Qumica

Doble hlice de la molcula de ADN.

Esquema de un tomo de helio.Qumica (palabra que podra provenir de los trminos griegos o , quemia y quemeia respectivamente)1 es la ciencia que estudia tanto la composicin, estructura y propiedades de la materia como los cambios que sta experimenta durante las reacciones qumicas y su relacin con la energa.2 Es definida, en tanto, por Linus Pauling, como la ciencia que estudia las sustancias, su estructura (tipos y formas de acomodo de los tomos), sus propiedades y las reacciones que las transforman en otras sustancias.3

La qumica moderna se fue formulando a partir de la alquimia, una prctica protocientfica de carcter filosfico, que combina elementos de la qumica, la metalurgia, la fsica, la medicina, la biologa, entre otras ciencias y artes. Esta fase termina al ocurrir la llamada, Revolucin de la qumica, basada en la ley de conservacin de la masa y la teora de la oxgeno-combustin postuladas por el cientfico francs, Antoine Lavoisier.4

Las disciplinas de la qumica se agrupan segn la clase de materia bajo estudio o el tipo de estudio realizado. Entre stas se tienen la qumica inorgnica, que estudia la materia inorgnica; la qumica orgnica, que estudia la materia orgnica; la bioqumica, que estudia las substancias existentes en organismos biolgicos; la fisicoqumica, que comprende los aspectos energticos de sistemas qumicos a escalas macroscpicas, moleculares y atmicas, o la qumica analtica, que analiza muestras de materia y trata de entender su composicin y estructura.5

ndice [ocultar] 1 Etimologa2 Definicin3 Introduccin4 Historia4.1 Qumica como ciencia4.2 Estructura Qumica5 Principios de la qumica moderna5.1 Materia5.2 tomos5.3 Elemento5.4 Compuesto6 Subdisciplinas de la qumica7 Los aportes de clebres autores8 Campo de trabajo: el tomo9 Conceptos fundamentales9.1 Partculas9.2 De los tomos a las molculas9.3 Orbitales9.4 De los orbitales a las sustancias9.5 Disoluciones9.6 Medida de la concentracin9.7 Acidez9.8 Formulacin y nomenclatura10 Da del Qumico11 Vase tambin12 Referencias13 Enlaces externosEtimologaLa palabra qumica procede de la palabra alquimia, un antiguo conjunto de prcticas protocientficas que abarcaba diversos elementos de la actual ciencia, adems de otras disciplinas muy variadas como la metalurgia, la astronoma, la filosofa, el misticismo o la medicina.6 La alquimia, practicada al menos desde alrededor del ao 330, adems de buscar la fabricacin de oro estudiaba la composicin de las aguas, la naturaleza del movimiento, del crecimiento, de la formacin de los cuerpos y su descomposicin, la conexin espiritual entre los cuerpos y los espritus.7 Un alquimista sola ser llamado en lenguaje cotidiano qumico, y posteriormente se denominara qumica al arte que practicaba.

A su vez alquimia deriva de la palabra rabe al-km (). En origen el trmino fue un prstamo tomado del griego, de las palabras o (quemia y quemeia respectivamente).1 8 La primera podra tener origen egipcio. Muchos creen que al-km deriva de , que a su vez deriva de la palabra Chemi o Kimi, que es el nombre antiguo de Egipto en egipcio.1 La otra alternativa es que al-km derivara de , que significa fusionar.9

DefinicinLa definicin de qumica ha cambiado a travs del tiempo a medida que nuevos descubrimientos se han aadido a la funcionalidad de esta ciencia. El trmino qumica, a vista del reconocido cientfico Robert Boyle, en 1661, se trataba del rea que estudiaba los principios de los cuerpos mezclados.10

En 1663, qumica se defina como un arte cientfico por el cual se aprende a disolver cuerpos, obtener de ellos las diferentes substancias de su composicin, y como unirlos despus para alcanzar un nivel mayor de perfeccin. Esto segn el qumico Christopher Glaser. 11

La definicin de 1730 para la palabra qumica, usada por Georg Ernst Stahl, era el arte de entender el funcionamiento de las mezclas, compuestos, o cuerpos hasta sus principios bsicos; y luego volver a componer esos cuerpos a partir de esos mismos principios. 12

En 1837, Jean-Baptiste Dumas, consider la palabra qumica para referirse a la ciencia que se preocupaba de la leyes y efectos de las fuerzas moleculares. 13 Esta definicin luego evolucionara hasta que, en 1947, se le denomin la ciencia que se preocupaba de las substancias: su estructura, sus propiedades y las reacciones que las transforman en otras substancias (caracterizacin dada por Linus Pauling). 14

Ms recientemente, en 1988, la definicin de qumica fue ampliada para ser el estudio de la materia y los cambios que implica, esto, en palabras del profesor Raymond Chang.15

IntroduccinLa ubicuidad de la qumica en las ciencias naturales hace que sea considerada una de las ciencias bsicas. La qumica es de gran importancia en muchos campos del conocimiento, como la ciencia de materiales, la biologa, la farmacia, la medicina, la geologa, la ingeniera y la astronoma, entre otros.

Los procesos naturales estudiados por la qumica involucran partculas fundamentales (electrones, protones y neutrones), partculas compuestas (ncleos atmicos, tomos y molculas) o estructuras microscpicas como cristales y superficies.

Desde el punto de vista microscpico, las partculas involucradas en una reaccin qumica pueden considerarse un sistema cerrado que intercambia energa con su entorno. En procesos exotrmicos, el sistema libera energa a su entorno, mientras que un proceso endotrmico solamente puede ocurrir cuando el entorno aporta energa al sistema que reacciona. En la mayor parte de las reacciones qumicas hay flujo de energa entre el sistema y su campo de influencia, por lo cual puede extenderse la definicin de reaccin qumica e involucrar la energa cintica (calor) como un reactivo o producto.

Aunque hay una gran variedad de ramas de la qumica, las principales divisiones son:

Bioqumica, constituye un pilar fundamental de la biotecnologa, y se ha consolidado como una disciplina esencial para abordar los grandes problemas y enfermedades actuales y del futuro, tales como el cambio climtico, la escasez de recursos agroalimentarios ante el aumento de poblacin mundial, el agotamiento de las reservas de combustibles fsiles, la aparicin de nuevas formas de alergias, el aumento del cncer, las enfermedades genticas, la obesidad, etc.Fisicoqumica, establece y desarrolla los principios fsicos fundamentales detrs de las propiedades y el comportamiento de los sistemas qumicos.16 17Qumica analtica, (del griego ) es la rama de la qumica que tiene como finalidad el estudio de la composicin qumica de un material o muestra, mediante diferentes mtodos de laboratorio. Se divide en qumica analtica cuantitativa y qumica analtica cualitativa.Qumica inorgnica, se encarga del estudio integrado de la formacin, composicin, estructura y reacciones qumicas de los elementos y compuestos inorgnicos (por ejemplo, cido sulfrico o carbonato clcico); es decir, los que no poseen enlaces carbono-hidrgeno, porque stos pertenecen al campo de la qumica orgnica. Dicha separacin no es siempre clara, como por ejemplo en la qumica organometlica que es una superposicin de ambas.Qumica orgnica o qumica del carbono, es la rama de la qumica que estudia una clase numerosa de molculas que contienen carbono formando enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-hidrgeno y otros heterotomos, tambin conocidos como compuestos orgnicos. Friedrich Whler yArchibald Scott Couper son conocidos como los padres de la qumica orgnica.La gran importancia de los sistemas biolgicos hace que en la actualidad gran parte del trabajo en qumica sea de naturaleza bioqumica. Entre los problemas ms interesantes se encuentran, por ejemplo, el estudio del plegamiento de protenas y la relacin entre secuencia, estructura y funcin de protenas.

Si hay una partcula importante y representativa en la qumica, es el electrn. Uno de los mayores logros de la qumica es haber llegado al entendimiento de la relacin entre reactividad qumica y distribucin electrnica de tomos, molculas o slidos. Los qumicos han tomado los principios de la mecnica cuntica y sus soluciones fundamentales para sistemas de pocos electrones y han hecho aproximaciones matemticas para sistemas ms complejos. La idea de orbital atmico y molecular es una forma sistemtica en la cual la formacin de enlaces es comprensible y es la sofisticacin de los modelos iniciales de puntos de Lewis. La naturaleza cuntica del electrn hace que la formacin de enlaces sea entendible fsicamente y no se recurra a creencias como las que los qumicos utilizaron antes de la aparicin de la mecnica cuntica. An as, se obtuvo gran entendimiento a partir de la idea de puntos de Lewis.

HistoriaArtculos principales: Historia de la qumica y Cronologa de la qumica.Las primeras civilizaciones, como los egipcios18 y los babilnicos, concentraron un conocimiento prctico en lo que concierne a las artes relacionadas con la metalurgia, cermica y tintes, sin embargo, no desarrollaron teoras complejas sobre sus observaciones.

Hiptesis bsicas emergieron de la antigua Grecia con la teora de los cuatro elementos propuesta por Aristteles. Esta postulaba que el fuego, aire, tierra y agua, eran los elementos fundamentales por los cuales todo est formado como mezcla. Los atomicistas griegos datan del ao 440 A.C, en manos de filsofos como Demcrito y Epicuro. En el ao 50 Antes de Cristo, el filosof romano Lucrecio, expandi la teora en su libro De Rerum Natura (En la naturaleza de las cosas)19 20

Al contrario del concepto moderno de atomicismo, esta teora primitiva estaba enfocada ms en la naturaleza filosfica de la naturaleza, con un inters menor por las observaciones empricas y sin inters por los experimentos qumicos. 21

En el mundo Helnico la Alquimia en principio prolifer, en combinacin con la magia y el ocultismo, como una forma de estudio de las substancias naturales para transmutarlas en oro y descubrir el elixir de la eterna juventud.22 La Alquimia fue descubierta y practicada ampliamente en el mundo rabe despus de la conquista de los musulmanes, y desde ah, fue difuminndose hacia todo el mundo medieval y la Europa Renacentista a travs de las traducciones latinas. 23

Qumica como ciencia

Robert BoyleBajo la influencia de los nuevos mtodos empricos propuestas por Sir Francis Bacon, Robert Boyle, Robert Hooke, John Mayow, entre otros, comenzaron a remodelarse las viejas tradiciones acientificas en una disciplina cientfica. Boyle, en particular, es considerado como el padre fundador de la qumica debido a su trabajo ms importante, El Qumico Escptico donde se hace la diferenciacin entre las pretensiones subjetivas de la alquimia y los descubrimientos cientficos empricos de la nueva qumica. 24 l formul la ley de Boyle, rechaz los cuatro elementos y propuso una alternativa mecnica de los tomos y las reacciones qumicas las cuales podran ser objeto de experimentacin rigurosa, demostrndose o siendo rebatidas de manera cientfica. 25

La teora del flogisto (una substancia que, suponan, produca toda combustin) fue propuesta por el alemn Georg Ernst Stahl en el siglo XVIII y solo fue rebatida hacia finales de siglo por el qumico francs Antoine Lavoisier, quien dilucido el principio de conservacin de la masa y desarrollo un nuevo sistema de nomenclatura qumica utilizada para el da de hoy. 26

Antes del trabajo de Lavoisier, sin embargo, se han hecho muchos descubrimientos importantes, particularmente en lo que se refiere a lo relacionado con la naturaleza de "aire", que se descubri, que se compone de muchos gases diferentes. El qumico escocs Joseph Black (el primer qumico experimental) y el holands J. B. van Helmont descubrieron dixido de carbono, o lo que Black llamaba "aire fijo" en 1754; Henry Cavendish descubre el hidrgeno y dilucida sus propiedades. Finalmente, Joseph Priestley e, independientemente, Carl Wilhelm Scheele aislan oxgeno puro.

El cientfico Ingls John Dalton propone en 1803 la teora moderna de los tomos en su libro, La Teora Atmica, donde postula que todas las substancias estn compuestas de "tomos" indivisibles de la materia y que los diferentes tomos tienen diferentes pesos atmicos.

El desarrollo de la teora electroqumica de combinaciones qumicas se produjo a principios del siglo XIX como el resultado del trabajo de dos cientficos en particular, J. J. Berzelius y Humphry Davy, gracias a la invencin, no hace mucho, de la pila voltaica por Alessandro Volta. Davy descubri nueve elementos nuevos, incluyendo los metales alcalinos mediante la extraccin de ellos a partir de sus xidos con corriente elctrica. 27

El Britnico William Prout propuso el ordenar a todos los elementos por su peso atmico, ya que todos los tomos tenan un peso que era un mltiplo exacto del peso atmico del hidrgeno. J. A. R. Newlands ide una primitiva tabla de los elementos, que luego se convirti en la tabla peridica moderna creada por el alemn Julius Lothar Meyer y el ruso Dmitri Mendeleev en 1860. 28 Los gases inertes, ms tarde llamados gases nobles, fueron descubiertos por William Ramsay en colaboracin con Lord Rayleigh al final del siglo, llenando por lo tanto la estructura bsica de la tabla.

Antoine LavoisierLa qumica orgnica ha sido desarrollada por Justus von Liebig y otros luego de que Friedrich Wohler sintetizara urea, demostrando que los organismos vivos eran, en teora, reducibles a terminologa qumica 29 Otros avances cruciales del siglo XIX fueron: la comprensin de los enlaces de valencia (Edward Frankland,1852) y la aplicacin de la termodinmica a la qumica (J. W. Gibbs y Svante Arrhenius, 1870).

Estructura QumicaLlegado el siglo XX los fundamentos tericos de la qumica fueron finalmente entendidos debido a una serie de descubrimientos que tuvieron xito en comprobar la naturaleza de la estructura interna de los tomos. En 1897, J. J. Thomson, de la Universidad de Cambridge, descubri el electrn y poco despus el cientfico francs Becquerel, as como la pareja de Pierre y Marie Curie investig el fenmeno de la radiactividad. En una serie de experimentos de dispersin, Ernest Rutherford, en la Universidad de Mnchester, descubri la estructura interna del tomo y la existencia del protn, clasificando y explicando los diferentes tipos de radiactividad, y con xito, transmuta el primer elemento mediante el bombardeo de nitrgeno con partculas alfa.

El trabajo de Rutheford en la estructura atmica fue mejorado por sus estudiantes, Niels Bohr y Henry Mosley. La teora electrnica de los enlaces qumicos y orbitales moleculares fue desarrollado por los cientficos americanos Linus Pauling y Gilbert N. Lewis.

El ao 2011 fue declarado por las Naciones Unidas como el Ao Internacional de la Qumica.30 Esta iniciativa fue impulsada por la Unin Internacional de Qumica Pura y Aplicada, en conjunto con la Organizacin de las Naciones Unidas para la Educacin, la Ciencia y la Cultura. Se celebr por medio de las distintas sociedades de qumicos, acadmicos e instituciones de todo el mundo y se bas en iniciativas individuales para organizar actividades locales y regionales.

Principios de la qumica modernaEl actual modelo de la estructura atmica es el modelo mecnico cuntico.31 La qumica tradicional comenz con el estudio de las partculas elementales: tomos, molculas, 32 sustancias, metales, cristales y otros agregados de la materia. La materia poda ser estudiada en estados lquido, de gas o slidos, ya sea de manera aislada o en combinacin. Las interacciones, reacciones y transformaciones que se estudian en qumica son generalmente el resultado de las interacciones entre tomos, dando lugar a recordenamientos de los enlaces qumicos que los mantienen unidos a otros tomos. Tales comportamientos son estudiados en un laboratorio de qumica.

En el laboratorio de qumica se suelen utilizar diversos tiles de cristalera. Sin embargo, la cristalera no es fundamental en la experimentacin qumica ya que gran cantidad de experimentacin cientfica (as sea en qumica aplicada o industrial) se realiza sin ella.

Una reaccin qumica es la transformacin de algunas sustancias en una o ms sustancias diferentes.33 La base de tal transformacin qumica es la reordenacin de los electrones en los enlaces qumicos entre los tomos. Se puede representar simblicamente como una ecuacin qumica, que por lo general implica tomos como la partcula central. El nmero de tomos a la izquierda y la derecha en la ecuacin para una transformacin qumica debe ser igual (cuando es desigual, la transformacin, por definicin, no es qumica, sino ms bien una reaccin nuclear o la desintegracin radiactiva). El tipo de reacciones qumicas que una sustancia puede experimentar y los cambios de energa que pueden acompaarla, son determinados por ciertas reglas bsicas, conocidas como leyes qumicas.

Las consideraciones energticas y de entropa son variables importantes en casi todos los estudios qumicos. Las sustancias qumicas se clasifican en base a su estructura, estado y composiciones qumicas. Estas pueden ser analizadas usando herramientas del anlisis qumico, como por ejemplo, la espectroscopia y cromatografa. Los cientficos dedicados a la investigacin qumica se les suele llamar qumicos.34 La mayora de los qumicos se especializan en una o ms reas subdisciplinas. Varios conceptos son esenciales para el estudio de la qumica, y algunos de ellos son: 35

MateriaEn qumica, la materia se define como cualquier cosa que tenga masa en reposo, volumen y se componga de partculas. Las partculas que componen la materia tambin poseen masa en reposo, sin embargo, no todas las partculas tienen masa en reposo, un ejemplo es el fotn. La materia puede ser una sustancia qumica pura o una mezcla de sustancias. 36

tomosEl tomo es la unidad bsica de la qumica. Se compone de un ncleo denso llamado ncleo atmico, el cual es rodeado por un espacio denominado nube de electrones. El ncleo se compone de protones cargados positivamente y neutrones sin carga (ambos denominados nucleones). La nube de electrones son electrones que giran alrededor del ncleo cargados negativamente.

En un tomo neutro, los electrones cargados negativamente equilibran la carga positiva de los protones. El ncleo es denso; La masa de un nuclen es 1836 veces mayor que la de un electrn, sin embargo, el radio de un tomo es aproximadamente 10 000 veces mayor que la de su ncleo 37 38

El tomo es la entidad ms pequea que se debe considerar para conservar las propiedades qumicas del elemento, tales como la electronegatividad, el potencial de ionizacin, los estados de oxidacin preferidos, los nmeros de coordinacin y los tipos de enlaces que un tomo prefiere formar (metlicos, inicos, covalentes, etc).

ElementoUn elemento qumico es una sustancia pura que se compone de un solo tipo de tomo, caracterizado por su nmero particular de protones en los ncleos de sus tomos, nmero conocido como nmero atmico y que es representados por el smbolo Z. El nmero msico es la suma del nmero de protones y neutrones en el ncleo. Aunque todos los ncleos de todos los tomos que pertenecen a un elemento tengan el mismo nmero atmico, no necesariamente deben tener el mismo nmero msico; tomos de un elemento que tienen diferentes nmeros de masa se conocen como istopos. Por ejemplo, todos los tomos con 6 protones en sus ncleos son tomos de carbono, pero los tomos de carbono pueden tener nmeros msicos de 12 o 13. 39

La presentacin estndar de los elementos qumicos est en la tabla peridica, la cual ordena los elementos por nmero atmico. La tabla peridica se organiza en grupos (tambin llamados columnas) y perodos (o filas). La tabla peridica es til para identificar tendencias peridicas. 40

CompuestoUn compuesto es una sustancia qumica pura compuesta de ms de un elemento. Las propiedades de un compuesto tienen poca similitud con las de sus elementos. 41 La nomenclatura estndar de los compuestos es fijado por la Unin Internacional de Qumica Pura y Aplicada (IUPAC). Los compuestos orgnicos se nombran segn el sistema de nomenclatura orgnica. 42 Los compuestos inorgnicos se nombran segn el sistema de nomenclatura inorgnica. 43 Adems, el Servicio de Resmenes Qumicos ha ideado un mtodo para nombrar sustancias qumicas. En este esquema cada sustancia qumica es identificable por un nmero conocido como nmero de registro CAS.

Subdisciplinas de la qumicaLa qumica cubre un campo de estudios bastante amplio, por lo que en la prctica se estudia cada tema de manera particular. Las seis principales y ms estudiadas ramas de la qumica son:

Qumica inorgnica: sntesis y estudio de las propiedades elctricas, magnticas y pticas de los compuestos formados por tomos que no sean de carbono (aunque con algunas excepciones). Trata especialmente los nuevos compuestos con metales de transicin, los cidos y las bases, entre otros compuestos.Qumica orgnica: Sntesis y estudio de los compuestos que se basan en cadenas de carbono.Bioqumica: estudia las reacciones qumicas en los seres vivos, estudia el organismo y los seres vivos.Qumica fsica: estudia los fundamentos y bases fsicas de los sistemas y procesos qumicos. En particular, son de inters para el qumico fsico los aspectos energticos y dinmicos de tales sistemas y procesos. Entre sus reas de estudio ms importantes se incluyen la termodinmica qumica, la cintica qumica, la electroqumica, la mecnica estadstica y la espectroscopia. Usualmente se la asocia tambin con la qumica cuntica y la qumica terica.Qumica industrial: Estudia los mtodos de produccin de reactivos qumicos en cantidades elevadas, de la manera econmicamente ms beneficiosa. En la actualidad tambin intenta aunar sus intereses iniciales, con un bajo dao al medio ambiente.Qumica analtica: estudia los mtodos de deteccin (identificacin) y cuantificacin (determinacin) de una sustancia en una muestra. Se subdivide en Cuantitativa y Cualitativa.[cita requerida]La diferencia entre la qumica orgnica y la qumica biolgica es que en la qumica biolgica las molculas de ADN tienen una historia y, por ende, en su estructura nos hablan de su historia, del pasado en el que se han constituido, mientras que una molcula orgnica, creada hoy, es solo testigo de su presente, sin pasado y sin evolucin histrica.44

Adems existen mltiples subdisciplinas que, por ser demasiado especficas o bien multidisciplinares, se estudian individualmente:[cita requerida]

astroqumica es la ciencia que se ocupa del estudio de la composicin qumica de los astros y el material difuso encontrado en el espacio interestelar, normalmente concentrado en grandes nubes moleculares.electroqumica es una rama de la qumica que estudia la transformacin entre la energa elctrica y la energa qumica.fotoqumica, una subdisciplina de la qumica, es el estudio de las interacciones entre tomos, molculas pequeas, y la luz (o radiacin electromagntica).magnetoqumica es la rama de la qumica que se dedica a la sntesis y el estudio de las sustancias de propiedades magnticas interesantes.nanoqumica (relacionada con la nanotecnologa).petroqumica es lo perteneciente o relativo a la industria que utiliza el petrleo o el gas natural como materias primas para la obtencin de productos qumicos.geoqumica: estudia todas las transformaciones de los minerales existentes en la tierra.qumica computacional es una rama de la qumica que utiliza computadores para ayudar a resolver problemas qumicos. Utiliza los resultados de la qumica terica, incorporados en algn software para calcular las estructuras y las propiedades de molculas y cuerpos slidos. Mientras sus resultados normalmente complementan la informacin obtenida en experimentos qumicos, pueden, en algunos casos, predecir fenmenos qumicos no observados a la fecha.qumica cuntica es una rama de la qumica terica en donde se aplica la mecnica cuntica y la teora cuntica de campos.qumica macromolecular: estudia la preparacin, caracterizacin, propiedades y aplicaciones de las macromolculas o polmeros;qumica medioambiental: estudia la influencia de todos los componentes qumicos que hay en la tierra, tanto en su forma natural como antropognica;qumica nuclear o fsica nuclear es una rama de la fsica que estudia las propiedades y el comportamiento de los ncleos atmicos.qumica organometlica se encarga del estudio de los compuestos organometlicos, que son aquellos compuestos qumicos que poseen un enlace entre un tomo de carbono y un tomo metlico, de su sntesis y de su reactividad.qumica supramolecular es la rama de la qumica que estudia las interacciones supramoleculares, esto es, entre molculas.qumica terica incluye el uso de la fsica para explicar o predecir fenmenos qumicos. Los aportes de clebres autoresArtculo principal: Descubrimiento de los elementos qumicosHace aproximadamente 455 aos solo se conocan doce elementos. A medida que fueron descubriendo ms elementos, los cientficos se dieron cuenta de que todos guardaban un orden preciso. Cuando los colocaron en una tabla ordenados en filas y columnas, vieron que los elementos de una misma columna tenan propiedades similares. Pero tambin aparecan espacios vacos en la tabla para los elementos an desconocidos. Estos espacios huecos llevaron al cientfico ruso Dmitri Mendelyve a pronosticar la existencia del germanio, de nmero atmico 32, as como su color, su peso, su densidad y su punto de fusin. Su prediccin sobre otros elementos como - el galio y el escandio - tambin result muy atinada, seala la obra Chemistry, libro de texto de qumica editado en 1995.45

Vase tambin: Categora:QumicosCampo de trabajo: el tomoEl origen de la teora atmica se remonta a la escuela filosfica de los atomistas, en la Grecia antigua. Los fundamentos empricos de la teora atmica, de acuerdo con el mtodo cientfico, se debe a un conjunto de trabajos hechos por Antoine Lavoisier, Louis Proust, Jeremias Benjamin Richter, John Dalton, Gay-Lussac, Berzelius y Amadeo Avogadro entre muchos otros, hacia principios del siglo XIX.

Los tomos son la fraccin ms pequea de materia estudiados por la qumica, estn constituidos por diferentes partculas, cargadas elctricamente, los electrones, de carga negativa; los protones, de carga positiva; los neutrones, que, como su nombre indica, son neutros (sin carga); todos ellos aportan masa para contribuir al peso.

Conceptos fundamentalesPartculasLos tomos son las partes ms pequeas de un elemento (como el carbono, el hierro o el oxgeno). Todos los tomos de un mismo elemento tienen la misma estructura electrnica (responsable sta de la mayor parte de las caractersticas qumicas), y pueden diferir en la cantidad de neutrones (istopos). Las molculas son las partes ms pequeas de una sustancia (como el azcar), y se componen de tomos enlazados entre s. Si tienen carga elctrica, tanto tomos como molculas 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 6,022045\cdot10^{23}. Se dice que 12 gramos de carbono o un gramo de hidrgeno o 56 gramos de hierro contienen aproximadamente un mol de tomos (la masa molar de un elemento est basada en la masa de un mol de dicho elemento). Se dice entonces que el mol es una unidad de cambio. El mol tiene relacin directa con el nmero de Avogadro. El nmero de Avogadro fue estimado para el tomo de carbono por el qumico y fsico italiano Carlo Amedeo Avogadro, Conde de Quarequa e di Cerreto. Este valor, expuesto anteriormente, equivale al nmero de partculas presentes en 1 mol de dicha sustancia:

1 mol de glucosa equivale a 6,022045\cdot10^{23} molculas de glucosa. 1 mol de uranio equivale a 6,022045\cdot10^{23} tomos de uranio.

Dentro de los tomos pueden existir un ncleo atmico y uno o ms electrones. Los electrones son muy importantes para las propiedades y las reacciones qumicas. Dentro del ncleo se encuentran los neutrones y los protones. Los electrones se encuentran alrededor del ncleo. Tambin se dice que el tomo es la unidad bsica de la materia con caractersticas propias. Est formado por un ncleo, donde se encuentran protones.

De los tomos a las molculasLos enlaces son las uniones entre tomos para formar molculas. Siempre que existe una molcula es porque sta es ms estable que los tomos que la forman por separado. A la diferencia de energa entre estos dos estados se le denomina energa de enlace.

Generalmente los tomos se combinan en proporciones fijas para generar molculas. Por ejemplo, dos tomos de hidrgeno se combinan con uno de oxgeno para dar una molcula de agua. Esta proporcin fija se conoce como estequiometra.

Orbitales

Diagrama espacial que muestra los orbitales atmicos hidrogenoides de momento angular del tipo d (l=2).Artculos principales: Orbital atmico y Orbital molecular.Para una descripcin y comprensin detalladas de las reacciones qumicas y de las propiedades fsicas de las diferentes sustancias, es muy til su descripcin a travs de orbitales, con ayuda de la qumica cuntica.

Un orbital atmico es una funcin matemtica que describe la disposicin de uno o dos electrones en un tomo. Un orbital molecular es el anlogo en las molculas.

En la teora del orbital molecular la formacin del enlace covalente se debe a una combinacin matemtica de orbitales atmicos (funciones de onda) que forman orbitales moleculares, llamados as por que pertenecen a toda la molcula y no a un tomo individual. As como un orbital atmico (sea hbrido o no) describe una regin del espacio que rodea a un tomo donde es probable que se encuentre un electrn, un orbital molecular describe tambin una regin del espacio en una molcula donde es ms factible que se hallen los electrones.

Al igual que un orbital atmico, un orbital molecular tiene un tamao, una forma y una energa especficos. Por ejemplo, en la molcula de hidrgeno molecular se combinan dos orbitales atmicos, ocupado cada uno por un electrn. Hay dos formas en que puede presentarse la combinacin de orbitales: aditiva y substractiva. La combinacin aditiva produce la formacin de un orbital molecular que tiene menor energa y que presenta una forma casi ovalada, mientras que la combinacin substractiva conduce a la formacin de un orbital molecular con mayor energa y que genera un nodo entre los ncleos.

De los orbitales a las sustanciasLos orbitales son funciones matemticas para describir procesos fsicos: un orbital nicamente existe en el sentido matemtico, como pueden existir una suma, una parbola o una raz cuadrada. Los tomos y las molculas son tambin idealizaciones y simplificaciones: un tomo y una molcula solo existen en el vaco, y en sentido estricto una molcula solo se descompone en tomos si se rompen todos sus enlaces.

En el "mundo real" nicamente existen los materiales y las sustancias. Si se confunden los objetos reales con los modelos tericos que se usan para describirlos, es fcil caer en falacias lgicas.

DisolucionesArtculo principal: DisolucinEn agua, y en otros disolventes (como la acetona o el alcohol), es posible disolver sustancias, de forma que quedan disgregadas en las molculas o en los iones que las componen (las disoluciones son transparentes). Cuando se supera cierto lmite, llamado solubilidad, la sustancia ya no se disuelve, y queda, bien como precipitado en el fondo del recipiente, bien como suspensin, flotando en pequeas partculas (las suspensiones son opacas o traslcidas).

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

Medida de la concentracinArtculo principal: ConcentracinLa concentracin de una disolucin se puede expresar de diferentes formas, en funcin de la unidad empleada para determinar las cantidades de soluto y disolvente. Las ms usuales son:

g/l (gramos por litro) razn soluto/disolvente o soluto/disolucin, dependiendo de la convencin% p/p (concentracin porcentual en peso) razn soluto/disolucin% V/V (concentracin porcentual en volumen) razn soluto/disolucinM (molaridad) razn soluto/disolucinN (normalidad) razn soluto/disolucinm (molalidad) razn soluto/disolventex (fraccin molar)ppm (partes por milln) razn soluto/disolucinAcidezArtculo principal: PHEl pH es una escala logartmica para describir la acidez de una disolucin acuosa. Los cidos, como por ejemplo el zumo de limn 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 ecuacin:

pH= -\log a_{H^+} \approx -\log [H^+]\,donde a_{H^+}\, es la actividad de iones hidrgeno en la solucin, la que en soluciones diluidas es numricamente igual a la molaridad de iones hidrgeno [H^+]\, que cede el cido a la solucin.

una solucin neutral (agua ultra pura) tiene un pH de 7, lo que implica una concentracin de iones hidrgeno de 10-7 M;una solucin cida (por ejemplo, de cido sulfrico)tiene un pH < 7, es decir, la concentracin de iones hidrgeno es mayor que 10-7 M;una solucin bsica (por ejemplo, de hidrxido de potasio) tiene un pH > 7, o sea que la concentracin de iones hidrgeno es menor que 10-7 M.Formulacin y nomenclaturaLa IUPAC, un organismo internacional, mantiene unas reglas para la formulacin y nomenclatura qumica. De esta forma, es posible referirse a los compuestos qumicos de forma sistemtica y sin equvocos.

Mediante el uso de frmulas qumicas es posible tambin expresar de forma sistemtica las reacciones qumicas, en forma de ecuacin qumica.

Por ejemplo:

MgSO_{4} + Ca(OH)_{2} \rightleftharpoons CaSO_{4} + Mg(OH)_{2}Qumica

Doble hlice de lamolculadeADN.

Esquema de un tomo dehelio.Qumica(palabra que podra provenir de los trminos griegos o ,quemiayquemeiarespectivamente)1es lacienciaque estudia tanto la composicin,estructuray propiedades de lamateriacomo los cambios que sta experimenta durante lasreacciones qumicasy su relacin con laenerga.2Es definida, en tanto, porLinus Pauling, como la ciencia que estudia lassustancias, su estructura (tipos y formas de acomodo de lostomos), sus propiedades y las reacciones que las transforman en otras sustancias.3La qumica moderna se fue formulando a partir de laalquimia, una prcticaprotocientficade carcter filosfico, que combina elementos de la qumica, lametalurgia, lafsica, lamedicina, labiologa, entre otras ciencias y artes. Esta fase termina al ocurrir la llamada,Revolucin de la qumica, basada en la ley de conservacin de la masa y la teora de laoxgeno-combustinpostuladas por el cientfico francs,Antoine Lavoisier.4Las disciplinas de la qumica se agrupan segn la clase de materia bajo estudio o el tipo de estudio realizado. Entre stas se tienen laqumica inorgnica, que estudia la materia inorgnica; laqumica orgnica, que estudia la materia orgnica; labioqumica, que estudia las substancias existentes en organismos biolgicos; lafisicoqumica, que comprende los aspectos energticos de sistemas qumicos a escalas macroscpicas, moleculares y atmicas, o laqumica analtica, que analiza muestras de materia y trata de entender su composicin y estructura.5ndice[ocultar] 1Etimologa 2Definicin 3Introduccin 4Historia 4.1Qumica como ciencia 4.2Estructura Qumica 5Principios de la qumica moderna 5.1Materia 5.2tomos 5.3Elemento 5.4Compuesto 6Subdisciplinas de la qumica 7Los aportes de clebres autores 8Campo de trabajo: el tomo 9Conceptos fundamentales 9.1Partculas 9.2De los tomos a las molculas 9.3Orbitales 9.4De los orbitales a las sustancias 9.5Disoluciones 9.6Medida de la concentracin 9.7Acidez 9.8Formulacin y nomenclatura 10Da del Qumico 11Vase tambin 12Referencias 13Enlaces externosEtimologaLa palabraqumicaprocede de la palabra alquimia, un antiguo conjunto de prcticas protocientficas que abarcaba diversos elementos de la actual ciencia, adems de otras disciplinas muy variadas como la metalurgia, la astronoma, la filosofa, el misticismo o la medicina.6La alquimia, practicada al menos desde alrededor del ao 330, adems de buscar la fabricacin de oro estudiaba la composicin de las aguas, la naturaleza del movimiento, del crecimiento, de la formacin de los cuerpos y su descomposicin, la conexin espiritual entre los cuerpos y los espritus.7Un alquimista sola ser llamado en lenguaje cotidiano qumico, y posteriormente se denominara qumica al arte que practicaba.A su vezalquimiaderiva de la palabra rabeal-km(). En origen el trmino fue un prstamo tomado del griego, de las palabras o (quemiayquemeiarespectivamente).18La primera podra tener origenegipcio. Muchos creen queal-kmderiva de , que a su vez deriva de la palabraChemioKimi, que es el nombre antiguo deEgiptoenegipcio.1La otra alternativa es queal-kmderivara de , que significa fusionar.9DefinicinLa definicin de qumica ha cambiado a travs del tiempo a medida que nuevos descubrimientos se han aadido a la funcionalidad de esta ciencia. El trmino qumica, a vista del reconocido cientficoRobert Boyle, en 1661, se trataba del rea que estudiaba los principios de los cuerpos mezclados.10En 1663, qumica se defina como un arte cientfico por el cual se aprende a disolver cuerpos, obtener de ellos las diferentes substancias de su composicin, y como unirlos despus para alcanzar un nivel mayor de perfeccin. Esto segn el qumico Christopher Glaser.11La definicin de 1730 para la palabra qumica, usada por Georg Ernst Stahl, era el arte de entender el funcionamiento de las mezclas, compuestos, o cuerpos hasta sus principios bsicos; y luego volver a componer esos cuerpos a partir de esos mismos principios.12En 1837, Jean-Baptiste Dumas, consider la palabra qumica para referirse a la ciencia que se preocupaba de la leyes y efectos de las fuerzas moleculares.13Esta definicin luego evolucionara hasta que, en 1947, se le denomin la ciencia que se preocupaba de las substancias: su estructura, sus propiedades y las reacciones que las transforman en otras substancias (caracterizacin dada por Linus Pauling).14Ms recientemente, en 1988, la definicin de qumica fue ampliada para ser el estudio de la materia y los cambios que implica, esto, en palabras del profesor Raymond Chang.15IntroduccinLa ubicuidad de la qumica en las ciencias naturales hace que sea considerada una de lasciencias bsicas. La qumica es de gran importancia en muchos campos del conocimiento, como laciencia de materiales, labiologa, lafarmacia, lamedicina, lageologa, laingenieray laastronoma, entre otros.Los procesos naturales estudiados por la qumica involucran partculas fundamentales (electrones,protonesyneutrones), partculas compuestas (ncleos atmicos, tomos y molculas) o estructuras microscpicas como cristales y superficies.Desde el punto de vista microscpico, las partculas involucradas en una reaccin qumica pueden considerarse un sistema cerrado que intercambia energa con su entorno. En procesosexotrmicos, el sistema libera energa a su entorno, mientras que un procesoendotrmicosolamente puede ocurrir cuando el entorno aporta energa al sistema que reacciona. En la mayor parte de las reacciones qumicas hay flujo de energa entre el sistema y su campo de influencia, por lo cual puede extenderse la definicin de reaccin qumica e involucrar laenerga cintica(calor) como un reactivo o producto.Aunque hay una gran variedad de ramas de la qumica, las principales divisiones son: Bioqumica, constituye un pilar fundamental de la biotecnologa, y se ha consolidado como una disciplina esencial para abordar los grandes problemas y enfermedades actuales y del futuro, tales como elcambio climtico, la escasez de recursos agroalimentarios ante el aumento de poblacin mundial, el agotamiento de las reservas de combustibles fsiles, la aparicin de nuevas formas de alergias, el aumento delcncer, las enfermedades genticas, la obesidad, etc. Fisicoqumica, establece y desarrolla los principios fsicos fundamentales detrs de las propiedades y el comportamiento de los sistemas qumicos.1617 Qumica analtica, (delgriego) es la rama de laqumicaque tiene como finalidad el estudio de la composicin qumica de un material o muestra, mediante diferentes mtodos delaboratorio. Se divide en qumica analtica cuantitativa y qumica analtica cualitativa. Qumica inorgnica, se encarga del estudio integrado de la formacin, composicin, estructura y reacciones qumicas de loselementosycompuestos inorgnicos(por ejemplo, cido sulfrico o carbonato clcico); es decir, los que no poseen enlaces carbono-hidrgeno, porque stos pertenecen al campo de laqumica orgnica. Dicha separacin no es siempre clara, como por ejemplo en laqumica organometlicaque es una superposicin de ambas. Qumica orgnicaoqumica del carbono,es la rama de laqumicaque estudia una clase numerosa demolculasque contienencarbonoformando enlaces covalentescarbono-carbonoocarbono-hidrgenoy otrosheterotomos, tambin conocidos comocompuestos orgnicos.Friedrich WhleryArchibald Scott Couperson conocidos como los padres de la qumica orgnica.La gran importancia de los sistemas biolgicos hace que en la actualidad gran parte del trabajo en qumica sea de naturaleza bioqumica. Entre los problemas ms interesantes se encuentran, por ejemplo, el estudio delplegamiento de protenasy la relacin entre secuencia, estructura y funcin deprotenas.Si hay unapartculaimportante y representativa en la qumica, es elelectrn. Uno de los mayores logros de la qumica es haber llegado al entendimiento de la relacin entre reactividad qumica y distribucin electrnica de tomos, molculas o slidos. Los qumicos han tomado los principios de lamecnica cunticay sus soluciones fundamentales para sistemas de pocos electrones y han hecho aproximaciones matemticas para sistemas ms complejos. La idea de orbital atmico y molecular es una forma sistemtica en la cual la formacin de enlaces es comprensible y es la sofisticacin de los modelos iniciales de puntos de Lewis. La naturaleza cuntica del electrn hace que la formacin de enlaces sea entendible fsicamente y no se recurra a creencias como las que los qumicos utilizaron antes de la aparicin de la mecnica cuntica. An as, se obtuvo gran entendimiento a partir de la idea de puntos de Lewis.HistoriaArtculos principales:Historia de la qumicayCronologa de la qumica.Las primeras civilizaciones, como los egipcios18y los babilnicos, concentraron un conocimiento prctico en lo que concierne a las artes relacionadas con la metalurgia, cermica y tintes, sin embargo, no desarrollaron teoras complejas sobre sus observaciones.Hiptesis bsicas emergieron de la antigua Grecia con la teora de los cuatro elementos propuesta por Aristteles. Esta postulaba que el fuego, aire, tierra y agua, eran los elementos fundamentales por los cuales todo est formado como mezcla. Los atomicistas griegos datan del ao 440 A.C, en manos de filsofos como Demcrito y Epicuro. En el ao 50 Antes de Cristo, el filosof romano Lucrecio, expandi la teora en su libro De Rerum Natura (En la naturaleza de las cosas)1920Al contrario del concepto moderno de atomicismo, esta teora primitiva estaba enfocada ms en la naturaleza filosfica de la naturaleza, con un inters menor por las observaciones empricas y sin inters por los experimentos qumicos.21En el mundo Helnico la Alquimia en principio prolifer, en combinacin con la magia y el ocultismo, como una forma de estudio de las substancias naturales para transmutarlas en oro y descubrir el elixir de la eterna juventud.22La Alquimia fue descubierta y practicada ampliamente en el mundo rabe despus de la conquista de los musulmanes, y desde ah, fue difuminndose hacia todo el mundo medieval y la Europa Renacentista a travs de las traducciones latinas.23Qumica como ciencia

Robert BoyleBajo la influencia de los nuevos mtodos empricos propuestas por Sir Francis Bacon, Robert Boyle, Robert Hooke, John Mayow, entre otros, comenzaron a remodelarse las viejas tradiciones acientificas en una disciplina cientfica. Boyle, en particular, es considerado como el padre fundador de la qumica debido a su trabajo ms importante, El Qumico Escptico donde se hace la diferenciacin entre las pretensiones subjetivas de la alquimia y los descubrimientos cientficos empricos de la nueva qumica.24l formul la ley de Boyle, rechaz los cuatro elementos y propuso una alternativa mecnica de los tomos y las reacciones qumicas las cuales podran ser objeto de experimentacin rigurosa, demostrndose o siendo rebatidas de manera cientfica.25Lateora del flogisto(una substancia que, suponan, produca toda combustin) fue propuesta por el alemn Georg Ernst Stahl en el siglo XVIII y solo fue rebatida hacia finales de siglo por el qumico francs Antoine Lavoisier, quien dilucido el principio de conservacin de la masa y desarrollo un nuevo sistema de nomenclatura qumica utilizada para el da de hoy.26Antes del trabajo de Lavoisier, sin embargo, se han hecho muchos descubrimientos importantes, particularmente en lo que se refiere a lo relacionado con la naturaleza de "aire", que se descubri, que se compone de muchos gases diferentes. El qumico escocs Joseph Black (el primer qumico experimental) y el holands J. B. van Helmont descubrieron dixido de carbono, o lo que Black llamaba "aire fijo" en 1754; Henry Cavendish descubre el hidrgeno y dilucida sus propiedades. Finalmente, Joseph Priestley e, independientemente, Carl Wilhelm Scheele aislan oxgeno puro.El cientfico Ingls John Dalton propone en 1803 la teora moderna de los tomos en su libro, La Teora Atmica, donde postula que todas las substancias estn compuestas de "tomos" indivisibles de la materia y que los diferentes tomos tienen diferentes pesos atmicos.El desarrollo de la teora electroqumica de combinaciones qumicas se produjo a principios del siglo XIX como el resultado del trabajo de dos cientficos en particular, J. J. Berzelius y Humphry Davy, gracias a la invencin, no hace mucho, de la pila voltaica por Alessandro Volta. Davy descubri nueve elementos nuevos, incluyendo los metales alcalinos mediante la extraccin de ellos a partir de sus xidos con corriente elctrica.27El Britnico William Prout propuso el ordenar a todos los elementos por su peso atmico, ya que todos los tomos tenan un peso que era un mltiplo exacto del peso atmico del hidrgeno.J. A. R.Newlands ide una primitiva tabla de los elementos, que luego se convirti en la tabla peridica moderna creada por el alemn Julius Lothar Meyer y el ruso Dmitri Mendeleev en 1860.28Los gases inertes, ms tarde llamados gases nobles, fueron descubiertos por William Ramsay en colaboracin con Lord Rayleigh al final del siglo, llenando por lo tanto la estructura bsica de la tabla.

Antoine LavoisierLa qumica orgnica ha sido desarrollada por Justus von Liebig y otros luego de que Friedrich Wohler sintetizara urea, demostrando que los organismos vivos eran, en teora, reducibles a terminologa qumica29Otros avances cruciales del siglo XIX fueron: la comprensin de los enlaces de valencia (Edward Frankland,1852) y la aplicacin de la termodinmica a la qumica (J. W. Gibbs y Svante Arrhenius, 1870).Estructura QumicaLlegado el siglo XX los fundamentos tericos de la qumica fueron finalmente entendidos debido a una serie de descubrimientos que tuvieron xito en comprobar la naturaleza de la estructura interna de los tomos. En 1897, J.J. Thomson, de la Universidad de Cambridge, descubri el electrn y poco despus el cientfico francs Becquerel, as como la pareja de Pierre y Marie Curie investig el fenmeno de la radiactividad. En una serie de experimentos de dispersin, Ernest Rutherford, en la Universidad de Mnchester, descubri la estructura interna del tomo y la existencia del protn, clasificando y explicando los diferentes tipos de radiactividad, y con xito, transmuta el primer elemento mediante el bombardeo de nitrgeno con partculas alfa.El trabajo de Rutheford en la estructura atmica fue mejorado por sus estudiantes, Niels Bohr y Henry Mosley. La teora electrnica de los enlaces qumicos y orbitales moleculares fue desarrollado por los cientficos americanos Linus Pauling y Gilbert N. Lewis.El ao 2011 fue declarado por las Naciones Unidas como el Ao Internacional de la Qumica.30Esta iniciativa fue impulsada por la Unin Internacional de Qumica Pura y Aplicada, en conjunto con la Organizacin de las Naciones Unidas para la Educacin, la Ciencia y la Cultura. Se celebr por medio de las distintas sociedades de qumicos, acadmicos e instituciones de todo el mundo y se bas en iniciativas individuales para organizar actividades locales y regionales.Principios de la qumica modernaEl actual modelo de la estructura atmica es el modelo mecnico cuntico.31La qumica tradicional comenz con el estudio de las partculas elementales: tomos, molculas,32sustancias, metales, cristales y otros agregados de la materia. La materia poda ser estudiada en estados lquido, de gas o slidos, ya sea de manera aislada o en combinacin. Las interacciones, reacciones y transformaciones que se estudian en qumica son generalmente el resultado de las interacciones entre tomos, dando lugar a recordenamientos de los enlaces qumicos que los mantienen unidos a otros tomos. Tales comportamientos son estudiados en un laboratorio de qumica.En el laboratorio de qumica se suelen utilizar diversos tiles de cristalera. Sin embargo, la cristalera no es fundamental en la experimentacin qumica ya que gran cantidad de experimentacin cientfica (as sea en qumica aplicada o industrial) se realiza sin ella.Una reaccin qumica es la transformacin de algunas sustancias en una o ms sustancias diferentes.33La base de tal transformacin qumica es la reordenacin de los electrones en los enlaces qumicos entre los tomos. Se puede representar simblicamente como una ecuacin qumica, que por lo general implica tomos como la partcula central. El nmero de tomos a la izquierda y la derecha en la ecuacin para una transformacin qumica debe ser igual (cuando es desigual, la transformacin, por definicin, no es qumica, sino ms bien una reaccin nuclear o la desintegracin radiactiva). El tipo de reacciones qumicas que una sustancia puede experimentar y los cambios de energa que pueden acompaarla, son determinados por ciertas reglas bsicas, conocidas como leyes qumicas.Las consideraciones energticas y de entropa son variables importantes en casi todos los estudios qumicos. Las sustancias qumicas se clasifican en base a su estructura, estado y composiciones qumicas. Estas pueden ser analizadas usando herramientas del anlisis qumico, como por ejemplo, la espectroscopia y cromatografa. Los cientficos dedicados a la investigacin qumica se les suele llamar qumicos.34La mayora de los qumicos se especializan en una o ms reas subdisciplinas. Varios conceptos son esenciales para el estudio de la qumica, y algunos de ellos son:35MateriaEn qumica, la materia se define como cualquier cosa que tenga masa en reposo, volumen y se componga de partculas. Las partculas que componen la materia tambin poseen masa en reposo, sin embargo, no todas las partculas tienen masa en reposo, un ejemplo es el fotn. La materia puede ser una sustancia qumica pura o una mezcla de sustancias.36tomosEl tomo es la unidad bsica de la qumica. Se compone de un ncleo denso llamado ncleo atmico, el cual es rodeado por un espacio denominado nube de electrones. El ncleo se compone de protones cargados positivamente y neutrones sin carga (ambos denominados nucleones). La nube de electrones son electrones que giran alrededor del ncleo cargados negativamente.En un tomo neutro, los electrones cargados negativamente equilibran la carga positiva de los protones. El ncleo es denso; La masa de un nuclen es 1836 veces mayor que la de un electrn, sin embargo, el radio de un tomo es aproximadamente 10000 veces mayor que la de su ncleo3738El tomo es la entidad ms pequea que se debe considerar para conservar las propiedades qumicas del elemento, tales como la electronegatividad, el potencial de ionizacin, los estados de oxidacin preferidos, los nmeros de coordinacin y los tipos de enlaces que un tomo prefiere formar (metlicos, inicos, covalentes, etc).ElementoUn elemento qumico es una sustancia pura que se compone de un solo tipo de tomo, caracterizado por su nmero particular de protones en los ncleos de sus tomos, nmero conocido como nmero atmico y que es representados por el smbolo Z. El nmero msico es la suma del nmero de protones y neutrones en el ncleo. Aunque todos los ncleos de todos los tomos que pertenecen a un elemento tengan el mismo nmero atmico, no necesariamente deben tener el mismo nmero msico; tomos de un elemento que tienen diferentes nmeros de masa se conocen como istopos. Por ejemplo, todos los tomos con 6 protones en sus ncleos son tomos de carbono, pero los tomos de carbono pueden tener nmeros msicos de 12 o 13.39La presentacin estndar de los elementos qumicos est en la tabla peridica, la cual ordena los elementos por nmero atmico. La tabla peridica se organiza en grupos (tambin llamados columnas) y perodos (o filas). La tabla peridica es til para identificar tendencias peridicas.40CompuestoUn compuesto es una sustancia qumica pura compuesta de ms de un elemento. Las propiedades de un compuesto tienen poca similitud con las de sus elementos.41La nomenclatura estndar de los compuestos es fijado por la Unin Internacional de Qumica Pura y Aplicada (IUPAC). Los compuestos orgnicos se nombran segn el sistema de nomenclatura orgnica.42Los compuestos inorgnicos se nombran segn el sistema de nomenclatura inorgnica.43Adems, el Servicio de Resmenes Qumicos ha ideado un mtodo para nombrar sustancias qumicas. En este esquema cada sustancia qumica es identificable por un nmero conocido como nmero de registro CAS.Subdisciplinas de la qumicaLa qumica cubre un campo de estudios bastante amplio, por lo que en la prctica se estudia cada tema de manera particular. Las seis principales y ms estudiadas ramas de la qumica son: Qumica inorgnica: sntesis y estudio de las propiedades elctricas, magnticas y pticas de los compuestos formados por tomos que no sean decarbono(aunque con algunas excepciones). Trata especialmente los nuevos compuestos con metales de transicin, los cidos y las bases, entre otros compuestos. Qumica orgnica: Sntesis y estudio de los compuestos que se basan en cadenas de carbono. Bioqumica: estudia las reacciones qumicas en los seres vivos, estudia el organismo y los seres vivos. Qumica fsica: estudia los fundamentos y bases fsicas de los sistemas y procesos qumicos. En particular, son de inters para el qumico fsico los aspectos energticos y dinmicos de tales sistemas y procesos. Entre sus reas de estudio ms importantes se incluyen latermodinmica qumica, lacintica qumica, laelectroqumica, lamecnica estadsticay laespectroscopia. Usualmente se la asocia tambin con laqumica cunticay laqumica terica. Qumica industrial: Estudia los mtodos de produccin de reactivos qumicos en cantidades elevadas, de la manera econmicamente ms beneficiosa. En la actualidad tambin intenta aunar sus intereses iniciales, con un bajo dao almedio ambiente. Qumica analtica: estudia los mtodos de deteccin (identificacin) y cuantificacin (determinacin) de una sustancia en una muestra. Se subdivide en Cuantitativa y Cualitativa.[citarequerida]La diferencia entre laqumica orgnicay laqumica biolgicaes que en la qumica biolgica las molculas deADNtienen una historia y, por ende, en su estructura nos hablan de su historia, del pasado en el que se han constituido, mientras que una molcula orgnica, creada hoy, es solo testigo de su presente, sin pasado y sin evolucin histrica.44Adems existen mltiples subdisciplinas que, por ser demasiado especficas o bien multidisciplinares, se estudian individualmente:[citarequerida] astroqumicaes la ciencia que se ocupa del estudio de la composicin qumica de los astros y el material difuso encontrado en el espacio interestelar, normalmente concentrado en grandesnubes moleculares. electroqumicaes una rama de la qumica que estudia latransformacinentre la energa elctrica y la energa qumica. fotoqumica, una subdisciplina de laqumica, es el estudio de las interacciones entretomos,molculaspequeas, y laluz(oradiacin electromagntica). magnetoqumicaes la rama de laqumicaque se dedica a la sntesis y el estudio de lassustanciasde propiedades magnticasinteresantes. nanoqumica(relacionada con lananotecnologa). petroqumicaes lo perteneciente o relativo a laindustriaque utiliza elpetrleoo elgas naturalcomomaterias primas para la obtencin de productos qumicos. geoqumica: estudia todas las transformaciones de los minerales existentes en la tierra. qumica computacionales una rama de laqumicaque utilizacomputadorespara ayudar a resolver problemas qumicos. Utiliza los resultados de laqumica terica, incorporados en algnsoftwarepara calcular las estructuras y las propiedades demolculasy cuerpos slidos. Mientras sus resultados normalmente complementan la informacin obtenida enexperimentosqumicos, pueden, en algunos casos, predecirfenmenosqumicos no observados a la fecha. qumica cunticaes una rama de laqumica tericaen donde se aplica lamecnica cunticay lateora cuntica de campos. qumica macromolecular: estudia la preparacin, caracterizacin, propiedades y aplicaciones de las macromolculas o polmeros; qumica medioambiental: estudia la influencia de todos los componentes qumicos que hay en la tierra, tanto en su forma natural comoantropognica; qumica nuclearo fsica nuclear es una rama de lafsicaque estudia las propiedades y el comportamiento de losncleos atmicos. qumica organometlicase encarga del estudio de loscompuestos organometlicos, que son aquelloscompuestos qumicosque poseen unenlaceentre un tomo de carbonoy untomometlico, de susntesisy de sureactividad. qumica supramoleculares la rama de laqumicaque estudia las interacciones supramoleculares, esto es, entremolculas. qumica tericaincluye el uso de la fsica para explicar o predecir fenmenosqumicos.Los aportes de clebres autoresArtculo principal:Descubrimiento de los elementos qumicosHace aproximadamente 455 aos solo se conocan doce elementos. A medida que fueron descubriendo ms elementos, los cientficos se dieron cuenta de que todos guardaban un orden preciso. Cuando los colocaron en una tabla ordenados en filas y columnas, vieron que los elementos de una misma columna tenan propiedades similares. Pero tambin aparecan espacios vacos en la tabla para los elementos an desconocidos. Estos espacios huecos llevaron al cientfico rusoDmitri Mendelyvea pronosticar la existencia delgermanio, de nmero atmico 32, as como su color, su peso, su densidad y su punto de fusin. Su prediccin sobre otros elementos como - elgalioy elescandio- tambin result muy atinada, seala la obra Chemistry, libro de texto de qumica editado en 1995.45Vase tambin:Categora:QumicosCampo de trabajo: el tomoEl origen de lateora atmicase remonta a la escuelafilosficade losatomistas, en laGrecia antigua. Los fundamentos empricos de la teora atmica, de acuerdo con elmtodo cientfico, se debe a un conjunto de trabajos hechos porAntoine Lavoisier,Louis Proust,Jeremias Benjamin Richter,John Dalton,Gay-Lussac,BerzeliusyAmadeo Avogadroentre muchos otros, hacia principios del siglo XIX.Lostomosson la fraccin ms pequea de materia estudiados por la qumica, estn constituidos por diferentes partculas, cargadas elctricamente, loselectrones, de carga negativa; losprotones, de carga positiva; losneutrones, que, como su nombre indica, son neutros (sin carga); todos ellos aportanmasapara contribuir al peso.Conceptos fundamentalesPartculasLostomosson las partes ms pequeas de unelemento(como elcarbono, elhierroo eloxgeno). Todos los tomos de un mismo elemento tienen la misma estructura electrnica (responsable sta de la mayor parte de las caractersticas qumicas), y pueden diferir en la cantidad de neutrones (istopos). Lasmolculasson las partes ms pequeas de unasustancia(como elazcar), y se componen de tomos enlazados entre s. Si tienencarga elctrica, tanto tomos como molculas se llamaniones:cationessi son positivos,anionessi son negativos.Elmolse usa como contador de unidades, como la docena (12) o el millar (1000), y equivale a. Se dice que 12 gramos de carbono o un gramo de hidrgeno o 56 gramos de hierro contienen aproximadamente unmolde tomos (lamasa molarde un elemento est basada en la masa de un mol de dicho elemento). Se dice entonces que el mol es una unidad de cambio. El mol tiene relacin directa con elnmero de Avogadro. El nmero de Avogadro fue estimado para el tomo de carbono por el qumico y fsico italianoCarlo Amedeo Avogadro, Conde de Quarequa e di Cerreto. Este valor, expuesto anteriormente, equivale al nmero de partculas presentes en 1 mol de dicha sustancia:1 mol deglucosaequivale amolculas de glucosa. 1 mol deuranioequivale atomos de uranio.Dentro de los tomos pueden existir unncleo atmicoy uno o mselectrones. Los electrones son muy importantes para las propiedades y las reacciones qumicas. Dentro del ncleo se encuentran los neutrones y los protones. Los electrones se encuentran alrededor del ncleo. Tambin se dice que el tomo es la unidad bsica de la materia con caractersticas propias. Est formado por un ncleo, donde se encuentran protones.De los tomos a las molculasLosenlacesson las uniones entre tomos para formar molculas. Siempre que existe una molcula es porque sta es ms estable que los tomos que la forman por separado. A ladiferenciadeenergaentre estos dos estados se le denominaenerga de enlace.Generalmente los tomos se combinan en proporciones fijas para generar molculas. Por ejemplo, dos tomos dehidrgenose combinan con uno de oxgeno para dar una molcula de agua. Esta proporcin fija se conoce comoestequiometra.Orbitales

Diagrama espacial que muestra losorbitales atmicos hidrogenoidesdemomento angulardel tipo d (l=2).Artculos principales:Orbital atmicoyOrbital molecular.Para una descripcin y comprensin detalladas de las reacciones qumicas y de las propiedades fsicas de las diferentes sustancias, es muy til su descripcin a travs deorbitales, con ayuda de laqumica cuntica.Unorbital atmicoes unafuncin matemticaque describe la disposicin de uno o dos electrones en un tomo. Unorbital moleculares el anlogo en las molculas.En lateora del orbital molecularla formacin delenlace covalentese debe a una combinacin matemtica de orbitales atmicos (funciones de onda) que forman orbitales moleculares, llamados as por que pertenecen a toda la molcula y no a un tomo individual. As como un orbital atmico (sea hbrido o no) describe una regin del espacio que rodea a un tomo donde es probable que se encuentre un electrn, un orbital molecular describe tambin una regin del espacio en una molcula donde es ms factible que se hallen los electrones.Al igual que un orbital atmico, un orbital molecular tiene un tamao, una forma y una energa especficos. Por ejemplo, en la molcula de hidrgeno molecular se combinan dos orbitales atmicos, ocupado cada uno por un electrn. Hay dos formas en que puede presentarse la combinacin de orbitales: aditiva y substractiva. La combinacin aditiva produce la formacin de un orbital molecular que tiene menor energa y que presenta una forma casi ovalada, mientras que la combinacin substractiva conduce a la formacin de un orbital molecular con mayor energa y que genera un nodo entre los ncleos.De los orbitales a las sustanciasLos orbitales son funciones matemticas para describir procesos fsicos: un orbital nicamente existe en el sentido matemtico, como pueden existir unasuma, unaparbolao unaraz cuadrada. Los tomos y las molculas son tambin idealizaciones y simplificaciones: un tomo y una molcula solo existen en elvaco, y en sentido estricto una molcula solo se descompone en tomos si se rompen todos sus enlaces.En el "mundo real" nicamente existen losmaterialesy lassustancias. Si se confunden los objetos reales con los modelos tericos que se usan para describirlos, es fcil caer enfalaciaslgicas.DisolucionesArtculo principal:DisolucinEnagua, y en otrosdisolventes(como laacetonao elalcohol), es posibledisolversustancias, de forma que quedan disgregadas en las molculas o en los iones que las componen (las disoluciones sontransparentes). Cuando se supera cierto lmite, llamadosolubilidad, la sustancia ya no se disuelve, y queda, bien comoprecipitadoen el fondo del recipiente, bien comosuspensin, flotando en pequeas partculas (las suspensiones son opacas o traslcidas).Se denominaconcentracina la medida de la cantidad desolutopor unidad de cantidad dedisolvente.Medida de la concentracinArtculo principal:ConcentracinLa concentracin de una disolucin se puede expresar de diferentes formas, en funcin de la unidad empleada para determinar las cantidades de soluto y disolvente. Las ms usuales son: g/l (gramos por litro)razn soluto/disolvente o soluto/disolucin, dependiendo de la convencin % p/p (concentracin porcentual en peso)razn soluto/disolucin % V/V (concentracin porcentual en volumen)razn soluto/disolucin M (molaridad)razn soluto/disolucin N (normalidad)razn soluto/disolucin m (molalidad)razn soluto/disolvente x (fraccin molar) ppm (partes por milln)razn soluto/disolucinAcidezArtculo principal:PHElpHes una escalalogartmicapara describir laacidezde unadisolucin acuosa. Loscidos, como por ejemplo el zumo delimny elvinagre, tienen un pH bajo (inferior a 7). Lasbases, como lasosao elbicarbonato de sodio, tienen un pH alto (superior a 7).El pH se calcula mediante la siguiente ecuacin:

dondees la actividad deioneshidrgenoen la solucin, la que en soluciones diluidas es numricamente igual a la molaridad deioneshidrgenoque cede el cido a la solucin. una solucin neutral (aguaultra pura) tiene un pH de 7, lo que implica una concentracin de iones hidrgeno de 10-7M; una solucin cida (por ejemplo, decido sulfrico)tiene un pH < 7, es decir, la concentracin de iones hidrgeno es mayor que 10-7M; una solucin bsica (por ejemplo, dehidrxido de potasio) tiene un pH > 7, o sea que la concentracin de iones hidrgeno es menor que 10-7M.Formulacin y nomenclaturaLaIUPAC, un organismo internacional, mantiene unas reglas para laformulacinynomenclatura qumica. De esta forma, es posible referirse a los compuestos qumicos de forma sistemtica y sin equvocos.Mediante el uso defrmulas qumicases posible tambin expresar de forma sistemtica las reacciones qumicas, en forma deecuacin qumica.Por ejemplo: