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Química

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. Empezó a diferenciarse de la alquimia refiriéndose a la variedad de los componentes y composiciones de un elemento, definiendo las propiedades de una o sobre una materia y las posibles transformaciones que surjan o experimentes sin causar ningún cambio, alteraciones o modificaciones sobre la misma, de la cual una materia es conformada.

Química

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. En otra definición de química señala que la misma se encarga principalmente de grupos supra atómicos, como son las moléculas, los gases, los metales y los cristales, analizando sus propiedades estadísticas, composiciones, reacciones y transformaciones. En el concepto de química además, incluye el discernimiento de las propiedades e interacción de la materia a nivel molecular.

Por otro lado, el químico Linus Pauling dice qué es la química una 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.

Otra respuesta a qué es la química, es que se trata de una de las ciencias más significativa a lo largo de la historia, y sus estudios han permitido revelar descubrimientos en tantas materias, algunas anecdóticas, otras de suma importancia como lo son los medicamentos, y la cura a distintas enfermedades.

La competencia de esta ciencia en el estudio de las denominadas reacciones químicas, es decir el sistema por el cual dos elementos se conectan, y se origina un cambio en alguno de ellos. De esta manera, es que se permite dar algunos elementos básicos dando inicio a otras ciencias como la ingeniería, la biología, la farmacología y la geología, entre otros; para efectuar sus propios análisis.

La definición de química ha evolucionado con el paso del tiempo, a medida que se han agregado nuevos descubrimientos a la funcionalidad de esta ciencia. La palabra química, según el punto de vista del científico Robert Boyle, en 1661, se refería al área que analizaba los principios de los cuerpos mezclados.

En el año 1662, este concepto se manejaba como el arte científico mediante el cual se aprende a disolver cuerpos.

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

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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 la 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

Se encuentra dividida en una serie de ramas que se describen a continuación:

Química orgánica

En la definición de química orgánica señala que 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

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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.

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), otras de las ciencias básicas incluidas son: 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

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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.

Lo que es una reacción química se podría además definir desde dos puntos de vista, uno el macroscópico que la conceptúa como “un método a través del cual una sustancia o muchas sustancias se crean a partir de otra u otras» y el nanoscópico el cual la define como “una redistribución de iones y átomos, creándose otras estructuras (redes o moléculas)”.

A la conceptualización simbólica de cada una de las reacciones se les llama ecuación química.

Los resultados obtenidos partiendo de algunos tipos de reactivos dependen del estado bajo los que surge la reacción química. Sin embargo, luego de un estudio minucioso se comprueba que, a pesar que los resultados pueden cambiar según varíen las condiciones, ciertas cantidades se mantienen constantes en cualquier reacción. Estas cifras constantes, las magnitudes conservadas, involucran el número de cada clase de átomo presente, la masa total y la carga eléctrica.

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 nuevas elementos químicos homogéneos (no mezclas), inseparables mediante sistemas físicos como el tapizado o el filtrado.

Es una realidad que los átomos que conforman la materia propenden a unirse y llegar a conseguir condiciones más estables que en solitario, mediante distintas técnicas que comparten o equilibran sus cargas eléctricas naturales. Se conoce que los protones en el núcleo de toda molécula tiene cargas positivas y los electrones en su entorno tienen cargas negativas, mientras que los neutrones que al igual están en el núcleo, no poseen carga, pero aportan masa (y, por ende, gravedad).

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

Un elemento químico 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. De todas formas, es importante no mezclar los elementos (cuyas moléculas poseen la misma cantidad de protones en su núcleo) con las sustancias simples (cuyos átomos poseen una sola clase de molécula).

Debemos recordar que en el concepto de química, una reacción química son los cambios o fenómenos químicos en cualquier mecanismo termodinámico (el desarrollo de algunas magnitudes relativas a un proceso termodinámico, es decir una parte del universo aislado para analizarlo) en el que se da la metamorfosis de un mínimo de dos sustancias, cuya estructura y enlaces atómicas se transforman para dar paso al nacimiento de nuevas sustancias, este resultado se conoce como producto.

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.

Este tipo de energía en química, es una de las maneras en que la energía se revela, en la realidad se encuentra siempre asociada a la materia y se muestra cuando se origina en ella una modificación concreta. Esto podría suceder en presencia de fuentes de calor, o de cualquier otra sustancia, con lo cual se origina un canje de partículas que, por lo usual, origina luz, calor y otra forma de energía proveniente de la reacción.

De esta manera, son un estilo de energía potencial, incluido en sustancias químicas, que una vez que actúan en una reacción se transforma inmediatamente en otra manera aprovechable de energía. De esta forma, por ejemplo, trabajan los sistemas de combustión de gasolina y otros hidrocarburos fósiles.

Qué estudia la química sanguínea

Lo que se conoce popularmente cono 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 idenfiticación y lectura de los niveles de los compuestos químicos que se localizan en la sangre. El estudio de dichos componentes puede ser de gran utilidad, porque las cantidades de distintas sustancias puede ayudar a conocer como trabajan los diferentes sistemas del organismo.

La prueba de sangre fundamentalmente ayuda a evaluar de tres a seis elementos como la urea, el ácido úrico, la glucosa, el colesterol y los triglicéridos. No obstante, dependiendo de las especificaciones del médico que indique este estudio se puede extender hasta los 32 elementos.

Qué es un ataque químico

Es un acto que se realiza en contra de una nación con armamento químico o también las conocidas popularmente como armas nucleares. 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.

Los ataques químicos se pueden efectuar con gas sarín o dicloro, por ejemplo, el ataque que ocurrió en la ciudad de Siria, Duma, en abril del año 2018 durante una guerra civil en el país.

Además, se conoce de otro ataque de este tipo en la región de Siria de Guta en agosto del 2013 con gas sarín.

Cómo hacer una fórmula química

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Las fórmulas químicas son una representación abreviada de las sustancias, son una especie de clave o notación química (se simbolizan a través de signos convencionales). Cada tipo de sustancia que existe posee su propia fórmula, es decir, una fórmula, en sí, servirá para representar a una sola sustancia.

Estan constituidas de símbolos químicos (letras) y subíndices (números), que identifican la clase de molécula presente en la sustancia y su cantidad. Si bien, en algunos campos de la química, como la denominada química orgánica, los compuestos demuestran cierta recurrencia funcional y estructural, que ayuda a reconocer fragmentos de los átomos como radicales ( unidad molecular con enlaces libres) o conjuntos funcionales ( unidades atómicas completas y cerradas ).

Estas fórmulas se encuentran representadas y registradas mediante la llamada tabla periódica de los elementos químicos.

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.
  • La reacción de dos o más sustancias (como por ejemplo, la reacción de oxígeno e hidrógeno para crear H2O).

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.


Bibliografía

Sánchez, Adriana. ( Última edición:11 de septiembre del 2019). Definición de Química. Recuperado de: https://conceptodefinicion.de/quimica/. Consultado el 19 de octubre del 2019