Postal Elemento de química de hierro de rueda ferrosa

Química del árabe: ك・chem ء latinizada (kēme), que significa "valor") es la ciencia de la materia y los cambios que experimenta. La física también aborda la ciencia de la materia, pero, si bien la física adopta un planteamiento más general y fundamental, la química es más especializada, pues se ocupa de la composición, el comportamiento, la estructura y las propiedades de la materia, además de los cambios que experimenta durante las reacciones químicas. Es una ciencia física para los estudios de diversos átomos, moléculas, cristales y otros agregados de materia, ya sea aislados o combinados, que incorpora los conceptos de energía y entropía en relación con la espontaneidad de los procesos químicos. Las disciplinas dentro de la química se agrupan tradicionalmente por el tipo de materia que se estudia o el tipo de estudio. Entre ellos se incluyen la química inorgánica, el estudio de la materia inorgánica; la química orgánica, el estudio de la materia orgánica; la bioquímica, el estudio de las sustancias encontradas en organismos biológicos; la química física, los estudios de sistemas químicos relacionados con la energía a escala macro, molecular y submolecular; la química analítica, el análisis de muestras de materiales para comprender su composición y estructura químicas. En los últimos años han surgido muchas disciplinas más especializadas, como la neuroquímica o el estudio químico del sistema nervioso (ver subdisciplinas). Resumen La química es el estudio científico de la interacción de sustancias químicas constituidas por átomos o partículas subatómicas: protones, electrones y neutrones. Los átomos se combinan para producir moléculas o cristales. La química es a menudo llamada "la ciencia central" porque conecta las otras ciencias naturales como la astronomía, la física, la ciencia material, la biología y la geología. La génesis de la química se remonta a ciertas prácticas, conocidas como alquimia, que se habían practicado durante varios milenios en diversas partes del mundo, en particular en el Oriente Medio. La estructura de los objetos que usamos comúnmente y las propiedades de la materia con la que interactuamos comúnmente son consecuencia de las propiedades de las sustancias químicas y sus interacciones. Por ejemplo, el acero es más difícil que el hierro porque sus átomos se unen en un entramado cristalino más rígido; la madera se quema o sufre una oxidación rápida porque puede reaccionar espontáneamente con el oxígeno en una reacción química por encima de cierta temperatura; el azúcar y la sal se disuelven en el agua porque sus propiedades moleculares/iónicas son tales que se prefiere disolver en las condiciones ambientales. Las transformaciones que se estudian en la química son el resultado de la interacción entre diferentes sustancias químicas o entre materia y energía. La química tradicional implica el estudio de las interacciones entre sustancias en un laboratorio químico utilizando diversas formas de cristalería de laboratorio. Laboratorio, Instituto de Bioquímica de Colonia La reacción química es una transformación de algunas sustancias en una o más sustancias. Se puede representar simbólicamente mediante una ecuación química. El número de átomos de la izquierda y de la derecha en la ecuación para una transformación química suele ser igual. La naturaleza de las reacciones químicas que puede sufrir una sustancia y los cambios energéticos que pueden acompañarla están limitados por ciertas normas básicas, conocidas como leyes químicas. Las consideraciones energéticas y de entropía son invariablemente importantes en casi todos los estudios químicos. Las sustancias químicas se clasifican en función de su estructura, fase y composición química. Se pueden analizar utilizando herramientas de análisis químico, por ejemplo, espectroscopia y cromatografía. La química forma parte integrante del programa de estudios científicos, tanto en la enseñanza secundaria como en los primeros años. En estos niveles, a menudo se le llama "química general", que es una introducción a una amplia variedad de conceptos fundamentales que permiten al estudiante adquirir herramientas y habilidades útiles en los niveles avanzados, por lo que la química se estudia invariablemente en cualquiera de sus diversas subdisciplinas. A los científicos que se dedican a la investigación química se les conoce como químicos. La mayoría de los químicos se especializan en una o más subdisciplinas. Historia Los antiguos egipcios fueron pioneros en el arte de la química sintética "húmeda" hasta hace 4.000 años. Para el año 1000 a.C., las antiguas civilizaciones utilizaban tecnologías que constituían la base de las diversas ramas de la química, como la extracción metalizado de sus minerales, la fabricación de cerámica y glazas, la fermentación de la cerveza y el vino, la fabricación de pigmentos para cosméticos y pintura, la extracción de productos químicos de plantas para la medicina y el perfume, la fabricación de queso, la piel curtida, el curtido de cueros, la elaboración de grasas y la fabricación de jabón y la limo ze. La génesis de la química se puede rastrear hasta el fenómeno ampliamente observado de la quema que llevó a la metalurgia: el arte y la ciencia de los minerales de procesamiento para obtener metales (por ejemplo, la metalurgia en la India antigua). La codicia por el oro condujo al descubrimiento del proceso para su purificación, a pesar de que los principios subyacentes no se entendían bien—se pensaba que era una transformación más que una purificación. En esos días, muchos académicos pensaban que era razonable creer que existían medios para transformar metales (básicos) más baratos en oro. Esto dio paso a la alquimia y a la búsqueda de la Piedra Filosofal que se creía que traía consigo tal transformación por simple tacto el atomismo se remonta al 440 a.C., como lo que podría indicarse en el libro De Rerum Natura (La naturaleza de las cosas) escrito por la Lucretiuana romana en el 50 a.C. Gran parte del desarrollo temprano de métodos de purificación es descrito por Pliny el Viejo en su Naturalis Historia. A continuación figura un esbozo provisional: 1. Alquimia egipcia [3.000 a.C. - 400 a.C.], formular teorías tempranas de "elementos" como el Ogdoad. 2 alquimia [332 a.C. - 642 a.C.], el rey Alejandro Magno conquista Egipto y funda Alejandría, con la mayor biblioteca del mundo, donde estudian estudiosos y sabios. 3. Alquimia árabe [642 CE - 1200], la conquista musulmana de Egipto (principalmente Alejandría); el desarrollo del método científico por Alhazen y Jābir ibn Hayyān revolucionan el campo de la química. 4. La Casa de la Sabiduría (árabe:・・ك; ‎;・al-Hikma), Al Andalus (árabe: Golden أ ن・・) y Alexandria (árabe:・・・) y Alexandria: إ:・・・ ح, las principales instituciones del mundo, en las que los científicos de todas las religiones y los grupos étnicos en expansión trabajaron juntos en armonía con los alcances de la Química en un tiempo conocido como la era islámica. 5. Jābir ibn Hayyān, al-Kindi, al-Razi, al-Biruni y Alhazen siguen dominando el campo de la química, dominándola y ampliando los límites del conocimiento y la experimentación. 6. Alquimia europea [1300 - presente], Pseudo-Geber se basa en la química árabe. 7. Química [1661], Boyle escribe su clásico texto de química The Skeptical Chymist. 8. Química [1787], Levita escribe sus clásicos Elementos de Química. 9. Química [1803], Dalton publica su Teoría Atómica. Los primeros pioneros de la química, e inventores del método científico moderno, fueron eruditos árabes y persas medievales. Introdujeron una observación precisa y una experimentación controlada en el campo y descubrieron numerosas sustancias químicas.[14] "La química como ciencia fue casi creada por los musulmanes; porque en este campo, donde los griegos (hasta donde sabemos) se limitaron a la experiencia industrial y a la vaga hipótesis, los Saracens introdujeron una observación precisa, un experimento controlado y registros cuidadosos. Inventaron y denominaron el albénico (al-anbiq), analizaron químicamente innumerables sustancias, compusieron lapidarios, alcalíes y ácidos distinguidos, investigaron sus afinidades, estudiaron y fabricaron cientos de medicamentos. La alquimia, que los musulmanes heredaron de Egipto, contribuyó a la química con miles de descubrimientos incidentales, y por su método, que fue el más científico de todas las operaciones medievales". Los químicos musulmanes más influyentes fueron Jābir ibn Hayyān (d. 815), al-Kindi (d. 873), al-Razi (d. 925), al-Biruni (d. 1048) y Alhazen (d. 1039). Las obras de Jābir se hicieron más conocidas en Europa a través de traducciones al latín de un pseudo-Geber en la España del siglo XIV, que también escribió algunos de sus propios libros con el seudónimo de "Geber". La contribución de los alquimistas y metalúrgicos indios al desarrollo de la química fue también bastante significativa. El surgimiento de la química en Europa se debió principalmente a la recurrente incidencia de la plaga y las plagas durante la llamada Edad Media. Esto dio lugar a la necesidad de medicamentos. Se pensó que existe una medicina universal llamada el Elixir de la Vida que puede curar todas las enfermedades, pero como la Piedra Filosofal, nunca se encontró. Para algunos practicantes, la alquimia era una actividad intelectual, con el tiempo, mejoraron en ella. Paracelsus (1493-1541), por ejemplo, rechazó la teoría de los cuatro elementos y sólo con una vaga comprensión de sus productos químicos y medicamentos, formó un híbrido de alquimia y ciencia en lo que se iba a llamar iatroquímica. De manera similar, las influencias de filósofos como Sir Francis Bacon (1561-1626) y René Descartes (1596-1650), que exigieron más rigor en las matemáticas y al eliminar el sesgo de las observaciones científicas, condujeron a una revolución científica. En la química, esto comenzó con Robert Boyle (1627-1691), quien llegó con una ecuación conocida como la Ley Boyle sobre las características del estado gaseoso. La química llegó a la mayoría de edad cuando Antoine Lavoysier (1743-1794), desarrolló la teoría de la conservación de masa en 1783 y el desarrollo de la teoría atómica por John Dalton alrededor de 1800. La Ley de Conservación de la Masa dio lugar a la reformulación de la química basada en esta ley y la teoría del oxígeno de la combustión, que se basó en gran medida en el trabajo de Levisier. Las contribuciones fundamentales de Levisier a la química fueron el resultado de un esfuerzo consciente por encajar todos los experimentos en el marco de una sola teoría. Estableció el uso consistente del balance químico, utilizó oxígeno para derrocar la teoría de phlogiston, y desarrolló un nuevo sistema de nomenclatura química y contribuyó al sistema métrico moderno. Lavosier también trabajó para traducir el lenguaje arcaico y técnico de la química en algo que pudiera ser fácilmente entendido por las masas en su mayoría sin educación, lo que condujo a un mayor interés público en la química. Todos estos avances en química llevaron a lo que normalmente se llama la revolución química. Las contribuciones de Levisier condujeron a lo que ahora se llama química moderna, la química que se estudia en las instituciones educativas de todo el mundo. Es por estas y otras contribuciones que Antoine Levisier es a menudo celebrado como el "Padre de la Química Moderna"[18]. El descubrimiento posterior de Friedrich Wöhler de que muchas sustancias naturales, compuestos orgánicos, se pueden sintetizar en un laboratorio de química, también ayudó a la química moderna a madurar desde su infancia. El descubrimiento de los elementos químicos tiene una larga historia desde los días de la alquimia y culminó en el descubrimiento de la tabla periódica de los elementos químicos por Dmitri Mendeleev (1834-1907) y posteriormente descubrimientos de algunos elementos sintéticos. Etimología Artículo principal: Química (etimología) La palabra química viene del estudio previo de la alquimia, que es un conjunto de prácticas que abarca elementos de química, metalurgia, filosofía, astrología, astronomía, misticismo y medicina. La alquimia a su vez se deriva de la palabra árabe "ك valor", que significa "ء", es la búsqueda de convertir el plomo u otro material básico común en oro[21]. Se cree que esta relación lingüística entre la búsqueda del valor y la alquimia tiene orígenes egipcios. Muchos creen que la palabra árabe "alquimia" se deriva de la palabra Chemi o Kimi, que es el antiguo nombre de Egipto en Egipto[22][23][24] La palabra fue posteriormente prestada por los griegos y por los árabes cuando ocuparon Alejandría (Egipto) en el siglo VII. Los árabes agregaron el artículo árabe definido "al" a la palabra, resultando en la palabra (al-kīmiyā). Así, un alquimista fue llamado "químico" en el discurso popular, y más tarde el sufijo "-ry" fue agregado a esto para describir el arte del químico como "química". Definiciones En retrospectiva, la definición de química parece cambiar invariablemente cada década, a medida que nuevos descubrimientos y teorías aumentan la funcionalidad de la ciencia. A continuación se muestran algunas de las definiciones estándar usadas por varios químicos conocidos: ・ Alquimia (330) - el estudio de la composición de las aguas, movimiento, crecimiento, encarnación, desembocadura, extracción de los espíritus de los cuerpos y unión de los espíritus dentro de los cuerpos (Zosimos). ・ Química (1661) - el tema de los principios materiales de los cuerpos mixtos (Boyle). ・ Química (1663) - un arte científico, mediante el cual se aprende a disolver cuerpos, a extraer de ellos las diferentes sustancias en su composición, y cómo unirlas de nuevo, y exaltarlas a una perfección superior (Glaser). ・ Química (1730): el arte de resolver los cuerpos mixtos, compuestos o agregados en sus principios, y de componerlos de esos principios (Stahl). ・ Química (1837) - la ciencia relacionada con las leyes y efectos de las fuerzas moleculares (Dumas). ・ Química (1947) - la ciencia de las sustancias: su estructura, sus propiedades y las reacciones que las transforman en otras sustancias (Pauling). ・ Química (1998): estudio de la materia y de los cambios que sufre (Chang). Conceptos básicos Varios conceptos son esenciales para el estudio de la química; algunos de ellos son: Átomo Principal artículo: Átomo Un átomo es la unidad básica de la química. Consiste en un núcleo de carga positiva (el núcleo atómico) que contiene protones y neutrones, y que mantiene una serie de electrones para equilibrar la carga positiva en el núcleo. El átomo es también la entidad más pequeña que se puede prever para conservar algunas de las propiedades químicas del elemento, como la electrónica, el potencial de ionización, el estado o estados de oxidación preferidos, el número de coordinación y los tipos preferidos de bonos a formar (por ejemplo, metálicos, iónicos, covalentes). Elemento Artículo principal: Elemento químico El concepto de elemento químico está relacionado con el de sustancia química. Un elemento químico se caracteriza por un número particular de protones en el núcleo de sus átomos. Este número se conoce como el número atómico del elemento. Por ejemplo, todos los átomos con 6 protones en sus núcleos son átomos del elemento químico carbono, y todos los átomos con 92 protones en sus núcleos son átomos del elemento uranio. 94 diferentes elementos químicos o tipos de átomos basados en el número de protones existen naturalmente. Otros 18 han sido reconocidos por la IUPAC como existentes sólo artificialmente. Aunque todos los núcleos de todos los átomos pertenecientes a un elemento tendrán el mismo número de protones, es posible que no tengan necesariamente el mismo número de neutrones, estos átomos se denominan isótopos. De hecho, pueden existir varios isótopos de un elemento. La presentación más conveniente de los elementos químicos es la tabla periódica de los elementos químicos, que agrupa los elementos por número atómico. Debido a su ingenioso arreglo, grupos o columnas, y periodos, o filas, de elementos en la tabla, comparten varias propiedades químicas o siguen una cierta tendencia en características como el radio atómico, la electrónica, etc. También están disponibles listas de los elementos por nombre, símbolo y número atómico. Compuesto Principal: Compuesto químico Un compuesto es una sustancia con una relación particular de átomos de determinados elementos químicos que determina su composición, y una organización particular que determina sus propiedades químicas. Por ejemplo, el agua es un compuesto que contiene hidrógeno y oxígeno en la proporción de dos a uno, con el átomo de oxígeno entre los dos átomos de hidrógeno y un ángulo de 104,5° entre ellos. Los compuestos se forman e interconvierten por reacciones químicas. Sustancia Artículo principal: Sustancia química Una sustancia química es un tipo de materia con una composición definida y un conjunto de propiedades[33]. Estrictamente hablando, una mezcla de compuestos, elementos o compuestos y elementos no es una sustancia química, pero puede llamarse química. La mayoría de las sustancias que encontramos en nuestra vida cotidiana son algún tipo de mezcla; por ejemplo: aire, aleaciones, biomasa, etc. La nomenclatura de sustancias es una parte crítica del lenguaje de la química. Generalmente se refiere a un sistema para nombrar compuestos químicos. A principios de la historia de las sustancias químicas se les dio nombre por su descubridor, lo que a menudo condujo a cierta confusión y dificultad. Sin embargo, en la actualidad el sistema de nomenclatura química de la IUPAC permite a los químicos especificar por nombre compuestos específicos entre la gran variedad de posibles productos químicos. La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) establece la nomenclatura estándar de sustancias químicas. Existen sistemas bien definidos para nombrar a las especies químicas. Los compuestos orgánicos se denominan con arreglo al sistema de nomenclatura orgánica[34]. Los compuestos inorgánicos se denominan con arreglo al sistema de nomenclatura inorgánica[35]. Además, el Servicio de Abstratos Químicos ha diseñado un método para indizar la sustancia química. En este esquema, cada sustancia química es identificable por un número conocido como número de registro CAS. Molécula Artículo principal: Molécula La molécula A es la menor parte indivisible, además de un átomo, de una sustancia química pura que tiene su conjunto único de propiedades químicas, es decir, su potencial para sufrir un determinado conjunto de reacciones químicas con otras sustancias. Las moléculas pueden existir como unidades eléctricamente neutras a diferencia de los iones. Las moléculas suelen ser un conjunto de átomos unidos por lazos covalentes, de modo que la estructura es eléctricamente neutra y todos los electrones de valencia se emparejan con otros electrones, ya sea en lazos o en pares solitarios. Una estructura molecular representa los lazos y posiciones relativas de los átomos en una molécula como la de Paclitaxel que se muestra aquí Una de las características principales de una molécula es su geometría a menudo denominada su estructura. Si bien la estructura de las moléculas diatómicas, triatómicas o tetra atómicas puede ser trivial (lineal, piramidal angular, etc.), la estructura de las moléculas poliatómicas, que están constituidas por más de seis átomos (de varios elementos), puede ser crucial para su naturaleza química. Mole Main artículo: Mole (unidad) A mole es la cantidad de una sustancia que contiene tantas entidades elementales (átomos, moléculas o iones) como átomos en 0,012 kilogramos (o 12 gramos) de carbono-12, donde los átomos de carbono-12 están sin consolidar, en reposo y en su estado de suelo[36]. Este número se conoce como constante Avogadro y se determina empíricamente. El valor aceptado actualmente es 6.02214179(30) × 1023 mol-1 (CODATA de 2007). La mejor manera de entender el significado del término "mole" es compararlo con términos como doce. Así como una docena es igual a 12, un mol es igual a 6.02214179(30) × 1023. El término se utiliza porque es mucho más fácil decir, por ejemplo, 1 mol de átomos de carbono, que decir 6.02214179(30) × 1023 átomos de carbono. Asimismo, podemos describir el número de entidades como un múltiplo o fracción de 1 mol, por ejemplo, 2 mole o 0,5 moles. Mole es un número absoluto (sin unidades) y puede describir cualquier tipo de objeto elemental, aunque el uso del mole suele limitarse a la medición de estructuras subatómicas, atómicas y moleculares. El número de moles de una sustancia en un litro de una solución se conoce como su molaridad. La molaridad es la unidad común utilizada para expresar la concentración de una solución en la química física. Iones y sales Artículo principal: Ion An es una especie cargada, un átomo o una molécula, que ha perdido o ganado uno o más electrones. Las cationes con carga positiva (por ejemplo, catión sódica Na+) y los aniones con carga negativa (por ejemplo, cloruro Cl-) pueden formar una lámina cristalina de sales neutras (por ejemplo, cloruro sódico NaCl). Ejemplos de iones poliatómicos que no se dividen durante las reacciones ácido-base son el hidróxido (OH-) y el fosfato (PO43-). Los iones en la fase gaseosa se conocen a menudo como plasma. Acidez y basicidad Artículo principal: Ácido A menudo una sustancia puede clasificarse como ácido o base. Esto se hace a menudo sobre la base de un tipo particular de reacción, a saber, el intercambio de protones entre compuestos químicos. Sin embargo, el químico americano Gilbert Newton Lewis elaboró una extensión de este modo de clasificación; en este modo de clasificación, la reacción no se limita a las que se producen en una solución acuosa, por lo que ya no se limita a las soluciones en el agua. Según el concepto de Lewis, las cosas cruciales que se intercambian son las cargas. Existen varias otras formas en que una sustancia puede clasificarse como ácido o base, como se evidencia en la historia de este concepto Fase Principal artículo: Fase (materia) Además de las propiedades químicas específicas que distinguen las diferentes clasificaciones químicas, las sustancias químicas pueden existir en varias fases. En su mayor parte, las clasificaciones químicas son independientes de estas clasificaciones de fase global; sin embargo, algunas fases más exóticas son incompatibles con ciertas propiedades químicas. Una fase es un conjunto de estados de un sistema químico que tienen propiedades estructurales a granel similares, en una serie de condiciones, como presión o temperatura. Las propiedades físicas, como la densidad y el índice refractivo, tienden a estar dentro de los valores característicos de la fase. La fase de la materia se define por la transición de fase, que es cuando la energía puesta en el sistema o sacada de él pasa a reorganizar la estructura del sistema, en lugar de cambiar las condiciones de masa. A veces la distinción entre fases puede ser continua en lugar de tener un límite discreto, en este funda la cuestión se considera supercrítica. Cuando tres estados se reúnen en base a las condiciones, se le conoce como un triple punto y como esto es invariable, es una manera conveniente de definir un conjunto de condiciones. Los ejemplos más familiares de las fases son los sólidos, los líquidos y los gases. Muchas sustancias presentan múltiples fases sólidas. Por ejemplo, hay tres fases de hierro sólido (alfa, gamma y delta) que varían según la temperatura y la presión. Una diferencia principal entre fases sólidas es la estructura de cristal, o la disposición, de los átomos. Otra fase que se encuentra comúnmente en el estudio de la química es la fase acuosa, que es el estado de las sustancias disueltas en solución acuosa (es decir, en agua). Las fases menos conocidas son los plasmas, los condensados Bose-Einstein y los condensados fermiónicos, así como las fases paramagnéticas y ferromagnéticas de los materiales magnéticos. Si bien la mayoría de las fases familiares se refieren a sistemas tridimensionales, también es posible definir análogos en sistemas bidimensionales, que han recibido atención por su relevancia para los sistemas de biología. Redox Main artículo: Redox Es un concepto relacionado con la capacidad de átomos de diversas sustancias para perder o ganar electrones. Se dice que las sustancias que tienen la capacidad de oxidar otras sustancias son oxidativas y se las conoce como agentes oxidantes, oxidantes o oxidantes. Un oxidante elimina electrones de otra sustancia. De manera similar, se dice que las sustancias que tienen la capacidad de reducir otras sustancias son reductoras y se las conoce como agentes reductores, reductores o reductores. Un reductor transfiere electrones a otra sustancia, y por lo tanto se oxida a sí mismo. Y como "dona" electrones, también se le llama donante de electrones. La oxidación y la reducción se refieren correctamente a un cambio en el número de oxidación: la transferencia real de electrones tal vez nunca ocurra. Así, la oxidación se define mejor como un aumento en el número de oxidación y la reducción como una disminución en el número de oxidación. Se dice que los Átomos orbitales atómicos y moleculares de los electrones que se unen en moléculas o cristales se unen entre sí. Un enlace químico puede ser visualizado como el balance multipolar entre las cargas positivas en el núcleo y las cargas negativas que oscilan sobre ellas. Más que simple atracción y repulsión, las energías y distribuciones caracterizan la disponibilidad de un electrón para vincularse a otro átomo. Un vínculo químico puede ser un vínculo covalente, un vínculo iónico, un vínculo con el hidrógeno o simplemente por la fuerza de Van der Waals. Cada uno de estos lazos se atribuye a algún potencial. Estos potenciales crean las interacciones que mantienen unidos los átomos en moléculas o cristales. En muchos compuestos simples, Valence Bond Theory, el Modelo de Repulsión de Pareja Eléctrica de la Shell de Valence (VSEPR) y el concepto de número de oxidación se pueden usar para explicar la estructura molecular y la composición. De manera similar, las teorías de la física clásica se pueden usar para predecir muchas estructuras iónicas. Con compuestos más complicados, como los complejos metalizado, la teoría de los bonos de valencia es menos aplicable y se utilizan en general enfoques alternativos, como, por ejemplo, la teoría orbital molecular. Véase el diagrama sobre orbitales electrónicas. Reacción Artículo principal: Reacción química Cuando una sustancia química se transforma como resultado de su interacción con otra o energía, se dice que se ha producido una reacción química. Por lo tanto, la reacción química es un concepto relacionado con la "reacción" de una sustancia cuando entra en estrecho contacto con otra, ya sea como una mezcla o como una solución; exposición a alguna forma de energía, o ambas. Esto da lugar a cierto intercambio de energía entre los componentes de la reacción, así como al entorno del sistema, que puede ser un buque diseñado que a menudo son cristales de laboratorio. Las reacciones químicas pueden dar lugar a la formación o disociación de moléculas, es decir, a la ruptura de moléculas para formar dos o más moléculas más pequeñas, o a la reorganización de átomos dentro de las moléculas o a través de ellas. Las reacciones químicas generalmente implican la creación o ruptura de lazos químicos. La oxidación, la reducción, la disociación, la neutralización ácido-base y la reorganización molecular son algunos de los tipos de reacciones químicas comúnmente utilizados. Una reacción química puede representarse simbólicamente mediante una ecuación química. Mientras que en una reacción química no nuclear el número y el tipo de átomos en ambos lados de la ecuación son iguales, para una reacción nuclear esto es válido solamente para las partículas nucleares, como protones y neutrones. La secuencia de pasos en que puede estar teniendo lugar la reorganización de los bonos químicos en el curso de una reacción química se denomina mecanismo. Se puede prever una reacción química en varias etapas, cada una de las cuales puede tener una velocidad diferente. Por lo tanto, durante una reacción pueden preverse muchos intermediarios de reacción con estabilidad variable. Se proponen mecanismos de reacción para explicar la cinética y la combinación de producto relativa de una reacción. Muchos químicos físicos se especializan en explorar y proponer los mecanismos de diversas reacciones químicas. Varias reglas empíricas, como las reglas Woodward-Hoffmann, a menudo resultan útiles al tiempo que proponen un mecanismo para una reacción química. Según el libro de oro de la IUPAC, una reacción química es un proceso que da lugar a la interconversión de especies químicas". En consecuencia, una reacción química puede ser una reacción elemental o una reacción gradual. Se hace una advertencia adicional, ya que esta definición incluye a los fundas en los que la interconversión de los conformadores es observable experimentalmente. Estas reacciones químicas detectables normalmente implican conjuntos de entidades moleculares como se indica en esta definición, pero a menudo es conceptualmente conveniente usar el término también para cambios que involucren entidades moleculares únicas (es decir, "eventos químicos microscópicos"). Equilibrio Artículo principal: Equilibrio químico Aunque el concepto de equilibrio se utiliza ampliamente en las ciencias, en el contexto de la química, surge cuando es posible una serie de estados diferentes de la composición química. Por ejemplo, en una mezcla de varios compuestos químicos que pueden reaccionar entre sí, o cuando una sustancia puede estar presente en más de un tipo de fase. Un sistema de sustancias químicas en equilibrio, aun cuando su composición no cambia, a menudo no es estático; las moléculas de las sustancias siguen reaccionando entre sí, dando lugar a un equilibrio dinámico. Así, el concepto describe el estado en que los parámetros, como la composición química, se mantienen sin cambios a lo largo del tiempo. Los productos químicos presentes en los sistemas biológicos invariablemente no están en equilibrio, más bien están lejos de equilibrio. Artículo principal de la energía: Energía En el contexto de la química, la energía es un atributo de una sustancia como consecuencia de su estructura atómica, molecular o agregada. Dado que una transformación química va acompañada de un cambio en uno o más de estos tipos de estructura, invariablemente va acompañada de un aumento o disminución de la energía de las sustancias en cuestión. Parte de la energía se transfiere entre el entorno y los reactivos de la reacción en forma de calor o luz; por lo tanto, los productos de una reacción pueden tener más o menos energía que los reactivos. Se dice que una reacción es exergonica si el estado final es menor en la escala energética que el estado inicial; en el funda de las reacciones endergonómicas la situación es inversa. Se dice que una reacción es exotérmica si la reacción libera calor a los alrededores; en el funda de las reacciones endotérmicas, la reacción absorbe calor del entorno. Las reacciones químicas no son invariablemente posibles a menos que los reactivos superen una barrera energética conocida como la energía de activación. La velocidad de una reacción química (a temperatura determinada T) está relacionada con la energía de activación E, por el factor de población de Boltzmann e - E / kT - es decir, la probabilidad de que la molécula tenga una energía mayor o igual a E a la temperatura dada T. Esta dependencia exponencial de una tasa de reacción a la temperatura se conoce como la ecuación Arrhenius. La energía de activación necesaria para una reacción química puede consistir en calor, luz, electricidad o fuerza mecánica en forma de ultrasonido. Un concepto relacionado de energía libre, que también incorpora consideraciones de entropía, es un medio muy útil para predecir la viabilidad de una reacción y determinar el estado de equilibrio de una reacción química, en termodinámica química. Una reacción sólo es viable si el cambio total en la energía libre de Gibbs es negativo, si es igual a cero se dice que la reacción química está en equilibrio. Sólo existen limitados estados posibles de energía para electrones, átomos y moléculas. Éstas están determinadas por las normas de la mecánica cuántica, que requieren la cuantificación de la energía de un sistema encuadernado. Se dice que los átomos/moléculas en un estado de mayor energía están emocionados. Las moléculas/átomos de sustancia en un estado de energía excitado suelen ser mucho más reactivas, es decir, más susceptibles a las reacciones químicas. La fase de una sustancia está invariablemente determinada por su energía y la energía de sus alrededores. Cuando las fuerzas intermoleculares de una sustancia son tales que la energía del entorno no es suficiente para superarlas, se produce en una fase más ordenada como líquida o sólida como lo es el funda con agua (H2O); un líquido a temperatura ambiente porque sus moléculas están unidas por los enlaces de hidrógeno[43]. Mientras que el sulfuro de hidrógeno (H2S) es un gas a temperatura ambiente y a presión estándar, ya que sus moléculas están unidas por interacciones dipolares-dipolares más débiles. La transferencia de energía de una sustancia química a otra depende del tamaño de la cantidad de energía emitida por una sustancia. Sin embargo, la energía térmica suele transferirse más fácilmente de casi cualquier sustancia a otra porque los fonones responsables de los niveles de energía vibracional y rotacional en una sustancia tienen mucha menos energía que los fotones invocados para la transferencia electrónica de energía. Así pues, como los niveles de energía vibratoria y rotacional están más separados que los niveles de energía electrónica, es más fácil transferir el calor entre sustancias en relación con la luz u otras formas de energía electrónica. Por ejemplo, la radiación electromagnética ultravioleta no se transfiere con tanta eficacia de una sustancia a otra como la energía térmica o eléctrica. La existencia de niveles de energía característicos para diferentes sustancias químicas es útil para su identificación mediante el análisis de líneas espectrales. En la espectroscopia química se utilizan a menudo diferentes tipos de espectros, por ejemplo, IR, microondas, NMR, ESR, etc. La espectroscopia también se utiliza para identificar la composición de objetos remotos -como estrellas y galaxias distantes- mediante el análisis de sus espectros de radiación. El término energía química se utiliza a menudo para indicar el potencial de una sustancia química para experimentar una transformación mediante una reacción química o para transformar otras sustancias químicas. Leyes químicas Artículo principal: Derecho químico Las reacciones químicas se rigen por ciertas leyes, que se han convertido en conceptos fundamentales en la química. Algunos de ellos son: ・ Ley de Avogadro ・ Ley de Beer-Lambert ・ Ley de Boyle (1662, relativa a la presión y el volumen) ・ Ley de Charles (1787, relativa al volumen y la temperatura) ・ Ley de difusión de Fick ・ Ley de Gay-Lussac (1809, relativa a la presión y la temperatura) ・ Ley de Henry ・ La ley de conservación de la energía conduce a los conceptos importantes de equilibrio, termodinámica y cinética. ・ La ley de conservación de la masa, según la física moderna, es en realidad la energía la que se conserva y la energía y la masa están relacionadas; un concepto que se vuelve importante en la química nuclear. ・ Ley de composición definida, aunque en muchos sistemas (principalmente biomacromoléculas y minerales) los coeficientes tienden a requerir un gran número y suelen estar representados como fracción. ・ Ley de múltiples proporciones ・ La química de las subdisciplinas jurídicas de Raoult se divide típicamente en varias subdisciplinas importantes. También existen varios campos de la química, de carácter interdisciplinario y más especializados[44]. ・ La química analítica es el análisis de muestras de materiales para comprender su composición y estructura químicas. La química analítica incorpora métodos experimentales estandarizados en la química. Estos métodos pueden utilizarse en todas las subdisciplinas de la química, excluyendo la química puramente teórica. ・ La bioquímica es el estudio de los productos químicos, las reacciones químicas y las interacciones químicas que se producen en los organismos vivos. La bioquímica y la química orgánica están estrechamente relacionadas, como en la química medicinal o la neuroquímica. La bioquímica también está asociada con la biología molecular y la genética. ・ La química inorgánica es el estudio de las propiedades y reacciones de los compuestos inorgánicos. La distinción entre disciplinas orgánicas e inorgánicas no es absoluta y hay mucha superposición, más importante aún en la subdisciplina de la química organometálica. ・ La química de los materiales es la preparación, caracterización y comprensión de sustancias con una función útil. El campo es una nueva gama de estudios en los programas de postgrado, e integra elementos de todas las áreas clásicas de la química con un enfoque en temas fundamentales que son exclusivos de los materiales. Los sistemas de estudio primarios incluyen la química de las fases condensadas (sólidos, líquidos, polímeros) e interfaces entre diferentes fases. ・ La neuroquímica es el estudio de los neuroquímicos, incluyendo transmisores, péptidos, proteínas, lípidos, azúcares y ácidos nucleicos; sus interacciones y el papel que desempeñan en la formación, mantenimiento y modificación del sistema nervioso. ・ La química nuclear es el estudio de cómo las partículas subatómicas se unen y hacen núcleos. La transmutación moderna es un componente importante de la química nuclear, y la tabla de nucleidos es un resultado y una herramienta importante para este campo. ・ La química orgánica es el estudio de la estructura, propiedades, composición, mecanismos y reacciones de los compuestos orgánicos. Un compuesto orgánico se define como cualquier compuesto basado en un esqueleto de carbono. ・ La química física es el estudio de la base física y fundamental de los sistemas y procesos químicos. En particular, la energía y la dinámica de esos sistemas y procesos son de interés para los químicos físicos. Entre las áreas de estudio importantes se encuentran la termodinámica química, la cinética química, la electroquímica, la mecánica estadística y la espectroscopia. La química física tiene una gran superposición con la física molecular. La química física implica el uso del cálculo infinitesimal en las ecuaciones derivadas. Normalmente se asocia a la química cuántica y a la química teórica. La química física es una disciplina distinta de la física química. ・ La química teórica es el estudio de la química a través del razonamiento teórico fundamental (normalmente dentro de las matemáticas o la física). En particular, la aplicación de la mecánica cuántica a la química se denomina química cuántica. Desde el fin de la segunda guerra mundial, el desarrollo de las computadoras ha permitido un desarrollo sistemático de la química computacional, que es el arte de elaborar y aplicar programas informáticos para resolver problemas químicos. La química teórica tiene una gran superposición con la física de la materia condensada (teórica y experimental) y la física molecular. Otros campos son la agroquímica, la astroquímica, la química atmosférica, la ingeniería química, la biología química, la química-informática, la electroquímica, la química ambiental, la femoquímica, la química de los sabores, la química de los flujos, la geoquímica, la química verde, la histoquímica, la historia de la química, la hidrogenómica, la inmunoquímica, la química marina , ciencia de materiales, química matemática, mecanoquímica, química medicinal, biología molecular, mecánica molecular, nanotecnología, química de productos naturales, enología, neuroquímica, química organometálica, petroquímica, farmacología, fotoquímica, química orgánica física, química orgánica física, fitoquímica, química de polímeros, química sólida, radioquímica, química-estatal, sonoquímica, química supramolecular, química superficial, química sintética, termoquímica y muchas otras. Industria química Artículo principal: Industria química La industria química representa una importante actividad económica. Los 50 principales productores químicos del mundo en 2004 tuvieron ventas de 587 mil millones de dólares estadounidenses con un margen de beneficio del 8,1% y un gasto en investigación y desarrollo del 2,1% del total de ventas de productos químicos. Sociedades profesionales ・ Sociedad Americana de Química ・ Sociedad Americana de Neuroquímica ・ Instituto de Química del Canadá ・ Sociedad Química del Perú ・ Unión Internacional de Química Pura y Aplicada ・ Real Instituto Australiano de Química ・ Sociedad Real de Química de los Países Bajos ・ Sociedad de Química ・ Asociación Mundial de Químicos Teóricos y Computacionales ・ Otros