Grrr

QUIMICA TEORICA

26/01/13 14:16

13 de octubre de 2009

¿Qué es la química teórica?
José Luis Gázquez Mateos / Marcelo Galván / Alberto Vela La comprensión del mundo que nos rodea implica, entre otros muchos aspectos, el estudio de la materia, entendida ésta como aquello que ocupa una porción del espacio y que tiene una determinada masa. La materia puede existir en distintos estados deagregación, macroscópicamente distinguibles, y normalmente integrada por varias sustancias que tienen, cada una de ellas, una composición fija y propiedades que la distinguen. Las sustancias están formadas por elementos, por compuestos o por ambos. Los compuestos son sustancias que se pueden descomponer en dos o más elementos por medios químicos. Los elementos son las sustancias fundamentales apartir de los cuales se compone toda la materia. Desde un punto de vista microscópico los compuestos están constituidos por combinaciones químicas de varios átomos de uno o más elementos que denominamos moléculas. Una molécula, a su vez, está constituida por los núcleos y los electrones de los átomos. En general, podríamos afirmar que la química se refiere al estudio de las sustancias, su composición,estructura, propiedades y transformaciones. La química teórica tiene como objetivo explicar el comportamiento de las sustancias que observamos a nivel macroscópico, a partir de las interacciones fundamentales que ocurren entre los electrones y los núcleos. Para ello utiliza la física cuántica, para determinar las propiedades estáticas y dinámicas de las moléculas aisladas o conjuntosrelativamente pequeños de moléculas, y la física estadística, para conectar estas propiedades de nivel microscópico con las propiedades que se observan a nivel macroscópico, en cuyo caso el número de moléculas presentes es del orden del número de Avogadro, 6.022x1023. Con el desarrollo de la química teórica en el siglo xx y de la tecnología computacional, hoy es posible diseñar moléculas casi de la mismamanera como un ingeniero civil diseña un puente o un rascacielos y un ingeniero mecánico, un automóvil. Para diseñar un coche o un edificio se requiere de las leyes básicas de la física clásica para calcular los esfuerzos a los cuales estarán sujetos los diferentes elementos que constituyen al objeto que estamos diseñando. Equilibrar y distribuir las fuerzas en los elementos es una de las reglas deconstrucción que tenemos que seguir para lograr un diseño estable. En épocas anteriores al advenimiento de la mecánica cuántica, la química tuvo que elaborar modelos que pudieran explicar la estructura de las moléculas. Modelos que, en muchos casos, estaban alejados de las leyes fundamentales de la física. Sorprendentemente, aun sin el sustento de las leyes fundamentales que rigen al mundomicroscópico, para poderse explicar las observaciones del comportamiento de la materia y sus cambios, los químicos desarrollaron estos modelos con una extraordinaria visión, adelantándose a muchos conceptos que años más tarde la física avalaría. Hoy tenemos que apreciar con asombro y admiración la gran capacidad deductiva de los científicos de los siglos xviii y xix como Lavoisier, Proust, Dalton,Berzelius, Avogadro, Kekulé, Vant Hoff, Le Bel, Woehler y Faraday, quienes desprovistos de las técnicas modernas para escudriñar el mundo microscópico, pero rebosantes de curiosidad, meticulosa observación, cuidadosos registros y una impresionante intuición, sentaron las bases del diseño molecular con el cual se disparó la investigación química del siglo xx. El advenimiento de la mecánica cuántica, como lateoría de la física capaz de proporcionarnos la mejor herramienta predictiva del mundo atómico y subatómico, marcó de manera definitiva el desarrollo de los modelos de la química para la predicción de las estructuras y propiedades moleculares. La celeridad con la cual esta rama de la física se utilizó para describir a los átomos y a las moléculas queda de manifiesto al considerar que la...