FisicoQuimica I: Fisicoquímica Nivel Bachillerato

Historia, desarrollo y aplicaciones.

1. Introducción

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 Boyle-Mariotte". 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.

4. Experimentos

Como último punto, después de haber entendido esta ciencia y sus aplicaciones, ponemos un apartado especial que consiste en experimentos y aprendizaje imperactivo de la fisicoquímica.

Experimentos de FisicoQuimica:

Experimento