QUIMICA

QUIMICA GENERAL 

1. INTRODUCCION A LA QUIMICA

La Química General es, como su nombre lo indica, la parte de la química que debe sentar las bases para estudios más avanzados de esta ciencia. Al aprender Química se aprende a entender el

Comportamiento de los átomos y las moléculas, lo que además permite comprender mejor otras áreas de la ciencia, la tecnología y la ingeniería moderna.

En química se trabaja en tres mundos muy distintos: por un lado la mayor parte de las mediciones se

Hacen a escala macroscópica con objetos reconocibles a simple vista, se razona en términos de un

Mundo de átomos y moléculas, y se describe lo que ocurre en un mundo simbólico.

Todos los principios, herramientas y técnicas de la Química se desarrollan en el laboratorio. La experiencia de observar un fenómeno químico y luego explicarlo no se puede ganar simplemente leyendo un libro de texto o escuchando una clase. Es en el laboratorio donde la Química “está viva”.

Los objetivos de un experimento de laboratorio son en general diseñar y construir aparatos, desarrollar técnicas, registrar e interpretar datos y deducir teorías de modo que el mundo real pueda ser mejor explicado y comprendido. En particular, los trabajos de laboratorio que se realizaran en este curso se han seleccionado con el propósito de dar la oportunidad de observar variados fenómenos de la Química bajo condiciones controladas y deducir de las observaciones los principios básicos que constituyen el fundamento de esta disciplina científica.

Así, el laboratorio de Química debe ser un lugar de descubrimiento y aprendizaje, pero que puede convertirse en una experiencia frustrante y peligrosa si no se acude con la suficiente preparación previa, habiendo estudiado los pasos a seguir en cada ensayo, observando las reglas de seguridad pertinentes y conociendo cómo han de elaborarse los resultados.

2. IMPORTANCIA DE LA QUIMICA

Es una ciencia fundamental en el desarrollo tecnológico del mundo, siempre se descubren nuevos cuerpos. Las sustancias químicas naturales proporcionan energía ayudando a las personas a mantenerse saludables, al contrario de otros productos químicos queden llegar a causar enfermedades, estas sustancias están presentes en todos los productos que nosotros utilizamos a diario y nos son de gran ayuda en el mundo actual.

2.1             IMPORTANCIA DE LA QUIMICA CON OTRAS CIENCIAS

La quimica es una ciencia central, porque sirve de apoyo a otras ciencias como la física, la biología, la geología, la petroquímica, etc. Además permite satisfacer las necesidades humanas en diferentes áreas o campos de la actividad humana. Tenemos:

1) En medicina: La química ayuda con la síntesis de diferentes fármacos (antibióticos, analgésicos, antidepresivos, vacunas, vitaminas, hormonas, radioisótopos, etc.), para el tratamiento de muchas enfermedades y para el mejoramiento de la salud en general.

2) En nutrición: La química permite sintetizar sustancias llamadas saborizantes y colorantes para mejorar ciertas propiedades de los alimentos, y de ese modo puedan ingerirse con facilidad; los preservan tés para que los alimentos no se deterioren en corto tiempo; también la química determina las sustancias vitales que requiere el organismo (minerales, vitaminas, proteínas, etc.)

3) En agricultura: Gracias a los productos químicos como abonos y fertilizantes se aumenta la productividad del suelo, y se logra satisfacer las necesidades de alimentación cada vez más crecientes. Además con el uso de insecticidas, fungicidas y pesticidas, se controla muchas enfermedades y plagas que afectan al cultivo.

4) En textilería y cuidado de la ropa: La química ayuda potencialmente a satisfacer esta necesidad, Sintetizando muchas fibras textiles (rayón, orlón, nylon), colorantes para el teñido, sustancias para el lavado (jabones, detergentes, etc.), persevantes de fibras naturales y sintéticas, etc.

5) En medio ambiente: Ayuda en el tratamiento y control de sustancias contaminantes que afectan a nuestro ecosistema (agua, suelo y aire), y en la asistencia de desastres ecológicos tales como derrames de petróleo, caída de lluvia ácida, incendios forestales, etc.

6) En arqueología: Determinar antigüedad de restos fósiles.

7) En mineralogía: Técnicas de extracción y purificación de metales.

8) En astronomía: Combustibles químicos para los cohetes, ropa y alimentos concentrados para los astronautas.

3. HISTORIA

Las primeras experiencias del ser humano como químico se dieron con la utilización del fuego en la transformación de la materia, la obtención de hierro a partir del mineral y de vidrio a partir de arena son claros ejemplos. Poco a poco la especie humana se dio cuenta de que otras sustancias también tienen este poder de transformación. Se dedicó un gran empeño en buscar una sustancia que transformara un metal en oro, lo que llevó a la creación de la alquimia. La acumulación de experiencias alquímicas jugó un papel vital en el futuro establecimiento de la química.

La química es una ciencia empírica, ya que estudia las cosas por medio del método científico, es decir, por medio de la observación, la cuantificación y, sobre todo, la experimentación. En su sentido más amplio, la química estudia las diversas sustancias que existen en nuestro planeta así como las reacciones que las transforman en otras sustancias. Por otra parte, la química estudia la estructura de las sustancias a su nivel molecular. Y por último, pero no menos importante, sus propiedades.

4. DIVISIÓN DE LA QUÍMICA DE ACUERDO A SU CAMPO DE ESTUDIO.

La química cubre un campo de estudios bastante amplio, por lo que en la práctica se estudia de cada tema de manera particular. Las seis principales y más estudiadas ramas de la química son:

• Química inorgánica: síntesis y estudio de las propiedades eléctricas, magnéticas y ópticas de los compuestos formados por átomos que no sean de carbono (aunque con algunas excepciones). Trata especialmente los nuevos compuestos con metales de transición, los ácidos y las bases, entre otros compuestos.
• Química orgánica: Síntesis y estudio de los compuestos que se basan en cadenas de carbono.
• Bioquímica: estudia las reacciones químicas en los seres vivos, estudia el organismo y los seres vivos.
• Química física: estudia los fundamentos y bases físicas de los sistemas y procesos químicos. En particular, son de interés para el químico físico los aspectos energéticos y dinámicos de tales sistemas y procesos. Entre sus áreas de estudio más importantes se incluyen la termodinámica química, la cinética química, la electroquímica, la mecánica estadística y la espectroscopia. Usualmente se la asocia también con la química cuántica y la química teórica.
• Química industrial: Estudia los métodos de producción de reactivos químicos en cantidades elevadas, de la manera económicamente más beneficiosa. En la actualidad también intenta aunar sus intereses iniciales, con un bajo daño al medio ambiente.
• Química analítica: estudia los métodos de detección (identificación) y cuantificación (determinación) de una sustancia en una muestra. Se subdivide en Cuantitativa y Cualitativa.

Además existen múltiples su disciplinas que, por ser demasiado específicas o bien multidisciplinares, se estudian individualmente:

• astro química
• electroquímica
• fotoquímica
• magneto química
• nano química (relacionada con la nanotecnología)
• petroquímica
• geoquímica: estudia todas las transformaciones de los minerales existentes en la tierra.
• química computacional
• química cuántica
• química macromolecular: estudia la preparación, caracterización, propiedades y aplicaciones de las macromoléculas o polímeros;
• química medioambiental: estudia la influencia de todos los componentes químicos que hay en la tierra, tanto en su forma natural como antropogénica;
• química nuclear
• química organometálica
• química supramolecular
• química teórica

5. DESARROLLO HISTÓRICO DE LA QUÍMICA

ÉPOCA	AÑO	CARACTERÍSTICA
PRIMITIVA	4000-5000 A.C.	*Se aprende el arte de extraer metales de la Tierra, como plata, cobre , oro *Por técnicas rudimentarias se fabrican Herramientas y utensilios de cocina.
DOCTRINAS QUÍMICAS ANTIGUAS	VI A.C.	*Se consideran cuatro elementos: Tierra, aire, agua y fuego, que sirven de soporte a las cualidades fundamentales: caliente, frío, seco y húmedo.
ALQUIMIA	300 A.C. 1500 D.C.	*Se trata de producir la piedra filosofal , mineral que convierte cualquier metal en oro. *Se trata de producir el elixir de la vida una medicina que curaría cualquier enfermedad y la juventud eterna. *Se descubren técnicas químicas , nuevos metales, sustancias nuevas, jarabes , remedios ,etc.
MACROQUÍMICA	1520	*Paracelso trata de explicar los procesos vitales y relaciona la química con la medicina. *Se producen notables adelantos en el campo de la salud, y su nombre cambia de Alquimia por Química.
TEORÍA DEL FLOGISTO	1661	*Fenómenos esenciales de combustión y reducción, en la combustión se desprende flogisto acompañado por luz y calor, queda el residuo o ceniza. Principio inflamable.
MODERNA	1795	*Descubrimiento de la teoría , en la experimentación, modificando las concepciones teóricas de la química y su aplicación en la industria

6.   QUIMICA ORGANICA

En 1828, el químico alemán Federico Wohler, preparo en su laboratorio cianato de amonio y después al calentarlo, notó que se había transformado en cristales blancos y sedosos de urea, sustancia que hasta entonces solo de había en contado en la orina, lo cual nos dice que es un compuesto Orgánico.

La Química orgánica es la Química de los compuestos de carbono.

Este hecho sorprendente sirvió para desechar la antigua teoría de que todos los compuestos una fuerza vital que solo podía ser poseída por la naturaleza.

Desde entonces se empezaros a producir compuestos orgánicos en el laboratorio que en la actualidad llegan al millón.

La principal razón para conservar la división de la Química en Inorgánica y Orgánica es que actualmente son tan numerosos los compuestos conocidos, tanto Inorgánicos como orgánicos, que se hace imposible estudiarlos a todos en conjunto.

Ø  La química orgánica

La química orgánica es la rama de la química que estudia una clase numerosa de moléculas que contienen carbono, conocidos como compuestos orgánicos.

Los compuestos estudiados pueden dividirse en:

- compuestos alifáticos

- compuestos aromáticos

- compuestos heterocíclicos

- compuestos fisiológicamente activos

- compuestos organometálicos

- polímeros

5.1 Importancia de la Química Orgánica

Más del 95% de las sustancias químicas conocidas son compuestos del carbono y más de la mitad de los químicos actuales en el mundo se denominan a sí mismos químicos orgánicos.

Todos los compuestos responsables de la vida (ácidos nucleicos, proteínas, enzimas, hormonas, azúcares, lípidos, vitaminas, etc.) son sustancias orgánicas.

El progreso de la Química Orgánica permite profundizar en el esclarecimiento de los procesos vitales.

La industria química (fármacos, polímeros, pesticidas, herbicidas, etc.) juega un papel muy importante en la economía mundial e incide en muchos aspectos de nuestra vida diaria con sus productos.

7. QUIMICA INORGANICA

La química inorgánica se encarga del estudio integrado de la formación, composición, estructura y reacciones químicas de los elementos y compuestos inorgánicos (por ejemplo, ácido sulfúrico o carbonato cálcico); es decir, los que no poseen enlaces carbono-hidrógeno, porque éstos pertenecen al campo de la química orgánica. Dicha separación no es siempre clara, como por ejemplo en la química órgano metálica que es una superposición de ambas.

Antiguamente se definía como la química de la materia inorgánica, pero quedó obsoleta al desecharse la hipótesis de la fuerza vital, característica que se suponía propia de la materia viva que no podía ser creada y permitía la creación de las moléculas orgánicas. Se suele clasificar los compuestos inorgánicos según su función en ácidos, bases, óxidos y sales, y los óxidos se les suele dividir en óxidos metálicos (óxidos básicos o anhídridos básicos) y óxidos no metálicos (óxidos ácidos o anhídridos ácidos)

• Compuestos y sustancias importantes

Hay muchos compuestos y sustancias inorgánicas de gran importancia, comercial y biológica. Entre ellos:

• muchos fertilizantes, como el nitrato amónico, potásico, fosfatos o sulfatos...
• muchas sustancias y disolventes cotidianos, como el amoníaco, el agua oxigenada, la lejía, el sal fuman
• muchos gases de la atmósfera, como el oxígeno, el nitrógeno, el dióxido de carbono, los óxidos de nitrógeno y de azufre...
• todos los metales y las aleaciones
• los vidrios de ventanas, botellas, televisores...
• las cerámicas de utensilios domésticos, industriales, o las losetas de las lanzaderas espaciales.
• el carbonato de calcio de nuestros huesos
• los chips de silicio semiconductores que hacen posible la microelectrónica y los ordenadores
• las pantallas LCD
• el cable de fibra óptica
• muchos catalizadores de interés industrial
• el centro activo de los metales o enzimas