La electrólisis es analizada por la química física.
La química física es un área de la química centrada en el análisis de los fundamentos físicos asociados a las transformaciones que se registran en la materia. Puede decirse que esta rama examina los fenómenos de la química a través de una mirada proveniente de la física.
Es importante indicar que la química es la ciencia que se dedica a examinar la composición de los cuerpos para comprender sus características, cambios y propiedades. La física, en tanto, se orienta a estudiar los atributos de la energía y de la materia, observando también los vínculos entre ambas.
En este marco, la química física recurre a conceptos de la mecánica cuántica, la cinética química, la termodinámica química, la espectroscopía, la electroquímica, la mecánica o física estadística y otros ámbitos para estudiar distintos aspectos de los sistemas químicos. Para realizar su labor apela a modelos, preceptos y técnicas de diferentes disciplinas.
TemasSus principios
La química física se desarrolla a partir de varios principios y nociones que sientan sus bases teóricas. Una cuestión central es que, para la química física, los compuestos químicos son agrupaciones de átomos relacionados entre sí a través de enlaces. Dichos enlaces pueden crearse o romperse de acuerdo a diferentes reacciones químicas.
Estas reacciones químicas, a su vez, son procesos termodinámicos que llevan a las especies químicas a registrar modificaciones tanto en su dinámica molecular como en los enlaces de sus átomos, dando lugar a su transformación en productos. Una de las finalidades de la química física es describir a los átomos y a las uniones que establecen entre sí (es decir, a cada enlace químico), pudiendo de este modo estimar las propiedades de los compuestos químicos.
El movimiento de los núcleos atómicos, las interacciones que se establecen entre la materia y la radiación electromagnética y la emisión o absorción de luz por parte de un compuesto químico son algunos de los temas de interés para la química física, que también investiga acerca de las reacciones espontáneas y los estados de transición. Los conocimientos que genera se aplican en numerosas industrias y actividades.
La química física ayuda a entender cómo se forman los polímeros.
Importancia de la química física
La química física resulta clave para comprender múltiples aspectos de la materia. Sus aportes sirven para lograr una integración efectiva entre la química y la física, contribuyendo de este modo al abordaje de problemas interdisciplinarios.
Gracias a sus estudios, por otra parte, se puede entender la influencia de la presión, la temperatura y otras variables físicas en las reacciones químicas. La comprensión de las interacciones físico-químicas es trascendental en la medicina y la ecología, por ejemplo.
En cuanto a las aplicaciones específicas o concretas de sus saberes, la química física es indispensable para la fabricación de baterías y sensores, la producción de materiales sintéticos y la puesta en marcha de sistemas de refrigeración, por mencionar algunas posibilidades.
La fotocatálisis puede ser explicada a través de la química física.
Conceptos relacionados
Muchas veces no están claras las diferencias entre la química física y otras áreas, especialidades o disciplinas. Una de las confusiones más habituales se produce con la fisicoquímica.
Si bien en ciertas ocasiones pueden emplearse como sinónimos, la idea de química física refiere específicamente al análisis de la base física que determina cómo se desarrollan las reacciones químicas y de qué modo se comporta la materia en diferentes contextos. La noción de físicoquímica, en cambio, suele emplearse para aludir a la aplicación de los preceptos de la química física.
No obstante, si prestamos atención a la definición aportada por la Real Academia Española (RAE) en su diccionario, la fisicoquímica es una rama científica que examina el vínculo que, en una sustancia, se establece entre las propiedades químicas y físicas. La RAE, en este marco, reconoce la sinonimia entre la fisicoquímica y la quimicofísica (aunque este último término es infrecuente en la actualidad).
En resumen, puede señalarse que química física, fisicoquímica y quimicofísica son nociones que comparten rasgos y que, dependiendo de la región y el ámbito, pueden intercambiarse sin que haya errores en la interpretación de los contenidos.
Ejemplos de química física
Podemos encontrar ejemplos de uso de la química física en una gran cantidad de procedimientos que actualmente son usuales.
Un caso notorio es la resonancia magnética nuclear (RMN), un examen médico que permite obtener imágenes internas del cuerpo, con lo cual ayuda a detectar tejidos con lesiones, descubrir trombos o evaluar la evolución de un tumor.
La RMN se basa en cómo actúan los núcleos atómicos con espín, cuya alineación cambia a partir de la incidencia de un campo magnético fuerte. Por eso la mecánica cuántica y la espectroscopía, consideradas como áreas o herramientas de la química física, resultan claves.
Otro ejemplo de aporte de la química física tiene lugar en la nanotecnología. La química física es fundamental para entender las propiedades que tiene la materia a escala nanométrica, en la cual los efectos cuánticos son preponderantes. Para la creación de nanoestructuras o nanopartículas, por lo tanto, se deben tener en cuenta las leyes de la cinética y la termodinámica.
Al estudiar el desplazamiento de iones y electrones y la interacción entre la energía eléctrica y la materia, asimismo, la química física es necesaria para la fabricación de semiconductores, pilas de combustible y celdas galvánicas. Se trata de elementos cuyo funcionamiento se basa en la conductividad eléctrica.
Otra contribución de la química física aparece en el diseño de catalizadores. Al explicar los fundamentos de la catálisis, puede ayudar a crear fotocatalizadores (que incrementan la velocidad de la oxidación), empleados para el tratamiento de aguas y la descontaminación del aire.
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