Download Introducción

La química puede definirse como la ciencia que se ocupa de la caracterización,
composición y transformaciones de la materia gracias a la energía. Aunque esta
definición enmarca el objetivo principal de esta ciencia, la química es mucho más
que una simple definición. La interrelación entre las áreas de la ciencia moderna, ha
hecho que los límites entre ellas estén poco definidos; es decir, sería casi imposible seleccionar un área y decir
“esto es química”. No solamente los intereses de los campos científicos se superponen, sino que los conceptos y
métodos encuentran aplicación universal. Además, esta definición no expresa el espíritu de la química, puesto que
ésta como todas las ciencias, es una actividad en pleno crecimiento y no una acumulación de conocimientos.
La química misma es auto-generadora; la esencia natural de cada nuevo concepto químico, estimula nuevas
observaciones y experimentaciones que conducen a un progresivo refinamiento como también al desarrollo de
otros conceptos. A la luz del desarrollo científico, no es sorprendente que, a menudo, una determinada
investigación sobrepase los límites artificiales establecidos por el hombre.
No obstante, hay una idea popular, aunque algo indefinida, sobre cuál es el campo de la química; por esto
debemos volver a nuestra definición preliminar, pero vamos a agregarle un componente más de estudio: la
energía.
La química tiene que ver con la composición y estructura de las sustancias y con las fuerzas que las mantienen
juntas. Las propiedades físicas de las sustancias se estudian porque proporcionan claves para las determinaciones
estructurales, sirven como bases para la identificación y clasificación e indican posibles aplicaciones para
materiales específicos. Sin embargo, la parte central de la química es probablemente la reacción química.
El interés de la química se extiende a cada aspecto concebible de estas transformaciones e incluye
consideraciones tales como:




Una descripción detallada de cómo y a qué velocidad ocurren las reacciones.
Las condiciones necesarias para que ocurran los cambios deseados y para evitar cambios indeseables
La energía que acompaña a las reacciones químicas.
La síntesis de las sustancias presentes en la naturaleza y aquéllas que no tienen contrapartes naturales y las
relaciones cuantitativas de masa entre los materiales involucrados en los cambios químicos.
LA QUÍMICA SE ENCARGA DEL ESTUDIAR QUE ES LA MATERIA Y LA ENERGÍA, LOS DOS ÚNICOS CONSTITUYENTES
DEL UNIVERSO.
LA EVOLUCIÓN DE LA QUÍMICA MODERNA: La química moderna, que se inició afines del siglo XVIII, necesitó
cientos de años para desarrollarse. La historia de su desarrollo puede dividirse aproximadamente en cinco
periodos.
1. Las artes prácticas (←hasta 600 A.C.). La producción de metales a partir de minerales, la elaboración de
cerámicas, la fermentación, el horneado de pan y la preparación de medicinas, tinturas y drogas son artes
antiguas. Las evidencias arqueológicas demuestran que los habitantes del antiguo Egipto y de la Mesopotamia
practicaban hábilmente estas artesanías, pero no se sabe cómo ni cuando las aprendieron. Estas artes, las cuales
son procesos químicos, alcanzaron un alto desarrollo durante este periodo. Sin embargo, el desarrollo fue
empírico; esto es, estaba basado solamente sobre experiencia práctica, sin referencia a los principios químicos
involucrados. El artífice egipcio sabía cómo obtener cobre calentando el mineral malaquita con carbón, aunque no
supo ni intentó saber cómo trabajaba el proceso y lo que ocurría en el fuego.
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2. Los griegos (600 A.C. a 300 A.C.). El aspecto filosófico (o teórico) de la química comenzó en el periodo clásico
griego, alrededor del año 600 A.C. Los fundamentos de la ciencia griega se basaban en la búsqueda de principios a
través de los cuales se pudiese obtener una comprensión de la naturaleza. Dos teorías de los griegos se hicieron
muy importantes en los siglos siguientes:
a) El concepto de que todas las sustancias terrestres están compuestas de cuatro elementos (tierra, aire, fuego
y agua) en variadas proporciones se originó con los filósofos griegos de este periodo.
b) La teoría de que la materia consiste en unidades separadas y distintas, llamadas átomos fue propuesta por
Leucipo y extendida por Demócrito en el siglo V A.C.
Platón propuso que los átomos de un elemento difieren de otros átomos en la forma. Por lo tanto, pensaba que
los átomos de un elemento pueden cambiarse (o transmutarse) en otros átomos, cambiando la forma de los
átomos.
El concepto de la transmutación se halla también en las teorías de Aristóteles, quien no creía en la existencia de
los átomos; propuso que los elementos y por consiguiente todas las sustancias, estaban compuestos de la misma
materia primaria y diferían solamente en la forma que asumía esta materia primaria. Para Aristóteles, la forma
incluía no sólo la geometría, sino también las cualidades (tales como color y dureza) que distinguen una sustancia
de las otras, y propuso que los cambios en la forma ocurren constantemente en la naturaleza y que todas las cosas
materiales (animadas e inanimadas) crecen y se desarrollan de forma inmadura a formas adultas. (Durante la Edad
Media se creía que los minerales podían crecer y que las minas se rellenaban después de que se habían extraído
los minerales).
3. La alquimia (300 A.C. a 1650 D.C.). La tradición filosófica de los antiguos griegos y la tradición artesanal del
antiguo Egipto, se encontraron en Alejandría (Egipto), la ciudad fundada por Alejandro el Grande en 331 A.C., y la
alquimia fue el resultado de la unión. Los primeros alquimistas utilizaron técnicas egipcias para el manejo de
materiales en la investigación de teorías concernientes con la naturaleza de la materia. Los libros escritos en
Alejandría (los trabajos sobre temas químicos más antiguos) contenían diagramas de aparatos químicos y
descripciones de muchas operaciones de laboratorio (por ejemplo destilación, cristalización y sublimación).
El contenido filosófico de la alquimia incorporó elementos de astrología y misticismo en las teorías de los
griegos antiguos. Un interés dominante de los alquimistas era la transmutación de metales básicos como el hierro
y plomo en el metal noble, el oro. Creían que un metal podía cambiarse alterando sus cualidades (particularmente
su color) y que tales cambios se presentaban en la naturaleza y que los metales tendían hacia la perfección
representada por el oro. Por consiguiente los alquimistas creían que estos cambios podían realizarse mediante
una pequeña cantidad del agente transmutante (más tarde llamado la piedra filosofal).
En el siglo VII D.C., los árabes conquistaron los centros de la civilización helenística (incluyendo Egipto en 640
D.C.) y la alquimia pasó a sus manos. Los textos griegos se tradujeron al árabe y sirvieron de fundamento para el
trabajo de los alquimistas árabes. Los árabes llamaron a la piedra filosofal aliksir (de donde se deriva elixir). Los
alquimistas árabes creían que esta sustancia no solamente podía ennoblecer metales transmutándolos en oro,
sino también podría ennoblecer la vida, curando todas las enfermedades. Durante muchos siglos, los dos objetivos
principales de la alquimia fueron la transmutación de los metales básicos en oro y el descubrimiento de un elixir
de la vida que podía hacer al hombre inmortal impidiendo la muerte.
En los siglos XII y XIII, la alquimia fue gradualmente introducida en Europa por medio de la traducción de los
trabajos árabes al latín. La mayoría de las traducciones fueron hechas en España donde después de la conquista
islámica en el siglo VIII, se estableció y prosperó una rica cultura mora.
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Una escuela de iatroquímica, una rama de la alquimia concerniente con la medicina prosperó en los siglos XVI y
XVII. Sin embargo, los alquimistas europeos contribuyeron muy poco que fuese nuevo a la teoría alquímica. La
importancia de su trabajo reside en que preservaron la gran cantidad de datos químicos que recibieron del
pasado, lo incrementaron y lo pasaron a alquimistas posteriores.
La alquimia perduró hasta el siglo XVII. Gradualmente las teorías y actitudes de los alquimistas comenzaron a ser
cuestionadas. El trabajo de Robert Boyle, quien publicó El químico escéptico en 1661, es importante. Aunque Boyle
creía que la transmutación de los metales conocidos en oro, pudiese ser posible, criticó severamente el
pensamiento alquímico. Boyle recalcó que la teoría química debería obtenerse a partir de evidencia experimental.
4. Flogisto (1650 a 1790). A lo largo de la mayor parte del siglo XVIII la teoría del flogisto dominó la química. Esta
teoría, que según se demostró más tarde era errónea, fue principalmente el trabajo de George Ernest Stahl. El
flogisto (un principio de fuego), fue postulado como constituyente de cualquier sustancia combustible.
Después de la combustión, se creía que una sustancia perdía su flogisto y se reducía a una forma sencilla. Se
creía que el aire actuaba en la combustión, sólo para eliminar el flogisto que quedaba en libertad. Así pensaríamos
en la combustión de la madera en los siguientes términos:
Madera  oxígeno gaseoso (del aire)  cenizas  oxígeno que contiene gases
De acuerdo a la teoría del flogisto,
Madera  cenizas  flogisto (removido por el aire)
Por consiguiente, se creyó que la madera era un compuesto formado por cenizas del flogisto. Se pensó que los
materiales fácilmente combustibles eran ricos en flogisto.
La teoría del flogisto interpreta la calcinación en una manera similar .La formación de un óxido metálico
(llamado cal) por calentamiento de un metal en el aire se le llamó calcinación:
Metal  oxígeno gaseoso (del aire)  cal (óxido metálico)
De acuerdo a la teoría del flogisto, se supone que un metal es un compuesto integrado de un cal y flogisto). La
calcinación, por consiguiente, se creyó ser la pérdida del flogisto por un metal:
Metal  cal  flogisto (removido por el aire)
Una dificultad inherente a la teoría del flogisto nunca se explicó adecuadamente. Cuando se quema la madera,
ésta supuestamente pierde flogisto y las cenizas resultantes pesan menos que la pieza de madera original. Por
otra parte, en la calcinación, la pérdida de flogisto está acompañada por un aumento en peso, puesto que el cal
(óxido metálico) pesa más que el metal original. Los partidarios de la teoría del flogisto reconocieron este
problema, pero a lo largo de la mayor parte del siglo XVIII no se comprendía la importancia de pesar y medir.
5. La química moderna (1790→) El trabajo de Antoine Lavoisier afines del siglo XVIII, es generalmente
considerado como el comienzo de la química moderna. Lavoisier deliberadamente se propuso eliminar la teoría
del flogisto y revolucionar la química. Dependió de los resultados cuantitativos de los experimentos (utilizó
extensamente la balanza para poder explicar varios fenómenos Químicos.
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La ley de la conservación de la masa, establece que no hay ningún cambio observable en la masa durante el
transcurso de una reacción química. En otras palabras, la masa de todos los materiales que entran en una reacción
química es igual a la masa total de todos los productos de la reacción. Esta ley está implícita en las investigaciones
anteriores, pero Lavoisier la enunció explícitamente y la utilizó como el pilar de su ciencia. Por lo tanto, para
Lavoisier la teoría del flogisto era imposible.
El papel que los gases desempeñaron en las reacciones resultaron ser un obstáculo para el desarrollo de la
teoría química. Cuando la ley de la conservación de la masa se aplica a una combustión o a una calcinación, las
masas de los gases utilizados o producidos en estas reacciones deben de tomarse en cuenta. Por consiguiente la
interpretación correcta de estos procesos tuvo que esperar hasta que los químicos identificaron los gases
involucrados y diseñaron métodos para manejar y medir gases. Lavoisier se basó en los resultados del trabajo de
otros científicos con gases para explicar estas reacciones.
En la interpretación de los fenómenos químicos, Lavoisier utilizó las definiciones modernas de elementos y de
compuestos. La teoría del flogisto considera a un metal como un compuesto formado de una cal y el flogisto.
Lavoisier demostró que un metal es un elemento y que su correspondiente cal es un compuesto integrado de un
metal y el oxígeno del aire.
En su libro Traité Elémentaire de Chimie (Tratado elemental de química) publicado en 1789, Lavoisier utilizó
esencialmente terminología moderna. El lenguaje químico actual está basado en el sistema de nomenclatura que
Lavoisier ayudó a diseñar.
Se ha aprendido más acerca de la química en los dos últimos siglos después de Lavoisier, que en los veinte siglos
que le precedieron. La química ha desarrollado gradualmente cinco ramas principales, estas divisiones, sin
embargo, son arbitrarias y la clasificación está sujeta a crítica.
a) Química analítica: Trata de la identificación y de la composición tanto cualitativa como cuantitativa de las
sustancias.
b) Bioquímica: Es la química de los sistemas vivos, plantas y animales.
c) Química inorgánica: La química de todos los elementos excepto el carbono. Algunos compuestos de carbono
sencillos (por ejemplo di óxido de carbono y carbonatos) están tradicionalmente clasificados como compuestos
inorgánicos.
e) Química orgánica: La química de la mayoría de los compuestos del carbono. Durante algún tiempo se supuso
que estos compuestos podían obtenerse solamente de plantas o animales o derivados de otros compuestos que
se habían obtenido de material vivo.
f) Físico-química: Tiene que ver con el estudio de los principios físicos que rigen la estructura de la materia y las
transformaciones químicas.
Tomado: QUIMICA; Mortimer Charles, Grupo Editorial iberoamérica, México, 1993.
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Branches in the tree of chemistry
The general field of chemistry is so huge that it was originally subdivided into a number of different areas of
specialization. But there's now a tremendous amount of overlap between the different areas of chemistry, just as
there is among the various sciences. Here are the traditional fields of chemistry:

Analytical chemistry: This branch is highly involved in the analysis of substances. Chemists from this field
of chemistry may be trying to find out what substances are in a mixture (qualitative analysis) or how much
of a particular substance is present (quantitative analysis) in something. A lot of instrumentation is used in
analytical chemistry.

Biochemistry: This branch specializes in living organisms and systems. Biochemists study the chemical
reactions that occur at the molecular level of an organism— the level where items are so small that people
can't directly see them. Biochemists study processes such as digestion, metabolism, reproduction,
respiration, and so on. Sometimes it's difficult to distinguish between a biochemist and a molecular
biologist because they both study living systems at a microscopic level. However, a biochemist really
concentrates more on the reactions that are occurring.

Inorganic chemistry: This branch is involved in the study of inorganic compounds such as salts. It includes
the study of the structure and properties of these compounds. It also commonly involves the study of the
individual elements of the compounds. Inorganic chemists would probably say that it is the study of
everything except carbon, which they leave to the organic chemists.

Organic chemistry: This is the study of carbon and its compounds. It's probably the most organized of the
areas of chemistry — with good reason. There are millions of organic compounds, with thousands more
discovered or created each year. Industries such as the polymer industry, the petrochemical industry, and
the pharmaceutical industry depend on organic chemists.

Physical chemistry: This branch figures out how and why a chemical system behaves as it does. Physical
chemists study the physical proper-ties and behavior of matter and try to develop models and theories
that describe this behavior.

Biotechnology: This is a relatively new area of science that is commonly placed with chemistry. It's the
application of biochemistry and biology when creating or modifying genetic material or organisms for
specific purposes. It's used in such areas as cloning and the creation of disease-resistant crops, and it has
the potential for eliminating genetic diseases in the future.
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