Prólogo

El principal instrumento de la transición de la alquimia a la química fue la medición. Es decir, la capacidad de sopesar las cosas de forma numérica, precisamente puso al hombre en el camino de asociar números a la materia. Este potencial de medición se extendió al calor, agua, oro y muchas otras clases de formas de materia. Así, al otorgar números a la materia, el estudio de esta y su transformación a  la luz del avance de la física representó un avance cuantitativo y riguroso de las teorías y conceptos químicos.

Abordar la cuestión del peso de la materia antes y después de los avances modernos de la física, presentó la propiedad más relevante de la sustancia material y subyace a las explicaciones químicas del átomo. Hace más de dos mil años los griegos llamaron a la parte de materia indivisible: átomo. John Dalton (1766-1844), quien analizó las propiedades de la materia  a través de la medición del peso de las sustancias antes y después de someterse a reacciones químicas, dibujó la conclusión que los elementos, los bloques fundamentales de la materia, se componen de interacciones que cambian su identidad como sustancia.

Ahora los átomos son la pieza fundamental de la química. Casi cada explicación en química refiere a ellos, ya sea en forma individual o combinados en forma de moléculas. Los átomos son lo que constituye toda la materia a nuestro alrededor. Asegurar que son invisibles por ser pequeños es un error, al mirar un árbol usted está viendo átomos organizados en una imponente compaginación que integra sistemas de absorción de nutrientes, y producción de energía, este además con un benévolo producto, el oxígeno. Al mirar sus manos está viendo átomos. Al tocarse la piel esta sintiendo átomos. La idea clave de la química es que una sustancia cambia a otra cuando los átomos se cambian, en otras palabras, intercambiando electrones de enlace en nuevas configuraciones, divorcios y matrimonios entre átomos. Para comprender esto, hay que dominar  conceptos de la física química. La importancia crucial de la física para comprender las propiedades individuales de los átomos y moléculas es la mecánica cuántica. Aunque la química clásica se desarrolló en el siglo XIX, la mecánica de Newton no encontró aplicación dentro del átomo. Luego a principios del siglo XX, una nueva mecánica nació, alzándose con enorme éxito para explicar cómo átomos y subpartículas conviven en equilibrio y transformación continua. Hoy en día la mecánica cuántica ha podido superar el poder de predicción y precisión numérica. Es necesario entender el comportamiento de átomos y por lo tanto el conjunto de la química para definir las propiedades del mundo macroscópico de la materia en general.

La termodinámica es la ciencia de la energía y sus transformaciones, su aparición y establecimiento como ciencia impulsó a la química de transformación de la energía. Motores, reactores, pilas, entre muchos otros inventos se desarrollaron. A la física la presentamos como cimiento de la química y con el conocimiento de los fenómenos químicos que tienen lugar en la célula y los complejos procesos envueltos en los seres vivos se alza la biología. El conocimiento químico es una observación de como funcionan los organismos a nivel molecular y atómico. En nuestro propio cerebro, emociones y razones son un complejo baile de sustancias y átomos que crean nuestra conciencia y nuestro estado psicológico. La química entre la capa de átomos y moléculas, intenta explicar sus estructuras y la termodinámica el papel de la interacción de la energía implicada en estas.

Una química especial, es la que tiene que ver con los compuestos de carbono: química orgánica. Un elemento en el punto central de la tabla periódica, el carbono, ha sido ampliamente estudiado por sus propiedades farmacéuticas, eléctricas, mecánicas, todas ellas atribuidas a su configuración electrónica, es concebido como materia de alta estabilidad y posee la capacidad de asociarse átomos propios del elemento. En las biomoléculas representa el cuerpo carbonado que asociado en sus terminales con otras moléculas en diferentes grados de complejidad permiten la constatación de los procesos indispensables para la vida. A toda sustancia que no contiene en estructura átomos de carbono, decimos que la estudia la química inorgánica. A la empresa de estudiar a la materia como partes individuales de un sistema, se le llama química analítica.

A las estructuras orgánicas y sus interacciones con otras de la misma naturaleza y en menor medida con algunas moléculas inorgánicas, las estudia la bioquímica. Hablar de proteína en su síntesis y degradación continua según las necesidades imperantes, la metabolización de macromoléculas a monomeros aprovechables y su interconversión de las moléculas en las rutas metabólicas, es referirnos al mundo de la bioquímica. En el espacio de la transformación de sustancias a gran escala, se llama química industrial, un caso particular es la agroquímica que desarrolla fertilizantes, petroquímica que fabrica gasolinas y aceites. La brecha intermedia entre biología y química podría llamarse medicina química o farmacología; sistemas biológicos interactuando con agentes moleculares. El presente libro, intenta ser un discurso sin rupturas en el sentido de emplear los términos formales del lenguaje químico, físico y biológico; de ser un discurso coherente que discute y justifica lo que la química considera como verdadero. Sin más preámbulo, lo invitamos a leer reflexionando e investigando todos los nuevos términos con los que la química nombra la materia y la energía.