sábado, 9 de mayo de 2015

Una introducción a la Quimica


UNA INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA





QUE ES QUÍMICA
Se pueden señalar algunas definiciones referentes al concepto de química .Generalmente las definiciones dependen del autor y de sus ideas con respecto a ella.
Algunas definiciones son:
Química es la rama de la ciencias física estrechamente relacionadas con físicas y que trata esencialmente de la composición y el comportamiento de la naturaleza
Química es una ciencia que estudia la naturaleza de la materia y los cambios en la composición de la misma
En Conclusión Química es una ciencia que estudia la composición de la materia y los cambios que en ella ocurren.


Ahora vamos a nombrar las principales ramas de la química que son:
–          Química-analítica: Esta es la rama de la química que estudia, analiza, determina e identifica cualquier propiedad de un sistema químico.
–          Química-Física: Esta es la rama de la química que se dedica al estudio de los procesos energéticos, magnéticos, mecánicos, ópticos y eléctricos en sistemas químicos como pueden ser los átomos, moléculas y cualquier partícula subatómica.
–          – Química industrial: Esta es la rama de la química que se dedica al estudio de los procesos que puedan producir productos en alta escala, es decir se dedican a investigar si pueden crear un producto para distribuir con una rentabilidad económica alta y ambiental.
–          Bioquímica: La bioquímica es la rama de la química que se dedica a la investigación de los seres vivos, esta rama de la química tiene mucha importancia dentro del mundo agrícola, ambiental y de la energía.
Estas unas de las ramas de la química más importantes, pero dentro de la química existen muchas más ramas que se dividen a su vez en otras ramas, es decir existe química pura y química aplicada y dentro de cada una de estas, hay estas ramas:
Química aplicada:ramas de la quimica
–          Cristaloquímica: Esta rama de la química es la que investiga la composición química de la materia cristalina y estudia todas sus propiedades.
–          Química farmacéutica: La química farmacéutica es la rama que estudia la estructura, la composición y las propiedades de los fármacos y es la encargada de profundizar entre las moléculas y el impacto biológico.
–          Quimiurgía: Esta rama es las aplicaciones de la química en la agricultura, esta tiene como finalidad usar materias primas en otras industrias.


Importancia de la química



La química es el estudio de la materiay sus interacciones con otras energías y materias. A continuación veremos importancia de la química y por qué  debería estudiarla.
La Química tiene una reputación de ser una ciencia difícil y aburrida, pero en gran medida, la reputación que la precede es inmerecida. Los fuegos artificiales y explosiones se basan en esta ciencia, por lo que no es una ciencia que aburra aunque la acusen de ello. Si tomas clases de esta ciencia, podrá aplicar la lógica y las matemáticas , por tanto si estas áreas no son tu fuerte puede hacer el estudio de la química todo un desafío. Al fin de cuentas, cualquier persona puede entender los conceptos básicos de cómo funcionan las cosas del mundo,  y ese en definitiva es el estudio de la química. En definitiva, la importancia de la quimica es la que explica el mundo que te rodea.
la importancia de la quimica
importancia de la quimica
A partir de ahora veremos la importancia del quimica en diferentes campos:
• Cocina
La química explica cómo se desarrollan los cambios de los alimentos a medida que se preparan, cómo se pudren, cómo conservar los alimentos, cómo su cuerpo utiliza los alimentos que consume, y cómo interactúan los ingredientes para hacer la comida.
• Limpieza
Parte de la importancia de la química es que ns explica cómo es el  funcionamiento de la limpieza. La química se utiliza para ayudar a decidir lo que es más limpio para platos, lavandería, usted mismo, y su hogar. Se utiliza la química al utilizar desinfectantes y blanqueadores, pero también como el  jabón y  el agua.







RELACIONES CON OTRAS CIENCIAS



La química esta estrechamente relacionada con las ciencias físicas, extendiéndose a varias disciplinas que vas desde la astronomía hasta la biología.
Física
Arqueología
Biología
Astronomía
Medicina
Física: Se estudia conjuntamente con la química en la ciencia fisicoquímica debido a que muchos fenómenos ocurren simultáneamente combinando las propiedades físicas con las químicas.
Arqueología: Para descifrar datos e interrogantes como la antigüedad de piezas arqueológicas. La exactitud se logra por medio de métodos químicos como el del carbono 14.
Biología: La ciencia de la vida, se auxilia de la química para determinar la composición y estructura e tejidos y células.
Astronomía: Se auxilia de la química para construcción de dispositivos, basados en compuestos químicos para lograr detectar algunos fenómenos del espacio exterior.
Medicina: Como auxiliar de la biología y la química, esta ciencia se ha desarrollado grandemente ya que con esta se logra el control de ciertos desequilibrios de los organismos de los seres vivos.
Química General: Estudia las propiedades comunes de todos los cuerpos y las leyes a las que están sometidos los cambios que en ella se efectúan.
Química Aplicada: Estudia las propiedades de cada una de las sustancias en particular, desde el punto de vista útil medicinal, agrícola, industrial, etc.
Química Inorgánica: Estudia las sustancias que provienen el reino mineral
Química Orgánica: Estudia principalmente los compuestos que provienen seres vivos, animales y vegetales.

HISTORIA DE LA QUÍMICA



La historia de la química está íntensamente unida al desarrollo del hombre ya que embarca desde todas las transformaciones de materias y las teorías correspondientes. A menudo la historia de la química se relaciona íntimamente con la historia de los químicos y - según la nacionalidad o tendencia política del autor - resalta en mayor o menor medida los logros hechos en un determinado campo o por una determinada nación.

La ciencia química surge en el siglo XVII a partir de los estudios de alquimia populares entre muchos de los científicos de la época. Se considera que los principios básicos de la química se recogen por primera vez en la obra del científico británicoRobert Boyle: The Skeptical Chymist (1661). La química como tal comienza sus andares un siglo más tarde con los trabajos del francés Antoine Lavoisier y sus descubrimientos del oxígeno, la ley de conservación de masa y la refutación de la teoría del flogisto como teoría de la combustión.

 PRIMEROS AVANCES

El principio del dominio de la química (que para unos antropólogos coincide con el principio del hombre moderno) es eldominio del fuego. Hay indicios que hace más de 500.000 años en tiempos del homo erectus algunas tríbus conseguieron este logro que aún hoy es una de las tecnologías más importentes. No sólo daba luz y calor en la noche y ayudaba a protegerse contra los animales salvajes. También permitía la preparción de comida cocida. Esta contenía menos microorganismos patógenos y era más fácilmente digerida. Así bajaba la mortalidad y se mejoraban las condiciones generales de vida.

El fuego también permitía conservar mejor la comida y especialmente la carne y el pescado secándolo y ahumándolo.
Desde este momento hubo unas relación intensa entre las cocinas y los primeros laboratorios químicos hasta el punto que la pólvora negra fue descubierta por unos cocineros chinos.
Finalmente era imprescindible para el futuro desarrollo de la metalurgia, la cerámica y el vidrio y la mayoría de los pocesos químicos.

 LA QUIMICA COMO CIENCIA

El filósofo griego Aristóteles pensaba que las sustancias estaba formada por cuatros elementos: tierra, aire, agua y fuego. Paralelamente discurría otra corriente paralela, el atomismo, que postulaba que la materia estaba formada de átomos, partículas indivisibles que se podían considerar la unidad mínima de materia. Esta teoría, propuesta por el filósofo griego Demócrito de Abdera no fue popular en la cultura occidental dado el peso de las obras de Aristóteles en Europa. Sin embargo tenía seguidores (entre ellos Lucrecio) y la idéa se quedó presente hasta el principio de la edad moderna.

Entre los siglos III a.C. y el siglo XVI d.C la química estaba dominada por la alquimia. El objetivo de investigación más conocido de la alquimia era la búsqueda de la piedra filosofal, un método hipotético capaz de transformar los metales en oro. En la investigación alquímica se desarrollaron nuevos productos químicos y métodos para la separación de elementos químicos. De este modo se fueron asentando los pilares básicos para el desarrollo de una futura química experimental.
La química como tal comienza a desarrollarse entre los siglos XVI y XVII. En esta época se estudió el comportamiento y propiedades de los gases estableciéndose técnicas de medición. Poco a poco fue desarrollándose y refinándose el concepto de elemento como una sustancia elemental que no podía descomponerse en otras. También esta época se desarrolló la teoría del flogisto para explicar los procesos de combustión.
A partir del siglo XVIII la química adquiere definitivamente las características de una ciencia experimental. Se desarrollan métodos de medición cuidadosos que permiten un mejor conocimiento de algunos fenómenos, como el de la combustión de la materia, descubriéndo Lavoisier el oxígeno y sentando finalmente los pilares fundamentales de la moderna química.

 EL VITALISMO Y EL COMIENZO DE LA QUIMICA ORGANICA

Después de que se comprendieran los principios de la combustión otro debate de gran importancia se apoderó de la química. El vitalismo y la distinción esencial entre la materia orgánica e inorgánica. Esta teoría asumía que la materia orgánica sólo pudo ser producida por los seres vivos atribuyendo este hecho a una vis vitalis inherente en la propia vida. Base de esta asunción era la dificultad de obtener materia orgánica a partir de precursores inorgánicos.

Este debate fue revolucionado cuando Friedrich Wöhler descubrió accidentalmente como se podía sintetizar la urea a partir de cianato de amónio en 1828 mostrando que la materia orgánica podía crearse de manera química. Sin embargo aún hoy en día se mantiene la clasificación en química orgánica e inorgánica, ocupandose la primera esencialmente de los compuestos del carbono y la segunda de los compuestos de los demás elementos.
Los motores para el desarrollo de la química orgánica era en el principio la curiosidad sobre los productos presentes en los seres vivos (con probablemente la esperanza de encontrar nuevos fármacos) y la síntesis de los colorantes o tintes. La última surgió tras el descubrimiento de la anilina por Runge y la primara síntesis de un colorante artificial por Perkin.
Luego se añadieron los nuevos materiales como los plásticos, los adhesivos, los cristales líquidos, los fitosanitarios etc.
Hasta la segunda guerra mundial la principal materia prima de la industria química orgánica era el carbón dada la gran importancia de Europa en el desarrollo de esta parte de la ciencia y el hecho que el carbón en Europa no hay grandes yacimientos de alternativas como el pertóleo. Con el final de la segunda guerra mundial y el creciente peso de los estados unidos en el sector químico la química orgánica clásica se convierte cada vez más en la petroquímica que conocemos hoy en día. Una de las principales razones era la mayor facilidad de transformación y la gran varidad de productos de partida encontradas en el petróleo.

 LA TABLA PERIÓDICA

En 1860 los cientificos ya habian descubierto más de 60 elementos diferentes y habian determinado su masa atómica. Notaron que algunos elementos tenian propiedades químicas similares por lo cual le dieron un nombre a cada grupo de elementos parecidos. En 1829 el químico J.W. Döbenreiner organizó un sistema de clasificación de elementos en el que éstos se agrupaban en grupos de tres denominados triadas. La propiedades químicas de los elementos de una triada eran similares y sus propiedades físicas variaban de manera ordenada con su masa atómica.

Algo más tarde, el químico ruso Dmitri Ivanovich Mendeleyev desarrolló una tabla periódica de los elementos según el orden creciente de sus masas atómicas. Colocó lo elementos en columnas verticales empezando por los mas livianos, cuando llegaba a un elemento que tenia propiedades semejantes a las de otro elemento empezaba otra columna. Al poco tiempo Mendeleiev perfecciono su tabla acomodando los elementos en filas horizontales. Su sistema le permitió predecir con bastante exactitud las propiedades de eleemntos no descubiertos hasta el momento. El gran parecido del germanio con el elemento previsto por Mendeleyev conseguió finalmente la aceptación general de este sistema de ordenación que aún hoy se sigue aplicando.
 DESARROLLO DE LA TEORÍA ATÓMICA

A lo largo del siglo XIX la química estaba dividida entre los seguidores de la teoría atómica de John Dalton y aquellos que no como Wilhelm Ostwald y Ernst Mach. Los impulsores más decididos de la teoría atómica eran Amedeo Avogadro, Ludwig Boltzmann y otros que consiguieron grandes avances en la comprensión del comportamiento de los gases. La disputa fue finalizada con la explicación del efecto Browniano por Albert Einstein en 1905 y por los experimentos de Jean Perrin al respecto. Mucho antes de que la disputa hubiera sido resuelta muchos investigadores habían trabajado bajo la hipótesis atómica. Svante Arrhenius había investigado la estructura interna de los átomos proponiendo su teoría de la ionización. Su trabajo fue seguido por Ernest Rutherford quien abrió las puertas al desarrollo de los primeros modelos de átomos que desembocarían en el modelo atómico de Niels Bohr. En la actualidad el estudio de la estructura del átomo se considera una rama de la física y no de la química.





PRINCIPALES QUÍMICOS

  1. Joseph PriestleyJoseph Priestley (1733-1804): Químico británico, considerado uno de los fundadores de la química moderna por sus aportaciones al campo de la experimentación, que aisló y describió varios gases (el oxígeno entre otros). Nació el 13 de marzo de 1733 en Fieldhead (Yorkshire), hijo de un ministro calvinista. Su formación estaba orientada para que fuera ministro de la Iglesia de los disidentes que comprendía varias iglesias separadas de la Iglesia de Inglaterra. Estudió en la Academia Daventry, donde empezó a interesarse en la física. Su primer ministerio fue en Needham Market (Suffolk) en 1755, y fue ministro de la Iglesia en Nantwich (Cheshire) desde 1758 hasta 1761. Más tarde fue tutor en la Academia Warrington en Lancashire, donde destacó por su planificación de cursos prácticos para el ingreso de estudiantes en la industria y en el comercio. También escribió un texto, Rudimentos de la gramática inglesa (1761), que difería de todos los enfoques antiguos y convencionales. Fue ordenado en 1762. Priestley fue animado a dirigir experimentos sobre la nueva ciencia de la electricidad por el estadista y científico estadounidense Benjamin Franklin, a quien conoció en Londres en 1766. Priestley escribió al año siguiente Historia de la electricidad. Descubrió también que el carbón de leña es un conductor de la electricidad. En 1767 fue ministro de la Iglesia en Leeds (Yorkshire), donde desarrolló su interés por la investigación sobre los gases. Por su innovador trabajo experimental fue elegido miembro de la Academia Francesa de Ciencias en 1772, el mismo año en que William Petty Fitzmaurice, segundo conde de Shelburne, le empleó como bibliotecario y compañero literario. Durante los experimentos que Priestley realizó en 1774, descubrió el oxígeno y describió su función en la combustión y en la respiración. Defensor de la teoría del flogisto, Priestley llamó al nuevo gas 'aire deflogistizado' y no fue totalmente consciente de la importancia que su descubrimiento tendría en el futuro. (El químico sueco Carl Wilhelm Scheele podría haber descubierto el oxígeno antes que Priestley, pero no dio a conocer su trabajo a tiempo para que se le acreditara como su descubridor). Priestley también aisló y describió las propiedades de muchos otros gases, como el amoníaco, óxido nitroso, dióxido de azufre y monóxido de carbono. Durante su carrera, se opuso a las teorías revolucionarias del químico francés Antoine Lavoisier, que dio su nombre al oxígeno y describió correctamente su función en la combustión. En 1780 Priestley dejó su trabajo con Petty debido a diferencias religiosas. Fue ministro en Birmingham (hoy en West Midlands, entonces en Warwickshire). En aquel momento era partidario del pensamiento unitario y estaba considerado como un religioso radical (ver Unitarismo). Su libro Historia de las corrupciones del cristianismo (1782), fue quemado oficialmente en 1785. Debido a su apoyo declarado a la Revolución Francesa, las multitudes le quemaron su casa y sus pertenencias en 1791. Se fue a vivir a Londres y en 1794 emigró a Estados Unidos, donde siguió escribiendo durante el resto de su vida. Priestley murió en Northumberland, el 6 de febrero de 1804. Sus Escritos sobre teología y otros temas (25 volúmenes, 1817-1832) y Memorias y correspondencia (2 volúmenes, 1831-1832) recopilados después de su muerte, abarcan una gran cantidad de temas sobre ciencia, política y religión.

  1. Antoine Laurent de LavoisierAntoine Laurent de Lavoisier (1743-1794): Químico francés, considerado el fundador de la química moderna. Nació el 26 de agosto de 1743 en París y estudió en el Instituto Mazarino. Fue elegido miembro de la Academia de Ciencias en 1768. Ocupó diversos cargos públicos, incluidos los de director estatal de los trabajos para la fabricación de la pólvora en 1776, miembro de una comisión para establecer un sistema uniforme de pesas y medidas en 1790 y comisario del tesoro en 1791. Lavoisier trató de introducir reformas en el sistema monetario y tributario francés y en los métodos de producción agrícola. Como dirigente de los campesinos, fue arrestado y juzgado por el Tribunal Revolucionario y guillotinado el 8 de mayo de 1794 (ver Revolución Francesa). Lavoisier realizó los primeros experimentos químicos realmente cuantitativos. Demostró que en una reacción química, la cantidad de materia es la misma al final y al comienzo de la reacción. Estos experimentos proporcionaron pruebas para la ley de la conservación de la materia (véase Leyes de conservación). Lavoisier también investigó la composición del agua y denominó a sus componentes oxígeno e hidrógeno. Algunos de los experimentos más importantes de Lavoisier examinaron la naturaleza de la combustión, demostrando que es un proceso en el que se produce la combinación de una sustancia con oxígeno. También reveló el papel del oxígeno en la respiración de los animales y las plantas. La explicación de Lavoisier de la combustión reemplazó a la teoría del flogisto, sustancia que desprendían los materiales al arder. Con el químico francés Claude Louis Berthollet y otros, Lavoisier concibió una nomenclatura química, o sistema de nombres, que sirve de base al sistema moderno. La describió en Método de nomenclatura química (1787). En Tratado elemental de química (1789), Lavoisier aclaró el concepto de elemento como una sustancia simple que no se puede dividir mediante ningún método de análisis químico conocido, y elaboró una teoría de la formación de compuestos a partir de los elementos. También escribió Sobre la combustión (1777) y Consideraciones sobre la naturaleza de los ácidos (1778).



  1. John DaltonJohn Dalton (1766-1844): Químico y físico británico, que desarrolló la teoría atómica en la que se basa la ciencia física moderna. Nació el 6 de septiembre de 1766, en Eaglesfield, Cumberland (hoy Cumbria). Fue educado en una escuela cuáquera de su ciudad natal, en donde comenzó a enseñar a la edad de 12 años. En 1781 se trasladó a Kendal, donde dirigió una escuela con su primo y su hermano mayor. Se fue a Manchester en 1793 y allí pasó el resto de su vida como profesor, primero en el New College y más tarde como tutor privado. En 1787 Dalton comenzó una serie de estudios meteorológicos que continuó durante 57 años, acumulando unas 200.000 observaciones y medidas sobre el clima en el área de Manchester. El interés de Dalton por la meteorología le llevó a estudiar un gran número de fenómenos así como los instrumentos necesarios para medirlos. Fue el primero en probar la teoría de que la lluvia se produce por una disminución de la temperatura, y no por un cambio de presión atmosférica. Sin embargo, a la primera obra de Dalton, Observaciones y ensayos meteorológicos (1793), se le prestó muy poca atención. En 1794 presentó en la Sociedad Filosófica y Literaria de Manchester un ensayo sobre el daltonismo, un defecto que él mismo padecía; el ensayo fue la primera descripción de este fenómeno, denominado así por el propio Dalton. Su contribución más importante a la ciencia fue su teoría de que la materia está compuesta por átomos de diferentes masas que se combinan en proporciones sencillas para formar compuestos. Esta teoría, que Dalton formuló por primera vez en 1803, es la piedra angular de la ciencia física moderna (ver Química; Física). En 1808 se publicó su obra Nuevo sistema de filosofía química, que incluía las masas atómicas de varios elementos conocidos en relación con la masa del hidrógeno. Sus masas no eran totalmente precisas pero constituyen la base de la clasificación periódica moderna de los elementos. Dalton llegó a su teoría atómica a través del estudio de las propiedades físicas del aire atmosférico y de otros gases. En el curso de la investigación descubrió la ley conocida como ‘ley de Dalton de las presiones parciales’, según la cual, la presión ejercida por una mezcla de gases es igual a la suma de la presiones parciales que ejercería cada uno de los gases si él solo ocupara el volumen total de la mezcla. Dalton fue elegido miembro de la Sociedad Real de Londres en 1822 y cuatro años más tarde se le concedió la medalla de oro de esta sociedad. En 1830 Dalton se convirtió en uno de los ocho socios extranjeros de la Academia de Ciencias Francesa. Murió el 27 de julio de 1844 en Manchester. Con el químico francés Claude Louis Berthollet y otros, Lavoisier concibió una nomenclatura química, o sistema de nombres, que sirve de base al sistema moderno. La describió en Método de nomenclatura química (1787). En Tratado elemental de química (1789), Lavoisier aclaró el concepto de elemento como una sustancia simple que no se puede dividir mediante ningún método de análisis químico conocido, y elaboró una teoría de la formación de compuestos a partir de los elementos. También escribió Sobre la combustión (1777) y Consideraciones sobre la naturaleza de los ácidos (1778).



  1. Amedeo AvogadroAmedeo Avogadro, conde de Quaregna e Ceretto (1776-1856): Físico y químico italiano que planteó la hipótesis conocida posteriormente como ley de Avogadro. Nació en Turín y estudió leyes. Comenzó a interesarse por las matemáticas y la física y, después de varios años de estudio, fue nombrado profesor en el Colegio Real de Vercelli. Desde 1820 hasta su muerte, Avogadro fue catedrático de Física en la Universidad de Turín. Aunque también realizó investigaciones en electricidad y sobre las propiedades físicas de los líquidos, es más conocido por su trabajo sobre los gases, que le llevó a formular en 1811 la ley que ahora lleva su nombre. La ley de Avogadro sostiene que dos volúmenes iguales de gas a la misma temperatura y a la misma presión contienen el mismo número de moléculas. Actualmente reconocida como cierta, esta ley no fue aceptada universalmente hasta 1850. (Véase también Número de Avogadro; Átomo).



  1. Dmitri Ivánovich MendeléievDmitri Ivánovich Mendeléiev (1834-1907): Químico ruso conocido sobre todo por haber elaborado la tabla periódica de los elementos químicos. Esta tabla expone una periodicidad (una cadencia regular) de las propiedades de los elementos cuando están dispuestos según la masa atómica. Mendeléiev nació en Tobolsk (Siberia), estudió química en la Universidad de San Petersburgo y en 1859 fue enviado a estudiar a la Universidad de Heidelberg. Allí conoció al químico italiano Stanislao Cannizzaro, cuyos planteamientos sobre la masa atómica (ver Átomo) determinaron su opinión. Mendeléiev regresó a San Petersburgo y fue profesor de química en el Instituto Técnico en 1863 y profesor de química general en la Universidad de San Petersburgo en 1866. Escribió los dos volúmenes de Principios de química (1868-1870), uno de los primeros libros de texto sobre química, que se convirtió en un clásico. Durante la elaboración de este libro, Mendeléiev intentó clasificar los elementos según sus propiedades químicas. En 1869 publicó la primera versión de la tabla periódica. En 1871 publicó una versión corregida en la que dejaba huecos para elementos todavía desconocidos. Su tabla y sus teorías ganaron una mayor aceptación cuando posteriormente se descubrieron tres de estos elementos: el galio, el germanio y el escandio. Entre las investigaciones de Mendeléiev también hay que mencionar el estudio de la teoría química de la disolución, la expansión térmica de los líquidos y la naturaleza del petróleo. En 1887 emprendió un viaje en globo en solitario para estudiar un eclipse solar. En 1890 abandonó la universidad como consecuencia de su postura política partidaria de reformas sociales. En 1893 fue director del departamento de Pesas y Medidas de San Petersburgo, cargo que desempeñó hasta su muerte.



APLICACIONES DE LA QUIMICA
Sustancia
Aplicación
Ácido Fluorhídrico
Grabado de Vidrio
Cloro
Decolorante de la pasta el papel y fibras de origen vegetal
Ácido Clorhídrico
Obtención de glucosa a partir del almidón
Bromuro Potasico
En medicina se usa como sedante
Yoduro y Bromuro Potasico
En la elaboración de películas fotográficas
Yodo
Fabricación de tinturas de yodo medicinal
Sulfuro Calcico
En la arboricultura para proteger plantas contra insectos y hongos
Azufre
En la fabricación de pólvora, volcanización del caucho, blanqueo de lana y medicamentos para la piel
Ácido Sulfúrico
Acumuladores de plomo, abonos químicos
Nitrógeno
Elaboración de explosivos (TNT), abonos químicos
Sulfuro de Fósforo
Fabricación de cerillos
Baquelita
Producto de reacción del fenol y forma aldehído utilizado como aislante en los mangos de los desarmadores

lunes, 4 de mayo de 2015


INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA


Física

    Es la ciencia que se ocupa de los componentes fundamentales del Universo, de las fuerzas que éstos ejercen entre sí y de los efectos de dichas fuerzas. En ocasiones la física moderna incorpora elementos de los tres aspectos mencionados, como ocurre con las leyes de simetría y conservacion  de la energía, el momento, la carga o la paridad.La física está estrechamente relacionada con las demás ciencias naturales, y en cierto modo las engloba a todas. Estudia los procesos de la naturaleza desde un punto de vista energético, cinematico o estadístico. Tiene dos fines principalmente: averiguar y comprender las causas de los sucesos, y predecir los sucesos provocados por dichas causas.

Ramas de la Física 




Para su estudio la física se puede dividir en tres grandes ramas, la Física clásica, la Física moderna y la Física contemporánea.

La Física clásica se encarga del estudio de aquellos fenómenos que ocurren a una velocidad relativamente pequeña comparada con la velocidad de la luz en el vacío y cuyas escalas espaciales son muy superiores al tamaño de átomos y moléculas.

La Física moderna se encarga de los fenómenos que se producen a la velocidad de la luz o valores cercanos a ella o cuyas escalas espaciales son del orden del tamaño del átomo o inferiores y fue desarrollada en los inicios del siglo XX.

La Física contemporanea se encarga del estudio de los fenómenos no-lineales, de la complejidad de la naturaleza, de los procesos fuera del equilibrio termodinámico y de los fenómenos que ocurren a escalas mesoscópicas y nanoscópicas. Esta área de la física se comenzó a desarrollar hacia finales del siglo XX y principios del siglo XXI.
Dentro del campo de estudio de la Física clásica se encuentran la:
  • Mecánica
  • Termodinámica
  • Mecánica ondulatoria
  • Óptica
  • Electromagnetismo: Electricidad | Magnetismo
Dentro del campo de estudio de la Física moderna se encuentran:
  • Relatividad
  • Mecánica cuántica: Átomo | Núcleo | Física química | Física del estado sólido
  • Física de partículas
  • Gravitación
Dentro del campo de estudio de la Física contemporánea se encuentran:
  • Termodinámica fuera del equilibrio: Mecánica estadística |Percolación
  • Dinámica no-lineal: Turbulencia | Teoría del Caos | Fractales
  • Sistemas complejos: Sociofísica | Econofísica | Criticalidad autorganizada | Redes complejas
  • Física mesoscópica: Puntos cuánticos
  • Nano-Física: Pinzas ópticas



Importancia de la física


La Física es una de las ciencias naturales que más ha contribuido al desarrollo y bienestar del hombre, porque gracias a su estudio e investigación ha sido posible encontrar en muchos casos, una explicación clara y útil a los fenómenos que se presentan en nuestra vida diaria.
La palabra física proviene del vocablo griego physiké cuyo significado es naturaleza.
Es la Ciencia que se encarga de estudiar los fenómenos naturales, en los cuales no hay cambios en la composición de la materia.

La Física ha experimentado un gran desarrollo gracias al esfuerzo de notables científicos e investigadores, quienes al inventar y perfeccionar instrumentos, aparatos y equipos han logrado que el hombre agudice sus sentidos al detectar, observar y analizar fenómenos.

Historia de la física


Desde la antigüedad las personas han tratado de comprender la naturaleza y los fenómenos que en ella se observan: el paso de las estaciones, el movimiento de los cuerpos y de los astros, etc. Las primeras explicaciones se basaron en consideraciones filosóficas y sin realizar verificaciones experimentales, concepto este inexistente en aquel entonces. Por tal motivo algunas interpretaciones "falsas", como la hecha por Ptolomeo - "La Tierra está en el centro del Universo y alrededor de ella giran los astros" - perduraron cientos de años.

En el Siglo XVI Galileo fue pionero en el uso de experimentos para validar las teorías de la física. Se interesó en el movimiento de los astros y de los cuerpos. Usando el plano inclinado descubrió la ley de la inercia de la dinámica y con el telescopio observó que Júpiter tenía satélites girando a su alrededor.

En el Siglo XVII Newton (1687) formuló las leyes clásicas de la dinámica (Leyes de Newton) y la Ley de la gravitación universal de Newton.

A partir del Siglo XVIII se produce el desarrollo de otras disciplinas tales como la termodinámica, la mecánica estadística y la física de fluidos.

En el Siglo XIX se producen avances fundamentales en electricidad y magnetismo

En 1855 Maxwell unificó ambos fenómenos y las respectivas teorías vigentes hasta entonces en la Teoría del electromagnetismo, descrita a través de las Ecuaciones de Maxwell. Una de las predicciones de esta teoría es que la luz es una onda electromagnética.

 A finales de este siglo se producen los primeros descubrimientos sobre radiactividad dando comienzo el campo de la física nuclear. En 1897 Thomson descubrió el electrón.
Durante el Siglo XX la Física se desarrolló plenamente:
En 1904 se propuso el primer modelo del átomo.
En 1905 Einstein formuló la Teoría de la Relatividad especial, la cual coincide con las Leyes de Newton cuando los fenómenos se desarrollan a velocidades pequeñas comparadas con la velocidad de la luz.
En 1915 Einstein extendió la Teoría de la Relatividad especial formulando la Teoría de laRelatividad general, la cual sustituye a la Ley de gravitación de Newton y la comprende en los casos de masas pequeñas. Planck, Einstein, Bohr y otros desarrollaron la Teoría cuántica a fin de explicar resultados experimentales anómalos sobre la radiación de los cuerpos.
En 1911 Rutherford dedujo la existencia de un núcleo atómico cargado positivamente a partir de experiencias de dispersión de partículas.
En 1925 Heisenberg y en 1926 Schrödinger y Dirac formularon la Mecánica cuántica, la cual comprende las teorías cuánticas precedentes y suministra las herramientas teóricas para la Física de la materia condensada. Posteriormente se formuló la Teoría cuántica de campos para extender la Mecánica cuántica de manera consistente con la Teoría de la Relatividad especial, alcanzando su forma moderna a finales de los 40 gracias al trabajo de Feynman, Schwinger, Tomonaga y Dyson, quienes formularon la Teoría de la Electrodinámica cuántica. Asimismo, esta teoría suministró las bases para el desarrollo de la Física de partículas.
En 1954 Yang y Mills desarrollaron las bases del Modelo estándar. Este modelo se completó en los años 70 y con él fue posible predecir las propiedades de partículas no observadas previamente pero que fueron descubiertas sucesivamente siendo la última de ellas el quark top. En la actualidad el modelo estándar describe todas las partículas elementales observadas así como la naturaleza de su interacción.

Principales físicos de la historia



Al nacer la filosofía de los griegos, nace propiamente la física. La palabra filosofía (del griego Philos amante y de sophia sabiduría) significa amor a la sabiduría, este término se aplicó por primera vez a la actividad de ciertos pensadores griegos, que en el siglo VI a.C., reflexionaban sobre los fenómenos naturales, el origen y naturaleza de la vida, de los seres y las cosas.

La Filosofía nace en Jonia en la costa del Asia Menor, y son Mileto, Efeso y Samos, algunos de los pueblos donde encontramos a los primeros pensadores, con su filosofía, llamada filosofía de la naturaleza o filosofía de la física, ya que física significa naturaleza. En ésta filosofía de la naturaleza, la observación de la naturaleza, los cuerpos y el ser ocupaban el primer plano de estudios, aunque piensan también en el espíritu y en el ser como un todo.

Entre los primeros filósofos naturalistas se tienen a Tales de Mileto, Anaximandro y Anaxímenes.

Por éste mismo período aparecen Leucipo y Demócrito, quienes exponen la Teoría Atomista, según la cual la materia está formada de pequeñas partículas llamadas átomos.
En el siglo IV a.C. aparece Aristóteles quien empieza a estudiar la caída de los cuerpos.
En el siglo segundo de nuestra era aparece Ptolomeo que hace estudios sobre la reflexión de la luz.

A partir de éste periódo, la física avanza lentamente a travéz de cientos de años.
Casi 1,500 años después aparece Galileo Galilei que estudia el movimiento del péndulo y reafirma la Teoría Planetaria heliocéntrica junto con Nicolás Copérnico.
En el siglo XVI aparece William Gilbert que realiza estudios sobre electricidad y magnetismo.

En el siguiente siglo aparece Isaac Newton que descubre la Ley de Gravitación Universal, así como las leyes sobre el movimiento de los cuerpos; con éste gran científico nace la Física Clásica.

En el siglo XVIII, hay grandes aplicaciones como la electricidad, las máquinas eléctricas, la invención del pararrayos.
En el siglo XIX, Alejandro Volta inventa la pila eléctrica; Avogadro explica la diferencia entre átomos y moléculas, Roentgen los rayos x y Becquerel la radioactividad.
En nuestro siglo desde sus inicios hay grandes adelantos científicos, que no sería fácil enumerarlos. Los avances en el campo de los átomos hacen que se inicie la Física Moderna, la cual se divide en Física Cuántica y Relativista.



ESTRUCTURA DE LA FÍSICA
 Principales teorías
Mecánica clásica - Termodinámica - Mecánica estadística -Electromagnetismo - Relatividad especial - Relatividad general - Mecánica cuántica - Mecánica cuántica relativista - Electrodinámica cuántica - Cromo-dinámica cuántica - Física molecular - Física del plasma - Física relativista
Teorías propuestas
Teoría del todo - Teoría de Gran Unificación - Teoría de las cuerdas - Criogenia - Teoría del Espacio Acelerado
 Image 
Conceptos
Materia - Antimateria - Partículas - Masa - Energía - Momento - Tiempo - Fuerza - Presión - Onda - Electricidad - Magnetismo - Temperatura - Entropía - Sistemas de unidades - Constantes físicas
Fuerzas fundamentales
Interacción gravitatoria - Interacción electromagnética - Interacción nuclear débil - Interacción nuclear fuerte
Campos de la Física
Astrofísica - Dinámica de fluidos - Física atómica - Física computacional - Física Electrónica - Física del estado sólido - Física molecular - Física nuclear - Física de partículas (o Física de Altas Energías) - Óptica - Sistemas complejos - Biofísica - Fisicoquímica - Física de la Tierra

Aplicaciones de la física 

Las aplicaciones de la física se dan a distintas escalas:

- La física cuántica permite el estudio de las partículas elementales, que nos entregan importante información que podría llegar a explicar el origen del universo y el Big Bang. Este tipo de aplicaciones se llevan a cabo en aceleradores de partículas.

- A una escala intermetdia, la física está tras los principales avances tecnológicos; permite diseñar y volar aviones, barcos y autos. Sus principios permiten que nuestras casas sean sólidas y seguras, y además está detrás de todas las estructuras y fábricas que producen lo que necesitamos.

- A una gran escala las aplicaciones físicas tienen que ver con el estudio del universo y las interacciones de grandes cuerpos como planetas y soles.

En resumen, la física y sus aplicaciones se encuentran tras prácticamente todo lo que hacemos hoy en día, ya sea de manera directa o indirecta.