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LA FILOSOFÍA DE LA QUÍMICA COMO MARCO CONCEPTUAL
EN EL DESARROLLO DE LOS ESTUDIANTES DE QUÍMICA
Contreras, Ricardo Rafael; Bellandi, Fernando; Gutiérrez, Ángel.
Universidad de Los Andes, Facultad de Ciencias, Departamento de Química; Mérida-5101-Venezuela.
E-mail: [email protected] Telf. +58-274.240.1380, Fax: +58-274-2401386
RESUMEN
En el presente artículo se describe el avance de las principales ideas que han conducido al desarrollo de la filosofía
de la química como disciplina independiente, derivada de la filosofía de la ciencia y la consolidación del concepto
de la química como ciencia autónoma. Se enfatiza la importancia que tiene el estudio de la filosofía de la química
dentro de los programas de estudio actuales, para lograr una base sólida de conocimientos en los futuros
profesionales de la química. Se reconoce a la Tabla Periódica de los elementos como paradigma de la química, icono
de la ciencia, que no se encuentra nada análogo en otras ciencias experimentales y que el impacto que ejerce la
química en la sociedad que debe ser orientado de acuerdo a una ética y bioética que lleve a un desarrollo sostenible a
través de la química verde.
Palabras claves: filosofía de la química, tabla periódica, bioética, química verde
ABSTRACT
This article outlines the progress of the main ideas that led to philosophy of chemistry as an independent discipline,
derived from the philosophy of science and consolidation of the concept of chemistry as an autonomous science. It
emphasizes the importance of the study of philosophy of chemistry within the current curricula, so that future
chemical professionals will achieve a strong knowledge of this science. It recognizes the periodic table of the
elements as paradigm of chemistry, a scientific icon that is not found alike on other experimental sciences and the
impact that chemistry makes in society, which should be oriented according to an ethics and bioethics that leads to
sustainable development through green chemistry.
Keywords: philosophy of chemistry, periodic table, bioethics, green chemistry
INTRODUCCIÓN
En la actualidad, la enseñanza de las ciencias naturales no escapa a la dinámica que deriva de la postmodernidad
(Ballesteros, 1994), especialmente en lo que respecta al impacto que las tecnologías de la información tienen sobre
los estudiantes. Se hace necesario abordar la enseñanza de las ciencias, y en particular de la química (Contreras,
2007), con nuevos enfoques, que le permitan al estudiante visualizar con seguridad cuales son las bases
fundamentales sobre las cuales se construye ese conocimiento, lo cual le permitirá aprovechar mejor el proceso
enseñanza/aprendizaje. Por esta razón, estamos convencidos de que la enseñanza de la química debe partir de
establecer las conexiones necesarias entre la historia, los descubrimientos, las teorías y los personajes científicos,
todo lo cual en su conjunto forma lo que podemos denominar Filosofía de la Química.
La Filosofía de la Química [Contreras, 2011] emerge desde la Filosofía de la Ciencia, para hacer una abstracción
filosófica sobre la química como ciencia fáctica, partiendo del estudio de sus bases fundamentales, métodos,
lenguaje y aspectos éticos, generando un espacio propicio para la reflexión y el diálogo interdisciplinario, de modo
que se puede comprender cada vez mejor cual será la influencia de la química y su impacto en la sociedad.
Se pretende con este trabajo divulgar algunos de los aspectos más resaltantes de la filosofía de la química a fin de
visualizar la importancia que tiene la integración de este tema en la enseñanza de la química, como un eje
transversal que le permitirá al estudiante apreciar el horizonte sobre el cual se va a desplazar en el aprendizaje de la
química.
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UNA APROXIMACIÓN A LA FILOSOFÍA DE LA QUÍMICA.
La filosofía de la ciencia nace como disciplina, en el marco de las ramas filosóficas, como consecuencia del proceso
de reflexión sobre el pensamiento crítico de la postguerra que se inició con el Círculo de Viena durante la década de
1920, un grupo de estudio que, desde la capital austríaca, aglutinó a un grupo notable de pensadores de diversas
áreas. Esta comunidad de académicos sintió la necesidad de comenzar a avanzar sobre los conceptos, clasificación y
métodos que se utilizan en la(s) ciencia(s) y su indisoluble conexión con la epistemología. Inicialmente el proceso
reflexivo comenzó abordando las ciencias exactas, quizá por predominar en este grupo los físicos y los matemáticos,
y se pasó muy rápidamente al resto de las ciencias fácticas, encargadas por definición del estudio de la naturaleza de
las cosas y los procesos que rodean la antropósfera.
El Círculo de Viena marca el inicio de la filosofía de la ciencia, que va tomando cuerpo poco a poco, a través de un
proceso de sistematización que empieza por el estudio de los procesos de verificación y los criterios de demarcación
[Jaimes, 1998]. Estos estudios iniciales sirven de plataforma para que Karl Popper (1902-1994) proponga el
falsacionismo [Chalmers, 1999], como una forma de explicar el proceso científico. Así, la filosofía de la ciencia
comienza a trazar un camino independiente, que encuentra en la visión de Thomas Kuhn (1922-1996), una
aproximación de tipo historicista, la cual decanta en el sistema de paradigmas [Kuhn, 1995], un modelo muy popular
para la descripción del desarrollo de las disciplinas científicas.
Más recientemente, cada una de las grandes disciplinas científicas va adoptando dentro de la filosofía su propio
camino, y se empieza a hablar de filosofía de la física [Glashow, 1995], de la biología, la psicología o las ciencias
sociales [Bunge, 2004], y hasta de una filosofía de la tecnología [Chiappe, 2009] pero, paradójicamente, va
quedando rezagado el desarrollo de una filosofía de la química.
Empero, el camino hacia una filosofía de la química no ha sido fácil, pues el primer obstáculo a vencer es la idea de
que la química puede ser reducida a la física, lo que significa que sería suficiente desarrollar una filosofía de la
física. Esta premisa nace del supuesto de que la química, a diferencia de la física, no es necesariamente una ciencia
autónoma en el sentido de que sus principios, teorías, y métodos, son los de la física (v.gr. mecánica cuántica,
estadística, termodinámica). No obstante, dicha premisa puede ser rebatida rápidamente si tomamos como punto de
partida, en la construcción de criterios autonómicos para la química [Vivas-Reyes, 2009], a la ley de la conservación
de la masa, las teorías ácido-base o las propiedades periódicas derivadas de la tabla periódica de los elementos
químicos, todo lo cual ha permitido predecir y justificar la naturaleza y el comportamiento de muchas sustancias
químicas. A este problema de tipo epistemológico, se suma el hecho de que la mayoría de los químicos no suelen
acercarse a los temas filosóficos. Esta dificultad se encuentra en la propia formación de los químicos, pues en la
mayoría de los programas de estudio de las carreras de química, la filosofía de la ciencia, cuando está presente en los
programas de estudios, por lo general es una materia aislada que no llena las expectativas de los estudiantes y, como
consecuencia, no les ayuda a desarrollar el gusto por estos temas.
Ahora bien, si partimos de que el tema de la autonomía de la química puede resolverse tomando como base la Tabla
Periódica, y de que el reto que se le plantea a los químicos con el estudio de los temas filosóficos se puede realizar
desde las propias cátedras universitarias, podemos llegar a la conclusión de que están dadas las condiciones para el
desarrollo de una filosofía de la química que debe tener, sin lugar a dudas, una alta incidencia en la docencia
universitaria. Esto es especialmente cierto si tomamos como ejemplo a químicos que se han convertido en pioneros
del área, como es el caso de Jaap van Brakel (Universidad Católica de Lovaina, Bélgica), Nicos Psarros
(Universidad de Leipzig - Alemania) o Eric Scerri (Universidad de California – Los Angeles, EE.UU.), este último
editor en jefe de la revista Foundations of Chemistry (Fundamentos de Química) [URL:
http://www.springer.com/philosophy/epistemology+and+philosophy+of+science/journal/10698]. Esta revista, desde
1999, se ha planteado como objetivo fundamental crear un foro interdisciplinario de discusión para que los
químicos, bioquímicos, filósofos, historiadores, educadores, sociólogos ―entre otros―, puedan discutir los aspectos
conceptuales y fundamentales de la química, su autonomía y la cuestión de la reducción de la química a la mecánica
cuántica. Por su parte Joachim Schummer (Universidad de Karlsruhe, Alemania) editor en jefe de la revista HYLE:
International Journal for Philosophy of Chemistry (revista internacional para la filosofía de la química) [URL:
http://www.hyle.org/journal/concept.htm#scope], una publicación que se inicia en 1995, y que se ha planteado como
objetivo divulgar artículos que tratan problemas epistemológicos y metodológicos de la química y sus diversas
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áreas, así como la relación de la química con la tecnología y otros campos científicos y, finalmente, las cuestiones
éticas y medioambientales, una temática muy vigente en la actualidad.
Ante este panorama podemos decir que la filosofía de la química, tomando como punto de partida el estudio de las
bases teóricas, metodológicas, experimentales, lingüísticas, sociológicas y éticas de la Química, sirve de espacio de
reflexión para entender el papel que la química tiene de cara a la sociedad, especialmente frente a los retos
planetarios que enfrenta en el presente siglo [Contreras, 2010]. Esto significa que en la docencia universitaria, e
incluso a niveles más tempranos de la enseñanza, se pueden aprovechar los temas de reflexión de la filosofía de la
química (Fig. 1), para afianzar el marco conceptual que se imparte y hacer que los estudiantes se interesen mucho
más sobre el papel de la química como ciencia central.
Figura 1. Algunas bases teóricas, metodológicas, experimentales y lingüísticas que se integran en la filosofía de la
química.
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LA TABLA PERIÓDICA: EL GRAN PARADIGMA DE LA QUÍMICA.
La tabla periódica constituye una de las bases fundamentales de la matriz disciplinaria del paradigma de la Química.
Sobre la importancia paradigmática de la tabla periódica, el filósofo de la química Eric Scerri ha señalado: La tabla
periódica de los elementos es uno de los iconos más poderosos de la ciencia: un documento único que captura la
esencia de la química en un patrón elegante. De hecho, nada parecido existe en la biología o la física, o en cualquier
otra rama de las ciencias. Uno ve las tablas periódicas en todas partes: en los laboratorios industriales, talleres,
laboratorios académicos, y por supuesto, salas de conferencias. [Scerri, 2007]
Históricamente, para 1869 se había llegado al momento propicio para que Dmitri Mendeleyev (1834-1907)
propusiera el sistema periódico de los elementos en forma de una tabula o tabla periódica, tal y como ha llegado
hasta nuestros días. Esto se hizo sobre la base de los trabajos previos de William Prout (1785-1850), Johann W.
Dobereiner (1780-1849), Max von Joseph Pettenkoffer (1818-1901), William Odling (1829-1921), Alexander de
Chancourtois (1820-1886) y John Newlands (1837-1898) [Bellandi, 2005]
Mendeleyev descubrió los patrones en las propiedades y en los pesos atómicos de halógenos y metales alcalinos,
especialmente las similitudes en la serie cloro, potasio calcio o yodo, cesio y bario, ordenando los elementos en
orden ascendente de peso atómico y de acuerdo a las características fisicoquímicas. Adicionalmente, descubrió que
tenía que reubicar diecisiete elementos de acuerdo con sus propiedades e ignorar los pesos atómicos previamente
señalados, debido a los errores encontrados en la determinación de los mismos. Además, dejó indicado los sitios de
posibles nuevos elementos, prediciendo sus propiedades. De esta manera predijo la existencia de nuevos elementos:
aluminio, boro, silicio, para un total de diez elementos, de los cuales siete fueron muy rápidamente confirmados en
las siguientes décadas.
La Tabla Periódica trazo el camino para el desarrollo de los mayores avances en la teoría y la práctica de la química.
Por ejemplo, Linus Pauling (1901-1994), en la primera mitad del siglo XX, empleará la mecánica cuántica para
conceptualizar las estructuras subatómicas, sobre la base del sistema periódico. Este y otros postulados que
correlacionan la tabla periódica con las propiedades fisicoquímicas de los elementos y el enlace químico, permitirán
mejorar el control de los procesos químicos y repercutirán en un aumento de la capacidad de diseñar nuevos
compuestos [Mitcham, 2005]. Por otro lado, la tabla periódica efectivamente predijo la posibilidad de toda una serie
de elementos, dando inicio al desarrollo de importantes contribuciones a la tecnología química. En tal sentido
podemos destacar los aportes de Clemens Winkler con el Germanio (Ge, 32), Karl Ernst Claus con el Rutenio (Ru,
44), Marie Curie con el Radio (Ra, 88) y el Polonio (Po, 84) o Marguerite Perey con el Francio (Fr, 87) [Fontal,
2002]. Mención especial merece el descubrimiento de los elementos transuránicos por el grupo de Glenn Seaborg
(1912-1999) ―descubridor de los elementos con número atómico superior a 93―, y el Instituto Ruso de
Investigación Nuclear (Dubna), encabezado por Yuri T. Oganessian ―descubridores de los elementos con número
atómico superior a 113―.
La capacidad de predecir la existencia de nuevos elementos químicos y sus propiedades, sumado a la necesidad de
determinar un espacio para los gases nobles y para las tierras raras, ponen de manifiesto la importancia de las ideas
de Mendeleyev, y le confieren a la Tabla Periódica un lugar preponderante en la filosofía de la química [Scerri,
2001].
ETICA, BIOETICA Y FILOSOFÍA DE LA QUÍMICA
La Química no puede eludir la necesidad de abordar temas relacionados con la ética, debido fundamentalmente a
que los resultados del ejercicio profesional de la química, han trascendido todos los ámbitos de la sociedad. De esta
manera, se abre todo un campo de debate que toma en cuenta la gestión responsable, los códigos de ética o la
conducta individual de los químicos.
La ética en la química incluye preguntas relativas a las relaciones con la sociedad, esto es, la importancia de los
valores particulares de los químicos y su relación con los valores generales de la sociedad. Por lo tanto, se hace
necesario contemplar la necesidad de establecer códigos de conducta profesional muy claros sobre lo que es el
comportamiento ético o antiético, sobre la base de las preguntas: ¿cuáles son las responsabilidades de los químicos
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ante la sociedad?, y, ¿qué lecciones se pueden aprender sobre los efectos positivos y negativos de la investigación
química? Es necesario hacer una valoración ética sobre la investigación y desarrollo de sustancias químicas que
serán empleadas como fármacos, drogas, productos de consumo masivo o, aquellas que son potencialmente tóxicas
o que pueden ser mal utilizadas de manera inconsciente o deliberada (armas químicas), y, finalmente, el papel de la
química de cara al grave deterioro medioambiental. Esto último nos conduce inexorablemente a pensar en la
necesidad de llevar el debate de la filosofía de la química hasta el área de la bioética.
La Bioética trata de buscar una nueva visión de la ética que toma en cuenta no solo las responsabilidades entre los
individuos, sino que trasciende a las responsabilidades de los seres humanos con el medioambiente, tal y como lo
plantea Van Rensselear Potter (1911-2001), el cual propuso una ética de la tierra, de la naturaleza, de la población
así como del uso y consumo de los recursos naturales a escala mundial [Contreras, 2005]. De esta manera, la
filosofía de la química puede entrar a examinar los criterios del desarrollo sostenible como base de orientación que
señale nuevas líneas de investigación y campos de acción para la química. Todo ello va a conducir hasta lo que
conocemos como química verde, un marco de acción que valora el ejercicio responsable del accionar del químico
como científico, como profesional y como persona.
FILOSOFIA DE LA QUIMICA Y QUIMICA VERDE
Desde la filosofía de la química, y en el entendido de que las responsabilidades éticas y bioéticas de la química que
conducen al desarrollo sostenible, se entiende que se deba abordar un tema de altísima pertinencia como es la
química verde.
La química verde, como todo un nuevo campo de acción para la Química, se esfuerza por minimizar o eliminar la
contaminación derivada de las actividades antropogénicas, especialmente las actividades industriales, a través de la
elaboración de productos químicos que no atenten contra la salud o el medioambiente. Los objetivos que persigue la
química verde se pueden resumir como:
1) Disminuir la generación de subproductos en las trasformaciones químicas. Aquí se busca aplicar todos los
aspectos relacionados con la economía atómica, mediante el desarrollo y rediseño de reacciones químicas. En este
sentido, el uso de microondas y la fotoquímica surgen como alternativas viables para rediseñar procesos químicos
sustentables.
2) Reducir el uso de disolventes, especialmente los que entran en la clasificación de tóxicos o persistentes en el
medioambiente. Aquí se enfocan los esfuerzos por optimizar los procesos de extracción, utilizados comúnmente en
los procesos químicos industriales y el uso extendido de reacciones libres de disolvente.
3) Diseñar procesos químicos basados en el uso de materias primas renovables (de origen natural, animal y vegetal),
en lugar de aquellos procesos basados en materias primas derivadas del petróleo.
4) Disminución de las emisiones que contaminan el aire, el suelo y las aguas, a través del uso de fuentes alternativas
de energía.
5) Desarrollo de protocolos y métodos con el fin de monitorear la contaminación en tiempo real.
En la práctica, la estrategia de la química verde consiste en una serie de modalidades de acción respecto de la
producción y manejo de productos químicos, que se resumen en doce principios [Contreras, 2012]. Una de las
estrategias allí indicadas se concentra en el uso de disolventes más eficientes que sean menos agresivos al
medioambiente. En este sentido, se ha colocado mucho énfasis en la posibilidad de usar alternativas como el dióxido
de carbono en estado líquido (CO2), ayudado por sustancias denominadas tensoactivos, las cuales facilitan que las
materias primas se puedan disolver en él. En otros casos se están rediseñando una serie de procesos químicos
industriales, con el fin de que se pueda utilizar el agua como disolvente [Spiro, 2007].
Con la economía atómica [Trost, 1991] se persigue optimizar al máximo el uso de las materias primas, a fin de
disminuir la generación de desechos, evitando la utilización de disolventes y sustancias químicas auxiliares. Por otro
lado, se propone masificar el uso de catalizadores, sustancias químicas que se requieren en muy poca cantidad y que
ayudan a aumentar la eficiencia de una reacción química [Vilar, 2000], es decir, se generan menos desperdicios a la
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hora de obtener un producto y disminuyen todas las implicaciones correspondientes al manejo de los desechos
químicos. Es importante el desarrollo de productos químicos seguros que cumplan su cometido sin causar riesgos a
la salud o al medioambiente, y en cuya manufactura se optimice el uso de los combustibles, a fin de disminuir la
emisión de gases tóxicos o reemplazarlos por fuentes de energía alternativas como la solar o la eólica.
La química verde se propone promover el manejo de materias primas renovables o productos de la naturaleza tales
como: productos de siembra y cosecha, productos de origen animal, agua, aire, suelo; puesto que oxígeno, agua,
sílice y similares, son de los pocos desechos permitidos por la química verde.
Finalmente se debe hacer un esfuerzo por desarrollar métodos de análisis que permitan controlar las emisiones
tóxicas de las plantas químicas, a fin de contar con los mejores indicadores que permitan tomar los correctivos allí
donde sea necesario.
REFERENCIAS
Ballesteros, J., “POSTMODERNIDAD: Decadencia o Resistencia”, Ed. TECNOS, Madrid, 1994, p. 102.
Bellandi F, Fontal B, Reyes M, Suárez T, Contreras RR. Elementos químicos y su periodicidad, CELCIEC-ULA,
Mérida, 2005
Bunge M. Epistemología, Siglo Veintiuno Editores, Barcelona, 2004.
Contreras RR, Fontal B, Reyes M, Suárez T, Bellandi F, Romero I. Integrando el pregrado y el postgrado en
Química a través de un curso de espectrometría de masas, Anuario Latinoamericano de Educación Química,
ALDEQ XXII 2006-2007: 64-68.
Chalmers AF. ¿Qué es esa cosa llamada ciencia?, Siglo Veintiuno Editores, Madrid, 1999.
Chiappe A. La posibilidad de un puente sobre problemas actuales de la filosofía de la tecnología, Utopía y Praxis
Latinoamericana, 2009,14(46), 51-69.
Contreras RR. Bioética: reto de la postmodernidad. Ninfa ediciones, Mérida, 2005.
Contreras RR. Respuestas a la contingencia planetaria: el desarrollo sostenible y la Bioética, LINOTIPOS 2010, VI,
2: 21-22.
Contreras RR. Una aproximación a la Filosofía de la Química. Avances en Química, 6(2011), 3, 107-116.
Contreras RR. Desarrollo sostenible y Química verde. Revista Investigación (CDCHTA-ULA), aceptada para su
publicación, 2012.
Fontal B, Contreras RR. Origen del nombre de los elementos químicos. Editorial Casa Blanca, Mérida, 2002.
Glashow SL. El encanto de la Física, METATEMAS, Barcelona (España), 1995.
Jaimes R. Origen y destino del conocimiento científico, Fondo Editorial Tropykos, Caracas, 1998.
Kuhn TS. Estructura de las revoluciones científicas, Fondo de Cultura Económica, México, 1995.
Mitcham C (Edit.). Encyclopedia Science, Technology, and Ethics. Vol 1. Thomson Gale, Farmington Hills (MI),
2005.
Scerri ER. The Periodic Table. Its Story and Its Significance. Oxford University Press, New York, 2007.
Scerri ER, Worrall J. Prediction and the Periodic Table. Stud. Hist. Phil. Sci., 2001, 32(3), 407–452.
Spiro TG, Stigliani WM. Química Medioambiental. Madrid: Prentice Hall, 2007.
Trost BM. The atom economy: a search for synthetic efficiency. Science 1991, 254:1471.
Vila Compte R. Catálisis: la magia de la química. México, Dirección General de Divulgación de la Ciencia de la
UNAM, 2000.
Vivas-Reyes R. Filosofía de la química: un área ampliamente olvidada. Rev. Acad. Colom. Cienc. 2009,
XXXIII(126), 125-128.