Curso de Química General – Miguel Katz – 1ra Edición

Casi medio siglo de docencia en diversas áreas de Química, en el Instituto Superior del Profesorado «Dr. Joaquín V González» de la Ciudad de Buenos Aires, han forjado en la profunda vocación docente del Dr. Miguel Katz la necesidad de ir construyendo su propio material bibliográfico, para utilizar con sus estudiantes. La unificación de dicho material de enseñanza ha dado lugar al presente libro de “Curso de Química General”, que lleva la impronta rica y profunda de sus rigurosos enfoques. La introducción de datos históricos, la profundización matemática y la introducción de algunas referencias a actuales tecnologías aporta una particular presentación conceptual en el desarrollo de los temas. El presente libro es una muestra detallada y abarcadora de temas de química general, enmarcada en una organización que expresa la esencia de los contenidos enseñados en la formación docente para Profesores de Química durante el siglo XX.

A lo largo de varias décadas he dictado cursos de Química General en varias instituciones terciarias y universitarias y he tenido que adaptar los contenidos a los cursos que estaban dirigidos. En las carreras de Química, la Química General se cursa en primer año al mismo tiempo en que el estudiante está haciendo sus primeros pasos en el conocimiento del Cálculo diferencial e integral, por lo que ciertos contenidos de Química, que requieren desarrollos de Análisis Matemático no se pueden dictar. En las carreras de Física, he dictado esta asignatura a estudiantes del primer curso, del segundo y como en el caso del Profesorado de Física del IES «Mariano Acosta» a estudiantes del último año. Por lo que, si algún colega decide guiarse por los contenidos de este pequeño libro, deberá seleccionar los temas que le pueden ser de utilidad a sus educandos según sus conocimientos previos. Dado que la Química es una ciencia natural, el texto comienza con una reseña de las características epistemológicas de las ciencias, en general, para centrarse luego en las ciencias naturales y en la Química en particular. Si bien muchos textos modernos comienzan con el estudio de las características submicroscópicas de la materia para luego desarrollar su naturaleza macroscópica y sus propiedades, he preferido seguir el método tradicional.

Tal como sugiríó el Dr. Carlos E. Prélat1 , la fundamentación es observacional. Partiendo de las descripciones de las característas de diversos tipos de sistemas materiales macroscópicos — y bajo la suposición de que el lector no ha tenido conocimientos de Química,— los sistemas se van agrupando según las variables, intensivas o extensivas que revelan, para luego describir las modificaciones que esos sistemas pueden experimentar. Por ello, luego de una breve síntesis acerca de los rasgos epistemológicos que presentan las ciencias, el texto comienza con la características observables de los sistemas materiales, su clasificación según las variables que exhiben, la manera de separar los sistemas heterogéneos para poder estudiar el comportamiento de sus fases, las variables asignables a los sistemas homogéneos, los criterios empíricos para distinguir sustancias de soluciones, los criterios de pureza que se emplean en esta disciplina, las distintas transformaciones químicas a las que se pueden someter los materiales, en particular, las descomposiciones hasta la obtención de sustancias simples, lo que permite dar una definición operacional de «elemento».

En el tercer Capítulo, previo a la descripción del comportamiento de los gases en condiciones de idealidad, se dan los conceptos de presión y temperatura y se describen las escalas de temperaturas más comunes y las relaciones entre ellas. El Capítulo siguiente está dedicado a la teoría atómica clásica, sus postulados y cómo a partir de ellos se pueden “deducir” las llamadas leyes gravimétricas. El Capítulo V, ha sido incluido para los estudiantes que cursan Química en carreras de otras especialidades, como una manera de refrescar los conocimientos sobre fórmulas, ecuaciones y cálculos adquiridos en la escuela secundaria. El Capítulo VI, está dedicado a los conceptos fundamentales de Calorimetría y de Termodinámica.

Luego se hace una descripción histórica de los intentos de clasificar a las sustancias simples según sus propiedades, destacándose la búsqueda de la periodicidad del comportamiento químico. Los capítulos VIII y IX describen con bastante detalle la estructura atómica lo que permite relacionar esa estructura con la reactividad química de las sustancias.

El Capítulo X está dedicado a las uniones químicas. Partiendo de las energías de ionización y de la electroafinidas se pueden explicar las interacciones de los elementos y con el concepto de electronegatividad se puede dar un panorama bastante completo de las distintas maneras en que las especies químicas se pueden asociar. El Capítulo XII también está pensado para aquellos estudiantes que cursan Química en una carrera de otra especialidad. El texto tiende a proveer un buen entrenamiento en el manejo de las fórmulas de los compuestos químicos. El Capítulo siguiente trata los equilibrios físicos y químicos, tanto homogéneos como heterogéneos, de los factores que influyen en el equilibrio y de cómo mejorar el rendimiento de una trans formación reversible. Dado que el tema está inserto en un primer curso de Química, lo desarrollamos desde el punto de vista histórico, haciendo notar que, en muchos casos, la cinética de las reacciones químicas, no tiene nada que ver con el tratamiento de Guldberg y Waage, aclarando que la Termodinámica Química suministra una variable, la «actividad», que permite determinar a priori que, a una determinada temperatura, la relación entre las actividades de las sustancias actuantes es constante.

Los capítulos XIV y XV están dedicados al estudio de las propiedades de las soluciones, tanto de no electrolitos como de electrolitos, mientras que el Capítulo XVI esta dedicado a la Electroquímica, que incluye desde las leyes de Faraday, hasta conceptos como la conductancia, la atracción interiónica y el grado de disociación, hasta la descripción del funcionamiento de las pilas y baterías más comunes. En el Capítulo XVII se estudian los sistemas coloidales, sus propiedades ópticas y eléctricas, las distintas maneras de purificarlos y su estabilidad. Luego, el texto se ocupa de las propiedades superficiales de los sistemas y el último capítulo está dedicado a la Cinética Química. El 16 de noviembre de 2018, mientras se concluía la redacción de este libro, se celebró en París la Conferencia general de Pesos y medidas para votar la redefinición del Sistema Internacional de Unidades (SI) para el kilogramo, el ampere, el kelvin y el mol basados, más que sobre las mediciones, sobre las leyes fundamentales de las Ciencias Físicas.

La tarea de establecer los valores de las unidades fue realizada por la Task Group on Fundamental Physical Constant de la CODATA. Su trabajo más reciente* ha establecido los valores de la constante de Planck (h), del Comittee on Data of the International Council for Science la carga elemental (e), de la constante de Boltzmann (k) y de la constante de Avogadro (NA), de modo que las unidades SI de base, el kilogramo, el ampere, el kelvin y el mol (medidas de masa, corriente eléctrica, temperatura y cantidad de sustancia, respectivamente) ya no se establecen más por mediciones sino que son deducidas a partir de leyes fundamentales. Estas acompañarán a las otras tres unidades de base, el segundo, el metro y la candela (una medida de la percepción del brillo de la luz) que ya se han definido de esta manera. La decisión ha sido tomada durante la General Conference of the International Bureau of Weights and Measures, una organización intergubernamental establecida en 1875, como autoridad suprema a través de la cual los Estados miembros (60 Estados miembros plenos y 42 Estados asociados) actúan en conjunto para consensuar los valores de las constantes fundamentales