La ubicuidad de la química en las ciencias naturales hace que sea considerada una de las ciencias básicas. La química es de gran importancia en muchos campos del conocimiento, como la ciencia de materiales, la biología, la farmacia, la medicina, la geología, la ingeniería y la astronomía, entre otros.
Los procesos
naturales estudiados por la química involucran partículas fundamentales (electrones, protones y neutrones), partículas compuestas (núcleos atómicos, átomos y moléculas) o estructuras microscópicas como cristales y superficies.
Desde el punto de
vista microscópico, las partículas involucradas en una reacción química pueden
considerarse un sistema cerrado que intercambia energía con su entorno. En
procesos exotérmicos, el sistema
libera energía a su entorno, mientras que un proceso endotérmico solamente
puede ocurrir cuando el entorno aporta energía al sistema que reacciona. En la
mayor parte de las reacciones químicas hay flujo de energía entre el sistema y
su campo de influencia, por lo cual puede extenderse la definición de reacción
química e involucrar la energía cinética (calor) como un reactivo o producto
Aunque hay una
gran variedad de ramas de la química, las principales divisiones son:
·
Bioquímica, constituye un
pilar fundamental de la biotecnología, y se ha consolidado como una disciplina
esencial para abordar los grandes problemas y enfermedades actuales y del
futuro, tales como el cambio climático, la escasez de recursos
agroalimentarios ante el aumento de población mundial, el agotamiento de las
reservas de combustibles fósiles, la aparición de nuevas formas de alergias, el
aumento del cáncer, las enfermedades genéticas, la obesidad, etc.
·
Fisicoquímica o química
física, establece y desarrolla los principios físicos fundamentales detrás de
las propiedades y el comportamiento de los sistemas químicos.
·
Química analítica, es la rama de
la química que tiene como finalidad el estudio de la composición química de un
material o muestra, mediante diferentes métodos de laboratorio. Se divide en
química analítica cuantitativa y química analítica cualitativa.
·
Química inorgánica, se encarga del estudio integrado de la formación,
composición, estructura y reacciones químicas de los elementos y compuestos
inorgánicos (por ejemplo, ácido sulfúrico o carbonato cálcico); es decir, los
que no poseen enlaces carbono-hidrógeno, porque éstos pertenecen al campo de la
química orgánica. Dicha separación no es siempre clara, como por ejemplo en la
química organometálica que es una superposición de ambas.
·
Química orgánica o química
del carbono, es la rama de la química que estudia una clase numerosa de
moléculas que contienen carbono formando enlaces covalentes carbono-carbono o
carbono-hidrógeno y otros heteroátomos, también conocidos como compuestos
orgánicos. Friedrich Wöhler y Archibald Scott Couper son conocidos como los padres de la química
orgánica. La gran importancia de los sistemas biológicos hace que en la
actualidad gran parte del trabajo en química sea de naturaleza bioquímica.
Entre los problemas más interesantes se encuentran, por ejemplo, el estudio
del plegamiento de proteínas y la relación entre secuencia, estructura y
función de proteínas.
·
Química Industrial, se encarga del estudio de la fabricación de
productos químicos básicos, la producción y elaboración de combinaciones que
desempeñan un importante papel en el desarrollo técnico.19
Si hay una partícula importante y representativa en la química, es el electrón. Uno de los
mayores logros de la química es haber llegado al entendimiento de la relación
entre reactividad química y distribución electrónica de átomos, moléculas o
sólidos. Los químicos han tomado los principios de la mecánica cuántica y sus
soluciones fundamentales para sistemas de pocos electrones y han hecho
aproximaciones matemáticas para sistemas más complejos. La idea de orbital
atómico y molecular es una forma sistemática en la cual la formación de enlaces
es comprensible y es la sofisticación de los modelos iniciales de puntos de
Lewis. La naturaleza cuántica del electrón hace que la formación de enlaces sea
entendible físicamente y no se recurra a creencias como las que los químicos
utilizaron antes de la aparición de la mecánica cuántica. Aun así, se obtuvo
gran entendimiento a partir de la idea de puntos de Lewis.
Enlace de imagen: https://quesignificado.com/reaccion-quimica/
Introduciéndonos en la química:
La química es
la ciencia que
estudia la composición, estructura y propiedades de la materia, así
como los cambios que esta experimenta durante las reacciones químicas y su relación con la energía.
Linus Pauling la definió como la ciencia que estudia
las sustancias,
su estructura (tipos
y formas de acomodo de los átomos), sus
propiedades y las reacciones que las transforman en otras sustancias en
referencia con el tiempo
En sí,
la ciencia que hoy conocemos como la química se ocupa principalmente de las
agrupaciones supratómicas, como son los gases, las moléculas, los cristales y los metales, estudiando su composición, propiedades
estadísticas, transformaciones y reacciones. Así como, la comprensión de las
propiedades e interacciones de la materia a
escala atómica.
La
mayoría de los procesos químicos se pueden estudiar directamente en el laboratorio,
usando una serie de técnicas a menudo bien establecidas, tanto de manipulación
de materiales como de comprensión de los procesos subyacentes. Una aproximación
alternativa es la proporcionada por las técnicas de modelado molecular, que extraen conclusiones de modelos
computacionales. La química es llamada a menudo «ciencia central», por su papel
de conexión con las otras ciencias naturales, tales como la física, geología y biología.
La
química moderna se desarrolló a partir de la alquimia,
una práctica protocientífica de carácter esotérico,
pero también experimental, que combinaba elementos de química, metalurgia, física, medicina, biología,
entre otras ciencias y artes.
Esta
fase termina con la revolución química, que se dio con el descubrimiento de los gases
por Robert Boyle,
la ley de
conservación de la materia y
la teoría de la combustión por oxígeno postuladas
por el científico francés Antoine Lavoisier.
La
sistematización se hizo patente con la creación de la tabla
periódica de los elementos y
la introducción de la teoría atómica, cuando los investigadores desarrollaron una
comprensión fundamental de los estados de la materia, los iones, los enlaces químicos y las reacciones químicas. Desde la primera mitad del siglo XIX,
el desarrollo de la química lleva aparejado la aparición y expansión de
una industria química de gran relevancia en la economía y la calidad
de vida actuales.
Las
disciplinas de la química se agrupan según la clase de materia bajo estudio o
el tipo de estudio realizado. Entre estas se encuentran la química inorgánica, que estudia la materia inorgánica; la química orgánica, que estudia la materia orgánica; la bioquímica, que estudia las sustancias existentes en organismos
biológicos; la fisicoquímica que comprende los aspectos estructurales y
energéticos de sistemas químicos a escalas macroscópica, molecular y atómica, y
la química analítica, que analiza muestras de materia y trata de entender
su composición y estructura mediante diversos estudios y reacciones.
¿Qué
significa y de dónde viene la palabra química?
La
palabra química procede de la palabra «alquimia»,
el nombre de un antiguo conjunto de prácticas protocientíficas que abarcaba diversos
elementos de la actual ciencia, como ya comentamos. La alquimia, practicada al
menos desde alrededor del año 330, además
de buscar la fabricación de oro,
estudiaba la composición de las aguas, la naturaleza del movimiento, del
crecimiento, de la formación de los cuerpos y su descomposición, la conexión
espiritual entre los cuerpos y los espíritus. Así, un alquimista solía ser
llamado en lenguaje cotidiano «químico», y posteriormente (oficialmente, a
partir de la publicación, en 1661, del
libro El químico escéptico, del químico irlandés Robert Boyle)
se denominaría química al arte que practicaba, naciendo así
esta ciencia, con su nombre propio.
A su
vez, alquimia deriva de la palabra árabe al-kīmīā (الکیمیاء). En su origen, el término fue un préstamo
tomado del griego, de las
palabras χημία o χημεία (khemia y khemeia,
respectivamente).78 La
primera podría tener origen egipcio. Muchos creen que al-kīmīā deriva
de χημία, que a su vez deriva de la palabra Chemi o Kimi o Kham,
que es el nombre antiguo de Egipto en egipcio. Según
esa hipótesis, khemeia podría ser "el arte egipcio”.
Evolución
de la química como concepto:
La
definición de química ha cambiado a través del tiempo; a
medida que nuevos descubrimientos se han añadido a la funcionalidad de
esta ciencia, ya que
el término química, a vista del reconocido científico Robert Boyle,
en 1661, se trataba del área que estudiaba los principios de los cuerpos
mezclados.
En 1663,
la química se definía como un arte científico por el cual se aprende a disolver
cuerpos, obteniendo de ellos las diferentes sustancias de su composición y cómo
unirlos después para alcanzar un nivel mayor de perfección. Esto según el
químico Christopher Glaser.
La
definición de 1745 para la palabra química, usada por Georg Stahl,
era el arte de entender el funcionamiento de las mezclas, compuestos o cuerpos
hasta sus principios básicos, y luego volver a componer esos cuerpos a partir
de esos mismos principios.
En
1857, Jean-Baptiste Dumas consideró la palabra química para
referirse a la ciencia que se preocupaba de las leyes y efectos de las fuerzas
moleculares. Esta definición luego evolucionaría hasta que, en 1947, se le
definió como la ciencia que se preocupaba de las sustancias:
su estructura, sus propiedades y las reacciones que las transforman en otras
sustancias (caracterización dada por Linus Pauling).
Más
recientemente, en 1988, la definición de química se amplió, para ser «el
estudio de la materia y los cambios que implica», según palabras del
profesor Raymond Chang.
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