jueves, 13 de junio de 2013

todo sobre la quimicas

 la quimica



Se denomina química , que significa ('tierra') a la ciencia que estudia tanto la composición, estructura y propiedades de la materia como los cambios que ésta experimenta durante las reacciones químicas y su relación con la energía. Históricamente la química moderna es la evolución de la alquimia tras la Revolución química (1773). Las disciplinas de la química se han agrupado según la clase de materia bajo estudio o el tipo de estudio realizado. Entre éstas se tienen la química inorgánica, que estudia la materia inorgánica; la química orgánica, que trata con la materia orgánica; la bioquímica, el estudio de substancias en organismos biológicos; la físico-química, que comprende los aspectos energéticos de sistemas químicos a escalas macroscópicas, moleculares y atómicas; la química analítica, que analiza muestras de materia y trata de entender su composición y estructura. Otras ramas de la química han emergido en tiempos recientes, por ejemplo, la neuroquímica estudia los aspectos químicos del cerebro.


                                          introduccion a la quimica

La ubicuidad de la química en las ciencias naturales hace que sea considerada una de las ciencias básicas. La química es de gran importancia en muchos campos del conocimiento, como la ciencia de materiales, la biología, la farmacia, la medicina, la geología, la ingeniería y la astronomía, entre otros.

Los procesos naturales estudiados por la química involucran partículas fundamentales (electrones, protones y neutrones), partículas compuestas (núcleos atómicos, átomos y moléculas) o estructuras microscópicas como cristales y superficies.

Desde el punto de vista microscópico, las partículas involucradas en una reacción química pueden considerarse un sistema cerrado que intercambia energía con su entorno. En procesos exotérmicos, el sistema libera energía a su entorno, mientras que un proceso endotérmico solamente puede ocurrir cuando el entorno aporta energía al sistema que reacciona. En la mayor parte de las reacciones químicas hay flujo de energía entre el sistema y su campo de influencia, por lo cual puede extenderse la definición de reacción química e involucrar la energía cinética (calor) como un reactivo o producto
                                     Ramas de la quimica


La bioquímica es una ciencia que estudia la composición química de los seres vivos, especialmente las proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos, además de otras pequeñas moléculas presentes en las células y las reacciones químicas que sufren estos compuestos (metabolismo) que les permiten obtener energía (catabolismo) y generar biomoléculas propias (anabolismo). La bioquímica se basa en el concepto de que todo ser vivo contiene carbono y en general las moléculas biológicas están compuestas principalmente de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Es la ciencia que estudia la base química de la vida: las moléculas que componen las células y los tejidos, que catalizan las reacciones químicas del metabolismo celular como la digestión, la fotosíntesis y la inmunidad, entre otras muchas cosas. Podemos entender la bioquímica como una disciplina científica integradora que aborda el estudio de las biomoléculas y biosistemas. Integra de esta forma las leyes químico-físicas y la evolución biológica que afectan a los biosistemas y a sus componentes. Lo hace desde un punto de vista molecular y trata de entender y aplicar su conocimiento a amplios sectores de la Medicina (terapia génica y Biomedicina), la agroalimentación, la farmacología…
La Bioquímica constituye un pilar fundamental de la biotecnología, y se ha consolidado como una disciplina esencial para abordar los grandes problemas y enfermedades actuales y del futuro, tales como el cambio climático, la escasez de recursos agroalimentarios ante el aumento de población mundial, el agotamiento de las reservas de combustibles fósiles, la aparición de nuevas formas de alergias, el aumento del cáncer, las enfermedades genéticas, la obesidad…


                                      Fisicoquimica

La fisicoquímica, también llamada química física, es una subdisciplina de la química que estudia la materia empleando conceptos físicos y químicos.
Según el renombrado químico estadounidense Gilbert Lewis, "la fisicoquímica es cualquier cosa interesante", con lo cual probablemente se refería al hecho de que muchos fenómenos de la naturaleza con respecto a la materia son de principal interés en la físicoquímica.
La fisicoquímica representa una rama donde ocurre un cambio de diversas ciencias, como la química, la física, termodinámica, electroquímica y la mecánica cuántica donde funciones matemáticas pueden representar interpretaciones a nivel molecular y atómico estructural. Cambios en la temperatura, presión, volumen, calor y trabajo en los sistemas, sólido, líquido y/o gaseoso se encuentran también relacionados a estas interpretaciones de interacciones moleculares.
El físico estadounidense del siglo XIX Willard Gibbs es también considerado el padre fundador de la fisicoquímica, donde en su publicación de 1876 llamada On the Equilibrium of Heterogeneous Substances (Estudio sobre el equilibrio de sustancias heterogéneas) acuñó términos como energía libre, potencial químico, y regla de las fases, que años más tarde serían de principal interés de estudio en esta disciplina.
La fisicoquímica moderna tiene firmes bases en la física pura. Áreas de estudio muy importantes en ella incluyen a la termoquímica (termodinámica química), cinética y dinámica química, química cuántica, mecánica estadística, electroquímica, magnetoquímica, energética, química del estado sólido y de superficies, y espectroscopia. La fisicoquímica forma parte fundamental en el estudio de la ciencia de materiales.

                            Quimica Analitica

La química analítica es la rama de la química que tiene como finalidad el estudio de la composición química de un material o muestra, mediante diferentes métodos de laboratorio. Se divide en química analítica cuantitativa y química analítica cualitativa.
La búsqueda de métodos de análisis más rápidos, selectivos y sensibles es uno de los objetivos esenciales perseguidos por los químicos analíticos. En la práctica, resulta muy difícil encontrar métodos analíticos que combinen estas tres cualidades y, en general, alguna de ellas debe ser sacrificada en beneficio de las otras. En el análisis industrial, la velocidad del proceso suele condicionar las características del método empleado, más que su sensibilidad. Por el contrario, en toxicología la necesidad de determinar sustancias en cantidades muy pequeñas puede suponer el empleo de métodos muy lentos y costosos.
El desarrollo de los métodos instrumentales de análisis químico se produjo en el último cuarto del siglo XIX, gracias al establecimiento de una serie de correlaciones entre las propiedades físicas y la composición química. Los trabajos de Robert Bunsen y Gustav Robert Kirchhoff establecieron las bases de la espectroscopia e hicieron posible el descubrimiento de numerosos elementos. Nuevos instrumentos ópticos, como el colorímetro o el polarímetro, simplificaron e hicieron mucho más rápidos un gran cantidad de análisis de importancia industrial. Las leyes electroquímicas establecidas por Michael Faraday (1791-1867) y los medicamentos se basan en las investigaciones de autores como Oliver Wolcott Gibbs (1822-1908) y la creación de laboratorios de investigación como el de Alexander Classen (1843-1934) que permitieron que las técnicas de análisis electroquímico ganaran importancia en los últimos años del siglo XIX. En los años veinte del XX, el polaco Jaroslav Heyrovsky (1890-1967) estableció las bases de la polarografía que, más adelante, se convirtió en una técnica de análisis muy importante de determinados iones y fue también empleada para el estudio de la naturaleza de los solutos y los mecanismos de reacción en disolución.


                            Quimica Inorganica 

La química inorgánica se encarga del estudio integrado de la formación, composición, estructura y reacciones químicas de los elementos y compuestos inorgánicos (por ejemplo, ácido sulfúrico o carbonato cálcico); es decir, los que no poseen enlaces carbono-hidrógeno, porque éstos pertenecen al campo de la química orgánica. Dicha separación no es siempre clara, como por ejemplo en la química organometálica que es una superposición de ambas.
Antiguamente se definía como la química de la materia inorgánica, pero quedó obsoleta al desecharse la hipótesis de la fuerza vital, característica que se suponía propia de la materia viva que no podía ser creada y permitía la creación de las moléculas orgánicas. Se suele clasificar los compuestos inorgánicos según su función en ácidos, bases, óxidos y sales, y los óxidos se les suele dividir en óxidos metálicos (óxidos básicos o anhídridos básicos) y óxidos no metálicos (óxidos ácidos o anhídridos ácidos).


                                      Quimica Organica

La química orgánica o química del carbono es la rama de la química que estudia una clase numerosa de moléculas que contienen carbono formando enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-hidrógeno y otros heteroátomos, también conocidos como compuestos orgánicos. Friedrich Wöhler y Archibald Scott Couper son conocidos como los "padres" de la química orgánica.




 Historia De La Quimica

Las primeras experiencias del ser humano como químico se dieron con la utilización del fuego en la transformación de la materia, la obtención de hierro a partir del mineral y de vidrio a partir de arena son claros ejemplos. Poco a poco la especie humana se dio cuenta de que otras sustancias también tienen este poder de transformación. Se dedicó un gran empeño en buscar una sustancia que transformara un metal en oro, lo que llevó a la creación de la alquimia. La acumulación de experiencias alquímicas jugó un papel vital en el futuro establecimiento de la química.
La química es una ciencia empírica, ya que estudia las cosas por medio del método científico, es decir, por medio de la observación, la cuantificación y, sobre todo, la experimentación. En su sentido más amplio, la química estudia las diversas sustancias que existen en nuestro planeta así como las reacciones que las transforman en otras sustancias. Por otra parte, la química estudia la estructura de las sustancias a su nivel molecular. Y por último, pero no menos importante, sus propiedades


 Sub-disiplinas De La Quimica


La química cubre un campo de estudios bastante amplio, por lo que en la práctica se estudia de cada tema de manera particular. Las seis principales y más estudiadas ramas de la química son:[cita requerida]

    Química inorgánica: síntesis y estudio de las propiedades eléctricas, magnéticas y ópticas de los compuestos formados por átomos que no sean de carbono (aunque con algunas excepciones). Trata especialmente los nuevos compuestos con metales de transición, los ácidos y las bases, entre otros compuestos.
    Química orgánica: Síntesis y estudio de los compuestos que se basan en cadenas de carbono.
    Bioquímica: estudia las reacciones químicas en los seres vivos, estudia el organismo y los seres vivos.
    Química física: estudia los fundamentos y bases físicas de los sistemas y procesos químicos. En particular, son de interés para el químico físico los aspectos energéticos y dinámicos de tales sistemas y procesos. Entre sus áreas de estudio más importantes se incluyen la termodinámica química, la cinética química, la electroquímica, la mecánica estadística y la espectroscopia. Usualmente se la asocia también con la química cuántica y la química teórica.
    Química industrial: Estudia los métodos de producción de reactivos químicos en cantidades elevadas, de la manera económicamente más beneficiosa. En la actualidad también intenta aunar sus intereses iniciales, con un bajo daño al medio ambiente.
    Química analítica: estudia los métodos de detección (identificación) y cuantificación (determinación) de una sustancia en una muestra. Se subdivide en Cuantitativa y Cualitativa.

La diferencia entre la química orgánica y la química biológica es que en la química biológica las moléculas 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 molécula orgánica, creada hoy, es sólo testigo de su presente, sin pasado y sin evolución histórica.1

Además existen múltiples subdisciplinas que, por ser demasiado específicas o bien multidisciplinares, se estudian individualmente:[cita requerida]

-astroquímica
-electroquímica
-fotoquímica
-magnetoquímica
-nanoquímica (relacionada con la nanotecnología)
-petroquímica
-geoquímica: estudia todas las transformaciones de los minerales existentes en la tierra.
-química computacional
-química cuántica
-química macromolecular: estudia la preparación, caracterización, propiedades y aplicaciones de las macromoléculas o polímeros;
    química medioambiental: estudia la influencia de todos los componentes químicos que hay en la tierra, tanto en su forma natural como antropogénica;
-química nuclear
-química organometálica
-química supramolecular
-química teórica



Aportes a la quimica

Hace aproximadamente 455 años sólo se conocían doce elementos. A medida que fueron descubriendo más elementos, los científicos 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 tenían propiedades similares. Pero también aparecían espacios vacíos en la tabla para los elementos aún desconocidos. Estos espacios huecos llevaron al científico ruso Dmitri Mendeléyev a pronosticar la existencia del germanio, de número atómico 32, así como su color, su peso, su densidad y su punto de fusión. Su “predicción sobre otros elementos como - el galio y el escandio - también resultó muy atinada”, señala la obra Chemistry, libro de texto de química editado en 1995.



                                             el atomo 

El origen de la teoría atómica se remonta a la escuela filosófica de los atomistas, en la Grecia antigua. Los fundamentos empíricos de la teoría atómica, de acuerdo con el método científico, 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 átomos son la fracción más pequeña de materia estudiados por la química, están constituidos por diferentes partículas, cargadas eléctricamente, 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.
El origen de la teoría atómica se remonta a la escuela filosófica de los atomistas, en la Grecia antigua. Los fundamentos empíricos de la teoría atómica, de acuerdo con el método científico, 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 átomos son la fracción más pequeña de materia estudiados por la química, están constituidos por diferentes partículas, cargadas eléctricamente, 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.




quimica teorica

 La química teórica incluye el uso de la física para explicar o predecir fenómenos químicos. En los últimos años, ha sido conformada principalmente de la química cuántica, por ejemplo, en la aplicación de mecánica cuántica a problemas de Química. La Química teórica se puede dividir ampliamente en ramas como estructura electrónica, dinámica, y mecánica estadística. En el proceso de resolver los problemas de predecir la reactividad química, todos los procesos anteriores pueden ser usados en diferente profundidad. Otras áreas "variadas" en la química teórica incluyen la caracterización matemática de la química "bruta" en varios estadios (por ejemplo en el estudio de la cinética química) y el estudio de la aplicación de los más recientes desarrollos matemáticos a las áreas básicas de estudio (como por ejemplo, la posible aplicación de los principios de topología al estudio de la estructura electrónica). La última área desarrollada en la química es normalmente llamada química matemática.

Parte de esta disciplina puede ser clasificada como Química computacional, aunque la química computada normalmente indica la aplicación de la química teórica con una configuración específica, usualmente con algún modelo aproximado del estilo post Hartree-Fock, Teoría del funcional de la densidad, métodos semiempíricos (como los métodos [[PM3 (Química) o de campo de fuerza. Algunos químicos teóricos aplican Mecánica estadística

Las aproximaciones teóricas a los problemas químicos empiezan en los viejos tiempos, pero hasta la formulación de la ecuación de Schrödinger por el físico austríaco Erwin Schrödinger, las técnicas disponibles eran a la vez toscas y especulativas. Actualmente, aproximaciones teóricas mucho más sofisticadas, basadas en la Teoría cuántica de campos y la Teoría de la Función de Green de no-equilibrio (Nonequilibrium Green Function Theory) están en boga.






quimica nuclear

La fisica nuclear es una rama de la física que estudia las propiedades y el comportamiento de los núcleos atómicos. En un contexto más amplio, se define la física nuclear y de partículas como la rama de la física que estudia la estructura fundamental de la materia y las interacciones entre las partículas subatómicas.
La física nuclear es conocida mayoritariamente por la sociedad, por el aprovechamiento de la energía nuclear en centrales nucleares y en el desarrollo de armas nucleares, tanto de fisión como de fusión nuclear.
La radiactividad fue descubierta en las sales de uranio por el físico francés Henri Becquerel en 1896.

En 1898, los científicos Marie y Pierre Curie descubrieron dos elementos radiactivos existentes en la naturaleza, el polonio (84Po) y el radio (88Ra).

En 1913 Niels Bohr publica su modelo de átomo, consistente en un núcleo central compuesto por partículas que concentran la práctica mayoría de la masa del átomo (neutrones y protones), rodeado por varias capas de partículas cargadas casi sin masa (electrones). Mientras que el tamaño del átomo resulta ser del orden del angstrom (10-10 m), el núcleo puede medirse en fermis (10-15 m), o sea, el núcleo es 100.000 veces menor que el átomo.

Ernest Rutherford en el año 1918 definió la existencia de los núcleos de hidrógeno. Rutherford sugirió que el núcleo de hidrógeno, cuyo número atómico se sabía que era 1, debía ser una partícula fundamental. Se adoptó para esta nueva partícula el nombre de protón sugerido en 1886 por Goldstein para definir ciertas partículas que aparecían en los tubos catódicos.

Durante la década de 1930, Irène y Jean Frédéric Joliot-Curie obtuvieron los primeros nucleidos radiactivos artificiales bombardeando boro (5B) y aluminio (13Al) con partículas para formar isótopos radiactivos de nitrógeno (7N) y fósforo (15P). Algunos isótopos de estos elementos presentes en la naturaleza son estables. Los isótopos inestables se encuentran en proporciones muy bajas.

En 1932 James Chadwick realizó una serie de experimentos con una radiactividad especial que definió en términos de corpúsculos, o partículas que formaban esa radiación. Esta nueva radiación no tenía carga eléctrica y poseía una masa casi idéntica a la del protón. Inicialmente se postuló que fuera resultado de la unión de un protón y un electrón formando una especie de dipolo eléctrico. Posteriores experimentos descartaron esta idea llegando a la conclusión de que era una nueva partícula procedente del núcleo a la que se llamó neutrones.

Los científicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann descubrieron la fisión nuclear en 1938. Cuando se irradia uranio con neutrones, algunos núcleos se dividen en dos núcleos con números atómicos. La fisión libera una cantidad enorme de energía y se utiliza en armas y reactores de fisión nuclear.


quimica ambiental

La química ambiental, denominada también química medioambiental es la aplicación de la química al estudio de los problemas y la conservación del ambiente. Estudia los procesos químicos que tienen lugar en el medio ambiente global, o en alguna de sus partes: el suelo, los ríos y lagos, los océanos, la atmósfera, así como el impacto de las actividades humanas sobre nuestro entorno y la problemática que ello ocasiona.1 La química de la atmósfera, a medida que la comunidad internacional presta más atención a las tesis del ecologismo (con acuerdos internacionales como el protocolo de Kioto para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero), es una disciplina que ha ido cobrando cada vez más importancia.

El desarrollo de esta disciplina mostró las graves consecuencias que tuvo para la capa de ozono el uso generalizado de los clorofluorocarbonos. Tras las experiencias con la lluvia ácida, la combinación de química medioambiental e ingeniería química resultó en el desarrollo de los tratamientos para limitar las emisiones de las fábricas.

También la química medioambiental se ocupa de los procesos, reacciones, evolución e interacciones que tienen lugar en las masas de agua continentales y marinas por el vertido de contaminantes antropogénicos. Asimismo, estudia los tratamientos de dichos vertidos para reducir su carga dañina.

También hay interacción entre la llamada Química sostenible o Química verde y la preservación del ambiente, pues aquella estudia optimizar los procesos productivos químicos, eliminando productos secundarios, empleando condiciones menos agresivas (de presión y temperatura, de tipo de disolvente).

La química ambiental se encarga de realizar la supervisión de los proyectos industriales, teniendo en cuenta el impacto ambiental.



electroquimica

Electroquímica es una rama de la química que estudia la transformación entre la energía eléctrica y la energía química.1 En otras palabras, las reacciones químicas que se dan en la interfase de un conductor eléctrico (llamado electrodo, que puede ser un metal o un semiconductor) y un conductor iónico (el electrolito) pudiendo ser una disolución y en algunos casos especiales, un sólido.2

Si una reacción química es conducida mediante una diferencia de potencial aplicada externamente, se hace referencia a una electrólisis. En cambio, si la caída de potencial eléctrico es creada como consecuencia de la reacción química , se conoce como un "acumulador de energía eléctrica", también llamado batería o celda galvánica.

Las reacciones químicas donde se produce una transferencia de electrones entre moléculas se conocen como reacciones redox, y su importancia en la electroquímica es vital, pues mediante este tipo de reacciones se llevan a cabo los procesos que generan electricidad o en caso contrario, son producidos como consecuencia de ella.

En general, la electroquímica se encarga de estudiar las situaciones donde se dan reacciones de oxidación y reducción encontrándose separadas, físicamente o temporalmente, se encuentran en un entorno conectado a un circuito eléctrico. Esto último es motivo de estudio de la química analítica, en una subdisciplina conocida como análisis potenciométrico.


geoquimica

La geoquímica es una especialidad de las ciencias naturales, que sobre la base de la geología y de la química estudia la composición y dinámica de los elementos químicos en la Tierra, determinando la abundancia absoluta y relativa, distribución y migración de los elementos entre las diferentes partes que conforman la Tierra (hidrosfera, atmósfera, biósfera y geósfera) utilizando como principales testimonios de las transformaciones los minerales y rocas componentes de la corteza terrestre, con el propósito de establecer leyes o principios en las cuales se basa tal distribución.Los elementos geoquímicos son en una escala de mayor a menor abundancia: oxigeno, silicio, aluminio, hierro, calcio, sodio, potasio y magnesio.

<h2> historia de la geoquimica </h2>

La geoquímica como disciplina formal incluye mucho de la historia de la química y de la geología, pero como ciencia que habla de la historia elemental en el planeta Tierra, únicamente pudo formarse una vez que se hizo real la noción del elemento químico, cuando se "penetró" la construcción atómica y en la configuración electrónica.

    ~ 500 a. C. Demócrito (griego): concepto del átomo como partícula elemental.

    371 a. C.-286 a. C. Teofrasto (griego): fundador de la mineralogía y estudios de rocas y suelos.

    año 79 Plinio el Viejo (romano): trabajó con datos exactos de diferentes minerales. Muere durante una erupción del Vesubio.

    ~ siglo X Lucas-Ben Serapion: escribió "el libro de las Piedras" (...piedras que huyen unas de otras, piedras a las cuales otras alteran...)

    años 975-1037 Avicena: escribió un tratado sobre minerales. Establece una clasificación: 1) piedras y tierras; 2) Compuestos combustibles sulfurosos; 3) Sales; 4) Metales.

    años 975-1048 Al-Biruni (árabe): compilación de datos sobre minerales preciosos.

    años 1212-1224 R. Bacon (inglés): primeros tratados sobre alquimia.

    años 1490-1555 Georg Bauer (sajón, Alias Agrícola): establece el mineral como una entidad química.

    años 1711-1765 M. Lomonosov (ruso): escribió el primer tratado sobre "geoquímica" aunque no utiliza el nombre; en el libro habla de Constitución de las capas de la tierra y origen de los minerales, "peregrinación" de metales de un lugar a otro. En 1752 dicta el primer curso de Química-Física. Plantea una nueva metodología de estudio para los sistemas naturales.

    años 1711-1765 J. Berzelius (sueco): realizó los primeros análisis químicos de minerales silicatados.

    al-kimiya o al-khimiya: término árabe que se refería a un cierto "Arte Egipcio" desarrollado por un grupo de personas selectas (sacerdotes) del imperio egipcio. El término lo utilizaban para referirse a "aquel que sabe". La palabra Al´Chímia se origina en Egipto  en el siglo III a. C. y se difunde en Europa en el siglo XIII por el contacto Árabe-Cristianos en las guerras de las Cruzadas. La palabra derivó a Alquimia, cuyo principal objetivo era la transmutación de un elemento en otro. Una vez que estas prácticas se establecen como ciencia verdadera, se le denomina Química.

    Uso de la palabra geoquímica por primera vez, C. F. Schönbein (1838, Universidad de Basel, Suiza). Para Schönbein la Geoquímica era el conjunto de conocimientos sobre los procesos químicos en la corteza terrestre.





quimica computacional


La química computacional es una rama de la química que utiliza computadores para ayudar a resolver problemas químicos. Utiliza los resultados de la química teórica, incorporados en algún software para calcular las estructuras y las propiedades de moléculas y cuerpos sólidos. Mientras sus resultados normalmente complementan la información obtenida en experimentos químicos, pueden, en algunos casos, predecir fenómenos químicos no observados a la fecha. La química computacional es ampliamente utilizada en el diseño de nuevos medicamentos y materiales.

Ejemplos de propiedades y estructuras (i.e. la posición esperada de átomos constituyentes) pueden ser la energía absoluta y relativa, distribución de carga electrónica, dipolo eléctrico y momentos multipolares superiores, frecuencias vibratorias, reactividad u otras cantidades espectrales y secciones eficaces para la colisión con otras partículas.

Los métodos empleados cubren situaciones estáticas y dinámicas. En todos los casos, el tiempo de cálculo aumenta rápidamente a medida que el tamaño del sistema estudiado crece. este sistema puede ser una simple molécula, un grupo de éstas o un cuerpo sólido. Estos métodos, por lo tanto, se basan en teorías que van desde la alta precisión, pero apropiados para pequeños sistemas, a las buenas aproximaciones, pero apropiadas para grandes sistemas. Los métodos más precisos son llamados métodos ab initio, los cuales están basados totalmente en la teoría de los primeros principios. Los menos precisos son llamados empíricos o semi-empíricos, debido a que son obtenidos de resultados experimentales, a menudo de átomos o moléculas relacionadas, se usan en conjunto a la teoría.

historia 

Sobre la base de los descubrimientos y la teoría en la historia de la mecánica cuántica, los primeros cálculos teóricos en química fueron los de Walter Heitler y Fritz London en 1927. Los libros que influenciaron los inicios de la química cuántica computacional incluyen: Introduction to Quantum Mechanics – with Applications to Chemistry de Linus Pauling y E. Bright Wilson, 1935; Quantum Chemistry de Henry Eyring, John Walter y George Kimball, 1944; Elementary Wave Mechanics – with Applications to Quantum Chemistry de Walter Heitler, 1945 y más tarde el libro Valence de Charles Coulson, los cuales sirvieron de referencia primaria para los químicos en décadas posteriores.

Con el desarrollo de eficiente tecnología computacional, en los 40' las soluciones de elaboradas ecuaciones de onda para complejos sistemas atómicos comienzan a ser un objetivo realizable. A comienzos de los 50' fueron llevados a cabo los primeros cálculos orbitales atómicos semi-empíricos. Químicos teóricos se convirtieron en una gran cantidad de usuarios de los primeros computadores digitales. Una muy detallada descripción de ese uso en el Reino Unido está dado por Smith y Sutcliffe.1 El primer cálculo ab initio fue el método de Hartree-Fock sobre moléculas diatómicas, el cual se llevó a cabo en 1956 en el MIT usando un conjunto de funciones de base del tipo orbitales de Slater. Para moléculas diatómicas, un estudio sistemático utilizando un conjunto base mínimo y los primeros cálculos de las más grandes conjuntos bases fueron publicados por Ransil y Nesbet respectivamente en 1960.2 El primer cálculo poliatómico usando funciones Gaussianas fueron llevados a cabo a finales de los 50'. Los primero cálculos de interacción de configuraciones fueron realizadas en Cambridge en el computador EDSAC en los 50' por S. Francis Boys y sus compañeros de trabajo, usando funciones Gaussianas.3 En 1971, cuando una bibliografía de cálculos ab initio fue publicada,4 las moléculas más grandes incluidas fueron la naftalina y el azuleno.5 6 Resúmenes de muchos de los primeros desarrollos en la teoría ab initio han sido publicadas por Schaefer.7

En 1964, cálculos del método Hückel, que son un simple método CLOA para la determinación de la energía de electrones de órbitas moleculares de \pi electrones en sistemas conjugados de hidrocarburos, que van desde sistemas sencillos tales como el butadieno o el benceno hasta el ovaleno con 10 anillos fusionados de a 6, fueron generados en computadores en Berkeley y Oxford.8 Estos métodos empíricos fueron reemplazados en los 60' por métodos semi-empíricos tales como CNDO.9

A comienzos de los 70', eficientes programas computacionales ab initio tales como ATMOL, Gaussian, IBMOL y POLYAYTOM comienzan a ser utilizados para acelerar los cálculos ab initio de órbitas moleculares. De estos programas sólo Gaussian, masivamente expandido, está aún en uso, siendo uno de los tantos utilizados hoy en día. Al mismo tiempo, los métodos de mecánica molecular, tales como MM2, fueron desarrollados principalmente por Norman Allinger.10

Una de las primeras veces que el término "química computacional" fue mencionado puede ser encontrado en el libro Computers and Their Role in the Physical Sciences de 1970, escrito por Sidney Fernbach y Abraham Haskell Taub, donde dicen: "Parece, por lo tanto, que la 'química computacional' puede finalmente ser más y más una realidad".11 Durante los 70', diferentes métodos comienzan a ser vistos como parte de una nueva disciplina emergente de química computacional.12 La primera publicación del jornal de química computacional fue publicado en 1980.


astroquimica

a astroquímica es la ciencia que se ocupa del estudio de la composición química de los astros y el material difuso encontrado en el espacio interestelar, normalmente concentrado en grandes nubes moleculares. La astroquímica representa un campo de unión entre las disciplinas de la astrofísica y de la química. La molécula más abundante en el Universo, el hidrógeno (H2) no presenta un momento dipolar eléctrico, por lo que no es fácilmente detectable. En su lugar es mucho más fácil estudiar el material difuso en moléculas como el CO. Los astroquímicos han conseguido identificar cientos de tipos de moléculas algunas tan complejas como aminoácidos o fulerenos. La investigación moderna en astroquímica incluye también el estudio de la formación e interacción de estas moléculas complejas en medios tan poco densos pudiendo tener implicaciones en la comprensión del origen de la vida en la Tierra.

La astroquímica se solapa fuertemente con la astrofísica ya que esta última describe las reacciones nucleares que ocurren en las estrellas enriqueciendo el medio interestelar en elementos pesados.


espectroscopia

El análisis detallado del espectro de emisión o de absorción de las estrellas, planetas y del medio interestelar permite identificar su composición química, su temperatura superficial e incluso la aceleración de la gravedad en la superficie de las estrellas. Cada elemento químico posee un espectro de emisión característico que puede ser identificado y predecido basándose en la mecánica cuántica y la física estadística. Esto es así ya que los procesos de emisión de luz están cuantizados, permitiendo estas disciplinas científicas calcular los diferentes niveles de energía (o estados cuánticos) en los que se puede encontrar un elemento y sus transiciones, asociadas a la emisión de luz en longitudes de onda específicas.

En el caso del medio interestelar se utiliza el espectro de emisión en el infrarrojo lejano o en longitudes de onda milimétricas. El análisis del espectro de absorción de la luz de fondo permite inferir datos sobre la cantidad de material en las nubes interestelares.

Las atmósferas de los planetas del sistema solar se investigan utilizando el espectro de reflexión de la luz solar sobre el planeta y el espectro de emisión en el infrarrojo del planeta.

En el análisis de las atmósferas estelares, realizado en longitudes de onda visible y ultravioleta, es necesario considerar efectos de desplazamiento de la longitud de onda (efecto Doppler) asociados al movimiento de la estrella y especialmente a su rotación.

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