Qué es la química
Se dice que es la química la ciencia que estudia la estructura, composición y propiedades de la materia, así como también los cambios que pasan durante las reacciones químicas y su conexión con la energía. La química abarca todo lo relacionado con las moléculas, los gases, los metales y los cristales, analizando sus propiedades estadísticas, composiciones, reacciones y transformaciones.
El químico Linus Pauling la define como la ciencia que analiza la estructura (formas y tipos de arreglo de los átomos), las sustancias, las reacciones y las propiedades que las transforman en sustancias diferentes en relación con el tiempo.
La palabra química proviene de una variable del latín y de las raíces árabes chimica, chimia, alkimya, referencia de alquimia, que posteriormente pasa a transformarse en la química del tipo moderno.
La alquimia: el origen de la química
El término “química» proviene de la palabra “alquimia”, nombre que se le da a un antiguo grupo de prácticas protocientíficas que cubría distintos elementos de la ciencia actual, así como también otras materias como la astronomía, la metalurgia, el misticismo, la filosofía o la medicina.
La alquimia, se practicaba desde aproximadamente los años 330, que además de explorar la fabricación de oro, analizaba la naturaleza del movimiento, la composición de las aguas, del crecimiento, la conexión espiritual entre los cuerpos y los espíritus, de la formación de los cuerpos y su descomposición. En un principio se solía llamar de forma ordinaria a un alquimista como “químico», y posteriormente se llamaría química al oficio que practicaba.
Historia de la química
Se encuentra fuertemente unida a la evolución del hombre ya que cubre todas las transformaciones de los elementos y las teorías correspondientes. Nace en el siglo XVIII desde los estudios de la alquimia, muy popular entre los científicos de la época. Se cree que los fundamentos básicos de la química se recopilan por primera vez en el libro del científico británico Robert Boyle (The Skeptical Chymist, 1661).
Su historia comienza realmente un siglo después con los estudios del francés Antoine Lavoisier y sus trabajos sobre el oxígeno, la ley de conservación de masa y la objeción de la teoría del flogisto como teoría de la combustión.
El comienzo del dominio química es el manejo del fuego. Hay evidencias que datan de hace más de 500.000 años, indicando que en la época del homo erectus, ciertas tribus estimaron este logro que hoy en día aún sigue siendo una de las tecnologías más importantes para la evolución del hombre, ya que producía luz y calor por las noches y además los ayudaba a resguardarse de los animales salvajes.
También les permitía la elaboración de su alimento. Este contenía una menor cantidad de microorganismos patógenos y era mucho más fácil de digerir. De esta manera disminuye la mortalidad y se mejoraron los niveles generales de vida.
El filósofo Aristóteles pensaba que las sustancias químicas estaban conformadas por cuatro elementos: aire, tierra, fuego y agua. Él creía que había la existencia de otro movimiento paralelo, el atomismo, el cual afirmaba que los elementos se encontraban compuestos de átomos, el cual son partículas invisibles que se pueden calificar como la unidad mínima de la materia.
Luego que se entendieran los principios de la combustión otra discusión de gran importancia se apoderó de la química. El vitalismo y la diferenciación fundamental entre la química orgánica e inorgánica. Esta teoría supone que la química orgánica solo pudo ser originada por los organismos vivos asignando este hecho a una vis vitalis intrínseca de la misma vida.
Ramas de la química
Esta ciencia se encuentra dividida en una serie de ramas que se describen a continuación:
Química orgánica
Es el estudio de los químicos formados por carbono e hidrógenos, ya que estos son las estructuras, los componentes celulares vivos, estudiando a los seres vivos y las funciones primarias y vitales como la respiración, la alimentación y la forma de cómo se reproducen, encerrando las biomoléculas que los conforman como las hormonas de forma natural y artificial siendo que el carbono es el elemento que hay en común entre ellas.
Química inorgánica
Se le llama química inorgánica al hecho de no poseer vida propia o de no poder conseguirse de manera natural alguna sustancia, esta química logra de manera constante hacer estudios sobre la composición, la estructura, la integración y la variedad de recursos sobre estos elementos, cuerpos o material como el carbonato de sodio o el ácido sulfúrico, esta química inorgánica clasifica las soluciones químicas dependiendo de la función que poseen cada una, según la base, la oxidación metálica, no metálica y las sales.
Química analítica
Para poder entender las diferentes composiciones de la química de una materia, de una molécula, de una muestra o de un objeto, se requiere del conocimiento analítico y es aquí donde entra esta rama de la química, la química analítica, es la que por medio de los diferentes métodos científicos que se generan en un laboratorio se logra subdividir en dos ramas que son: la química analítica cuantitativa y la química analítica cualitativa.
Química física
Es cuando se aplica la variedad de métodos que tiene la física a los diferentes problemas que presentan los químicos, estudiando la física, su estructura, las propiedades de una materia, las leyes, las interacciones y las teorías químicas que las gobiernan, describiendo los procedimientos aplicando términos físicos para poder comprender cómo predecir y de esta manera controlar dichos procedimientos para su posterior utilización, describiendo las bases de los principios teóricos y cuantitativos.
Bioquímica
Esta rama de la química estudia la base química de las moléculas como de los tejidos, es decir, que estudia la forma de la composición química de los diferentes seres vivos, sus células, como de los componentes, las proteínas, los carbohidratos, los lípidos y los ácidos nucleicos, para poder saber cómo actúan con los diferentes cambios y sus reacciones como son metabolizados para obtener energía, acoplando lo que es la química biomolecular y el biosistema siendo una disciplina que integra estos estudios.
Petroquímica
Pertenece al área de las industrias que utilizan el petróleo y el gas natural como su materia prima. Es la encargada del estudio sobre los diferentes derivados químicos y sus productos que provienen del petróleo y el gas, extrayendo las sustancias como combustibles fósiles, el metano, el butano, la gasolina, el queroseno, el gasoil, el asfalto y el plástico entre otros, sacando el máximo provecho de ellos, éstas industrias en sus diferentes productos obtenidos, que a su vez dejan por sentado el conocimiento y la forma del mecanismo utilizado para su extracción.
Química supramolecular
Representa un área de la química que se encarga del análisis de todo lo asociado con las interacciones supramoleculares, es decir interacciones entre moléculas. Su análisis se encuentra apoyado por la biología y está fundamentado en los métodos de la química orgánica e inorgánica.
Los objetivos de la investigación de la química supramolecular son los agregados supramoleculares, los cuales son muy variados y que pueden llegar a englobar desde estructuras biológicas, donde participan una gran cantidad de moléculas, hasta compuestos de escasa moléculas que tienden a tolerar fenómenos como el auto ensamblaje molecular.
Nanoquímica
Es una especialidad que se deriva de la nanotecnología y que se encarga del estudio de los grupos de moléculas o átomos a un nivel donde se toman en cuenta las interacciones de manera individual y donde los resultados cuánticos pueden ser significativos, permitiendo la formación de nuevas reacciones químicas.
Se encarga de investigar la estructura, síntesis, caracterización y producción de diversos nanomateriales y sus compuestos, a una escala nanométrica. representa un campo de vital importancia para la nanotecnología, ya que la mayoría de los procesos y simplificación de nuevos materiales inician, partiendo de los átomos.
Química nuclear
Es una especialidad de la química, responsable del estudio de las transformaciones que presentan los átomos de manera natural o artificial, dentro del núcleo. Esta rama de la química estudia todo lo referente a la radioactividad, es decir que investiga acerca de todas las reacciones químicas que se originan, en las sustancias consideradas como radioactivas, siendo la radiactividad natural la más conocida dentro de la química nuclear.
Dentro de la radiactividad natural, se pueden estudiar todas las repercusiones que surgen en las sustancias, producto de las emanaciones radiactivas, las cuales se encuentran clasificadas en alfa, beta y gamma.
Neuroquímica
Se trata de una serie de estudios específicos sobre todo tipo de componentes químicos, en donde se engloban a los denominados neurotransmisores y partículas como narcóticos que pueden provocar cambios drásticos en las neuronas.
Su importancia recae en la función que cumplan las sustancias químicas que son sintetizadas y liberadas dentro del cerebro, ya que a través de ellas es que dicho órgano podrá cumplir a cabalidad con todas y cada una de sus funciones, entre las sustancias de mayor relevancia se encuentra las, las hormonas, neurotransmisores, los péptidos, entro otros.
Geoquímica
Alude a una de las especialidades de las ramas de la naturaleza que se enfoca en el origen de la geología y de la química, esto quiere decir que estudia la estructura y los activos de los componentes químicos de la tierra, definiendo la fertilidad general y relativa de la entrega y migración de los componentes que se encuentra en las diversas piezas que forman la tierra; debido a que la tierra está conformada por la hidrosfera que es el sistema material que está creado por el agua y se encuentra en la parte de abajo y encima de la superficie de la tierra.
Química farmacéutica
Es la rama de este campo de estudio que se puede tildar de terapéutica ya que comprende el análisis, estudio, búsqueda y sintonización de compuestos orgánicos e inorgánicos para ser utilizados en la medicina.
La química farmacéutica es una de las aplicaciones más directas en la sociedad, ya que su impacto en esta es tan importante que representa una de las primeras variantes que se analizan a la hora de encontrar un nuevo elemento o componente en la naturales, Básicamente es preguntarse si lo nuevo que se está consiguiendo o sintetizando sirve como tratamiento para alguna enfermedad.
Qué es la ingeniería química
Es una rama de la ingeniería que se encarga del desarrollo, estudio, síntesis, operación, diseño y optimización de todos aquellos sistemas industriales que provocan cambios químicos, físicos y bioquímicos en los materiales.
Se centra en el diseño de nuevas tecnologías y materiales, es un estilo importante de desarrollo e investigación. Asimismo es dirigente en el área ambiental, ya que ayuda al diseño de sistemas ambientales amigables y sistemas para la descontaminación del ambiente.
La ingeniería química se basa en las ciencias básicas como matemáticas (cálculo, álgebra lineal o superior, métodos numéricos, ecuaciones diferenciales, matemáticas avanzada), así como otras ciencias básicas como: la cinética química, la termodinámica y los fenómenos de transporte, y disciplinas aplicadas como el diseño de reactores, ingeniería de procesos, diseños de equipo para sistemas químicos y mecanismos de separación. Además poco a poco han ido incorporando elementos de estudios ambientales, ingeniería alimentaria, biotecnología e ingeniería de materiales.
Dónde estudiar Ingeniería química
Es una profesión en la cual el conocimiento de las matemáticas, la química y otras disciplinas básicas, obtenidas por el estudio, la práctica y la experiencia, son aplicados de manera juiciosa para desarrollar formas económicas de utilizar energía y materiales para el provecho de la sociedad.
En México, por ejemplo, existen un gran número de universidades a lo largo y ancho de todo el país que poseen una facultad de química donde se puede estudiar dicha carrera, entre dichos institutos sobresalen:
- INSTITUTO TECNOLÓGICO DE AGUASCALIENTES.
- INSTITUTO TECNOLÓGICO EL LLANO AGUASCALIENTES.
- UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE AGUASCALIENTES.
Los ingenieros químicos están comprometidos en todas las actividades que se asocian con el procesamiento de materias primas (de origen vegetal, animal o mineral) que tengan como propósito conseguir productos de mucha utilidad y valor. Por ende podrían desarrollar sus actividades en:
- Plantas industriales / compañías productivas.
- Compañías de construcción y/o armado de plantas y equipos.
- Empresas suministradoras de servicios técnicos (mantenimiento, consultoría, control de calidad, etc).
- Entes gubernamentales o no gubernamentales de control, acreditación y estándares.
- Universidades de educación superior.
- Centros de Investigación y Desarrollo (Industriales / Académicos).
Conceptos esenciales de la química
Qué son las reacciones químicas
Una reacción química es el proceso de ajuste de átomos y encadenamiento cuando ciertas sustancias entran en contacto. Los rasgos químicos varían al alterar el ajuste de los átomos en esa sustancia.
Desde el punto de vista microscópico una reaccion química se define como “un método a través del cual una sustancia o muchas sustancias se crean a partir de otra u otras».
Qué es un enlace químico
Se entiende como la mezcla de átomos y moléculas para crear compuestos químicos más complejos y grandes dotados de estabilidad. En este sistema las moléculas o átomos alteran sus propiedades químicas y físicas, formando nuevos elementos químicos homogéneos (no mezclas), inseparables mediante sistemas físicos como el tapizado o el filtrado.
Los enlaces químicos suceden en la naturaleza y son parte tanto de la materia inorgánica como de formas de vida, debido a que sin ellos no se lograría construir las proteínas y aminoácidos complejos que constituyen nuestro organismo.
Qué son los elementos químicos
Es una sustancia compuesta por moléculas que poseen la misma cantidad de protones en su núcleo, dicho número es conocido como el número atómico del elemento. Los elementos no se pueden descomponer, a través de una reacción química, en otros más simples. Los mismos son representados por símbolos.
Un elemento químico no se descompone en otra sustancia más simple mediante una reacción química. Por tal motivo sus moléculas disponen de características físicas únicas.
Qué es la energía química
Cuando se habla de energía química se hace referencia a aquella que se origina mediante reacciones entre átomos de uno o más compuestos. O sea, que se trata de la energía interna que tiene una sustancia o un cuerpo, en función a los tipos de enlaces que se originan entre sus componentes químicos y en el número de energía que puede liberarse desde las reacciones entre ellos.
Qué estudia la química sanguínea
Lo que se conoce popularmente como análisis de sangre se trata realmente de la realización de un estudio de química sanguínea, el cual consta de la extracción y centrifugación de un poco de sangre, ya que en la misma se hallan disueltos distintos compuestos que facilitan saber como esta el estado de salud del individuo y, en caso de que se identifique alguna enfermedad, poder definir un tratamiento correcto.
Se trata entonces de la correcta identificación y lectura de los niveles de los compuestos químicos que se localizan en la sangre.
Qué es un ataque químico
Es un acto que se realiza en contra de una nación con armamento químico o también conocidas popularmente como armas nucleares. Los ataques químicos se pueden efectuar con gas sarín o dicloro. Estos hechos son de gran gravedad, ya que dejan decenas de muertos causando un gran impacto mundial donde obliga a la mayor parte de la comunidad internacional a actuar.
Cómo hacer una fórmula química
Para su elaboración primero se deben unir un anión y un catión, preferiblemente se debe colocar primero el catión y luego el anión. La lectura de la fórmula debe realizarse de derecha a izquierda, es decir, primero se lee el anión y luego el catión. Ejemplo, NaCl cloruro de sodio
Ejemplos de fenómenos químicos
Existe un gran número de fenómenos químicos, a continuación mencionaremos algunos de ellos:
- Desintegración de un medicamento en agua.
- La extracción del petróleo.
- Oxidación de un metal.
- Digestión de los alimentos.
- Fermentación del vino en vinagre.
- La leche transformada en cuajo.
Cómo describir las propiedades químicas de un compuesto
Las propiedades de los compuestos son diferentes a las de los elementos que los conforman. Cada uno de los compuesto posee una fórmula y un nombre diferente. Esta fórmula señala cuántas moléculas de cada elemento posee el compuesto.
Por ejemplo: la fórmula del H2O (agua), el 2 que está en medio indica que cada partícula de agua tiene 2 átomos de hidrógeno. La O simboliza el oxígeno, sino posee un número después, indica que cada partícula de agua posee un átomo de oxígeno.
Qué es la nomenclatura química
La nomenclatura química se refiere a las reglas y regulaciones que guían la designación (el nombre o identificación) de las sustancias químicas. En la nomenclatura química los compuestos orgánicos son los que poseen carbono, usualmente enlazados con oxígeno, hidrógeno, azufre, boro, nitrógeno y algunos halógenos. El resto de los compuestos son determinados como compuestos inorgánicos. Estos se denominan según las reglas establecidas por la IUPAC.
