Química
Se denomina química (del árabe kēme (kem, كيمياء), que significa 'tierra') a la ciencia que estudia tanto la composición, estructura y propiedades de la materia como los cambios que ésta
experimenta durante las reacciones
químicas y
su relación con la energía.
Históricamente la química moderna es la evolución de
la alquimiatras la Revolución
química (1773).
Las disciplinas de la química se
han agrupado según la clase de materia bajo estudio o el tipo de estudio
realizado. Entre éstas se tienen la química
inorgánica, que estudia la materia
inorgánica; la química
orgánica, que trata con la materia
orgánica; la bioquímica, el
estudio de substancias en organismos biológicos; la físico-química, que
comprende los aspectos energéticos de sistemas químicos a escalas macroscópicas, moleculares y atómicas; la química
analítica, que analiza muestras de materia y trata de entender su
composición y estructura. Otras ramas de la química han emergido en tiempos
recientes, por ejemplo, la neuroquímicaestudia
los aspectos químicos del cerebro.
Introducción
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:
Es común que entre las
comunidades académicas de químicos la química
analítica no
sea considerada entre las subdisciplinas principales de la química y sea vista
más como parte de la tecnología química. Otro aspecto notable en
esta clasificación es que la química inorgánica sea definida como "química
no orgánica". Es de interés también que la química física (o
fisicoquímica) es diferente de la física
química. La diferencia es clara en inglés: "chemical
physics" y "physical chemistry"; en español, ya que el adjetivo
va al final, la equivalencia sería:
·
química física 
Physical chemistry
Physical chemistry
·
física química Chemical physics
Chemical physics
Usualmente los químicos reciben
entrenamiento formal en términos de físicoquímica (química física) y los
físicos trabajan problemas de la física química.
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.
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.
Historia
Artículos
principales: Historia de la química y Cronología de la química.
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.
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]
·
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.
·
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.
·
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 sólo testigo de su presente, sin pasado y sin evolución histórica.1
Además existen múltiples
subdisciplinas que, por ser demasiado específicas o bien multidisciplinares, se
estudian individualmente:[cita requerida]
·
nanoquímica (relacionada con la nanotecnología)
·
geoquímica:
estudia todas las transformaciones de los minerales existentes en la tierra.
·
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;
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