¿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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