Química
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Doble hélice de la molécula de ADN.


Esquema de un átomo de helio.
Química (palabra que podría provenir del árabe kA“me (kem, كيمياØt), que significa 'tierra') es 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.1 Es definida, en tanto, por Linus Pauling, 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 substancias.2

La química moderna se fue formulando a partir de la alquimia, una práctica protocientífica de carácter filosófico, que combina elementos de la química, la metalurgia, la física, la medicina, la biología, entre otras ciencias y artes. Esta fase termina al ocurrir la llamada, Revolución de la química, basada en la ley de conservación de la masa y la teoría de la oxigeno-combustión postuladas por el científico francés, Antoine Lavoisier.3
Las disciplinas de la química se agrupan según la clase de materia bajo estudio o el tipo de estudio realizado. Entre éstas se tienen la químicainorgánica, que estudia la materia inorgánica; la química orgánica, que estudia la materia orgánica; la bioquímica, que estudia las substancias existentes en organismos biológicos; la fisicoquímica, que comprende los aspectos energéticos de sistemas químicos a escalas macroscópicas, moleculares y atómicas, o la química analítica, que analiza muestras de materia y trata de entender su composición y estructura.4
Índice [ocultar]
1 Etimología
2 Definición
3 Introducción
4 Historia
4.1 Química como ciencia
4.2 Estructura Química
5 Principios de la química moderna
5.1 Materia
5.2 Átomos
5.3 Elemento
5.4 Compuesto
6 Subdisciplinas de la química
7 Los aportes de célebres autores
8 Campo de trabajo: el átomo
9 Conceptos fundamentales
9.1 Partículas
9.2 De los átomos a las moléculas
9.3 Orbitales
9.4 De los orbitales a las sustancias
9.5 Disoluciones
9.6 Medida de la concentración
9.7 Acidez
9.8 Formulación y nomenclatura
10 Día del Químico
11 Véase también
12 Referencias
13 Enlaces externos
Etimología[editar · editar código]

La palabra Química podría provenir de la palabra Alquimia, un antiguo conjunto de prácticas que contenía distintos elementos de la actual ciencia en paralelo con otras muy variadas, como la astronomía, la metalurgia, la medicina o incluso la filosofía.5 La Alquimia, actividad practicada alrededor del 330 D.C, estudiaba la composición del agua, la naturaleza del movimiento, del crecimiento, del ambiente, la conexión espiritual entre los cuerpos y los espíritus (Zosimos).6
Unalquimista solía ser llamado «chemist» (del inglés, «químico»)en lenguaje cotidiano y, más tarde, se agregaría el sufijo «-ry» para describir así el arte que profesaba el 'chemist', «the chemistry» (en español, «la química»).
Podemos también seguir la raíz etimológica de la palabra Alquimia. Esta posiblemente derivo de la palabra Persa kA«mA«a (كيميا), que a su vez, derivaría en el árabe, al-kA«mA«A (الکیمیاØt). Luego la palabra nos sería legada desde los griegos por medio del significante χημI¯α or χημεI¯α.7 Existe también la teoría de que la palabra podría tener orígenes egipcios. Muchos creen que la palabra al-kA«mA«A es un derivado de χημI¯α, que resulta derivado de la palabra «Chemi» o «Kimi», un antiguo nombre dado por los nativos del Nilo a Egipto.
Definición[editar · editar código]

La definición de química ha cambiado a través del tiempo a medida que nuevos descubrimientos se han añadido a la funcionalidad de esta ciencia. El término «química», a vista del reconocido científico Robert Boyle, en 1661, se trataba del área que estudiaba los principios de los cuerpos mezclados.8
En 1663, química se definía como un arte científico por el cual se aprende a disolver cuerpos, obtener de ellos las diferentes substancias de su composición, y como unirlos después para alcanzar un nivel mayor de perfección. Esto según el químico Christopher Glaser. 9
La definición de 1730 para la palabra química, usada por Georg Ernst Stahl, era el arte de entender el funcionamiento de las mezclas, compuestos, o cuerpos hasta susprincipios básicos; y luego volver a componer esos cuerpos a partir de esos mismos principios. 10
En 1837, Jean-Baptiste Dumas, consideró la palabra química para referirse a la ciencia que se preocupaba de la leyes y efectos de las fuerzas moleculares. 11 Esta definición luego evolucionaría hasta que, en 1947, se le denominó la ciencia que se preocupaba de las substancias: su estructura, sus propiedades y las reacciones que las transforman en otras substancias (caracterización dada por Linus Pauling). 12
Más recientemente, en 1988, la definición de química fue ampliada para ser «el estudio de la materia y los cambios que implica», esto, en palabras del profesor Raymond Chang.13
Introducción[editar · editar código]

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 endotérmicosolamente 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:
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, es una subdisciplina de la química que estudia la materia empleando conceptos físicos y químicos.
Química analítica, (del griego ጀναλύω) 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, porqueéstos 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 yArchibald Scott Couper son conocidos como los padres de la química orgánica.
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 Longleftrightarrow ; Physical chemistry
física química Longleftrightarrow ; 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[editar · editar código]

Artículos principales: Historia de la química y Cronología de la química.
Las primeras civilizaciones, como los egipcios14 y los babilónicos, concentraron un conocimiento práctico en lo que concierne a las artes relacionadas con la metalurgia, cerámica y tintes, sin embargo, no desarrollaron teorías complejas sobre sus observaciones.
Hipótesis básicas emergieron de la antigua Grecia con la teoría de los cuatro elementos propuesta por Aristóteles. Esta postulabaque el fuego, aire, tierra y agua, eran los elementos fundamentales por los cuales todo esta formado como mezcla. Los atomicistas griegos datan del año 440 A.C, en manos de filósofos como Demócrito y Epicuro. En el año 50 Antes de Cristo, el filosofó romano Lucrecio, expandió la teoría en su libro De Rerum Natura (En la naturaleza de las cosas 16
Al contrario del concepto moderno de atomicismo, este teoría primitiva estaba enfocada más en la naturaleza filosófica de la naturaleza, con un interés menor por las observaciones empíricas y sin interés por los experimentos químicos. 17
En el mundo Helénico la Alquimia en principio proliferó, en combinación con la magia y el ocultismo, como una forma de estudio de las substancias naturales para transmutarlas en oro y descubrir el elixir de la eterna juventud.18 La Alquimia fue descubierta y practicada ampliamente en el mundo árabe después de la conquista de los musulmanes, y desde ahí, fue difuminándose hacia todo el mundo medieval y la Europa Renacentista a través de las traducciones latinas. 19
Química como ciencia[editar · editar código]


Robert Boyle
Bajo la influencia de los nuevos métodos empíricos propuestas por Sir Francis Bacon, Robert Boyle, Robert Hooke, John Mayow, entre otros, comenzaron a remodelarse las viejas tradiciones acientiíficas 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 laspretensiones subjetivas de la alquimia y los descubrimientos científicos empíricos de la nueva química. 20 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. 21
La teoría del flogisto (una substancia que, suponían, producía toda combustión) fue propuesta por el alemán Georg Ernst Stahl en el siglo XVIII y sólo fue rebatida hacia finales de siglo por el químico francés Antoine Lavoisier, quien dilucido el principio de conservación de la masa y desarrollo un nuevo sistema de nomenclatura química utilizada para el día de hoy. 22
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 de '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 aislan 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 substancias están compuestas de 'átomos' indivisibles de la materia y que los diferentes átomostienen 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. 23
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. 24 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.


Antoine Lavoisier
La química orgánica ha sido desarrollada por Justus von Liebig y otros luego de que Friedrich Wohler sintetizara urea, demostrando que los organismos vivos eran, en teoría, reducibles a terminología química 25 Otros avances cruciales del siglo XIX fueron: la comprensión de los enlaces de valencia (Edward Frankland ) y la aplicación de la termodinámica a la química (J. W. Gibbs y Svante Arrhenius, 1870).
Estructura Química[editar · editar código]
Llegadoel siglo XX los fundamentos teóricos de la química fueron finalmente entendidos debido a una serie de descubrimientos que tuvieron éxito en comprobar la naturaleza de la estructura interna de los átomos. En 1897, J. J. Thomson, de la Universidad de Cambridge, descubrió el electrón y poco después el científico francés Becquerel, así como la pareja de Pierre y Marie Curie investigó el fenómeno de la radiactividad. En una serie de experimentos de dispersión, Ernest Rutherford, en la Universidad de Manchester, descubrió la estructura interna del átomo y la existencia del protón, clasificando y explicando los diferentes tipos de radiactividad, y con éxito, transmuta el primer elemento mediante el bombardeo de nitrógeno con partículas alfa.
El trabajo de Rutheford en la estructura atómica fue mejorado por sus estudiantes, Niels Bohr y Henry Mosley. La teoría electrónica de los enlaces químicos y orbitales moleculares fue desarrollado por los científicos americanos Linus Pauling y Gilbert N. Lewis.
El año 2011 fue declarado por las Naciones Unidas como el Año Internacional de la Química.26 Esta iniciativa fue impulsada por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, en conjunto con la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura. Se celebro por medio de las distintas sociedades de químicos, académicos e instituciones de todo el mundo y se basó en iniciativas individuales para organizar actividades locales y regionales.
Principios de la química moderna[editar · editar código]