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Química:¨

(Del gr. Cumikh); sust. f.

Ciencia que estudia la composición, propiedades y transformaciones de la materia.

El campo de la química se estructura en cinco áreas:

  - Química orgánica: estudia la composición, propiedades y transformaciones de sustancias que contienen el elemento carbono a excepción de los carbonatos y óxidos de carbono.
Véase el término Química orgánica.

- Química inorgánica: estudia todos los elementos y sus compuestos con la excepción de aquellos que están constituidos por cadenas de átomos de carbono.
Véase el término Química inorgánica.

- Química analítica: estudia la determinación cuantitativa y cualitativa de la materia.
Véase el término Química analítica.

- Química física: estudia la relación entre la materia y la energía, es decir, los patrones de comportamiento de las reacciones químicas en función de las propiedades físicas y químicas de las sustancias.
Véase el término Química física.

- Bioquímica: estudia la estructura y transformaciones de la materia en los organismos vivos.
Véase el término Bioquímica.

Historia de la Química

El progreso de la Física y la Química están relacionados a lo largo de la Historia, y a su vez están vinculados con otras ramas de la ciencia como las matemáticas e incluso la filosofía. Esta vinculación se observa también en las investigaciones de muchos científicos que han contribuido al desarrollo de las dos ciencias. No obstante, y a pesar de esta conexión, la Física y la Química mantienen su propia y particular identidad. La Física investiga los principios relacionados con el orden de la naturaleza mientras que la Química estudia las transformaciones de la materia.

Realmente puede afirmarse que la Química, como ciencia, se ha desarrollado a partir del siglo XVII, que es cuando se sistematizan todos los conocimientos adquiridos a lo largo de la historia.

La Antigüedad

Fue fundamentalmente en la Grecia Antigua donde se dieron los primeros pasos para el desarrollo posterior de la Química. No obstante, en civilizaciones como la de Mesopotamia y Egipto se desarrollaron ciertas operaciones metalúrgicas, aunque no se comprendían y se desconocía su mecanismo. Dentro de Grecia, destacan, por sus aportaciones, Aristóteles y Demócrito.

Aristóteles (384-322 a. C.), con su teoría de los cuatro elementos (fuego, aire, agua y tierra) junto con las características o cualidades de cada uno de ellos (caliente, frío, húmedo y seco), intentó explicar la naturaleza de la materia.

Demócrito (S. V-IV a.C.) fue el fundador de la teoría atomista, según la cual la materia está constituida por átomos indivisibles que se mueven en un vacío. Para Demócrito, el mundo atomístico está regido por la necesidad mecánica.

Esta teoría surgió como solución a un conflicto filosófico, en el cual, por un lado, se tenía la observación de que los objetos naturales se encuentran en un continuo cambio, y por otro, se tenía la creencia absoluta en que había una permanencia asociada a los objetos reales. Para resolver dicho conflicto se ideó el concepto de átomo invisible como constituyentes del Universo y la interpretación de los cambios observados en función de sus movimientos.

Edad Media

Durante el período de la Edad Media tuvo gran relevancia la Alquimia, que ha sido la base de la Química hasta finales del siglo XVII. Los conceptos en los que se basaba la alquimia, los cuales han sido desacreditados durante mucho tiempo, son ahora justificados de forma experimental, cuando la transmutación de los elementos químicos es un hecho.

La idea básica es que todos los materiales están formados por una determinada proporción de las cualidades fundamentales de los cuatro elementos originarios, y variando estas proporciones tenía que ser posible transmutar una especie en otra. Los alquimistas intentaron la fabricación de oro a partir de metales menos nobles, por medio de la llamada piedra filosofal.

Algunos de los alquimistas que merecen mención por la importancia de sus investigaciones son María la Judía, Geber, Avicena, Averroes, San Alberto Magno, Roger Bacon, Ramón Llull y Paracelso.

María la Judía (s. IV-V) inventó el kerotakis o baño maría.

Geber (720-800), su verdadero nombre era Jabir Ibn Hayyan, y a él se le atribuyen entre otros descubrimientos el del agua regia, del ácido sulfúrico, del ácido nítrico y la preparación del alcohol absoluto.

San Alberto Magno (1193-1280) se interesó por la alquimia desde un punto de vista científico y experimental y destacó por el conocimiento de los minerales.

Bacon (1210-1292) estuvo interesado en las investigaciones experimentales relativas a la transmutación de los metales; describió la fabricación de la pólvora y enunció las leyes de la refracción y reflexión de la luz.

Paracelso (1493-1541). Su verdadero nombre era Teofrasto Bombast von Hohenheim. Desarrolló un sistema teosófico que le condujo al estudio de aplicaciones prácticas de los compuestos químicos, e instituyó la aplicación de los metales y de sus sales en medicina, y además estudió de forma sistemática sus efectos.

El nacimiento de la química moderna

Es en el Renacimiento cuando realmente se aplica el método científico en la Química. La primera teoría química basada en experimentos fue la teoría del flogisto, principio inflamable que constituía todos los cuerpos y que podía transferirse de uno a otro.

Robert Boyle (1627-1691) destruyó las teorías alquimistas y sentó algunas de las bases de la Química Moderna con al publicación de su obra El químico escéptico en 1667. Su importancia se debe sobre todo a que introdujo el método analítico. Atacó la teoría de los cuatro elementos de Aristóteles, y estableció el concepto de elemento químico (sustancia inmutable e indestructible incapaz de descomposición) y compuesto químico (combinación de elementos). Estudió también el comportamiento de los gases; definió el ácido como la sustancia que puede hacer variar el color de ciertos jugos vegetales; analizó sales por medio de reacciones de identificación, etc.

Lavoisier (1743-1794). La gran labor de Lavoisier fue tanto a nivel experimental como, sobre todo porque fue capaz de sistematizar y elaborar leyes fundamentales. Antoine Laurent Lavoisier aplicó el método analítico cuantitativo. Determinó las propiedades del oxígeno y dio una explicación al fenómeno de la combustión, desplazando al hipótesis flogista; a partir de ahí fue posible generalizar la idea de óxido, ácido y sal, y de esta manera sistematizar los conocimientos de la época y establecer la nomenclatura de al Química Moderna.

Formuló la ley de la conservación de la materia. Afirmó que los alimentos se oxidan lentamente durante el período de asimilación y dio una explicación correcta de la función respiratoria.

Proust (1754-1826) formuló la ley de las propiedades fijas en 1808. Sus análisis químicos le permitieron descubrir la dextrosa y la glucosa.

Dalton (1766-1844) retomó la teoría de Demócrito y dio nueva vida a la teoría de la constitución de la materia. Sus investigaciones sobre los gases atmosféricos le llevaron a la formulación de la teoría atómica (los gases, los sólidos y los líquidos están constituidos por partículas elementales o átomos). Sus aportaciones han sido la base de la filosofía química y de ella surgieron la clasificación de los elementos, el estudio de sus propiedades y las relaciones entre ellos. Contribuyó también al establecimiento de la ley general de la dilatación de los gases por temperatura. En el año 1807 enunció las leyes de la presiones parciales y de las proporciones múltiples conocida en su honor como ley de Dalton.

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Dalton estudió el efecto visual de la ceguera para lo colores, efecto que desde entonces es conocido como daltonismo.

Mayow. La explicación de las reacciones químicas que fueron durante muchos años un misterio, quedaron justificadas por Mayow quien lo explicó mediante la idea de una fuerza de atracción de intensidad variable, existente entre los compuestos.

Berzelius (1779-1848) explicó también las reacciones químicas con la idea de la fuerza de atracción eléctrica entre cargas positivas y negativas. (Las experiencias de la electrólisis hicieron dividir los compuestos en negativos y positivos).

Con posterioridad, y tras el descubrimiento del cloro y sus reacciones, se descubrió una carga eléctrica negativa de masa muy pequeña que se transfiere de unos átomos a otros, es decir el electrón.

Dumas. Nuevos descubrimientos relativos a la química del carbono, hicieron pensar a Dumas en la existencia de la molécula como un compuesto único y no formado por dos partes eléctricamente opuestas; en estas moléculas las partes podrían sustituirse unas por otras sin tener en cuenta sus caracteres electroquímicos.

Siglos XIX y XX

A lo largo de estos dos siglos son continuos los avances y descubrimientos en la Química, y además, las aplicaciones técnicas de estos descubrimientos contribuyeron al nacimiento de nuevas industrias, que jugaron un papel clave en la industrialización de los países europeos. Son, también, numerosos los científicos que han realizado aportaciones relevantes.

Gay-Lussac (1778-1850) estableció la ley de los volúmenes de combinación de las sustancias gaseosas.

La teoría de Dalton no podía aplicarse al principio de las combinaciones gaseosas enunciado por Gay-Lussac, hasta que Avogadro formuló su hipótesis, la cual partía de la distinción entre átomos y moléculas, estableciendo la base para la teoría atómico-molecular.

Amadeo de Quaregna, conde de Avogadro (1776-1856) estableció una atrevida hipótesis, recogida en la ley que lleva su nombre, en la que se expone que el número de moléculas contenidas en un determinado volumen gaseoso, a igualdad de presión y temperatura, es el mismo para todos los gases. Esta teoría sólo se conmovió con los descubrimientos de la radiactividad y de la constitución del átomo.

Edward Frankland estableció en 1852 la idea de valencia.

Liebig (1803-1873) fue uno de los primeros químicos orgánicos del mundo. Destaca la aplicación de sus análisis en la agricultura y en la fisiología; dio los primeros pasos en la química de los alimentos, al analizar los fenómenos químicos de la cocción y mejorar los procedimientos de análisis de las aguas minerales, etc. Cabe nombrar también que fue el descubridor de cloroformo y el cloral.

Kekulé (1829-1896) se dedicó al estudio de la Química orgánica, fundamentalmente al de la constitución de los compuestos aromáticos, y en primer lugar el benceno. Su teoría sobre la tetravalencia del carbono y sobre los enlaces múltiples de este elemento fueron el punto de partida para grandes avances en la Química orgánica.

Mendeleiev (1834-1907) marcó una etapa decisiva en la Química con su Sistema Periódico de los Elementos. Lo estableció en base a la idea de que las propiedades de los elementos pueden representarse por funciones periódicas de sus pesos atómicos.

Mendeleiev predijo las propiedades de algunos elementos desconocidos hasta entonces, como los que aparecían debajo del boro, del aluminio y del silicio, y a los que él denominó respectivamente ekaboro, ekaaluminio y ekasilicio. Posteriormente estos elementos fueron descubiertos y llamados escandio, galio y germanio; este hecho dio lugar a una aceptación plena del Sistema de Mendeleiev por parte del mundo científico.

Gibbs (1839-1903) se distinguió por sus trabajos sobre Termodinámica y su aplicación a la Química. Introdujo el concepto de entalpía libre, esencial para el tratamiento del equilibrio.

Van't Hoff (1852-1911) realizó estudios sobre la estructura del átomo de carbono, que dieron lugar a la estereoquímica o química del espacio.

Arrhenius (1855-1927) teorizó sobre la disociación electrolítica y su ley sobre la variación de la velocidad de reacción con la temperatura.

Thomson (1856-1940) estudió las propiedades eléctricas de la materia, en especial las de los gases. Descubrió que los rayos catódicos estaban formados por partículas cargadas negativamente (los electrones), y de ellas determinó la relación existente entre su carga y su masa. Es autor del modelo atómico que lleva su nombre.

Nernst (1864-1941) realizó estudios sobre la teoría de las pilas voltáicas y del cálculo de los equilibrios. En 1906 enunció su teorema del calor, que fue la base para el tercer principio de Termodinámica.

Werner (1866-1919) investigó sobre la estereoquímica de los compuestos inorgánicos, en especial los relativos a la estructura y propiedades de los complejos, sobre los que elaboró la teoría de la coordinación. Werner aceptó que los metales de transición forman complejos debido a una valencia secundaria o residual, denominada índice de coordinación; dicha valencia se distribuye en direcciones determinadas en el espacio. Además interpretó numerosas propiedades de los complejos y predijo la existencia de isómeros ópticos inorgánicos.

Marie Curie (1867-1934) y su marido Pierre (1859-1906), siendo ambos ayudantes de Bequerel, descubrieron el polonio y el radio. En 1903 recibieron los tres el premio Nobel de Física. Partiendo de la pechblenda, obtuvieron cloruro y bromuro de radio, que tenía la particularidad de emitir calor sin pérdida de masa. Marie Curie propuso llamar radiactividad al fenómeno de emitir radiaciones y llamar radiactivos a los cuerpos que la poseen, y fue ella quien, en 1922, recibió el Premio Nobel de Química.

Sommerfeld (1868-1951) aportó una teoría sobre las órbitas elípticas relativas a los átomos; estableció la relación existente entre la capacidad eléctrica y la calorífica de los metales y dedujo también la teoría de los electrones metálicos.

Rutherford (1871-1937) debe sus mayores éxitos a las investigaciones sobre la radiactividad, pues fue el primero en establecer la naturaleza y transformaciones de las sustancias radiactivas. Encontró que la radiactividad era el resultado de la desintegración espontánea del radio y que sufría una transformación en diversos elementos que clasificó en rayos alfa, beta y gamma. En 1919, consiguió de forma artificial una transmutación de elementos al bombardear el nitrógeno con partículas alfa.

Su teoría sobre la composición del átomo, constituido por un núcleo positivo y los electrones negativos que giran a su alrededor se conoce actualmente con el nombre de modelo atómico de Rutherford.

Debye (n 1884). Merecen mención su teoría sobre las fuerzas interiónicas, que junto con otros trabajos en los que aplicó la teoría cuántica a la Química, le valieron el Premio Nobel de Química en 1936.

Bohr (1885-1962), en 1911, expuso un nuevo modelo atómico en el que introdujo los principios de la teoría de Planck. Indicó, también, con gran precisión, las características que permitieron el descubrimiento del elemento 72 del sistema periódico (hafnio).

Pauli (1900-1958) realizó trabajos significativos relativos a la mecánica cuántica, entre los que destaca su aplicación a la Química. Una de sus grandes aportaciones fue el principio de exclusión, que lleva su nombre, y que regula la distribución de los números cuánticos en los electrones del átomo. Además, predijo la existencia del neutrino a partir del estudio de las anomalías en la emisión de partícula beta.

Linus Pauling (1901-1994) fue uno de los primeros en introducir la mecánica cuántica a la Química. Se ha distinguido por sus trabajos relativos a la naturaleza del enlace químico y la estructura molecular de las proteínas. Pauling no sólo recibió el Premio Nobel de Química en el año 54, sino que por sus actitudes antibelicistas recibió el Premio Nobel de la Paz en 1962

 

 

Fundación Educativa Héctor A. García