Introducción

La química es una ciencia que estudia la composición, estructura, propiedades y cambios de la materia. Está presente en muchos aspectos de nuestra vida cotidiana, desde la fabricación de productos químicos y materiales hasta la producción de alimentos y medicamentos.

Los químicos utilizan una variedad de técnicas y herramientas para analizar y modificar la materia, incluyendo la síntesis química, la espectroscopía, la cristalografía y la termodinámica. También utilizan modelos matemáticos y computarizados para predecir y entender cómo los compuestos reaccionan entre sí.

La química se divide en varias subdisciplinas, como la química orgánica, que se centra en los compuestos de carbono y sus derivados; la química inorgánica, que se centra en los compuestos que no contienen carbono; y la química analítica, que se centra en el análisis científico de la composición de la materia. También existen otras áreas de especialización, como la química física, la química medicinal y la química ambiental.

La química tiene una amplia aplicación en la industria, la agricultura, la medicina y otras áreas, y ha contribuido significativamente al avance de la tecnología y la sociedad en general.

Desarrollo del tema

Breve historia de la química

La química como disciplina científica se ha desarrollado a lo largo de la historia a través de la acumulación de conocimientos y el progreso tecnológico. Algunos de los hitos más importantes en la historia de la química incluyen:

• Antigüedad: Los antiguos egipcios y griegos llevaron a cabo experimentos químicos y desarrollaron teorías sobre la composición de la materia. También se conocen algunos de los primeros trabajos sobre el uso de la química en la medicina, la industria y la agricultura.
• Edad Media: Durante este período, la química se desarrolló principalmente en el ámbito de la alquimia, una práctica que buscaba transformar metales en oro y encontrar la piedra filosofal, una sustancia mística que se creía que podía prolongar la vida y curar enfermedades.
• Renacimiento: A partir del Renacimiento, la química comenzó a distanciarse de la alquimia y a enfocarse más en el estudio científico de la materia. Durante este período, se llevaron a cabo importantes investigaciones sobre el ácido sulfúrico, el oxígeno y otros elementos químicos.
• Siglo XVIII: En el siglo XVIII, se llevaron a cabo muchas investigaciones importantes en química, incluyendo la teoría atómica de John Dalton, que sentó las bases para la moderna teoría atómica. También se desarrollaron nuevas técnicas de síntesis química y se establecieron los principios de la termodinámica.
• Siglo XIX y XX: En el siglo XIX y XX, la química experimentó un gran avance y se desarrollaron muchas de las herramientas y técnicas que se utilizan en la actualidad. Se descubrieron nuevos elementos y se establecieron las leyes de la chimica. También se llevaron a cabo importantes investigaciones en áreas como la química orgánica, la química inorgánica y la química medicinal. La química ha continuado evolucionando y desarrollándose en la actualidad, y sigue siendo una disciplina fundamental en la ciencia y la tecnología.

La química como método científico

La química es una ciencia basada en la observación y la experimentación. Hacer química implica intentar responder preguntas y explicar las observaciones en términos de las leyes y teorías de la química, utilizando procedimientos aceptados
por la comunidad científica. No existe una ruta única para responder una pregunta o explicar una observación, pero
hay un aspecto común a todos los enfoques: cada uno utiliza conocimientos basados ​​en experimentos que pueden reproducirse para verificar los resultados. Algunas rutas involucran una hipótesis, una explicación tentativa de las observaciones que actúa como una guía para recopilación y verificación de información. Probamos una hipótesis por experimentación, cálculo y/o comparación con los experimentos de otros y luego refinarlo según sea necesario.

Algunas hipótesis son intentos de explicar el comportamiento que se resume en leyes. Las leyes de la ciencia resumen
un gran número de observaciones experimentales y describen o predicen alguna faceta del mundo natural. si tal hipótesis resulta ser capaz de explicar una gran cantidad de datos experimentales, puede alcanzar el estatus de teoría. Las teorías científicas son explicaciones comprobables, integrales y bien fundamentadas de aspectos particulares de la naturaleza.
Las teorías se aceptan porque brindan explicaciones satisfactorias, pero pueden modificarse si se obtienen nuevos datos.
disponible. El camino del descubrimiento que conduce de la pregunta y la observación a la ley o de la hipótesis a la teoría, combinada con la verificación experimental de la hipótesis y cualquier modificación necesaria de la teoría, se llama el científico.

Los dominios de la química

Los químicos estudian y describen el comportamiento de la materia y la energía en tres dominios diferentes: macroscópico, microscópico, y simbólico. Estos dominios proporcionan diferentes formas de considerar y describir el comportamiento químico.

Macro es una palabra griega que significa “grande”. El dominio macroscópico nos es familiar: es el reino de lo cotidiano
cosas que son lo suficientemente grandes como para ser percibidas directamente por la vista o el tacto humanos. En la vida diaria, esto incluye los alimentos que consume y la brisa que sientes en tu cara. El dominio macroscópico incluye la química cotidiana y de laboratorio, donde observar y medir propiedades físicas y químicas, o cambios tales como densidad, solubilidad e inflamabilidad.

El dominio microscópico de la química casi siempre se visita en la imaginación. micro también viene del griego y significa «pequeño». Algunos aspectos de los dominios microscópicos son visibles a través de un microscopio, como una imagen ampliada imagen de grafito o bacterias. Los virus, por ejemplo, son demasiado pequeños para verse a simple vista, pero cuando estamos sufriendo de un resfriado, recordamos lo reales que son.

Sin embargo, la mayoría de los temas en el dominio microscópico de la química, como los átomos y las moléculas, son demasiado pequeño para ser visto incluso con microscopios estándar y, a menudo, debe ser representado en la mente. Otros componentes de la dominio microscópico incluyen iones y electrones, protones y neutrones, y enlaces químicos, cada uno de los cuales es demasiado pequeño para ver. Este dominio incluye los átomos de metal individuales en un alambre, los iones que componen un cristal de sal, el cambios en moléculas individuales que dan como resultado un cambio de color, la conversión de moléculas de nutrientes en tejido y energía y la evolución del calor a medida que se crean enlaces que mantienen unidos a los átomos.

El dominio simbólico contiene el lenguaje especializado que se utiliza para representar componentes de lo macroscópico y
dominios microscópicos. Símbolos químicos (como los que se utilizan en la tabla periódica), fórmulas químicas y las ecuaciones son parte del dominio simbólico, al igual que los gráficos y los dibujos. También podemos considerar los cálculos como parte de el dominio simbólico. Estos símbolos juegan un papel importante en la química porque ayudan a interpretar el comportamiento, del dominio macroscópico en términos de los componentes del dominio microscópico. Uno de los retos para
los estudiantes que aprenden química están reconociendo que los mismos símbolos pueden representar diferentes cosas en el macroscópico y dominios microscópicos, y una de las características que hace que la química sea fascinante es el uso de un dominio que debe imaginarse para explicar el comportamiento en un dominio que se puede observar.

Una forma útil de comprender los tres dominios es a través de la sustancia esencial y ubicua del agua. esa agua es un líquido a temperaturas moderadas, se congelará para formar un sólido a temperaturas más bajas y hervirá para formar un gas a temperaturas más altas las temperaturas son observaciones macroscópicas.

Pero algunas propiedades del agua caen en el microscópico dominio—lo que no podemos observar a simple vista. La descripción del agua como compuesta de dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno, y la explicación de congelación y ebullición en términos de atracciones entre estas moléculas, es dentro del campo microscópico. La fórmula H2O, que puede describir el agua a nivel macroscópico o microscópico niveles, es un ejemplo del dominio simbólico. Las abreviaturas (g) para gas, (s) para sólido y (l) para líquido también son simbólico.

Clasificación de la materia

La clasificación de la materia es una forma de organizar y describir los diferentes tipos de sustancias que existen en el mundo. En la química, la clasificación de la materia se utiliza para identificar y caracterizar las sustancias químicas y sus propiedades.

Hay varias formas de clasificar la materia, pero una de las más comunes es la clasificación en tres estados físicos: sólido, líquido y gas. Los sólidos tienen una forma y un volumen definidos y no fluyen fácilmente. Los líquidos tienen una forma definida pero un volumen variable y fluyen fácilmente. Los gases no tienen forma ni volumen definidos y se expanden para llenar completamente el recipiente que los contiene.

Otra forma de clasificar la materia es en elementos y compuestos. Los elementos son sustancias puras que no se pueden descomponer en otras sustancias más simples por medios químicos. Los compuestos son sustancias formadas por la combinación de dos o más elementos en proporciones definidas.

La química se ocupa de estudiar las propiedades y comportamientos de la materia, así como de las reacciones químicas que pueden ocurrir entre distintas sustancias. Esto incluye el estudio de los elementos y compuestos químicos y cómo se relacionan entre sí y cómo se pueden utilizar para crear nuevas sustancias. La clasificación de la materia es una herramienta importante en la química ya que permite a los químicos organizar y entender las distintas sustancias que estudian.

Un cuarto estado de la materia, el plasma, ocurre naturalmente en el interior de las estrellas. Un plasma es un estado gaseoso de la materia que contiene cantidades apreciables de partículas cargadas eléctricamente. La presencia de estas partículas cargadas imparte propiedades únicas a los plasmas que justifican su clasificación como un estado de la materia distinto de los gases. Además a las estrellas, los plasmas se encuentran en otros entornos de alta temperatura (tanto naturales como artificiales), como relámpagos, ciertas pantallas de televisión e instrumentos analíticos especializados utilizados para detectar trazas de rieles.

Algunas muestras de materia parecen tener propiedades de sólidos, líquidos y/o gases al mismo tiempo. esto puede ocurrir
cuando la muestra está compuesta por muchas piezas pequeñas. Por ejemplo, podemos verter arena como si fuera un líquido porque se compone de muchos pequeños granos de arena sólida. La materia también puede tener propiedades de más de un estado cuando es un mezcla, como con las nubes. Las nubes parecen comportarse como gases, pero en realidad son mezclas de aire (gas) y diminutas partículas de agua (líquida o sólida).

La masa de un objeto es una medida de la cantidad de materia que contiene. Una forma de medir la masa de un objeto es medir la fuerza que se necesita para acelerar el objeto. Se necesita mucha más fuerza para acelerar un automóvil que una bicicleta porque el automóvil tiene mucha mas masa. Una forma más común de determinar la masa de un objeto es usar una balanza para comparar su masa con una masa estándar. Aunque el peso está relacionado con la masa, no es lo mismo. El peso se refiere a la fuerza que la gravedad ejerce sobre un objeto.

Esta fuerza es directamente proporcional a la masa del objeto. El peso de un objeto cambia con la fuerza de la gravedad
cambia, pero su masa no. La masa de un astronauta no cambia solo porque va a la luna. pero ella el peso en la luna es solo un sexto de su peso en la tierra porque la gravedad de la luna es solo un sexto de la del de la tierra Puede sentirse «ingrávida» durante su viaje cuando experimenta fuerzas externas insignificantes (gravitatorias o cualquier otro), aunque, por supuesto, nunca es «sin masa».

Las bases de la química

La química es una ciencia que estudia la composición, estructura, propiedades y cambios que ocurren en la materia. Algunas de las bases de la química son:

1. La ley de conservación de la masa: establece que la cantidad de masa en un sistema cerrado no cambia, independientemente de las reacciones químicas que ocurran en el sistema.
2. La ley de las proporciones definidas: establece que en un compuesto químico, los elementos se combinan en proporciones definidas y constantes.
3. La ley de las proporciones múltiples: establece que, si dos elementos se combinan para formar más de un compuesto, la cantidad de uno de los elementos que se combina con una cantidad fija del otro elemento, está en una relación simple con la cantidad de cada elemento que se combina.
4. La ley de la composición constante: establece que, en un compuesto químico, la relación entre los elementos que lo componen es siempre la misma, independientemente de la fuente del compuesto.
5. La ley de los gases ideales: establece que los gases tienen propiedades que pueden ser predecidas con precisión por las leyes de los gases ideales, siempre que las condiciones de temperatura y presión sean suficientemente altas y las colisiones entre las moléculas de gas sean suficientemente energéticas.
6. La teoría del octeto: establece que los átomos tienen una tendencia a ganar, perder o compartir electrones con el fin de obtener una capa de valencia llena de ocho electrones, lo que les da estabilidad.
7. La teoría de la estructura electrónica: establece que los átomos están formados por núcleos centrales de protones y neutrones rodeados por electrones que se mueven en órbitas alrededor del núcleo. La distribución de los electrones en las órbitas determina las propiedades químicas de los átomos.

Fuente de consulta

• Open starx college, Chemistry, obtenido de https://web.ung.edu/media/Chemistry2/Chemistry-LR.pdf