Un dels aspectes més importants a considerar en qüestió de en què centra el seu estudi la química, és en la transformació de les substàncies en altres, que es refereix a l' estudi de les reaccions químiques, El perquè i el com succeeixen.
A la química es pot observar com s'utilitzen els coneixements adquirits d'una substància per poder identificar-la amb gran facilitat i assignar-li usos amb les mesures apropiades perquè no siguin riscos. La composició, la propietat i la transformació de la matèria són el punt principal de l'estudi de la química, així com analitzar les partícules, les forces que les mantenen unides i les diferents interaccions que donen forma a les estructures de les substàncies.
Què és la química?
La química és una ciència experimental que estudia la composició, l' estructura i les propietats de la matèria, així com els canvis que aquesta pot experimentar i la energia associada a aquests canvis. En altres paraules, s'ocupa de les substàncies que formen el món que ens envolta, de les partícules que les constitueixen i de les diferents interaccions que es poden donar entre elles.
la química ha canviat bastant la seva forma i la manera en la qual és aplicada si se li compara amb la que es practicava quan als químics se'ls coneixia com alquimistes, a causa de que la ciència de l'actualitat és molt més empírica i exacta del que era anteriorment, i això s'ha aconseguit gràcies als avenços tecnològics que al seu torn s'han implantat en els processos de recerca de la ciència i els seus mètodes.
la química centra els seus estudis en la matèria de l'món i de l'univers en general, sent els seus principals objectius les propietats, constitucions y transformacions que pot tenir la matèria en diferents ambients i amb factors que puguin afectar la seva estructura, per aconseguir tenir una comprensió exacta del seu funcionament i els límits respectius. Això inclou tant els sòlids, líquids i gasos del nostre entorn quotidià, com les substàncies presents als éssers vius o fins i tot als astres de l'espai.
A tots aquests processos se'ls va batejar amb el nom de reaccions químiques, i com es pot observar la química es basa en l'estudi d'aquestes reaccions, les quals han portat els químics a realitzar diversos plantejaments i ha provocat el sorgiment de nous dubtes com Per què succeeixen les reaccions químiques? y Com es fa una reacció daquest tipus? Per això, a la majoria de laboratoris químics es pot observar com s'ha experimentat amb diferents substàncies, barrejant-les per obtenir les desitjades reaccions i analitzant l'energia que s'allibera o s'absorbeix en el procés.
Aquesta ciència és tan extensa i conté tanta informació que si una persona intentés aprendre tot el contingut que s'ha estudiat fins avui podria acabar en un resultat completament invers al desitjat, ja que es tornaria un autòmat capaç de resoldre els problemes que ja s'han solucionat, però no tindria la capacitat de reaccionar davant d'una nova problemàtica plantejada. Per això, la formació química moderna se centra tant en comprendre principis com a desenvolupar habilitats per resoldre problemes nous usant el mètode científic.
La química es considera com la ciència més utilitzada actualment, i això és perquè gràcies a ella es poden fabricar centenars de productes que són d'alta demanda i per tant la fabricació i producció ha de ser massiva, entre els productes amb més demanda fets amb processos químics estan els productes de neteja, insecticides, antibiòtics, plàstics, cosmètics, combustibles, fertilitzants, pintures i materials avançats, entre d'altres.
La química actual és ensenyada d'una manera completament flexible, per tal que els professionals del demà puguin enfrontar-se de manera més senzilla davant dels problemes que es puguin presentar. Un futur químic ha de ser capaç de manejar la nomenclatura, comprendre el comportament fisicoquímic de la matèria, conèixer els principals tipus de reaccions químiques, establir relacions entre composició, estructura y reactivitat, utilitzar amb seguretat el laboratori i valorar el l'impacte ambiental de les substàncies i processos.
Què estudia la química de manera concreta?
Quan s'aprofundeix què estudia exactament la química, es pot dir que aquesta ciència s'ocupa de diversos nivells d'organització de la matèria, des del més gran fins al més petit:
- Matèria: tot allò que té massa i ocupa espai. La química estudia com es classifica la matèria en substàncies pures (elements i compostos) i mescles, així com els seus estats físics i els canvis.
- Composts químics: substàncies que contenen més d'un element químic en proporcions fixes. La química analitza com es formen aquests compostos, com es representen (fórmules químiques) i quines propietats presenten.
- molècules: agrupacions de dos o més àtoms unides mitjançant enllaços químics. Cada molècula té propietats específiques que depenen del tipus d'àtoms, del nombre i de com estan disposats a l'espai.
- Els àtoms: unitats bàsiques dels elements químics. La química estudia la seva estructura interna (electrons, protons i neutrons), les seves configuracions electròniques i com determinen la reactivitat i les propietats periòdiques dels elements.
- Partícules subatòmiques: electrons, protons i neutrons, així com altres partícules encara més petites. La química moderna, recolzada en la física quàntica, incorpora aquests conceptes per explicar fenòmens com els enllaços, els espectres atòmics i el comportament dels materials.
A més, la química estudia les reaccions químiques: processos mitjançant els quals una o més substàncies inicials (reactius) es transformen en altres de diferents (productes). Alguns exemples quotidians són la combustió d'un paper, l' oxidació del ferro o la formació d'amoníac a partir de nitrogen i hidrogen. Tota reacció implica una reorganització d'àtoms i un intercanvi de energia, cosa que permet explicar fenòmens tan variats com la respiració cel·lular, la corrosió de metalls o el funcionament de les bateries.
Etimologia de la paraula "química"
En realitat, segons es pot observar en la història de l'evolució d'aquesta ciència, la paraula prové del nom que se li solia donar a l'antiguitat, “alquímia”, la qual era una mica diferent del que estudia la química avui dia, ja que es podien observar algunes altres disciplines dins de la mateixa com per exemple, la metal·lúrgia, l' físic, la medicina tradicional o fins i tot aspectes filosòfics i esotèrics.
Abans del Renaixement als alquimistes se'ls solia trucar als carrers químics, però no va ser fins temps després quan es va començar a trucar química a la ciència que practicaven, ja deslligada del seu component místic i centrada en mètodes experimentals, mesuraments curosos i formulació de lleis.
Encara no es té concretat d'on prové exactament la paraula química, i això és degut a que hi ha persones amb criteris diferents en relació amb allò que la química pot significar, encara que hi ha una gran comunitat que concorda en una definició que sembla ser més lògica del que plantegen les altres, pel fet que diu que prové del grec khymos o khumus que significa “suc” o “extractor de sucs”, al·ludint a la idea d'extreure l'essència de les substàncies, la qual cosa encaixa força bé amb el que estudia la química en l'actualitat.
Un dels termes que també ha fet pensar molt prové de l'àrab, d'una paraula que es pronuncia “al-kimia”, però també hi ha moltes especulacions que deriva de Chemi, kimi o kham, que eren les maneres de referir-se a Egipte, per la qual cosa una traducció a l'espanyol seria “l'art d'Egipte”. En tots els casos es posa de manifest la idea d'un art de transformar la matèria, concepte que posteriorment es convertiria en una ciència rigorosa.
Canvis de el significat de "química"
Com s'ha pogut observar al llarg d'aquest article, la paraula química ha canviat constantment, i és que no només la manera de parlar de les civilitzacions en els seus temps determinats influeix en els significats, sinó també com ha evolucionat la ciència en si, ja que allò que estudia la química s'ha vist des de diferents punts de vista durant molts anys.
Quan el terme química es va utilitzar per primera vegada per Robert Boyle, qui el va popularitzar al voltant de 1661, es coneixia com la ciència que estudiava els principis dels cossos barrejats. Tot just un any després ja van sorgir definicions alternatives que la concebien més com un art pràctic per dissoldre i recombinar substàncies. Durant més d'un segle, la química va ser considerada en gran mesura un art experimental.
A finals del segle XVIII i al llarg del segle XIX la química va començar a prendre més rigor científic; a partir d'aproximadament 1830 va guanyar força la idea que era una ciència que estudiava les lleis i propietats de les molècules. Més tard, al segle XX, al voltant de 1947 la definició es va consolidar emfatitzant l'estudi de les substàncies implicant-ne l'estructura, les reaccions que les transformen i les seves propietats. Des de finals del segle XX i fins a l'actualitat (per exemple, a partir de 1988 d'ara endavant) el concepte es va ampliar per incloure la matèria i els múltiples camps relacionats amb ella, incorporant eines de la física quàntica, la termodinàmica i la cinètica.
Així, el terme va passar d'una visió mística i pràctica (alquímia) a una concepció sistemàtica i multidisciplinària que avui integra mètodes matemàtics, experimentals i computacionals.
Branques principals de la química
La química és tan àmplia que, per poder estudiar-la de manera ordenada, s'ha dividit en diverses branques o especialitats. Cadascuna se centra en un tipus de substàncies, un nivell d'organització o una aplicació concreta, però totes s'interrelacionen entre si.
Química orgànica
La química orgànica o química del carboni estudia els compostos del carboni. Està encarregada de lestudi de la matèria orgànica, És a dir, els compostos orgànics dels éssers vius i molts materials sintètics: carboni, hidrogen, oxigen, nitrogen i altres elements formant cadenes i anells. Gràcies a aquesta branca es dissenyen drogues, plàstics, colorants, detergents i una infinitat de substàncies presents a la vida diària.
Química inorgànica
La química inorgànica estudia els elements i compostos que no estan formats principalment per cadenes de carboni, com els metalls, minerals, sals, òxids i molts materials ceràmics. És clau per entendre la corrosió, la formació de aliatges, la síntesi de pigments i el comportament de catalitzadors metàl·lics, entre altres aplicacions.
Química general
l'anomenada química general estudia les lleis, regles, teories i altres principis bàsics que expliquen el comportament i la composició de la matèria i lenergia. Inclou temes com la estructura atòmica, l' taula periòdica, el enllaç químic, els gasos, les solucions i la estequiometria, i serveix de base per a totes les altres branques.
Química aplicada i industrial
La química aplicada és una branca que pretén utilitzar els coneixements científics per al desenvolupament de molts camps. Busca integrar els principis de la química a la nostra vida quotidiana i aborda problemes concrets, relacionant-se amb altres ciències com la fisicoquímica, l' bioquímica, l' petroquímica, l' agroquímica o la geoquímica.
Molt relacionada amb ella està la química industrial, que s'ha desenvolupat en un entorn empresarial i busca una rendibilitat econòmica i ambiental òptima a un cost acceptable. Aquesta branca s'ocupa dels mètodes per produir reactius químics en grans quantitats, dissenyar processos segurs, eficients i cada cop més sostenibles, i aplicar la química verda per reduir residus i emissions.
Bioquímica
La bioquímica estudia la composició, les interaccions i les reaccions químiques a nivell molecular dels organismes vius. Se centra a comprendre com funcionen els processos metabòlics, com es emmagatzema i transmet la informació genètica, com es produeix la energia a les cèl·lules i com interactuen biomolècules com proteïnes, lípids, carbohidrats y àcids nucleics.
Fisicoquímica
La fisicoquímica o química física estudia els aspectes estructurals y energètics dels sistemes químics. Es recolza en les lleis de la físic per explicar fenòmens com la termodinàmica química (energia i espontaneïtat de reaccions), la cinètica química (velocitat de reacció), la electroquímica (piles, bateries, corrosió) i la química quàntica (comportament electrònic d'àtoms i molècules).
Química analítica
La química analítica té com a propòsit fonamental detectar e identificar els elements i compostos presents en una mostra, així com quantificar-los. Desenvolupa mètodes per saber de què estan fetes les coses i en quina proporció. És essencial al control de qualitat d'aliments, medicaments, aigües, terres, combustibles i pràcticament qualsevol producte que hagi de complir una normativa.
Química nuclear
La química nuclear estudia les transformacions al nucli dels àtoms, tant naturals com induïdes. Analitza les reaccions nuclears, el comportament de les substàncies radioactives, La producció de isòtops útils en medicina i l'alliberament de energia nuclear, amb aplicacions en generació elèctrica, diagnòstic i tractament mèdic.
Astroquímica i altres especialitats
La astroquímica s'allunya del món quotidià per interessar-se a la composició química dels astres i els processos químics que tenen lloc a lespai, de la mà de lastrofísica. Altres especialitats són la agroquímica (fertilitzants, plaguicides, terres), la geoquímica (composició de roques i minerals), la química de materials (polímers, materials intel·ligents, nanomaterials) o la química ambiental (contaminació, tractament d'aigües i aire).
Importància de la química en la vida actual
La química per a moltes persones pot arribar a ser el més odiat ja que, a causa de la seva complexitat, és una de les carreres més difícils d'acabar quan s'està estudiant, ja que no tothom té gust cap a aquestes coses. No obstant això, el que estudia la química i el que implica és summament important per al desenvolupament de la vida com el coneixem aquests dies.
La majoria dels processos de fabricació de molts productes que s'utilitzen cada dia avui en dia requereixen de processos químics per poder dur-se a terme. Entre ells es poden observar tots els productes de neteja de la llar, productes per a la cura de vehicles, cosmètics i articles de higiene personal. també els aliments processats passen per controls químics per garantir-ne la seguretat i la conservació.
Fins i tot per a la fabricació de productes de metall o materials semblants com el zinc, el ferro, la plata, l'or, entre d'altres, també es requereixen processos químics pel fet que les formes en què s'obtenen originalment han de ser modificades. Entre els productes que es poden esmentar d'aquest estil hi ha els anells, les claus, les eines, cadires, taules, lents, coberts i molts més. Tots ells travessen etapes de purificació, aliatge, tractaments tèrmics o recobriments que es dissenyen gràcies a la química.
El plàstic és un dels materials més utilitzats en la vida actual, ja que s'ha demostrat que és molt útil malgrat que moltes persones protestin pel fet que l'alta demanda del mateix ha causat una contaminació excessiva al medi ambient, ja que és pràcticament impossible de degradar de forma ràpida. La química treballa avui en el desenvolupament de bioplàstics, polímers reciclables i processos de reciclatge químic per mitigar aquest problema.
En el món de la moda també es poden observar aquests processos, ja que fins i tot materials com el plàstic han començat a prendre importància en la fabricació de peces i altres, així com en el sector de la tecnologia, pel fet que la majoria dels mòbils, tauletes, ordinadors i portàtils tenen plàstic i altres polímers avançats entre els seus materials. A més, s'utilitzen fibres sintètiques dissenyades químicament per millorar el rendiment esportiu, la comoditat o la resistència.
La medicina és una de les àrees més importants a la vida dels éssers humans, ja que és el mitjà amb el qual s'enfronta a les malalties que poden fins a causar la mort. Gràcies al que estudia la química s'han aconseguit conèixer substàncies i treballar-les per convertir-les en drogues que serveixen per enfrontar patologies, desenvolupar vacunes, crear anestèsics, Antibiòtics i teràpies avançades que prolonguen i milloren la qualitat de vida.
És qüestió d'imaginar-se un sol dia sense química a la vida dels éssers humans. Seria una cosa tan terrible que fins i tot en aixecar-se i anar a raspallar-se les dents per començar el dia seria impossible, ja que la pasta dental requereix processos químics per poder fabricar-se. No hi hauria sabó, detergent, combustible per al transport, electricitat fiable, materials de construcció, medicines ni aliments conservats de manera segura.
Per què serveix la química a la societat?
La química exerceix un paper fonamental, tant pel lloc que ocupa a les ciències de la natura com per la seva importància econòmica i la seva omnipresència a la vida diària. Algunes de les seves aportacions més destacades són:
- Obtenció d'energia: mitjançant la manipulació de combustibles, hidrocarburs i reaccions nuclears es genera energia tèrmica i elèctrica que alimenta llars, indústries i mitjans de transport.
- Fabricació de materials avançats: fibres sintètiques, materials intel·ligents, cristalls líquids, polímers especials i compostos que permeten fabricar des de pantalles LCD fins panells solars o implants mèdics.
- Desenvolupament farmacèutic: la química permet comprendre com interactuen els fàrmacs amb el cos, sintetitzar nous compostos, millorar-ne l'eficàcia i reduir efectes secundaris.
- Millora de l'agro: a través de l'estudi de la química de sòls s'han dissenyat fertilitzants, plaguicides y mètodes de conservació que ajuden a augmentar la producció daliments i combatre la gana.
- Sanitarització i descontaminació: gràcies a desinfectants, detergents, processos de potabilització d'aigua i tecnologies de tractament de residus, es cuida la salut pública i intenta reparar part del dany ecològic causat per l'activitat humana.
Relació de la química amb altres disciplines i sortides professionals
La química està íntimament relacionada amb altres ciències com la físic (que estudia les forces i l'energia que influeixen en la matèria), la biologia (que es recolza en la química per explicar els processos vitals), la geologia (composició de roques i minerals) o la enginyeria (disseny de processos i productes). Per això moltes carreres universitàries incorporen una forta base química.
Entre les disciplines relacionades es troben les ciències biomèdiques, l' enginyeria química, l' enginyeria de processos, l' biotecnologia, l' bioquímica, l' enginyeria industrial o la geologia. A totes elles, la química aporta mètodes analítics, comprensió de reaccions i criteris per dissenyar materials, processos i tecnologies més segures i eficients.
Qui es gradua en química pot treballar a sector industrial (producció, control de qualitat, desenvolupament de productes en sectors com aliments, farmacèutica, petroquímica, cosmètica, materials, electrònica, neteja o medi ambient), al camp de la investigació (laboratoris públics i privats, centres d'R+D) oa la docència, tant en ensenyament secundari com universitari. També podeu exercir tasques relacionades amb la seguretat química, l' gestió ambiental o la regulació de productes.
En conjunt, la química es presenta com el art de descobrir els secrets de la matèria i una eina imprescindible per afrontar reptes com la sostenibilitat ambiental, l' seguretat alimentària, l' salut o el desenvolupament de noves tecnologies, mostrant que sense química seria impossible entendre el món tal com el coneixem ni avançar cap a un de millor.