Química

Breve introducción:

Como seria vivir sin química:

Gracias a FEDERCHIMICA, Federacion Nacional de la Industria Quimica italiana.  

A lo que percibimos que nos rodea le llamamos naturaleza, que esta hecha de energía.

 Todo lo que te rodea es energía y la visible por lo general esta en forma de materia y tiene masa, que se hace visible gracias a la otra, la invisible y sin masa.

 El estudio de la energía y materia, gracias a Einstein ya estamos seguros que son distintas formas de lo mismo, se lo realiza mediante la física y la química.

 La química se encarga del estudio de la estructura y composición de la materia. Y de cómo junto con energía interactúa(reacciona) con más materia creando nuevas formas de materia llamadas sustancias.

  La unidad básica de materia que se conoce son los fermiones ( Enrico Fermi) que a su vez se clasifican en quarks y leptones.

Los quarks se unen formando protones y neutrones además de bariones y mesones, los leptones sin unirse  forman electrones, muones, tau y neutrinos. 

 De todos los señore ones mencionados arriba los más conocidos son los protones, neutrones y electrones que tienen dos propiedades importantes: carga eléctrica y son estables. Además son los que más aportan con la masa total del átomo. 

Los otros existen en tiempos tan cortos que para detectarlos hay que construir aceleradores de partículas y detectores, que basan su funcionamiento en lo que ya sabíamos de protones, neutrones y electrones.

 Todos estos juntos a su vez forman átomos, un átomo es la unidad más pequeña de un elemento químico, y cuando decimos elemento químico nos referimos  a un tipo de materia que tiene propiedades únicas que se mantienen hasta llegar a tener un solo átomo de ese elemento. 

Átomo a la antigua

Átomo más moderno

 Un átomo tiene un núcleo donde están los neutrones y protones, y varias capas donde se pueden ubicar los electrones, que son unos caprichosos puesto que solo pasan como estacionados en una capa(orbital) y van a otra dando un salto sin pasar por la frontera, pero si no los ves resulta que están estacionados pero moviéndose  algo así como las manecillas de un reloj que no para de moverse pero no van a ningún lado.  Si tu miras el reloj sabrás la hora que marca ese instante, no ves los inter-segundos o inter-minutos, como si dejarás a las manecillas quietas totalmente. Si no lo miras las manecillas siguen moviéndose pero el reloj no.  

Una capa especial es la más exterior o llamada de valencia, es la que define muchas propiedades sobre el elemento del cuál es el átomo.

 Existe una tabla que ayuda a reconocer fácilmente cuantos electrones, protones y neutrones tiene un átomo de un elemento, además de su masa,  la valencia, como están distribuidos los electrones en las capas, su familiaridad con otros elementos y nombre internacional (algunos más famosos que otros, pídele un autógrafo si le encuentras al compadre Tulio).

Para mas detalle visita:

http://es.wikipedia.org/wiki/Tabla_peri%C3%B3dica_de_los_elementos (Artículo de la Wikipedia)

http://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Tabla_peri%C3%B3dica (Tabla periódica elementos conocidos)

http://es.wikipedia.org/wiki/Tabla_peri%C3%B3dica_de_los_elementos_ampliada (Tabla periódica ampliada)

 En realidad el núcleo también está formado por capas pero son tan pequeñas y suceden tantas cosas allí dentro que se ha dedicado toda una rama de la física para tratar de comprenderlo, la física nuclear.

 Del estudio de las capas de los electrones y de como se unen átomos gracias a la interacción en esas capas se encarga la química molecular.

A aquellas interacciones llamamos enlaces moleculares ya que la unión de átomos forman moléculas. Las moléculas se pueden clasificar de acuerdo al numero de átomos que las componen y de acuerdo a los tipos de elementos que las componen:

Orgánicas: Tienen al Carbono y al Hidrógeno como parte de sus átomos. 

Inorgánicas: No tienen enlaces Carbono-Hidrógeno

Moléculas discretas: Formadas por pocos átomos, expresadas mediante formulas como H2O(Agua), NaCl(Cloruro de Sodio, sal de mesa)

Macro-moléculas o polímeros: Formadas por una gran cantidad de átomos, generalmente la unión la varias moléculas discretas . (Ejem: El ADN, los plásticos, etc) . Se representa mediante una fórmula estructural o esqueletal.

ADN

Adenosín Trifosfato (ATP)

Tropocolágeno

 La forma más común de formar nuevas moléculas son las disoluciones, también usadas para separar moléculas.
 Tampoco es que se pueda mezclar de todo ni en cualquier cantidad, la química justamente ha desarrollado reglas como las de la estequiometría (palabritas raras a montones que nos encontramos en la química  después que la conoces y entras en confianza se te hacen familiares), con la cual las reacciones químicas llegan a igualdades pues no puedes crear más materia ni eliminarla (Conservación de la materia y energía) y una igualdad es una ecuación, he ahí el porque de las ecuaciones químicas (Por fin ya era hora!). Y reglas de las capas de valencia como la de los octetos (ocho electrones como máximo en la capa común de dos átomos).

 En química se usan mucho los subíndices para dar a cantidad de un átomo de un solo tipo de elemento dentro de la molécula y los números grandes que están multiplicando para indicar la cantidad  moléculas de un tipo. 
 El igual es reemplazado por una flecha, ya que si bien a la naturaleza le gusta la simetría, por necesitar energía exterior, o expulsar un poco de energía para llevar a cabo la reacción no es fácil  realizar la operación inversa (segunda ley de la termodinámica), la reacción sucede en el sentido indicado.

Ejm:




La parte a la izquierda de la flecha son los reactivos.
1 molécula de Metano + 2 moléculas de Bi-Oxigeno; 1 átomo de Carbono, 4 de Hidrógeno, 4 de Oxígeno.

La parte derecha son los productos.
1 molécula de Dióxido de carbono + 2 moléculas de Agua; 1 átomo de Carbono, 4 de Hidrógeno, a de Oxígeno


 En fin sin el estudio de química no existirían medicinas, materiales mejorados, y ha ayudado al hombre a comprender y manejar la materia para suplir sus necesidades. Además gracias a su estudio sabemos que nosotros y nuestro planeta están formado por los mismos materiales que esta formado el resto de universo, pero todavía falta mucho por descubrir, como si existen más elementos formados no por la energía como la conocemos sino por la llamada energía oscura y materia oscura, etc.