La fisicoquímica es una disciplina que se va a encargar de estudiar todos los cambios físicos y químicos que le suceden a la materia, basándose en los principios de la química, la cual tiene un amplio campo de acción, ya que se encuentra presente en la biología y la medicina.
La química física es el otro nombre con que también se conoce la fisicoquímica, en la cual se van a considerar los diferentes cambios que suceden en otras ciencias, como la mecánica cuántica, la electroquímica y la termodinámica y los cambios físico-químicos que le suceden a los diferentes materiales.
Que estudia la fisicoquímica
La fisicoquímica como disciplina de la ciencia estudia y comprende los cambios y fases químicas de la materia, siguiendo para ello los lineamientos de un análisis físico, ya que la física y la química si se trabajan por separado, es imposible descubrir tantos hallazgos en la vida cotidiana.
Por ejemplo la ley de Henry la observamos cuando destapamos una bebida gaseosa, donde la presión del gas contenido en el recipiente disminuye y por ende se reduce la solubilidad.
Además, la fisicoquímica posee un amplio campo de acción muy importante en otras disciplinas como la farmacología, la biología y la medicina.
Siendo en la biología muy interesante su importancia en los aspectos relacionados con la microbiología y los procesos a nivel celular, ya que se encarga de estudiar las fases físicas y reacciones que suceden en la membrana plasmática y el transporte celular.
Se considera que la fisicoquímica se apoya en la perspectiva macroscópica y microscópica, para poder establecer las leyes y sus postulados, que son los que van a posibilitarla explicación y predicción de los diferentes fenómenos estudiados, valiéndose de la física y las matemáticas.
Otro aspecto que estudia la fisicoquímica es la respiración celular y todo lo relacionado con las enzimas, en cuanto a su efecto y producción en el metabolismo de los seres vivos, así como también la concentración de las soluciones, los tipos de energía y sus relaciones, todo ello basado en los fundamentos físicos y químicos.
Historia de la fisicoquímica
Esta ciencia se originó en el siglo XIX cuando Willard Gibbs, químico estadounidense, publicó por primera vez su estudio relacionado con el equilibrio de sustancias heterogéneas, donde utilizó términos que hoy en día son utilizados por la fisicoquímica como potencial químico, energía libre y regla de las fases.
Sin embargo, la fisicoquímica es separada de la química a principios del siglo XX, considerándose que en siglo XIX se realizaron muchas aportaciones, como la que hicieron Antoine Lavoisier (1743-1794) y Pierre-Simon Laplace (1749-1827), quienes diseñaron el calorímetro, además se realizaron investigaciones que hicieron posible las leyes de la termodinámica.
Todo esto permitió el inicio de la termoquímica, además, con los trabajos realizados por Marcelin Berthelot (1827-1907) y de Henry Le Châtelier (1850-1936) relacionados con los procesos químicos, aportaron conocimientos también a la termoquímica.
Muchos químicos, físicos y matemáticos han realizado muchas aportaciones a la fisicoquímica; como el trabajo realizado por Ludwig Ferdinand Wilhelmy (1812-1864) relacionado con la velocidad de cambio de concentraciones de ciertos azúcares, con respecto a un ácido, estudio dedicado a la cinética química.
Los trabajos de George Vernon Harcourt (1834-1919) y William Esson (1838-1916), introdujeron ecuaciones diferenciales en la cinética química.
Al final del siglo XIX, las investigaciones que tuvieron una excelente influencia fueron las de Jacobus Henricus Van’t Hoff (1852-1911), con su aporte del método diferencial muy importante para el cálculo de la velocidad de las reacciones químicas y la ecuación que vincula la temperatura y la rapidez de la reacción.
Para el siglo XX, el aporte más significativo fue el origen de la mecánica cuántica y su uso en la investigación de los fenómenos químicos.
Que son los factores fisicoquímicos
Los factores fisicoquímicos son aquellos que van a tener efecto sobre los componentes de la naturaleza, a través de las diferentes interacciones entre los mismos.
Entre los factores físicos tenemos: la luz, la temperatura, la presión, el volumen, el calor, entre otros, y en cuanto a los factores químicos tenemos: la concentraciones de los elementos, el agua, el aire, el pH de las sustancias, entre otros.
Ramas de la fisicoquímica
El campo de estudio de la fisicoquímica es muy extenso, por lo general abarca cuatro áreas importante de la vida, como son: la cinética química, la termodinámica, la mecánica estadística y la química cuántica, pero en realidad abarca más áreas de estudio que a continuación explicaremos cada una de ellas.
Termodinámica química o termoquímica
Es una derivación de la física química que se va a encargar de estudiar la visualización y análisis de los diferentes sistemas y fases de los procesos que están conectados con el equilibrio de las sustancias y los factores que la afectan.
Cinética química
La cinética química se encarga de estudiar la rapidez de las diferentes reacciones químicas, a nivel de Van’t Hoff, considerando para ello todos los factores que puedan afectar dicha rapidez.
Observando todos los cambios moleculares que se producen a través de la reacción, en condiciones variables, ya que las concentraciones, los elementos y compuestos químicos utilizados en las reacciones químicas afectan la rapidez de la reacción.
Dinámica química
Esta rama de la fisicoquímica se preocupa por estudiar las interacciones entre los átomos que contienen las distintas sustancias que se encuentran en una reacción química, además, del transporte y propagación de los componentes químicos, tanto en la naturaleza o en un sistema.
Electroquímica
La electroquímica es una derivada de la fisicoquímica cuyo objetivo es la generación de electricidad a través de las reacciones químicas, sobre todo entre un electrodo y un electrolito, otro tema de estudio son las reacciones redox, donde se libera energía y esta es transformada en electricidad.
Química nuclear
La química nuclear es una derivación de química física, que se va a encargar de estudiar y analizar la elaboración y uso de surtidores radiactivos en ciertos procesos, como la radioterapia en el control del cáncer.
Espectroscopia
La espectroscopia se encarga del estudio del vínculo que se encuentra entre la materia y radiación electromagnética, con la expulsión y consumo de energía. Posee un amplio campo de estudio, ya que se aplica a la astronomía, la física, química, la biología y la medicina.
Es aplicada en la medicina en la realización de rayos X y resonancias magnéticas, en la astronomía estudia la composición de las estrellas y en química el objeto de estudio es la cinética de las reacciones químicas.
Mecánica estadística
La mecánica estadística es una rama de la física química, cuyo estudio se encarga de predecir la conducta de los procesos o sistemas físicos, utilizando para ello instrumentos y metodologías estadísticas para tal fin.
Para realizar las predicciones se basa en las características microscópicas y macroscópicas de las moléculas, que a nivel macroscópico considera las cantidades de trabajo, energía libre, calor en termodinámica.
Magnetoquímica
La magnetoquímica es una derivación de la fisicoquímica que se va a encargar del estudio de aquellos materiales químicos que poseen características magnéticas beneficiosas, la cual incluye la investigación de materiales con propiedades combinadas de magnéticas y eléctricas o magnéticas y ópticas.
Esta rama de la química física utiliza aparatos muy sofisticados para la realización de medidas, como los magnetómetros, que sirven para registrar datos, estos los vamos a encontrar en los teléfonos inteligentes y tabletas, además, la magnetoquímica es muy importante su aplicación en el campo de la medicina en la realización de resonancias magnéticas.
Química cuántica
La química cuántica se le considera una rama de la fisicoquímica que abarca una extensa gama de áreas de estudio entre las que se destacan la física atómica, la química, y la física molecular.
Sus estudios se basan en la mecánica cuántica y la teoría cuántica de campos. Se encarga de estudiar el desenvolvimiento a nivel molecular de la materia y de las moléculas y átomos.
También, para sus investigaciones considera las características ópticas, mecánicas, magnéticas, eléctricas y la reactividad química, de los materiales objeto de estudio.
Libros de fisicoquímica
Si quieres conocer más sobre la fisicoquímica y todos los temas relacionados con esta ciencia y las áreas de estudio que abarca, a continuación se presentarán una lista de libros relacionados con esta ciencia:
- Fisicoquímica para las ciencias químicas y biológicas.
Autor: Chang, Raymond
Editorial: McGraw Hill-Interamericana Gral.
Año de edición: 2008
Páginas: 1040
Llamado también fisicoquímica Chang, posee tres apartados sobre el tema de la termodinámica y un apartado sobre estadísticas de termodinámica. - Química Física.
Autor: Engel, Thomas / Reid, Philip
Editorial: Addison-Wesley/Pearson
Año de edición: 2006
Páginas: 1090
Conceptos y principios principales de la química. Trata temas relacionados con la termodinámica y la química cuántica. Problemas y ejercicios resueltos. - Problemas Resueltos de Fisicoquímica.
Autor: Monsalvo Vazquez, Raul / Perez Monroy, Luis Albert
Editorial: Marcombo
Páginas: 442
Presenta conceptos fundamentales de termodinámica, termofísica y termoquímica, Además presenta problemas y ejercicios resueltos relacionados con estos temas. - Química Física para las ciencias de la vida.
Autor: Barrow, Gordon
Editorial: Reverte
Páginas: 474
Es una bibliografía muy completa donde se tratan diferentes tópicos de estudio de la fisicoquímica.
