Las subdisciplinas que tiene la gran química

 La química cubre un campo de estudios bastante amplio, por lo que en la práctica se estudia cada tema de manera particular. Las seis principales y más estudiadas ramas de la química son:

Fuente: https://www.diferenciador.com/ramas-de-la-quimica/

·         Química inorgánica: síntesis y estudio de las propiedades eléctricas, magnéticas y ópticas de los compuestos formados por átomos que no sean de carbono (aunque con algunas excepciones). Trata especialmente los nuevos compuestos con metales de transición, los ácidos y las bases, entre otros compuestos.

·         Química orgánica: Síntesis y estudio de los compuestos que se basan en cadenas de carbono.

·         Bioquímica: estudia las reacciones químicas en los seres vivos, estudia el organismo y los seres vivos. Bioquímica es el estudio de las sustancias químicas, las reacciones químicas y las interacciones químicas que tienen lugar en los organismos vivos. Bioquímica y la química orgánica están estrechamente relacionados, como en la química médica o neuroquímica. Bioquímica también se asocia con la biología molecular y la genética.

·         Química física: también conocidas como fisicoquímica, estudia los fundamentos y bases físicas de los sistemas y procesos químicos. En particular, son de interés para el químico físico los aspectos energéticos y dinámicos de tales sistemas y procesos. Entre sus áreas de estudio más importantes se incluyen la termodinámica química, la cinética química, la electroquímica, la mecánica estadística y la espectroscopia. Usualmente se la asocia también con la química cuántica y la química teórica.

·         Química industrial: Estudia los métodos de producción de reactivos químicos en cantidades elevadas, de la manera económicamente más beneficiosa. En la actualidad también intenta aunar sus intereses iniciales, con un bajo daño al medio ambiente.

·         Química analítica: estudia los métodos de detección (identificación) y cuantificación (determinación) de una sustancia en una muestra. Se subdivide en Cuantitativa y Cualitativa.

La diferencia entre la química orgánica y la química biológica es que en la química biológica las moléculas de ADN tienen una historia y, por ende, en su estructura nos hablan de su historia, del pasado en el que se han constituido, mientras que una molécula orgánica, creada hoy, es solo testigo de su presente, sin pasado y sin evolución histórica.⁴¹​

Además existen múltiples subdisciplinas que, por ser demasiado específicas o bien multidisciplinares, se estudian individualmente:

·         Astroquímica es la ciencia que se ocupa del estudio de la composición química de los astros y el material difuso encontrado en el espacio interestelar, normalmente concentrado en grandes nubes moleculares.

·         Electroquímica es una rama de la química que estudia la transformación entre la energía eléctrica y la energía química.

·         Fotoquímica, una subdisciplina de la química, es el estudio de las interacciones entre átomos, moléculas pequeñas, y la luz (o radiación electromagnética).

·         Magnetoquímica es la rama de la química que se dedica a la síntesis y el estudio de las sustancias de propiedades magnéticas interesantes.

·         Nanoquímica (relacionada con la nanotecnología).

·         Petroquímica es lo perteneciente o relativo a la industria que utiliza el petróleo o el gas natural como materias primas para la obtención de productos químicos.

·         Geoquímica: estudia todas las transformaciones de los minerales existentes en la tierra.

·         Química computacional es una rama de la química que utiliza computadores para ayudar a resolver problemas químicos. Utiliza los resultados de la química teórica, incorporados en algún software para calcular las estructuras y las propiedades de moléculas y cuerpos sólidos. Mientras sus resultados normalmente complementan la información obtenida en experimentos químicos, pueden, en algunos casos, predecir fenómenos químicos no observados a la fecha.

·         Química cuántica es una rama de la química teórica en donde se aplica la mecánica cuántica y la teoría cuántica de campos.

·         Química macromolecular: estudia la preparación, caracterización, propiedades y aplicaciones de las macromoléculas o polímeros;

·         Química medioambiental: estudia la influencia de todos los componentes químicos que hay en la tierra, tanto en su forma natural como antropogénica;

·         Química nuclear o física nuclear es una rama de la física que estudia las propiedades y el comportamiento de los núcleos atómicos.

·         Química organometálica se encarga del estudio de los compuestos organometálicos, que son aquellos compuestos químicos que poseen un enlace entre un átomo de carbono y un átomo metálico, de su síntesis y de su reactividad.

·         Química supramolecular es la rama de la química que estudia las interacciones supramoleculares, esto es, entre moléculas.

·         Química teórica incluye el uso de la matemática y física para explicar o predecir fenómenos químicos.

·         Química toxicológica: estudia la toxicidad de sustancias químicas naturales o artificiales sobre el medioambiente y el ecosistema, incluido el ser humano, a corto y largo plazo.

Algunos químicos destacados:

Muchos científicos han contribuido al crecimiento de la Química a través de importantes descubrimientos que los han hecho merecedores del Premio Nobel en Química. A modo de ejemplo, entre mucho de ellos, podemos citar a Emil Fischer que descubrió la síntesis de la glucosa y otros azúcares (del cual ya hemos hablado), Marie Curie por sus estudios en el campo de la radiactividad descubriendo el radio y el polonio (de la cual ya os conte por redes sociales su importancia).​ Theodor Svedberg (que también lo tenéis en las redes sociales), por el invento y la aplicación de la ultracentrífuga; Irene Curie, hija de Maria Curie, por construir el primer reactor nuclear que utilizaba la fisión nuclear controlada (también hemos hablado ya de ella). Otto Hanh por su descubrimiento de la fisión nuclear, Linus Pauling por su estudio de la estructura atómica de las proteínas y la anemia falciforme causada por defecto genético en la producción de hemoglobina.​ Luis Federico Leloir por el descubrimiento de los procesos químicos que dan lugar a la formación de azúcares en las plantas, Paul Crutzen compartió el Nobel con Mario Molina y Sherwood Rowlands por el descubrimiento del papel de los óxidos de nitrógeno y de los fluorocarbonos en la destrucción de la capa de ozono, Roger David Kornberg por el descubrimiento del modo en que las células copian la información genética. Los últimos científicos que han obtenido el Premio Nobel de Química han sido Stanley Whittingham y Akira Yoshino por el desarrollo de las baterías de iones de litio.

 

Como veis quedan muchos por conocer aún. Vemos  y aprendemos mucho más en el canal de youtube con los vídeos de bioquímica una rama de la química impresionante.

 

Bibliografía de todas las consultas sobre química:

·         Atkins, Peter; de Paula, Julio (2009). Elements of Physical Chemistry (en inglés) (quinta edición). Nueva York: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-922672-6.

·         Burrows, Andrew; Holman, John; Burrows, John; Parsons, Andrew; Pilling, Gwen; Price, Gareth (2009). Chemistry 3. Italia: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-927789-6.

·         Bruce, Alberts; Dennis, Bray (2006). Introducción a la biología celular (2da edición). Buenos Aires: Medica Panamericana. ISBN 950-06-0081-1.

·         Housecroft, Catherine E.; Sharpe, Alan G. (2008). Inorganic Chemistry (tercera edición). Harlow, Essex: Pearson Education. ISBN 978-0-13-175553-6.

Podéis encontrar mucho más sobre esta ciencia en el Glosario de la Química y muchos científicos destacados de la misma y de otras ramas.

Gracias por leer, que la ciencia y la fuerza os acompañen (y la química también) jejeje

Artículo escrito por Ana María Morón Usero o Ammu.

 

 

Conceptos importantes para entender a un/@ químic@

 Conceptos de la química:

-      Partículas: Los átomos son las partes más pequeñas de un elemento (como el carbono, el hierro o el oxígeno). Todos los átomos de un mismo elemento tienen la misma estructura electrónica (responsable ésta de la mayor parte de las características químicas), y pueden diferir en la cantidad de neutrones (isótopos). Las moléculas son las partes más pequeñas de una sustancia (como el azúcar), y se componen de átomos enlazados entre sí. Si tienen carga eléctrica, tanto átomos como moléculas se llaman iones: cationes si son positivos, aniones si son negativos.

El mol se usa como contador de unidades, como la docena (12) o el millar (1000),y equivale a . Se dice que 12 gramos de carbono o un gramo de hidrógeno o 56 gramos de hierro contienen aproximadamente un mol de átomos (la masa molar de un elemento está basada en la masa de un mol de dicho elemento). Se dice entonces que el mol es una unidad de cambio. El mol tiene relación directa con el número de Avogadro. El número de Avogadro fue estimado para el átomo de carbono por el químico y físico italiano Carlo Amedeo Avogadro, conde de Quarequa e di Cerreto. Este valor, expuesto anteriormente, equivale al número de partículas presentes en 1 mol de dicha sustancia:1 mol  de glucosa equivale a  moléculas de glucosa. 1 mol de uranio equivale a átomos de uranio.

• Fórmula molecular. Es un tipo de fórmula bastante básica que expresa el tipo de átomos presentes en un compuesto covalente y la cantidad de cada uno. Utiliza una secuencia lineal de símbolos de los elementos químicos y números (como subíndices). Por ejemplo, la fórmula molecular de la glucosa es C6H12O6 (seis átomos de carbono, doce de hidrógeno y seis de oxígeno).

• Fórmula semidesarrollada. Similar a la fórmula molecular, es un tipo de fórmula que expresa los átomos que integran el compuesto y expresa también los enlaces químicos (líneas) y su tipo (simples, dobles, triples) entre cada átomo del compuesto. En esta fórmula no se representan los enlaces carbono-hidrógeno. Esto es útil para identificar los grupos radicales que lo conforman, así como su estructura química. Por ejemplo, la fórmula semidesarrollada de la glucosa es, CH2OH – CHOH – CHOH – CHOH – CHOH – CHO .

• Fórmula desarrollada. La fórmula desarrollada es el paso siguiente en complejidad de la semidesarrollada. En esta representación se indica el enlace y la ubicación de cada átomo del compuesto dentro de sus respectivas moléculas, en un plano cartesiano, representando la totalidad de la estructura del compuesto.

• Fórmula estructural. Para representar las moléculas ya no solo en su estructura y organización sino además en su forma espacial, hace falta una fórmula todavía más compleja, que emplea perspectivas bi o tridimensionales.

• Fórmula de Lewis. También llamadas “diagramas de Lewis” o “estructuras de Lewis”, se trata de una representación similar a la fórmula desarrollada de un compuesto, pero que indica los respectivos electrones compartidos en cada enlace químico entre átomos, de acuerdo a la valencia de los elementos involucrados. Estos electrones se representan mediante puntos enlazados con una línea donde hay un enlace. También se representan los electrones no compartidos usando puntos sobre el átomo correspondiente. Son fórmulas muy específicas y de uso técnico.

Fuente: https://concepto.de/formula-quimica/#ixzz6wkgr2csv

 

Dentro de los átomos puede existir un núcleo atómico y uno o más electrones. Los electrones son muy importantes para las propiedades y las reacciones químicas. Dentro del núcleo se encuentran los neutrones y los protones. Los electrones se encuentran alrededor del núcleo. También se dice que el átomo es la unidad básica de la materia con características propias. Está formado por un núcleo, donde se encuentran los protones.

 

De átomos a moléculas: Los enlaces son las uniones entre átomos para formar moléculas. Siempre que existe una molécula es porque ésta es más estable que los átomos que la forman por separado. A la diferencia de energía entre estos dos estados se le denomina energía de enlace.

 

Los átomos se combinan en proporciones fijas para generar moléculas concretas. Por ejemplo, dos átomos de hidrógeno se combinan con uno de oxígeno para dar una molécula de agua. Esta proporción fija se conoce como estequiometría. Sin embargo, el mismo número y tipo de átomos puede combinarse de diferente forma dando lugar a sustancias isómeras.

 

- Orbitales: Para una descripción y comprensión detalladas de las reacciones químicas y de las propiedades físicas de las diferentes sustancias, es muy útil su descripción a través de orbitales, con ayuda de la química cuántica.

Un orbital atómico es una función matemática que describe la disposición de uno o dos electrones en un átomo. Un orbital molecular es el análogo en las moléculas.

En la teoría del orbital molecular la formación del enlace covalente se debe a una combinación matemática de orbitales atómicos (funciones de onda) que forman orbitales moleculares, llamados así porque pertenecen a toda la molécula y no a un átomo individual. Así como un orbital atómico (sea híbrido o no) describe una región del espacio que rodea a un átomo donde es probable que se encuentre un electrón, un orbital molecular describe también una región del espacio en una molécula donde es más factible que se hallen los electrones.

Al igual que un orbital atómico, un orbital molecular tiene un tamaño, una forma y una energía específicos. Por ejemplo, en la molécula de hidrógeno molecular se combinan dos orbitales atómicos, ocupado cada uno por un electrón. Hay dos formas en que puede presentarse la combinación de orbitales: aditiva y substractiva. La combinación aditiva produce la formación de un orbital molecular que tiene menor energía y que presenta una forma casi ovalada, mientras que la combinación substractiva conduce a la formación de un orbital molecular con mayor energía y que genera un nodo entre los núcleos.

 

Los orbitales son funciones matemáticas para describir procesos físicos: un orbital únicamente existe en el sentido matemático, como pueden existir una suma, una parábola o una raíz cuadrada. Los átomos y las moléculas son también idealizaciones y simplificaciones: un átomo y una molécula solo existen en el vacío, y en sentido estricto una molécula solo se descompone en átomos si se rompen todos sus enlaces.

En el "mundo real" únicamente existen los materiales y las sustancias. Si se confunden los objetos reales con los modelos teóricos que se usan para describirlos, es fácil caer en falacias lógicas.

 

- Disolución: En agua, y en otros disolventes (como la acetona o el alcohol), es posible disolver sustancias, de forma que quedan disgregadas en las moléculas o en los iones que las componen (las disoluciones son transparentes). Cuando se supera cierto límite, llamado solubilidad, la sustancia ya no se disuelve, y queda, bien como precipitado en el fondo del recipiente, bien como suspensión, flotando en pequeñas partículas (las suspensiones son opacas o traslúcidas).

Se denomina concentración a la medida de la cantidad de soluto por unidad de cantidad de disolvente.

Medida de la concentración: La concentración de una disolución se puede expresar de diferentes formas, en función de la unidad empleada para determinar las cantidades de soluto y disolvente. Las más usuales son:

·         g/l (gramos por litro) razón soluto/disolvente o soluto/disolución, dependiendo de la convención

·         % p/p (concentración porcentual en peso) razón soluto/disolución

·         % V/V (concentración porcentual en volumen) razón soluto/disolución

·         M (molaridad) razón soluto/disolución

·         N (normalidad) razón soluto/disolución

·         m (molalidad) razón soluto/disolvente

·         x (fracción molar)

·         ppm (partes por millón) razón soluto/disolución

 

- Acidez o basicidad de sustancias: El pH es una escala logarítmica para describir la acidez de una disolución acuosa. Los ácidos, como por ejemplo el zumo de limón y el vinagre, tienen un pH bajo (inferior a 7). Las bases, como la sosa o el bicarbonato de sodio, tienen un pH alto (superior a 7).

El pH se calcula mediante la siguiente ecuación: {\displaystyle pH=-\log a_{H^{+}}\approx -\log[H^{+}]\,}donde {\displaystyle a_{H^{+}}\,} es la actividad de iones hidrógeno en la solución, la que en soluciones diluidas es numéricamente igual a la molaridad de iones hidrógeno {\displaystyle [H^{+}]\,} que cede el ácido a la solución.

·         una solución neutral (agua ultra pura) tiene un pH de 7, lo que implica una concentración de iones hidrógeno de 10^-7 M;

·         una solución ácida (por ejemplo, de ácido sulfúrico)tiene un pH < 7, es decir, la concentración de iones hidrógeno es mayor que 10^-7 M;

·         una solución básica (por ejemplo, de hidróxido de potasio) tiene un pH > 7, o sea que la concentración de iones hidrógeno es menor que 10^-7 M.

Formular y la nomenclatura de los elementos químicos y compuestos:

La IUPAC, un organismo internacional, mantiene unas reglas para la formulación y nomenclatura química. Este organismo es la autoridad universalmente reconocida en nomenclatura y terminología químicas.​ De esta forma, es posible referirse a los compuestos químicos de forma sistemática y sin equívocos.

Mediante el uso de fórmulas químicas es posible también expresar de forma sistemática las reacciones químicas, en forma de ecuación química. 

Existen distintos tipos de fórmula química, útiles para brindar distinta información.

Enlace de la imagen: https://concepto.de/formula-quimica/

 

Podéis encontrar mucho más sobre esta ciencia en el Glosario de la Química y muchos científicos destacados de la misma y de otras ramas.

Gracias por leer, que la ciencia y la fuerza os acompañen (y la química también) jejeje

Artículo escrito por Ana María Morón Usero o Ammu.