QUIMICA
HISTORIA
Las primeras experiencias del ser humano
como químico se dieron con la utilización del fuego en la transformación de la
materia, la obtención de hierro a partir del mineral y de vidrio a partir de arena son claros ejemplos.
Poco a poco la especie humana se dio cuenta de que otras sustancias también
tienen este poder de transformación. Se dedicó un gran empeño en buscar una
sustancia que transformara un metal en oro, lo que llevó a la creación de la alquimia. La acumulación de experiencias
alquímicas jugó un papel vital en el futuro establecimiento de la química.
La química es una ciencia empírica, ya que
estudia las cosas por medio del método científico, es decir, por medio de la
observación, la cuantificación y, sobre todo, la experimentación. En su sentido
más amplio, la química estudia las diversas sustancias que existen en nuestro
planeta así como las reacciones que las transforman en otras sustancias. Por
otra parte, la química estudia la estructura de las sustancias a su nivel
molecular. Y por último, pero no menos importante, sus propiedades.
LOS INICIOS DE LA QUÍMICA
Empédocles de
Agrigento (430 a.C) afirmó que la Tierra estaba
formada por cuatro elementos: tierra, aire, agua y fuego.
Aristóteles (330 a.C) supuso, además, que el cielo
constituía un quinto elemento, llamado éter. Los griegos creían que las
sustancias de la Tierra estaban formadas por distintas combinaciones de estos
elementos. Asimismo, se planteaban la cuestión de si la materia podía ser
dividida indefinidamente, o si se llegaría a un punto en el que las partículas
fuesen indivisibles.
Fue el filósofo Demócrito de Abdera quien concluyó que las partículas indivisibles
eran los átomos, palabra que significa ‘no divisible’, y sugirió que algunas
sustancias estaban compuestas por diversos átomos o combinaciones de estos.
También pensaba que una sustancia podía convertirse en otra al ordenar sus
átomos de diferente manera.
Los alquimistas
de la Edad Media fueron los impulsores de teorías y especulaciones químicas,
pero que no se basaban en la experimentación, sino en suposiciones y creencias
acerca de un fenómeno determinado. La mayoría de ellos trabajaban estimulados
por la posibilidad de transformar los metales ordinarios en oro, creyendo que
estos eran compuestos formados por mercurio y azufre en diferentes proporciones
y que si se lograba cambiar la cantidad de estos elementos dentro de las
sustancias, se obtendría el preciado metal. Su labor explicó las reacciones
químicas despertando el interés por estudiar lo que hoy llamamos reactivos químicos.
Solo unos pocos alquimistas aplicaron sus
conocimientos a otras áreas, como en el caso de Philippus Theophrastus Bombasto
von Hohenheim, más conocido como Paracelso,
el cual derivó a la medicina lo aprendido con la alquimia, logrando importantes
éxitos.
SUBDISCIPLINAS DE LA QUÍMICA
La química cubre un campo de estudios
bastante amplio, por lo que en la práctica se estudia de cada tema de manera
particular. Las seis principales y más estudiadas ramas de la química son:[cita requerida]
Ø
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.
Ø
Química orgánica:
Síntesis y estudio de los compuestos que se basan en cadenas de carbono.
Ø
Bioquímica: estudia las reacciones químicas en
los seres vivos, estudia el organismo y los seres vivos.
Ø
Química física:
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.
Ø
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.
Ø
Química analítica:
estudia los métodos de detección (identificación) y cuantificación (determinación)
de una sustancia en una muestra. Se subdivide en Cuantitativa y Cualitativa.
Ø el átomo
El
origen de la teoría atómica
se remonta a la escuela filosófica de
los atomistas, en la Grecia antigua. Los fundamentos empíricos de la
teoría atómica, de acuerdo con el método científico,
se debe a un conjunto de trabajos hechos por Antoine Lavoisier, Louis Proust, Jeremias Benjamin Richter,
John Dalton, Gay-Lussac y Amadeo Avogadro entre muchos otros, hacia
principios del siglo XIX.
Los átomos son la fracción más pequeña de materia estudiados por la química, están constituidos por diferentes partículas, cargadas eléctricamente, los electrones, de carga negativa; los protones, de carga positiva; los neutrones, que, como su nombre indica, son neutros (sin carga); todos ellos aportan masa para contribuir al peso.
Los átomos son la fracción más pequeña de materia estudiados por la química, están constituidos por diferentes partículas, cargadas eléctricamente, los electrones, de carga negativa; los protones, de carga positiva; los neutrones, que, como su nombre indica, son neutros (sin carga); todos ellos aportan masa para contribuir al peso.
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.
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.
LAS SUSTANCIAS
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 sólo existen
en el vacío, y en
sentido estricto una molécula sólo 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.
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.
DISOLUCIONES
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.
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:
Ø
g/l (gramos por litro)
razón soluto/disolvente o soluto/disolución, dependiendo de la convención
Ø
% p/p (concentración
porcentual en peso) razón soluto/disolución
Ø
% V/V (concentración porcentual en volumen)
razón soluto/disolución
Ø
M (molaridad) razón soluto/disolución
Ø
N (normalidad)
razón soluto/disolución
Ø
m (molalidad) razón soluto/disolvente
Ø
x (fracción molar)
Ø
ppm (partes por millón)
razón soluto/disolución