LA QUÍMICA

¿QUE ES LA QUÍMICA?

La química es la ciencia que estudia la composición, estructura y propiedades de la materia, así como los cambios que ésta experimenta durante las reacciones químicas y su relación con la energía. ​ Linus Pauling la define 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. La química se ocupa principalmente de las agrupaciones atómicas, como son los gases, las moléculas, los cristales y los metales, estudiando su composición, propiedades estadísticas, transformaciones y reacciones. La química también incluye la comprensión de las propiedades e interacciones de la materia a escala atómica.

PRINCIPALES RAMAS DE LA QUÍMICA

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: (del griego ἀναλύω) 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.

HISTORIA DE LA QUÍMICA 

La Química, como cualquier otra ciencia, se ha formado a través de la historia. Desde tiempos inmemoriales, el hombre ha utilizado los cambios químicos, pudiéndose decir que la química nació cuando el ser humano empezó a utilizar el fuego y las transformaciones que producía. El fuego representó quizás la primera reacción química producida por la actividad humana. Así la historia de la química está íntimamente relacionada con el desarrollo del hombre.

Según fueron creciendo los conocimientos de las sustancias y sus transformaciones, mayor era la necesidad de conseguir dominar la naturaleza, empezando por convertir sustancias en otras más valiosas, como el oro, esta fue la búsqueda de la famosa piedra filosofal. Dicha preocupación, junto con la idea de prolongar la vida de las personas, fueron los objetivos de la alquimia.

La alquimia, dominó por trece siglos, hasta que cedió el paso por necesidad, a la química actual.

Otros avances importantes hasta llegar a la química actual, fue la cultura de la cerámica, que supuso el dominio de la arcilla que no era otra cosa que un mineral, formado por silicato de aluminio. Al aprender a dominar la arcilla, el hombre empieza a trabajar con ella, iniciándose así la producción de ladrillos.

El dominio de los metales tuvo una repercusión importante en el progreso social, tanto que han dado nombre a etapas de desarrollo: Edad de Cobre, de Bronce y Edad del Hierro.

Los filósofos griegos dieron las primeras hipótesis sobre las transformaciones de los materiales. Inicia de este modo, la incansable búsqueda de la materia básica a partir de la cual se podían crear mediante transformaciones, otras sustancias.

El primero en intentar elaborar una tesis al respecto fue Tales (625-546 a.C), diciendo “que la diversidad de las cosas encuentra la unidad en un elemento primario”, es decir, ¿podría cualquier sustancia transformarse en otra de modo que todas las sustancias, no serían más que diferentes aspectos de una misma materia básica?

Tales propuso que el elemento primario era el agua. De este modo Tales abre una nueva visión que fue seguida por tantos otros filósofos y que supuso el paso de la descripción mitológica a la explicación racional.

La alquimia, reemplazada por la química, que en vez de en la filosofía, se basa en el empirismo, típico del método científico que ya desde el siglo XVII imperaba. Este cambio, supuso grandes avances científicos, que llevaron a importantes cambios de la sociedad, hasta llegar a lo que somos hoy.

La química surge, partiendo de los estudios alquimistas. Se cree que los principios básicos de la ciencia química se recolectan por vez primera en 1661, en la obra de Robert Boyle, llamada “ The Sceptical Chymist”.

Aunque la química conocida como tal, inicia con los trabajos de Antoine Lavoisier, que junto a Carl Wilhelm, descubrió el oxígeno. Con este hecho se asientan los pilares de la química moderna.

LA QUÍMICA Y SU INFLUENCIA EN EL BIENESTAR HUMANO

Aunque es difícil resumir el gran desarrollo que ha tenido la química, especialmente en las últimas décadas, trataremos de dar una visión ilustrativa de algunas de las numerosas contribuciones de esta ciencia al desarrollo de nuevas tecnologías.

La química y los alimentos: La química es hoy en día uno de los procesos más aplicados en la industria de los alimentos. A través de ella los alimentos sufren ciertas transformaciones o modificación para su propia conservación mejorando así las propiedades que los constituyen. Actualmente la población consume varias cantidades de sustancias químicas que se encuentran en los alimentos. 

Esto se debe a que la mayoría de los alimentos son a base de la química, contiene un alto índice de adictivos (saborizantes y colorantes artificiales) para la elaboración de pastas, dulces y otros. Colorantes artificiales tales como el amarillo Nº 5 que produce malestar estomacal, alergias entre otros. Estas aplicaciones industriales sobre los alimentos son causantes de algunas enfermedades que hoy padece la moderna sociedad de consumo; alergias, ulceras, trastornos estomacales, gastritis, entre otros mencionados.

La química y la medicina: El aporte de la industria química ha sido fundamental en muchos campos, pero especialmente en el ámbito de la salud. Sin la química, la medicina y la cirugía se hubieran estancado en prácticas propias del siglo XIX. Según datos de la Asociación Nacional de Cardiología, 125.000 personas disfrutan de una mejor calidad de vida gracias a un marcapasos fabricado con plástico. Además, otros productos del área sanitaria tienen el plástico como principal componente: jeringuillas, prótesis, cápsulas, envases de productos farmacéuticos, bolsas de sangre y suero, guantes, filtros para hemodiálisis, válvulas, tiritas, gafas, e incluso el acondicionamiento de cada una de las salas de un hospital se construye con materiales plásticos. 

Los productos de limpieza, los gases para la respiración asistida, las fibras de la ropa de quirófano, los guantes de látex, constituyen tan sólo un mínimo ejemplo de los múltiples objetos de origen químico que podemos encontrar en un hospital. Si toda la vida es química, la medicina lo es más aún.

La química y las comunicaciones: La investigación química ha servido de base para las nuevas tecnologías que se han desarrollado en comunicaciones. Hoy podemos conversar con un ser querido que se encuentra a miles de kilómetros o presenciar en forma simultanea un partido de fútbol que está ocurriendo en otro continente, todo gracias a un desarrollo tecnológico en el que la química se ha ganado un importante lugar. 

En las empresas de telecomunicaciones han comenzado a reemplazar los alambres de cobre por fibras de sílice, capaces de transmitir datos digitales y conversaciones telefónicas a largas distancias. En lugar de enviar un pulso de electrones a través de un metal, se trata ahora de un pulso de luz que viaja por fibras transparentes mucho más delgadas (llamadas fibras ópticas).

LA Química como ciencia

Bajo la influencia de los nuevos métodos empíricos propuestos por sir Francis Bacon, Robert Boyle, Robert Hooke, John Mayow, entre otros, comenzaron a remodelarse las viejas tradiciones científicas en una disciplina científica. Boyle, en particular, es considerado como el padre fundador de la química debido a su trabajo más importante, «El Químico Escéptico» donde se hace la diferenciación entre las pretensiones subjetivas de la alquimia y los descubrimientos científicos empíricos de la nueva química. Él formuló la ley de Boyle, rechazó los «cuatro elementos» y propuso una alternativa mecánica de los átomos y las reacciones químicas las cuales podrían ser objeto de experimentación rigurosa, demostrándose o siendo rebatidas de manera científica.

La teoría del flogisto (una sustancia que, suponían, producía toda combustión) fue propuesta por el alemán Georg Ernst Stahl en el siglo XVIII y solo fue rebatida hacia finales de siglo por el químico francés Antoine Lavoisier, quien dilucidó el principio de conservación de la masa y desarrolló un nuevo sistema de nomenclatura química utilizada para el día de hoy.

Antes del trabajo de Lavoisier, sin embargo, se han hecho muchos descubrimientos importantes, particularmente en lo que se refiere a lo relacionado con la naturaleza del "aire", que se descubrió, que se compone de muchos gases diferentes. El químico escocés Joseph Black (el primer químico experimental) y el holandés J. B. van Helmont descubrieron dióxido de carbono, o lo que Black llamaba "aire fijo" en 1754; Henry Cavendish descubre el hidrógeno y dilucida sus propiedades. Finalmente, Joseph Priestley e, independientemente, Carl Wilhelm Scheele aíslan oxígeno puro.

El científico inglés John Dalton propone en 1803 la teoría moderna de los átomos en su libro, La teoría atómica, donde postula que todas las sustancias están compuestas de "átomos" indivisibles de la materia y que los diferentes átomos tienen diferentes pesos atómicos.

El desarrollo de la teoría electroquímica de combinaciones químicas se produjo a principios del siglo XIX como el resultado del trabajo de dos científicos en particular, J. J. Berzelius y Humphry Davy, gracias a la invención, no hace mucho, de la pila voltaica por Alessandro Volta. Davy descubrió nueve elementos nuevos, incluyendo los metales alcalinos mediante la extracción de ellos a partir de sus óxidos con corriente eléctrica.

El británico William Prout propuso el ordenar a todos los elementos por su peso atómico, ya que todos los átomos tenían un peso que era un múltiplo exacto del peso atómico del hidrógeno. J. A. R. Newlands ideó una primitiva tabla de los elementos, que luego se convirtió en la tabla periódica moderna creada por el alemán Julius Lothar Meyer y el ruso Dmitri Mendeleev en 1860.​ Los gases inertes, más tarde llamados gases nobles, fueron descubiertos por William Ramsay en colaboración con lord Rayleigh al final del siglo, llenando por lo tanto la estructura básica de la tabla.

La química orgánica ha sido desarrollada por Justus von Liebig y otros luego de que Friedrich Wohler sintetizar urea, demostrando que los organismos vivos eran, en teoría, reducibles a terminología química​ Otros avances cruciales del siglo XIX fueron: la comprensión de los enlaces de valencia (Edward Frankland,1852) y la aplicación de la termodinámica a la química (J. W. Gibbs y Svante Arrhenius, 1870).

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