Cuando escuchas la palabra ‘química’, puedes relacionarla solo en el contexto de pruebas de laboratorio, aditivos alimentarios o sustancias peligrosas. Pero lo cierto es que el campo de la química involucra todo lo que nos rodea.
Así lo describe la American Chemical Society (ACS), una organización científica sin fines de lucro para el avance de la química, autorizada por el Congreso de los Estados Unidos:
Todo lo que oyes, ves, hueles, saboreas y tocas involucra química y productos químicos (materia). Y escuchar, ver, saborear y tocar implican intrincadas series de reacciones e interacciones químicas en tu cuerpo.
Entonces, incluso si no trabajas como químico, estás haciendo química, o algo que involucra química, con casi todo lo que haces. En la vida cotidiana, haces química cuando cocinas, cuando usas detergentes de limpieza para limpiar tu mostrador, cuando tomas medicamentos o cuando diluyes el zumo concentrado para que el sabor no sea tan intenso.
Según la ACS, la química es el estudio de la materia, definida como todo lo que tiene masa y ocupa espacio, y los cambios que puede sufrir la materia cuando está sujeta a diferentes entornos y condiciones. La química busca comprender no solo las propiedades de la materia, como la masa o composición de un elemento químico, sino también cómo y por qué la materia sufre ciertos cambios, ya sea que algo se transforma porque se combina con otra sustancia, se congela porque se dejó durante dos semanas en un congelador, o cambió de color porque estaba expuesta a demasiada luz solar.
Conceptos básicos de química
La razón por la cual la química toca todo lo que hacemos es porque casi todo lo que existe puede descomponerse en componentes químicos.
Los principales componentes básicos de la química son los elementos químicos , que son sustancias formadas por un solo átomo . Cada producto químico es único, compuesto por un número establecido de protones, neutrones y electrones, y se identifica por un nombre y un símbolo químico, como “C” para el carbono. Los elementos que los científicos han descubierto hasta ahora se enumeran en la tabla periódica de elementos e incluyen tanto los elementos que se encuentran en la naturaleza como el carbono , el hidrógeno y el oxígeno , así como los que están hechos por el hombre, como Lawrencium .
Los elementos químicos pueden unirse para formar compuestos químicos, que son sustancias compuestas de múltiples elementos, como el dióxido de carbono (que está compuesto de un átomo de carbono conectado a dos átomos de oxígeno), o múltiples átomos de un solo elemento, como el gas oxígeno (que está formado por dos átomos de oxígeno conectados entre sí). Estos compuestos químicos pueden unirse con otros compuestos o elementos para formar innumerables otras sustancias y materiales.
La química es una ciencia física
La química generalmente se considera una ciencia física, según lo define la Enciclopedia Británica , porque el estudio de la química no involucra seres vivos. La mayor parte de la química involucrada en la investigación y el desarrollo, como la fabricación de nuevos productos y materiales para los clientes, encaja dentro de este ámbito.
Pero la distinción como ciencia física se vuelve un poco borrosa en el caso de la bioquímica, que explora la química de los seres vivos, según la Sociedad Bioquímica . Los productos químicos y los procesos químicos estudiados por los bioquímicos no se consideran técnicamente “vivos”, pero analizarlos es importante para comprender cómo funciona la vida.
Las cinco ramas principales de la química
Tradicionalmente, la química se divide en cinco ramas principales, según el libro de texto de química en línea publicado por LibreText . También hay campos más especializados, como la química de los alimentos, la química ambiental y la química nuclear, pero esta sección se centra en las cinco subdisciplinas principales de la química.
La química analítica implica el análisis de productos químicos e incluye métodos cualitativos como observar los cambios de color, así como métodos cuantitativos como examinar las longitudes de onda exactas de luz que un producto químico absorbió para producir ese cambio de color.
Estos métodos permiten a los científicos caracterizar muchas propiedades diferentes de los productos químicos y pueden beneficiar a la sociedad de varias maneras. Por ejemplo, la química analítica ayuda a las compañías de alimentos a preparar comidas congeladas más sabrosas al detectar cómo cambian los productos químicos en los alimentos cuando se congelan con el tiempo. La química analítica también se utiliza para controlar la salud del medio ambiente mediante la medición de productos químicos en el agua o el suelo, por ejemplo.
La bioquímica , como se mencionó anteriormente, utiliza técnicas de química para comprender cómo funcionan los sistemas biológicos a nivel químico. Gracias a la bioquímica, los investigadores han podido mapear el genoma humano, comprender qué hacen las diferentes proteínas en el cuerpo y desarrollar curas para muchas enfermedades.
La química inorgánica estudia los compuestos químicos en seres inorgánicos o no vivos, como minerales y metales. Tradicionalmente, la química inorgánica considera compuestos que no contienen carbono (que están cubiertos por la química orgánica), pero esta definición no es completamente precisa, según el ACS.
Algunos compuestos estudiados en química inorgánica, como los “compuestos organometálicos”, contienen metales, que son metales unidos al carbono, el elemento principal que se estudia en química orgánica. Como tal, compuestos como estos se consideran parte de ambos campos.
La química inorgánica se utiliza para crear una variedad de productos, que incluyen pinturas, fertilizantes y protectores solares.
La química orgánica trata con compuestos químicos que contienen carbono, un elemento considerado esencial para la vida. Los químicos orgánicos estudian la composición, estructura, propiedades y reacciones de dichos compuestos, que junto con el carbono contienen otros elementos que no son de carbono, como el hidrógeno, el azufre y el silicio. La química orgánica se usa en muchas aplicaciones, como lo describe la ACS , como la biotecnología, la industria del petróleo, los productos farmacéuticos y los plásticos.
La química física utiliza conceptos de la física para comprender cómo funciona la química. Por ejemplo, descubrir cómo los átomos se mueven e interactúan entre sí, o por qué algunos líquidos, incluido el agua, se convierten en vapor a altas temperaturas. Los químicos físicos intentan entender estos fenómenos a una escala muy pequeña, a nivel de átomos y moléculas, para sacar conclusiones sobre cómo funcionan las reacciones químicas y qué les da a los materiales específicos sus propias propiedades únicas.
Este tipo de investigación ayuda a informar otras ramas de la química y es importante para el desarrollo de productos, según la ACS . Por ejemplo, los químicos físicos pueden estudiar cómo ciertos materiales, como el plástico, pueden reaccionar con los químicos con los que el material está diseñado para entrar en contacto.
¿Qué hacen los químicos?
Los químicos trabajan en una variedad de campos, que incluyen investigación y desarrollo, control de calidad, fabricación, protección del medio ambiente, consultoría y derecho. Pueden trabajar en universidades, para el gobierno o en la industria privada, según la ACS.
Estos son algunos ejemplos de lo que hacen los químicos:
Investigación y desarrollo
En la academia, los químicos que realizan investigaciones tienen como objetivo ampliar el conocimiento sobre un tema en particular, y no necesariamente tienen una aplicación específica en mente. Sin embargo, sus resultados aún pueden aplicarse a productos y aplicaciones relevantes.
En la industria, los químicos en investigación y desarrollo utilizan el conocimiento científico para desarrollar o mejorar un producto o proceso específico. Por ejemplo, los químicos de alimentos mejoran la calidad, seguridad, almacenamiento y sabor de los alimentos; los químicos farmacéuticos desarrollan y analizan la calidad de las drogas y otras formulaciones médicas; y los químicos agrícolas desarrollan fertilizantes, insecticidas y herbicidas necesarios para la producción de cultivos a gran escala.
En algunas ocasiones, la investigación y el desarrollo pueden no implicar la mejora del producto en sí, sino el proceso de fabricación involucrado en la fabricación de ese producto. Los ingenieros químicos y los ingenieros de procesos diseñan nuevas formas de hacer que la fabricación de sus productos sea más fácil y más rentable, como aumentar la velocidad y / o el rendimiento de un producto para un presupuesto determinado.
Protección del medio ambiente
Los químicos ambientales estudian cómo los químicos interactúan con el ambiente natural, caracterizando los químicos y las reacciones químicas presentes en los procesos naturales en el suelo, el agua y el aire. Por ejemplo, los científicos pueden recolectar tierra, agua o aire de un lugar de interés y analizarlo en un laboratorio para determinar si las actividades humanas han contaminado o contaminarán el medio ambiente o lo afectarán de otras maneras. Algunos químicos ambientales también pueden ayudar a remediar o eliminar contaminantes del suelo.
Los científicos con experiencia en química ambiental también pueden trabajar como consultores para varias organizaciones, como compañías químicas o firmas consultoras , brindando orientación sobre cómo se pueden completar las prácticas y los procedimientos de acuerdo con las regulaciones ambientales.
Ley
Los químicos pueden usar su formación académica para brindar asesoramiento o abogar por cuestiones científicas. Por ejemplo, los químicos pueden trabajar en propiedad intelectual, donde pueden aplicar sus antecedentes científicos a cuestiones de derechos de autor en las ciencias, o en derecho ambiental, donde pueden representar grupos de intereses especiales y solicitar la aprobación de las agencias reguladoras antes de que ocurran ciertas actividades.
Los químicos también pueden realizar análisis que ayuden a la policía. Los químicos forenses capturan y analizan la evidencia física dejada en la escena del crimen para ayudar a determinar las identidades de las personas involucradas, así como para responder otras preguntas vitales sobre cómo y por qué se llevó a cabo el crimen. Los químicos forenses utilizan una amplia variedad de métodos de análisis, como la cromatografía y la espectrometría, que ayudan a identificar y cuantificar productos químicos.
