¿Qué es la química orgánica física?

¿Qué es la química orgánica física?

Digamos que estás trabajando en un laboratorio realizando una reacción química usando una molécula orgánica y oxígeno. Te das cuenta de que cuando ambas sustancias químicas reaccionan juntas, obtienes dióxido de carbono, agua y calor. Si hay un suministro insuficiente de oxígeno, los productos formados incluirán monóxido de carbono. ¿Por qué procede la reacción de esta manera si cambian los niveles de oxígeno? ¿Cómo influye la estructura de la molécula orgánica en la reactividad química y la velocidad de reacción?

Ecuación química para una molécula orgánica que reacciona con el oxígeno

Cuando un científico está interesado en estudiar por qué las moléculas orgánicas se comportan de la manera en que lo hacen, como en las reacciones químicas, se les llama químicos orgánicos físicos. La química orgánica física es la aplicación de técnicas de química física al estudio de reacciones químicas orgánicas. analicemos esta definición:

• Un químico físico examina los aspectos físicos que controlan cómo se comporta un átomo o una molécula. A menudo utilizan la física para estudiar el comportamiento de los productos químicos.
• Las moléculas orgánicas siempre contendrán un átomo de carbono unido a un átomo de hidrógeno en su estructura. Por ejemplo, el compuesto butanol (CH3CH2CH2CH2OH) es un compuesto orgánico ya que contiene átomos con enlaces carbono-hidrógeno.

Esto le dice que un químico físico orgánico puede usar las matemáticas y la física para cuantificar la velocidad a la que ocurre una reacción química; esto se conoce como cinética. Pueden estudiar cómo se organizan los electrones en un átomo o molécula o modelar la forma en que las moléculas orgánicas se comportan cuando se convierten de reactivos en productos. A veces evalúan la termodinámica de una reacción, observando la influencia de la estabilidad química en la formación de productos.

Ejemplo de cómo la cinética química afecta a las moléculas

Los químicos orgánicos físicos también pueden investigar qué sucede a nivel atómico para hacer que una molécula orgánica reaccione violentamente durante una reacción. Por último, pueden centrarse en cómo los átomos se reorganizan durante la reacción.

Un florecimiento tardío: descubrimiento de este campo

Fue a principios del siglo XX cuando el mundo fue testigo del nacimiento de este nuevo campo. Un científico llamado Louis Hammett escribió y publicó varios artículos destacando la relación entre la estructura y la reacción de las moléculas orgánicas. Finalmente fue pionero en el desarrollo de una nueva rama de la química: la química orgánica física.

Los científicos estaban ocupados descubriendo moléculas orgánicas y explicando los mecanismos utilizados para sintetizarlas o crearlas. Hammett, por otro lado, estaba mirando mucho más allá de un mecanismo de química orgánica. De hecho, diseñó una ecuación matemática que demostró que se podía cuantificar la reactividad química. Más allá de la transferencia de electrones y la disposición de los átomos, su descubrimiento inicial alentó a los científicos a considerar muchos aspectos diferentes de una reacción química, tales como:

• cuántos productos se fabrican al final de una reacción química
• cuánta energía se libera o absorbe de las moléculas durante una reacción
• ¿Qué tan rápido ocurre una reacción?

¿Por qué este campo es importante para la ciencia?

Dentro de la comunidad científica, a menudo se cuestiona la importancia de esta rama de la química. Ya tenemos un campo de química física que utiliza la física para explicar el comportamiento químico. Mientras tanto, los químicos orgánicos están a la caza de modificar o actualizar los mecanismos a medida que se realizan nuevos descubrimientos.

Tan singularmente diferentes como son tanto la química orgánica como la física, la química orgánica física une una conexión entre ambos campos. Es decir, científicos como Hammett reconocieron la necesidad de tomar técnicas de química física (como termodinámica o cinética) y aplicarlas al comportamiento de moléculas orgánicas en reacciones químicas.

Las aplicaciones de la química orgánica física son evidentes en nuestro sector industrial, que produce la mayoría de los artículos que utilizamos a diario. Numerosos productos, desde el jabón que usamos hasta los muebles que poseemos, se crean con la ayuda de reacciones químicas. Tomemos, por ejemplo, el diseño de materiales que requieren el uso de refrigerantes. Los refrigerantes son sustancias que ayudan a mantener fríos los electrodomésticos, como los refrigeradores. Además, considere los productos plásticos que existen a nuestro alrededor. Los plásticos se crean a partir de reacciones químicas que tienen lugar con compuestos grandes llamados polímeros.

Un producto de plástico diseñado con polímeros

En ambos casos, el campo de la química orgánica física puede ayudar a un científico a comprender cómo diseñar estos productos al considerar la estructura y las propiedades químicas. Por ejemplo, un químico físico-orgánico puede estudiar qué tan rápido debe proceder una reacción para producir polímeros para productos plásticos con un alto volumen de producción. Pueden evaluar cómo las mismas moléculas utilizadas para crear un refrigerante se pueden convertir en otras sustancias orgánicas útiles.

Ya sea que se trate del diseño de un material o de una mayor comprensión de una molécula orgánica, la química orgánica física es valiosa. Este campo afirma la noción de que a veces se pueden combinar diferentes disciplinas científicas para ayudar a las personas a responder preguntas científicas, particularmente en lo que se refiere a compuestos orgánicos.

Resumen de la lección

La química orgánica física es una disciplina científica que se centra en el uso de los principios de la química física para estudiar las reacciones de la química orgánica. La química física utiliza los conceptos subyacentes de la física para explicar el comportamiento atómico o molecular. Los químicos orgánicos físicos pueden centrarse en la cinética o la velocidad a la que procede una reacción química. También pueden examinar la termodinámica de una reacción.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador