La
química, es la ciencia que estudia la composición, estructura y propiedades de
la materia, incluyendo su relación con la energía y
también los cambios que pueden darse en ella a través de las
llamadas reacciones. Es la ciencia que estudia las sustancias y
las partículas que las componen, así como las distintas dinámicas que entre
éstas pueden darse.
La química es
una de las grandes ciencias contemporáneas, cuya aparición
revolucionó el mundo para siempre. Esta ciencia ha ofrecido explicaciones
funcionales y comprobables para la compleja conducta de los materiales
conocidos, capaces de explicar tanto su permanencia como sus cambios.
Por otro lado,
los conocimientos químicos están presentes en la vida cotidiana, en la medida
en que empleamos sustancias naturales y creamos otras artificiales. Procesos
como la cocción, la fermentación, la metalurgia, la creación de materiales
inteligentes e incluso muchos de los procesos que tienen lugar en nuestros
cuerpos, pueden ser explicados a través de una perspectiva química (o bioquímica).
Por otro lado,
el dominio de la química permitió el surgimiento de la industria:
la transformación de materiales a voluntad del hombre para crear objetos útiles
(o los materiales necesarios para fabricarlos). En ese sentido, se trata de una
de las ciencias que mayor impacto ha tenido en el mundo y en la historia de
la humanidad.
Historia de la Química
En un sentido
estricto, la historia de la química comenzó en la prehistoria cuando
el humano comenzó a interesarse por los materiales, por la
fabricación, la cocción y el horneado. Su vínculo con el progreso tecnológico de
la humanidad es incuestionable.
La palabra
química proviene del latín ars chimia (“arte alquímico”), a su
vez derivado del término árabe alquimia,
con el que se nombraba alrededor del año 330 a la práctica pseudocientífica de
los buscadores de la piedra filosofal, con la cual podrían convertir el plomo y
otros metales en oro, de otorgar la inmortalidad o la omnisciencia.
Los primeros
alquimistas eran científicos islámicos que, mientras Occidente se sumergía en el fanatismo religioso
cristiano, cultivaron la sabiduría de los elementos y los materiales,
comprendidos como un conjunto de cuerpos y espíritus que empleando las técnicas correctas
podían ser manipulados o transformados.
A estos
misteriosos personajes se les solían llamar “químicos” (de alquímicos).
Sin embargo, a partir de 1661, con la publicación de “El Químico Escéptico” del
científico irlandés Robert Boyle (1627-1691), el término pasó a tener un
significado menos esotérico (espiritual) y más vinculado con las ciencias.
Por otro lado,
la definición de la química ha variado enormemente a lo largo del tiempo. En
particular porque su campo ha crecido y evolucionado gigantescamente,
resignificando a esta disciplina.
Alrededor de
1662, el científico suizo Christopher Glaser (1615-1670) definió a la química
como el arte científico de disolver los cuerpos de distintos materiales, debido
a que en 1730 el alemán Georg Stahl (1659-1734) la llamó el arte de entender
las dinámicas de las mezclas.
Recién en 1837
el químico francés Jean-Baptiste Dumas (1800-1884) la definió como la ciencia
que se ocupa de las fuerzas intermoleculares. En cambio, hoy la comprendemos
como el estudio de la materia y sus cambios, siguiendo la definición del
célebre químico hongkonés Raymond Chang (1939-2017).
Sin
embargo, la química como ciencia empezó a existir en el siglo XVIII,
cuando los primeros experimentos científicos comprobables con
la materia tuvieron lugar en la Europa moderna, especialmente
luego de la postulación en 1983 de la Teoría atómica por John
Dalton.
Desde entonces,
la química ha provocado numerosos descubrimientos y revoluciones.
Además, ha tenido un importante impacto en ciencias y disciplinas semejantes,
como la biología, la física y la ingeniería.
La Organización
de las Naciones Unidas declaró que 2011 sería el Año Internacional de
la Química, en reconocimiento a la enorme trayectoria científica recorrida y al
innegable impacto que esta disciplina tiene en nuestra vida.
La química comprende un amplio número de ramas, dado que su campo de estudios se aproxima a diversas ciencias y disciplinas. Entre dichas ramas destacan:
- La química inorgánica. Dedicada al estudio de la
materia que no compone mayormente a los seres vivos ni a
sus sustancias, sino que es propia de formas inanimadas de la materia. Se
distingue de la química orgánica en que no está centrada en ningún elemento en
particular (como lo está la química orgánica en el carbono).
- La química orgánica. También llamada química de la
vida, es una rama de la química centrada en los compuestos que
giran en torno al carbono y el hidrógeno, y que son mayormente los que
permiten la composición de la vida.
- La bioquímica. Dando un paso más hacia la
biología, la bioquímica es la química propia de los cuerpos de los seres
vivos, interesada en los procesos energéticos que los mantienen con vida,
en las reacciones que se dan ordenadamente en sus células, y
otras áreas del saber que permiten comprender cómo están hechos
físicamente nuestros cuerpos.
- La fisicoquímica. También llamada química
física, estudia las bases físicas que sostienen todo tipo de procesos
químicos, especialmente lo referente a la energía, como es el área de la
electroquímica, la termodinámica química y otros sectores
de la física (o de la química, según se vea).
- La química industrial. También llamada química
aplicada, toma los conocimientos teóricos de la química y los aplica a la
resolución de problemas de la vida cotidiana. Va de la
mano de la ingeniería química ya que se interesa en la producción económica
de reactivos químicos, en los materiales novedosos y, actualmente, en las
maneras de conducir la actividad industrial sin afectar el medio
ambiente.
- La química analítica. Su propósito fundamental es
detectar y cuantificar los elementos químicos presentes en una sustancia
determinada, o sea, hallar métodos y formas de comprobar
de qué están hechas las cosas y en qué porcentaje.
- La astroquímica. Se aleja del mundo cotidiano
para interesarse en los astros y su composición, va de la
mano con la astrofísica. Es una de las ramas de mayor especialización de
esta ciencia tan vasta.
Importancia de la Química
La química se
encuentra presente en la gran mayoría de los procesos industriales,
así como en aspectos muy cotidianos de nuestra vida. Gracias a ella hemos
desarrollado materiales complejos adaptados a nuestras diversas necesidades a
lo largo de la historia.
Desde las aleaciones metálicas,
hasta los compuestos farmacológicos o los combustibles para impulsar nuestros
medios de transporte, el conocimiento de las reacciones químicas ha
sido fundamental. De hecho, gracias a la química hemos modificado el mundo a
nuestro alrededor, para bien y para mal.
Por otro lado,
probablemente la química nos brindará el conocimiento para enmendar los
daños producidos al ecosistema a lo largo de nuestra
historia.
La química permite la fabricación de múltiples materiales como las fibras sintéticas.
La química es
uno de los campos del saber humano que mayores aplicaciones tiene en numerosas
áreas de la vida. Algunos de ellos son:
- La obtención de energía. Gracias a la manipulación de
sustancias químicas como
combustibles e hidrocarburos, o incluso a la manipulación de núcleos atómicos de elementos pesados, es posible generar energía calórica que a su vez sirve para generar energía eléctrica . Esto es lo que sucede en las centrales termoeléctricas o termonucleares. - La fabricación de materiales
avanzados. Gracias
a la química, hoy existen fibras sintéticas, materiales inteligentes y
otros elementos que permiten fabricar nuevos tipos de prendas, mejores
herramientas y aplicaciones inéditas para mejorar la vida humana.
- La farmacología. De la mano de la bioquímica
y la medicina, la química permite la combinación de compuestos para
producir medicamentos y tratamientos que extiendan la vida humana y además
mejoren su calidad.
- El mejoramiento del agro. A través de la comprensión
de la química de los suelos, hoy podemos fabricar aditivos,
fertilizantes y otras sustancias cuyo uso correcto convierte suelos pobres
en suelos ideales para la siembra, permitiendo combatir
el hambre y la pobreza.
- La sanitarización y
descontaminación. Comprendiendo
las propiedades de sustancias astringentes, desgrasantes y de otros tipos
de acción local, podemos producir desinfectantes y limpiadores para llevar
una vida más saludable, y también procurar un remedio para el daño
ecológico que nuestras propias industrias le causan al ecosistema.
Principios de la Química Moderna
La química
moderna se rige por el llamado principio cuántico, fruto de la teoría atómica
que considera a la materia desde diferentes niveles de complejidad, como son:
- Materia. Cualquier cosa que tenga masa, volumen y
esté compuesta de partículas. Puede estar compuesta de sustancias
puras o mezclas.
- Compuestos químicos. Sustancias químicas compuestas por más de un
elemento químico o tipo de átomo, lo que no quiere decir que sean mezclas,
sino que son sustancias cuyo armazón de partículas repite combinaciones de
los mismos elementos diferentes.
- Moléculas. Uniones de dos o más átomos, en una unidad
mínima dotada de funcionalidad y propiedades únicas, fruto de las
características, de la ubicación y de la abundancia de los elementos que
las componen. Un compuesto químico puede reducirse hasta sus moléculas
mínimas, pero si éstas se “rompen”, ya no habrá más compuesto y solamente
tendremos átomos, o sea, las piezas mínimas que lo componen.
- Átomos. Partículas mínimas, imperceptibles, dotadas
de peso, volumen, estabilidad y carga eléctrica,
son los ladrillos con los que está fabricada la materia. Existe un número
finito de átomos, cada tipo correspondiente con un elemento químico
contemplado en la Tabla periódica de los elementos.
- Partículas subatómicas. Partículas que componen los átomos y les confieren
sus propiedades. Se conocen tres tipos: electrones (de
carga negativa), neutrones (sin carga) y protones (de
carga positiva). Los primeros orbitan el núcleo del átomo como una nube,
mientras que los últimos dos constituyen el núcleo mismo, y están a su vez
compuestos por subpartículas aún más pequeñas y efímeras, llamadas quarks.
En los cambios
de estado no interviene la química sino la física.
Química y Física
La química y la
física son disciplinas hermanas, pero que contemplan la realidad desde
puntos de vista distintos. La química es la ciencia de la materia, de las
reacciones y de sus composiciones. En cambio, la física es la ciencia
de las fuerzas que rigen el mundo real y que en gran medida determinan
el estado (no la composición) de la materia.
Esta diferencia
de perspectivas puede comprenderse si pensamos en los estados de la materia:
el agua está compuesta por dos elementos químicos que componen
sus moléculas: hidrógeno y oxígeno (H2O). Esto seguirá siendo así cuando el
agua está en estado líquido, cuando se congela hasta el estado
sólido y cuando se hierve hasta convertirse en vapor.
En cada uno de
sus estados físicos, la sustancia tiene niveles de energía interna muy distintos productos de la vibración de sus partículas en
modos diferentes. Hay un cambio físico, pero no un cambio
químico, ya que como en el ejemplo del agua, el hielo y el vapor siguen
teniendo los mismos elementos químicos.
En cambio, al
propiciar una reacción química del agua con un metal se
obtiene óxido, es decir, cambia la composición química de ambas
sustancias y se obtiene una nueva (óxido del metal), sin que el agua deje de
ser líquida y el hierro deje de ser sólido, o sea, sin alterar el estado físico
de la materia.
Mg. Edgar Zavaleta Portillo
Sub Dirección de Administración.
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