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Química

Universidad, Ciencias

Composición, estructura y transformación de la materia a nivel atómico y molecular. Fuente: Wikipedia (CC BY-SA 4.0).

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Definición, historia y ramas de la química

  • Definición: estudio de la composición, estructura, propiedades y cambios de la materia.
  • Definición de Linus Pauling: estudio de sustancias, acomodo de átomos y reacciones en el tiempo.
  • Química supramolecular: estudio de gases, moléculas, cristales y metales.
  • Ciencia central: conecta con física (fisicoquímica), biología (bioquímica), astronomía (astroquímica) y geología (geoquímica).
  • Métodos de estudio: técnicas de laboratorio y modelado molecular computacional.
  • Origen histórico: evolución desde la alquimia hacia la química moderna.
  • Hitos de la revolución química: descubrimiento de gases (Boyle) y leyes de conservación/combustión (Lavoisier).
  • Sistematización: creación de la tabla periódica y la teoría atómica.
  • Química inorgánica: estudio de la materia inorgánica.
  • Química orgánica: estudio de la materia orgánica.
  • Bioquímica: estudio de sustancias en organismos biológicos.
  • Fisicoquímica: estudio estructural y energético en escalas macro, molecular y atómica.
  • Química analítica: análisis de composición y estructura de muestras.
  • Etimología: deriva de 'alquimia' (árabe al-kīmīā, griego χημία/χημεία).
  • Hipótesis 1: 'el arte egipcio' (de Chemi/Kimi/Kham).
  • Hipótesis 2: 'fusionar' (de χημεία).
  • Hipótesis 3: 'el arte de extraer jugos' (de khumos).

Definición, importancia y ramas de la química

  • Definición 1661 (Boyle): Principios de los cuerpos mezclados
  • Definición 1663 (Glaser): Arte de disolver, obtener y unir sustancias
  • Definición 1745 (Stahl): Arte de entender y recomponer mezclas desde sus principios
  • Definición 1857 (Dumas): Leyes y efectos de las fuerzas moleculares
  • Definición 1947 (Pauling): Estructura, propiedades y reacciones de las sustancias
  • Definición 1988 (Chang): Estudio de la materia y sus cambios
  • La química es una ciencia básica aplicada a la medicina, biología, ingeniería y más
  • Procesos exotérmicos: liberan energía al entorno
  • Procesos endotérmicos: absorben energía del entorno
  • Química analítica: se divide en cuantitativa y cualitativa
  • Química inorgánica: compuestos sin enlaces carbono-hidrógeno
  • Química orgánica: estudio de compuestos con enlaces carbono-carbono o carbono-hidrógeno
  • Padres de la química orgánica: Friedrich Wöhler y Archibald Scott Couper
  • El electrón es la partícula más importante para entender la reactividad química
  • Modelos actuales: orbitales atómicos y moleculares basados en la mecánica cuántica

Evolución histórica y fundamentos de la química

  • Robert Boyle: Padre de la química; diferenciación entre alquimia y ciencia empírica.
  • Boyle: Propuso alternativa mecánica de átomos y rechazo de los «cuatro elementos».
  • Lavoisier: Refutó la teoría del flogisto, estableció el principio de conservación de la masa y la nomenclatura química.
  • 1754: Descubrimiento del dióxido de carbono (aire fijo) por Black y van Helmont.
  • Cavendish: Descubrimiento del hidrógeno.
  • Priestley y Scheele: Aislamiento del oxígeno puro.
  • 1803: John Dalton postula la teoría atómica (átomos indivisibles con pesos distintos).
  • Davy: Descubrimiento de 9 elementos nuevos (incluyendo metales alcalinos) mediante pila voltaica.
  • 1860: Creación de la tabla periódica moderna por Meyer y Mendeleev.
  • Ramsay y Rayleigh: Descubrimiento de los gases nobles.
  • Wohler: Síntesis de la urea; inicio de la química orgánica moderna.
  • 1852: Edward Frankland comprende los enlaces de valencia.
  • 1870: Aplicación de la termodinámica a la química por Gibbs y Arrhenius.
  • 1897: J. J. Thomson descubre el electrón.
  • Curie y Becquerel: Investigación de la radiactividad.
  • Rutherford: Descubrimiento del protón y estructura interna del átomo; primera transmutación.
  • Bohr y Moseley: Mejora de la estructura atómica de Rutherford.
  • Pauling y Lewis: Teoría electrónica de enlaces químicos y orbitales moleculares.
  • 2011: Año Internacional de la Química (ONU).

Principios fundamentales y conceptos básicos de la química moderna

  • Modelo actual: modelo mecánico cuántico
  • Reacción química: reordenación de electrones en los enlaces
  • Ecuación química: debe mantener el número de átomos igual en ambos lados
  • Desigualdad de átomos en ecuación: indica reacción nuclear o desintegración radiactiva
  • Variables críticas: energía y entropía
  • Materia: requiere masa, forma, peso y volumen
  • Partícula sin masa en reposo: fotón
  • Nucleones: protones (+) y neutrones (sin carga)
  • Relación de masa: nucleón es 1836 veces más pesado que el electrón
  • Relación de radio: átomo es 10 000 veces más grande que su núcleo
  • Número atómico (Z): cantidad de protones
  • Número másico: suma de protones y neutrones
  • Isótopos: átomos del mismo elemento con diferente número másico
  • Tabla Periódica: organizada por número atómico en grupos y períodos
  • Nomenclatura: regulada por la IUPAC y el número de registro CAS

Clasificación y subdisciplinas de la química

  • Química inorgánica: compuestos sin carbono (metales de transición, ácidos, bases).
  • Química orgánica: compuestos basados en cadenas de carbono.
  • Bioquímica: reacciones y sustancias en seres vivos; vinculada a biología molecular y genética.
  • Diferencia biológica: el ADN tiene historia evolutiva, la molécula orgánica sintética no.
  • Química física: fundamentos físicos, energía y dinámica (termodinámica, cinética, electroquímica, mecánica estadística, espectroscopia).
  • Química industrial: producción masiva, económica y con bajo daño ambiental.
  • Química analítica: división en Cualitativa (identificación) y Cuantitativa (determinación).
  • Astroquímica: composición de astros y material interestelar.
  • Electroquímica: transformación energía eléctrica leftrightarrow energía química.
  • Fotoquímica: interacciones entre materia y luz/radiación.
  • Magnetoquímica: sustancias con propiedades magnéticas.
  • Nanoquímica: relacionada con la nanotecnología.
  • Petroquímica: productos derivados de petróleo o gas natural.
  • Geoquímica: transformaciones de minerales terrestres.
  • Química computacional: uso de software para calcular estructuras y predecir fenómenos.
  • Química cuántica: aplicación de mecánica cuántica y teoría cuántica de campos.
  • Química macromolecular: estudio de polímeros y macromoléculas.
  • Química medioambiental: componentes químicos naturales y antropogénicos.
  • Química nuclear: comportamiento de núcleos atómicos.
  • Química organometálica: compuestos con enlace carbono-metal.
  • Química supramolecular: interacciones entre moléculas.
  • Química teórica: uso de matemáticas y física para predicciones.
  • Química toxicológica: toxicidad de sustancias en el ecosistema y humanos.
  • Dmitri Mendeléyev: predijo el germanio (número atómico 32), galio y escandio mediante la tabla periódica.

Historia y fundamentos de la teoría atómica y conceptos químicos básicos

  • Premio Nobel: Emil Fischer (glucosa), Maria Curie (radiactividad), Theodor Svedberg (ultracentrífuga)
  • Premio Nobel: Irene Curie (reactor nuclear), Otto Hahn (fisión nuclear), Linus Pauling (proteínas)
  • Premio Nobel: Crutzen, Molina y Rowlands (capa de ozono), Kornberg (información genética)
  • Premio Nobel: Whittingham y Yoshino (baterías de iones de litio)
  • Origen filosófico: Atomistas de la Grecia antigua
  • Fundamentos empíricos: Siglo XIX (Lavoisier, Proust, Richter, Dalton, Gay-Lussac, Berzelius, Avogadro)
  • Composición del átomo: Núcleo (protones y neutrones) y nube de electrones
  • Número atómico: Determinado por la cantidad de protones
  • Neutralidad eléctrica: Número de protones = Número de electrones
  • Isótopos: Átomos del mismo elemento con diferente cantidad de neutrones
  • Mol: Equivale a 6,022045 · 10²³ partículas (Número de Avogadro)
  • Cationes: Iones con carga positiva
  • Aniones: Iones con carga negativa

Estructura atómica, orbitales, disoluciones y acidez

  • Energía de enlace: diferencia de energía entre átomos y la molécula resultante
  • Estequiometría: proporciones fijas de átomos en las moléculas
  • Isómeros: sustancias con los mismos átomos pero distinta combinación
  • Orbital atómico: función matemática de la posición de electrones en un átomo
  • Orbital molecular: función matemática de la posición de electrones en una molécula
  • Combinación aditiva: produce orbital de menor energía y forma ovalada
  • Combinación substractiva: produce orbital de mayor energía y un nodo
  • Solubilidad: límite máximo de disolución de una sustancia
  • Suspensión: partículas flotantes en una mezcla, opacas o traslúcidas
  • Concentración: medida de soluto por unidad de disolvente
  • Molaridad (M): razón soluto/disolución
  • Molalidad (m): razón soluto/disolvente
  • pH: escala logarítmica donde pH < 7 es ácido, pH > 7 es básico y pH = 7 es neutro
  • Concentración de H+ en agua neutra: 10⁻⁷ M

Formulación y nomenclatura química

  • IUPAC: organismo internacional con autoridad universal en nomenclatura y terminología química
  • Objetivo: permitir la identificación de compuestos de forma sistemática y sin equívocos
  • Fórmulas químicas: herramienta para expresar reacciones químicas de forma sistemática
  • Ecuaciones químicas: representación formal de las reacciones mediante fórmulas

Vista previa de las fichas (6 de 40)

  1. 01

    Según Linus Pauling, ¿qué estudia la química además de las sustancias y sus propiedades?

    Las reacciones que las transforman en otras sustancias en referencia con el tiempo.

  2. 02

    La química se relaciona con la biología mediante la:

    Bioquímica.

  3. 03

    ¿Qué científico postuló la ley de conservación de la materia y la teoría de la combustión por oxígeno?

    Antoine Lavoisier.

  4. 04

    La química que estudia las sustancias existentes en organismos biológicos es la:

    Bioquímica.

  5. 05

    ¿Cuál es el origen árabe de la palabra química?

    al-kīmīā (الکیمیاء).

  6. 06

    Según Robert Boyle (1661), la química era el área que estudiaba los principios de los [____].

    cuerpos mezclados

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