¿Qué es la química física?
Literalmente existen millones de compuestos químicos. Las formas en que estos compuestos y sus componentes reaccionan e interactúan entre sí se rigen por ciertos principios físicos que explican su comportamiento. Por lo tanto, la química física es la base sobre la cual descansan todos los demás campos de la química, y esta ciencia también es relevante para prácticamente todos los demás campos científicos. La química física está abarcada por cuatro áreas temáticas, incluida la termodinámica, la química cuántica, la cinética química y la termodinámica estadística.
La termodinámica es el estudio de la conversión de energía en calor y trabajo. En este contexto, el trabajo se define como la energía transferida por una fuerza; Por ejemplo, patear una pelota es una forma de trabajo en la que la persona que patea la pelota transfiere a la fuerza de su pie a la pelota, lo que hace que la pelota se mueva. La termodinámica también estudia formas en que el proceso de conversión puede alterarse cambiando variables como la presión y la temperatura conen un sistema.
La química cuántica es una ciencia teórica que describe cómo las moléculas se unen entre sí aplicando principios de teoría de campo cuántico y mecánica cuántica. Estos principios describen cómo se comportan los átomos y las partículas subatómicas en varios sistemas y, a su vez, rigen cómo se comportan las moléculas. Teóricamente, todos los sistemas químicos se pueden describir utilizando la química cuántica, pero en la práctica solo se pueden investigar con precisión sistemas muy simples.
La cinética química estudia las tasas de procesos químicos. La tasa de un proceso químico dado es simplemente la velocidad a la que ocurre una reacción química. Por ejemplo, contrasta con la tasa de oxidación de hierro, que es un proceso muy lento, con la tasa de combustión de combustible, que es un proceso de segundos. La cinética química también estudia cómo las variables cambiantes, como la presión y la temperatura, cambian la velocidad a la que ocurren reacciones.
estosTres aspectos de la química física están vinculados por un cuarto, llamado termodinámica estadística. Este campo se refiere a la distribución de energía en sistemas químicos, y también vincula los mundos microscópicos y macroscópicos. El objetivo principal de la termodinámica estadística es interpretar las propiedades macroscópicas de varios tipos de materia en relación con las interacciones entre sus moléculas y partículas microscópicas constituyentes.
A través del estudio de estos cuatro conceptos, la química física moderna busca comprender problemas químicos complejos en el contexto de las ciencias biológicas, ambientales y de materiales. A pesar de que estos son campos ampliamente dispares, los principios de la química física son relevantes para todos, incluidas las ciencias biológicas y físicas y químicas. De hecho, esta es una ciencia altamente multidisciplinaria, precisamente porque los principios químicos que estudia son relevantes para todos los sistemas biológicos y químicos.