La Quimica La Tecnologia Y Tu

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Química

Química (la etimología de la palabra ha sido muy discutido) [1] es la ciencia de la materia y los cambios que experimenta. La ciencia de la materia también se aborda en la física , pero mientras que la física tiene un general y fundamental enfoque más, la química es más especializado, se refiere a la composición, el comportamiento (o reacción), la estructura y propiedades de la materia , así como los cambios de la que sufre durante las reacciones químicas . [2] Se trata de una ciencia física que estudia las diversas sustancias , átomos , moléculas , cristales y otros agregados de la materia, ya sea en forma aislada o combinados, y que incorpora los conceptos de energía y entropía en relación con la espontaneidad de procesos químicos .

Disciplinas dentro de la química tradicionalmente se agrupan por el tipo de materia en estudio o el tipo de estudio. Estos incluyen la química inorgánica , el estudio de la inorgánica la materia; química orgánica , el estudio de orgánicos (a base de carbono) de la materia de bioquímica , el estudio de las sustancias que se encuentran en los organismos biológicos , físico-química , el estudio de procesos químicos utilizando conceptos físicos tales como la termodinámica y la mecánica cuántica y la química analítica , el análisis de muestras de materiales para obtener una comprensión de su composición química y estructura . Muchas más disciplinas especializadas han surgido en los últimos años, por ejemplo, la neuroquímica del estudio químico del sistema nervioso (ver subdisciplinas ).

Resumen

La química es el estudio científico de la interacción de las sustancias químicas que están constituidos por átomos o las partículas subatómicas: [3] protones , electrones y neutrones . [4] Los átomos se combinan para producir moléculas o cristales . La química es a veces llamado “ la ciencia central “porque conecta la otra ciencias naturales , tales como la astronomía , la física , ciencia de los materiales , la biología y la geología . [5] [6]

La génesis de la química puede deberse a ciertas prácticas, conocida como la alquimia , que se había practicado durante varios milenios en varias partes del mundo, especialmente en Oriente Medio. [7]

La estructura de los objetos que comúnmente uso y las propiedades de la materia comúnmente usamos son una consecuencia de las propiedades de las sustancias químicas y sus interacciones. Por ejemplo, el acero es más duro que el hierro, porque sus átomos están unidos de una forma más rígida red cristalina , se quema madera o sufre una rápida oxidación , ya que puede reaccionar espontáneamente con oxígeno en una reacción química por encima de una cierta temperatura , el azúcar y la sal se disuelve en agua porque sus moléculas / propiedades iónicas son tales que la disolución es preferido en las condiciones ambientales.

Las transformaciones que se estudian en la química son el resultado de la interacción, tanto entre las sustancias químicas diferentes, o entre la materia y la energía . química tradicional implica el estudio de las interacciones entre las sustancias en la química de laboratorio utilizando diversas formas de cristalería de laboratorio . Laboratorio del Instituto de Bioquímica, Universidad de Colonia

Una reacción química es una transformación de unas sustancias en otras sustancias o más uno. [8] Puede ser simbólicamente representado por una ecuación química . El número de átomos a la izquierda y la derecha en la ecuación de una transformación química es más a menudo iguales. La naturaleza de las reacciones químicas de una sustancia pueden sufrir y los cambios de energía que lo acompañan se ven limitados por ciertas reglas básicas, conocidas como las leyes químicas.

La energía y la entropía consideraciones son siempre importantes en casi todos los estudios químicos. Las sustancias químicas se clasifican en función de su estructura , fases, así como su composición química . Ellos pueden ser analizados utilizando las herramientas de análisis químico , por ejemplo, la espectroscopia y cromatografía . Los científicos participan en el producto químico de investigación son conocidos como químicos . [9] La mayoría de los químicos especializados en uno o más sub-disciplinas. Historia Artículo principal: Historia de la química Ver también: Alquimia , línea de tiempo de la química , y el Premio Nobel de Química

Los antiguos egipcios fue pionero en el arte de síntesis “mojado” la química de hace 4.000 años para arriba. [10] En el año 1000 aC las antiguas civilizaciones utilizaban las tecnologías que constituyen la base de las distintas ramas de la química tales como: la extracción de metales de sus minerales, la alfarería y esmaltes, la fermentación de la cerveza y el vino, por lo que los pigmentos de los cosméticos y la pintura, la extracción de productos químicos de las plantas para la medicina y el perfume, la fabricación de queso, muriendo de tela, cuero curtido, lo que hace la grasa en jabón, fabricación de vidrio, y la fabricación de aleaciones como el bronce. Demócrito filosofía “atomista fue adoptada más tarde por Epicuro (341–270 aC).

La génesis de la química se puede remontar a la observada fenómeno ampliamente de la quema que dio lugar a la metalurgia , el arte y la ciencia de procesamiento de minerales para obtener metales (por ejemplo, la metalurgia en la antigua India ). La codicia por el oro llevó al descubrimiento del proceso de su purificación, a pesar de que los principios subyacentes no se entiende bien que se pensaba que era una transformación en lugar de purificación. Muchos eruditos en aquellos días pensaba que razonables para creer que existen los medios para transformar más barato (de base) los metales en oro. Esto dio lugar a la alquimia y la búsqueda de la piedra filosofal de que se cree para lograr esa transformación por simple contacto. [11]

Griega atomismo se remonta al 440 aC, lo que podría ser indicada por el libro De Rerum Natura (La naturaleza de las cosas) [12], escrito por el romano Lucrecio en el 50 aC. [13] Gran parte del desarrollo inicial de los métodos de purificación se describe por Plinio el Viejo en su Historia Naturalis .

Un esquema tentativo es el siguiente:

    Alquimia egipcia [3000 a. C. - 400 a. C.], formular principios de “elemento” teorías como la Ogdóada .
    Alquimia griega [332 a. C. - 642 CE], el rey griego Alejandro Magno conquista Egipto y funda Alejandría , que es la biblioteca más grande del mundo, donde los eruditos y sabios se reúnen para estudiar.
    Árabe alquimia [642 CE - 1200], la conquista musulmana de Egipto, el desarrollo de la alquimia por Jabir ibn Hayyan , al-Razi y otros; Jabir modifica las teorías de Aristóteles, los avances en los procesos y aparatos. [14]
    alquimia Europea [1300 - presente], Pseudo-Geber se basa en la química árabe [. cita requerida ] Desde el siglo 12, los principales avances en el arte de la química pasó de tierras árabes hasta el oeste de Europa . [14]
    Química [1661], Boyle escribe su texto clásico de la química La Chymist escéptico .
    Química [1787], Lavoisier escribe sus elementos clásicos de la Química.
    Química [1803], Dalton publica su Teoría Atómica.
    Química [1869], Dimitri Mendeleiev presentó su Tabla Periódica es el marco de la química moderna 

Los primeros pioneros de la química, y los inventores del moderno método científico , [15] se medievales y persas eruditos árabes . Introdujeron precisa observación y controlado la experimentación en el campo y descubrió numerosas sustancias químicas . [16]

“La química como ciencia fue creada casi por los musulmanes, porque en este campo, donde los griegos (por lo que sabemos) se limita a la experiencia industrial y vagas hipótesis , los sarracenos presentó precisa observación , control experimento y cuidadoso. registros, inventó el nombre y el alambique (al-anbiq), se analizaron químicamente innumerables sustancias , compuesta lapidarios , que se distinguen los álcalis y ácidos , investigó sus afinidades, y fabricado estudió cientos de drogas . Alquimia, que los musulmanes heredado de Egipto, han contribuido a la química por mil descubrimientos fortuitos, y por su método, que fue la más científica de todas las operaciones de la Edad Media. “

[16]

El musulmán químicos más influyentes fueron Jabir ibn Hayyan (Geber, d. 815), al-Kindi (m. 873), al-Razi (m. 925), al-Biruni (m. 1048) y Alhazen (d. 1039) . [17] Las obras de Jabir se convirtió en más ampliamente conocidos en Europa a través de América traducciones por un pseudo-Geber en el siglo 14 España , que también escribió algunos de sus libros bajo el seudónimo de “Geber”. La contribución de los alquimistas de la India y metalúrgicos en el desarrollo de la química fue también muy importante. [18]

El surgimiento de la química en Europa se debió principalmente a la incidencia recurrente de la peste y plagas que durante la llamada Edad Oscura . [ cita requerida ] Esto dio lugar a la necesidad de medicamentos. Se pensó que existe una medicina universal llamado el elixir de la vida que puede curar todas las enfermedades [ cita requerida ], pero al igual que la piedra filosofal, que nunca fue encontrado. Antoine-Laurent de Lavoisier es considerado el “padre de la química moderna”. [19]

Para algunos profesionales, la alquimia era un ejercicio intelectual, con el tiempo, mejor que nunca en ella. Paracelso (1493–1541), por ejemplo, rechazó la teoría elemental-4 y con sólo una idea vaga de sus productos químicos y medicamentos formado, un híbrido de la alquimia y la ciencia en lo que iba a ser llamada iatroquímica . Del mismo modo, las influencias de filósofos como Sir Francis Bacon (1561–1626) y René Descartes (1596–1650), que exigió mayor rigor en las matemáticas y en la eliminación de sesgos de las observaciones científicas, condujo a una revolución científica . En química, esto comenzó con Robert Boyle (1627–1691), que vino para arriba con una ecuación conocida como Ley de Boyle sobre las características del estado gaseoso. [20]

Química de hecho la mayoría de edad cuando Antoine Lavoisier (1743–1794), desarrolló la teoría de la conservación de la masa en 1783, y el desarrollo de la teoría atómica de John Dalton en 1800. La Ley de Conservación de la Masa dio lugar a la reformulación de la química sobre la base de esta ley [ cita requerida ] y la teoría de la combustión del oxígeno, que se basaba en gran parte de la obra de Lavoisier. fundamentales contribuciones a la química de Lavoisier fueron el resultado de un [esfuerzo consciente cita requerida ] para adaptarse a todos los experimentos en el marco de una teoría única. Él estableció el uso consistente del equilibrio químico, el oxígeno utilizado para derrocar a la teoría del flogisto , y desarrolló un nuevo sistema de nomenclatura química e hizo una contribución al sistema métrico moderno. Lavoisier también trabajó para traducir el lenguaje arcaico y técnicos de la química en algo que pueda ser fácilmente entendido por las masas en gran parte sin educación, que conduce a un mayor interés del público en la química. Todos estos avances en la química llevó a lo que suele llamarse la revolución química . Las contribuciones de Lavoisier llevó a lo que ahora se llama la química moderna, la química que se estudia en las instituciones educativas en todo el mundo. Es por estas y otras contribuciones que Antoine Lavoisier es a menudo celebrado como el “ padre de la química moderna “. [21] El descubrimiento posterior de Friedrich Wöhler que muchas sustancias naturales, compuestos orgánicos , de hecho se puede sintetizar en una química de laboratorio también ayudó a la química moderna, con vencimiento de su infancia. [22]

El descubrimiento de los elementos químicos tiene una larga historia desde la época de la alquimia y que culminó en el descubrimiento de la tabla periódica de los elementos químicos de Dimitri Mendeleiev (1834–1907) [23] y más tarde los descubrimientos de algunos elementos sintéticos . Etimología Artículo principal: Química (etimología)

La química de la palabra proviene de la alquimia de la palabra, una anterior conjunto de prácticas que incluyen aspectos de la química, la metalurgia, la filosofía, la astrología, la astronomía, el misticismo y la medicina, es comúnmente considerado como el intento de convertir el plomo u otro material de partida común en oro . [24] La alquimia de la palabra, a su vez se deriva del árabe al-Kimia palabra (الكيمياء), la alquimia significado. El término árabe es tomado de la χημία griego o χημεία. [25] [26] Esto puede haber egipcio orígenes. Muchos creen que al-Kimia se deriva de χημία, que a su vez deriva de la palabra Chemi o Kimi, que es el antiguo nombre de Egipto en Egipto . [25] Como alternativa, al-Kimia se pueden derivar de χημεία, que significa “fundido juntos “. [27]

Un alquimista fue llamado un “químico” en el habla popular, y más tarde el sufijo “-ry” se añadió a esta para describir el arte de la farmacia como “química”. Definiciones

En retrospectiva, la definición de la química ha cambiado con el tiempo, como los nuevos descubrimientos y teorías de añadir la funcionalidad de la ciencia. A continuación se muestran algunas de las definiciones estándar utilizados por diversas farmacias de guardia señaló:

    Alquimia (330) - el estudio de la composición de las aguas, el movimiento, el crecimiento, que contiene, desencarnar, aprovechando los espíritus de los cuerpos y la unión de los espíritus en los órganos ( Zósimo ). [28]
    Chymistry (1661) - el tema de los principios materiales de los órganos mixto ( Boyle ). [29]
    Chymistry (1663) - un arte científico, por el que se aprende a disolver los cuerpos, y extraer de ellos las diferentes sustancias en su composición, y la forma de unir de nuevo, y exaltar a una perfección mayor ( Glaser ). [30]
    Química (1730) - el arte de resolver mixto, compuesto o total de los organismos en sus principios, y de componer los órganos de los principios ( Stahl ). [31]
    Química (1837) - la ciencia que estudia las leyes y los efectos de las fuerzas moleculares ( Dumas ). [32]
    Química (1947) - la ciencia de las sustancias: su estructura, sus propiedades, y las reacciones que las transforman en otras sustancias ( Pauling ). [33]
    Química (1998) - el estudio de la materia y los cambios que sufre ( Chang .) [34] 

Conceptos básicos

Varios conceptos son esenciales para el estudio de la química, algunos de ellos son: [35] Atom Artículo principal: Atom

Un átomo es la unidad básica de la química. Consiste en un núcleo cargado positivamente (el núcleo atómico ) que contiene protones y neutrones , y que mantiene un número de electrones para equilibrar la carga positiva en el núcleo. El átomo es la entidad más pequeña que puede considerarse la posibilidad de mantener algunas de las propiedades químicas del elemento, como electronegatividad , potencial de ionización , prefirió estado de oxidación (s), número de coordinación , y los tipos preferida de los bonos a la forma (por ejemplo, metálicos , iónico , covalente ). Elemento Artículo principal: Elemento químico

El concepto de elemento químico está relacionado con el de la sustancia química. Un elemento químico es específicamente una sustancia que se compone de un solo tipo de átomo. Un elemento químico se caracteriza por un número determinado 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 . Noventa y cuatro elementos químicos diferentes tipos de átomos en función del número de protones que existen de forma natural. Otros 18 han sido reconocidos por la IUPAC como existente sólo artificialmente. A pesar de todos los núcleos de todos los átomos que pertenecen a uno de los elementos que tienen el mismo número de protones, que necesariamente no tienen el mismo número de neutrones , los átomos son llamados isótopos . De hecho varios isótopos de un elemento puede existir.

La presentación más conveniente de los elementos químicos se encuentra en la tabla periódica de los elementos químicos, que agrupa los elementos por número atómico. Gracias a su ingeniosa disposición, grupos , o columnas, y períodos , o en grupos, de los elementos de la tabla o bien comparten varias propiedades químicas, o seguir una cierta tendencia en las características tales como radio atómico , electronegatividad , etc listas de los elementos por su nombre , por el símbolo , y por el número atómico están también disponibles. Compuesto Artículo principal: Compuesto químico

Un compuesto es una sustancia con una relación particular de los átomos de ciertos elementos químicos que determinan su composición, y una particular organización que determina las propiedades químicas. Por ejemplo, el agua es un compuesto que contiene hidrógeno y oxígeno en una 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 y se interconvierten por reacciones químicas . Sustancia Artículo principal: sustancia química

Una sustancia química es un tipo de materia con una determinada composición y un conjunto de propiedades . [36] En sentido estricto, una mezcla de compuestos, elementos o compuestos y elementos no es una sustancia química, pero puede ser llamado un producto químico. La mayoría de las sustancias que encontramos en nuestra vida diaria son una especie de mezcla, por ejemplo: aire , aleaciones , biomasa , etc

Nomenclatura de las sustancias es una parte crítica del lenguaje de la química. Por lo general se refiere a un sistema de denominación de los compuestos químicos . Más temprano en la historia de la química de las sustancias se les dio el nombre por su descubridor, que a menudo llevado a cierta confusión y dificultad. Sin embargo, hoy el sistema de la IUPAC de nomenclatura química permite que los químicos para especificar el nombre de compuestos específicos, entre la gran variedad de productos químicos posible. La nomenclatura estándar de las sustancias químicas es fijado por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC). Hay sistemas bien definidos en su lugar para nombrar las especies químicas. Los compuestos orgánicos se nombran según la nomenclatura orgánica del sistema. [37] Los compuestos inorgánicos son nombrados de acuerdo a la nomenclatura inorgánica sistema. [38] Además, el Chemical Abstracts Service ha ideado un método a la sustancia índice químico. En este esquema cada sustancia química es identificada por un número conocido como número de registro CAS . Molécula Artículo principal: Molécula

Una molécula es la porción más pequeña indivisible de una pura sustancia química que tiene su conjunto único de propiedades químicas, es decir, su potencial para someterse a un cierto conjunto de reacciones químicas con otras sustancias. Las moléculas pueden existir como unidades eléctricamente neutro a diferencia de iones . Las moléculas son típicamente un conjunto de átomos ligados por enlaces covalentes , de forma que la estructura es eléctricamente neutro y todos los electrones de valencia se combinan con otros electrones, ya sea en bonos o en pares solitarios . Una estructura molecular representa los bonos y posiciones relativas de los átomos de una molécula como la del paclitaxel se muestran

No todas las sustancias formadas por moléculas discretas. La mayoría de los elementos químicos se componen de átomos en solitario como su unidad más pequeña discretos. Otros tipos de sustancias, tales como los compuestos iónicos y sólidos de la red , se organizan de tal manera que carecen de la existencia de moléculas de identificación en sí. En su lugar, estas sustancias se discuten en términos de unidades de fórmula o células de la unidad como la más pequeña estructura de repetición dentro de la sustancia, ya que carecen de moléculas de identificación.

Una de las características principales de una molécula es su geometría a menudo se denomina su estructura . Mientras que la estructura atómica de moléculas diatómicas, triatómica o tetra puede ser trivial, (lineales, angulares piramidal etc) la estructura de las moléculas poliatómicas, que están constituidos por más de seis átomos (de varios elementos) puede ser crucial para su naturaleza química. Mole y la cantidad de sustancia Artículo principal: Mole (unidad)

Mole es una unidad para medir la cantidad de sustancia (también llamado cantidad de químicos). Un mol es la cantidad de una sustancia que contiene muchas entidades elementales como (átomos, moléculas o iones) como átomos hay en 0,012 kg (o 12 gramos ) de carbono-12 , donde los átomos de carbono-12 se mantienen sin consolidar, en reposo y en su estado fundamental . [39] El número de entidades por el topo se conoce como la constante de Avogadro , y se determina empíricamente. El valor aceptado actualmente es 6.02214179 (30) × 10 23 mol −1 (2007 CODATA ). Una forma de entender el significado del término “topo” es comparar y contrastar a términos tales como docena . Al igual que una docena de huevos contiene 12 huevos individuales, un mol contiene 6.02214179 (30) × 10 23 átomos, moléculas y otras partículas. El término se utiliza porque es mucho más fácil decir, por ejemplo, un mol de carbono, lo que es decir 6,02214179 (30) × 10 23 átomos de carbono, y debido a moles de los productos químicos representan una escala que es fácil a la experiencia.

La cantidad de sustancia de un soluto por volumen de solución que se conoce como la cantidad de concentración de la sustancia, o molaridad , para abreviar. Molaridad es la cantidad más comúnmente utilizada para expresar la concentración de una solución en el laboratorio químico. La mayoría de las unidades de uso común para la molaridad son mol / L (el oficial de las unidades del SI son mol / m 3). Iones y sales Artículo principal: Ion

Un ion es una especie cargada, un átomo o una molécula, que ha perdido o ganado uno o más electrones. Con carga positiva cationes (por ejemplo, sodio catión Na +) y carga negativa aniones (por ejemplo, cloruro de Cl -) pueden formar una red cristalina de neutro sales (por ejemplo, cloruro de sodio Na Cl?). Ejemplos de iones poliatómicos que no se separan durante las reacciones ácido-base son de hidróxido (OH -) y fosfato (PO 4 3 -).

Iones en la fase gaseosa son a menudo conocido como plasma . Acidez y basicidad Artículo principal: reacción ácido-base

Una sustancia a menudo puede ser clasificado como un ácido o una base . Hay varias teorías que explican el comportamiento ácido-base. El más simple es la teoría de Arrhenius , que establece que un ácido es una sustancia que produce iones hidronio cuando se disuelve en agua, y una base es aquella que produce los iones de hidróxido cuando se disuelve en el agua. Según Brønsted-Lowry, base teórica del ácido , los ácidos son sustancias que donan una positivos de hidrógeno del ion a otra sustancia en una reacción química, por extensión, una base es la sustancia que recibe, el ion de hidrógeno. Una teoría común es tercera base de la teoría de Lewis-ácido , que se basa en la formación de nuevos enlaces químicos . teoría de Lewis explica que un ácido es una sustancia que es capaz de aceptar un par de electrones de otra sustancia en el proceso de formación del enlace, mientras que una base es una sustancia que puede proporcionar un par de electrones para formar un nuevo bono. Según el concepto según Lewis, las cosas cruciales que se intercambian son de pago. [40] Hay varias otras maneras en que puede ser una sustancia clasificada como un ácido o una base, como es evidente en la historia de este concepto [41]

La acidez se mide comúnmente por dos métodos. Una medida, sobre la base de la definición de Arrhenius de la acidez, es el pH , que es una medida de la concentración de iones hidronio en una solución, tal como se expresa en una negativa logarítmica escala. Por lo tanto, las soluciones que tienen un pH bajo tienen una concentración alta de iones hidronio, y puede decirse que es más ácida. La otra medida, basada en la definición de Brønsted-Lowry, es la constante de disociación ácida (Ka), que miden la capacidad relativa de una sustancia para actuar como un ácido en la definición de Brønsted-Lowry de un ácido. Es decir, sustancias con un mayor K una son más propensos a donar iones de hidrógeno en las reacciones químicas que aquellos con bajos valores de K a. Fase Artículo principal: Fase (la materia)

Además de las propiedades químicas específicas que distinguen a las diferentes clasificaciones de productos químicos química puede existir en varias fases. En su mayor parte, las clasificaciones químicas son independientes de estas clasificaciones fase a granel, sin embargo, algunas de las fases más exóticos son incompatibles con ciertas propiedades químicas. Una fase es un conjunto de estados de un sistema químico que tienen propiedades estructurales similares a granel, en un rango de condiciones, tales como la presión o la temperatura . Las propiedades físicas, tales como la densidad y el índice de refracción tienden a caer 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 o tomados fuera del sistema va a reorganizar la estructura del sistema, en lugar de cambiar las condiciones a granel.

A veces la distinción entre las fases puede ser continua en vez de tener un límite discreto, en este caso el asunto se considera en un supercrítico estado. Cuando se cumplen tres estados sobre la base de las condiciones, es conocido como un punto triple y dado que este es invariante, es una manera conveniente de definir un conjunto de condiciones.

Los ejemplos más conocidos de las fases son sólidos , líquidos y gases . Muchas sustancias presentan varias fases sólidas. Por ejemplo, hay tres fases de sólido hierro (alfa, gamma y delta) que varían en función de la temperatura y la presión. La principal diferencia entre las fases sólida es la estructura de cristal , o el arreglo de los átomos. Otra fase se encuentran habitualmente en el estudio de la química es la fase acuosa, que es el estado de las sustancias disueltas en solución acuosa (es decir, en el agua). Menos conocidas son las fases de plasmas , condensados ​​Bose-Einstein y condensado fermiónico y paramagnéticos y ferromagnéticos fases del magnéticas de materiales. Aunque la mayoría de tratar las fases familiarizados con los sistemas de tres dimensiones, también es posible definir análogos en los sistemas de dos dimensiones, que ha recibido la atención por su relevancia a los sistemas en la biología . Redox Artículo principal: Redox

Se trata de un concepto relacionado con la capacidad de los átomos de distintas sustancias para perder o ganar electrones. Las sustancias que tienen la capacidad de oxidar otras sustancias se dice que son oxidativo y se conocen como agentes oxidantes , oxidantes u oxidantes. Un oxidante elimina electrones de otra sustancia. Del mismo modo, sustancias que tienen la capacidad de reducir otras sustancias que se dice que son reduccionistas y son conocidos como agentes reductores , reductores, o reductoras. Un reductor de las transferencias de electrones a otra sustancia, y por lo tanto se oxida. Y debido a que “dona” electrones se le llama también un donador de electrones. La oxidación y la reducción correctamente se refieren a un cambio en la oxidación de número de la transferencia real de electrones no puede ocurrir. Por lo tanto, la oxidación es mejor definida como un aumento en el número de oxidación y reducción como una disminución en el número de oxidación. Vinculación Artículo principal: Enlace químico Electrones atómicos y moleculares orbitales

Los átomos en las moléculas se peguen entre sí o los cristales se dice que están unidos entre sí. Un enlace químico puede ser visualizado como el multipolar equilibrio entre las cargas positivas en el núcleo y las cargas negativas oscilando alrededor de ellos. [42] Más que simple atracción y repulsión, las energías y la distribución de caracterizar la disponibilidad de un electrón que se una a otro átomo .

Un enlace químico puede ser un enlace covalente , un enlace iónico , un enlace de hidrógeno o simplemente a causa de la fuerza de Van der Waals . Cada uno de este tipo de bonos se atribuye a un cierto potencial. Estos potenciales de crear las interacciones que mantienen los átomos juntos en las moléculas o cristales . En muchos compuestos simples, la teoría del enlace de valencia , el Valence Shell par de electrones modelo de Repulsión ( RPECV ), y el concepto de número de oxidación se puede utilizar para explicar la estructura molecular y composición. Del mismo modo, las teorías de la física clásica se puede utilizar para predecir muchas de las estructuras iónicas. Con compuestos más complicados, tales como complejos de metales , la teoría del enlace de valencia es aplicable y enfoques alternativos menos, como los orbitales moleculares teoría, se utilizan generalmente. Vea el diagrama de orbitales electrónicos. Reacción Artículo principal: Reacción química

Cuando una sustancia química se transforma como resultado de su interacción con el otro o la energía, una reacción química se dice que se han producido. Reacción química es un concepto relacionado con la “reacción” de una sustancia cuando entra en contacto cercano con otro, ya sea como una mezcla o una solución , la exposición a algún tipo de energía, o ambos. Es el resultado de un intercambio de energía entre los componentes de la reacción, así como con el entorno del sistema que puede ser un buque diseñado que a menudo son de vidrio de laboratorio . Las reacciones químicas pueden dar lugar a la formación o la disociación de las moléculas, es decir, rompiendo las moléculas para formar dos o más moléculas más pequeñas, o reordenamiento de átomos dentro oa través de las moléculas. Las reacciones químicas implican generalmente la producción o la ruptura de enlaces químicos . oxidación, reducción , la disociación , el ácido-base de la neutralización y moleculares de reordenamiento son algunos de los tipos utilizados comúnmente en las reacciones químicas.

Una reacción química puede ser simbólicamente representado por una ecuación química . Mientras que en una reacción química no nuclear del número y tipo de átomos en ambos lados de la ecuación son iguales, por una reacción nuclear esto es cierto sólo para el saber, las partículas nucleares. protones y neutrones. [43]

La secuencia de pasos en los que la reorganización de los enlaces químicos pueden tener lugar en el curso de una reacción química se llama su mecanismo . Una reacción química se puede prever que tendrá lugar en una serie de pasos, cada uno de los cuales pueden tener una velocidad diferente. Muchos productos intermedios de reacción con la estabilidad de la variable por lo tanto se puede contemplar en el transcurso de una reacción. mecanismos de reacción se proponen para explicar la cinética y la gama de productos con respecto de una reacción. Muchos químicos físicos se especializan en la exploración y proponer los mecanismos de las reacciones químicas. Varias reglas empíricas, como la reglas de Woodward-Hoffmann menudo vienen práctico al tiempo que propone un mecanismo para una reacción química.

De acuerdo con la IUPAC libro de oro de una reacción química es un proceso que da lugar a la interconversión de especies químicas “. [44] En consecuencia, una reacción química puede ser una reacción elemental o una reacción por etapas . Una advertencia adicional de que se haga, en que esta definición incluye los casos en que la interconversión de confórmeros es experimentalmente observable. Tales reacciones químicas detectables normalmente implican conjuntos de entidades moleculares, como se indica en esta definición, pero a menudo es conceptualmente conveniente utilizar el término también de los cambios relativos a un solo entidades moleculares (es decir, «química eventos microscópicos »). Equilibrio Artículo principal: Equilibrio químico

Aunque el concepto de equilibrio es ampliamente utilizado en las ciencias, en el contexto de la química, que surge cada vez que un número de diferentes estados de la composición química son posibles. 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 el equilibrio a pesar de tener una composición que no cambia a menudo no es más estática , las moléculas de las sustancias continúan reaccionando entre sí dando lugar así a un equilibrio dinámico . Así, el concepto se describe el estado en el que los parámetros tales como la composición química no cambian con el tiempo. Sustancias químicas presentes en los sistemas biológicos no son siempre en el equilibrio, sino que están lejos del equilibrio. Energía Artículo principal: Energía

En el contexto de la química, la energía es un atributo de una sustancia como consecuencia de su atómica , molecular o agregado estructura . Dado que una transformación química se acompaña de un cambio en uno o más de estos tipos de estructura, es siempre acompañada por un aumento o disminución de la energía de las sustancias involucradas. Parte de la energía se transfiere entre el entorno y los reactivos de la reacción en forma de calor o la luz , por lo que los productos de una reacción puede tener menos energía o más de los reactivos. Una reacción se dice que es exergónica si el estado final es menor en la escala de energía que el estado inicial, en el caso de las reacciones endergónicas la situación es la inversa.Una reacción se dice que es exotérmica si la reacción se libera calor al entorno, en el caso de reacciones endotérmicas , la reacción se absorbe calor del entorno.

Las reacciones químicas no siempre es posible a menos que el reactivo superar una barrera de energía conocida como energía de activación . La velocidad de una reacción química (a propuesta temperatura T) está relacionada con la energía E de activación, por la población del factor de Boltzmann el e - E / k T - que es la probabilidad de la molécula de tener más energía, o igual a E en la propuesta temperatura T. Esta dependencia exponencial de la velocidad de reacción de la temperatura se conoce como la ecuación de Arrhenius . La energía de activación necesaria para una reacción química puede ser en forma de calor, luz, electricidad o mecánica vigor en la forma de ultrasonido . [45]

Un concepto relacionado con la energía libre , que también incorpora consideraciones de la entropía, es un medio muy útil para predecir la viabilidad de una reacción y se determina el estado de equilibrio de una reacción química, termodinámica química . Una reacción es factible sólo si el cambio total en la energía libre de Gibbs es negativa, \ Delta G \ le 0 \, , Si es igual a cero la reacción química se dice que en el equilibrio .

Existen sólo se limita posibles estados de energía de electrones, átomos y moléculas. Estos están determinados por las normas de la mecánica cuántica , que requieren de cuantificación de la energía de un sistema consolidado. Los átomos o moléculas en un estado de energía más alto se dice que están emocionados. Las moléculas / átomos de la sustancia en un estado excitado de energía son a menudo mucho más reactivo, es decir, más susceptibles a las reacciones químicas.

La fase de una sustancia es siempre determinada por su energía y la energía de su entorno. Cuando las fuerzas intermoleculares de una sustancia es tal que la energía del entorno no es suficiente para superarlos, que se produce en una fase más ordenada como un líquido o sólido como es el caso del agua (H 2 O), un líquido a temperatura ambiente porque sus moléculas están vinculados por enlaces de hidrógeno . [46] Considerando que el sulfuro de hidrógeno (H 2 S) es un gas a temperatura ambiente y presión normal, ya que sus moléculas están obligados por débiles interacciones dipolo-dipolo .

La transferencia de energía a partir de una sustancia química a otra depende del tamaño de la energía cuantos emitida por una sustancia. Sin embargo, la energía de calor suele ser transferidos con mayor facilidad desde casi cualquier sustancia a otra, porque el fonones responsables de los niveles de energía rotacional y vibracional de una sustancia tienen menos cantidad de energía de los fotones invocada para la transferencia de energía electrónica. De este modo, porque los niveles de energía vibracional y rotacional están más estrechamente espaciados que los niveles de energía electrónica, el calor es más fácil de transferir entre las sustancias en relación con formas de la luz o de otro tipo de energía electrónica. Por ejemplo, la radiación electromagnética ultravioleta no se transfiere con eficacia tanto de una sustancia a otra energía térmica o eléctrica.

La existencia de niveles de energía característicos de diferentes sustancias químicas es útil para su identificación mediante el análisis de las líneas espectrales . Diferentes tipos de espectros son de uso frecuente en química espectroscopia , por ejemplo, de infrarrojos , microondas , RMN , ESR , etc espectroscopia también se utiliza para identificar la composición de los objetos a distancia - las estrellas y galaxias distantes, como - mediante el análisis de sus espectros de radiación.

El término energía química se utiliza a menudo para indicar el potencial de una sustancia química que someterse a una transformación a través de una reacción química o transformar las sustancias químicas otros. Química leyes Artículo principal: Derecho Química

Las reacciones químicas se rigen por ciertas leyes, que se han convertido en conceptos fundamentales de la química. Algunos de ellos son:

    La ley de Avogadro
    -Lambert ley de Beer
    La ley de Boyle (1662, relativa a presión y volumen)
    La ley de Charles (1787, sobre el volumen y la temperatura)
    La ley de Fick de difusión
    -Lussac ley de Gay (1809, sobre la presión y temperatura)
    de la ley de Henry
    Ley de Hess
    Ley de conservación de la energía conduce a los importantes conceptos de equilibrio , la termodinámica y la cinética .
    Ley de conservación de la masa , de acuerdo a la física moderna es en realidad la energía que se conserva, y la energía y la masa que están relacionados , un concepto que cobra importancia en la química nuclear .
    Ley de la composición definida , aunque en muchos sistemas (en particular, biomacromoléculas y minerales) las relaciones tienden a requerir un gran número, y son con frecuencia representados como una fracción.
    Ley de las proporciones múltiples
    la Ley de Raoult 

Subdisciplinas

La química es normalmente dividida en varias sub-disciplinas importantes. Hay también varias transversales y más campos de especialización principal de la química. [47]

    la química analítica es el análisis de muestras de materiales para obtener una comprensión de su composición química y estructura . Química analítica estándar incorpora los métodos experimentales de la química. Estos métodos se pueden utilizar en todas las subdisciplinas de la química, con exclusión de la química puramente teórica. 

    Bioquímica es el estudio de las sustancias químicas , reacciones químicas y las interacciones químicas que tienen lugar en que viven los organismos . La bioquímica y la química orgánica están estrechamente relacionados, como en química medicinal o neuroquímica . Bioquímica también se asocia a la biología molecular y la genética . 

    Química inorgánica es el estudio de las propiedades y reacciones de compuestos inorgánicos. La distinción entre orgánicos e inorgánicos disciplinas no es absoluta y hay mucho solapamiento, lo más importante en la sub-disciplina de la química organometálica . 

    química de materiales es la preparación, caracterización y comprensión de las sustancias con una función muy útil. El campo es un nuevo espacio de estudio en los programas de posgrado, y que integra elementos de todas las áreas clásicas de la química con un enfoque en las cuestiones fundamentales que son exclusivas de los materiales. Los sistemas primarios de estudio incluyen la química de fases condensadas (sólidos, líquidos, polímeros ) y las interfaces entre las diferentes fases. 

    Neuroquímica es el estudio de los neuroquímicos, incluyendo transmisores, péptidos, proteínas, lípidos, azúcares y ácidos nucleicos, sus interacciones y los roles que desempeñan en la formación, el mantenimiento y la modificación del sistema nervioso. 

    química nuclear es el estudio de cómo las partículas subatómicas se reúnen y hacen núcleos. Moderno transmutación es un componente importante de la química nuclear, y la tabla de los núclidos es un resultado importante y una herramienta para este campo. 

    La química orgánica es el estudio de la estructura, propiedades, composición, mecanismos y reacciones de compuestos orgánicos . Un compuesto orgánico se define como cualquier compuesto basado en un esqueleto de carbono. 

    Química Física es el estudio de la base física y fundamental de los sistemas y procesos químicos. En particular, la energética y la dinámica de tales sistemas y procesos de interés para los químicos físicos. Son áreas de estudio incluyen la termodinámica química , cinética química , electroquímica , mecánica estadística , la espectroscopia y, más recientemente, astroquímica . [48] Química Física tiene grandes similitudes con la física molecular . Química Física implica el uso de cálculo infinitesimal en la derivación de las ecuaciones. Por lo general se asocian con la química cuántica y la química teórica. la química física es una disciplina distinta de la física química , pero de nuevo, no es muy fuerte solapamiento. 

    Química teórica es el estudio de la química a través de razonamientos teóricos fundamentales (por lo general dentro de las matemáticas o la física ). En particular, la aplicación de la mecánica cuántica a la química se llama la química cuántica . Desde el final de la Segunda Guerra Mundial , el desarrollo de las computadoras ha permitido un desarrollo sistemático de la química computacional , que es el arte de la elaboración y aplicación de programas de ordenador para la resolución de problemas químicos. Química teórica tiene grandes similitudes con (teórica y experimental) física de la materia condensada y física molecular . 

Otros campos incluyen agroquímica , astroquímica (y cosmoquímica ), la química atmosférica , ingeniería química , biología química , la informática, la quimioterapia , la electroquímica , química ambiental , femtoquímica , sabor química , la química de flujo , geoquímica , química verde , histoquímica , la historia de la química , la química de la hidrogenación , inmunoquímica , química marina , ciencias de los materiales , química matemática , mecanoquímica , química médica , biología molecular , mecánica molecular , la nanotecnología , la química de productos naturales , la enología , química organometálica , la petroquímica , la farmacología , la fotoquímica , química orgánica física , fitoquímica , química de polímeros , radioquímica , de estado sólido química , sonoquímica , química supramolecular , la química de superficies , química sintética , termoquímica , y muchos otros. La industria química Artículo principal: Industria química

La industria química representa una actividad económica importante. El mundial 50 principales productores de químicos en 2004 tuvo una facturación de 587 mil millones de dólares EE.UU. , con un margen de beneficio del 8,1% y de investigación y desarrollo el gasto de 2,1% del total de ventas de productos químicos.

Chemistry. (2011, April 30). In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved 01:49, May 1, 2011, from http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Chemistry&oldid=426779583


De partículas

En las ciencias físicas , la partícula es una pequeña localizada objeto al que se puede atribuir varias propiedades físicas , tales como volumen o masa . [1] [2] La palabra es más bien un significado general, y se refina como sea necesario por varios campos científicos.

Si los objetos se pueden considerar las partículas depende de la escala del contexto , si el propio tamaño de un objeto es pequeño o insignificante, propiedades geométricas y la estructura son irrelevantes, entonces se puede considerar una partícula. [3] Por ejemplo, los granos de arena en un Playa de las partículas puede ser considerado porque el tamaño de un grano de arena (~ 1 mm ) es insignificante en comparación con la playa , y las características individuales de los granos de arena son generalmente irrelevantes para el problema en cuestión. Sin embargo, los granos de arena no se considerarían las partículas si se compara con las buckyballs (~ 1 nm ).

El concepto de partículas es especialmente útil cuando modelar la naturaleza , como el tratamiento completo de muchos fenómenos es compleja. [4] Se puede utilizar para hacer suposiciones sobre la simplificación de los procesos involucrados. Francis Sears y Zemansky Marcos , en la Universidad de Física, dar el ejemplo de cálculo del lugar de aterrizaje y la velocidad de una pelota lanzada al aire. Poco a poco se tira la pelota de béisbol de la mayoría de sus propiedades, en primer lugar que idealizar como un proceso fluido rígida esfera , a continuación, al descuidar la rotación , la flotabilidad y la fricción , en última instancia, reducir el problema a la balística de un clásico partícula puntual . [5]

El tratamiento de un gran número de partículas es el reino de la física estadística . [6] Cuando se estudia en el contexto de una muy pequeña escala, la mecánica cuántica comienza a saque de banda, y dan lugar a varios fenómenos, como la partícula en una caja problema [ 7] [8] y de partículas dualidad onda , [9] [10] o las consideraciones teóricas, tal si las partículas se pueden considerar diferentes o idénticos

Tamaño Las galaxias son tan grandes que las estrellas pueden ser considerados partículas a su lado

El término “partículas” se suele aplicar de forma diferente a tres clases de tamaños. El término de partículas macroscópicas , por lo general se refiere a las partículas mucho más grandes que los átomos y moléculas . Estos suelen ser extraída como partículas similares de punto , a pesar de que tienen volúmenes, formas, estructuras, etc Ejemplos de partículas macroscópicas que incluyen el polvo , arena , trozos de escombros durante un accidente de coche , o incluso objetos tan grandes como la estrellas de un galaxia . [13] [14] Otro tipo, partículas microscópicas por lo general se refiere a las partículas de tamaños que van desde los átomos a moléculas , tales como el dióxido de carbono , nanopartículas y partículas coloidales . El más pequeño de las partículas son las partículas subatómicas , que se refieren a las partículas más pequeñas que los átomos. [15] Estos incluyen partículas tales como los constituyentes de los átomos - protones , neutrones y electrones -, así como otros tipos de partículas que sólo se puede producir en los aceleradores de partículas o rayos cósmicos . Composición Protones están compuestos por tres quarks, pero los quarks no están compuestas de otras partículas

Las partículas también pueden clasificarse de acuerdo a la composición. Compuesto de partículas se refieren a las partículas que han composición - está partículas que se hacen de otra. partículas [16] Por ejemplo, uno de carbono-14 átomo está compuesto de seis protones , ocho neutrones y ocho electrones . Por el contrario, las partículas elementales (también llamadas partículas fundamentales) se refieren a las partículas que no están hechos de otras partículas. [17] De acuerdo con nuestra comprensión actual del mundo , sólo un pequeño número de las mismas existen, como los leptones , los quarks o gluones . Sin embargo, es posible que algunos de estos pueden a su vez a ser partículas compuestas después de todo , y sólo parece ser elemental, por el momento. [18] Mientras que las partículas compuestas con mucha frecuencia pueden ser considerados como el punto- , las partículas elementales son realmente puntuales . [ 19] De N-cuerpos de simulación Artículo principal: el cuerpo de simulación de N La ejecución del Milenio es un N = ~ 10 9 simulación del universo , desde el Big Bang hasta el presente estado. Cada “partícula” representa aproximadamente un mil millones de masas solares de materia oscura. [20]

En la física computacional , el cuerpo simulaciones de N (también llamado de partículas simulaciones de N) son simulaciones de sistemas dinámicos de partículas bajo la influencia de ciertas condiciones, tales como ser objeto de gravedad . [21] Estas simulaciones muy común en la cosmología y fluidos computacional dinámica .

N se refieren al número de partículas en cuenta. En simulaciones con mayor N son más computacionalmente intensivas, los sistemas con un gran número de partículas reales a menudo se aproximarán a un número más pequeño de las partículas, y los algoritmos de simulación necesitan ser optimizados a través de diversos métodos . [21] Coloidal de partículas Artículo principal: Coloide

Las partículas coloidales son los componentes de un coloide. Un coloide es una sustancia microscopio dispersa uniformemente a través de otra sustancia. [22] Tal sistema coloidal puede ser sólidos , líquidos o gaseosos , así como continua o dispersa. La fase de partículas dispersas tienen un diámetro de aproximadamente entre 5 y 200 nanómetros . [23] solubles partículas más pequeñas que ello constituirá una solución en lugar de un coloide. sistemas coloidales (también denominadas soluciones coloidales o suspensiones coloidales) son objeto de la interfaz y la ciencia coloidal .

Particle. (2011, April 26). In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved 01:31, May 1, 2011, from http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Particle&oldid=426026199


Partículas

Los átomos son las partes más pequeñas de un elemento (como el carbono, el hierro o el oxígeno). Todos los átomos de un mismo elemento tienen la misma estructura electrónica (responsable esta de la gran mayoría de las características químicas), pudiendo diferir en la cantidad de neutrones (isótopos). Las moléculas son las partes más pequeñas de una sustancia (como el azúcar), y se componen de átomos enlazados entre sí. Si tienen carga eléctrica, tanto átomos como moléculas se llaman iones: cationes si son positivos, aniones si son negativos.

El mol se usa como contador de unidades, como la docena (12) o el millar (1000), y equivale a 6,023\cdot10^{23}. Se dice que 12 gramos de carbono, o un gramo de hidrógeno, o 56 gramos de hierro, contienen aproximadamente un mol de átomos.

Dentro de los átomos, podemos encontrar un núcleo atómico y uno o más electrones. Los electrones son muy importantes para las propiedades y las reacciones químicas.

De los átomos a las moléculas

Los enlaces son las uniones entre átomos para formar moléculas. Siempre que existe una molécula es porque ésta es más estable que los átomos que la forman por separado. A la diferencia de energía entre estos dos estados se le denomina energía de enlace.

Generalmente, los átomos se combinan en proporciones fijas para dar moléculas. Por ejemplo, dos átomos de hidrógeno se combinan con uno de oxígeno para dar una molécula de agua. Esta proporción fija se conoce como estequiometría.

Orbitales

Diagrama espacial mostrando los orbitales atómicos de momento angular del tipo d (l=2).

Aumentar

Diagrama espacial mostrando los orbitales atómicos de momento angular del tipo d (l=2).

Para una descripción y comprensión detalladas de las reacciones químicas y de las propiedades físicas de las diferentes sustancias, es muy útil su descripción a través de orbitales, con ayuda de la mecánica cuántica.

Un orbital atómico es una función matemática que describe la disposición de uno o dos electrones en un átomo. Un orbital molecular es análogo, pero para moléculas.

De los orbitales a las sustancias

Los orbitales son funciones matemáticas para describir procesos físicos: un orbital solo existe en el sentido matemático, como pueden existir una suma, una parábola o una raíz cuadrada. Los átomos y las moléculas son también idealizaciones y simplificaciones: un átomo sólo existe en vacío, una molécula sólo existe en vacío, y, en sentido estricto, una molécula sólo se descompone en átomos si se rompen todos sus enlaces.

En el “mundo real” sólo existen los materiales y las sustancias. Si se confunden los objetos reales con los modelos teóricos que se usan para describirlos, es fácil caer en falacias lógicas.

Disoluciones

En agua, y en otros disolventes (como la acetona o el alcohol), es posible disolver sustancias, de forma que quedan disgregadas en las moléculas o iones que las componen (las disoluciones son transparentes). Cuando se supera cierto límite, llamado solubilidad, la sustancia ya no se disuelve, y queda, bien como precipitado en el fondo del recipiente, bien como suspensión, flotando en pequeñas partículas (las suspensiones son opacas o traslúcidas).

Se denomina concentración a la medida de la cantidad de soluto por unidad de cantidad de disolvente.

Medida de la concentración

La concentración de una disolución se puede medir de diferentes formas, en función de la unidad empleada para determinar las cantidades de soluto y disolvente. Las más usuales son:

Acidez

El pH es una escala logarítmica para describir la acidez de una disolución acuosa. Los ácidos, como el zumo de limón y el vinagre, tienen un pH bajo (inferior a 7). Las bases, como la sosa o el bicarbonato de sodio, tienen un pH alto (superior a 7).

El pH se calcula mediante la siguiente ecuación:

pH=-log[H]\,

Donde [H]\, es la concentración de iones Hidrógeno que cede el ácido a la solución.

Formulación y nomenclatura

La IUPAC, un organismo internacional, mantiene unas reglas para la formulación y nomenclatura química. De esta forma, es posible referirse a los compuestos químicos de forma sistemática y sin equívocos.

Mediante el uso de fórmulas químicas es posible también expresar de forma sistemática las reacciones químicas, en forma de ecuación química.

Fuente: Quimica


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