La ubicuidad de la química en las
ciencias naturales hace que sea considerada como una de las ciencias básicas.
La química es de gran importancia en muchos campos del conocimiento, como la ciencia de materiales, la biología, la farmacia,
la medicina, la geología, la ingeniería y la astronomía, entre otros.
Los procesos naturales estudiados
por la química involucran partículas fundamentales (electrones, protones y
neutrones), partículas compuestas (núcleos atómicos, átomos y moléculas) o
estructuras microscópicas como cristales y superficies.
Desde el punto de vista
microscópico, las partículas involucradas en una reacción química pueden
considerarse como un sistema cerrado que intercambia energía con su entorno. En
procesos exotérmicos, el sistema libera energía a su entorno, mientras que un
proceso endotérmico solamente puede ocurrir cuando el entorno aporta energía al
sistema que reacciona. En la gran mayoría de las reacciones químicas hay flujo
de energía entre el sistema y su campo de influencia, por lo cual podemos
extender la definición de reacción química e involucrar la energía cinética
(calor) como un reactivo o producto.
Aunque hay una gran variedad de
ramas de la química, las principales divisiones son:
- Química Orgánica
- Química Inorgánica
- Fisicoquímica
- Química analítica
- Bioquímica
Es común que entre las comunidades
académicas de químicos la química analítica
no sea considerada entre las subdisciplinas principales de la química y sea vista
más como parte de la tecnología química. Otro aspecto notable en esta clasificación es que la
química inorgánica sea definida como "química no orgánica". Es de
interés también que la Química Física es diferente de la Física Química.
La diferencia es clara en inglés: "chemical physics" y "physical
chemistry"; en español, ya que el adjetivo va al final, la equivalencia
sería:
- Química física : Physical
Chemistry
- Física química : Chemical
physics
Usualmente los químicos son educados
en términos de físico-química (Química Física) y los físicos trabajan problemas
de la física química.
La gran importancia de los sistemas
biológicos hace que en nuestros días gran parte del trabajo en química sea de
naturaleza bioquímica. Entre los problemas más interesantes se encuentran, por ejemplo,
el estudio del desdoblamiento de las proteínas y la relación entre secuencia,
estructura y función de proteínas.
Si hay una partícula
importante y representativa en la química es el electrón. Uno de los mayores logros de la química es haber llegado
al entendimiento de la relación entre reactividad química y distribución
electrónica de átomos, moléculas o sólidos. Los químicos han tomado los
principios de la mecánica cuántica
y sus soluciones fundamentales para sistemas de pocos electrones y han hecho
aproximaciones matemáticas para sistemas más complejos. La idea de orbital
atómico y molecular es una forma sistemática en la cual la formación de enlaces
es entendible y es la sofisticación de los modelos iniciales de puntos de
Lewis. La naturaleza cuántica del electrón hace que la formación de enlaces sea
entendible físicamente y no se recurra a creencias como las que los químicos
utilizaron antes de la aparición de la mecánica cuántica. Aún así, se obtuvo
gran entendimiento a partir de la idea de puntos de Lewis.
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