Es una técnica de análisis, basada en la interacción de la luz con la materia, que proporciona información, cualitativa y cuantitativa, de una sustancia objeto de estudio.
Las ondas electromagnéticas y su espectro
En 1881, J. Ritter encontró otra radiación solar invisible más allá del violeta; no generaba calor, pero ennegrecía el cloruro de plata. Era la luz ultravioleta, UV.
Hacia 1870, Max Well y Hertz demostraron que las ondas luminosas no son ondas materiales, como el sonido, sino electromagnéticas. Su estudio permitió descubrir otros tipos de radiaciones electromagnéticas no visibles: las microondas, los rayos X y los rayos Gamma.
La frecuencia de una onda, F, es el numero de oscilaciones o ciclos que dicha onda realiza por unidad de tiempo en el medio por el que se propaga.
Todas las o.e.m. , se propagan el vacío a la misma velocidad, c.
Tipos de espectroscopia Espectroscopia atómica
Cuando los átomos son excitados con una fuente de energía externa, por ejemplo térmica, emiten luz. Al descomponer y analizar esa luz se obtiene un espectro de emisión atómica, si por el contrario, se ilumina una muestra y se analiza el espectro de la luz que ha atravesado los átomos, se obtiene un espectro de absorción atómica.
Así analizando las líneas de un espectro atómico detectamos qué elementos están presentes en la muestra (análisis químico cualitativo). Si, además, medimos la intensidad de las líneas obtenemos con gran precisión la proporción elemental (análisis químico cuantitativo).
Espectroscopia de la chispa o del arco (emisión)
Esto se utiliza para analizar los elementos metálicos sólidos o las muestras en metálico hechas conductores por ser esmerilado con el polvo del grafito. El análisis requiere el paso de una chispa eléctrica con él para producir un calor que excite los átomos. Los átomos emocionados emiten la luz de las longitudes de onda características que se pueden descubrir usando un monocromador.
El análisis de estos elementos metálicos en muestras sólidas a través de datos cualitativos hace que las condiciones de la chispa no sean bien vigiladas en general, sin embargo, el uso recientemente introducido de las fuentes de la chispa implican datos cuantitativos controlados de los rendimientos de los licenciamientos.
Visible/ultravioleta (UV)
Esto utiliza el hecho de que muchos átomos pueden emitir o absorber la luz visible. Los átomos deben estar en una fase gaseosa para obtener un espectro como esos (obtenidos en espectroscopia de la llama). Para que la espectroscopia de amortiguación sea visible tiene que ser combinada con espectroscopia de amortiguación ULTRAVIOLETA en espectroscopia de UV/Vis.
La espectroscopia ULTRAVIOLETA se puede utilizar para cuantificar la concentración de proteína y de DNA en una solución. Muchos aminoácidos (triptófano incluyendo) absorben la luz en el alcance de 280 nanómetro mientras que la DNA absorbe la luz en el alcance de 260 nanómetro. Usando este conocimiento indica el índice de 260/280 absorción del nanómetro como buen indicador de la pureza relativa de una solución en términos de estas entidades. La espectroscopia ULTRAVIOLETA se puede también utilizar para analizar fluorescencia de una muestra en una forma de la espectroscopia de amortiguación.
Infrarrojo (IR) infrarrojo y cercano (NIR)
La espectroscopia del IR se utiliza para mostrar qué tipos de ligazones están presentes en una muestra midiendo diversos tipos de vibraciones en enlace interatómicas en diversas frecuencias. Confía en el hecho de que las moléculas absorben frecuencias específicas que es relacionado en su estructura química. Esto es determinado por factores tales como las masas de los átomos.
NIR muestra una mayor profundidad de penetración en una muestra que la radiación mediados de-infrarroja. Esto indica una sensibilidad inferior pero también eso permite que las muestras grandes sean medidas en cada exploración por espectroscopia de NIR con poca (eventualmente) preparación de la muestra. Tiene usos prácticos numerosos como: productos farmacéuticos del diagnóstico médico, biotecnología, diversos análisis (genómica, proteomic) y proyección de imagen química de organismos intactos, de materias textiles, del uso forense del laboratorio y de diversos usos militares.
De resonancia magnética nuclear
Esto es un método prominente para analizar composiciones orgánicas porque explota las propiedades magnéticas de ciertos núcleos atómicos para determinar las propiedades (substancia química y comprobación) de estos átomos o de las moléculas que las contienen.
Espectrometría de masas
La Espectrometría de masas es una técnica analítica que permite estudiar compuestos de naturaleza diversa: orgánica, inorgánica o biológica (incluyendo biopolímeros y macromoléculas naturales o artificiales) y obtener información cualitativa o cuantitativa. Mediante el análisis por Espectrometría de masas es posible obtener información de la masa molecular del compuesto analizado así como obtener información estructural del mismo, o simplemente detectar su presencia y/o cuantificar su concentración. Para ello es necesario ionizar las moléculas, utilizando si fuera preciso una separación cromatográfica (UPLC, GC) previa, y obtener los iones formados en fase gaseosa. Este proceso tiene lugar en la fuente de ionización. Los iones generados son acelerados hacia un analizador y separados en función de su relación masa/carga (m/z) mediante la aplicación de campos eléctricos, magnéticos o simplemente determinando el tiempo de llegada a un detector. Los iones que llegan al detector producen una señal eléctrica que es procesada, ampliada y enviada a un ordenador. El registro obtenido se denomina Espectro de masas y representa las abundancias iónicas obtenidas en función de la relación masa/carga de los iones detectados.
Aplicaciones
Elucidación estructural y análisis cuantitativo de compuestos orgánicos y organometálicos, biopolímeros y macromoléculas orgánicas. Determinación de masa exacta.
Aplicaciones de la espectroscopia
-Espectroscopia en análisis ambiental.Los métodos espectroscópicos visibles y ultravioletas han sido utilizados por años por los científicos ambientales.
-Espectroscopia en ciencias biomédicas
El uso biomédico de la luz comprende usos diagnósticos y terapéuticos numerosos. La espectroscopia de la hora de vuelo del fotón puede ayudar a ciertos métodos terapéuticos (tales como terapia fotodinámica) suministrándolos los datos sobre las propiedades ópticas que regulan la reacción del tejido.
-Otros usos
La espectroscopia también encuentra aplicaciones en astronomía de obtener la información sobre la composición, la densidad, la temperatura, y otros procesos físicos principales de cierto objeto astronómico.
Sucesos como la catástrofe de Chérnobil ha hecho que los mitos sobre las centrales nucleares y la energía nuclear sean cada vez más comunes en la población desinformada.
Aquí, un vídeo derribando mitos sobre la energía nuclear.
https://twitter.com/OperadorNuclear/statuhttps://twitter.com/OperadorNuclear?s=17s/10638https://twitter.com/OperadorNuclear/status/1063817829257015302?s=207829257015302?s=20https://twitter.com/OperadorNuclearSí es cierto que el mal uso de la radioactividad puede llegar a consecuencias muy perjudiciales como la contaminación ante una explosión o las bombas atómicas, pero la radiación es necesaria para la vida, la fuente principal de radiación de nuestro planeta es el sol, por ejemplo.
Es verdad que esta energía no contamina al realizar la refrigeración del agua, ya que lo que expulsa es vapor de agua, pero lo que sí contamina es la extracción de uranio para convertirlo en combustible nuclear, lo que produce CO2. Aún así, no es peligrosa de forma controlada.
En la
Revista Cubana de Investigaciones Biomédicas (Vol. 16, nº 2, 1997) Luis Carlos Silva
Aycaguer, publicó esta diferenciación (Vicerrectoría de Investigaciones y
Posgrado. Instituto Superior de C. Médicas de la Habana):
… el propósito central de la ciencia es el
establecimiento de las leyes que rigen los fenómenos que examinan, así como
conformar teorías (sistemas de leyes) que expliquen los acontecimientos, tanto
los actuales como los potenciales. Tal esfuerzo se orienta a conseguir, a la
postre, el control tecnológico más fructífero de esos acontecimientos.
Es bien conocido que el proceso de conformación de
dichas leyes y teorías exige la aplicación de un método riguroso, que muchas
veces es arduo y árido, complejo y lento, a diferencia de la especulación no
científica, que resulta más fácil y en principio más interesante que la
paciente colección de datos objetivos en un marco teórico previo y el proceso
subsiguiente de desentrañarlos y organizarlos dentro de estructuras teóricas
que sean interna y externamente coherentes.
La ciencia no pretende ser final, incorregible y
definitivamente cierta. Como resume Bunge (Bunge M. La investigación científica.
Ciencias Sociales, Instituto Cubano del Libro, La Habana, 1972), lo que afirma la ciencia es:
que es
más verdadera que cualquier modelo no científico del mundo
que es
capaz de probar, sometiéndola a contrastación empírica, esa pretensión de
verdad.
que es
capaz de descubrir sus propias deficiencias
que es
capaz de corregir sus propias deficiencias.
Lo que se
propone sobre estas bases es construir representaciones parciales de la
realidad que la modelen de manera cada vez más adecuada. Nunca parte de
postulados mesiánicos e inamovibles; en todo caso, de hipótesis siempre
abiertas a ser desechadas o mejoradas si se hallan motivos para ello. Ninguna
especulación extracientífica es tan modesta ni da tanto de sí. La pseudociencia
es, en cambio, típicamente arrogante, se autoproclama dueña de la verdad y
raramente se autocritica.
Las especulaciones no científicas acerca de la
realidad suelen caracterizarse por uno o más de los siguientes rasgos:
·no suelen formular interrogantes transparentes, sino más bien problemas
para los que ya se tienen respuestas anticipadas
·no proponen hipótesis ni explicaciones fundamentales y contrastables;
para averiguar la verdad se valen de técnicas inescrutables
·no se proponen hacer contrastaciones objetivas de sus tesis y desdeñan o
eluden los estándares universalmente admitidos para ello
·suplen los argumentos estructurales con ilustraciones de sus
concepciones y las evidencias estadísticas con anécdotas
·las leyes que esbozan o enuncian son básicamente especulativas y se
definen a través de categorías difusas y elusivas
·permiten la
coexistencia de contradicciones internas en su propia formulación; su carácter
sectario no consiente las enmiendas que se podrían derivar de dichas
contradicciones.
Video:
2.Relación
entre Ciencia y Tecnología. ¿Por qué la Ciencia es dinámica?
Ciencia y
Tecnología como ejemplos de solución de problemas
Modelo General de solución de problemas
Proceso Científico
Proceso Tecnológico
Entender
el problema
Fenómeno
natural
Determinar
la necesidad
Describir
el problema
Describir
el problema
Describir
la necesidad
Considerar
soluciones alternativas
Sugerir
hipótesis
Formular
ideas
Elegir la
solución
Seleccionar
hipótesis
Seleccionar
ideas
Actuar
Experimentar
Hacer el
producto
Evaluar el
producto
Encajar
hipótesis/datos
Probar el
producto
2.1.Diferencias entre la Ciencia y la Tecnología
Ciencia
Tecnología
PROPÓSITO:
Explicación
INTERÉS: Lo natural
PROCESO: Analítico
PROCEDIMIENTO: Simplificación del fenómeno
RESULTADO: Conocimientos generalizables
PROPÓSITO:
Producción
INTERÉS: Lo artificial
PROCESO: Sintético
PROCEDIMIENTO: Aceptar la complejidad de la necesidad
RESULTADO: Objeto particular
Fuente: Germán Darío Rodríguez
Acevedo,es coordinador del Programa de
Educación en Tecnología del Ministerio de Educación Nacional de Colombia. Revista
Iberoamericana de Educación, número 18.Recuperado de:
La ciencia
se fundamenta en el contraste de hipótesis, basadas en ciertas circunstancias,
estas van cambiando y por ello modificándose también las hipótesis. Por tanto,
el estado del conocimiento científico avanza, y la ciencia, como dinámica de
pensamiento, se ajusta a lo que indican los resultados según los estudios.
Por lo tanto, en ciencia es necesario ser cauto con lo
que se afirma. Las pruebas experimentales pueden ir demostrando nuevas cosas y
por tanto ir modificando las teorías, por ello se dice que es dinámica, en constante
cambio y evolucionando hacia nuevas interpretaciones.
3.¿Cuál
es el lenguaje científico?
El lenguaje científico
debe ser preciso, objetivo y que se pueda entender bien para poder ser
verificado lo que se desea comprobar. Con él deben entenderse la comunidad
científica, es decir, que debe ser universal. Debe mantener una coherencia y
cohesión. Debe ser neutro, ajeno a la personalidad del autor y su subjetividad
(valores o ideología). Se utiliza la tercera persona del singular con verbos en
indicativo y atemporal, con adjetivos especificativos y descriptivos. Uso de
los tecnicismos (vocabulario especializado).
4. ¿Que cualidades tiene un científico?
5.¿En
qué consiste la metodología científica?
6.¿Por
qué es un método hipotético-deductivo?
La diferencia entre el método
inductivo y deductivo radica en la dirección del razonamiento para llegar a
las conclusiones. Tanto el método inductivo como el deductivo
son estrategias de razonamiento lógico, siendo que el inductivo utiliza
premisas particulares para llegar a una conclusión general, y el deductivo usa
principios generales para llegar a una conclusión específica. Ambos métodos son
importantes en la producción de conocimiento. Durante una investigación
científica es posible que se utilice uno u otro, o una combinación de ambos,
dependiendo del campo de estudio en el que se realice.
En la
actualidad, el método utilizado en las ciencias experimentales es el llamado
método hipotético-deductivo.
Método inductivo
Método deductivo
Definición
Es una
forma de razonar partiendo de una serie de observaciones particulares que
permiten la producción de leyes y conclusiones generales.
Es una
forma razonar y explicar la realidad partiendo de leyes o teorías generales
hacia casos particulares.
Características
Se
basa en la observación de hechos y fenómenos.
Generaliza
a partir de sus observaciones.
Sus
conclusiones son probables.
Tiene
el objetivo de generar nuevo conocimiento.
Establece
conclusiones a partir de generalizaciones.
En
lógica, la conclusión de un razonamiento está incluida en las premisas.
Es
útil cuando no se pueden observar las causas de un fenómeno.
Sus
conclusiones son rigurosas y válidas.
No
genera por sí mismo nuevo conocimiento, ya que parte de verificar
conocimiento previo.
Dirección
del razonamiento
De lo
particular a lo general.
De lo
general a lo particular.
Áreas del
conocimiento
Era el
método utilizado en las ciencias experimentales. En la actualidad es usado
como parte del método científico en general.
Ciencias
formales como la matemática y la lógica.
Pasos del método
hipotético-deductivo
Se
realiza la observación y
análisis de una serie de fenómenos.
Se
propone una hipótesis según
los resultados de aquello que fue observado con el fin de explicar esos
fenómenos. Para que la hipótesis tenga validez, debe ser posible ponerla a
prueba.
Cuando
una hipótesis postula algo, se deduce
que si se presentan las mismas condiciones que provocaron un
fenómeno, se deberían dar las consecuencias que la hipótesis predice.
Se verifica la hipótesis a partir de
experimentos.
Si la hipótesis se verifica, entonces se acepta. Si no se verifican sus
supuestos, se rechaza
La
ley científica es un enunciado que describe las regularidades presentes en los
fenómenos estudiados, y puede formar parte de una teoría científica, que es el
conjunto de hipótesis y reglas con las que se explican dichas regularidades.
Las leyes describen y las teorías explican, y nunca unas pueden convertirse en
las otras porque son modos de conocimiento diferentes.
Por ejemplo, la ley de la conservación de la masa de
Lavoisier en 1789 afirmaba que en una reacción química la materia ni se crea ni
se destruye, y la ley de las proporciones
(cuando dos o más elementos se combinan entre sí para formar un mismo
compuesto, lo hacen siempre en la misma proporción fija) definida por Proust
diez años después, fueron utilizadas por Dalton en 1808 para su teoría atómica
(Vílchez y otros, 2016).
8.¿El
método científico es racional? ¿Por qué?
Es
racional porque se fundamenta en
la razón, usando la lógica, es decir se basa en conceptos, juicios y
razonamientos y vuelve a ellos; por lo tanto, el método científico no puede tener su origen en las apariencias
producidas por las sensaciones, por las creencias o preferencias personales,
sino que a través de él se realiza una formulación universal en los
casos singulares que se han observados. Es decir, se formulan hipótesis y son
comprobadas con observaciones y experimentos.
9.¿El
método científico es el analítico? ¿Por qué?
El método científico descompone todo
lo que trata con sus elementos; trata de entender la situación total en
términos de sus componentes; intenta descubrir los elementos que componen cada
totalidad y las interrelaciones que explican su integración. Por tal razón, los problemas de la ciencia son parciales y así con sus soluciones, más aún: los problemas son estrechos al comienzo,
pero van ampliándose a medida que la investigación avanza.
10.El método científico es claro,
preciso y reproductible, por qué.
La claridad y la precisión del
método científico se consigue de las siguientes formas:
a.Los problemas se formulan de manera
clara, para lo cual, hemos de distinguir son los problemas e, incluiremos en
ellos los conceptos o categorías fundamentales.
b.El método científico inventa
lenguajes artificiales utilizando símbolos y signos; a estos símbolos se les atribuye significados
determinados por medio de reglas de designación.
El método científico es
verificable porque todo conocimiento debe aprobar el examen de la experiencia, esto es,
observacional y experimental. Por tal razón la ciencia fáctica es empírica en el sentido de que la
comprobación de sus hipótesis involucra la experiencia; pero no es necesariamente
experimental y, por eso, no es agotada por las ciencias de laboratorio. Por otra parte, también es
explicativo porque debe intentar explicar los hechos en términos de leyes, y las leyes en términos de principios; además de responder al cómo son las cosas, responde
también a los porqués, y por qué suceden los hechos como suceden y no de otra
manera. La explicación científica se realiza siempre en términos de leyes.
11.Diferencia entre
Ciencia básica y Aplicada.
Algunos
científicos se niegan a admitir una diferencia, lo cual ha creado debate. Para
quienes defienden que existe diferencia esta sería su definición:
Ciencia
básica: es la
ciencia o investigación científica que se lleva a cabo sin fines prácticos
inmediatos, sino con el fin de incrementar el conocimiento de los principios
fundamentales de la naturaleza o de la realidad por sí mismo. La investigación
básica es principalmente emprendida por las universidades.
Ciencia
aplicada: es la
aplicación del conocimiento de una o varias áreas especializadas de la ciencia
para resolver problemas prácticos. Estas áreas prácticas del saber son vitales
para el desarrollo de la tecnología. Su utilización en campos industriales se
refiere generalmente como investigación y desarrollo.
La relación
entre la ciencia básica y la ciencia aplicada (dice que son conceptos opuestos)
es crucial para la interrelación denominada investigación y desarrollo o
investigación, desarrollo e innovación (I+D o I+D+i), objeto de los estudios de
ciencia, tecnología y sociedad (CTS).
Se resalta cómo diferencia principal que el fin de la primera es aumentar el
conocimiento, mientras que el de la segunda es la resolución de problemas
prácticos.
Para quienes no existiría diferencia el siguiente texto es un ensayo de un
científico que defiende la no división de la ciencia en particiones del tipo de
ciencia básica y ciencia aplicada o ciencia útil y ciencia inútil. Voy a
resaltar la frase "Toda ciencia es aplicada porque todo conocimiento sirve
para algo". Da vueltas con bastantes ideas interesantes.
Por otra parte el
investigador Juli Pausas (Juli G. Pausas es investigador del
CSIC en el Centro de Investigaciones sobre Desertificación.Publicado en El
País, 2012) afirma quela ciencia aplicada es un producto de la ciencia
y se refiere a la aplicación del conocimiento científico básico a necesidades
humanas y al desarrollo tecnológico. La ciencia aplicada bebe de la ciencia
básica, y no aspira a generar conocimiento para el desarrollo de la humanidad,
sino a aplicar los principios de la ciencia para el desarrollo de nuevos
productos, métodos o tecnologías concretas (medicamentos, herramientas,
máquinas, estrategias, etcétera). La ciencia aplicada es necesaria en nuestras
sociedades pero nunca puede sustituir ni dirigir los objetivos de la ciencia
básica, que tiene una visión más profunda, ilimitada y a largo plazo.
12. ¿Qué es la serendipia
en Ciencia?
Serendipiaes una palabra que no encontraremos en
el diccionario de la Real Academia Española. Proviene del inglés «serendipity»,
y fue utilizada por primera vez por Horace Walpole hará 250 años, cuando hacía
referencia al cuento de hadas persa «Los tres príncipes de Serendip»,
quienes estaban siempre «haciendo descubrimientos, accidentales y
sagaces, de cosas que no buscaban».
La serendipia sería
como el proceso accidental e inesperado por el cual descubrimos algo que
en realidad no estábamos buscando. Podríamos pensar que la serendipia
es entonces lo mismo que la «chiripa» o la pura suerte. La
realidad no es tan simple en este caso, ya que son muchos los autores que
consideran que hay algo más detrás de todo el proceso.
La noción del verdadero
significado de la serendipia está más ligada a numerosos descubrimientos
realizados en el mundo científico, que si bien podría pensarse se produjeron
por casualidad, no es menos cierto que se dieron gracias a que sus autores se
encontraban atentos y abiertos a lo inesperado (aunque buscasen otra
cosa, eso sí).Se trata por tanto de un proceso activo,
no pasivo.
Existen infinidad de ejemplos
al respecto, como el descubrimiento de América por parte de Cristóbal
Colón (quien en realidad pretendía encontrar una ruta hacia las Indias
por el oeste); el famoso episodio de Newton con la manzana; o
por ejemplo la invención del velcro por parte del ingeniero
George de Mestral a raíz de tener que quitarle a su perro los cardos que se le
enredaban al pelo después de ir a pasear.
