Por sorprendente que sea la biodiversidad terrestre, al final todos los seres vivos estamos cortados con el mismo patrón biológico. La materia viva está compuesta por 25-30 elementos químicos, pero el 96% de la masa de la mayoría de las células está constituida solo por seis de ellos: carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), azufre (S) y fósforo (P).
Además, el código genético es universal e invariable para todos. Un cromosoma encierra en su estructura una serie de genes, que a su vez están compuestos por cadenas de ADN en disposición de doble hélice que presentan una serie de nucleótidos ordenados. Estos nucleótidos son “copiados” en forma de ARN mensajero (transcripción) y la cadena viaja a los ribosomas, donde se traducen las instrucciones en el ensamblaje de una proteína. Cada “frase” o codón de nucleótidos es constante e invariable, o lo que es lo mismo, un codón siempre codifica un aminoácido.
Toda esta información que te hemos brindado no es anecdótica, pues este conocimiento se ha logrado gracias al estudio de los seres vivos y del ambiente desde un punto de vista estructural. Desde la composición de la atmósfera hasta la conformación de ADN, todo lo que nos rodea es químico a un nivel material. Con estas ideas tan interesantes en mente, hoy te mostramos las 5 ramas de la química y sus utilidades más importantes.
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¿Qué es la química y en qué disciplinas se divide?
La química es la rama de la ciencia que estudia la estructura, composición y propiedades de la materia, además de las variaciones que esta experimenta durante las reacciones químicas y los intercambios de energía en los pasos intermedios. Desde un punto de vista más utilitario, esta disciplina podría definirse como el conjunto de conocimientos que se tienen sobre la preparación, las propiedades y las transformaciones de un cuerpo.
De todas formas, la química no es solo la descripción de los distintos elementos químicos y su presencia, conformación en los medios orgánicos e inorgánicos y sus cambios de estado. El simple hecho de ingerir un alimento, metabolizarlo y excretarlo ya es química, pues se están produciendo cambios constantes en un cuerpo y el producto final reporta (o consume) energía. Dicho de otro modo, todo es química, y sin química no se explica la vida. A continuación, te mostramos las 5 ramas de esta disciplina general.
1. Química inorgánica
La química inorgánica es la rama de la química que centra su área de estudio en la formación, clasificación, composición y reacciones que dan lugar a los compuestos inorgánicos. Como el carbono es el representante clásico de la materia viva en todo el mundo, los compuestos inorgánicos serán aquellos en los que no predomina el carbono (o en los que no existen enlaces carbono-hidrógeno).
Esta rama de la química se encarga del estudio integral de todos los elementos de la tabla periódica y sus compuestos, salvo los hidrocarburos y la mayoría de sus derivados. De todas formas, los límites entre lo inorgánico y orgánico a veces son algo difusos, y escisiones como la química organometálica (entre medias de ambas) son un ejemplo claro de ello. Las propiedades de los iones y su interacción y las reacciones de tipo redox son campos de dominio bioquímico.
Aun así, la química inorgánica es de vital importancia para la sociedad, ya que 8 de las 10 industrias químicas más importantes por tonelaje son inorgánicas. Desde la construcción de un semiconductor hasta la síntesis de materiales y fármacos, la química inorgánica ha sido uno de los motores que ha propulsado al ser humano a la sociedad actual.
2. Química orgánica
Por su parte, la química orgánica es la que estudia la naturaleza y reacciones de las moléculas que contienen carbono formando enlaces covalentes, de tipo carbono hidrógeno (C-H), carbono-carbono (C-C) y otros heteroátomos (cualquier átomo salvo el carbono y el hidrógeno que forma parte de un tejido vivo o que una vez lo estuvo). Aunque el carbono solo representa el 18% del total del cuerpo humano debido a las altas cantidades de agua, se puede afirmar que este elemento es la base de la vida.
Dentro de esta rama de estudio se presta especial atención a la estructura, análisis y estudio utilitario de sustancias como los carbohidratos, lípidos y proteínas, que componen el grueso de nuestra dieta (macronutrientes) y de la propia existencia. Sin la química orgánica tampoco habría podido describirse el ADN o el ARN, los ácidos nucleicos encargados de la herencia mediante la transmisión genética y la síntesis de proteínas en el entorno celular.
3. Bioquímica
La bioquímica puede parecerse a la química orgánica en un principio, pero presenta ciertas diferencias. Si bien la química orgánica se encarga de describir los compuestos ricos en carbono que son necesarios para la vida, la bioquímica los contextualiza en el conjunto de sistemas funcionales que componen a un ser vivo. Dicho de otro modo, más allá de formular un carbohidrato (CH2O)n, esta rama se encarga de descubrir los procesos metabólicos, metabolitos intermediarios y bailes energéticos que tienen lugar cuando este compuesto entra en el organismo.
Esta disciplina biológica se basa en el estudio de la composición química de los seres vivos (las biomoléculas), las relaciones que se establecen entre ellas (interacciones), las transformaciones que experimentan dentro de un sistema vivo (metabolismo) y la regulación de todos los procesos que implican su modificación (estudio fisiológico). La bioquímica se apoya en el método científico y, por ello, prueba o refuta sus hipótesis con ayuda de experimentos in vivo o in vitro.
4. Química analítica
La química analítica tiene un enfoque mucho más práctico, pues su preocupación principal es separar, identificar y cuantificar la materia, generalmente con fines industriales y de producción. Esto engloba procesos como la precipitación, extracción o destilación, entre otros. A menor escala, se utilizan técnicas como la electroforesis en gel de agarosa, la cromatografía o el fraccionamiento de flujo de campo para la separación de proteínas o secciones de ADN, entre otras cosas.
Dicho de otro modo, esta es la rama de la ciencia que, partiendo de cero, permite analizar una sustancia, conocida como “analito”. El objetivo no es formular el analito ni describirlo a un nivel elemental (pues de esto se encargan otras disciplinas), pero sí sus propiedades, como pH, absorbancia o concentración. La química analítica tiene una aproximación tanto cualitativa (cantidades de constituyentes químicos particulares presentes en una sustancia) como cuantitativa (presencia-ausencia de un compuesto en una mezcla).
5. Química industrial
Al final, la química orgánica, la inorgánica y la analítica confluyen en un mismo punto a nivel utilitario: la química industrial. Todo el conocimiento obtenido en cada una de las disciplinas citadas se aplica a los mecanismos de producción, con la idea principal de maximizar la efectividad, minimizar la pérdida de energía, aumentar la reutilización de compuestos y abaratar costes. De todas formas, siempre hay que tener en cuenta que el tratado de los productos químicos debe seguir una máxima más allá de la efectividad: respetar el medio ambiente.
La química industrial está en todas partes, ya que al menos en los países de alto ingreso, sin industria no hay sociedad. El diseño textil, la cosmética y fragancias, los productos farmacéuticos, la fabricación de coches, el tratamiento de las aguas, la producción y regulación de alimentos y bebidas son un producto directo de la química industrial.
Resumen
Como habrás podido comprobar, la química es la base de la vida y de la sociedad, pues sin ella no existe el metabolismo de los carbohidratos, pero tampoco el coche que nos lleva al trabajo todos los días. Las reacciones entre sustancias suponen una liberación o absorción de energía, y conociendo las interacciones entre los elementos, el ser humano ha sido capaz de trascender más allá de sus propias limitaciones biológicas.
En resumen, todo lo que somos y nos rodea es química, ya que los elementos están en constante interacción y cambio. Es por esto que las disciplinas citadas son tan importantes: al conocer el entorno que nos rodea, podemos sacar provecho de él e intentar mantenernos de forma equilibrada en armonía con el medio (al menos en teoría).
