La química es la ciencia que estudia tanto la composición, como la estructura y las propiedades de la materia como los cambios que esta experimenta durante las reacciones químicas y su relación con la energía. Linus Pauling la define como la ciencia que estudia las sustancias, su estructura (tipos y formas de acomodo de los átomos), sus propiedades y las reacciones que las transforman en otras sustancias en referencia con el tiempo1
Aunque hay una gran variedad de ramas de la química, las principales divisiones son:
Bioquímica, constituye un pilar fundamental de la biotecnología, y se ha consolidado como una disciplina esencial para abordar los grandes problemas y enfermedades actuales y del futuro, tales como el cambio climático, la escasez de recursos agroalimentarios ante el aumento de población mundial, el agotamiento de las reservas de combustibles fósiles, la aparición de nuevas formas de alergias, el aumento del cáncer, las enfermedades genéticas, la obesidad, etc.
Fisicoquímica, establece y desarrolla los principios físicos fundamentales detrás de las propiedades y el comportamiento de los sistemas químicos.1819
Química analítica, es la rama de la química que tiene como finalidad el estudio de la composición química de un material o muestra, mediante diferentes métodos de laboratorio. Se divide en química analítica cuantitativa y química analítica cualitativa.
Química inorgánica, se encarga del estudio integrado de la formación, composición, estructura y reacciones químicas de los elementos y compuestos inorgánicos (por ejemplo, ácido sulfúrico o carbonato cálcico); es decir, los que no poseen enlaces carbono-hidrógeno, porque éstos pertenecen al campo de la química orgánica. Dicha separación no es siempre clara, como por ejemplo en la química organometálica que es una superposición de ambas.
Química orgánica o química del carbono, es la rama de la química que estudia una clase numerosa de moléculas que contienen carbono formando enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-hidrógeno y otros heteroátomos, también conocidos como compuestos orgánicos. Friedrich Wöhler y Archibald Scott Couper son conocidos como los padres de la química orgánica.
La materia es todo lo que ocupa espacio y tiene masa. La materia incluye lo que podemos ver y tocar (como el agua, la tierra y los árboles) y lo que no podemos ver ni tocar (como el ire). Así pues, todo en el universo tiene una conexión “química ”
Los químicos distinguen varios subtipos de materia con base en su composición y propiedades. La clasificación de la materia incluye sustancias, mezclas, elementos y compuestos, además de los
átomos y moléculas.
Una sustancia es una forma de materia que tiene composición definida (constante) y
propiedades distintivas. Son ejemplos de ello el agua, el amoniaco, el azúcar de mesa
(sacarosa), el oro y el oxígeno. Las sustancias difieren entre ellas por su composición y
se pueden identificar según su aspecto, color, sabor y otras propiedades.
Una mezcla es una combinación de dos o más sustancias en la que éstas conservan
sus propiedades distintivas. Algunos ejemplos familiares son el aire, las bebidas gaseosas,
la leche y el cemento. Las mezclas no poseen composición constante. Así, las muestras
de aire obtenidas en distintas ciudades probablemente diferirán en su composición a
causa de diferencias de altitud, contaminación atmosférica, etcétera.
Las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas. Cuando se disuelve una cucharada de azúcar en agua, se obtiene una mezcla homogénea, en la que la composición de
la mezcla es uniforme. Sin embargo, al mezclar arena con virutas de hierro, tanto una
como las otras se mantienen separadas. En tal caso se habla de una mezcla
heterogénea porque su composición no es uniforme.
Cualquier mezcla, sea homogénea o heterogénea, se puede formar y luego separar por
medios físicos en sus componentes puros sin cambiar la identidad de tales componentes.
Las sustancias pueden ser elementos o compuestos. Un elemento es una sustancia que no se puede separar en otras más sencillas por medios químicos. Hasta la fecha se han identificado 118 elementos. La mayoría de éstos se encuentran de manera natural en la Tierra. Los otros se han obtenido por medios científicos mediante procesos nucleares.
Por conveniencia, los químicos usan símbolos de una o dos letras para representar los elementos. Cuando son dos letras la primera siempre es mayúscula. Por ejemplo, Co es el símbolo del elemento cobalto, en tanto que CO es la fórmula de la molécula monóxido de carbono.
Los átomos de una gran cantidad de elementos pueden interactuar entre sí para formar
compuestos. Por ejemplo, la combustión del hidrógeno gaseoso con el oxígeno gaseoso
forma agua, cuyas propiedades difieren claramente de las correspondientes a los elementos
que la forman. El agua consiste en dos partes de hidrógeno por una de oxígeno. Esta
composición no se modifica, sin importar que el agua provenga de un grifo en Estados
Unidos, de un lago en Mongolia Exterior o de las capas de hielo de Marte. Así pues, el
agua es un compuesto, o sea, una sustancia formada por átomos de dos o más elementos
unidos químicamente en proporciones fijas. A diferencia de las mezclas, los compuestos
sólo se pueden separar en sus componentes puros por medios químicos.