Laboratorio de FisicoQuímica I

Lab. FisicoQuímica I

INTRODUCCIÓN A LA 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 las propiedades 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 trata de predecir en qué magnitud y con qué velocidad se producen, determinándose cuantitativamente los factores reguladores. En este sentido deben tomarse en cuenta no sólo las variables comunes de la temperatura, presión y concentración, sino además los efectos de la interacción estrecha de la materia con la electricidad y la luz. Finalmente se debe examinar la materia misma en cuanto a su naturaleza y estructura, si queremos lograr un entendimiento básico de la conducta fisicoquímica de las propiedades de los constituyentes fundamentales de la materia.

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. De hecho, podemos considerar a esta ciencia que nos ocupa como un campo en donde la física y las matemáticas se aplican ampliamente al estudio y resolución de los problemas químicos de interés fundamental. En posesión de los datos necesarios, la fisicoquímica procede a correlacionarlos con fines teóricos en virtud de dos modos generales de ataque, que son el termodinámico y el cinético. En el primero se usan las leyes fundamentales de la termodinámica para sacar conclusiones basadas en las relaciones de energía que ligan las etapas iniciales y finales de un proceso. Evitando las etapas intermedias de los procesos, la termodinámica nos permite obtener muchas deducciones válidas sin conocer los detalles íntimos de aquéllas. En consecuencia, este enfoque del problema vale para decirnos qué puede suceder, pero por su naturaleza es incapaz de damos información de cómo y con cuánta rapidez se producirá un cambio. El enfoque cinético exige para su operación una descripción íntima y detallada de los procesos, y a partir del mecanismo postulado, es factible deducir la ley del proceso total y de sus diferentes etapas. Es obvio que el enfoque cinético del problema, es de un carácter más explicativo, pero también más complicado y difícil de aplicar. Ambos procedimientos de abordar el problema, aparecen a lo largo de la obra. En los ejemplos presentados, el estudiante podrá diferenciados con mayor claridad y apreciar su potencialidad y utilidad.



Los fundamentos de la fisicoquímica pertenecen a ambos campos: al de la física y al de la química. Al principio estas ramas de la ciencia se desarrollaron con cierta independencia, pero en el siglo pasado se encontró que los descubrimientos hechos en la física tenían importante confirmación y aplicación en la química, y de aquí surgió la necesidad de establecer un campo que tratase de la aplicación de las leyes físicas a los fenómenos químicos. Fue esta necesidad la que impulsó a W. Ostwald, Van't Hoff y Arrhenius a organizar y sistematizar los temas que hoy comprende la fisicoquímica y a fundar el Zeitschrift für physikalische Chemie, en el año 1881; Y hoy podemos considerar que esta revista inauguró la fisicoquímica como rama de la ciencia química.



Con el estímulo de dicha publicación y nutrida por las contribuciones de los autores mencionados, la fisicoquímica creció rápidamente. Este progreso fue estimulado por los avances de la química y la serie de hallazgos importantes en el campo de la física, que comenzaron con el descubrimiento del electrón, e incluyen el de los rayos X, la radiactividad, el establecimiento de la teoría cuántica y el de los fenómenos subatómicos. Gracias a estas contribuciones, adquirió una posición de importancia y utilidad, no sólo para la química sino también para otras ciencias.



Por la relación que tiene con los principios y teorías de la química, el estudiante o profesional de esta ciencia debe familiarizarse con la fisicoquímica a fin de entender su propio tema; y lo mismo cabe decir del ingeniero
químico. La diferencia principal entre un químico y un ingeniero químico es que el primero realiza sus reacciones y operaciones en pequeña magnitud, en cambio el ingeniero las efectúa en escala comercial. Para transferir una operación del laboratorio a una planta, el ingeniero químico debe poseer la habilidad de aplicar los principios de ingeniería economía, pero al mismo tiempo debe entender también la naturaleza química de los procesos con los que está tratando; para eso necesita la fisicoquímica. De hecho, el ingeniero químico ha sido descrito como un fisicoquímico práctico; y desde este punto de vista, muchos aspectos de la ingeniería química se encuentran en el dominio de la fisicoquímica y pueden tratarse en función de sus leyes familiares. Por otra parte, cualquier intento para considerar a la ingeniería química como una simple tarea empírica, le resta los atributos de una ciencia y la transforma en un arte.



Cuanto se ha dicho de la importancia de la fisicoquímica para el químico e ingeniero químico es válido también para el metalúrgico e ingeniero metalúrgico; estos últimos realizan iguales funciones que los primeros, aunque su atención está confinada principalmente a los metales. Vista así, se aprecia claramente la posición predominante de la fisicoquímica y se explican las valiosas contribuciones hechas a estos campos por la aplicación de sus principios.



Finalmente, pueden también aplicarse a la física, a la geología, y a las diversas ramas de las ciencias biológicas. Para apreciar la magnitud de su utilidad, basta comparar un libro de química, física, geología o bioquímica con otro de fisicoquímica. Entonces se comprenderá por qué la fisicoquímica se incluye tan a menudo entre tales disciplinas y por qué puede aplicarse con buenos resultados a dichas ciencias.







Fuente: MARON & PRUTTON, "FUNDAMENTOS DE FISICOQUÍMICA".