martes, 27 de noviembre de 2007

..RAMAS DE LA QUIMICA ..


La aparición de la ciencia que llamamos "Química" requiere un proceso histórico más dilatado y lento que otras ramas de la ciencia moderna. Tanto en la antigüedad como en la Edad Media se contemplan denodados esfuerzos por conocer y dominar de alguna forma los elementos materiales que constituyen el entorno físico que nos rodea. Averiguar cuáles sean los elementos originarios de los que están hechos todas las cosas así como establecer sus características, propiedades y formas de manipulación son las tareas primordiales que se encaminan al dominio efectivo de la naturaleza. No es, pues, extraño que en sus primeros balbuceos meramente empíricos los resultados no tengan otro carácter que el que denominamos "mágico": la magia como conocimiento de la realidad que se oculta tras la apariencia de las cosas y como práctica que permite actuar sobre ellas según nuestra voluntad. Numerosas técnicas inventadas por el ser humano desde sus orígenes conciernen a la química: preparación de alimentos y de medicinas, procedimientos de curtido, de teñido, etc. Sin embargo el nacimiento de una ciencia química es muy reciente.

QUIMICA INORGANICA




La Química inorgánica se encarga del estudio integrado de la formación, composición, estructura y reacciones de los elementos y compuestos inorgánicos; 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.Antiguamente se definía como la química de la materia inorgánica, pero quedó obsoleta al desecharse la hipótesis de la fuerza vital, característica que se suponía propia de la materia viva que no podía ser creada y permitía la creación de las moléculas orgánicas.
Periodicidad química



La tabla periódica está ordenada en periodos y grupos o familias, en ella se ordenan los 118 elementos conocidos en la actualidad.



GRUPOS O FAMILIAS.- Los grupos se representan con las letras A y B, siendo el grupo A el de los llamados representativos y el grupo B el de los elementos metálicos de transición.

GRUPO I A: Llamado de los metales alcalinos.

Son elementos de color blanco como la plata, blandos y ligeros, se funden a bajas temperaturas, ocasionan quemaduras al tocarlos y reaccionan con el aire, además no se encuentran libres en la naturaleza.
Son llamados alcalinos por su reacción con el agua formando bases.
Son agentes reductores fuertes.
Presentan un e- en su último nivel de energía.

GRUPO II A: Llamados metales alcalino - térreos.
Entran en la composición de las rocas corrientes, todos sus isótopos son radioactivos.
Todos se pueden separar por electrólisis de sus sales fundidas.
El berilio es utilizado en la fabricación de transmisiones, muelles y otras partes de maquinaria.


GRUPO III y IV A: Grupos del Boro y del Carbono.
Poseen elementos metálicos y No metálicos.
Presentan tres y cuatro e- en su último nivel de energía.
El Boro es considerado elemento puente.



GRUPO V y VI A
Los elementos sólidos y gaseosos existen en la naturaleza en más de una forma (alotropía).
Presenta 5 o 6 e- en su último nivel de energía.


GRUPO VII A: Halógenos.
El hidrógeno es único entre los elementos. Su núcleo consiste en un p+ alrededor del cual gira un e-, se le agrupa con los metales alcalinos por su número atómico. Además es un gas activo.
Tienen siete e- en su último nivel de energía, el término halógeno significa que producen sales.


GRUPO VIII A ó grupo cero. Gases nobles o inertes.
Son constituyentes de la atmósfera en menos del 1%.
Su configuración electrónica está totalmente saturada. No ceden ni absorben e-, debido a ésta característica.

SERIE DEL LANTANO (TIERRAS RARAS)
Son metales blandos y maleables, no son escasos.
Tiene dos e- externos y 8 ó 9 e- en la segunda capa interna.
Difieren por los e- en la tercera capa interna.


SERIE DEL ACTINIO
Comprenden los átomos más pesados de todos los elementos.
Elementos artificiales o sintéticos en su mayoría.


PERIODOS.- Son siete, están representados horizontalmente, describen la periodicidad del no. atómico de los elementos. Para describir los periodos Henry Moseley se basó en el espectro de emisión que producen los elementos al incidir una fuente luminosa sobre ellos. A través de esto Moseley dice que: “Las propiedades de los elementos son una función periódica de sus números atómicos”.

FISICOQUIMICA



La Fisicoquímica es una rama de la química que estudia la materia empleando conceptos físicos.

De acuerdo al renombrado químico estadounidense Gilbert Lewis, "La Físico química es cualquier cosa interesante", probablemente refiriéndose al hecho que muchos fenómenos de la naturaleza con respecto a la materia son de principal interés en la físicoquímica.

La físicoquímica representa una rama donde ocurre una combinación de diversas ciencias, como la química, la física, termodinámica, electroquímica y la mecánica cuántica donde funciones matemáticas pueden representar interpretaciones a nivel molecular y atómico estructural. Cambios en la temperatura, presión, volumen, calor y trabajo en los sistemas, sólido, líquido y/o gaseoso se encuentran también relacionados a estas interpretaciones de interacciones moleculares.

El químico estadounidense del siglo XIX Willard Gibbs es considerado el padre fundador de la fisicoquímica, donde en su publicación de 1876 llamada "On the Equilibrium of Heterogeneous Substances" (Estudio sobre el equilibrio de sustancias heterogéneas) acuñó términos como energía libre, potencial químico, y reglas de fase, que años más tarde serían de principal interés de estudio en esta disciplina.

La Fisicoquímica moderna tiene firmes bases en la física pura. Áreas de estudio muy importantes en ella incluyen a la:

*termoquímica (termodinámica química)
*electroquímica

La fisicoquímica forma parte fundamental en el estudio de la ciencia de materiales.

La electroquímica es una rama de la química que estudia los cambios químicos que produce una corriente eléctrica y la generación de electricidad mediante reacciones químicas.
Las baterías proporcionan electricidad gracias a reacciones electroquímicas. La corrosión es también un fenómeno electroquímico.

Si una reacción química es causada por un voltaje externo, o si el voltaje es causado por una reacción química, como lo que sucede en una batería, se trata de una reacción electroquímica. Por lo general la electroquímica se encarga de estudiar las situaciones donde las reacciones de reducción-oxidación ocurren en dos compartimentos separados. La transferencia directa de cargas de una molécula a otra no es de interés en la electroquímica.

Dentro de las celdás electroquímicas están las gálvanicas, en la cuál se puede distinguir las etapas de reducción y oxidación. La oxidación ocurre en el ánodo(+)a través de este la sustancia pierde electrones, en el caso de la reducción sucede todo lo contrario, o sea, en él cátodo(-) gana electrones. El agente oxidante se reduce y el reductor se oxida.

FITOQUIMICA



Para su estudio la fitoquímica permite aislar e identificar los principios activos de numerosas plantas con importante actividad biológica, tal es el caso de las plantas medicinales. Por el potencial que representan estos metabolitos, las investigaciones no solo se han dirigido a la elucidación de estructuras químicas y evaluación de su actividad biológica mediante bioensayos, sino hacia la obtención por cultivo in vitro.

Los vegetales producen una diversidad de sustancias, producto del metabolismo secundario, algunas responsables de la coloración y aromas de flores y frutos, otras vinculadas con interacciones ecológicas, como es el caso de la atracción de polinizadores. Actualmente, se ha demostrado que principalmente la mayoría de ellos participan en el mecanismo de defensa de las plantas. Entre estos últimos, se consideran a las fitoalexinas, los alelopáticos, por mencionar algunos. La razón de ser de estos metabolitos permite una gama de usos en la agricultura y en la medicina. Adicionalmente, las múltiples funciones que presentan en los vegetales permite la búsqueda de nuevos agroquímicos naturales, como insecticidas, herbicidas, reguladores de crecimiento, etc.

Los fitoquímicos son sustancias que se encuentran en los alimentos de origen vegetal, que no son nutrientes esenciales para la vida ( por lo menos a corto plazo), pero tiene efectos positivos en la salud.

Los fitoquímicos se están empezando a tener en cuenta en los últimos años, ya que se están descubriendo sus beneficios para la salud. Algunos de los beneficios que provoca son un retardo del envejecimiento y sus enfermedades asociadas como el cáncer.

Algunos fitoquímicos son:

El licopeno, que se encuentra en los tomates.
Los
carotenos.
Los
flavonoides.
Los
polifenoles, que se encuentra en el vino.
Muchos
antioxidantes

QUIMICA NUCLEAR



La química nuclear es una rama de la química la cual estudia las reacciones de desintegración o transformación de los núcleos radioactivos. Los dos tipos mas comunes de desintegración radioactiva se caracterizan por la emisión de partículas alfa y beta.
La química nuclear se basa en la energía nuclear esta energía es liberada durante la fisión o fusión de núcleos atómicos. Las cantidades de energía que pueden obtenerse mediante procesos nucleares que superan con mucho a las que pueden lograrse mediante procesos químicos, que sólo implican las regiones externas del átomo.

ANTECEDENTES

La era nuclear comenzó en 1896, con el casual descubrimiento de Becquerel sobre la naturaleza radioactiva del uranio. La laboriosa investigación que siguió, particularmente la de Rutherford, condujo al concepto revolucionario de que la radioactividad es un efecto nuclear. Algunos núcleos atómicos representan un cambio repentino y espontáneo, liberando partículas energéticas cargadas que van acompañadas por energía radiante en forma de penetrantes rayos gamma. Como resultado de la emisión espontánea de partículas cargadas, los núcleos radioactivos se desintegran o transforman en núcleos de diferentes elementos

La energía nuclear puede liberarse en dos formas diferentes: por fisión de un núcleo pesado o por fusión de dos núcleos ligeros. En ambos casos se libera energía porque los productos tienen una energía de enlace mayor que los reactivos. Las reacciones de fusión son difíciles de mantener porque los núcleos se repelen entre sí, pero a diferencia de la fisión no generan productos radiactivos.

Los científicos nucleares han aprendido que existen dos modelos con respecto a la estabilidad del núcleo en relación con la desintegración radioactiva. Agrupan los núcleos basándose en que tengan un numero par o impar de protones y neutrones. Cuando se consideran todos lo isótopos no radioactivos de os elementos, se observa que son considerablemente mas abundantes los que tienen un numero par de protones y neutrones. De aproximadamente igual abundancia son los isótopos cuyos núcleos tienen un numero par de protones y un numero impar de neutrones y aquellos que tienen un numero impar de protones pero un numero par de neutrones. Los isótopos estables menos abundantes son los núcleos que tienen un numero impar de protones y neutrones; hay solo 9 de estos núcleos estables impar-impar entre los 300 isótopos estables conocidos.

La estabilidad nuclear parece ser mayor cuando el numero de neutrones es igual o un poco mayor que el numero de protones. Para un núcleo que se encuentra fuera de la zona de estabilidad, la desintegración radioactiva conduce a un cambio en la relación neutres/protones, que le acerca a la zona de estabilidad. Varias desintegraciones radioactivas se producen antes de que la relación neutrones/protones alcance un valor en la zona de estabilidad.

FISIÓN NUCLEAR

En 1934, un joven físico italiano , Enrico Fermi, bombardeo uranio con neutrones. Había conseguido retardarlos haciéndolos pasar a través de parafina. Ya antes había descubierto que esos neutrones lentos tienen mayor posibilidad de chocar y reaccionar con los núcleos que los neutrones de alta velocidad.. Tomemos en cuenta que no hay barrera repulsiva para el acercamiento de neutrones a un núcleo. Por tanto, no se requiere un mínimo de energía cinética para el bombardeo de neutrones.
Las propiedades radioactivas de los productos de bombardeo a partir del uranio llevaron a Fermi a concluir, incorrectamente, que había creado un nuevo elemento (Z=93), y fijo su atención en otros problemas de investigación. En resumen la fisión nuclear consiste en la división de un núcleo atómico en dos fragmentos de tamaño similar.

FUSION NUCLEAR

Mientras que la fisión nuclear se utiliza en la actualidad como fuente de energía nuclear, se espera que la fusión nuclear será una fuente ilimitada de energía nuclear. Las reacciones de fusión nuclear son potencialmente mayores fuentes de energía que las reacciones de fisión. Se cree que la fusión nuclear es la fuente de energia del sol y otras estrellas.
A diferencia de la fisión nuclear, la fusión nuclear requiere que se acerquen, lo suficiente para fusionarse, dos núcleos cargados positivamente y que por ello se repelen mutuamente. La probabilidad de una reacción de fusión, entonces, es muy pequeña, a menos que los núcleo s choquen con una energía enormemente alta. Una vez que comience la fusión nuclear, el calor de esta reacción termonuclear rinde la energía suficiente para su sostenimiento. Hasta ahora, los científicos han tenido éxitos muy limitados en el control de la fusión nuclear-

BIOQUIMICA




Una definición aproximada para bioquimica es "El estudio de las sustancias presentes en los organismos vivos y de las reacciones químicas en las que se basan los procesos vitales. Esta ciencia es una rama de la Química y de la Biología. El prefijo bio- procede de bios, término griego que significa "vida". Su objetivo principal es el conocimiento de la estructura y comportamiento de las moléculas biológicas, que son compuestos de carbono que forman las diversas partes de la célula y llevan a cabo las reacciones químicas que le permiten crecer, alimentarse, reproducirse y usar y almacenar energía. Los estudios bioquímicos han permitido avances en el tratamiento de muchas enfermedades metabólicas, en el desarrollo de antibióticos para combatir las bacterias, y en métodos para incrementar la productividad industrial y agrícola. Estos logros han aumentado en los últimos años con el uso de técnicas de ingeniería genética.

Clasificación de la bioquímica

Bioquímica celular o Biología celular: Es una área de la Biología que se dedica al estudio de la célula, su comportamiento, la comunicación entre orgánulos al interior de la célula y la comunicación entre célula

Inmunología: Área de la biología, la cual se interesa por la reacción del organismo frente a organismos como las bacterias y virus. Todo esto tomando en cuenta la reacción y funcionamiento del sistema inmune de los seres vivos.

Farmacología: Área de la química que estudia cómo afectan ciertas sustancias al funcionamiento celular en el organismo.

Laboratorio clínico: Área propia de la Bioquímica, en la cual se analizan el perfil bioquímico de las personas para diagnosticar algún tipo de patología médica.

QUIMICA ANALITICA


Te gustaría poder identificar de qué están hechos los materiales que te rodean? Eso es precisamente lo que un químico analítico hace. A través de métodos clásicos e instrumentales el químico analítico determina la composición de casi todo lo que le rodea, o sea identifica de que está hecho y la cantidad de cada uno de sus componentes. Entre otras cosas, el químico analítico puede determinar el valor nutritivo de los alimentos que ingerimos, cuantificar las substancias tóxicas en cuerpos de agua, determinar la cantidad de fertilizante necesaria para obtener un buen suelo y así por el estilo. Es por esta razón que el químico analítico es de suma importancia para la sociedad.

Los métodos que emplea el análisis químico pueden ser:



Métodos químicos (se basan en reacciones químicas) o clásicos:

Los métodos químicos han sido utilizados tradicionalmente, ya que no requieren intrumentos muy complejos (tan sólo pipetas, buretas, matraces, balanzas entre otros) Los métodos fisicoquímicos, sin embargo, requieren un intrumental más sofisticado, tal como equipos de cromatografía, cristalografía, etc.

El estudio de los métodos químicos está basado en el equilibrio químico, que puede ser de los siguientes tipos:

QUIMICA AMBIENTAL


La química ambiental, denominada también química medioambiental es la aplicación de la química al estudio de los problemas y la conservación del ambiente. En la química de la atmósfera, a medida que la comunidad internacional presta más atención a las tesis del ecologismo (con acuerdos internacionales como el protocolo de Kioto para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero), esta disciplina cobra más y más importancia.

El desarrollo de esta disciplina mostró las graves consecuencias que tuvo para la capa de ozono el uso generalizado de los clorofluorocarbonos. Tras las experiencias con la lluvia ácida, la combinación de química medioambiental e ingeniería química resultó en el desarrollo de los tratamientos para limitar las emisiones de las fábricas.

También la química medioambiental se ocupa de los procesos, reacciones, evolución e interacciones que tienen lugar en las masas de agua continentales y marinas por el vertido de contaminantes antropogénicos. Asimismo, estudia los tratamientos de dichos vertidos para reducir su carga dañina.

También hay interacción entre la llamada Química verde o Química sostenible y la preservación del ambiente, pues aquella estudia optimizar los procesos productvos químicos, eliminando productos secundarios, empleando condiciones menos agresivas (de presión y temperatura, de tipo de disolvente).

La quimica ambiental se encarga de realizar la supervisión de los proyectos industriales, teniendo en cuenta el impacto ambiental.

La Química Ambiental es la química de los alrededores: aire, tierra, agua y materia viviente.
Intenta proveer la base química para entender la composición del ambiente natural, los procesos que se llevan a cabo en ese ambiente y los cambios que resultan de actividades humanas.

QUIMICA FARMACEUTICA


Los farmacéuticos son los profesionales de la salud expertos en el uso de los fármacos y sus consecuencias en el cuerpo humano. El cometido del farmaceútico pueder ser regentar una oficina de farmacia, trabajar en un hospital investigar y desarrollar nuevos fármacos, etc.



En la antigüedad el farmaceútico elaboraba medicamentos a partir de principios activos presentes en la naturaleza, sin embargo actualmente la mayoría de medicamentos son elaborados de manera sintética en laboratorios sin necesidad de tener que buscar en la naturaleza casi nada. Curiosamente algunos de los estudios más modernos como las técnicas para combatir el cáncer derivan de sustancias naturales en lugar de otras artificiales.

Los farmacéuticos en algunos países pueden ser llamados Químicos Farmacéuticos.

Los Quimicos Farmaceuticos tienen otros campos de especialidad que incluyen desde la industria, el análisis y control de calidad, hasta la investigación de medicamentos para la cura de muchas enfermedades.

Industria farmacéutica

La elaboración de medicamentos a gran escala es otro de los principales cometidos de un farmaceútico. La industia farmaceútica es una de las que más dinero mueve a día de hoy en el mundo. De hecho, las diferentes compañías farmaceúticas reciben grandes ingresos de sus medicamentos cuando los tienen bajo una patente.
La elaboración de cremas cosméticas y el análisis de sustancias para determinar si pueden ser alérgicas a las personas o no son otros cometidos en la industria farmaceútica.

QUMICA INDUSTRIAL


Es el sector que se ocupa de las transformaciones químicas a gran escala. La industria química se ocupa de la extracción y procesamiento de las materias primas, tanto naturales como sintéticas, y de su transformación en otras sustancias con características diferentes de las que tenían originariamente.



Las industrias químicas se pueden clasificar en industrias químicas de base e industrias químicas de transformación. Las primeras trabajan con materias primas naturales, y fabrican productos sencillos semielaborados que son la base de las segundas. Las industrias de base están localizadas en lugares próximos a las fuentes de suministros. Un ejemplo de industria química de base es la fabricación de alcohol por fermentación de azúcares. Las industrias químicas de base toman sus materias primas del aire (oxígeno y nitrógeno), del agua (hidrógeno), de la tierra (carbón, petróleo y minerales) y de la biosfera (caucho, grasas, madera y alcaloides).


Las industrias de transformación convierten los productos semielaborados en nuevos productos que pueden salir directamente al mercado o ser susceptibles de utilización por otros sectores.
Tradicionalmente, las operaciones de la industria química se basaban en una simple modificación o en un aumento de las dimensiones de los aparatos utilizados por los investigadores en los laboratorios. En la actualidad, todo proceso químico se estudia cuidadosamente en el laboratorio antes de convertirse en un proceso industrial y se desarrolla gradualmente en instalaciones piloto, no implantándose a gran escala hasta que no queda demostrada su rentabilidad.

La transición desde el laboratorio hasta la fábrica es la base de la industria química, que reúne en un solo proceso continuo llamado cadena o línea de producción las operaciones unitarias que en el laboratorio se efectúan de forma independiente. Estas operaciones unitarias son las mismas sea cual fuere la naturaleza específica del material que se procesa. Algunos ejemplos de estas operaciones unitarias son la trituración y molienda de las materias sólidas, el transporte de fluidos, la destilación de las mezclas de líquidos, la filtración, la sedimentación, la cristalización de los productos y la extracción de materiales.

INDUSTRIAS QUÍMICAS DE INTERÉS

Las industrias químicas de productos inorgánicos más importantes son la de fabricación del ácido sulfúrico, la industria del vidrio, la de producción de aluminio, cobre, hierro y acero, la de obtención de amoníaco y abonos nitrogenados, y la de fabricación de sosa solvay, entre otras. Las industrias químicas de productos orgánicos más importantes son la industria carboquímica, cuya materia prima es el carbón, la industria petroquímica, cuya materia prima es el petróleo, y como derivadas de éstas las industrias de los plásticos y resinas sintéticas, y las de fabricación de detergentes.

QUIMICA ORGANICA


La Química orgánica ó 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, también conocidos como compuestos orgánicos. Friedrich Kekulé y Archibald Scott Couper son conocidos como los "padres" de la química orgánica.La gran cantidad que existe de compuestos orgánicos tiene su explicación en las características del átomo de carbono, que tiene cuatro electrones en su capa de valencia: según la regla delocteto necesita ocho para completarla, por lo que forma cuatro enlaces (valencia = 4) con otros átomos formando un tetradrón, una pirámide de base triangular.


Hidrocarburos
El compuesto más sencillo es el metano, un átomo de carbono con cuatro de hidrógeno (valencia = 1), pero también puede darse la unión carbono-carbono, formando cadenas de distintostipos, ya que pueden darse enlaces simples, dobles o triples. Cuando el resto de enlaces de estas cadenas son con hidrógeno, se habla de hidrocarburos, que pueden ser:*saturados: con enlaces simples, alcanos. *insaturados, con enlaces dobles (alquenos) o triples (alquinos). *aromáticos: estructura cíclica. IsómerosIsómeros del C6H12.
Ya que el carbono puede enlazarse de diferentes maneras, una cadena puede tener diferentes configuraciones de enlace dando lugar a los llamados isómeros, moléculas con la misma fórmulaquímica pero con distintas estructuras y propiedades.


Grupos funcionales

Los hidrocarbonos también pueden contener otros elementos, también grupos de átomos, llamados grupos funcionales. Un ejemplo es el grupo carbonilo que forma los aldehidos y cetonas.


Compuestos orgánicos

Los compuestos estudiados pueden dividirse en :


*compuestos alifáticos
*compuestos aromáticos
*compuestos heterocíclicos
*compuestos organometálicos
*polímeros