¿Cuáles son los fundamentos de la química?

Richard Feynman dijo esto:

Si, en algún cataclismo, se destruyera todo el conocimiento científico y se pasara una sola frase a la siguiente generación de criaturas, ¿qué afirmación contendría la mayor cantidad de información en el menor número de palabras? Creo que es la hipótesis atómica de que todas las cosas están formadas por átomos: pequeñas partículas que se mueven en movimiento perpetuo y se atraen entre sí cuando están un poco separadas, pero se repelen cuando se las aprieta. En esa oración, verás, hay una enorme cantidad de información sobre el mundo, si solo se aplica un poco de imaginación y pensamiento.

La química enseña que la materia está hecha de átomos, y los átomos en sí están hechos de partículas más pequeñas. Tienen un núcleo cargado positivamente, hecho de protones (que definen su identidad ) y neutrones (que agregan masa y estabilidad). Para que ese sistema sea estable, debes agregar tantos electrones como protones. El número de electrones define la personalidad de un átomo. Tienen diferentes características que tienden a cambiar siguiendo un patrón a lo largo de la tabla periódica, como la electronegatividad (la tendencia a acercar los electrones a ellos) o su radio atómico. Los átomos pueden unirse entre sí (con átomos diferentes o iguales) de diferentes maneras, que en el sentido más fundamental consisten simplemente en compartir electrones.

Los átomos, las moléculas y todos los sistemas materiales quieren ser estables (es decir, tener la menor energía posible para un conjunto de circunstancias). La energía tenderá a diseminarse a través de cualquier sistema material. A veces hay que proporcionar un poco de energía extra para que ocurra un cambio. La mayoría de los cambios no están completos, y los equilibrios gobiernan la mayoría de las reacciones.

Creo que estas son algunas de las enseñanzas más fundamentales de esta ciencia, expuestas de manera muy breve.

La química, en su núcleo, se basa en la mecánica cuántica de los átomos y las moléculas. Esto gobierna cómo los electrones se organizan alrededor y dentro de los átomos y moléculas, lo que a su vez determina propiedades como las energías de diferentes moléculas entre sí, cómo se comportan en presencia de campos eléctricos o magnéticos, otros átomos, etc. Desde aquí , se pueden reunir conjuntos de reglas más generales para tendencias más amplias en los comportamientos de grandes conjuntos de átomos y moléculas, y llegar a la termodinámica y la mecánica estadística. Estos nos dicen cosas como si un compuesto se disolverá o no en un líquido en particular, cuál será la presión de un gas, qué tan fuerte es un ácido o base un compuesto, la velocidad a la que un soluto se mueve a través de un disolvente, qué tan probable una reacción química dada es, etc. Esta es una de las formas en que el mundo de las moléculas se conecta con el mundo macroscópico. El otro es de un sabor más físico-ey, que es el estudio de materiales “a granel”. Esto a menudo se llama física de la materia condensada, pero sus fundamentos son los mismos que los de la química.

En realidad, todo comienza con los constituyentes de los átomos (núcleo positivo y electrones a su alrededor) y la tabla periódica. Si se comprende cómo se organizan los elementos en la tabla periódica, se pueden racionalizar casi todas las tendencias de reactividad. Los elementos tienden a obtener una configuración estable (configuración de metal noble) y pueden hacerlo compartiendo, ganando o regalando electrones. De ahí los diferentes compuestos que existen y los diferentes tipos de enlaces existentes dentro de estos compuestos.
Si uno entiende estas tendencias, se pueden entender muchas de las reacciones químicas que ocurren.

Una pregunta simple con una respuesta complicada.

Dependiendo de la rama de la que estés hablando, por supuesto, pero en esencia, es el estudio de átomos, electrones, moles e identificación de sustancias desconocidas.

Y NO, la química no se trata de volar cosas.

¿Que sucede? ¿Cuáles son sus tipos y composiciones y subdivisiones? Estos se enseñan cuando empezamos la química. Luego continuamos con todas las ramas de la química que estudiaremos más adelante. Espero eso ayude…