Química analítica.

La Química Analítica, se define como la rama de la química que estudia, desarrolla, y mejora los métodos e instrumentos, con el fin de estudiar la composición química de la materia.

Se divide en química analítica cuantitativa, que se centra en desarrollar métodos para determinar la concentración de cada una de las sustancias que están presentes en una muestra y la química analítica cualitativa, se encarga de identificar cada una de las sustancias que forman una muestra.

Dentro de la química analítica, se incluye en Análisis Químico, que es la parte práctica que utiliza los métodos de análisis, para solucionar los problemas relacionados con la composición química de la materia. Esta parte práctica se emplea en muchos ámbitos, pudiendo destacar el papel que juega en la industria, donde se emplea en los controles de calidad, ya sea de materias primas o de productos.

Términos utilizados en la química analítica:

Muestra: Es la parte de la materia que nos interesa analizar.

Analito: Sustancia química que se analiza.

Técnica: Forma de obtener información sobre el analito.

Método: Grupo de técnicas aplicadas al análisis de una muestra.

Los métodos de análisis son:

Métodos clásicos: Se basan en las propiedades químicas de la sustancia que se analiza, es decir, del analito. Algunos de estos métodos son las gravimetrías, las volumetrías y métodos cualitativos clásicos.

Métodos instrumentales: También llamados métodos químicos, se basan en las propiedades químico- físicas. Los estudios de este método se basa en el equilibrio químico, que puede ser de tres tipos: equilibrio ácido-base, redox, o de solubilidad.

Métodos de separación: Entre estos métodos, se incluyen los que tienen como finalidad, la separación de los compuestos para eliminar las impurezas que puedan interferir para hacer una correcta medición.

Los métodos clásicos, se han usado tradicionalmente, porque no necesita de instrumentaría compleja, generalmente se usan pipetas, matraces, balanzas, etc.) En cambio, los métodos instrumentales o químicos, requieren instrumental costoso como el equipo de cromatografía.

Según la naturaleza del método analítico tenemos:

Métodos de cuantificación.

Métodos de reconocimiento de impurezas.

Pruebas límite.

Identidad.

Para estudiar estos métodos se usan parámetros como, la linealidad, la especificidad, la exactitud, la tolerancia, etc.
La calidad de los métodos analíticos se mediría según su exactitud, precisión, sensibilidad, límite de detección, intervalo dinámico, selectividad, etc., además claro está, del costo y rapidez con que se consiga realizar la prueba, así como el nivel de peligrosidad, los residuos que genere.

Uno de los mecanismos más indicados para saber la calidad de un método analítico es comparar los resultados entre laboratorios. De esta manera, un organismo independiente examina los resultados, permitiendo de este modo corregir errores y a su vez conseguir la homologación del laboratorio que realiza el análisis.
La homologación supone la realización de un programa de garantía de calidad, que permita controlar el buen funcionamiento del laboratorio en general.

Una exigencia de la calidad de los resultados analíticos, es que éstos sean trazables, es decir, que puedan relacionarse con las unidades del sistema internacional de medida. Trazabilidad es la que se realiza siguiendo una cadena de comparaciones ininterrumpida, que une los resultados obtenidos, con los estándares dados por el sistema internacional.

La química y sus avances.

Primero que nada hare una breve introducción sobre un tema muy discriminado por su fama pero que al mismo tiempo tiene muchas aplicaciones que sirven para el bien usada de manera responsable y bajo supervisión de científicos expertos (La energía nuclear).

Aunque la tecnología nuclear se utiliza principalmente para la energía eléctrica y su producción en las centrales nucleares ésta no es la única utilidad que se le puede dar.

Este tipo de energía aparece en muchos otros aspectos de nuestra vida cotidiana y en el campo científico.

Trabajando con diferentes isótopos de un mismo elemento, se puede utilizar la tecnología nuclear para otras aplicaciones en diversos campos.

Aplicaciones militares, armas nucleares.

Un arma es un instrumento utilizado para atacar o defenderse. Las armas nucleares son aquellas armas que utilizan la tecnología nuclear. Dependiendo del rol que tenga la tecnología nuclear en el arma se diferencian dos tipos de armas nucleares: Las que utilizan la energía nuclear para explotar, como sería el caso de las armas atómicas, y las que utilizan la tecnología nuclear para propulsarse. En esta segunda categoría se incluyen los cruceros, portaaviones, submarinos.

Aplicaciones industriales de la tecnología nuclear.

La tecnología nuclear adquiere una gran importancia en el sector industrial concretamente se utiliza en el desarrollo y mejora de los procesos, para las mediciones, la automatización y el control de calidad.

Se utiliza como requisito previo para la completa automatización de las líneas de producción de alta velocidad, y se aplica a la investigación de procesos, la mezcla, el mantenimiento y el estudio del desgaste y corrosión de instalaciones y maquinaria.

La tecnología nuclear también se utiliza en la fabricación de plásticos y en la esterilización de productos de un solo uso.

Medicina nuclear

 

Uno de cada tres pacientes que acuden a un hospital en un país industrializado, es beneficiado por la medicina nuclear. Se emplean radiofármacos, técnicas como la radioterapia para el tratamiento de tumores malignos, la tele terapia para el tratamiento oncológico o la biología radiológica que permite esterilizar productos médicos.

Aplicaciones en agricultura de la tecnología nuclear.

Los isotopos y sus aplicaciones a la agricultura ha permitido aumentar la producción agrícola de los países menos desarrollados.

La tecnología nuclear resulta de gran utilidad en el control de plagas de insectos, en el máximo aprovechamiento de los recursos hídricos, en la mejora de las variedades de cultivo o en el establecimiento de las condiciones necesarias para optimizar la eficacia de los fertilizantes y el agua.

Aplicación de la tecnología nuclear a la alimentación.

En cuanto a la alimentación, las técnicas nucleares juegan un papel fundamental en la conservación de alimentos.

La aplicación de isotopos permite aumentar considerablemente la conservación de los alimentos. En la actualidad, más de 35 países permiten la irradiación de algunos alimentos.

Otras aplicaciones de la tecnología nuclear.

Como la datación, que emplea las propiedades de fijación del carbono-14 a los huesos, maderas o residuos orgánicos, determinando su edad cronológica, y los usos en Geofísica y Geoquímica, que aprovechan la existencia de materiales radiactivos naturales para la fijación de las fechas de los depósitos de rocas, carbón o petróleo.

Otras aplicaciones de la tecnología nuclear se producen en disciplinas como la hidrología, la minería o la industria espacial.

Algunos avances de la química.

El mundo actual no sería el mismo sin las innovaciones científicas en el área de la química. Gran parte de nuestro desarrollo se lo debemos a ella. Lo peor de todo es que las personas sabemos muy poco sobre esta materia o las cosas que se han logrado crear para el consumo de la humanidad. En esta lista, enumeraremos algunas de las invenciones logradas gracias a esta rama de la ciencia.

La Penicilina.

Es muy probable que la penicilina te haya salvado la vida alguna vez. Sin ella, un pinchazo con la espina de una rosa o tener la garganta irritada puede ser letal. Alexander Fleming es el que generalmente obtiene el crédito por su invención cuando, en el año 1928, observó que el moho en sus placas de Petri suprimía el crecimiento de bacterias. Pero a pesar de sus esfuerzos, no pudo extraer ni un poco de esa sustancia para su uso. Fleming se rindió y la investigación quedó paralizada durante 10 años. Hasta que en el año 1939 el farmacéutico australiano Howard Florey y su equipo de químicos, lograron purificar la penicilina para su uso.

Como dato curioso, la primera planta de producción de penicilina debió hacerse con bañeras y bidones de leche debido a que durante la segunda guerra mundial, los equipos de laboratorio eran escasos. Aunque los medios de prensa de la época estaban encantados con el hallazgo, Florey y su equipo no compartían el mismo entusiasmo y prefirieron mantener un perfil bajo. Posteriormente la ingeniera química Margaret Hutchinson Rousseau, en el año 1944, tomó el esquema de producción empleado por Foley y lo desarrolló a gran escala.

El proceso Haber – Bosch, o cómo se inventó el amoníaco.

El nitrógeno es crucial en la bioquímica de cada ser vivo. También es el gas más común de nuestra atmósfera. Sin embargo, no suele reaccionar fácilmente con otros elementos, lo que hace que las plantas y animales no puedan extraerlo del aire, convirtiéndose en un factor limitante en diferentes oficios como el de la agricultura.

En 1910, los químicos alemanes Fritz Haber y Carl Bosch cambiaron esta situación cuando combinaron el nitrógeno y el hidrógeno, de nuestra atmósfera, para obtener amoníaco. Esto permitió que se utilizara como fertilizante de cultivos, alimentos que nosotros consumiríamos más tarde.

Hoy en día, el 80% del nitrógeno de nuestros cuerpos se debe a Haber y Bosch. Al lograr esta sencilla reacción química, hicieron del amoníaco el factor más importante del crecimiento poblacional del mundo en los últimos 100 años.

Polietileno, el accidente que se convirtió en invento.

La mayoría de objetos plásticos como las tuberías, los cascos de seguridad y los envases de comida, son formas de polietileno. Las 80 millones de toneladas producidas cada año de este compuesto, son el resultado de dos descubrimientos accidentales.

El primero ocurrió en el año 1898 cuando el químico alemán Hans von Pechmann, mientras realizaba una investigación sobre algo totalmente diferente, notó una substancia similar a la cera en el fondo de sus tubos de ensayo. Junto a sus colegas investigó y descubrió que dicha substancia estaba conformada por largas cadenas de moléculas a las que decidieron llamar polietileno. El método utilizado para producir plástico no era práctico. Así ocurrió como con la penicilina, pasarían muchos años antes de poder lograr verdaderos avances en la manipulación de este material.

Hasta el año 1993, a través de un método totalmente distinto, no se descubrió otra forma de producir plástico.  El hallazgo fue realizado por químicos de las extintas Industrias Químicas Imperiales, en el momento que estaban trabajando en reacciones químicas con altas presiones. Ellos, notaron la misma sustancia que encontró von Pechmann en sus recipientes. Al principio fallaron muchas veces en reproducir el resultado deseado, hasta que se dieron cuenta de que el oxígeno accidentalmente, se había mezclado en la reacción, formando el plástico que conocemos hoy en día. Posteriormente, en 1935, la empresa sería la primera en fabricar plástico en todo el mundo y lo pondría, por primera vez, en manos de los consumidores.

La píldora anticonceptiva y el ñame mexicano.

En el año 1930, los físicos entendieron el potencial que tenían las terapias hormonales para tratar el cáncer, el desorden menstrual y también su utilización como medida anticonceptiva. Sin embargo, los tratamientos e investigaciones se fueron postergando por lo ineficientes que eran los métodos a la hora de sintetizar hormonas. En aquella época, la progesterona tenía un precio muy elevado, lo que al día serían equivalentes a 1000$ por gramo. Ahora, en la actualidad, podemos comprar la misma cantidad por apenas unos pocos dólares. Russel Marker, un profesor de química orgánica en la Universidad de Pensilvania, redujo muchísimo el coste de la píldora al realizar un simple pero eficiente descubrimiento. Fue en búsqueda de plantas y frutos que tuvieran moléculas parecidas a la progesterona y se encontró con el ñame mexicano. Las raíces de este vegetal contenían el compuesto requerido para la píldora. Así que Marker aisló este componente e investigó hasta crear la primera píldora anticonceptiva de nuestra historia.

La pantalla en la que lees esta noticia.

Increíblemente, la ambición de crear pantallas planas y a todo color fue una idea que nació en los años 60. Cuando el ministro de defensa británico expresó su deseo de querer reemplazar las robustas y costosas pantallas de rayos de tubos catódicos, por unas pantallas más planas.

En 1970, el gobierno británico comisionó a George Gray, profesor de la Universidad de Hull, a investigar sobre el potencial de las pantallas de cristal líquido (LCD). El objetivo era que trabajara con este material para que funcionase a temperaturas menos elevadas. Para realizar esto, tuvo que inventar un compuesto llamado 5CB, formado por hidrógeno, nitrógeno y carbono. A principios de los años 80, el 90% de las pantallas del mundo poseían LCD, siendo posible encontrarlo hoy en día, en pantallas de calculadoras y relojes digitales. En la actualidad, derivados de 5CB siguen siendo utilizados para crear pantallas de teléfonos, computadoras y televisores.

El carbono catorce.

El método del carbono 14 fue desarrollado porel científico estadounidense William Libby en el año 1946. Es utilizado para conocer con bastante exactitud la edad de los fósiles.

El carbono 14 es un isotopo del carbono. Los isotopos son versiones distintas de un mismo elemento. Se diferencian por sus pesos atómicos pero tienen el mismo número atómico es decir la misma cantidad de electrones. Se diferencian exactamente en la cantidad de neutrones.

El carbono es absorbido por las plantas en forma de dióxido de carbono. De aquí pasa a los animales herbívoros. Cuando las plantas mueren dejan de absorberlo y su cantidad presente en los organismos comienzan a disminuir. El tiempo de decrecimiento oscila entre 40 y 5730 años. La desaparición del carbono 14 se hace de forma uniforme y es óptimo para reconocer el momento de la muerte del organismo y por lo tanto saber la edad que tiene a través del estudio de dichos fósiles.

Biocombustibles.

Como el nombre lo dice “bio”, son combustibles elaborados a partir de elementos naturales como plantas, algas y muchas otras formas de biomasa. Los dos ejemplos más utilizados y los más significativos en nuestro días son el etanol y el biodiesel, que en el caso del etanol, por ejemplo, puede sustituir el uso de gasolina común. Los biocombustibles son una gran alternativa al uso de los derivados del petróleo y en el futuro, serán de vital importancia para nuestro planeta.

La termodinámica es una ciencia que se encuadra dentro de la física y que se aboca al estudio de los fenómenos relativos al calor. El interés de la termodinámica se centra especialmente en considerar la manera en que se transforma la energía y sus distintas formas con la temperatura enfocada en relación a estos procesos. En efecto, existen evaluaciones que establecen que el desarrollo de la disciplina se hizo a la par de un intento por lograr que las maquinas tuviesen mayor eficiencia, eficiencia que implicaba que se pierda la menor cantidad de energía bajo la forma de calor.

La termodinámica y sus leyes.

La termodinámica tiene una serie de leyes que dan cuenta de la manera en que se comporta la energía. La primera de ellas es el denominado principio de conservación de la energía, principio que establece que la energía no puede ser creada ni destruida sino tan solo transformada en otra forma; de esta manera, el calor no es sino una forma de energía que derivará de otras, como por ejemplo el trabajo. En cuanto al segundo principio de la termodinámica, el mismo establece que existe en un sistema cerrado un proceso de entropía en aumento, entendiendo por entropía un proceso de caos en el que la energía se vuelve inutilizable. Finalmente, la tercera ley de la termodinámica establece que es imposible alcanzar el cero absoluto en un sistema mediante un número finito de pasos.

Existe además de las mencionadas leyes un principio cero que establece que distintos sistemas térmicos alcanzarán un equilibrio entre sí si están de alguna manera en contacto. Así, si un sistema A está en contacto con un sistema B y este sistema B está en contacto con otro sistema C, finalmente todos ellos alcanzarán el equilibrio, es decir, tendrán la misma temperatura. Este principio lleva a colegir que el universo tuvo un comienzo y dista de ser estático, porque de lo contrario ya debería haber alcanzado el equilibrio.

Estudio de la termodinámica como disciplina.

Para finalizar, cabe señalarse que la termodinámica como disciplina se desarrolló a lo largo de varios siglos, siempre teniendo el interés de hacer un mejor uso de la energía. Es por esto que la misma estuvo siempre ligada a distintas invenciones y experimentaciones. Hoy en día, la misma es enormemente descriptiva de los fenómenos que tienen lugar en lo que respecta a la energía y especialmente en lo que hace referencia a los procesos relacionados con el calor.

Primera ley de la termodinámica.

La primera ley de la termodinámica establece que  la energía no se crea, ni se destruye, sino que se conserva. Entonces esta ley expresa que, cuando un sistema es sometido a un ciclo termodinámico, el calor cedido por el sistema será igual al trabajo recibido por el mismo, y viceversa.

Es decir Q = W, en que Q es el calor suministrado por el sistema al medio ambiente y W el trabajo realizado por el medio ambiente al sistema durante el ciclo.

Un ejemplo sencillo seria: Al remover con un taladro el agua contenida en un recipiente, le estamos aplicando trabajo, que es igual al calor que este emite al medio ambiente al calentarse. En este caso, el sistema puede ser el agua, el medio sería el taladro, el aire circundante y todo lo que está fuera del sistema que no sea agua (pues lo que está afuera recibirá calor del sistema).

La primera ley para un sistema.

En este caso, el sistema podría ser el agua contenida en un recipiente, y el medio ambiente todo lo que rodea el recipiente, que serian desde la cocina en donde descansa el recipiente con agua hasta el quemador que le suministra calor, en fin, la atmósfera y todo lo que esté fuera del recipiente.

Supongamos que encima de este recipiente colocamos una tapa, únicamente usando su peso. Supongamos además que al recipiente se le suministra calor del quemador de la cocina que lo contiene. A medida que el agua empieza a hervir, la tapa empieza a moverse cada vez más rápidamente. El movimiento de la tapa es entonces el desplazamiento que representa el trabajo realizado por el sistema  sobre el medio ambiente.

Segunda ley de la termodinámica.

Tanto la primera ley de la termodinámica como la ley cero son generales y absolutamente ciertas y exactas no nos explican muchas realidades que siempre observamos, estas realidades las explica la segunda ley de la termodinámica sin violar o quebrantar la primera y la tercera ley de la termodinámica.

Dirección en la que fluye el calor.

De la segunda ley se deriva que, en un proceso natural, el calor se transfiere siempre de un cuerpo con mayor temperatura a uno con menor temperatura y nunca al contrario. Si quisiéramos realizar lo contrario sería mediante un proceso artificial, con  la intervención de un trabajo.

Pérdidas de energía.

En la primera ley, no eran tomadas en cuenta las pérdidas de energía que tienen lugar en los procesos termodinámicos. Tal pérdida es el resultado de la ley cero de la termodinámica y de los tres tipos de transferencia de calor que existen (conducción, convección o radiación). Primeramente, sean dos o más cuerpos a diferentes temperatura, puestos en contacto o a cierta distancia, pasado cierto tiempo, alcanzan el equilibrio térmico, ya sea por conducción, convección o radiación.

Supongamos un solo cuerpo que sea sometido a una determinada temperatura. Al inicio una parte se calienta primero (la que está sometida inicialmente a mayor temperatura), con el tiempo, el cuerpo entero alcanza el equilibrio térmico, por conducción en su interior. Esto hace que como el cuerpo tiene contacto con su medio ambiente, durante el tiempo de conducción, tienen lugar  transferencia de calor por radiación y convección del cuerpo en cuestión, hacia el medio que lo rodea.

Si este cuerpo es una maquina térmica, realizará trabajo para el que está diseñado, la pérdida de energía es el calor que se escapó, cediéndoselo a su medio ambiente durante la convección y radiación expuestas anteriormente.

Las pérdidas de energía también se deben a la fricción de los materiales en movimiento relativo

El sistema puede moverse aumentando su volumen, realizando un trabajo sobre el medio ambiente y recibiendo calor de este; o recibiendo cierta cantidad de trabajo de parte del medio que lo rodea contrayéndose y cediéndole calor a este.

Deposito de alta y baja temperatura.

En los depósitos de alta y baja temperatura es considerado el medio ambiente que rodea el sistema. Las pérdidas de energía tienen lugar en el depósito de baja temperatura. El sistema es el que está aislado, siendo un trozo de masa solida, gaseosa o liquida, contenida en un volumen cualquiera y rodeado por el medio, separado de este por su superficie o frontera.

El calor que realiza trabajo útil es igual a la diferencia entre el calor total cedido al sistema por el depósito de alta temperatura menos el calor cedido por el sistema al depósito de baja temperatura.

De esta manera: W= Q – q, en que Q es calor total, q es calor que se pierde o cedido por el sistema hacia el depósito de baja temperatura, y W es trabajo útil.

Esto trae como resultado de acuerdo a la segunda ley, que la eficiencia de cualquier dispositivo o máquina nunca podrá alcanzar el 100%, pues sería una máquina perfecta y perpetua... algo que nunca se ha observado.

Maquina de calor.

En la vida práctica el sistema puede ser una máquina con un dispositivo llamado turbina. Esta recibe calor mediante el suministro de vapor a altas temperatura de un inyector conectado a una caldera, realiza trabajo al mover aleje de un generador, produce electricidad y parte del calor lo cede como agua condensada muy caliente (por un lado) y otra parte por convección y radiación al medio exterior, que es parte del medio ambiente y llamado también deposito de baja temperatura.

La caldera y el inyector serian el depósito de alta temperatura y el de baja seria el que recibe el calor de la máquina. Así en una máquina real, Q es calor de alta o total, q es calor de baja, y w es trabajo realizado.

Si hacemos: Q = U2- U1+ W es la primera ley, pues la energía total no se ha perdido: se conserva. Hay que tener en cuenta que, en la fórmula, Q (calor cedido al sistema), U2 – U1 (variación de la energía interna) y W (trabajo realizado por la máquina) serian para una máquina ideal.

Para la maquina real, no todo el calor recibido llega a realizar un trabajo útil, las pérdidas de calor que obedecen a que (calor hacia el depósito de baja temperatura) es energía que no produce trabajo, y se pierde.

Para entender mejor.

Calor: podemos decir que el calor es una forma de energía producida por el movimiento molecular de los cuerpos. el calor no es visible, pero podemos medirlo y ver sus efectos. El frío no existe en realidad, puesto que es la ausencia de calor.

La consecuencia más inmediata del calor, es modificar la velocidad y estructura de las moléculas que forman un cuerpo. Así pues, si calentamos un cuerpo, aumentamos la vibración o la velocidad de las moléculas que lo componen.

Calor sensible: es el calor que se emplea para variar la temperatura de un cuerpo.

Calor latente: es el calor que se emplea par que se produzca el cambio de estado de un cuerpo.

caloría: unidad de calor, es la caloría se define como el calor necesario para aumentar la temperatura de 1 gramo de agua a 15ºc en un grado.

1 Kcal. = 1.000 calorías (cal). 1 Kcal. = 4.187 julio (j)

Los anglosajones utilizan como unidad la b.tu. (british thermal unit) y equivale a 0,252 kcal.

Frió: el frío por definición no existe, simplemente es la ausencia de calor.

Frigoría (frig.): una frigoría es la cantidad de calor que tenemos que sustraer a 1 kg de agua a 15ºc, para disminuir su temperatura en lºc, es decir una kilocaloría negativa.

Humedad específica o relativa (hc): representa el peso de vapor de agua, por unidad de peso de aire seco, expresado en gramos por kg de aire seco. Una hr del 100% indica que el aire ya contiene toda el agua que puede disolver, con lo que no se podrán evaporar más gramos de agua.

Zona de confort. Son las condiciones dadas, de temperatura y humedad relativa, bajo las que se encuentra confortable la mayor parte de los seres humanos. Estas condiciones oscilan entre 22ºc y 27ºc de temperatura y entre el 40% al 60% de hr.

Tercera ley de la termodinámica.

La tercera ley de la termodinámica afirma que no se puede alcanzar el cero absoluto en un número finito de etapas. Sucintamente, puede definirse como:

Al llegar al cero absoluto (0 K) cualquier proceso de un sistema se detiene.
Al llegar al 0 absoluto (0 K) la entropía alcanza un valor constante.
La tercera ley fue desarrollada por Walther Nernst entre los años 1906 y 1912 y se refiere a ella en ocasiones como el Teorema de Nernst. Afirma que la entropía de un sistema dado en el cero absoluto tiene un valor constante. Esto es así porque un sistema en el cero absoluto existe en su estado fundamental, así que su entropía está determinada solo por la degeneración de su estado fundamental.

En términos simples, la tercera ley indica que la entropía de una sustancia pura en el cero absoluto es cero. Por consiguiente, la tercera ley provee de un punto de referencia absoluto para la determinación de la entropía. La entropía relativa a este punto es la entropía absoluta.

Un caso especial se produce en los sistemas con un único estado fundamental, como una estructura cristalina. La entropía de un cristal perfecto definida por el teorema de Nernst es cero (dado que el ln (1)=0). Sin embargo, esto desestima el hecho de que los cristales reales deben crecer en una temperatura finita y poseer una concentración de equilibrio por defecto. Cuando se enfrían generalmente son incapaces de alcanzar la perfección completa. Esto, por supuesto, se mantiene en la línea de que la entropía tiende siempre a aumentar dado que ningún proceso real es reversible.

Otra aplicación de la tercera ley es con respecto al momento magnético de un material. Los metales paramagnéticos (con un momento aleatorio) se ordenarán a medida de que la temperatura se acerque a 0 K. Se podrían ordenar de manera ferromagnética (todos los momentos paralelos los unos a los otros) o de manera antiferromagnética.

La tercera de las leyes de la termodinámica afirma que es imposible alcanzar una
temperatura igual al cero absoluto mediante un número finito de procesos físicos, ya que
a medida que un sistema dado se aproxima al cero absoluto, su entropía tiende a un
valor constante específico. A medida que el sistema se acerca al cero absoluto, el
intercambio calórico es cada vez menor hasta llegar a ser casi nulo. Ya que el flujo espontáneo de calor es unidireccional, desde los cuerpos de temperatura más alta a los
de temperatura más baja (Segunda ley), sería necesario un cuerpo con menor
temperatura que el cero absoluto; y esto es imposible.

Fisicoquímica

Se llama fisicoquímica a la parte de la química que estudia las propiedades físicas y estructura de la materia, las leyes de la interacción química y las teorías que las gobiernan. La fisicoquímica recaba primero todos los datos necesarios para la definición de los gases, líquidos, sólidos, soluciones y dispersiones coloidales a fin de sistematizarlos en leyes y darles un fundamento teórico. Luego se establecen las relaciones de energía en las transformaciones físicas y químicas y se tratan de predecir con que magnitud y con qué velocidad se producen, determinándose cuantitativamente los factores reguladores. En este sentido deben tomarse en cuenta las variables comunes de la temperatura, presión y concentración, sino además los efectos de la interacción estrecha de la materia misma en cuanto a su naturaleza y estructura.

Para realizar este propósito la fisicoquímica se apoya ampliamente en la experimentación, cuyos métodos y técnicas desempeñan un papel tan importante como las leyes y métodos físicos y matemáticos.

En posesión de los datos necesarios, la fisicoquímica procede a correlacionarlos con fines teóricos en virtud de los dos métodos generales de ataque, que son el termodinámico y el cinético. En el primero se usan las leyes fundamentales de la termodinámica para obtener conclusiones basadas en las relaciones de energía que ligan las etapas iníciales y finales de un proceso. Evitando las etapas intermedias de los procesos, esto es la termodinámica nos permite obtener muchas deducciones válidas sin conocer los detalles particulares de aquellas. El enfoque cinético exige para su operación una descripción muy específica y detallada de los procesos y a partir del mecanismo postulado, es factible deducir la ley del proceso total y sus diferentes etapas.

La diferencia principal entre un químico y un ingeniero químico es que el primero realiza las reacciones y operaciones en pequeña magnitud en cambio el ingeniero las efectúa en escala comercial (operaciones unitarias). Para transferir una operación del laboratorio a una planta, el ingeniero debe poseer la habilidad de aplicar los principios de la ingeniería y la economía, pero al mismo tiempo debe entender la naturaleza química de los procesos con los que está tratando y para eso necesita a la fisicoquímica. De hecho el ingeniero químico ha sido descrito como un fisicoquímico practico y desde ese punto de vista, muchos aspectos de la ingeniería química se encuentran en el dominio de la fisicoquímica y pueden tratarse en función de sus respectivas leyes.

Esta rama de la química es donde sucede un cambio de distintas ciencias, es decir se combina la química, la física, la electroquímica, la mecánica cuántica y la termodinámica y en esta combinación las funciones matemáticas representan interceptaciones a nivel atómico estructural y a nivel molecular. También podemos decir que están relacionados con la química física los cambios de presión, cambios de calor, de volumen, cambios de temperatura y todos los trabajos en sistemas tanto sólidos, líquidos o gaseosos.

La Fisicoquimíca es una parte esencial  en el estudio de la ciencia de materiales y la química física moderna tiene firmes bases en la física pura e incluyen áreas de estudio muy importantes como la cinética, dinámica química, termoquímica, química cuántica, electroquímica, mecánica estadística, energética, química del estado sólido, superficies y espectroscopia.

A esta rama de la química la podemos definir como la rama que estudia los principios de las propiedades y comportamiento de los sistemas químicos, este estudio lo podemos hacer a dos niveles, que son microscópicos y macroscópicos:

Macroscópico: Es cuando se estudian las propiedades de cantidades bastante importantes de la materia.

Microscópico: Es cuando se trabaja con las moléculas y los átomos.

Vamos a describir un poco algunas de las ramas de la fisicoquímica.

Mecánica cuántica: Es la que rama de la química física que estudia la estructura atómica, la espectroscopia y los enlaces en las moléculas.

Mecánica estadística: Es la rama de la química física que permite a los químicos obtener propiedades macroscópicas de un sistema gracias a las propiedades moleculares y atómicas.

Cinética: Es la rama que estudia los procesos de difusión, la velocidad de las reacciones químicas y el flujo de carga en una célula electroquímica.

Termodinámica: Esta es la rama que investiga las propiedades de equilibrio de un sistema, también estudia los cambios que se producen dichas propiedades durante un proceso.

Bioquímica y Medicina

La importancia de la bioquímica se hace patente incluso antes; en los programas de educación media y media superior, se incluyen temas que versan precisamente sobre principios básicos de esta importante rama de la Biología. Además en este el Siglo de la Bioingeniería y la Biomedicina, los conocimientos necesarios sobre la Bioquímica son fundamentales para emprender los conocimientos que nos depara el futuro.uLa bioquímica es la ciencia que estudia los componentes químicos de los seres vivos, especialmente las proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos, además de otras pequeñas moléculas presentes en las células. La bioquímica se basa en el concepto de que todo ser vivo contiene carbono y en general las moléculas biológicas están compuestas principalmente de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Es la ciencia que estudia la mismísima base de la vida: las moléculas que componen las células y los tejidos, que catalizan las reacciones químicas de la digestión, la fotosíntesis y la inmunidad, entre otras.

  Si bien el uso de la bioquímica en la medicina ya estaba siendo aceptado por todos los sectores para el tratamiento de enfermedades, el descubrimiento de la lista completa de los códigos que son necesarios para crear a un ser humano, abrieron un duro debate ético. En las escuelas de medicina se estipula que la medicina ha ido evolucionando a través de tres etapas fundamentales: primero la etapa macro; en que la cirugía era el principal método de curación e investigación, luego se pasó a la etapa celular; la que se enfocaba en la investigación y tratamiento al nivel de células y actualmente se ha entrado a una tercera etapa llamada molecular. Lo anterior, de acuerdo con las teorías universitarias, es debido a que la tendencia de la medicina es de llegar a ser lo menos invasiva posible para el paciente y lo más pequeña, es decir, más molecular. Es así como actualmente la enfermedad y su tratamiento ya no se encuentra en la célula, sino que en la molécula que forma a ésta.

 La bioquímica es fundamental para las ciencias de la salud ya que nos permite obtener información de la interacción entre moléculas y seres vivos desde el nivel celular hasta niveles más complejos, como tejidos y órganos, sistemas enteros. La bioquímica explica que sustancias tienen efecto nocivo en el organismo, cuales ayudan a acelerar los procesos, y muchas cosas más. Así que la bioquímica nos ayuda a entender la biología del cuerpo de forma científica cuando se trata de sustancias químicas. Por ejemplo en la odontología queremos saber que provoca la caries ya que una bacteria genera desechos, los cuales pudren el diente, que sucede con lo que comemos, que efecto tienen las azucares, proteínas, y demás, sobre el esmalte, la dentina y otros elementos de la boca. Trata de explicar cómo interactúa nuestro cuerpo con elementos externos y sobre todo en la boca ya que por ahí entran muchísimos elementos provenientes de la comida

  Es importante su uso en la búsqueda de tratamientos para enfermedades, ya que el estudio de las funciones de cada órgano corporal representa para el médico una fuente inagotable de información útil para fines de diagnostico y de tratamiento, como es el caso de la valoración de las funciones gástricas, pancreáticas, hepáticas  Los odontólogos manejan la cavidad oral por donde pasan carbohidratos lípidos proteínas y todas estas biomoléculas las cuales conforman fluidos tan importantes para los odontólogos como lo es la saliva, además de ello algunos de los materias dentales o elementos odontológicos están formados por elementos o compuestos los cuales nos enseña la bioquímica. Etimológicamente la bioquímica es la química de la vida, actualmente se le conoce como la química de la célula viva, está muy relacionada con todo lo que ustedes ven en Anatomía ya que dentro del organismo vivo se llevan a cabo una secuencia de reacciones que permiten las funciones naturales de los seres vivos, el movimiento, respiración, circulación, etc. esta reacciones son llamadas vías bioquímicas, las cuales son catalizadas por enzimas, cada enzima es individual y especifica.