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Química

Para las personas especialistas en esta ciencia, véase Químico.

La química es la ciencia que estudia la composición, estructura y propiedades de la materia, así como los cambios que esta 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 supratómicas, 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.

Soluciones y sustancias en botellas de reactivos, incluyendo ácido nítrico e hidróxido de amonio, iluminados de diferentes colores
Tabla periódica de los elementos químicos moderna actualizada a 2016 por la IUPAC.

La mayoría de los procesos químicos se pueden estudiar directamente en el laboratorio, usando una serie de técnicas a menudo bien establecidas, tanto de manipulación de materiales como de comprensión de los procesos subyacentes. Una aproximación alternativa es la proporcionada por las técnicas de modelado molecular, que extraen conclusiones de modelos computacionales. La química es llamada a menudo «ciencia central», por su papel de conexión con las otras ciencias naturales.

La química moderna se desarrolló a partir de la alquimia, una práctica protocientífica de carácter esotérico, pero también experimental, que combinaba elementos de química, metalurgia, física, medicina, biología, entre otras ciencias y artes. Esta fase termina con la revolución química, con el descubrimiento de los gases por Robert Boyle, la ley de conservación de la materia y la teoría de la combustión por oxígeno postuladas por el científico francés Antoine Lavoisier.​ La sistematización se hizo patente con la creación de la tabla periódica de los elementos y la introducción de la teoría atómica, cuando los investigadores desarrollaron una comprensión fundamental de los estados de la materia, los iones, los enlaces químicos y las reacciones químicas. Desde la primera mitad del siglo XIX, el desarrollo de la química lleva aparejado la aparición y expansión de una industria química de gran relevancia en la economía y la calidad de vida actuales.

Las disciplinas de la química se agrupan según la clase de materia bajo estudio o el tipo de estudio realizado. Entre estas se encuentran la química inorgánica, que estudia la materia inorgánica; la química orgánica, que estudia la materia orgánica; la bioquímica, que estudia las sustancias existentes en organismos biológicos; la fisicoquímica que comprende los aspectos estructurales y energéticos de sistemas químicos a escalas macroscópica, molecular y atómica, y la química analítica, que analiza muestras de materia y trata de entender su composición y estructura mediante diversos estudios y reacciones.

Índice

La palabra química procede de la palabra «alquimia», el nombre de un antiguo conjunto de prácticas protocientíficas que abarcaba diversos elementos de la actual ciencia, además de otras disciplinas muy variadas como la metalurgia, la astronomía, la filosofía, el misticismo o la medicina.​ La alquimia, practicada al menos desde alrededor del año 330, además de buscar la fabricación de oro, estudiaba la composición de las aguas, la naturaleza del movimiento, del crecimiento, de la formación de los cuerpos y su descomposición, la conexión espiritual entre los cuerpos y los espíritus.​ Un alquimista solía ser llamado en lenguaje cotidiano «químico», y posteriormente (oficialmente, a partir de la publicación, en 1661, del libro El químico escéptico, del químico irlandés Robert Boyle​) se denominaría química al arte que practicaba.

A su vez, alquimia deriva de la palabra árabe al-kīmīā (الکیمیاء). En su origen, el término fue un préstamo tomado del griego, de las palabras χημία o χημεία (khemia y khemeia, respectivamente).​ La primera podría tener origen egipcio. Muchos creen que al-kīmīā deriva de χημία, que a su vez deriva de la palabra Chemi o Kimi o Kham, que es el nombre antiguo de Egipto en egipcio. Según esa hipótesis, khemeia podría ser "el arte egipcio".​ La otra alternativa es que al-kīmīā derivara de χημεία, que significa «fusionar».​ Una tercera hipótesis, con más adeptos en la actualidad, dice que khemeia deriva del griego khumos, el jugo de una planta, y que vendría a significar "el arte de extraer jugos", y en este caso "jugo" podría ser un metal, y por tanto podría ser "el arte de la metalurgia"​.

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.

En 1663, la química se definía como un arte científico por el cual se aprende a disolver cuerpos, obtener de ellos las diferentes sustancias de su composición y cómo unirlos después para alcanzar un nivel mayor de perfección. Esto según el químico Christopher Glaser.

La definición de 1745 para la palabra química, usada por Georg Stahl, era el arte de entender el funcionamiento de las mezclas, compuestos o cuerpos hasta sus principios básicos, y luego volver a componer esos cuerpos a partir de esos mismos principios.

En 1857, Jean-Baptiste Dumas consideró la palabra química para referirse a la ciencia que se preocupaba de las leyes y efectos de las fuerzas moleculares.​ Esta definición luego evolucionaría hasta que, en 1947, se le definió como la ciencia que se preocupaba de las sustancias: su estructura, sus propiedades y las reacciones que las transforman en otras sustancias (caracterización dada por Linus Pauling).

Más recientemente, en 1988, la definición de química se amplió, para ser «el estudio de la materia y los cambios que implica», según palabras del profesor Raymond Chang.

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 endotérmico solamente 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 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.
  • Química Industrial, se encarga del estudio de la fabricación de productos químicos básicos, la producción y elaboración de combinaciones que desempeñan un importante papel en el desarrollo técnico.

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.

Esta sección es un extracto de Historia de la química[editar]
Ilustración de un laboratorio químico del siglo XVIII.

La historia de la química abarca un periodo de tiempo muy amplio, que va desde la prehistoria hasta el presente, y está ligada al desarrollo cultural de la humanidad y su conocimiento de la naturaleza. Las civilizaciones antiguas ya usaban tecnologías que demostraban su conocimiento de las transformaciones de la materia, y algunas servirían de base a los primeros estudios de la química. Entre ellas se cuentan la extracción de los metales de sus menas, la elaboración de aleaciones como el bronce, la fabricación de tejidos rojos cerámica, esmaltes y vidrio, las fermentaciones de la cerveza y del vino, la extracción de sustancias de las plantas para usarlas como medicinas o perfumes y la transformación de las grasas en jabón.

Ni la filosofía ni la alquimia, la protociencia química, fueron capaces de explicar verazmente la naturaleza de la materia y sus transformaciones. Sin embargo, a base de realizar experimentos y registrar sus resultados los alquimistas establecieron los cimientos para la química moderna. El punto de inflexión hacia la química moderna se produjo en 1661 con la obra de Robert Boyle, The Sceptical Chymist: or Chymico-Physical Doubts & Paradoxes (El químico escéptico: o las dudas y paradojas quimio-físicas), donde se separa claramente la química de la alquimia, abogando por la introducción del método científico en los experimentos químicos. Se considera que la química alcanzó el rango de ciencia de pleno derecho con las investigaciones de Antoine Lavoisier y su esposa Marie Anne Pierrette Paulze, en las que basó su ley de conservación de la materia, entre otros descubrimientos que asentaron los pilares fundamentales de la química. A partir del siglo XVIII la química adquiere definitivamente las características de una ciencia experimental moderna. Se desarrollaron métodos de medición más precisos que permitieron un mejor conocimiento de los fenómenos y se desterraron creencias no demostradas.

La historia de la química se entrelaza con la historia de la física, como en la teoría atómica y en particular con la termodinámica, desde sus inicios con el propio Lavoisier, y especialmente a través de la obra de Willard Gibbs.

Clave de colores: Antes del 1500 (13 elementos): Antigüedad y Edad Media. 1500-1800 (+21 elementos): casi todos en el Siglo de las Luces. 1800-1849 (+24 elementos): revolución científica y revolución industrial. 1850-1899 (+26 elementos): gracias a la espectroscopia. 1900-1949 (+13 elementos): gracias a la teoría cuántica antigua y la mecánica cuántica. 1950-2000 (+17 elementos): elementos "postnucleares" (del nº at. 98 en adelante) por técnicas de bombardeo. 2001-presente (+4 elementos): por fusión nuclear.

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 acientíficas 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 sintetizara 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).

Estructura química

Llegado el 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 Mánchester, 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 Rutherford en la estructura atómica fue mejorado por sus estudiantes, Niels Bohr y Henry Moseley. La teoría electrónica de los enlaces químicos y orbitales moleculares fue desarrollada 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.​ 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 celebró 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.

El actual modelo de la estructura atómica es el modelo mecánico cuántico.​ La química tradicional comenzó con el estudio de las partículas elementales: átomos, moléculas,​ sustancias, metales, cristales y otros agregados de la materia. La materia podía ser estudiada en estados líquido, de gas o sólidos, ya sea de manera aislada o en combinación. Las interacciones, reacciones y transformaciones que se estudian en química son generalmente el resultado de las interacciones entre átomos, dando lugar a direccionamientos de los enlaces químicos que los mantienen unidos a otros átomos. Tales comportamientos son estudiados en un laboratorio de química.

En el laboratorio de química se suelen utilizar diversos materiales de cristalería. Sin embargo, la cristalería no es fundamental en la experimentación química ya que gran cantidad de experimentación científica (así sea en química aplicada o industrial) se realiza sin ella.

Una reacción química es la transformación de algunas sustancias en una o más sustancias diferentes.​ La base de tal transformación química es la reordenación de los electrones en los enlaces químicos entre los átomos. Se puede representar simbólicamente como una ecuación química, que por lo general implica átomos como la partícula central. El número de átomos a la izquierda y la derecha en la ecuación para una transformación química debe ser igual (cuando es desigual, la transformación, por definición, no es química, sino más bien una reacción nuclear o la desintegración radiactiva). El tipo de reacciones químicas que una sustancia puede experimentar y los cambios de energía que pueden acompañarla, son determinados por ciertas reglas básicas, conocidas como leyes químicas.

Las consideraciones energéticas y de entropía son variables importantes en casi todos los estudios químicos. Las sustancias químicas se clasifican sobre la base de su estructura, estado y composiciones químicas. Estas pueden ser analizadas usando herramientas del análisis químico, como por ejemplo, la espectroscopia y cromatografía. Los científicos dedicados a la investigación química se les suele llamar «químicos».​ La mayoría de los químicos se especializan en una o más áreas o subdisciplinas. Varios conceptos son esenciales para el estudio de la química, y algunos de ellos son:

Materia

En química, materia es todo lo que ocupa espacio y tiene masa, forma, peso y volumen, por lo tanto, se puede observar y medir. La materia es la sustancia que forma los cuerpos físicos, compuestos por partículas. Las partículas que componen la materia también poseen masa en reposo, sin embargo, no todas las partículas tienen masa en reposo, un ejemplo es el fotón. La materia puede ser una sustancia química pura o una mezcla de sustancias.

Átomos

El átomo es la unidad básica de la química. Se compone de un núcleo denso llamado núcleo atómico, el cual es rodeado por un espacio denominado «nube de electrones». El núcleo se compone de protones cargados positivamente y neutrones sin carga (ambos denominados nucleones). La nube de electrones son electrones que giran alrededor del núcleo cargados negativamente.

En un átomo neutro, los electrones cargados negativamente equilibran la carga positiva de los protones. El núcleo es denso; La masa de un nucleón es 1836 veces mayor que la de un electrón, sin embargo, el radio de un átomo es aproximadamente 10 000 veces mayor que el de su núcleo

El átomo es la entidad más pequeña que se debe considerar para conservar las propiedades químicas del elemento, tales como la electronegatividad, el potencial de ionización, los estados de oxidación preferidos, los números de coordinación y los tipos de enlaces que un átomo prefiere formar (metálicos, iónicos, covalentes, etc.).

Elemento químico

Artículo principal: Elemento químico

Un elemento químico es una sustancia pura que se compone de un solo tipo de átomo, caracterizado por su número particular de protones en los núcleos de sus átomos, número conocido como «número atómico» y que es representado por el símbolo Z. El número másico es la suma del número de protones y neutrones en el núcleo. Aunque todos los núcleos de todos los átomos que pertenecen a un elemento tengan el mismo número atómico, no necesariamente deben tener el mismo número másico; átomos de un elemento que tienen diferentes números de masa se conocen como isótopos. Por ejemplo, todos los átomos con 6 protones en sus núcleos son átomos de carbono, pero los átomos de carbono pueden tener números másicos de 12 o 13.

Desde el momento en que se descubrieron los primeros elementos se intentó ordenarlos o clasificarlos para poder estudiar sus propiedades o características.

La presentación estándar de los elementos químicos está en la tabla periódica, la cual ordena los elementos por número atómico. La tabla periódica se organiza en grupos (también llamados columnas) y períodos (o filas). La tabla periódica es útil para identificar tendencias periódicas.

Compuesto químico

Fórmula estructural de la molécula de cafeína.
Artículo principal: Compuesto químico

Un compuesto químico es una sustancia química pura compuesta de más de un elemento. Las propiedades de un compuesto tienen poca similitud con las de sus elementos.​ La nomenclatura estándar de los compuestos es fijada por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC). Los compuestos orgánicos se nombran según el sistema de nomenclatura orgánica.​ Los compuestos inorgánicos se nombran según el sistema de nomenclatura inorgánica.​ Además, el Servicio de Resúmenes Químicos ha ideado un método para nombrar sustancias químicas. En este esquema cada sustancia química es identificable por un número conocido como número de registro CAS.

Instituto de Tecnología Química Inorgánica e Ingeniería Ambiental, Instituto de Polímeros e Instituto de Tecnología Química Orgánica, Universidad Tecnológica de Pomerania Occidental, en Szczecin, Polonia.

La química cubre un campo de estudios bastante amplio, por lo que en la práctica se estudia cada tema de manera particular. Las seis principales y más estudiadas ramas de la química son:

  • Química inorgánica: síntesis y estudio de las propiedades eléctricas, magnéticas y ópticas de los compuestos formados por átomos que no sean de carbono (aunque con algunas excepciones). Trata especialmente los nuevos compuestos con metales de transición, los ácidos y las bases, entre otros compuestos.
  • Química orgánica: Síntesis y estudio de los compuestos que se basan en cadenas de carbono.
  • Bioquímica: estudia las reacciones químicas en los seres vivos, estudia el organismo y los seres vivos. Bioquímica es el estudio de las sustancias químicas, las reacciones químicas y las interacciones químicas que tienen lugar en los organismos vivos. Bioquímica y la química orgánica están estrechamente relacionados, como en la química médica o neuroquímica. Bioquímica también se asocia con la biología molecular y la genética.
  • Química física: también conocidas como fisicoquímica, estudia los fundamentos y bases físicas de los sistemas y procesos químicos. En particular, son de interés para el químico físico los aspectos energéticos y dinámicos de tales sistemas y procesos. Entre sus áreas de estudio más importantes se incluyen la termodinámica química, la cinética química, la electroquímica, la mecánica estadística y la espectroscopia. Usualmente se la asocia también con la química cuántica y la química teórica.
  • Química industrial: Estudia los métodos de producción de reactivos químicos en cantidades elevadas, de la manera económicamente más beneficiosa. En la actualidad también intenta aunar sus intereses iniciales, con un bajo daño al medio ambiente.
  • Química analítica: estudia los métodos de detección (identificación) y cuantificación (determinación) de una sustancia en una muestra. Se subdivide en Cuantitativa y Cualitativa.[cita requerida]

La diferencia entre la química orgánica y la química biológica es que en la química biológica las moléculas de ADN tienen una historia y, por ende, en su estructura nos hablan de su historia, del pasado en el que se han constituido, mientras que una molécula orgánica, creada hoy, es solo testigo de su presente, sin pasado y sin evolución histórica.

Además existen múltiples subdisciplinas que, por ser demasiado específicas o bien multidisciplinares, se estudian individualmente:[cita requerida]

  • Astroquímica es la ciencia que se ocupa del estudio de la composición química de los astros y el material difuso encontrado en el espacio interestelar, normalmente concentrado en grandes nubes moleculares.
  • Electroquímica es una rama de la química que estudia la transformación entre la energía eléctrica y la energía química.
  • Fotoquímica, una subdisciplina de la química, es el estudio de las interacciones entre átomos, moléculas pequeñas, y la luz (o radiación electromagnética).
  • Magnetoquímica es la rama de la química que se dedica a la síntesis y el estudio de las sustancias de propiedades magnéticas interesantes.
  • Nanoquímica (relacionada con la nanotecnología).
  • Petroquímica es lo perteneciente o relativo a la industria que utiliza el petróleo o el gas natural como materias primas para la obtención de productos químicos.
  • Geoquímica: estudia todas las transformaciones de los minerales existentes en la tierra.
  • Química computacional es una rama de la química que utiliza computadores para ayudar a resolver problemas químicos. Utiliza los resultados de la química teórica, incorporados en algún software para calcular las estructuras y las propiedades de moléculas y cuerpos sólidos. Mientras sus resultados normalmente complementan la información obtenida en experimentos químicos, pueden, en algunos casos, predecir fenómenos químicos no observados a la fecha.
  • Química cuántica es una rama de la química teórica en donde se aplica la mecánica cuántica y la teoría cuántica de campos.
  • Química macromolecular: estudia la preparación, caracterización, propiedades y aplicaciones de las macromoléculas o polímeros;
  • Química medioambiental: estudia la influencia de todos los componentes químicos que hay en la tierra, tanto en su forma natural como antropogénica;
  • Química nuclear o física nuclear es una rama de la física que estudia las propiedades y el comportamiento de los núcleos atómicos.
  • Química organometálica se encarga del estudio de los compuestos organometálicos, que son aquellos compuestos químicos que poseen un enlace entre un átomo de carbono y un átomo metálico, de su síntesis y de su reactividad.
  • Química supramolecular es la rama de la química que estudia las interacciones supramoleculares, esto es, entre moléculas.
  • Química teórica incluye el uso de la matemática y física para explicar o predecir fenómenos químicos.
  • Química toxicológica: estudia la toxicidad de sustancias químicas naturales o artificiales sobre el medioambiente y el ecosistema, incluido el ser humano, a corto y largo plazo.


Hace aproximadamente 455 años solo se conocían doce elementos. A medida que fueron descubriendo más elementos, los científicos se dieron cuenta de que todos guardaban un orden preciso. Cuando los colocaron en una tabla ordenada en filas y columnas, vieron que los elementos de una misma columna tenían propiedades similares. Pero también aparecían espacios vacíos en la tabla para los elementos aún desconocidos. Estos espacios huecos llevaron al científico ruso Dmitri Mendeléyev a pronosticar la existencia del germanio, de número atómico 32, así como su color, su peso, su densidad y su punto de fusión. Su “predicción sobre otros elementos como —el galio y el escandio— también resultó muy atinada”, señala la obra Chemistry, libro de texto de química editado en 1995.

Marie Curie descubrió el Polonio y el radio.

Muchos científicos han contribuido al crecimiento de la Química a través de importantes descubrimientos que los han hecho merecedores del Premio Nobel en Química. A modo de ejemplo, entre mucho de ellos, podemos citar a Emil Fischer que descubrió la síntesis de la glucosa y otros azúcares, Maria Curie por sus estudios en el campo de la radiactividad descubriendo el radio y el polonio. Theodor Svedberg, por el invento y la aplicación de la ultracentrífuga; Irene Curie, hija de Maria Curie, por construir el primer reactor nuclear que utilizaba la fisión nuclear controlada. Otto Hanh por su descubrimiento de la fisión nuclear, Linus Pauling por su estudio de la estructura atómica de las proteínas y la anemia falciforme causada por defecto genético en la producción de hemoglobina. Luis Federico Leloir por el descubrimiento de los procesos químicos que dan lugar a la formación de azúcares en las plantas, Paul Crutzen compartió el Nobel con Mario Molina y Sherwood Rowlands por el descubrimiento del papel de los óxidos de nitrógeno y de los fluorocarbonos en la destrucción de la capa de ozono, Roger David Kornberg por el descubrimiento del modo en que las células copian la información genética. Los últimos científicos que han obtenido el Premio Nobel de Química han sido Stanley Whittingham y Akira Yoshino por el desarrollo de las baterías de iones de litio.


Véase también: Actualidad en el uso pacífico de la radioactividad

El origen de la teoría atómica se remonta a la escuela filosófica de los atomistas, en la Grecia antigua. Los fundamentos empíricos de la teoría atómica, de acuerdo con el método científico, se debe a un conjunto de trabajos hechos por Antoine Lavoisier, Louis Proust, Jeremias Benjamin Richter, John Dalton, Gay-Lussac, Berzelius y Amadeo Avogadro, hacia principios del siglo XIX.

Los átomos son la fracción más pequeña de materia estudiados por la química, están constituidos por diferentes partículas, cargadas eléctricamente, los electrones, de carga negativa; los protones, de carga positiva; los neutrones, que, como su nombre indica, son neutros (sin carga); todos ellos aportan masa para contribuir al peso.

Los tipos de átomos que forman las células son relativamente pocos:

Cada átomo tiene en su parte central un núcleo denso con carga positiva rodeado a cierta distancia por una nube de electrones con carga negativa que se mantienen en órbita alrededor del núcleo por atracción electrostática. El núcleo está formado por dos tipos de partículas subatómicas: los protones, que tienen carga positiva, y los neutrones, que son eléctricamente neutros. El número de protones presentes en el núcleo del átomo determina su número atómico. Un átomo de hidrógeno tiene un solo protón en el núcleo; por consiguiente el hidrógeno, cuyo número atómico es 1, es el elemento más liviano. La carga eléctrica de un protón es exactamente igual y opuesta a la carga de un electrón. El átomo es eléctricamente neutro; el número de electrones con carga negativa que se encuentra alrededor del núcleo es igual al número de protones con carga positiva que se encuentran dentro del núcleo; por ende, el número de electrones de un átomo también es igual al número atómico. Todos los átomos de un elemento tienen el mismo número atómico.

Partículas

Los átomos son las partes más pequeñas de un elemento (como el carbono, el hierro o el oxígeno). Todos los átomos de un mismo elemento tienen la misma estructura electrónica (responsable ésta de la mayor parte de las características químicas), y pueden diferir en la cantidad de neutrones (isótopos). Las moléculas son las partes más pequeñas de una sustancia (como el azúcar), y se componen de átomos enlazados entre sí. Si tienen carga eléctrica, tanto átomos como moléculas se llaman iones: cationes si son positivos, aniones si son negativos.

El mol se usa como contador de unidades, como la docena (12) o el millar (1000), y equivale a 6 , 022045 10 23 {\displaystyle 6,022045\cdot 10^{23}} . Se dice que 12 gramos de carbono o un gramo de hidrógeno o 56 gramos de hierro contienen aproximadamente un mol de átomos (la masa molar de un elemento está basada en la masa de un mol de dicho elemento). Se dice entonces que el mol es una unidad de cambio. El mol tiene relación directa con el número de Avogadro. El número de Avogadro fue estimado para el átomo de carbono por el químico y físico italiano Carlo Amedeo Avogadro, conde de Quarequa e di Cerreto. Este valor, expuesto anteriormente, equivale al número de partículas presentes en 1 mol de dicha sustancia:

1 mol de glucosa equivale a 6 , 022045 10 23 {\displaystyle 6,022045\cdot 10^{23}} moléculas de glucosa. 1 mol de uranio equivale a 6 , 022045 10 23 {\displaystyle 6,022045\cdot 10^{23}} átomos de uranio.

Dentro de los átomos puede existir un núcleo atómico y uno o más electrones. Los electrones son muy importantes para las propiedades y las reacciones químicas. Dentro del núcleo se encuentran los neutrones y los protones. Los electrones se encuentran alrededor del núcleo. También se dice que el átomo es la unidad básica de la materia con características propias. Está formado por un núcleo, donde se encuentran los protones.

De los átomos a las moléculas

Los enlaces son las uniones entre átomos para formar moléculas. Siempre que existe una molécula es porque ésta es más estable que los átomos que la forman por separado. A la diferencia de energía entre estos dos estados se le denomina energía de enlace.

Los átomos se combinan en proporciones fijas para generar moléculas concretas. Por ejemplo, dos átomos de hidrógeno se combinan con uno de oxígeno para dar una molécula de agua. Esta proporción fija se conoce como estequiometría. Sin embargo, el mismo número y tipo de átomos puede combinarse de diferente forma dando lugar a sustancias isómeras.

Orbitales

Diagrama espacial que muestra los orbitales atómicos hidrogenoides de momento angular del tipo d (l=2).
Artículos principales: Orbital atómico y Orbital molecular.

Para una descripción y comprensión detalladas de las reacciones químicas y de las propiedades físicas de las diferentes sustancias, es muy útil su descripción a través de orbitales, con ayuda de la química cuántica.

Un orbital atómico es una función matemática que describe la disposición de uno o dos electrones en un átomo. Un orbital molecular es el análogo en las moléculas.

En la teoría del orbital molecular la formación del enlace covalente se debe a una combinación matemática de orbitales atómicos (funciones de onda) que forman orbitales moleculares, llamados así porque pertenecen a toda la molécula y no a un átomo individual. Así como un orbital atómico (sea híbrido o no) describe una región del espacio que rodea a un átomo donde es probable que se encuentre un electrón, un orbital molecular describe también una región del espacio en una molécula donde es más factible que se hallen los electrones.

Al igual que un orbital atómico, un orbital molecular tiene un tamaño, una forma y una energía específicos. Por ejemplo, en la molécula de hidrógeno molecular se combinan dos orbitales atómicos, ocupado cada uno por un electrón. Hay dos formas en que puede presentarse la combinación de orbitales: aditiva y substractiva. La combinación aditiva produce la formación de un orbital molecular que tiene menor energía y que presenta una forma casi ovalada, mientras que la combinación substractiva conduce a la formación de un orbital molecular con mayor energía y que genera un nodo entre los núcleos.

De los orbitales a las sustancias

Los orbitales son funciones matemáticas para describir procesos físicos: un orbital únicamente existe en el sentido matemático, como pueden existir una suma, una parábola o una raíz cuadrada. Los átomos y las moléculas son también idealizaciones y simplificaciones: un átomo y una molécula solo existen en el vacío, y en sentido estricto una molécula solo se descompone en átomos si se rompen todos sus enlaces.

En el "mundo real" únicamente existen los materiales y las sustancias. Si se confunden los objetos reales con los modelos teóricos que se usan para describirlos, es fácil caer en falacias lógicas.

Disoluciones

Artículo principal: Disolución

En agua, y en otros disolventes (como la acetona o el alcohol), es posible disolver sustancias, de forma que quedan disgregadas en las moléculas o en los iones que las componen (las disoluciones son transparentes). Cuando se supera cierto límite, llamado solubilidad, la sustancia ya no se disuelve, y queda, bien como precipitado en el fondo del recipiente, bien como suspensión, flotando en pequeñas partículas (las suspensiones son opacas o traslúcidas).

Agua, disolvente universal

Se denomina concentración a la medida de la cantidad de soluto por unidad de cantidad de disolvente.

Medida de la concentración

Artículo principal: Concentración

La concentración de una disolución se puede expresar de diferentes formas, en función de la unidad empleada para determinar las cantidades de soluto y disolvente. Las más usuales son:

Acidez

Artículo principal: PH

El pH es una escala logarítmica para describir la acidez de una disolución acuosa. Los ácidos, como por ejemplo el zumo de limón y el vinagre, tienen un pH bajo (inferior a 7). Las bases, como la sosa o el bicarbonato de sodio, tienen un pH alto (superior a 7).

El pH se calcula mediante la siguiente ecuación:

p H = log a H + log [ H + ] {\displaystyle pH=-\log a_{H^{+}}\approx -\log[H^{+}]\,}

donde a H + {\displaystyle a_{H^{+}}\,} es la actividad de iones hidrógeno en la solución, la que en soluciones diluidas es numéricamente igual a la molaridad de iones hidrógeno [ H + ] {\displaystyle [H^{+}]\,} que cede el ácido a la solución.

  • una solución neutral (agua ultra pura) tiene un pH de 7, lo que implica una concentración de iones hidrógeno de 10-7 M;
  • pHmetro_ Medidor de pH
    una solución ácida (por ejemplo, de ácido sulfúrico)tiene un pH < 7, es decir, la concentración de iones hidrógeno es mayor que 10-7 M;
  • una solución básica (por ejemplo, de hidróxido de potasio) tiene un pH > 7, o sea que la concentración de iones hidrógeno es menor que 10-7 M.

Formulación y nomenclatura

La IUPAC, un organismo internacional, mantiene unas reglas para la formulación y nomenclatura química. Este organismo es la autoridad universalmente reconocida en nomenclatura y terminología químicas.​ De esta forma, es posible referirse a los compuestos químicos de forma sistemática y sin equívocos.

Mediante el uso de fórmulas químicas es posible también expresar de forma sistemática las reacciones químicas, en forma de ecuación química.

Por ejemplo:

M g S O 4 + C a ( O H ) 2 C a S O 4 + M g ( O H ) 2 {\displaystyle MgSO_{4}+Ca(OH)_{2}\rightleftharpoons CaSO_{4}+Mg(OH)_{2}}
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Química
química, ciencia, natural, estudia, composición, estructura, propiedades, materia, idioma, vigilar, editar, para, personas, especialistas, esta, ciencia, véase, químico, química, ciencia, estudia, composición, estructura, propiedades, materia, así, como, cambi. Quimica ciencia natural que estudia la composicion estructura y propiedades de la materia Idioma Vigilar Editar Para las personas especialistas en esta ciencia vease Quimico La quimica es la ciencia que estudia la composicion estructura y propiedades de la materia asi como los cambios que esta experimenta durante las reacciones quimicas y su relacion con la energia 1 Linus Pauling la define como la ciencia que estudia las sustancias su estructura tipos y formas de acomodo de los atomos sus propiedades y las reacciones que las transforman en otras sustancias en referencia con el tiempo 2 La quimica se ocupa principalmente de las agrupaciones supratomicas como son los gases las moleculas los cristales y los metales estudiando su composicion propiedades estadisticas transformaciones y reacciones La quimica tambien incluye la comprension de las propiedades e interacciones de la materia a escala atomica Soluciones y sustancias en botellas de reactivos incluyendo acido nitrico e hidroxido de amonio iluminados de diferentes colores Tabla periodica de los elementos quimicos moderna actualizada a 2016 por la IUPAC La mayoria de los procesos quimicos se pueden estudiar directamente en el laboratorio usando una serie de tecnicas a menudo bien establecidas tanto de manipulacion de materiales como de comprension de los procesos subyacentes Una aproximacion alternativa es la proporcionada por las tecnicas de modelado molecular que extraen conclusiones de modelos computacionales La quimica es llamada a menudo ciencia central por su papel de conexion con las otras ciencias naturales La quimica moderna se desarrollo a partir de la alquimia una practica protocientifica de caracter esoterico pero tambien experimental que combinaba elementos de quimica metalurgia fisica medicina biologia entre otras ciencias y artes Esta fase termina con la revolucion quimica con el descubrimiento de los gases por Robert Boyle la ley de conservacion de la materia y la teoria de la combustion por oxigeno postuladas por el cientifico frances Antoine Lavoisier 3 La sistematizacion se hizo patente con la creacion de la tabla periodica de los elementos y la introduccion de la teoria atomica cuando los investigadores desarrollaron una comprension fundamental de los estados de la materia los iones los enlaces quimicos y las reacciones quimicas Desde la primera mitad del siglo XIX el desarrollo de la quimica lleva aparejado la aparicion y expansion de una industria quimica de gran relevancia en la economia y la calidad de vida actuales Las disciplinas de la quimica se agrupan segun la clase de materia bajo estudio o el tipo de estudio realizado Entre estas se encuentran la quimica inorganica que estudia la materia inorganica la quimica organica que estudia la materia organica la bioquimica que estudia las sustancias existentes en organismos biologicos la fisicoquimica que comprende los aspectos estructurales y energeticos de sistemas quimicos a escalas macroscopica molecular y atomica y la quimica analitica que analiza muestras de materia y trata de entender su composicion y estructura mediante diversos estudios y reacciones Indice 1 Etimologia 2 Definicion 3 Introduccion 4 Historia 4 1 Quimica como ciencia 4 2 Estructura quimica 5 Principios de la quimica moderna 5 1 Materia 5 2 Atomos 5 3 Elemento quimico 5 4 Compuesto quimico 6 Subdisciplinas de la quimica 7 Los aportes de celebres autores 8 Quimicos relevantes del siglo XX XXI ganadores del Premio Nobel de Quimica 9 Campo de trabajo el atomo 10 Conceptos fundamentales 10 1 Particulas 10 2 De los atomos a las moleculas 10 3 Orbitales 10 4 De los orbitales a las sustancias 10 5 Disoluciones 10 6 Medida de la concentracion 10 7 Acidez 10 8 Formulacion y nomenclatura 11 Vease tambien 12 Referencias 12 1 Bibliografia 13 Enlaces externosEtimologia EditarLa palabra quimica procede de la palabra alquimia el nombre de un antiguo conjunto de practicas protocientificas que abarcaba diversos elementos de la actual ciencia ademas de otras disciplinas muy variadas como la metalurgia la astronomia la filosofia el misticismo o la medicina 4 La alquimia practicada al menos desde alrededor del ano 330 ademas de buscar la fabricacion de oro estudiaba la composicion de las aguas la naturaleza del movimiento del crecimiento de la formacion de los cuerpos y su descomposicion la conexion espiritual entre los cuerpos y los espiritus 5 Un alquimista solia ser llamado en lenguaje cotidiano quimico y posteriormente oficialmente a partir de la publicacion en 1661 del libro El quimico esceptico del quimico irlandes Robert Boyle 6 se denominaria quimica al arte que practicaba A su vez alquimia deriva de la palabra arabe al kimia الکیمیاء En su origen el termino fue un prestamo tomado del griego de las palabras xhmia o xhmeia khemia y khemeia respectivamente 7 8 La primera podria tener origen egipcio Muchos creen que al kimia deriva de xhmia que a su vez deriva de la palabra Chemi o Kimi o Kham que es el nombre antiguo de Egipto en egipcio Segun esa hipotesis khemeia podria ser el arte egipcio 7 La otra alternativa es que al kimia derivara de xhmeia que significa fusionar 9 Una tercera hipotesis con mas adeptos en la actualidad dice que khemeia deriva del griego khumos el jugo de una planta y que vendria a significar el arte de extraer jugos y en este caso jugo podria ser un metal y por tanto podria ser el arte de la metalurgia 10 Definicion EditarLa definicion de quimica ha cambiado a traves del tiempo a medida que nuevos descubrimientos se han anadido a la funcionalidad de esta ciencia El termino quimica a vista del reconocido cientifico Robert Boyle en 1661 se trataba del area que estudiaba los principios de los cuerpos mezclados 11 En 1663 la quimica se definia como un arte cientifico por el cual se aprende a disolver cuerpos obtener de ellos las diferentes sustancias de su composicion y como unirlos despues para alcanzar un nivel mayor de perfeccion Esto segun el quimico Christopher Glaser 12 La definicion de 1745 para la palabra quimica usada por Georg Stahl era el arte de entender el funcionamiento de las mezclas compuestos o cuerpos hasta sus principios basicos y luego volver a componer esos cuerpos a partir de esos mismos principios 13 En 1857 Jean Baptiste Dumas considero la palabra quimica para referirse a la ciencia que se preocupaba de las leyes y efectos de las fuerzas moleculares 14 Esta definicion luego evolucionaria hasta que en 1947 se le definio como la ciencia que se preocupaba de las sustancias su estructura sus propiedades y las reacciones que las transforman en otras sustancias caracterizacion dada por Linus Pauling 15 Mas recientemente en 1988 la definicion de quimica se amplio para ser el estudio de la materia y los cambios que implica segun palabras del profesor Raymond Chang 16 Introduccion EditarLa ubicuidad de la quimica en las ciencias naturales hace que sea considerada una de las ciencias basicas La quimica es de gran importancia en muchos campos del conocimiento como la ciencia de materiales la biologia la farmacia la medicina la geologia la ingenieria y la astronomia entre otros Los procesos naturales estudiados por la quimica involucran particulas fundamentales electrones protones y neutrones particulas compuestas nucleos atomicos atomos y moleculas o estructuras microscopicas como cristales y superficies Desde el punto de vista microscopico las particulas involucradas en una reaccion quimica pueden considerarse un sistema cerrado que intercambia energia con su entorno En procesos exotermicos el sistema libera energia a su entorno mientras que un proceso endotermico solamente puede ocurrir cuando el entorno aporta energia al sistema que reacciona En la mayor parte de las reacciones quimicas hay flujo de energia entre el sistema y su campo de influencia por lo cual puede extenderse la definicion de reaccion quimica e involucrar la energia cinetica calor como un reactivo o producto Aunque hay una gran variedad de ramas de la quimica las principales divisiones son Bioquimica constituye un pilar fundamental de la biotecnologia y se ha consolidado como una disciplina esencial para abordar los grandes problemas y enfermedades actuales y del futuro tales como el cambio climatico la escasez de recursos agroalimentarios ante el aumento de poblacion mundial el agotamiento de las reservas de combustibles fosiles la aparicion de nuevas formas de alergias el aumento del cancer las enfermedades geneticas la obesidad etc Fisicoquimica o quimica fisica establece y desarrolla los principios fisicos fundamentales detras de las propiedades y el comportamiento de los sistemas quimicos 17 18 Quimica analitica del griego ἀnalyw es la rama de la quimica que tiene como finalidad el estudio de la composicion quimica de un material o muestra mediante diferentes metodos de laboratorio Se divide en quimica analitica cuantitativa y quimica analitica cualitativa Quimica inorganica se encarga del estudio integrado de la formacion composicion estructura y reacciones quimicas de los elementos y compuestos inorganicos por ejemplo acido sulfurico o carbonato calcico es decir los que no poseen enlaces carbono hidrogeno porque estos pertenecen al campo de la quimica organica Dicha separacion no es siempre clara como por ejemplo en la quimica organometalica que es una superposicion de ambas Quimica organica o quimica del carbono es la rama de la quimica que estudia una clase numerosa de moleculas que contienen carbono formando enlaces covalentes carbono carbono o carbono hidrogeno y otros heteroatomos tambien conocidos como compuestos organicos Friedrich Wohler y Archibald Scott Couper son conocidos como los padres de la quimica organica La gran importancia de los sistemas biologicos hace que en la actualidad gran parte del trabajo en quimica sea de naturaleza bioquimica Entre los problemas mas interesantes se encuentran por ejemplo el estudio del plegamiento de proteinas y la relacion entre secuencia estructura y funcion de proteinas Quimica Industrial se encarga del estudio de la fabricacion de productos quimicos basicos la produccion y elaboracion de combinaciones que desempenan un importante papel en el desarrollo tecnico 19 Si hay una particula importante y representativa en la quimica es el electron Uno de los mayores logros de la quimica es haber llegado al entendimiento de la relacion entre reactividad quimica y distribucion electronica de atomos moleculas o solidos Los quimicos han tomado los principios de la mecanica cuantica y sus soluciones fundamentales para sistemas de pocos electrones y han hecho aproximaciones matematicas para sistemas mas complejos La idea de orbital atomico y molecular es una forma sistematica en la cual la formacion de enlaces es comprensible y es la sofisticacion de los modelos iniciales de puntos de Lewis La naturaleza cuantica del electron hace que la formacion de enlaces sea entendible fisicamente y no se recurra a creencias como las que los quimicos utilizaron antes de la aparicion de la mecanica cuantica Aun asi se obtuvo gran entendimiento a partir de la idea de puntos de Lewis Historia EditarVease tambien Anexo Cronologia de la quimica Esta seccion es un extracto de Historia de la quimica editar Ilustracion de un laboratorio quimico del siglo XVIII La historia de la quimica abarca un periodo de tiempo muy amplio que va desde la prehistoria hasta el presente y esta ligada al desarrollo cultural de la humanidad y su conocimiento de la naturaleza Las civilizaciones antiguas ya usaban tecnologias que demostraban su conocimiento de las transformaciones de la materia y algunas servirian de base a los primeros estudios de la quimica Entre ellas se cuentan la extraccion de los metales de sus menas la elaboracion de aleaciones como el bronce la fabricacion de tejidos rojos ceramica esmaltes y vidrio las fermentaciones de la cerveza y del vino la extraccion de sustancias de las plantas para usarlas como medicinas o perfumes y la transformacion de las grasas en jabon Ni la filosofia ni la alquimia la protociencia quimica fueron capaces de explicar verazmente la naturaleza de la materia y sus transformaciones Sin embargo a base de realizar experimentos y registrar sus resultados los alquimistas establecieron los cimientos para la quimica moderna El punto de inflexion hacia la quimica moderna se produjo en 1661 con la obra de Robert Boyle The Sceptical Chymist or Chymico Physical Doubts amp Paradoxes El quimico esceptico o las dudas y paradojas quimio fisicas donde se separa claramente la quimica de la alquimia abogando por la introduccion del metodo cientifico en los experimentos quimicos Se considera que la quimica alcanzo el rango de ciencia de pleno derecho con las investigaciones de Antoine Lavoisier y su esposa Marie Anne Pierrette Paulze en las que baso su ley de conservacion de la materia entre otros descubrimientos que asentaron los pilares fundamentales de la quimica A partir del siglo XVIII la quimica adquiere definitivamente las caracteristicas de una ciencia experimental moderna Se desarrollaron metodos de medicion mas precisos que permitieron un mejor conocimiento de los fenomenos y se desterraron creencias no demostradas La historia de la quimica se entrelaza con la historia de la fisica como en la teoria atomica y en particular con la termodinamica desde sus inicios con el propio Lavoisier y especialmente a traves de la obra de Willard Gibbs 20 Clave de colores Antes del 1500 13 elementos Antiguedad y Edad Media 1500 1800 21 elementos casi todos en el Siglo de las Luces 1800 1849 24 elementos revolucion cientifica y revolucion industrial 1850 1899 26 elementos gracias a la espectroscopia 1900 1949 13 elementos gracias a la teoria cuantica antigua y la mecanica cuantica 1950 2000 17 elementos elementos postnucleares del nº at 98 en adelante por tecnicas de bombardeo 2001 presente 4 elementos por fusion nuclear Quimica como ciencia Editar Robert Boyle Bajo la influencia de los nuevos metodos empiricos propuestos por sir Francis Bacon Robert Boyle Robert Hooke John Mayow entre otros comenzaron a remodelarse las viejas tradiciones acientificas en una disciplina cientifica Boyle en particular es considerado como el padre fundador de la quimica debido a su trabajo mas importante El Quimico Esceptico donde se hace la diferenciacion entre las pretensiones subjetivas de la alquimia y los descubrimientos cientificos empiricos de la nueva quimica 21 El formulo la ley de Boyle rechazo los cuatro elementos y propuso una alternativa mecanica de los atomos y las reacciones quimicas las cuales podrian ser objeto de experimentacion rigurosa demostrandose o siendo rebatidas de manera cientifica 22 La teoria del flogisto una sustancia que suponian producia toda combustion fue propuesta por el aleman Georg Ernst Stahl en el siglo XVIII y solo fue rebatida hacia finales de siglo por el quimico frances Antoine Lavoisier quien dilucido el principio de conservacion de la masa y desarrollo un nuevo sistema de nomenclatura quimica utilizada para el dia de hoy 23 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 descubrio que se compone de muchos gases diferentes El quimico escoces Joseph Black el primer quimico experimental y el holandes J B van Helmont descubrieron dioxido de carbono o lo que Black llamaba aire fijo en 1754 Henry Cavendish descubre el hidrogeno y dilucida sus propiedades Finalmente Joseph Priestley e independientemente Carl Wilhelm Scheele aislan oxigeno puro El cientifico ingles John Dalton propone en 1803 la teoria moderna de los atomos en su libro La teoria atomica donde postula que todas las sustancias estan compuestas de atomos indivisibles de la materia y que los diferentes atomos tienen diferentes pesos atomicos El desarrollo de la teoria electroquimica de combinaciones quimicas se produjo a principios del siglo XIX como el resultado del trabajo de dos cientificos en particular J J Berzelius y Humphry Davy gracias a la invencion no hace mucho de la pila voltaica por Alessandro Volta Davy descubrio nueve elementos nuevos incluyendo los metales alcalinos mediante la extraccion de ellos a partir de sus oxidos con corriente electrica 24 El britanico William Prout propuso el ordenar a todos los elementos por su peso atomico ya que todos los atomos tenian un peso que era un multiplo exacto del peso atomico del hidrogeno J A R Newlands ideo una primitiva tabla de los elementos que luego se convirtio en la tabla periodica moderna creada por el aleman Julius Lothar Meyer y el ruso Dmitri Mendeleev en 1860 25 Los gases inertes mas tarde llamados gases nobles fueron descubiertos por William Ramsay en colaboracion con lord Rayleigh al final del siglo llenando por lo tanto la estructura basica de la tabla Antoine Lavoisier La quimica organica ha sido desarrollada por Justus von Liebig y otros luego de que Friedrich Wohler sintetizara urea demostrando que los organismos vivos eran en teoria reducibles a terminologia quimica 26 Otros avances cruciales del siglo XIX fueron la comprension de los enlaces de valencia Edward Frankland 1852 y la aplicacion de la termodinamica a la quimica J W Gibbs y Svante Arrhenius 1870 Estructura quimica Editar Llegado el siglo XX los fundamentos teoricos de la quimica fueron finalmente entendidos debido a una serie de descubrimientos que tuvieron exito en comprobar la naturaleza de la estructura interna de los atomos En 1897 J J Thomson de la Universidad de Cambridge descubrio el electron y poco despues el cientifico frances Becquerel asi como la pareja de Pierre y Marie Curie investigo el fenomeno de la radiactividad En una serie de experimentos de dispersion Ernest Rutherford en la Universidad de Manchester descubrio la estructura interna del atomo y la existencia del proton clasificando y explicando los diferentes tipos de radiactividad y con exito transmuta el primer elemento mediante el bombardeo de nitrogeno con particulas alfa El trabajo de Rutherford en la estructura atomica fue mejorado por sus estudiantes Niels Bohr y Henry Moseley La teoria electronica de los enlaces quimicos y orbitales moleculares fue desarrollada por los cientificos americanos Linus Pauling y Gilbert N Lewis El ano 2011 fue declarado por las Naciones Unidas como el Ano Internacional de la Quimica 27 Esta iniciativa fue impulsada por la Union Internacional de Quimica Pura y Aplicada en conjunto con la Organizacion de las Naciones Unidas para la Educacion la Ciencia y la Cultura Se celebro por medio de las distintas sociedades de quimicos academicos e instituciones de todo el mundo y se baso en iniciativas individuales para organizar actividades locales y regionales Principios de la quimica moderna EditarEl actual modelo de la estructura atomica es el modelo mecanico cuantico 28 La quimica tradicional comenzo con el estudio de las particulas elementales atomos moleculas 29 sustancias metales cristales y otros agregados de la materia La materia podia ser estudiada en estados liquido de gas o solidos ya sea de manera aislada o en combinacion Las interacciones reacciones y transformaciones que se estudian en quimica son generalmente el resultado de las interacciones entre atomos dando lugar a direccionamientos de los enlaces quimicos que los mantienen unidos a otros atomos Tales comportamientos son estudiados en un laboratorio de quimica En el laboratorio de quimica se suelen utilizar diversos materiales de cristaleria Sin embargo la cristaleria no es fundamental en la experimentacion quimica ya que gran cantidad de experimentacion cientifica asi sea en quimica aplicada o industrial se realiza sin ella Una reaccion quimica es la transformacion de algunas sustancias en una o mas sustancias diferentes 30 La base de tal transformacion quimica es la reordenacion de los electrones en los enlaces quimicos entre los atomos Se puede representar simbolicamente como una ecuacion quimica que por lo general implica atomos como la particula central El numero de atomos a la izquierda y la derecha en la ecuacion para una transformacion quimica debe ser igual cuando es desigual la transformacion por definicion no es quimica sino mas bien una reaccion nuclear o la desintegracion radiactiva El tipo de reacciones quimicas que una sustancia puede experimentar y los cambios de energia que pueden acompanarla son determinados por ciertas reglas basicas conocidas como leyes quimicas Las consideraciones energeticas y de entropia son variables importantes en casi todos los estudios quimicos Las sustancias quimicas se clasifican sobre la base de su estructura estado y composiciones quimicas Estas pueden ser analizadas usando herramientas del analisis quimico como por ejemplo la espectroscopia y cromatografia Los cientificos dedicados a la investigacion quimica se les suele llamar quimicos 31 La mayoria de los quimicos se especializan en una o mas areas o subdisciplinas Varios conceptos son esenciales para el estudio de la quimica y algunos de ellos son 32 Materia Editar En quimica materia es todo lo que ocupa espacio y tiene masa forma peso y volumen por lo tanto se puede observar y medir La materia es la sustancia que forma los cuerpos fisicos compuestos por particulas Las particulas que componen la materia tambien poseen masa en reposo sin embargo no todas las particulas tienen masa en reposo un ejemplo es el foton La materia puede ser una sustancia quimica pura o una mezcla de sustancias 33 Atomos Editar El atomo es la unidad basica de la quimica Se compone de un nucleo denso llamado nucleo atomico el cual es rodeado por un espacio denominado nube de electrones El nucleo se compone de protones cargados positivamente y neutrones sin carga ambos denominados nucleones La nube de electrones son electrones que giran alrededor del nucleo cargados negativamente En un atomo neutro los electrones cargados negativamente equilibran la carga positiva de los protones El nucleo es denso La masa de un nucleon es 1836 veces mayor que la de un electron sin embargo el radio de un atomo es aproximadamente 10 000 veces mayor que el de su nucleo 34 35 El atomo es la entidad mas pequena que se debe considerar para conservar las propiedades quimicas del elemento tales como la electronegatividad el potencial de ionizacion los estados de oxidacion preferidos los numeros de coordinacion y los tipos de enlaces que un atomo prefiere formar metalicos ionicos covalentes etc Elemento quimico Editar Articulo principal Elemento quimico Un elemento quimico es una sustancia pura que se compone de un solo tipo de atomo caracterizado por su numero particular de protones en los nucleos de sus atomos numero conocido como numero atomico y que es representado por el simbolo Z El numero masico es la suma del numero de protones y neutrones en el nucleo Aunque todos los nucleos de todos los atomos que pertenecen a un elemento tengan el mismo numero atomico no necesariamente deben tener el mismo numero masico atomos de un elemento que tienen diferentes numeros de masa se conocen como isotopos Por ejemplo todos los atomos con 6 protones en sus nucleos son atomos de carbono pero los atomos de carbono pueden tener numeros masicos de 12 o 13 35 Desde el momento en que se descubrieron los primeros elementos se intento ordenarlos o clasificarlos para poder estudiar sus propiedades o caracteristicas 36 La presentacion estandar de los elementos quimicos esta en la tabla periodica la cual ordena los elementos por numero atomico La tabla periodica se organiza en grupos tambien llamados columnas y periodos o filas La tabla periodica es util para identificar tendencias periodicas 37 Compuesto quimico Editar Formula estructural de la molecula de cafeina Articulo principal Compuesto quimico Un compuesto quimico es una sustancia quimica pura compuesta de mas de un elemento Las propiedades de un compuesto tienen poca similitud con las de sus elementos 38 La nomenclatura estandar de los compuestos es fijada por la Union Internacional de Quimica Pura y Aplicada IUPAC Los compuestos organicos se nombran segun el sistema de nomenclatura organica 39 Los compuestos inorganicos se nombran segun el sistema de nomenclatura inorganica 40 Ademas el Servicio de Resumenes Quimicos ha ideado un metodo para nombrar sustancias quimicas En este esquema cada sustancia quimica es identificable por un numero conocido como numero de registro CAS Subdisciplinas de la quimica Editar Instituto de Tecnologia Quimica Inorganica e Ingenieria Ambiental Instituto de Polimeros e Instituto de Tecnologia Quimica Organica Universidad Tecnologica de Pomerania Occidental en Szczecin Polonia La quimica cubre un campo de estudios bastante amplio por lo que en la practica se estudia cada tema de manera particular Las seis principales y mas estudiadas ramas de la quimica son Quimica inorganica sintesis y estudio de las propiedades electricas magneticas y opticas de los compuestos formados por atomos que no sean de carbono aunque con algunas excepciones Trata especialmente los nuevos compuestos con metales de transicion los acidos y las bases entre otros compuestos Quimica organica Sintesis y estudio de los compuestos que se basan en cadenas de carbono Bioquimica estudia las reacciones quimicas en los seres vivos estudia el organismo y los seres vivos Bioquimica es el estudio de las sustancias quimicas las reacciones quimicas y las interacciones quimicas que tienen lugar en los organismos vivos Bioquimica y la quimica organica estan estrechamente relacionados como en la quimica medica o neuroquimica Bioquimica tambien se asocia con la biologia molecular y la genetica Quimica fisica tambien conocidas como fisicoquimica estudia los fundamentos y bases fisicas de los sistemas y procesos quimicos En particular son de interes para el quimico fisico los aspectos energeticos y dinamicos de tales sistemas y procesos Entre sus areas de estudio mas importantes se incluyen la termodinamica quimica la cinetica quimica la electroquimica la mecanica estadistica y la espectroscopia Usualmente se la asocia tambien con la quimica cuantica y la quimica teorica Quimica industrial Estudia los metodos de produccion de reactivos quimicos en cantidades elevadas de la manera economicamente mas beneficiosa En la actualidad tambien intenta aunar sus intereses iniciales con un bajo dano al medio ambiente Quimica analitica estudia los metodos de deteccion identificacion y cuantificacion determinacion de una sustancia en una muestra Se subdivide en Cuantitativa y Cualitativa cita requerida La diferencia entre la quimica organica y la quimica biologica es que en la quimica biologica las moleculas de ADN tienen una historia y por ende en su estructura nos hablan de su historia del pasado en el que se han constituido mientras que una molecula organica creada hoy es solo testigo de su presente sin pasado y sin evolucion historica 41 Ademas existen multiples subdisciplinas que por ser demasiado especificas o bien multidisciplinares se estudian individualmente cita requerida Astroquimica es la ciencia que se ocupa del estudio de la composicion quimica de los astros y el material difuso encontrado en el espacio interestelar normalmente concentrado en grandes nubes moleculares Electroquimica es una rama de la quimica que estudia la transformacion entre la energia electrica y la energia quimica Fotoquimica una subdisciplina de la quimica es el estudio de las interacciones entre atomos moleculas pequenas y la luz o radiacion electromagnetica Magnetoquimica es la rama de la quimica que se dedica a la sintesis y el estudio de las sustancias de propiedades magneticas interesantes Nanoquimica relacionada con la nanotecnologia Petroquimica es lo perteneciente o relativo a la industria que utiliza el petroleo o el gas natural como materias primas para la obtencion de productos quimicos Geoquimica estudia todas las transformaciones de los minerales existentes en la tierra Quimica computacional es una rama de la quimica que utiliza computadores para ayudar a resolver problemas quimicos Utiliza los resultados de la quimica teorica incorporados en algun software para calcular las estructuras y las propiedades de moleculas y cuerpos solidos Mientras sus resultados normalmente complementan la informacion obtenida en experimentos quimicos pueden en algunos casos predecir fenomenos quimicos no observados a la fecha Quimica cuantica es una rama de la quimica teorica en donde se aplica la mecanica cuantica y la teoria cuantica de campos Quimica macromolecular estudia la preparacion caracterizacion propiedades y aplicaciones de las macromoleculas o polimeros Quimica medioambiental estudia la influencia de todos los componentes quimicos que hay en la tierra tanto en su forma natural como antropogenica Quimica nuclear o fisica nuclear es una rama de la fisica que estudia las propiedades y el comportamiento de los nucleos atomicos Quimica organometalica se encarga del estudio de los compuestos organometalicos que son aquellos compuestos quimicos que poseen un enlace entre un atomo de carbono y un atomo metalico de su sintesis y de su reactividad Quimica supramolecular es la rama de la quimica que estudia las interacciones supramoleculares esto es entre moleculas Quimica teorica incluye el uso de la matematica y fisica para explicar o predecir fenomenos quimicos Quimica toxicologica estudia la toxicidad de sustancias quimicas naturales o artificiales sobre el medioambiente y el ecosistema incluido el ser humano a corto y largo plazo 42 Los aportes de celebres autores EditarArticulo principal Descubrimiento de los elementos quimicos Hace aproximadamente 455 anos solo se conocian doce elementos A medida que fueron descubriendo mas elementos los cientificos se dieron cuenta de que todos guardaban un orden preciso Cuando los colocaron en una tabla ordenada en filas y columnas vieron que los elementos de una misma columna tenian propiedades similares Pero tambien aparecian espacios vacios en la tabla para los elementos aun desconocidos Estos espacios huecos llevaron al cientifico ruso Dmitri Mendeleyev a pronosticar la existencia del germanio de numero atomico 32 asi como su color su peso su densidad y su punto de fusion Su prediccion sobre otros elementos como el galio y el escandio tambien resulto muy atinada senala la obra Chemistry libro de texto de quimica editado en 1995 43 Quimicos relevantes del siglo XX XXI ganadores del Premio Nobel de Quimica Editar Marie Curie descubrio el Polonio y el radio Muchos cientificos han contribuido al crecimiento de la Quimica a traves de importantes descubrimientos que los han hecho merecedores del Premio Nobel en Quimica A modo de ejemplo entre mucho de ellos podemos citar a Emil Fischer que descubrio la sintesis de la glucosa y otros azucares Maria Curie por sus estudios en el campo de la radiactividad descubriendo el radio y el polonio 44 Theodor Svedberg por el invento y la aplicacion de la ultracentrifuga Irene Curie hija de Maria Curie por construir el primer reactor nuclear que utilizaba la fision nuclear controlada Otto Hanh por su descubrimiento de la fision nuclear Linus Pauling por su estudio de la estructura atomica de las proteinas y la anemia falciforme causada por defecto genetico en la produccion de hemoglobina 45 Luis Federico Leloir por el descubrimiento de los procesos quimicos que dan lugar a la formacion de azucares en las plantas Paul Crutzen compartio el Nobel con Mario Molina y Sherwood Rowlands por el descubrimiento del papel de los oxidos de nitrogeno y de los fluorocarbonos en la destruccion de la capa de ozono Roger David Kornberg por el descubrimiento del modo en que las celulas copian la informacion genetica Los ultimos cientificos que han obtenido el Premio Nobel de Quimica han sido Stanley Whittingham y Akira Yoshino por el desarrollo de las baterias de iones de litio Vease tambien Actualidad en el uso pacifico de la radioactividad 46 Campo de trabajo el atomo EditarEl origen de la teoria atomica se remonta a la escuela filosofica de los atomistas en la Grecia antigua Los fundamentos empiricos de la teoria atomica de acuerdo con el metodo cientifico se debe a un conjunto de trabajos hechos por Antoine Lavoisier Louis Proust Jeremias Benjamin Richter John Dalton Gay Lussac Berzelius y Amadeo Avogadro hacia principios del siglo XIX Los atomos son la fraccion mas pequena de materia estudiados por la quimica estan constituidos por diferentes particulas cargadas electricamente los electrones de carga negativa los protones de carga positiva los neutrones que como su nombre indica son neutros sin carga todos ellos aportan masa para contribuir al peso Los tipos de atomos que forman las celulas son relativamente pocos Cada atomo tiene en su parte central un nucleo denso con carga positiva rodeado a cierta distancia por una nube de electrones con carga negativa que se mantienen en orbita alrededor del nucleo por atraccion electrostatica El nucleo esta formado por dos tipos de particulas subatomicas los protones que tienen carga positiva y los neutrones que son electricamente neutros El numero de protones presentes en el nucleo del atomo determina su numero atomico Un atomo de hidrogeno tiene un solo proton en el nucleo por consiguiente el hidrogeno cuyo numero atomico es 1 es el elemento mas liviano La carga electrica de un proton es exactamente igual y opuesta a la carga de un electron El atomo es electricamente neutro el numero de electrones con carga negativa que se encuentra alrededor del nucleo es igual al numero de protones con carga positiva que se encuentran dentro del nucleo por ende el numero de electrones de un atomo tambien es igual al numero atomico Todos los atomos de un elemento tienen el mismo numero atomico Conceptos fundamentales EditarParticulas Editar Los atomos son las partes mas pequenas de un elemento como el carbono el hierro o el oxigeno Todos los atomos de un mismo elemento tienen la misma estructura electronica responsable esta de la mayor parte de las caracteristicas quimicas y pueden diferir en la cantidad de neutrones isotopos Las moleculas son las partes mas pequenas de una sustancia como el azucar y se componen de atomos enlazados entre si Si tienen carga electrica tanto atomos como moleculas se llaman iones cationes si son positivos aniones si son negativos El mol se usa como contador de unidades como la docena 12 o el millar 1000 y equivale a 6 022045 10 23 displaystyle 6 022045 cdot 10 23 Se dice que 12 gramos de carbono o un gramo de hidrogeno o 56 gramos de hierro contienen aproximadamente un mol de atomos la masa molar de un elemento esta basada en la masa de un mol de dicho elemento Se dice entonces que el mol es una unidad de cambio El mol tiene relacion directa con el numero de Avogadro El numero de Avogadro fue estimado para el atomo de carbono por el quimico y fisico italiano Carlo Amedeo Avogadro conde de Quarequa e di Cerreto Este valor expuesto anteriormente equivale al numero de particulas presentes en 1 mol de dicha sustancia 1 mol de glucosa equivale a 6 022045 10 23 displaystyle 6 022045 cdot 10 23 moleculas de glucosa 1 mol de uranio equivale a 6 022045 10 23 displaystyle 6 022045 cdot 10 23 atomos de uranio Dentro de los atomos puede existir un nucleo atomico y uno o mas electrones Los electrones son muy importantes para las propiedades y las reacciones quimicas Dentro del nucleo se encuentran los neutrones y los protones Los electrones se encuentran alrededor del nucleo Tambien se dice que el atomo es la unidad basica de la materia con caracteristicas propias Esta formado por un nucleo donde se encuentran los protones De los atomos a las moleculas Editar Los enlaces son las uniones entre atomos para formar moleculas Siempre que existe una molecula es porque esta es mas estable que los atomos que la forman por separado A la diferencia de energia entre estos dos estados se le denomina energia de enlace Los atomos se combinan en proporciones fijas para generar moleculas concretas Por ejemplo dos atomos de hidrogeno se combinan con uno de oxigeno para dar una molecula de agua Esta proporcion fija se conoce como estequiometria Sin embargo el mismo numero y tipo de atomos puede combinarse de diferente forma dando lugar a sustancias isomeras 47 Orbitales Editar Diagrama espacial que muestra los orbitales atomicos hidrogenoides de momento angular del tipo d l 2 Articulos principales Orbital atomicoy Orbital molecular Para una descripcion y comprension detalladas de las reacciones quimicas y de las propiedades fisicas de las diferentes sustancias es muy util su descripcion a traves de orbitales con ayuda de la quimica cuantica Un orbital atomico es una funcion matematica que describe la disposicion de uno o dos electrones en un atomo Un orbital molecular es el analogo en las moleculas En la teoria del orbital molecular la formacion del enlace covalente se debe a una combinacion matematica de orbitales atomicos funciones de onda que forman orbitales moleculares llamados asi porque pertenecen a toda la molecula y no a un atomo individual Asi como un orbital atomico sea hibrido o no describe una region del espacio que rodea a un atomo donde es probable que se encuentre un electron un orbital molecular describe tambien una region del espacio en una molecula donde es mas factible que se hallen los electrones Al igual que un orbital atomico un orbital molecular tiene un tamano una forma y una energia especificos Por ejemplo en la molecula de hidrogeno molecular se combinan dos orbitales atomicos ocupado cada uno por un electron Hay dos formas en que puede presentarse la combinacion de orbitales aditiva y substractiva La combinacion aditiva produce la formacion de un orbital molecular que tiene menor energia y que presenta una forma casi ovalada mientras que la combinacion substractiva conduce a la formacion de un orbital molecular con mayor energia y que genera un nodo entre los nucleos De los orbitales a las sustancias Editar Los orbitales son funciones matematicas para describir procesos fisicos un orbital unicamente existe en el sentido matematico como pueden existir una suma una parabola o una raiz cuadrada Los atomos y las moleculas son tambien idealizaciones y simplificaciones un atomo y una molecula solo existen en el vacio y en sentido estricto una molecula solo se descompone en atomos si se rompen todos sus enlaces En el mundo real unicamente existen los materiales y las sustancias Si se confunden los objetos reales con los modelos teoricos que se usan para describirlos es facil caer en falacias logicas Disoluciones Editar Articulo principal Disolucion En agua y en otros disolventes como la acetona o el alcohol es posible disolver sustancias de forma que quedan disgregadas en las moleculas o en los iones que las componen las disoluciones son transparentes Cuando se supera cierto limite llamado solubilidad la sustancia ya no se disuelve y queda bien como precipitado en el fondo del recipiente bien como suspension flotando en pequenas particulas las suspensiones son opacas o traslucidas Agua disolvente universal Se denomina concentracion a la medida de la cantidad de soluto por unidad de cantidad de disolvente Medida de la concentracion Editar Articulo principal Concentracion La concentracion de una disolucion se puede expresar de diferentes formas en funcion de la unidad empleada para determinar las cantidades de soluto y disolvente Las mas usuales son g l gramos por litro razon soluto disolvente o soluto disolucion dependiendo de la convencion p p concentracion porcentual en peso razon soluto disolucion V V concentracion porcentual en volumen razon soluto disolucion M molaridad razon soluto disolucion N normalidad razon soluto disolucion m molalidad razon soluto disolvente x fraccion molar ppm partes por millon razon soluto disolucionAcidez Editar Articulo principal PH El pH es una escala logaritmica para describir la acidez de una disolucion acuosa Los acidos como por ejemplo el zumo de limon y el vinagre tienen un pH bajo inferior a 7 Las bases como la sosa o el bicarbonato de sodio tienen un pH alto superior a 7 El pH se calcula mediante la siguiente ecuacion p H log a H log H displaystyle pH log a H approx log H donde a H displaystyle a H es la actividad de iones hidrogeno en la solucion la que en soluciones diluidas es numericamente igual a la molaridad de iones hidrogeno H displaystyle H que cede el acido a la solucion una solucion neutral agua ultra pura tiene un pH de 7 lo que implica una concentracion de iones hidrogeno de 10 7 M pHmetro Medidor de pHuna solucion acida por ejemplo de acido sulfurico tiene un pH lt 7 es decir la concentracion de iones hidrogeno es mayor que 10 7 M una solucion basica por ejemplo de hidroxido de potasio tiene un pH gt 7 o sea que la concentracion de iones hidrogeno es menor que 10 7 M Formulacion y nomenclatura Editar La IUPAC un organismo internacional mantiene unas reglas para la formulacion y nomenclatura quimica Este organismo es la autoridad universalmente reconocida en nomenclatura y terminologia quimicas 48 De esta forma es posible referirse a los compuestos quimicos de forma sistematica y sin equivocos Mediante el uso de formulas quimicas es posible tambien expresar de forma sistematica las reacciones quimicas en forma de ecuacion quimica Por ejemplo M g S O 4 C a O H 2 C a S O 4 M g O H 2 displaystyle MgSO 4 Ca OH 2 rightleftharpoons CaSO 4 Mg OH 2 Vease tambien Editar Portal Quimica Contenido relacionado con Quimica Absorcion Biologia Catalizador Dinamica molecular Farmacia Filosofia de la quimica Fisica IUPAC Lista de compuestos Matematicas Propiedades periodicas Quimica etimologia Sustancia quimica Tabla periodica de los elementos Comparacion de la quimica y la fisica Particula SubatomicaReferencias Editar 1 2 3 History of Alchemy Alchemy Lab Consultado el 12 de 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