiento de la reacción y explicar la reacción química que se ha producido.

Criterios de evaluación:

Primera parte: Llevar a cabo el debate y entregar el documento del grupo que contenga: las fuentes de información que ha consultado cada uno individualmente (poner el nombre), y los argumentos y conclusiones debatidos del grupo.

Segunda parte: Llevar a cabo la reacción química, y entregar el cuaderno con la información que se pide. Se debe haber llegado a la síntesis de la urea partiendo del cianato amónico. El cuaderno se entrega a nombre de los cuatro integrantes del grupo.

Cada parte se evaluará independientemente, teniendo un valor del 50% cada parte, siendo necesario participar en el debate y en la síntesis de la urea y entregar los documentos requeridos en cada caso.

Referencia:

Varela, José. 2015. “De lo inorgánico a lo orgánico. Una síntesis para la Historia, la urea y Whöler”. Recuperado de https://ahombrosdegigantescienciaytecnologia.wordpress.com/2015/07/31/de-lo-inorganico-a-lo-organico-una-sintesis-para-la-historia-la-urea-y-wohler/

 

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La síntesis de la Urea

Paradójicamente, fue un discípulo de Berzelius, el químico alemán Friedrich Wöhler (1800 – 1882), quién derribó la teoría vitalista. Wohler era un joven muy entusiasta y algo rebelde, que no estaba convencido de la existencia de la “fuerza vital”.

En 1824 concluyó sus estudios en Estocolmo con Berzelius y cuatro años después, en Berlín, logró sintetizar en el laboratorio un producto elaborado por los organismos vivos, la urea. Esta sustancia, también llamada carbamida (NH2 – CO – NH2), aparece en la orina humana y de muchos animales, aunque también se encuentra en algunos vegetales.

Figura 1-Animación de la síntesis de Wöhler (wikipedia)

Con esta síntesis, Wöhler derrumbó los principales argumentos de los vitalistas, y en particular los de su profesor, que en un principio se negó a admitir el hecho científico.

Este descubrimiento dio gran impulso al avance de la química, pues a partir de entonces, comenzaron a sintetizarse una gran cantidad de sustancias orgánicas más complejas. 


ACTIVIDAD:

  • Se distribuirá a los alumnos de la clase en grupos de 6. Cada grupo deberá buscar en Internet un producto natural que haya sido sintetizado.
  • Cada grupo deberá elaborar un vídeo de presentación. En éste, deberá constar: la formula del compuesto, la reacción de síntesis, quien la realizó, los usos del compuesto sintetizado, y cualquier otra información que quieran aportar.
  • En la siguiente sesión, donde se realizará la visualización de los vídeos, cada grupo dará respuesta a las preguntas que surjan de su compuesto.
  • Con la ayuda del profesor, los alumnos de la clase intentarán establecer un orden cronológico de la síntesis seleccionadas.

OBJETIVOS:

  • Introducción al concepto de síntesis y identificar las reacciones químicas.
  • Valorar la importancia de la química orgánica vinculada al interés social.
  • Familiarizarse con la nomenclatura de compuestos orgánicos y las reacciones químicas.
  • Desarrollar la competencia digital mediante la creación de contenidos y búsqueda de información.
  • Trabajo en grupo: distribución de tareas, organización y puesta en común.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN:

En esta actividad se van a evaluar los siguientes conceptos:

  • El correcto uso de la nomenclatura química
  • La idoneidad del compuesto seleccionado
  • La originalidad en la presentación del vídeo
  • La síntesis de la información

INDICACIONES AL ALUMNO:

Para la realización de la actividad:

  • Se recomienda seleccionar un compuesto de uso en la vida diaria (conocido por todos)
  • En la elaboración del vídeo se recomienda el uso de diferentes técnicas (presentación oral, uso de textos e imágenes, etc.)

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

  • Peña, A. (2017). Okdiario. Recuperado el 10 de octubre de 2018 de https://okdiario.com/curiosidades/2017/03/28/fuerza-vital-sintesis-wohler-863698

M.M.C.

La oferta que inició la Edad del Plástico

“Premio de 10.000 dólares a quien pueda desarrollar un producto capaz de sustituir al marfil en la fabricación de las bolas de billar”

Seguir leyendo “La oferta que inició la Edad del Plástico”

UREA: serendipia, victoria frente al vitalismo y el nacimiento de la química orgánica

El mecanicismo cartesiano es una corriente filosófica, liderada por René Descartes (Figura 1), que afirma que el cuerpo es una máquina y que todas sus operaciones deben ser explicadas por los mismos principios y leyes físicos que se aplican al mundo inanimado.

No obstante, ante el fracaso de esta corriente en la explicación de la singularidad de lo orgánico, el vitalismo (doctrina filosófica que postula que los organismos vivos se caracterizan por poseer una fuerza vital que los diferencia de forma fundamental de las cosas inanimadas; Bechtel and Richardson, 1998) empezó a expandirse por Europa a finales del siglo XVIII.

Figura 1. René Descartes

Desde un punto de vista de la química, los vitalistas hacían una diferenciación inquebrantable entre la química inorgánica (cosas inanimadas) y la química orgánica (organismos vivos). Todo esto cambió gracias al descubrimiento de un joven muy entusiasta y algo rebelde, que no estaba convencido de la existencia de la “fuerza vital”, Friedrich Wöhler (Figura 2).

Figure 2Friedrich Wöhler

En 1828 logró sintetizar en el laboratorio un producto elaborado por los organismos vivos, la urea (NH2 – CO – NH2; Figura 3) a partir de un compuesto inorgánico, cianato amónico (NH4CNO).

Figura 3. Urea

Al mezclar cianato de potasio (KOCN) con cloruro de amonio (NH4Cl), ambos en solución, luego calentar y luego enfriar, obtuvo cianato de amonio. El cual, al calentarse, sufre una transposición, convirtiéndose en urea reacción [1].

Reacción 1. Síntesis de la urea

Había sintetizado un compuesto orgánico a partir de compuestos inorgánicos. El vitalismo no tenía sentido. Wöhler escribió a su maestro Berzelius (Figura 4) lo siguiente:

Debo decir que puedo hacer urea sin la intervención de un riñón animal, sea de hombre o de perro”.

Figura 4Jons Jacob Berzelius

Un aspecto curioso es que se trató de un descubrimiento fortuito, un hallazgo accidental de un resultado tan valioso como inesperado, lo cual se suele designar como serendipia (Romanillos, 2001).

La relevancia de este descubrimiento es tan grande que cuando estudiamos química, siempre se afirma que así nació la disciplina de la química orgánica y así murió la corriente filosófica del vitalismo (Ilana, 2008).

Actividades

  1. Busque y describa dos ejemplos relevantes en el campo de la química aplicada sobre síntesis de compuestos orgánicos a partir de sustancias inorgánicas.
  2. ¿Qué otros descubrimientos conoce que se hayan alcanzado gracias a la serendipia? Describa al menos tres.

Objetivos

  1. Comprender las diferencias entre química orgánica y química inorgánica.
  2. Descubrir los beneficios que supuso para la sociedad la capacidad de síntesis de compuestos orgánicos.
  3. Comprender el contexto social en el que se desarrollaban los avances científicos.

Evaluación

El contenido servirá como introducción a la química orgánica por lo que se evaluará la participación del  alumno y la utilización de un lenguaje apropiado para expresar los conceptos e ideas a trasmitir.

Referencias

Bechtel, W and Richardson, R.C. (1998). Vitalism. In E. Craig (Ed.), Routledge Encyclopedia of Philosophy. London: Routledge. Vitalism

Romanillos, P (2001) Las serendipias más famosas ¡Menuda chiripa!. Oceano Ambar.

Illana Rubio, J.C. (2008) La química y la biología bases de la bioquímica. Nacimiento de una nueva ciencia. Anales de Química, 104(3), 234-239. Recuperado de http://bit.ly/2xtRVNK

Roberto Taboada Puig

Química en azul

[…]Lo que me deslumbró de esa obra fue su intenso color azul, esa textura aterciopelada, esa opacidad, esa fiereza, la luz que desprendía.[…] Seguir leyendo “Química en azul”

De lujo a necesidad: la historia del jabón

“En la vida hay pocas cosas tan comunes y útiles como el jabón, fiel acompañante nuestro desde la más tierna infancia. Con los siglos, este antiguo producto ha dejado de ser un lujo para convertirse en una necesidad. […]

En la antigüedad

No hay muchas razones para creer que antes de nuestra era se usara este artículo en el aseo personal. Es verdad que Jeremías 2:22 (según se traduce en La Biblia del Oso) comienza con las siguientes palabras: “Aunque te laves […] y amontones jabón sobre ti”. Sin embargo, existen motivos para dudar que se refiera a lo que hoy llamamos jabón, sea en barra, en polvo o en alguna otra presentación. Por eso, una versión moderna de la Biblia vierte así las palabras del profeta: “Aunque hicieras el lavado […] y tomaras para ti grandes cantidades de lejía”. En este caso, el término lejía se refiere a un álcali utilizado como detergente, una sustancia muy distinta del jabón que se usa en nuestros días.

Los antiguos griegos tenían la costumbre —adoptada luego por los romanos— de emplear aceites perfumados en la higiene personal. […]

Fabricación moderna

Para la producción en masa, originalmente se hervían las materias primas en enormes calderas, ante la atenta mirada de un experto. Por la forma como resbalaba el jabón al removerlo a mano con una paleta precalentada, él determinaba si había que añadir algún ingrediente o alterar de algún modo el proceso.

Actualmente, la producción consta de tres pasos principales. El primero es la saponificación, mediante la cual se provoca la reacción de varios aceites o grasas con álcali y se obtiene jabón puro y glicerol en una mezcla con un 30% de agua. Aunque todavía se recurra a veces a la caldera, la saponificación se realiza en las fábricas más modernas con sistemas informatizados. El segundo paso es el secado —efectuado con calor, al vacío y por aspersión—, con el cual se forman bolitas que contienen tan solo un 12% de agua. El paso final es el acabado, durante el cual se mezclan las bolitas con perfumes, colorantes y otros aditivos que aportan al jabón su aroma y demás características distintivas. Las barras resultantes pasan por un proceso de extrusión y troquelado, que les confiere la forma deseada […]”

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Invenciones descubiertas por casualidad: Baquelita

Hasta 1907, una laca denominada shellac, se utilizaba comúnmente como aislante para equipos electrónicos, como radios o teléfonos. Aunque funcionaba bastante bien, su principal problema es que provenía exclusivamente de los excrementos de un extraño escarabajo asiático, lo cual no resultaba especialmente barato para una industria que se encontraba en plena fase de expansión. Seguir leyendo “Invenciones descubiertas por casualidad: Baquelita”

DE LA QUÍMICA INORGÁNICA A LA ORGÁNICA

Desde el descubrimiento del fuego, el hombre estuvo inevitablemente sujeto a dividir las sustancias en dos clases, según ardiesen o no. Los principales combustibles de la antigüedad fueron la madera y las grasas o aceites. La madera era un producto del mundo vegetal, mientras que la grasa y el aceite eran productos del reino animal o del vegetal. En su mayor parte, los materiales del mundo mineral, tales como el agua, la arena y las rocas, no ardían. Tienden, más bien, a apagar el fuego. Seguir leyendo “DE LA QUÍMICA INORGÁNICA A LA ORGÁNICA”

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