INVESTIGACIONES Y APLICACIONES DE LA FISICOQUIMICA HISTORIA DE LA FÍSICOQUÍMICA.
“La fisicoquímica estudia la materia empleando los conceptos físicos y el fundamento físico de las leyes de la química. Sus campos principales son la termodinámica química, que estudia la energía - dirección y equilibrio de las transformaciones química, y la cinética química - que estudia la velocidad con la que las reacciones ocurren.” La Físicoquímica se separó de la Química hasta finales del S. XIX.
ROBERT BOYLE
ROBERT BOYLE: PIONERO EN EL CAMPO DE LA FÍSICOQUÍMICA. En 1662 Boyle publica su primer tratado de Físicoquímica (LA LEY DE BOYLE-MARIOTTE), la cual permitió calcular el volumen de un gas (FÍSICA) y al igual conocer la composición QUÍMICA de algunas moléculas gaseosas.Dentro de los descubrimientos relevantes para su formación está; Las Leyes de Faraday, La Formulación del Modelo Matemático del Átomo mediante la Ecuación de Ecuación de Schrödinger.
Se considera su origen de la FÍSICOQUÍMICA con la aparición de la revista alemana Zeitschrift für physicalische Chemie y la estadounidense Journal of Physical Chemistry. Anteriormente se realizaron diversos trabajos de electroquímica, termoquímica o cinética química, la cual estudia las velocidades con que se llevan a cabo las reacciones.
JOSIAH WILLARD GIBBS Otros consideran al químico estadounidense del siglo XIX JOSIAH 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.
Pero la Fisicoquímica no se constituyó como especialidad independiente de la química hasta finales del siglo XIX. Algunos ejemplos de científicos que contribuyeron al descubrimiento de la fisicoquímica:
Alessandro Volta.
- La obra de Alessandro Volta (1745-1827), especialmente la pila que lleva su nombre, fue el punto de partida de muchos trabajos en los que se estudió los efectos de la electricidad sobre los compuestos químicos.
Humphry Davy
- A principios del siglo XIX,Humphry Davy(1778-1829) hizo pasar la corriente eléctrica a través de sosa y potasa fundida, lo que le permitió estudiar dos nuevos metales: el sodio y el potasio.
Michael Faraday
Michael Faraday (1791-1867), propuso sus dos conocidas leyes sobre la electrólisis. En su segunda ley, Faraday afirma que la cantidad de carga eléctrica que provoca el desprendimiento de un gramo de hidrógeno produce el desprendimiento de una cantidad igual al equivalente electroquímico de otras sustancias.
Ludwig Ferdinand Wilhelmy - Uno de los primeros trabajos dedicados al estudio de la cinética química fueron las investigaciones de Ludwig Ferdinand Wilhelmy (1812-1864) sobre la velocidad de cambio de configuración de determinados azúcares en presencia de un ácido. A mediados del siglo XIX,
Wilhelmy llegó a la conclusión de que la velocidad del cambio era proporcional a la concentración del azúcar y del ácido y que también variaba con la temperatura.
George Vernon Harcourt
William Esson. - La colaboración entre un químico, George Vernon Harcourt (1834-1919), y un matemático, William Esson (1838-1916), permitió la introducción de ecuaciones diferenciales en el estudio de la cinética química.
- En los últimos años del siglo XIX, los trabajos de Jacobus Henricus Van't Hoff (1852-1911) tuvieron una gran influencia en este y otros campos de la química. Entre sus aportaciones, se encuentra la introducción del "método diferencial" para el estudio de la velocidad de las reacciones químicas y su famosa ecuación que permite relacionar la velocidad y la temperatura de la reacción.
Así es como la fisicoquímica ha mostrado sus avances y su importancia a través de los años, y en 1876 Willard Gibbs se reconoce como el padre de la fisicoquímica, que es cuando es reconocida esta rama en la química. APLICACIONES DE LA FISICOQUIMICA:
ALGUNAS APLICACIONES DE LA FISICOQUIMICA EN NUESTRA VIDA COTIDIANA PUEDEN SER AQUELLAS QUE DENOTAN MAS IMPORTANCIA EN LA ACTUALIDAD SOBRETODO PORQUE SON USADAS CON FRECUENCIA EN DIFERENTES CASOS DE LAS ACTIVIDADES QUE CUALQUIER SER HUMANO REALIZA A CONTINUACIÓN MOSTRAREMOS LOS CAMPOS DE APLICACIÓN DE ESTA GRANDIOSA SUBDISCIPLINA: ·
INDUSTRIA DEL PETRÓLEO
*LA INDUSTRIA PETROLERA INCLUYE PROCESOS GLOBALES DE EXPLORACIÓN, EXTRACCIÓN, REFINO, TRANSPORTE Y MERCADOTECNIA DE PRODUCTOS DE PETROLEO . LOS PRODUCTOS DE MAYOR VOLUMEN EN LA INDUSTRIA SON COMBUSTIBLES Y GASOLINA EL PETROLEO ES LA MATERIA PRIMA DE MUCHOS PRODUCTOS QUÍMICOS INCLUYENDO PRODUCTOS FARMACÉUTICOS, DISOLVENTES, FERTILIZANTES, PESTICIDAS .
·
FARMACÉUTICA
*LA FARMACÉUTICA O BOTICARIO ES EL PROFESIONAL DE LA SALUD EXPERTO EN MEDICINAS Y FÁRMACOS UTILIZADOS EN CON FINES DE TERAPÉUTICOS EN EL SER HUMANO
·
ELECTRÓNICA
* ES LA RAMA DE LA FÍSICA Y ESPECIALIZACION DE LA INGENIERIA QUE EMPLEA SISTEMAS CUYO FUNCIONAMIENTO SE BASA EN EL CONTROL DEL FLUJO DE MICROSCOPIO DE LOS ELECTRONES Y PARTÍCULAS
. ·
ROBÓTICA * LA ROBOTICA ES LA RAMA DE LA TECNOLOGÍA DIFERENCIADA EN LA TELECOMUNICACIÓN QUE SE DEDICA AL DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE LOS
ROBOTS.
·
CUIDADO DEL MEDIO AMBIENTE
* ES UN MODELO DE DESARROLLO QUE APROVECHE LOS RECURSOS NATURALES NO PROVOCANDO DAÑOS IRREVERSIBLES.
·
MEDICINA *ES LA CIENCIA DEDICADA AL ESTUDIO DE LA VIDA, LA SALUD, ENFERMEDADES Y LA MUERTE DEL SER HUMANO.
·
NANOTECNOLOGÍA
*ES EL CAMPO DE LAS CIENCIAS AMPLIADAS DEDICADO AL CONTROL Y MANIPULACIÓN DE LA MATERIA A UNA ESCALA MENOR DE MICRÓMETRO.
·
AUTOMOTRIZ
*ES LA RAMA DE LA MECÁNICA QUE ESTUDIA Y APLICA LOS PRINCIPIOS PROPIOS DE LA FÍSICA Y MECÁNICA PARA LA GENERACIÓN Y TRANSACCIONAL DE MOVIMIENTO EN SISTEMAS
AUTOMOTRICES COMO SON LOS AUTOMÓVILES.
EXISTEN MAS APLICACIONES DE LA FISICOQUIMICA PERO AUNQUE AQUÍ NO SE MUESTREN EN SU TOTALIDAD NO QUIERE DECIR QUE SEAN MENOS IMPORTANTES; SIN EMBARGO ESTAS SON LAS MAS COTIDIANAS PARA EL SER HUMANO
LA FISICOQUIMICA COMO CIENCIA TIENE DIVERSAS RAMAS O AREAS DONDE SE PUEDE APLICAR ESTA CIENCIA, ENTRE LAS RAMAS DE LA FISICOQUIMICA LAS QUE MAS DESTACAN SON: ·
LA TERMOQUIMICA: ESTA SE ENCARGA DE ESTUDIAR LOS EFECTOS CALORIFICOS QUE ACOMPAÑAN LAS TRANSFORMACIONES FISICAS Y QUIMICAS, CON EL FIN DE DETERMINAR LAS CANTIDADES DE ENERGIA DESPRENDIDAS O ABSORVIDAS COMO POR EJEMPLO EL CALOR DURANTE UNA TRANSFORMACION.
LAS LEYES QUE LO RIGEN SON
1. LEY DE LAVOISIER- LAPLACE: “EL CALOR NECESARIO PARA DESCOMPONER UNA SUSTANCIA EN SUS ELEMENTOS ES IGUAL, PERO DE SENTIDO CONTRARIO, AL QUE SE NESCESITA PARA VOLVER A FORMARLA” 2. LEY DE HESS: “EL CALOR LIBERADO A PRESION O VOUMEN CONSTANTE EN UNA REACCION QUIMICA DADA ES UNA CONSTANTE INDEPENDIENTE DEL NUEMRO DE ETAPAS EN QUE SE REALIZA EL PROCESO QUIMICO” 3. LEY DE LA CONSERVACION DE LA ENERGIA: “LA ENERGIA NO SE CREA NI SE DESTRUYE SOLO SE TRANSFORMA”
· CINETICA QUIMICA: ES LA ENCARGADA DE EL ESTUDIO DELA RAPIDEZ DE REACCION, ESTA ES UNA RAMA QUE SE BASA EN UN ESTUDIO BASADO EN LO EMPIRICO Y EN LO EXPERIMENTAL. ES UNA RAMA QUE PERMITE INDAGAR EN LAS MECANICAS DE LA REACCION
DINAMICA QUIMICA: EL OBJETIVO DE ESTA RAMA ES CONSEGUIR EL ANALISIS DE LOS PROCESO QUIMICOS DESDE UNA DIMENSION EVOLUTIVA, EN POCAS PALABRAS , SE ENCARGA DEL ESTUDIO DE LA MATERIA EN LOS PROCESOS DEL CAMBIO QUIMICO Y SUS CAUSAS
·
· ELECTROQUIMICA: SU PADRE ES EL QUIMICO INGLES MICHAEL FARADA Y CONSISTE EN LA TRANSFORMACION ENTRE LA ENERGIA ELECTRICA Y LA ENERGIA QUIMICA.
SI EN UNA REACCION QUIMICA ES CONDUCIDA MEDIANTE UNA DIFERENCIAL APLICADA EXTERNAMENTE, EN GENERAL LA ELECTROQUIMICA SE ENCARGA DE ESTUDIAR LAS SITUACIONES DONDE SE DAN REACCIONES DE OXIDACION Y REDUCCION.
· QUIMICA NUCLEAR: ESTE HABLA DE LOS CAMBIOS NATURALES Y ARTIFICIALES EN LOS ATOMOS CONCRETAMENTE, EN SUS NUCLEOS , ASI COMO TAMBIEN, LAS REACCIONES QUIMICAS DE LAS SUSTANCIAS QUE SON RADIOACTIVAS
DENTRO DE ELLA SE ESTUDIAN LOS EFECTOS QUE PROVOCAN SOBRE LAS SUSTANCIAS HAY TRES TIPOS DE EMICIONES RADIACTIVAS QUE PRODUCEN SON: LA ALFA LA BETA Y LA GAMMA
· LA FOTOQUIMICA, ES UN DE LAS RAMAS DE LA FISICOQUIMICA ENCARGADA DE ESTUDIAR LA INTERACCION ENTRE ATOMOS, MOLECULAS PEQUEÑAS, Y LA LUZ. ESTA RAMA DE LA FISICO-QUIMICA SE BASA EN 2 LEYESLAS CUALES SON:
1. LEY DE GROTTHUS-DRAPER: QUE ESTABLECE QUE LA LUZ DEBE SER ABSORVIDA POR UNA SUSTANCIA QUIMICA PARA QUE DE LUGAR A UNA REACCION FOTOQUIMICA 2. LEY DE STARK-EINSTEIN: ESTABLECE QUE PARA CADA FOTON DE LUZ ABSORVIDO POR UN SISTEMA QUIMICO, SOLAMENTE UNA MOLECULA ES ACTIVADA PARA UNA REACCION FOTOQUIMICA
·
ESPECTROSCOPIA: PARA EMPESAR AHABLAR DE ESTA SE CABE EMNCIONAR QUE TIENE UN PARECIDO CON LA RAMA DE LA FOTOQUIMICA ESTUDIA LAS INTERACSIONES ENTRE LA RADIACION ELECTROMAGNETICA Y LA MATERIA, CON ABSORCION Y/O EMISION DE ENERGIA RADIANTE.
TIENE SUS APLICACIONES EN LAS CIENCIAS QUIMICAS FISICAS Y ASTRONOMICAS ENTRE OTRAS Y CONSISTE EN DETECTAR LA ABSORCION DE EMICIONES DE RADIACION ALGUNOS DE LOS EJEMPLOS USADO EN NUESTRA VIDA DIARIA: LOS RAYOS X
·
QUIMICA CUANTICA:
ESTE ES UNA RAMA DE LA QUIMICA EN DONDE SE APLICA LO QUE ES LA MECANICA CUANTICA Y SUS TEORIAS Y ESTA SE ENCARGA DE DESCRIBIR DE FORMA MATEMATICA LA FORMA EN QUE SE COMPORTA LA MATERIA A ESCALA DE MOLECULAS UNA DE LAS POSIBLES APLICACIONES DE ESTA RAMA EN ENFOCADO EN EL ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO DE LOS ATOMOS Y LAS MOLECULAS EN CUANTO A LAS PROPIEDADES OPTICAS, MAGNETICAS Y MECANICAS
·
MAGNETOQUIMICA:
LA MAGNETOQUÍMICA ES LA RAMA DE LA QUÍMICA QUE SE DEDICA A LA SÍNTESIS Y EL ESTUDIO DE LAS SUSTANCIAS DE PROPIEDADES MAGNÉTICAS INTERESANTES. EL MAGNETISMO MOLECULAR, ENTENDIDO COMO CAMPO DE ESTUDIO Y NO COMO FENÓMENO, ES LA PARTE DE LA MAGNETOQUÍMICA Y DE LA FÍSICA DEL ESTADO SÓLIDO QUE SE OCUPA DE SISTEMAS MOLECULARES. LA MAGNETOQUÍMICA Y EL MAGNETISMO MOLECULAR COMBINAN MEDIDAS EXPERIMENTALES COMO LA MAGNETOMETRÍA CON HAMILTONIANOS MODELO PARA RACIONALIZAR LAS PROPIEDADES MAGNÉTICAS DE DIFERENTE SISTEMAS, BUSCANDO UNA APROXIMACIÓN A SUS ESTRUCTURAS ELECTRÓNICAS EN EL CASO DE IONES O MOLÉCULAS, O A SUS BANDAS EN EL CASO DE LOS SÓLIDOS EXTENDIDOS.
LINEA DEL TIEMPO SE EXPLICA UN POCO SOBRE LAS CREACIONES DE ESTA CIENCIA QUE A TENIDO DESDE LOS INICIOS CON EL GALILEO GALILEI HASTA NUESTROS DIAS
ï‚·
1592
GALILEO GALILEI ( 15644 -1642)
GALILEO. INICIO DE LA QUE ACTUALMENTE ES LA TERMODINAMICA.
ES EL QUE INVENTA EL PRIMER TERMOMETRO QUE FUNCIONABAN A TRA VES DE VINO Y NO DE MERCURIO COMO ES ACTUALMENTE
1641 SE APRENDE A DIFERENCIAR LA TEMPERATURA DEL CALOR
1644
EVANGELISTA TORRICELI(1608-1647)
INVENTO DE EL BAROMETRO
1698 THOMAS SAVERY (1650-1715)
INVENTOR INGLES ENCARGADO DE CREAR LO QUE FUE UNA GRAN AYUDA EN LA MINAS INGLE CONOCIDO COMO "EL AMIGO DEL MINERO" ESTAB DISEÑADA CON EL FIN DE EXTRAER EL AGUA DE LAS MINAS DE CARBON INGLESAS Y FUNCIONABAN USANDO LA PRESION DEL VAPOR DE AGUA A ALTAS TEMPERATURA COMO LA PRESION DE LA ATMOSFERA CUANDO EL VAPOR CONDENSA Y SE PRODUCE UN VACIO PARCIAL
1711 THOMAS NEWCOMEN (1663-1729)
CONSTRU YO UNA MAQUINA DE VAPOR ATMOSFERISCO UTILIZADA PARA BOMBEAR AGUA FUERA DE LAS MINCAS DE CARBON ESTAÑO EXISTENTE EN LA ZONA NATIVA DE NEWCOME
1717
DANIEL GABRIEL FAHRENHEIT(1686-1738) FISICO ALEMAN QUE ESTABLECE LA ESCALA FAHRENHEIT DE TEMPERATURA
1740
ANDERS CELCIUS PROPUSO LOS PUNTOS DE FUCION Y EBULLICION DEL AGUA
1765
JOSEPH BLACK (1728-1791)
FISICO Y QUIMICO ESCOSES DISTINGUE EL CALOR DE LA TEMPERATURA
ï‚·
1769
WATT IDEO LA SEPARACION ENTRE EL EXPANSOR Y EL CONDENSADOR
1824
ORIGEN DE LA TERMONIDAMICA CLASICA
1867
GULDBERG Y WAAGE ENUNCIAN LA LEY DE ACCION DE MASAS
ï‚·
1887
CREACION DE LOS RAYOS X EN UNOS DE LOS EXPERIMENTOS DE NIKOLA TESLA
La fisicoquímica en México
La físico-química se establece en México el 23 de septiembre de 1916, esto por el físico García-Colín, esto con fundación de la Escuela Nacional de Química Industrial, antecesora de la Facultad de Química de la Universidad Nacional Autónoma de México.
• Desde la década de 1990 la inversión extranjera en las industrias químicas de México ha sido de alrededor de:
◘ 94% en la industria farmacéutica, ◘90% en la alimenticia, ◘ 80% en la del hule, ◘Y en la industria petrolera.
Esta última utiliza millones de dólares que se pagan anualmente por conceptos de compra de tecnología, asesoramiento, regalías. Así como también en otros renglones similares es una fracción importante del presupuesto del Instituto Mexicano del Petróleo (imp.), el centro de investigación y desarrollo ligado a la industria paraestatal mexicana Petróleos Mexicanos (Pemex).
- Como ciencia, la fisicoquímica en México experimenta un subdesarrollo aún más notable que en los casos de la física y las matemáticas• En La década de 1960 en México contempló el nacimiento de dos grandes centros de investigación en el Distrito Federal, uno el Centro de Investigación y Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (Cinvestav) y otro, el imp. Estos relacionados con la investigación en química. El primero, junto con la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa (uam-i), cuenta con los mejores departamentos de química que hay en el país. En ellos existen grupos de gran prestigio que realizan investigación básica y aplicada en temas de fisicoquímica moderna: química cuántica, electroquímica, catálisis homogénea y heterogénea, espectroscopia, complejos inorgánicos, química de superficies, química de compuestos boro-fósforo, etcétera.
- La Facultad de Química y el Instituto de Química, ambos de la unam, cuentan con excelentes grupos de investigación en las áreas de termodinámica y química cuántica muy consolidados después de tantos años. Los siguientes son temas de la fisicoquímica y están entre los más importantes que se cultivan en las instituciones de educación superior e investigación de México:
*. Fisicoquímica de polímeros y macromoléculas
*. Fisicoquímica farmacéutica *. Fisicoquímica y ciencia de materiales *. Química biomimética *. Petroquímica y ciencias afines *. Fisicoquímica de semiconductores *. Fisicoquímica de procesos extractivos *. Fisicoquímica de superficies
En 1985 había aproximadamente 200 doctores en química en México. Si esta población se duplicó o triplicó en 20 años hoy serían unos 600 doctores en química, pero sobre una población de 100 millones de habitantes, se tendría 3/5 de doctor en química por cada 100 000 habitantes, que es una cifra apropiada. Lo que se ha observado en los últimos 20 años, es el número de investigadores, para las características de un país como el nuestro, la fisicoquímica está en el infradesarrollo. No es concebible, aunque evidentemente es posible. •Nuestro país es uno de los más ricos en recursos naturales y aun así no se le ha dado un impulso considerable a la fisicoquímica desde ya hace 100 años. En la actualidad existen escasas instituciones de educación superior en el país que ofrezcan estudios de posgrado en petroquímica. Este es un hecho que opaca, oscurece y aniquila la frase de que el petróleo es nuestro•
TEMAS DE ESTUDIO DE LA FISICOQUIMICA
·
ESTABILIDAD INTRÍNSECA DE LOS SISTEMAS DE UN SOLO COMPONENTE
·
ESTABILIDAD MUTUA DE LOS SISTEMAS DE UN SOLO COMPONENTE
·
EL PRINCIPIO DE LE CHÂTELIER-BRAUN.
·
ESTABILIDAD INTRÍNSECA DE LOS SISTEMAS GENERALES
·
ENTALPÍA
·
FUNCIONES DE HELMHOLTZ Y DE GIBBS.
·
RELACIONES DE MAXWELL
·
ECUACIONES TDS
·
ECUACIONES DE LA ENERGÍA
·
ECUACIONES DE LAS CAPACIDADES CALORÍFICAS
·
COEFICIENTE DE DILATACIÓN TÉRMICA
·
COMPRESIBILIDAD
·
DIAGRAMAS DE GIBBS
·
CAMBIOS DE FASE DE PRIMER ORDEN
·
ECUACIÓN DE CLAPEYRON
·
ESTADOS METASTABLES EN LAS TRANSICIONES DE FASE
·
FUSIÓN, VAPORIZACIÓN Y SUBLIMACIÓN
·
ECUACIÓN DE KIRCHHOFF
·
EFECTO JOULE-KELVIN
·
ESTADO CRÍTICO
·
CAMBIOS DE FASE DE ORDEN SUPERIOR
·
TEORÍA DE TISZA DE LAS TRANSICIONES DE FASE DE SEGUNDO ORDEN
·
TEORÍA DE EHRENFEST DE LAS TRANSICIONES DE FASE DE SEGUNDO ORDEN
·
HELIO LÍQUIDO Y SÓLIDO
·
LEY DE DALTON
·
MEMBRANA SEMIPERMEABLE
·
TEOREMA DE GIBBS
·
ENTROPÍA DE UNA MEZCLA DE GASES IDEALES INERTES
·
FUNCIÓN DE GIBBS DE UNA MEZCLA DE GASES PERFECTOS INERTES
·
EQUILIBRIO TERMODINÁMICO
·
EQUILIBRIO QUÍMICO
·
EQUILIBRIO MECÁNICO
·
EQUILIBRIO TÉRMICO
·
LEY DE ACCIÓN DE MASAS
·
CONSTANTE DE EQUILIBRIO
·
CALOR DE REACCIÓN
·
ECUACIÓN DE NERST
·
AFINIDAD
·
DESPLAZAMIENTO DEL EQUILIBRIO
·
CAPACIDAD CALORÍFICA DE LOS GASES REACCIONANTES
·
ECUACIONES TERMODINÁMICAS PARA UN SISTEMA HETEROGÉNEO.
·
REGLA DE LAS FASES SIN REACCIÓN QUÍMICA
·
REGLA DE LAS FASES CON REACCIÓN
·
QUÍMICA
·
APLICACIONES A SISTEMAS SIMPLES
·
DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE COMPONENTES
·
DESPLAZAMIENTO DEL EQUILIBRIO
·
FUNCIÓN DE DISTRIBUCIÓN TERMODINÁMICA
·
VALORES MEDIOS O DE EQUILIBRIO.
·
MOMENTOS Y FUNCIÓN DE DISTRIBUCIÓN.
·
MOMENTOS DE LA FLUCTUACIÓN TERMODINÁMICA.
·
AFINIDADES Y FLUJO
·
HIPÓTESIS DE LA TERMODINÁMICA IRREVERSIBLE LINEAL.
·
SISTEMAS MARKOFFIANOS
·
PROCESOS LINEALES.
·
BASES ESTADÍSTICAS DE LA RECIPROCIDAD DE ONSAGER
Temas de investigación de la fisicoquímica en México
Los siguientes son temas de la fisicoquimica y están entre los más importantes que se cultivan en las instituciones de educación superior e investigación de México:
Fisicoquímica de polímeros y macromoléculas
Fisicoquimica farmaceútica
Fisicoquímica y ciencias de los materiales
Química biomimética
Petroquímica y ciencias afines
Fisicoquímica de semiconductores
Fisicoquímica de procesos extractivos
Fisicoquímica de superficies
Para empezar a hablar de la Fisicoquímica es necesario saber lo que es, pues con esto podremos entender un poco mas del como surgió, como se esta desarrollando en el mundo y todas las aplicaciones de hoy en día en las cuales nos es de gran ayuda. Hasta hace poco la Fisicoquímica era una rama más de las Ciencias Químicas que se complementaba con otras ciencias como por ejemplo la Física. Sin embargo debido a su importancia y a sus campos de estudio que abarca, la Fisicoquímica se separo de la Química hasta hace poco no mas de un siglo. La Fisicoquímica como podrás imaginarte, es una ciencia que estudia los fenómenos químicos que ocurren en la materia a través de sus propiedades,leyes y conceptos físicos.
2. Historia 2.1 Antecedentes
La Fisicoquímica surgió debido a que se creó la necesidad de establecer un vínculo de la Física con la Química debido a que los descubrimientos de la Física tenían una gran aplicacion en la Química. Tratando así con este vinculo, una forma de explicar los fenómenos químicos con leyes físicas.
Esta ciencia surge de los descubrimientos hechos en la física que están muy relacionados en la química y para poder entender estos hechos se nesecitaba una ciencia que pudiera explicar el porque de estos.Quien empezó a usar este término fue una revista de nombre Zeitschrift Fur Physikalische Chemie fundada en 1981 por los señores Ostwald y Arrhenius, pero al que se le considera el padre de esta ciencia fue el físico estadounidense Williar Gibbs durante este siglo se siguieron viendo grandes hallazgos en la fisicoquímica como lo que fue la termoquímica que estudia las transformaciones que sufre la energía calorífica en las reacciones químicas, surgiendo como una aplicación de la termodinámica a la química y la electroquímica que estudia la transformación entre la energía eléctrica y la energía química. En el año de 1662 Robert Boyle publicó el primer tratado de la Fisicoquímica, la "Ley de BoyleMariotte". Tratado con el cual se permitio calcular el volumen de un gas, y conocer la composición química de algunas moléculas gaseosas. Después de esto, la obra de Alessandro Volta, y su descubrimiento de la pila, fueron unos puntos importantes de partida en los que se estudió la electricidad en compuestos químicos. A principios del siglo XIX, Humpry Davy hizo pasar la corriente eléctrica a través de sosa y potasa fundida, lo que le permitió estudiar dos nuevos metales: el sodio y el potasio. Michael Faraday propuso sus dos conocidas leyes sobre la electrólisis. En su segunda ley, Faraday afirma que la cantidad de carga eléctrica que provoca el desprendimiento de un gramo de hidrógeno produce el desprendimiento de una cantidad igual al equivalente electroquímico de otras sustancias.
Ludwig Ferdinand Wilhelmy, realizó uno de los primeros trabajos dedicados a la cinética química, sobre la velocidad de cambio de configuración de determinados azúcares en presencia de un ácido. A mediados del siglo XIX, Wilhelmy llegó a la conclusión de que la velocidad del cambio era proporcional a la concentración del azúcar y del ácido y que también variaba con la temperatura.
La colaboración entre un químico, George Vernon Harcourt y un matemático, William Esson, permitió la introducción de ecuaciones diferenciales en el estudio de la cinética química.
La fisicoquimica no fue constituida como especialidad independiente de la quimica hasta principios del siglo XX. a pesar de ello, durante todo el siglo XIX se realizaron notables aportaciones a algunos de los campos que habitualmente suelen reunirse bajo la fisicoquimica, tales como la electroquimica, la termoquimica o la cinetica quimica.
En los últimos años del siglo XIX, los trabajos de Jacobus Henricus Van't Hoff tuvieron una gran influencia en este y otros campos de la química. Entre sus aportaciones, se encuentra la introducción del "método diferencial" para el estudio de la velocidad de las reacciones químicas y su famosa ecuación que permite relacionar la velocidad y la temperatura de la reacción.
2.2 La Fisicoquímica en México Es frecuente encontrarse la afirmación de que la enseñanza formal de la química en México se inició el 23 de septiembre de 1916 con la fundación del escuela Nacional de química industrial, antecesora de la actual facultad de química de la UNAM. Su contenido es, a la vez que ilustrativo, un tanto ilusorio. En efecto, la afirmación exhibe con toda claridad como desde entonces, la química por concebir en México como un carácter utilitario y práctico, característica que, lamentablemente persiste hasta la fecha, y es ilusorio porque muchos aspectos, la enseñanza
formal de la química como una ciencia básica todavía no sea iniciado, ni siquiera a escala apreciable, en las instituciones de educación superior del país. Así pues, hablar de desarrollo de esta ciencia en México es un proceso complejo, escabroso y un tanto controvertido.
Como un breve preámbulo a esta sección, vale la pena señalar que México es la sede de la industria petrolera (nacionalizada en 1938) más importante de toda Latinoamérica, además de ser por excelencia un país agrícola y minero. Sus recursos naturales renovables y no renovables constituyen una fuente de riqueza cuya exploración y sobretodo, su explotación y aprovechamiento, están estrechamente ligados al desarrollo tecnológico basado en la química moderna.
Además, se cuenten el país con importantes industrias de biosidas, fertilizantes, productos farmacéuticos, alimenticia y otras cuya operación está fuertemente apoyada en la química. Es evidente que ante este panorama, el desarrollo de esta ciencia debió jugar un papel prioritario. Sin embargo, las cifras asociadas a las inversiones extranjeras muestran que no fue así.
Una buena parte de la investigación que clasificaremos bajo el rubro de química física se lleva acabo en grupo de investigación asociados e institutos y/o departamentos de física. Aunque uno puede, en primera instancia, asociar este fenómeno en los países avanzados a la enorme demanda que existe por estos temas en la industria moderna y su clarísima relación con los grupos de investigación de química, no profundizaremos más en las razones subyacentes. Basta simplemente mencionar en nuestro medio al tremendo divorcio que hay entre la industria petrolera en México, especialmente la controvertida área de la petroquímica y la investigación básica en esa materia, en la físico-química y en la química de polímeros.
La fisicoquimica representa una rama donde ocurre un cambio de diversas ciencias, como la quimica, la fisica, termodinamica, electroquimica y la mecanica cuantica donde funciones matematicas pueden representar interpretaciones a nivel molecular y atomico estructural. cambios en la temperatura, presion,volumen, calor, trabajo en los sistemas solido, liquido, gaseoso se encuentran relacionados a estas interpretaciones de interacciones moleculares.
Termoquimica Es la parte de la Química que se encarga del estudio del intercambio energético de un sistema químico con el exterior. Hay sistemas químicos que evolucionan de reactivos a productos desprendiendo energía. Son
las reacciones exotérmicas. Otros sistemas químicos evolucionan de reactivos a productos precisando energía. Son las reacciones endotérmicas. Electroquimica Es la parte de la quimica que se dedica a estudiar las reaccionesasociadas con la corriente electrica que circula en un circuito.
3. La fisicoquimica en nuestra vida cotidiana.
Se puede decir que esta ciencia se aplica en casa, hospitales, en general en la vida cotidiana, un ejemplo seria el calentar algo porque varia su temperatura consecuentemente, su volumen y otras propiedades mas ; otras serian inflar un globo, agitar un liquido y en general cualquiera que tenga un cambio en estas propiedades que son la entropía, entalpía, etc. Los ejemplos mencionados son los que estudia la termoquímica, un ejemplo de los hechos que estudia la electroquímica es el comportamiento de una pila eléctrica ya que estas tienen celdas electroquímicas, entonces cuando la batería se conecta a un circuito eléctrico la energía de estas celdas se transforma en energía eléctrica. Entonces podemos definir ala fisicoquímica como la ciencia que estudia los cambios físicos-químicos de la materia.
3.1 Conclusiones Para poder iniciar a hablar sobre la fisico quiímica en México tenemos que hacernos la gran pregunta: ¿Como se ha desarrollado la físico-química en México en los últimos quince años?
Sin duda una parte fundamental fue en la solidez de los grupos de físico-química en escuelas o institutos de química, que salvo algunas excepciones, son los que ya existían desde hace más de 25 años. En el D. F. ellos son los departamentos de química del CINVESTAV y la UAM-Iztapalapa. Por otra parte podemos encontrar la investigación en físico-química que actualmente se realiza en departamentos e institutos de física en el país. Sólo en el D.F. en el departamento de física de la UAM-Iztapalapa hay tres grupos de investigación en físico-química teórica. Otros tantos los hay en el Instituto de física, el Instituto de estudios nucleares y el de investigación en materiales de la UNAM. El departamento de ciencias de la Universidad Iberoamérica tiene algunos proyectos de investigación en físico-química aplicada. En la provincia ciertamente el Instituto de ciencias de la UASLP, el Instituto de Física de la Universidad de Guanajuato, el centro de estudios de materia condensada de la UNAM en Ensenada, cuentan con grupos de investigación en temas hoy ubicados en la físico-química moderna. Hace 15 años se hablaba de que como ciencia, la química era el patito feo en cuanto a su desarrollo comparativo con otras ciencias como la física y las matemáticas. Hasta1985 había aproximadamente 200 doctores en la química en el país. Dado que como existe el error ancestral de ubicar a la química dentro de las ciencias biológicas, es difícil conocer cifras concretas y precisas. Si esta población se duplicó o triplico en 15 años hoy serían 600 doctores en química pero sobre una población de 100 millones de habitantes, lo cual daría 3/5 de doctor en química por cada 100,000 habitantes que es una cifra propia no para un país del tercer mundo, sino para uno del quinto mundo. A pesar del incremento en bruto que hemos observado en los últimos 15 años, en el número de investigadores, para las características de un país como el nuestro, la química está en el infra desarrollo. No es concebible, aunque evidentemente es posible, que un país con recursos naturales como el nuestro, no le haya dado un impulso prioritario a esta ciencia desde hace ya 100 años. La dichosa expropiación petrolera que más ha servido de bandera política que de detonador de una población científico-tecnológica, no ayudo en nada. En la actualidad, no existe una sola institución de educación superior en el país que ofrece estudios de posgrado en petroquímica. Este es un hecho no solo vergonzoso sino desastroso, ya que opaca, oscurece y aniquila, la ya común frase de que el petróleo es nuestro. De ¿que no sirve si sólo sabemos venderlo? y mejor no hablar de otros muchos recursos naturales no renovables. Pero la pregunta obligada sería ¿que nos ofrece futuro? debido a que en materia tecnológica, relacionada con la intervención de la química, el futuro no es muy claro, mientras no se tomen medidas serias y sanas, primero para resaltar la importancia de esta ciencia de la vida diaria de un ser humano, desde los quehaceres domésticos, la contaminación y el uso de ella en la mano manufactura de productos llamados de beneficio social. Además mientras no se haga un esfuerzo notable por hacer de esta ciencia, un a tractor de estudiantes y no como lo es actualmente.
Crucigrama y Sopa de Letras
1. Las moléculas que lo constituyen casi no son atraídas unas por otras, por lo que se mueven en el vacío a gran velocidad y muy separadas unas de otras. 2. Es una disciplina que se encarga de estudiar las propiedades químicas y físicas de la materia. 3. 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. 4. Ciencia que estudia la naturaleza en el sentido más amplio. Las propiedades de la materia, la energía, el tiempo, el espacio y sus interacciones.