Química (del kēme egipcio (chem) del, significando el " earth" ) es la ciencia referida a la composición, a la estructura, y a las características de la materia, así como los cambios que experimenta durante las reacciones químicas históricamente, química moderna desarrollada fuera de la alquimia que sigue la revolución química (1773). La química es una ciencia física relacionada con los estudios de los varios cristales de las moléculas de los átomos y otros agregados de la materia si en el aislamiento o la combinación, que incorporan los conceptos de la energía y de la entropía en lo referente a la espontaneidad de los procesos químicos

Las disciplinas dentro de la química son agrupadas tradicionalmente por el tipo de materia que es estudiada o la clase de estudio. Éstos incluyen la química inorgánica, el estudio de la materia inorgánica ; Química orgánica, el estudio de la materia orgánica ; La bioquímica, el estudio de las sustancias encontró en los organismos biológicos ; La química física, la energía relacionó estudios de sistemas químicos en las escalas de la macro, moleculares y submolecular; La química analítica, el análisis de las muestras materiales para ganar una comprensión de su composición química y el estructuran . Muchas más disciplinas especializadas han emergido estos últimos años, e. la neuroquímica el estudio químico de la mente (véase las subdisciplinas ).

Descripción

¿La química es el estudio científico de la interacción de las sustancias llamadas ref> de las sustancias químicas cuál es química? que se constituyen de los átomos o de los componentes subatómicos que componen los átomos: Los electrones de los protones y los átomos de los neutrones combinan para producir las moléculas de los iones o la química de los cristales se puede llamar " el " central de la ciencia ; porque conecta las otras ciencias naturales tal como astronomía, física, ciencia material, biología, y geología .

La génesis de la química se puede remontar a ciertas prácticas, conocidas como alquimia, que había sido practicada por varios milenios en las varias partes del mundo, particularmente el Oriente Medio.

La estructura de objetos que utilizamos comúnmente y las características de la materia obramos recíprocamente con, somos comúnmente una consecuencia de las características de sustancias químicas y sus interacciones. Por ejemplo, el acero es el un más duro que el hierro porque sus átomos están limitados juntos en un enrejado cristalino de un más rígido; la madera quema o experimenta la oxidación rápida porque puede reaccionar espontáneo con el oxígeno en una reacción química sobre cierta temperatura ; el azúcar y la sal disuelven en agua porque sus características moleculares/iónicas son tales que la disolución es preferred bajo condiciones ambiente.

Las transformaciones que se estudian en química son un resultado de la interacción entre diversas sustancias químicas o entre la materia y la energía . La química tradicional implica el estudio de las interacciones entre las sustancias en un laboratorio de la química usar varias formas de la cristalería de laboratorio . Una reacción química es una transformación de algunas sustancias en uno o más otras sustancias. Puede ser representada simbólicamente con una ecuación química . El número de átomos a la izquierda y de la derecha en la ecuación para una transformación química es lo más a menudo posible igual. La naturaleza de reacciones químicas que una sustancia puede experimentar y los cambios de la energía que pueden acompañarla son obligados por ciertas reglas básicas, conocidas como leyes químicas.

La energía y las consideraciones de la entropía son invariable importantes en casi todos los estudios químicos. Las sustancias químicas se clasifican en términos de su estructura, fase así como sus composiciones químicas que pueden ser analizadas usar las herramientas del análisis químico, e. espectroscopia y cromatografía .

La química es una parte integrante del plan de estudios de la ciencia ambas en la High School secundaria así como el nivel de universidad temprano. En estos niveles, a menudo se llama la “química general” que es una introducción a una gran variedad de conceptos fundamentales que permitan al estudiante adquirir las herramientas y las habilidades útiles en los niveles avanzados, por el que la química esté estudiada invariable en cualesquiera de sus varias subdisciplinas. Conocen a los científicos, contratados a la investigación química como químicos . La mayoría de los químicos se especializan en uno o más subdisciplinas.

Historia

considera también: Historia la química Alquimia|Cronología de la química|Premio Nobel En química

La génesis de la química se puede remontar al fenómeno extensamente observado que quema que ésa llevó a la metalurgia - el arte y la ciencia de procesar los minerales para conseguir los metales (e. metalurgia en la India antigua ). La avaricia para el oro llevó al descubrimiento del proceso para su purificación, aunque, los principios subyacentes no estaban bien entendidos -- era probablemente una transformación algo que la purificación. Muchos eruditos en esos días lo pensaron razonable creer que existen los medios para transformar metales (bajos) más baratos en el oro. Esto llevó a la alquimia, y a la búsqueda para la piedra del filósofo, que fue creída para traer alrededor de tal transformación por tacto mero.

Algunos consideran el los musulmanes medievales ser los químicos más tempranos, que introdujeron la observación exacta y controlaron la experimentación en el campo, y las sustancias químicas descubiertas numeroso los químicos musulmanes más influyentes eran Geber (D. 815), el al-Kindi (D. 925), y el al-Biruni (D. Los trabajos de Geber se sabían más extensamente en Europa con las traducciones latinas por un Pseudo-Geber en el España del siglo XIV, que también escribió algunos de sus propios libros bajo " del nombre de pluma; Geber". La contribución de los alquimistas y de los metalúrgicos indios en el desarrollo de la química era también absolutamente significativa.

La aparición de la química en Europa era sobre todo debido a la incidencia recurrente de la plaga y marchita allí durante las edades oscuras supuesto. Esto dio lugar a una necesidad de medicinas. Fue pensado que existe una medicina universal llamada el elixir de la vida que puede curar todas las enfermedades, pero como la piedra del filósofo, nunca fue encontrado.

Para algunos médicos, la alquimia era una búsqueda intelectual, en un cierto plazo, ellas consiguió mejor en ella. El Paracelsus (1493-1541), por ejemplo, rechazó la teoría elemental 4 y con solamente una comprensión vaga de sus productos químicos y medicinas, formada un híbrido de la alquimia y ciencia en cuál debía ser llamado Iatrochemistry del ., Las influencias de filósofos tales como sir Francis Bacon (1561-1626) y René Descartes (1596-1650), que exigieron más rigor en matemáticas y en la eliminación de diagonal de observaciones científicas, llevó semejantemente a una revolución científica . En química, esto comenzó con el Roberto Boyle (1627-1691), que subió con las ecuaciones conocidas como la ley de Boyle sobre las características del estado gaseoso. La química vino de hecho de la edad en que Antonio Lavoisier (1743-1794), convertido la teoría de la conservación de la masa en 1783; y el desarrollo de la teoría atómica por el John Dalton alrededor de 1800. La ley de la 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 fue basada en gran parte en el trabajo de Lavoisier. Las contribuciones fundamentales de Lavoisier a la química eran un resultado de un esfuerzo consciente para caber todos los experimentos en el marco de una sola teoría. Él estableció el uso constante del equilibrio químico, utilizó el oxígeno para derrocar la teoría de Phlogiston, y desarrolló un nuevo sistema de nomenclatura química e hizo la contribución a la sistema métrico moderna. Lavoisier también trabajó para traducir la lengua arcaica y técnica de la química algo que podría ser facilmente comprensible por las masas en gran parte incultas, llevando a un interés público creciente en química. Todos estos avances en química llevaron a qué generalmente se llama el la revolución química . Las contribuciones de Lavoisier llevaron a qué ahora se llama química moderna - la química que se estudia en instituciones educativas por todo el mundo. Está debido a éstos y otras contribuciones que el Antonio Lavoisier está celebrado a menudo como el " Padre del " moderno de la química ;. El descubrimiento posterior Friedrich Wöhler que muchas sustancias naturales, compuestos orgánicos se pueden sintetizar de hecho en un laboratorio de la química también ayudó a la química moderna para madurarse de su infancia.

Los descubrimientos de los elementos químicos tienen una larga historia a partir de los días de alquimia y de culminar en la creación de la tabla periódica de los elementos químicos al lado Dmitri Mendeleev (1834-1907) y descubrimientos posteriores de algunos elementos sintéticos .

Etimología

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la química (etimología) La química del de la palabra viene del estudio anterior de la alquimia, que es básicamente la búsqueda para hacer el oro de las materias primas de tierra. En cuanto a el origen del " de la palabra; alchemy" la pregunta es discutible; puede ser rastreada ciertamente a los Griegos, y algo, siguiendo E. Wallis bulle, también ha afirmado orígenes egipcios . La alquimia, deriva generalmente del viejo alkemie francés al-kimia árabe - " del ; el arte del transformation". Los árabes pidieron prestado el " de la palabra; kimia" de los Griegos cuando conquistaron el Alexandría en el ANUNCIO del año 642. Un esquema tentativo es como sigue: &ndash egipcio de la alquimia BCE del

; 400 BCE, formulan el " temprano; element" teorías tales como el Ogdoad .

Conceptos básicos

Varios conceptos que son esenciales para el estudio de la química, algo de ellos son:

Átomo

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l átomo

Un átomo del es la unidad básica de un elemento. Es una colección de base cargada que consiste en de la materia a positivamente - (el núcleo atómico ) que contenga los protones y los neutrones, y que mantiene un número de electrones para balancear la carga positiva en el núcleo. El átomo es también la entidad más pequeña que se puede considerar para conservar algunas de las características químicas del elemento, viz el Electronegativity, potencial de ionización, prefirió el estado de oxidación (s), número de la coordinación, prefirió tipos de los enlaces para formar e., el metálico, iónico covalente .

Elemento

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l elemento químico

El concepto del elemento químico del se relaciona con el de la sustancia química. Un elemento químico es caracterizado por un número particular de los protones en los núcleos 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 carbón del elemento químico, y todos los átomos con 92 protones en sus núcleos son átomos del uranio del elemento. Sin embargo, varios isótopos de un elemento, que diferencian a partir del uno otro en el número de neutrones presentes en el núcleo, pueden existir.

La presentación más conveniente de los elementos químicos está en la tabla periódica de los elementos químicos, que agrupa elementos por número atómico. Debido a su arreglo ingenioso, agrupa, o las columnas, y los períodos, o las filas, de elementos en la tabla cualquier parte varias características químicas, o sigue cierta tendencia en características tales como radio atómico, Electronegativity, listas del etc. por nombre, de los elementos por el símbolo, y por número atómico están también disponibles.

Compuesto

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l compuesto químico

Un compuesto del es una sustancia con un cociente particular del de átomos de los elementos químicos particular que determine su composición, y de una organización particular que determine características químicas. Por ejemplo, el agua es un compuesto que contiene el hidrógeno y el oxígeno en el cociente de dos a uno, con el oxígeno entre los hydrogens, y un ángulo de 104. Los compuestos son formados e interconverted por las reacciones químicas

Sustancia

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la sustancia química

Una sustancia química es una clase de materia con una composición definida y de sistema de las características . En realidad, una mezcla de compuestos, los elementos o los compuestos y los elementos no es una sustancia química, sino que puede ser llamado un producto químico. La mayor parte de las sustancias que encontramos en nuestra vida de cada día son una cierta clase de mezcla, e.

La nomenclatura de sustancias es una parte crítica de la lengua de la química. Refiere generalmente a un sistema para nombrar el los compuestos químicos que anterior en la historia de las sustancias de la química eran nombre dado de su descubridor, que llevó a menudo a cierta confusión y dificultad. Sin embargo, el sistema de IUPAC de nomenclatura química permite hoy que los químicos especifiquen por nombre compuestos específicos entre la variedad infinita de productos químicos posibles. La nomenclatura estándar de sustancias químicas es fijada por la unión internacional de la química pura y aplicada (IUPAC). Hay sistemas bien definidos en el lugar para nombrar especie química. Los compuestos orgánicos se nombran según el sistema orgánico de la nomenclatura . Los compuestos inorgánicos se nombran según el sistema inorgánico de la nomenclatura . Además el servicio de los extractos del producto químico ha ideado un método para poner en un índice la sustancia química. En este esquema cada sustancia química es identificable por un número numérico conocido como número del registro del CAS.

Molécula

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la molécula

Una molécula del es la porción indivisible más pequeña, al lado de un átomo, de una sustancia química puro que tenga su sistema único de características químicas, es decir, su potencial para experimentar un fijado cierto de reacciones químicas con otras sustancias. Las moléculas pueden existir como eléctricamente iones desemejantes de las unidades neutrales. Las moléculas son típicamente un sistema del límite de los átomos juntas al lado de los enlaces covalentes tales que la estructura es eléctricamente neutral y todos los electrones de la valencia están apareados con otros electrones en enlaces o en los pares solitarios Uno de la característica principal de una molécula es su geometría a menudo llamada su estructura . Mientras que la estructura de moléculas atómicas diatómicas, triatómicas o tetra puede ser trivial, (etc. piramidal linear, angular) la estructura de las moléculas poliatómicas, que se constituye de más de seis átomos (de varios elementos) puede ser crucial para su naturaleza química.

Topo

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l topo (unidad) Un topo es la cantidad de una sustancia que contenga tantas entidades elementales (átomos, moléculas o iones) pues hay átomos en 0.012 kilogramos (o 12 gramos Carbon-12, donde están desatados los átomos carbon-12, en descanso y en su estado de tierra . Este número se conoce como el Avogadro constante, y se determina empírico. El valor actual aceptado es 6.02214179 (30) mol^-1 ( 2007 CODATA ). Está como el " del término; un " docena ; en que es un número absoluto (no teniendo ninguna unidad) y puede describir cualquier tipo de objeto elemental, aunque el uso del topo se limite generalmente a la medida subatómico, atómico y de las estructuras moleculares .

El número de topos de una sustancia en un litro de una solución se conoce como su Molarity . Molarity es la unidad común usada para expresar la concentración de una solución en la química física .

Iones y sales

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l ion

Un ion del es una especie cargada, un átomo o una molécula, que ha perdido o ha ganado uno o más electrones. - Cationes cargados (e. catión Na⁺ del sodio ) y negativamente - los aniones cargados (e. cloruro Cl⁻) pueden formar positivamente un enrejado cristalino de las sales neutrales (e. NaCl del cloruro sódico ). Los ejemplos de iones poliatómicos que no se dividan durante las reacciones de la ácido-base son el hidróxido (OH⁻) y el fosfato (PO₄³⁻).

Los iones en la fase gaseosa se conocen a menudo como plasma .

Fase

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la fase (materia)

Además de las características químicas específicas que distinguen diversos productos químicos químicos de las clasificaciones pueden existir en varias fases. En general, las clasificaciones químicas son independiente de éstos las clasificaciones de la fase del bulto; sin embargo, más fases exóticas son incompatibles con ciertas características químicas. Una fase del es un determinado de los estados de un sistema químico que tienen características estructurales a granel similares, sobre una gama de condiciones, tales como presión o temperatura . Las características físicas, tales como densidad y índice de refracción tienden a caer dentro de los valores característicos de la fase. La fase de materia es definida por la transición de fase, que es en cuando la energía puesta o sacada del sistema entra el cambio de la estructura del sistema, en vez 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 la materia se considera para estar en un estado supercrítico . Cuando tres estados se encuentran basado en las condiciones, se conoce como punto triple y puesto que esto es invariante, es una manera conveniente definir un sistema de condiciones.

Los ejemplos más familiares de fases son los líquidos de los sólidos y los gases muchas fases sólidas múltiples del objeto expuesto de las sustancias. Por ejemplo, hay tres fases del hierro sólido (alfa, gamma, y delta) que varían basado en temperatura y la presión. Una diferencia principal entre las fases sólidas es la estructura cristalina, o arreglo, de los átomos. Las fases menos familiares incluyen las plasmas, los condensados de Bose-Einstein y los condensados de Fermionic y el las fases ferromagnéticas paramagnéticas de y de materiales magnéticos . Mientras que la mayoría de las fases familiares se ocupan de los sistemas tridimensionales, es también posible definir análogos en sistemas de dos dimensiones, que ha recibido la atención para su importancia a los sistemas en la biología .

Vínculo químico

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l vínculo químico

Un vínculo químico del es un concepto para entender cómo los átomos se pegan juntos en moléculas. Puede ser visualizado como el equilibrio de varios polos entre las cargas positivas en los núcleos y las cargas negativas que oscilan sobre ellas. La atracción y la repulsión más que simple, las energías y las distribuciones caracterizan la disponibilidad de un electrón para enlazar a otro átomo. Estos potenciales crean las interacciones que liga los átomos en las moléculas o los cristales en muchos compuestos simples, la teoría de enlace de valencia, el modelo de la repulsión de los pares del electrón de Shell de la valencia (el VSEPR ), y el concepto del número de la oxidación se puede utilizar para predecir la estructura molecular y la composición. Semejantemente, las teorías de la física clásica se pueden utilizar para predecir muchas estructuras iónicas. Con compuestos más complicados, tales como complejos del metal, los fall de la teoría de enlace de valencia y los acercamientos alternativos, basados sobre todo en principios de la química de Quantum tal como la teoría del orbitario molecular, son necesarios. Ver el diagrama en orbitarios electrónicos.

Reacción química

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la reacción química

La reacción química del es un concepto relacionado con la transformación de una sustancia química con su interacción con otra, o como resultado de su interacción con una cierta forma de la energía . Una reacción química puede ocurrir naturalmente o realizado en un laboratorio por los químicos en los recipientes especialmente diseñados que son a menudo la cristalería de laboratorio . Puede dar lugar a la formación o la disociación de moléculas, es decir, las moléculas que se rompen aparte para formar moléculas dos o más pequeños, o cambio de los átomos dentro o a través de las moléculas. Las reacciones químicas implican generalmente la fabricación o la fractura de la oxidación de los vínculos químicos, la reducción, la disociación, la neutralización de la ácido-base y el cambio molecular es algunas de las clases de uso general de reacciones químicas.

Una reacción química se puede representar simbólicamente con una ecuación química . Mientras que en una reacción química no nuclear el número y un poco los átomos en ambos lados de la ecuación son iguales, para una reacción nuclear éste es verdad solamente para los protones y los neutrones nucleares de las partículas viz.

La secuencia de pasos en los cuales la reorganización de vínculos químicos pueda ocurrir en el curso de una reacción química se llama su mecanismo . Una reacción química se puede prever para ocurrir en un número de pasos, que pueden tener una diversa velocidad. Muchos intermedios de la reacción con estabilidad variable se pueden considerar así durante el curso de una reacción. Los mecanismos de la reacción se proponen para explicar la cinética y la mezcla del producto relativo de una reacción. Muchos químicos físicos se especializan en la exploración y proponer de los mecanismos de varias reacciones químicas. Varias reglas empíricas, como las reglas de Woodward-Hoffmann vienen a menudo práctico mientras que proponen un mecanismo para una reacción química.

Una definición más terminante es ese " una reacción química es un proceso ese los resultados en la interconversión del species" químico;. Bajo esta definición, una reacción química puede ser una reacción elemental o una reacción de manera gradual . Se hace una advertencia adicional, en que esta definición incluye casos donde está experimental observable la interconversión de los conformers . Tales reacciones químicas perceptibles implican normalmente los sistemas de entidades moleculares según lo indicado por esta definición, pero es a menudo conceptual conveniente utilizar el término también para los cambios que implican las solas entidades moleculares (es decir “acontecimientos químicos microscópicos ").

Energía

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la energía Una reacción química es acompañada invariable por un aumento o la disminución de la energía de las sustancias implicadas. Una cierta energía se transfiere entre los alrededores y los reactivo de la reacción bajo la forma de calentar o el ligero, así los productos de una reacción pueden tener más o menos energía que los reactivo. Una reacción reputa el exotérmico si el estado final es más bajo en la escala de la energía que el estado inicial; en caso de reacciones endotérmicas la situación está de otra manera.

Las reacciones químicas no son invariable posibles a menos que los reactivo superen una barrera de energía conocida como la energía de activación . La velocidad del de una reacción química (en la temperatura dada T) es relacionada con la energía de activación E, por el $e^\; del\; factor\; de\; la\; población\; del\; Boltzmann\; \{-\; E/kT\}$ - que es la probabilidad de la molécula para tener energía mayor o igual E en la temperatura dada T. Esta dependencia exponencial de una tarifa de la reacción de la temperatura se conoce como la ecuación de Arrhenius . La energía de activación necesaria para una reacción química puede estar bajo la forma de calor, luz, electricidad o fuerza mecánica bajo la forma de ultrasonido .

Una energía libre relacionado del concepto, que incorpora consideraciones de la entropía también, es los medios muy útiles para predecir la viabilidad de una reacción y determinar el estado del equilibrio de una reacción química, en la termodinámica química . Una reacción es factible solamente si el cambio total en la energía libre de Gibbs es negativo, $\backslash \; el\; delta\; G\; \backslash \; le\; 0\; \backslash ,$; si es igual a cero la reacción química reputa en el equilibrio .

Hay solamente los estados posibles limitados de la energía para los electrones, los átomos y las moléculas. Éstos son determinados por las reglas de mecánicos de Quantum, que requieren la cuantificación de la energía de un sistema encuadernado. Los átomos/las moléculas en un estado de una energía más alta reputan emocionados. Las moléculas/los átomos de la sustancia en un estado de energía emocionado son a menudo mucho más reactivos, eso son favorables a las reacciones químicas.

La fase de una sustancia es determinada invariable por su energía y las de sus alrededores. Cuando las fuerzas intermoleculares de una sustancia son tales que la energía de los alrededores no es suficiente superarlos, ocurre en una fase pedida como líquido o el sólido al igual que el caso con agua (H₂O), un líquido en la temperatura ambiente porque sus moléculas son limitadas por los enlaces de hidrógeno . Considerando que el sulfuro de hidrógeno (H₂S) es un gas en la temperatura ambiente y la presión estándar, pues sus moléculas son limitadas por interacciones más débiles del dipolo-dipolo.

La transferencia de la energía a partir de una sustancia química a otra depende del tamaño del de los quanta de la energía emitidos a partir de una sustancia. Sin embargo, la energía térmica se transfiere fácilmente de casi cualquier sustancia a otra principalmente porque los niveles de energía vibratoria y rotatoria en una sustancia se ponen muy de cerca. Porque, los niveles de energía electrónica no se espacian tan de cerca, la radiación electromágnetica ultravioleta no se transfiere con dicha igual, al igual que también el caso con energía eléctrica.

La existencia de los niveles de energía característicos para las sustancias químicas de diverso es útil para su identificación por el análisis de las líneas espectrales de diversas clases de espectros de uso frecuente en el químico IR de la espectroscopia e., la microonda, el RMN, el ESR etc. Esto es utilizada para identificar la composición de objetos alejados - como las estrellas y las galaxias lejanas - analizando su radiación (véase la espectroscopia ).

La energía química del término es de uso frecuente indicar el potencial de una sustancia química para experimentar una transformación con una reacción química o para transformar otras sustancias químicas.

Leyes químicas

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químico de la ley

Las reacciones químicas son gobernadas por ciertas leyes, que tienen conceptos fundamentales convertidos en química. Algunas de ellas son: style=" del
Ley de la conservación de la masa, según la física moderna es realmente la energía se conserva que, y que son la energía y la masa relacionado ; un concepto que llega a ser importante en la química nuclear .
La ley de la conservación de la energía lleva a los conceptos importantes del equilibrio, de la termodinámica, y de la cinética .
La ley de la composición definida, aunque en muchos sistemas (notablemente los biomacromolecules y los minerales) los cocientes tiendan a requerir grandes números, y se representa con frecuencia como fracción.
Ley de las proporciones múltiples
Ley de Hess
Ley de Cerveza-Lamberto
Ley de Fick de la difusión
Ley de Raoult
Ley de Henry
Ley de Boyle (1662, relacionando la presión y el volumen)
Ley (1787 de Charles, relacionando el volumen y la temperatura)
Ley de Gay-Lussac (1809, relacionando la presión y la temperatura)
Ley de Avogadro