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HistoriaQuímica

Química es la ciencia que estudia las composición , estructura, propiedades de la materia , los cambios sufridos por ella durante las reacciones químicas y su relación con el poder.

El desarrollo de esta ciencia era basado en las observaciones de los experimentos , y por lo tanto considerada una ciencia experimental. el científico irlandés Robert Boyle es considerado por muchos como el iniciador de la química moderna, al igual que en la segunda mitad del siglo XVII, se llevaron a cabo experimentos planificados, se establece a través de ellos generalizaciones.

A pesar de los méritos de Boyle, muchos consideran que el francés Antoine Laurent Lavoisier , que vivió en el siglo XVIII, el padre de la química, sobre todo por su trabajo en el concepto de conservación de la masa , que se considera el sello del establecimiento de la química moderna, causando llamada la revolución química.

historia de la quimica resumen

Los estudios fueron Lavoisier referencia a ella fue propuesto por John Dalton a principios del siglo XIX , el primermodelo atómico . Química experimentó un gran desarrollo teórico y metodológico durante el siglo XX, especialmente el establecimiento de la mecánica cuántica , los métodos espectroscópicos ymetodología de la síntesis orgánica , que impulsó el descubrimiento de nuevos fármacos, la determinación de laestructura química de moléculas tales como ácido desoxirribonucleico y la sofisticación de las teorías existentes.

Las disciplinas de la química son básicamente agrupados en cinco grandes divisiones a saber: Química Inorgánica (el estudio de la materia inorgánica), la química orgánica (que estudia los compuestos de carbono), la Bioquímica(composición estudiar y reacciones químicas de las sustancias en los organismos biológicos ), la química física (que incluye los aspectos energéticos de sistemas químicos en escalas macroscópicas, moleculares y atómicas) y Química analítica (que analiza los materiales y ayuda a comprender su composición, estructura y cantidad).

La química es a menudo llamada la ciencia central porque es el puente entre otras ciencias como la física y otras ciencias naturales , tales como la geología y la biología. Se considera, junto con la Física y la Matemática una ciencia exacta.

La química tiene un papel clave en el desarrollo tecnológico, como el uso de los conceptos y técnicas de esta ciencia nos permite obtener nuevas sustancias , y la preocupación acerca de la prevención del daño y la explotación sostenible delmedio ambiente.

Historia

Los filósofos griego Empédocles y Aristóteles creía que las sustanciasestaban formadas por cuatro elementos : tierra , viento , agua y fuego. En el mismo tiempo, discurrido otra teoría, el atomismo, que postula que la materia estaba compuesta de átomos , partículas indivisibles que se podrían considerar la unidad mínima de la materia.

historia de la química

Esta teoría, propuesta por el filósofo griego Demócrito de Abdera , no era popular en la cultura occidental, dado el peso de las obras de Aristóteles en Europa. Sin embargo, tenía seguidores (entre ellosLucrecio ) y la idea estaba presente hasta el comienzo de la era moderna .

Entre los siglos antes de Cristo y el siglo XVI dC la química estaba dominada por la alquimia . El objetivo de la investigación más conocido de la alquimia era la búsqueda del filósofo ‘s de piedra , un método hipotético capaz de transformar los metales en oro y el elixir de la vida.

En la investigación Alchemy han desarrollado nuevos productos químicos y métodos para la separación de los elementos químicos. Por lo tanto, era sentar las bases del desarrollo futuro de la química experimental.

La separación de la Alquimia

El producto químico, tal como se concibe actualmente, comienza a desarrollarse entre los siglos XVI y XVII . En este momento se estudió el comportamiento y las propiedades de los gases de sedimentación técnicas de medición.

Poco a poco, hemos ido desarrollando y refinando el concepto de elemento como una sustancia elemental que no podía descomponerse en otras. También esta vez se desarrolló la teoría del flogisto para explicar los procesos de combustión.

Robert Boyle desarrolló su obra magna ” El químico escéptico “ , abandonando las teorías aristotélicas de la alquimia y la contemplación de la investigación experimental y conclusiones sobre la base de experimentos.

Georg Ernst Stahl yJohann Joachim Becher desarrollaron en 1700 la teoría del flogisto . Esta teoría, que se mantuvo durante 80 años hasta refutado, afirmó que las sustancias propensas a experimentar combustión contenían flogisto, y el proceso de combustión consistía básicamente en la pérdida de esta sustancia.

La causa de la mala interpretación de la teoría del flogisto era entonces la sustancia todavía desconocida en el aire, el oxígeno . Joseph Priestley , el estudio de la composición del aire, se dio cuenta de la existencia de una sustancia en el aire, que participó en los procesos respiratorios y reacciones que promueven metal de oxidación en sus óxidos.

Los elementos de la teoría de Boyle consideró que un elemento químico era una pluralidad de átomos idénticos, indivisibles.

Por el siglo XVIII la química definitivamente adquiere las características de una ciencia experimental. Se desarrollan métodos de medición cuidadosos que permitan una mejor comprensión de algunos fenómenos tales como la combustión de la materia, Antoine Lavoisier , responsable de la realización del carbono presente en los seres vivos y la complejidad de sus conexiones en relación a los compuestos inorgánicos y refutar la teoría del flogisto, y finalmente se convirtió en la piedra angular de la química moderna.

Desarrollo de la tabla periódica

El período siguiente fue la búsqueda de nuevos elementos químicos, la determinación de sus pesos atómicos exactos y su caracterización por reacciones con otras sustancias, que es una de las tareas más importantes de la química inorgánica.

Lothar Meyer y Dmitri Mendeleev ordenó a los elementos químicos en masa atómica y en base a la capacidad de hacer enlaces químicos, resultando en la tabla periódica . Svante Arrhenius , Jacobus Henricus van’t Hoffy Wilhelm Ostwald estimó la constante de disociación de sales, ácidos y bases en soluciones acuosas.

Alfred Wernerpuso en duda la validez de las teorías y modelos aceptados en la química orgánica, química inorgánica estructuración del nuevo en términos de los conceptos de coordinación y estereoquímica .

Antes del siglo XIX , los químicos creían que los compuestos obtenidos de organismos vivos eran demasiado complejos para ser sintetizado. De acuerdo con el concepto de vitalismo , la materia orgánica fue dotado de una “fuerza vital”.

Estos compuestos han sido denominados como “orgánico”, pero durante la primera mitad del siglo XIX, los científicos han encontrado que los compuestos orgánicos pueden ser sintetizados en el laboratorio.

En 1828, Friedrich Wöhlerprodujo la urea , un componente de la orina , de la sal inorgánica cianato de amonio y aunque Wöhler siempre ha sido cauteloso acerca de la afirmación de que habría refutado la teoría de la fuerza vital, este evento ha sido a menudo visto como un marco para el establecimiento de la química orgánica.

El descubrimiento de petróleo y su separación en fracciones de acuerdo a la diferencia en el punto de ebullición de sus componentes fue otro paso importante en la historia de la ciencia. Ya la industria farmacéutica comenzó en la última década del siglo XIX, con la fabricación deácido acetilsalicílico (más conocida como la aspirina) por Bayer en Alemania.

Con el trabajo de la termodinámica química , electrolitos en soluciones , cinética química y otros asuntos entre las décadas de 1860 a 1880, se originó la química física moderna. El hito fue la publicación en 1876 por Josiah Willard Gibbsen su artículo sobre el equilibrio de sustancias heterogéneas.

En este artículo se presenta un número de los pilares de la química física, ya que la energía libre de Gibbs , el potencial químico y de la regla de las fases de Gibbs. Otros hitos incluyen la introducción de los términos entalpía por Heike Kamerlingh Onnes y procesos macromoleculares .

El primer método análisis instrumental fue desarrollado por Robert Bunsen y Gustav Kirchhoff y se basó en atómica de llama espectroscopia de absorción . Usando esta técnica, se encontraron, en 1860, elementos tales como el rubidio (Rb) y cesio (Cs).

Durante este período, el análisis instrumental se ha convertido poco a poco dominante. En particular, muchas de las técnicas espectroscópicas y de espectrometría de base fueron descubiertas a principios del siglo XX y perfeccionado a finales del siglo XX.

Los procesos de separación desarrollados en la línea de tiempo de manera similar y también se hicieron cada vez más instrumental.

La bioquímica y la química cuántica

Antiguamente llamada química bioquímica, biológica o fisiológica surgieron de las investigaciones fisiólogos y productos químicos sobre los compuestos y las conversiones químicas en los seres humanos y plantas en el siglo XIX.

El término fue propuesto por la bioquímica química y el médico alemán Carl Neuberg (1877-1956) en 1903 , a pesar de los grandes investigadores del siglo XIX como Wohler, Liebig , Pasteur y Claude Bernard para estudiar la química de la vida en otras denominaciones.

Con la Segunda Guerra Mundial , el mundo entró en la era atómica, marcada por el descubrimiento de los elementos transuránicos y por los avances en la radioquímica.

La disponibilidad de isótopos permitió la realización de experimentos importantes en el comportamiento cinético y compuestos inorgánicos mecanicistas, que fue racionalizado por Henry Taube en 1949, basado en las teorías de unión.

La comprensión lógica de carácter lábil/inerte de compuestos de coordinación sembró las semillas de los mecanismos de transferencia de electrones propuestas por Taube en 1953, definitivamente establecido el Premio Nobel de la cual se le concedió en 1983.

Desde mediados del siglo XX con el desarrollo de nuevas técnicas como la cromatografía, la difracción de rayos X, isótopos marcado y microscopio electrónico se ha avanzado en el área de la bioquímica.

Estas técnicas han allanado el camino para el análisis detallado y el descubrimiento de muchas moléculas y rutas metabólicas de las células, como la glucólisis , ciclo de Krebs (ciclo de ácido cítrico) y la fosforilación oxidativa (cadena de transporte de electrones).

Principios de la química moderna

Tradicionalmente, los principios de la química comienzan con el estudio de las partículas elementales , átomos, moléculas, sustancias y otros agregados de la materia.

La materia es todo lo que ocupa espacio y tiene masa de reposo (o masa invariante). Es un término general para la sustancia de la que todos los objetos físicos consisten. Por lo general, la materia incluye átomos y otras partículas que tienen masa.

Pasta se dice por algunos como la cantidad de materia en un objeto y el volumen es la cantidad de espacio ocupado por un objeto, pero esta definición confunde masa con respecto que no son lo mismo.

Los diferentes campos utilizan el término de diferentes y, a veces incompatibles maneras; no hay un solo significado científico haber consenso para la palabra “materia”, aunque el término “masa” estar bien definido. La materia se puede encontrar principalmente en sólidos, líquidos y gases, de forma aislada o en combinación.

Las reacciones químicas y otras transformaciones, tales como cambios de fase que implican la reordenación de los enlaces químicos y otras interacciones entre las moléculas.

Estas transformaciones implican invariablemente varios conceptos importantes tales como la energía , el equilibrio químico entre otros. A continuación se explicará las principales entidades que se utilizan para describir la materia, así como algunos conceptos que impregnan las transformaciones sufridas por la materia.

Especies químicas

Átomo

El átomo es la unidad básica de la materia que consiste en un núcleo central rodeado por una densa nube de electrones carga negativa. El núcleo atómico contiene protones cargados positivamente yneutrones eléctricamente neutros (excepto hidrógeno -1, que es elnúclido estable sin neutrones).

historia de la quimica resumen

Los electrones interactúan con un átomo del núcleo por la fuerza electromagnética , y del mismo modo, un grupo de átomos permanecen unidos a cada otro por enlaces químicos a base de esta misma fuerza, formando una molécula.

Un átomo que contiene el mismo número de protones y electrones es eléctricamente neutral, de lo contrario, está cargado positivamente o negativamente y se llama ion.

Un átomo se clasifica según el número de protones y neutrones en su núcleo: el número de protones determina el elemento químico , y el número de neutrones determina el isótopo del elemento. El modelo actualmente aceptado para explicar la estructura atómica es el modelo de la mecánica cuántica.

Antiátomo

Antiátomos son la antimateria , que tienen cargas eléctricas inversas a los átomos. Se componen de antipartículasllamados positrones , antiprotones y antineutrones .

elemento

elemento químico es el término colectivo para todos los tipos de átomos que tienen el mismo número atómico . Por lo tanto, todos los átomos de un elemento químico necesariamente tienen el mismo número de protones en el núcleo.

Un elemento es identificado por un símbolo, una abreviatura que es en la mayoría de los casos derivados de en nombreAmérica elemento (por ejemplo, Pb ( Plumbum ), Fe ( Ferrum ).

Los elementos están dispuestos en la tabla periódicaorden Crecente de número atómico. Un total de 118 elementos son conocidos hasta la fecha (2013).

compuesto

Un compuesto químico es una sustancia química pura compuesta por dos o más diferentes elementos químicos. Los compuestos químicos tienen una estructura química única y definida y consisten en una relación fija de átomos que se mantienen juntas en una disposición espacial definida por enlaces químicos.

Los átomos de un compuesto químico se pueden unir por enlaces covalentes , enlaces iónicos , enlaces metálicos o enlaces covalentes coordinados.

Los productos químicos no se consideran compuestos químicos, incluso si consisten en moléculas que contienen múltiples átomos de un mismo elemento (por ejemplo, H 2 , S 8 , etc.), que son llamadas moléculas diatómicas o moléculas poliatómicas.

Los compuestos químicos de nomenclatura es una parte crucial del lenguaje químico. Al principio de la historia, fueron bautizados con el nombre de su descubridor. Sin embargo hoy en día, la nomenclatura estándar se define por Pure Química Aplicada Unión Internacional de y ( IUPAC ).

El sistema de nomenclatura IUPAC permite la distinción de los compuestos por nombres específicos.

Sustancia

Una sustancia química es un tipo de material con la composición y un conjunto de propiedades definidas. En sentido estricto, una mezcla de compuestos, elementos o compuestos y elementos no es una sustancia química, pero se puede llamar química.

La mayor parte de las sustancias que encontramos en nuestra vida cotidiana son mezclas, tales como el aire y la biomasa .

Molécula

molecula quimicaUna molécula es eléctricamente neutral entidad formada por dos o más átomos unidos por enlaces covalentes. Las moléculas de los iones se distinguen por la ausencia de carga eléctrica.

Sin embargo, en la física cuántica, química orgánica y bioquímica, el término molécula se utiliza a menudo con menor precisión, y también se aplica a los iones poliatómicos.

En la teoría cinética de los gases, la molécula término se usa a menudo para cualquier partícula gaseosa, independientemente de su composición.Según esta definición, los átomos de gases nobles se consideran paraser moléculas, a pesar del hecho de que se componen de un solo átomo sin enlace químico.

Una molécula puede consistir en átomos de un mismo elemento químico, tales como la gaseosa de oxígeno (o 2 ), o diferentes elementos, como con agua (H 2 o). Los átomos y complejos conectados por enlaces no covalentes, tales como enlaces de hidrógeno o enlaces iónicos generalmente no se consideran moléculas individuales.

Ion

El ion es una partícula cargada eléctricamente, es decir, un átomo o una molécula que ha perdido o ganado electrones.

Un ion se denomina catión cuando pierde uno o más electrones, que son negativos, siendo cargado positivamente (por ejemplo, catión sodio: En + ). En el otro lado, los aniones son iones cargados negativamente, o electrones ganados (por ejemplo, anión cloruro: Cl ).

Los ejemplos de iones poliatómicos se pueden citar el ion hidróxido (OH ) o iones fosfato (PO 4 3- ). Los iones en el estado de gas a menudo se les llama de plasma .

Conceptos involucrados en la transformación de la materia

Acidez y la alcalinidad

Sustancias tienen propiedades ácidas y / o básicas. Existen diferentes teorías que explican el comportamiento ácido-base. La más sencilla es la teoría de Arrhenius, que dice que un ácido es una sustancia que produce iones hidronio , cuando se disuelve en agua; y una base es un substânccia que produce iones hidroxilo , cuando se disuelve en agua.

De acuerdo con la teoría ácido-base de Bronsted-Lowry , ácidos son sustancias que donan hidrógeno en un catión de otra sustancia en una reacción química; por extensión, una base es una sustancia que consigue estos iones de hidrógeno. La tercera teoría es teoría base de ácido Lewis, que se basa en la formación de enlaces químicos.

La teoría de Lewis explica que un ácido es una sustancia que es capaz de aceptar un par de electrones a otra sustancia durante el proceso de formación del enlace químico, mientras que la base es una sustancia que da un par de electrones para formar un nuevo bonos.

Hay varias otras formas en las que una sustancia puede ser clasificado como un ácido o una base, como es evidente en la historia de este concepto.

La acidez se puede medir específicamente por dos métodos. Uno, basado en la definición de Arrhenius de la acidez, espotencial hydrogenionic (pH). El pH se define como el logaritmo inverso decimal de la actividad de iones de hidrógenoa H + en una solución.

Por lo tanto, las soluciones que tienen un pH bajo tiene una alta concentración de iones hidronio, y se puede decir que ser más ácida.

Otra manera, que se basa en la definición de Lowry-Bronsted, es la constante de disociación de un ácido (K una ), que miden la capacidad relativa de una sustancia de actuar como un ácido bajo la definición de Bronsted-Lowry.

Es decir, sustancias con una K un mayor son más propensos a donar iones de hidrógeno en las reacciones químicas que aquellos con valores K inferiores a .

Fase

Un típico diagrama de fases que detalla el cambio de la fase de agua en términos de presión y temperatura.La línea de puntos da el comportamiento anómalo del agua. Las líneas verdes marcan el punto de congelación y la línea azul del punto de ebullición .

En las ciencias físicas capa es una región del espacio ( sistema termodinámico ), en la que todas las propiedades físicas son esencialmente uniforme. Los ejemplos de propiedades físicas incluyen la densidad , índice de refracción, la magnetización y la composición química.

Una descripción sencilla es que una fase es una región de un material uniforme que es químicamente, físicamente distintos , y (a menudo) mecánicamente separable.

En un sistema compuesto de hielo y agua en una botella de vidrio, los cubos de hielo son una fase, el agua es la segunda fase y el aire húmedo encima del agua es tercera fase.

El término de fase se utiliza a veces como un sinónimo de estado de la materia. Por otra parte, a veces se utiliza para referirse a una serie de estados de equilibrio demarcadas en términos de variables de estado, tales como la presión y la temperatura para un límite de fase en un diagrama de fase.

Como los límites de fase se refieren a los cambios en la organización de la materia, como el cambio desde el estado líquido al estado sólido o en un cambio más sutil en una estructura cristalina a otra, el último uso es similar al uso de fase como estado sinónimo con el asunto.

Sin embargo, el uso de los términos estado de la materia y diagrama de fases no son compatibles con la definición formal mencionado anteriormente y el significado pretendido debe determinarse a partir del contexto en el que se utiliza el término.

Los diferentes tipos de estados o etapas se consideran con el sólido, líquido y gaseoso, el condensado de Bose-Einstein y de plasma , y esttes dos últimos se estudian en los niveles avanzados de la física .

Enlace

Un enlace químico se produce cuando una interacción entre átomos permite la formación de productos químicos que contienen dos o más átomos.

La conexión se produce por virtud de la atracción electrostática entre las cargas opuestas y entre los electrones y los núcleos, o como el resultado de un tipo dipolo.

La fuerza de los enlaces químicos varía considerablemente en términos de energía; hay “lazos fuertes”, tales como enlaces covalentes o iónicos y “lazos débiles”, tales como las interacciones dipolo-dipolo , a fuerza de dispersión de Londres y enlaces de hidrógeno.

Los muchos compuestos, la teoría del enlace de valencia , los pares de electrones de modelo de repulsión ( RPECV ) y el concepto de los números de oxidación se utilizan para explicar la estructura molecular y la formación de enlaces químicos.

Otras teorías de unión, tales como la teoría de orbitales moleculares también son ampliamente utilizados.

Reacción

Dos soluciones incoloras se mezclan (una solución que contiene persulfato que contiene iones yoduro u otros iones). Al parecer, no pasa nada. Después de unos segundos, la solución se vuelve azul. Yodo iones moleculares ysulfato son los productos de esta reacción.

Una reacción química es un proceso que conduce a transformar una sustancia a otra. Clásicamente, las reacciones químicas que comprenden los cambios que implican el movimiento de los electrones en la formación y ruptura de enlaces químicos entre los átomos.

La sustancia (o sustancias) inicialmente implicado en una reacción química se denomina reactivo. Las reacciones químicas producen uno o más productos , que generalmente tienen diferentes propiedades de los reactivos.

Las reacciones a menudo consisten en una secuencia de pasos secundarios y descripción precisa del curso de estas reacciones ilustran un mecanismo de reacción.

Las reacciones químicas se describen en las ecuaciones químicas que muestran gráficamente los materiales de partida, los productos finales y productos intermedios, a veces las condiciones de reacción.

Las reacciones químicas se llevan a cabo a una velocidad de reacción característica a una concentración y temperatura dada. Las reacciones que se producen rápidamente se describen como espontánea que no requieren el suministro de energía extra.

Los no -reacciones espontáneas ocurren tan lentamente que requiere la introducción de algún tipo de energía adicional (tal como calor, luz o electricidad), con el fin de complementar o lograrel equilibrio químico.

Diferentes reacciones químicas se combinan durante la síntesis química con el fin de obtener un producto deseado. En bioquímica, una variedad de reacciones químicas que forman las vías . Estas reacciones son generalmente mediados por enzimas.

Estas enzimas catalizan muchas reacciones que no se producen en las condiciones actuales dentro de una célula.

El concepto general de la reacción química se ha extendido a pequeños que los átomos entidades, incluidas lasreacciones nucleares, la desintegración radiactiva y las reacciones entre partículas elementales, como se describe por la teoría cuántica de campos.

Mol

El mol es el nombre de la unidad de base del Sistema Internacional de Unidades ( SI ) para la grandeza cantidad de materia. Es una de las siete unidades de base del Sistema Internacional de Unidades.

Su uso es común para simplificar las representaciones de las proporciones químicas y el cálculo de la concentración de sustancias . LaOficina Internacional de Pesos y Medidas define “Mol es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como son los átomos contenidos en 0,012 kg de carbono-12 .”

Redox

Las reacciones redox (oxidación-reducción) incluyen todas las reacciones químicas en las que los átomos tienen suestado de oxidación cambió por transferencia de electrones, ya sea por el aumento ( reducción ) o pérdida de electrones ( oxidación ).

Las sustancias que tienen la capacidad para oxidar otras sustancias se oxidantes llamadas (agentes oxidantes). De manera similar, se dice que las sustancias que tienen la capacidad de reducir otras sustancias reductoras y son conocidos como agentes reductores.

Un reductor transfiere electrones a otra sustancia, a continuación, se somete a oxidación. La oxidación y la reducción de reflejar el cambio en el número de oxidación – la transferencia real de electrones no se puede producir.

Por lo tanto, la oxidación se define mejor como un aumento de la oxidación y la reducción como una disminución en el número de oxidación.

Equilibrio

En una reacción química, equilibrio químico es el estado en el que tanto los reactivos y productos están presentes en concentraciones y éstos no tienden a cambiar con el tiempo.

En general, esta condición resulta cuando la reacción (productos reactivos) continúa la misma velocidad que la reacción inversa (reactivos a los productos). La velocidad de reacción tanto no son cero, pero es igual, no hay cambios netos en las concentraciones de ambos reactivos yproductos. Este proceso se denomina equilibrio dinámico.

Poder

En el contexto de la química, la energía es un atributo de una sustancia como resultado de la agregación de su estructura atómica o molecular. Una vez que una transformación química genera cambios en la estructura de una sustancia, el proceso es invariablemente acompañada por un aumento o disminución de potencia en las sustancias implicadas.

Parte de la energía se transfiere entre la atmósfera y los reactivos en forma de calor o la luz, por lo que los productos de una reacción pueden ser más o menos energía que los reactivos.

La reacción se dice que ser exergónica el cambio en la energía libre de Gibbs es un valor negativo, lo que indica la posibilidad de una reacción espontánea. En el caso de proceso endotérmico la situación se invierte.

La reacción se dice a ser exotérmica que libera calor al medio ambiente y las reacciones exotérmicas absorben el calor del medio ambiente.

Las reacciones químicas son invariablemente imposible a menos reactivos superar una barrera de energía conocida como la energía de activación . La velocidad de una reacción química (a temperatura dada T ) está relacionada con la energía de activación y el factor de Boltzmann ”.

La posibilidad de expresar una molécula que tiene un mayor o igual energía E en una temperatura dada T . Esta dependencia exponencial de la velocidad de reacción a una temperatura dada es conocida como la ecuación de Arrhenius.

La energía de activación necesaria para una reacción química para producir puede ser en forma de calor, luz, electricidad o energía mecánica en forma de ultrasonidos.

El concepto de energía libre, que también incorpora consideraciones de entropía , es un medio muy útil para predecir la posibilidad de una reacción química y determinar el estado de equilibrio de una reacción en la termodinámica química.

La reacción es posible sólo si el cambio total en la energía libre de Gibbs negativo.Y si es igual a cero, la reacción química se encuentra en equilibrio.

Hay estados posibles limitados de energía para los electrones, los átomos y las moléculas. Éstos son determinados por las reglas de la mecánica cuántica , que requieren cuantización de la energía.

Los átomos y las moléculas en un estado de energía están en el estado excitado. Las moléculas y los átomos de que este estado de energía de sustancias son a menudo mucho más reactivo, es decir, más susceptible a las reacciones químicas.

La fase de una sustancia está determinada por su propia energía y la energía del medio ambiente. Cuando las fuerzas intermoleculares de una sustancia es tal que la energía del medio ambiente no es suficiente para superar ellos, a continuación, colocar las fases más ordenadas tales como sólidos y líquidos, como es el caso con agua (H 2 O), un líquido a temperatura ambiente porque sus moléculas están unidas por enlaces de hidrógeno.

El sulfuro de hidrógeno (H 2 S) es un gas a temperatura y presión estándar, porque sus moléculas interactúan por interacciones dipolo-dipolo, que son más débiles.

La transferencia de energía a partir de una sustancia química a otro depende del tamaño de muchos de energía emitida desde una sustancia.

Sin embargo, la energía térmica es a menudo transferido más fácilmente de cualquier sustancia a otra debido a que los fonones responsables de los niveles de energía de vibración y rotación en una sustancia tienen mucha menos energía que los fotones invocados para la transferencia de energía electrónica.

Así pdevido los niveles de energía de vibración y rotación están más cerca espacialmente más espaciados que los niveles de energía electrónica, el calor se transfiere más fácilmente entre las sustancias relativas a la luz o de otras formas de energía electrónica.

Por ejemplo, la radiación electromagnética ultravioleta no se transfiere con la eficiencia máxima de una sustancia a otra energía térmica o eléctrica.

La existencia de niveles de energía característica para diferentes sustancias químicas es útil para la identificación por análisis de las líneas espectrales.

Los diferentes tipos de espectros se utilizan a menudo en la espectroscopia, por ejemplo, de infrarrojos y microondas . Espectroscopia también se utiliza para identificar la composición de objetos a distancia – como estrellas y galaxias distantes – analizando sus espectros de radiación.

Química inorgánica

tabla periodica

La química inorgánica estudia todos los elementos de la tabla periódica y algunos compuestos de carbono.La química orgánica está dedicado especialmente al estudio de los compuestos del carbono.

La química inorgánica es el campo de la química que estudia la estructura, reactividad y la preparación de compuestos inorgánicos yorganometálicos.

Esta zona abarca todos los compuestos químicos con excepción de los compuestos orgánicos, que son los sujetos de estudio de la química orgánica. La distinción entre las dos disciplinas está lejos de ser absoluta y hay mucho solapamiento, especialmente en la disciplina química organometálica.

La química inorgánica tiene aplicaciones en todos los aspectos de la industria química , incluyendo la catálisis , la ciencia de materiales , pigmentos ,tensioactivos , recubrimientos , medicinas , combustible y la agricultura.

Valoración compuestos inorgánicos

Uno de los conceptos para explicar la basicidad o acidez de un compuesto es la teoría de Lewis. En la figura es la reacción de protonación ilustrada de una molécula de amoníaco: El par libre de electrones del átomo de nitrógeno es “dado” al ion hidrógeno para formar el ion amonio, que se caracteriza por lo tanto amoníaco como una base de Lewis.

Los compuestos inorgánicos se clasifican en cuatro grupos principales: las sales , los óxidos , los ácidos y bases . Las sales se componen de un catión y anión entre sí por un enlace iónico , tal como bromuro de sodio NaBr, que consiste en un catión Na + y bromuro de anión Br-. Las sales se caracterizan por un alto punto de fusión y son pobres conductores de la electricidad en el estado sólido.

Otras características importantes son la solubilidad en agua y la facilidad de cristalización . Algunas sales (por ejemplo NaCl) son muysolubles en agua y otros (por ejemplo, BaSO 4 ) no lo son.

Un óxido es un compuesto químico que contiene al menos un átomo de oxígeno y otro elemento químico en su fórmula química . Los óxidos metálicos contienen típicamente un anión de oxígeno enestado de oxidación -2.

La mayor parte de la corteza de la tierraconsta de óxidos sólidos, los elementos de resultados se oxidan por el oxígeno en el aire o se disuelven en agua. La combustión de hidrocarburos produce dos principales: óxidos de carbono monóxido de carbono y dióxido de carbono .

La teoría de Brönsted-Lowry define bases como aceptores de iones de hidrógeno, mientras que la teoría de Lewisdefine bases como un par de donadores de electrones. La teoría más antigua se Arrhenius define como bases de las especies de aniones liberación de hidróxido en solución y es estrictamente aplicable a compuestos alcalinos .

La definición de ácidos sigue el razonamiento opuesto de la definición básica. La teoría de Brönsted-Lowry define como sustancias ácidas que donan iones de hidrógeno, mientras que la teoría más general de ácidos de Lewis define como aceptadores par de electrones. La teoría de Arrhenius define como especies de ácidos que liberan iones de hidrógeno en solución acuosa.

Química de coordinación

El compuestos de coordinación de metales de características tradicionales obligados pares de electrones que son los átomos de losgrupos de unión , tales como H 2 O, NH 3 , Cl y CN .

En los compuestos de coordinación modernas casi todos los compuestos orgánicos e inorgánicos se pueden usar como aglutinantes. El metal suele ser un metal de los grupos 3-13 , así como los trans – lantánidosy trans -actinídeos.

La estereoquímica de los complejos de coordinación puede ser muy rico, según lo sugerido por Alfred Werner después de la separación de los dos enantiómeros de [Co ((OH) 2 Co (NH 3 ) 4 ) 3 ] 6+ , una manifestación temprana de laquiralidad no lo hace es inherente a los compuestos orgánicos. Un tema dentro de este tema es la química de coordinación supramolecular.

Los ejemplos de compuestos de coordinación: [Co ( EDTA )] , [Co (NH 3 ) 6 ] 3+ , TiCl 4 ( THF ) 2 .

Los principales elementos de la tabla periódica son los grupos 1, 2 y 13 a 18 (aparte de hidrógeno), pero debido a su reactividad, elementos del grupo 3 ( Sc , Y , La ) y el Grupo 12 ( Zn , Cd , y Hg ) también se suele incluir entre los principales.

Principal grupo de compuestos

principal grupo de compuestos son conocidos desde los inicios de la química como el azufre elemental y fósforo . Los experimentos con oxígeno, O 2 , realizado por Lavoisier y Priestley no sólo identificó un gas diatómico importante, pero ha abierto el camino para describir compuestos y reacciones de acuerdo con las relaciones estequiométricas.

El descubrimiento de una síntesis de amoníaco suficiente práctica utilizando catalizadores de hierro por Carl Bosch yFritz Haber en el año 1900 afectó profundamente a la humanidad, lo que demuestra la importancia de la síntesis inorgánica.

Los compuestos típicos del grupo principal son SiO 2 , SnCl 4 y N 2 O. Muchos compuestos del grupo principal también se pueden clasificar como “organometálico”, ya que contienen grupos orgánicos, por ejemplo, B (CH 3) 3 ).

Los compuestos del grupo principal también se producen en la naturaleza, por ejemplo, fosfato de ADN y por lo tanto pueden clasificarse como bioinorgánica. En el otro lado, los compuestos orgánicos que no están unidos a hidrógeno se clasifican como compuestos inorgánicos tales como fullerenos y óxidos de carbono.

Compuestos que contienen grupos 4 a 11 metales se consideran compuestos de metales de transición. Algunos compuestos de un metal del Grupo 3 a 12 veces también se incorporan en este grupo, pero también a menudo se clasifican como compuestos del grupo principal.

Compuestos de metales de transición muestran una rica química de coordinación, que van desde tetraedros de titanio (por ejemplo TiCl 4 ) la geometría plana cuadrada de algunos complejos de níquel complejos y compuestos de coordinación octaédricos de cobalto. Una variedad de metales de transición se puede encontrar en compuestos biológicamente importantes, tales como el hierro en la hemoglobina.

Ejemplos de compuestos que contienen metales de transición: pentacarbonilo de hierro y cisplatino.

Química Analítica

Química analítica es una industria química cuyo objetivo es estudiar la composición química de un material o de unamuestra utilizando métodos de laboratorio. Se divide en química analítica cuantitativa y química analítica cualitativa.

La búsqueda de métodos de análisis más rápidos, selectivos y sensibles es también uno de los objetivos esenciales de la química analítica. En la práctica es difícil encontrar un método de análisis que combinan estas tres características y, en general, cualquiera de los cuales se puede dejar para el beneficio de otro.

Química analítica cuantitativa

 Puesto de relieve un proceso de valoración basado en la neutralización: las gotas de reactivo de valoración que está en la bureta caída en la solución del analitocontenida en el erlenmeyer. Un indicador ácido-baseesta última solución cambia de color de forma permanente para alcanzar el punto final de la titulación.

En química, el análisis cuantitativo es determinar la abundancia relativa o absoluta (a menudo expresada como concentración ) de una, varias o todas las sustancias presentes en una muestra. Varios métodos han sido desarrollados para este tipo de análisis, entre ellosanálisis gravimétrico y titulación.

El análisis gravimétrico describe una serie de métodos para determinar la cantidad de un analitobasado en masa sólida. Un ejemplo sencillo es la determinación de la cantidad de sólidos en suspensión en una muestra de agua: un volumen conocido de agua se filtra.

Y los sólidos recogidos en el filtro se pesa entonces. Un análisis gravimétrico proporciona información precisa sobre la composición una muestra y su tiempo de ejecución pueden ser altos.

Puesto que el análisis volumétrico por otra parte, es rápido, los resultados son satisfactorios en la mayoría de los casos: estas pruebas consisten básicamente en procesos de titulación , también conocido como la titulación, donde se controlan los volúmenes utilizados en estos pasos. Un reactivo, llamado el reactivo se prepara como una solución estándar.

Una concentración conocida y el volumen de solución valorante reacciona con un analitoo reactivo de valoración para determinar la concentración. El análisis volumétrico puede ser simplemente una valoración basada enla reacción de neutralización , pero también puede ser unaprecipitación o formación de una reacción compleja , y la titulación basada en una reacción redox.

Sin embargo, cada método de análisis cuantitativo tiene una especificación general, neutralizando en, por ejemplo, la reacción que se produce es entre un ácido y una base que produce una sal y agua, de ahí el nombre de neutralización.

En reacciones de precipitación, la solución estándar es en la mayoría de los casos de nitrato de plata , que se utiliza para reaccionar con los iones presentes en la muestra con el fin de formar un precipitado insoluble. Los métodos de precipitación son a menudo llamados simplemente argentometría.

En los otros dos métodos, la situación es la misma. La valoración de la formación de complejos es una reacción que se produce entre un ion metálico y una solución estándar que contiene en la mayoría de los casos, EDTA (ácido etilendiaminotetraacético). En una valoración redox, la reacción se produce entre un agente oxidante y un agente reductor.

Química analítica cualitativa

 Si bien el análisis cuantitativo se refiere a la determinación de la cantidad de una determinada sustancia (s) (s) en una muestra, el análisis cuantitativo utiliza varias metodologías clásicas dirigidas especifican la composición elemental de los compuestos inorgánicos.

Se centra principalmente en la detección de iones en una solución acuosa: de modo que se analizan los materiales sólidos, deben preferentemente ser convertidos en soluciones, por lo general por un proceso llamado digestión.

La solución se trata después con diversos reactivos para poner a prueba las reacciones características de ciertos iones que pueden causar el cambio de color de la solución objeto de examen, la formación de precipitado o otros cambios visibles.

De acuerdo con sus propiedades, los cationes se clasifican en seis grupos. Cada grupo tiene un reactivo común que puede ser utilizado para separarlos de la solución. Para obtener resultados significativos, la separación sigue una secuencia llamada especifa procedimientos analíticos.

Otra técnica importante que se utiliza para identificar Catíos de metal es la prueba de la llama: Este procedimiento se basa en los espectros de emisión característico para cada elemento cuando está en contacto con la llama. La prueba consiste en introducir la muestra en la llama y observando el color resultante.

Las muestras se manejan generalmente con un pre -alambre de platino limpiado con ácido clorhídrico para eliminar los residuos de analitos mencionados ensayo a la llama above.Their se basa en el hecho de que cuando se suministra una cierta cantidad de energía a un elemento químico (por llama , la energía en forma de calor), algunos electrones de la última capa de valencia absorber esta energía va a un nivel de energía más alto, produciendo lo que llamamos el estado excitado.

Cuando uno de estos electrones excitados volver al estado fundamental , se libera la energía recibida anteriormente en forma de radiación. Cada elemento libera radiación a una longitud de onda característica porque la cantidad de energía requerida para excitar un electrón es único para cada elemento.

La radiación liberada por algunos elementos tiene una longitud de onda en el rango del espectro visible , es decir, el ojo humano es capaz de ver por el color. Por lo tanto, es posible para identificar la presencia de ciertos elementos debido al color característico que emiten cuando se calienta en una llama.

Fisicoquímica

La química física es el estudio de las propiedades físicas y químicas de la materia, incluidos los fenómenos patológicos atómica y subatómica , desde el punto de vista de las leyes y conceptos de la física.

La fisicoquímica aplica los principios, prácticas y conceptos de la física, tales como el movimiento , la energía , la fuerza , el tiempo , la termodinámica , la mecánica cuántica , mecánica estadística ydinámica para explicar los fenómenos químicos.

Disciplinas de la química física

El físico-químico se puede subdividir en varias disciplinas. Entre ellos se pueden mencionar la química cuántica , lostermodinámica química , la cinética química , la mecánica estadística y la electroquímica .

 Los termodinámica química estudia las causas y efectos de los cambios en la temperatura , la presión y el volumen en sistemas químicos. Puesto de manifiesto la fusión de hielo – un ejemplo de aumento de entropía .

La química cuántica es una rama físico-químico cuyo foco principal es la aplicación de los conceptos de la mecánica cuántica a los modelos físicos y experimentales de los sistemas químicos.

Una de las herramientas utilizadas en estos estudios es la espectroscopia, en el que la información de la cuantificación de energía a la escala molecular puede ser obtenido. Las técnicas espectroscópicas más comunes son de infrarrojos espectroscopia (IR) y de resonancia magnética nuclear (NMR).

Los estudios en química cuántica son bastante teórica y el trabajo tienen una gran interfaz de la química computacional , con el objetivo de calcular las predicciones de la teoría cuántica a las especies poliatómicas. Estos cálculos se realizan en los equipos.

Por este medio, la química cuántica investigar aspectos que intervienen en las reacciones químicas tales como los estados fundamentales y excitados átomos y moléculas en el estado de transición que se produce durante las reacciones químicas.

Los principales objetivos de la química cuántica incluyen el aumento de la precisión de sistemas moleculares pequeños y la transformación de moléculas grandes, que está limitado por una razón: el tiempo de cálculo aumenta cuanto mayor es el número de átomos en una molécula.

Otra serie de cuestiones importantes giran en torno a las reacciones químicas espontáneas y propiedades y que una mezcla de compuestos químicos.

Estos aspectos son estudiados por la termodinámica química , lo que proporciona la posibilidad de una reacción de proceder, la cantidad de energía que puede ser convertida en trabajo y el estudio de las propiedades tales comocoeficiente de expansión térmica , la tasa de variación de entropía de un gas o un líquido. Los termodinámica clásica se refiere más a los sistemas en equilibrio y cambios reversibles.

La idea básica de la cinética química es la existencia de un estado de transición de alta potencia cuando los reactivosse convierten en productos , es decir, una barrera de energía.

En general, la mayor es esta barrera de energía, más lenta es la reacción de la segunda idea clave es que la mayoría de las reacciones químicas se producen como una secuencia de reacciones elementales, cada uno con su propia transición de estado.

Los principales aspectos de la cinética química incluyen, tal como una velocidad de reacción depende de la temperatura y las concentraciones de los reactivos y catalizadores en la mezcla de reacción, así como la forma de los catalizadores y condiciones de reacción se pueden manipular para optimizar la velocidad de reacción.

 Uno de los objetivos del estudio electroquímica , lascélulas son dispositivos que utilizan las reacciones redox para generar electricidad.

La medición de la rapidez puede tener lugar una reacción se puede especificar con sólo unas pocas muestras a las concentraciones y control de la temperatura, en lugar de medir todas las posiciones y velocidades de cada molécula en la mezcla.

Este es un caso especial de otro concepto clave en la mecánica física química :. estadístico. Los estudios de mecánica estadística del comportamiento de los sistemas con alto número de entidades constitutivas del comportamiento de estas entidades.

Los componentes pueden ser átomos, moléculas, iones, entre otros.

Electroquímica es una rama de la química que estudia las reacciones químicas en una solución que implica un electrodo (un metal osemiconductor ) y un conductor iónico (por lo general una solución de electrolito ) que implica el intercambio de electrones entre el electrodo y el electrolito.

Este campo científico cubre todos los procesos químicas que implican la transferencia de electrones entre las sustancias, por lo que el procesamiento de la energía química en electricidad.

Cuando se produce este proceso, produciendo la transferencia de electrones, produciendo corriente eléctrica espontánea cuando se conecta a un circuito eléctrico, o mediante la producción de una diferencia de potencial entre dos polos, se llama una célula o de la batería (que a menudo se compone de múltiples células).

Cuando se proporciona un procedimiento tal, impulsado por la acción de una corriente eléctrica desde una fuente externa, este proceso se llama electrólisis .

Química Orgánica

La química orgánica es una especialidad dentro de la química que implica el estudio científico de la estructura, propiedades, composición, reacciones y la preparación (por síntesis o por otros medios) compuestos que contienencarbono y sus derivados.

Estos compuestos pueden contener átomos de otros elementos, incluyendo el hidrógeno , el nitrógeno , el oxígeno y los halógenos , fósforo , silicio y azufre.

Los compuestos orgánicos que forman la base de toda la vida en la tierra y son estructuralmente muy diversa . El rango de aplicación de compuestos orgánicos es enorme, y los principales componentes de muchos productos, tales como plásticos , medicamentos , productos petroquímicos , alimentos , explosivos y pinturas .

La cromatografía y la identificación estructural

historia de la química orgánica

 Nuclear espectrometría de resonancia magnética : una de las diversas técnicas utilizadas para la identificación estructural de un compuesto orgánico.

compuestos orgánicos naturales o productos sintéticos son a menudo mezclas y se han desarrollado una variedad de técnicas para evaluar la pureza y separar una sustancia de otro.

Las técnicas más modernas para la separación y análisis de muestras orgánicas son la cromatografía líquida de alta resolución y cromatografía de gases.

Los métodos de separación tradicionales incluyen la cristalización ,destilación , extracción con disolventes y cromatografía en columna .La resonancia magnética nuclear de protón (RMN) es la técnica más utilizada para la determinación de la estructura de los compuestos orgánicos y permite la asignación completa de la conectividad de los átomos y la misma estereoquímica.

Otros métodos ampliamente utilizados para el análisis de compuestos orgánicos son laespectroscopia de masas y la cristalografía . Las técnicas tales comoel análisis elemental , la espectroscopia infrarroja , la rotación ópticay espectroscopia UV/visible proporciona datos adicionales, que no se utilizan solo para la determinación estructural.

Propiedades físicas

Las propiedades físicas de los compuestos orgánicos incluyen tanto los aspectos cuantitativos y cualitativos. La información cuantitativa incluye el punto de fusión , punto de ebullición y el índice de refracción.

Las propiedades cualitativas incluyen olor , solubilidad , la consistencia y el color. Los compuestos orgánicos en comparación con inorgánica, tienen un bajo punto de fusión y punto de ebullición, estos valores están directamente correlacionados con la polaridad de las moléculas y de su peso molecular.

Algunos compuestos orgánicos, especialmente simétricos, subliman , es decir que se evaporan sin pasar por la etapa de fusión. Un ejemplo bien conocido de un compuesto orgánico sublimable es para-diclorobenceno.

Los compuestos orgánicos en general, no son muy estables a temperaturas superiores a 300 ° C, aunque existen algunas excepciones. compuestos orgánicos tienden a ser hidrófobos, es decir, que son menos solubles en agua que en disolventes orgánicos.

Las excepciones incluyen compuestos orgánicos que contienen grupos ionizables, así como alcoholes de bajo peso molecular, aminas y ácidos carboxílicos se producen enlaces de hidrógeno .

Nomenclatura y la estructura

La nomenclatura de estos compuestos sigue las especificaciones estipuladas por el sistemáticas de la IUPAC . Para utilizar la nomenclatura sistemática debe reconocer la estructura principal y sustituyentes.

Nombres no sistemáticos son comunes para las moléculas complejas, especialmente para los productos naturales. Por lo tanto, la dietilamida del ácido lisérgico o LSD, esta orden informalmente llamado, se nombran sistemáticamente (6a R , 9 R ) –N , N -dietil-7-metil-4,6,6a, 7,8,9-
hexahidroindolo- [4,3 fg ] quinolina-9-carboxamida.

Las moléculas orgánicas son descritas por las fórmulas estructurales , dibujos y combinaciones de símbolos químicos . La fórmula de línea se utiliza a menudo para representar a la orgánica molecular para ser simple y sin ambigüedades.

En este sistema, los puntos finales y las intersecciones de cada línea representa un átomo de carbono y los átomos de hidrógeno se pueden notar de forma explícita o asumidos a estar presente como implicado en el carbono tetravalente .

El concepto de grupos funcionales es central en la química orgánica, tanto como un medio para clasificar las estructuras y la manera de predecir las propiedades físico-químicas.

Un grupo funcional es un módulo molecular, y la reactividad de un grupo funcional, dentro de los límites, es similar en diferentes moléculas. Las moléculas se clasifican en función de sus grupos funcionales. Alcoholes, por ejemplo, siempre tienen que C -OH subunidad.

Los hidrocarburos alifáticos se subdividen en tres grupos de series homólogas de acuerdo a su estado de saturación: parafinas o alcanos no tienen enlaces dobles o triples enlaces ; olefinas o alquenos , que contienen uno o más dobles enlaces y alquinos que tienen uno o más triples enlaces.

Las otras moléculas se clasifican de acuerdo a estos grupos funcionales, alcohol , ácido carboxílico , éter , éster , amina , amida y otros.Compuestos saturados e insaturados también existen como estructuras cíclicas.

Los anillos más estables contienen cinco o seis átomos de carbono. Otra clase importante de compuestos orgánicos aromáticos son: el benceno es la sustancia más conocida, simple y estable. Estos hidrocarburos aromáticos contiene varios dobles enlaces conjugados y obedecen al modelo postulado por Kekulé.

Otra propiedad importante es que forman cadenas de carbono o redes que están conectadas por enlaces carbono-carbono. Este proceso de unión se denomina polimerización , mientras que las cadenas o redes se llaman polímeros. El compuesto original se denomina monómero.

Dos grupos principales de polímeros son: polímeros sintéticos y biopolímeros. Los polímeros sintéticos son producidos artificialmente y se conocen comúnmente como polímeros industriales.

Reacciones en Química Orgánica

Las reacciones orgánicas son reacciones químicas que implican compuestos orgánicos. La teoría general de estas reacciones implica conceptos de afinidad electrónica de átomos de clave, el impedimento estérico , ácido-base yproductos intermedios reactivos.

Los tipos básicos de reacción son reacciones de adición , reacciones de eliminación ,reacciones de sustitución , reacciones pericíclicas , reacciones de transposición y las reacciones redox.

Cada reacción tiene un mecanismo de reacción tutorial que explica como en la secuencia de reacción, aunque la descripción detallada de algunas medidas no siempre está claro a partir de una lista de reactivos individuales.

El curso de cualquier paso a paso mecanismo de reacción puede ser representada mediante flechas curvas que indican el movimiento de los electrones entre los reactivos, productos intermedios y productos finales.

 Mecanismo de un reacción de sustitución usando flechas: representación del electrón pares mueven.

La química orgánica aplicada se llama la química orgánica sintética . La síntesis de un nuevo compuesto es por lo general una tarea de resolución de problemas.

Los compuestos se sintetizan siguiendo una ruta sintética, donde la molécula toma forma después de múltiples pasos de conexión de moléculas más pequeñas. La práctica de la creación de nuevas rutas sintéticas para moléculas complejas se llama síntesis total.

Debido a la complejidad y el uso de reactivos caros menudo, necesita una planificación adecuada de cada etapa de reacción, buscando siempre el máximo rendimiento.

Bioquímica

La bioquímica es la ciencia que estudia los procesos químicos que tienen lugar en los organismos vivos. En general, consiste en estudiar la estructura y la función metabólica de componentes celulares y virales , tales como proteínas ,enzimas , carbohidratos , lípidos , ácidos nucleicos y otros.

Bioquímica estructural

Bioquímica estructural, como dice el nombre, el estudio de los aspectos estructurales debiomoléculas . La figura ilustra la pareamente entre las bases de guanina (G) y citosina (C), y dela timina (T), adenina (A) en una molécula deácido desoxirribonucleico (ADN) por enlaces de hidrógeno.

Esta rama bioquímica se refiere al estudio de los aspectos estructurales de biomoléculas. Las cuatro clases principales de biomoléculas son hidratos de carbono , los lípidos , las proteínas y ácidos nucleicos.

Muchas moléculas biológicas son polímeros: esta terminología, los monómeros son relativamente pequeñas moléculas pequeñas que están unidos entre sí para generar estas grandes macromoléculas. Diferentes macromoléculas pueden reunirse en complejos más grandes, a menudo se requieren para la actividad biológica.

Los hidratos de carbono, por ejemplo, consisten en diversos monómeros llamadosmonosacáridos . Algunos de estos monosacáridos incluyen glucosa (C 6 H 12 O 6), la fructosa (C 6 H 12 O 6 ) y desoxirribosa (C 5 H 10 O 4 ). Los lípidos se biosintetizan a partir de una molécula de glicerol en combinación con otras moléculas.

Los triglicéridos , la clase principal de lípidos, están constituidos por una molécula de glicerol y tres moléculas de ácidos grasos . Los ácidos grasos también se consideran monómeros pueden ser saturados o insaturados.

Las proteínas son muy grandes biomoléculas – biopolímeros macro – sintetizado a partir de monómeros llamados aminoácidos. Hay 20 aminoácidos esenciales, cada uno que contiene un grupo carboxilo , un grupo amino y un llamado grupo de cadena lateral “R”. El grupo “R” varía entre los aminoácidos, lo que hace cada uno de estos aminoácidos es diferente el uno del otro.

Estas diferencias y las cadenas laterales de estas propiedades influyen en gran medida la conformación tridimensional de una proteína. Cuando los aminoácidos se combinan para formar una conexión especial llamado enlace peptídico.

Estas son reacciones de deshidratación y de los productos puede ser un péptido o proteína. Finalmente, los ácidos nucleicos son biomoléculas que intervienen en el almacenamiento, la transferencia y la traducción de la información genética: El ADN y ARN.

Estos ácidos nucleicos tienen un alto peso molecular , y contienen en su estructura molecular de ácido fosfórico , azúcares de pentosa(monosacárido), y bases de purina y pirimidina . Por lo tanto son macromoléculas compuestas de nucleótidos.

Los nucleótidos son adenina , citosina , guanina , timina y uracilo , timina y sólo está presente en el ADN y uracilo en el ARN solamente. La adenina se une con la timina y uracilo; guanina y citosina sólo pueden conectarse entre sí.

Metabólica bioquímica

La bioquímica metabólica estudia los procesos de anabolismo y el catabolismo de las biomoléculas, las vías metabólicas y los procesos energéticos que participan en estas reacciones químicas. Los carbohidratos tienen como una de sus funciones el almacenamiento de energía.

La glucosa entre biomoléculas, tiene un papel central como fuente de energía para la mayoría de las formas de vida. Los polisacáridos de reserva se descomponen en sus monómeros: En los animales, el glucógeno se descompone enzimáticamente en residuos de glucosa).

La glucosa se metaboliza principalmente por una ruta muy importante de 10 etapas llamadas glucólisis o vía glucolítica. El resultado neto de esta secuencia de reacciones para romper una molécula de glucosa en dos moléculas de piruvato es la producción de dos moléculas de ATP (adenosina trifosfato), la fuente de energía de las células, junto con dos equivalentes de reducción en forma de NADH.

La energía también se puede obtener a través de procesos anaeróbicos, en los que las células no se basan en la presencia de oxígeno suficiente. Estos procesos se denominan fermentación . Otras vías importantes son la biosíntesis y degração de lípidos.

La síntesis de ácidos grasos implica moléculas de acetil-CoA y, posteriormente, laesterificación para la producción de triglicéridos en un proceso llamado lipogénesis.

Los ácidos grasos se sintetizan por la acción de la enzima sintasa de ácidos grasos , que se polimerizan y unidades inferiores acetil-CoA. Las cadenas de acilo se extienden por un ciclo de reacciones que añaden un grupo acetilo , para reducirlo a un alcohol y deshidratar a un grupo alqueno y reduciendo después de nuevo a un grupo alcano.

Los ácidos grasos posteriormente se pueden convertir en los triglicéridos, que se almacenan en el hígado y el tejido adiposo . Dado que la degradación de los lípidos se lleva a cabo el proceso de beta – oxidación y se produce en la mitocondria y / o los peroxisomas para generar acetil-CoA.

En su mayor parte, los ácidos grasos se oxidan por un mecanismo que es similar, pero no idéntica, la reacción inversa de la síntesis de ácidos grasos. Es decir, dos fragmentos de carbono se retiran secuencialmente el extremo ácido después de las etapas de deshidrogenación, la hidratación y la oxidación, para formar un ácido ceto , que se fragmenta entonces en una reacción tiolisis.

El acetil-CoA se convierte entonces en la ATP, en última instancia, CO 2 , H 2 O, usando el ciclo del ácido cítrico y la cadena de transporte de electrones . Es interesante a destacar que por este hecho, el ciclo de Krebs puede comenzar en acetil-CoA cuando la grasa se utiliza como fuente de energía cuando hay poca o ninguna disponible.

La eficiencia energética de la oxidación completa de una molécula de ácido palmítico , por ejemplo, es de 106 moléculas de ATP. Los ácidos grasos insaturados e impares insaturados y un número par de átomos de carbono requieren pasos adicionales a la degradación enzimática.

Bioquímica Metabólica investiga las vías metabólicas en los organismos vivos , y analizar el consumo de energía de estas reacciones bioquímicas. La reacción aparece muestra la última etapa de reacción en el proceso de la degradación de ácidos grasos : Estas moléculas se degradan en una molécula más pequeña llamada acetil CoA , que genera energía en forma de ATP en las reacciones posteriores.

Sonoquímica

Sonoquímica, es la rama química que estudia el uso de ondas sonoras de alta frecuencia ( ultrasonido ) para promoverlas reacciones químicas.

La cavitación acústica generada por métodos sonochemical, permite la producción de compuestos tales como TiO 2 ( dióxido de titanio ), H 2 O 2 ( peróxido de hidrógeno ), los radicales libres y otros.

La química, la educación y la sociedad

historia de la química inorgánicaLa aplicación de la química a los procesos industriales y el desarrollo de nuevos productos trajo beneficios, sin duda, invaluables para todala humanidad.

El descubrimiento de las drogas – por ejemplo, lapenicilina  y taxol – a partir de fuentes naturales y sustancias sintéticas capaces de obtener en el laboratorio – como dipirona yomeprazol – alivio proporcionado y cura de diversas enfermedades.

En consecuencia, la esperanza de vida aumentó población. Además de los medicamentos, la investigación en el sector químico generado el desarrollo de nuevos combustibles , materiales tales comopolietileno y nylon , productos, cosméticos y cuidado personal,alimentos , productos petroquímicos , pinturas y barnices , entre otros.

Tras el desarrollo de procesos químicos industriales, los problemas generados por la eliminación inadequando de sustancias y productos químicos condujo a nuevos problemas, tales como la contaminación del medio ambiente.

Dadas estas consecuencias indeseables cayeron a los químicos no sólo el desarrollo de nuevos productos y procesos químicos eficientes, pero el plan que ellos estaban limpias, evitando los daños causados por algunos productos químicos.

Propuestas y acciones de remediación ambiental , dirigidos a la corrección de las zonas afectadas, así como el uso racional de los recursos naturales son preocupaciones inherentes a estos profesionales.

La profesión química está regulado y se le asigna laenseñanza , la participación en entornos industriales y de investigación. La gama de actividades también implican el diseño, planificación y control de la producción; desarrollo de productos; las operaciones y el control de procesos químicos; saneamiento; la ciencia forense ; tratamiento de residuos industriales; la seguridad; la gestión ambiental, y en algunos casos las empresas específicas, ventas, planificación y gestión técnica industrial.

El primer laboratorio para la enseñanza de la química en Portugal se instaló en el Museo Laboratorio de la Universidad de Coimbra.

Construido en 1772, a instancias del Marqués de Pombal y ahora alberga el Museo de la Ciencia de la Universidad de Coimbra. En Brasil, la sustancia química se ha convertido en una disciplina en una serie de instituciones después de la llegada de la corte portuguesa en el país en 1808.

El primero de estos cursos se enseñan en los cursos existentes en la Real Academia Militar , fundada en 1810 en Río de Janeiro por el príncipe regente Juan VI de Portugal. Debido a la falta de personal local para ocupar el puesto de profesor de la química, el químico británico Daniel Gardner fue contratado para realizar esta función. Él llevó a cabo el asiento hasta su retiro en 1825.

Los cursos de química son generalistas – que promueven la química orgánica, química inorgánica, química analítica, química física y bioquímica – con clases teóricas y experimentales.

La primera mitad del curso también incluye temas como el cálculo diferencial e integraly físico , fundamental para profundizar en ciertos temas.

Muchas universidades permiten la elección de opciones en el curso de graduación: la formación de profesores de química (por cursos educativos y de formación en las instituciones educativas); química básica (para estudiantes que tienen un interés en la investigación básica y/o deseen realizar estudios de posgrado y la química industrial (el estudiante asiste a una lista de temas que permiten una penetración en las operaciones industriales y las industrias etapa).

Otras universidades ofrecen la clasificación ya en la matrícula, como industrial, tecnológico, medioambiental, química, alimentos, petróleo y los textiles.

Entre las sociedades científicas importantes en las comunidades de habla portuguesa, se pueden citar la Sociedad química de Brasil y la Sociedad Portugués química.

Estas instituciones están diseñados para el cuidado de la química cuestión de mérito, en sus científicos, espistemológicos, aspectos metodológicos y pragmáticos.

Estas empresas están abiertas a la participación de los profesionales en química y campos relacionados con el trabajo y en el desarrollo y consolidación comunidad, la difusión de la química y sus relaciones, aplicaciones y consecuencias para el desarrollo del país y mejorar la calidad de vida de los ciudadanos.

Varios concursos científicos , nacionales e internacionales, están diseñados para estimular el interés por la química en la universidad.Desde 1986 , el Brasil promueve la Olimpiada Química.

El primerIberoamericana Olimpiada de Química se llevó a cabo en el año 1995 , en Mendoza (Argentina) . En 1968 , la ciudad de Praga , a continuación, la República Checa , fue sede de la primera Olimpiada Internacional de Química.

El año 2011 fue considerado como el Año Internacional de la Química , como resultado de la reunión de la Asamblea General de las Naciones Unidas (AGNU), celebrada el 31 de julio a la 6 agosto de 2009 enGlasgow , Escocia.

El orden del día de las celebraciones fue organizado por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada(IUPAC) y la UNESCO ( UNESCO).

El objetivo del Año Internacional de la Química fue para celebrar las contribuciones de la química al bienestar de la humanidad, haciendo hincapié en la importancia de la química de los recursos naturales de manera sostenible.

En 2011 también se celebra el centenario de la primera vez que el Premio Nobel de Química fue otorgado a una mujer, Marie Curie , por su investigación con radioisótopos. También fue la primera vez que una mujer ganó uno de los cinco modos de la adjudicación.

Este hecho motivó varias celebración por la contribución de las mujeres a la ciencia durante el Año Química.

El Premio Nobel es otorgado anualmente por la Real Academia Sueca de Ciencias a varios científicos de diferentes campos, incluyendo laquímica.

El premio fue creado a partir de la voluntad de Alfred Nobel para premiar a personalidades que contribuyan al bienestar de la humanidad. Este premio es administrado por la Fundación Nobel , otorgado por un comité formado por cinco miembros elegidos por la Real Academia Sueca de Ciencias.

El primer Premio Nobel de Química fue concedido en 1901 a Jacobus Henricus van’t Hoff , la Holanda , por su descubrimiento de las leyes de la dinámica química y la presión osmótica en las soluciones.