¿Qué es la química?

Desde la producción de cosméticos hasta los compuestos que dan sabor a los alimentos o la producción de nuestra ropa. La química no es solo una disciplina académica, es un elemento crucial en nuestro entorno, una herramienta que impulsa la innovación en campos tan diversos como la medicina, la sostenibilidad ambiental, la seguridad alimentaria o las tecnologías, entre muchos otros ámbitos. ¿Podríamos imaginar un mundo sin la contribución de la química?

1. De la alquimia a la química
2. La importancia de la química en nuestra vida cotidiana
3. Los nombres propios más relevantes de la historia
4. Desafíos a los que se enfrenta la química

A lo largo de la historia, la química ha experimentado numerosas definiciones basadas en la opinión de diferentes autores, ideologías o instituciones. La Real Academia Española (RAE) recoge este concepto actualmente como Ciencia que estudia la estructura, propiedades y transformaciones de los cuerpos a partir de su composición. Esta rama del conocimiento trata la interacción entre diferentes elementos y compuestos, además de sus correspondientes reacciones entre sí, ya que toda la materia está formada por elementos químicos con propiedades diferentes. “Podríamos definir la química como el motor de la vida, sin ella la vida per se no existiría. La química nos puede explicar qué procesos van a tener lugar de manera espontánea o no, con qué velocidad se van a dar, nos permite reconocer sustancias, sintetizarlas, usarlas en nuestro beneficio, modificarlas, acumular energía y utilizarla, etc”. Así lo expresa la Directora del Departamento de Química Física de la Universidad de Granada, Ana Isabel Azuaga.

Esta ciencia es tan amplia que dentro de ella se pueden establecer categorías en función de su objeto de estudio. La Universidad de Cádiz (UCA) la divide en las siguientes categorías: la química inorgánica, dedicada a las propiedades de los compuestos de átomos que no son de carbono; la orgánica, enfocada en los compuestos en cadenas de carbono; la bioquímica, responsable de estudiar las sustancias de los organismos biológicos; la fisicoquímica, encargada de los aspectos estructurales y energéticos de los sistemas químicos y la analítica, que analiza las muestras de materia. Por su parte, la Universidad de Jaén añade una categoría más, la química industrial, que trata los métodos de producción de reactivos químicos en elevadas cantidades.

Sin embargo, a pesar de las diferencias que los autores pueden hacer sobre las categorías de esta ciencia, hay algo en los que todos coinciden: la química se manifiesta en la vida cotidiana y en todo lo que hacemos. La UNESCO demuestra que, sin la química, el mundo carecería de teléfonos, ordenadores, jabones, pinturas o libros. Además, añade, “nos proporciona medios para interrogar al pasado, explorar el presente y tender puentes hacia el futuro”. Y precisamente, la búsqueda de la innovación y el avance fue la que instó a los primeros científicos de la historia a sentar las bases de los principios fundamentales de esta disciplina.

De la alquimia a la química

Las primeras prácticas enfocadas en la transformación de la materia nacieron con la alquimia, una protoquímica, como denomina el CSIC. Este movimiento surgió como la primera expresión racional que trataba de comprender el mundo, como indica el profesor de la Universidad de Granada (UGR) y autor del libro Entre la alquimia y la química, Luis Fermín Capitán Vallvey. Sin embargo, estas primeras manifestaciones no estaban exentas de un hilo espiritual y místico que hace que, con el paso de los años, en el siglo XIX, químicos e historiadores llegaran a considerar a la alquimia como una “aberración”, tal y como expresa el profesor de la UGR en su libro.

La profesionalización de esta disciplina llegó en el siglo XVII con relevantes figuras como Robert Boyle, quien sentó las bases de los elementos químicos gracias a su obra El químico escéptico y Antoine Lavoisier, considerado padre de la química moderna. A partir de este momento, la química se consolidó como una ciencia, un estudio que ha experimentado una evolución insólita con el paso de los años: “Desde que nuestros antepasados empezaron a usar la Alquimia hasta nuestros días, la evolución ha sido notable y, aunque es cierto que los grandes descubrimientos (elementos químicos, propiedades de los mismos, transformaciones y reacciones, etc…) se han hecho en los últimos dos o tres siglos, en las últimas décadas y gracias al avance abismal de la tecnología, ha sido posible llevar a cabo procedimientos y comprobar teorías que no se habían podido demostrar o hacer antes”, así lo expresa la profesora titular del departamento de Química Analítica de la Universidad de Cádiz, Laura Cubillana.

Desde su profesionalización, los descubrimientos, las fórmulas y los laboratorios no tardaron en llegar, hasta el punto de alcanzar el avance que experimenta esta ciencia en la actualidad. Sin embargo, aunque a menudo se piense que está reservada a grandes genios o que puede llegar a ser inalcanzable, la realidad es que la química está presente en todas partes, hasta en nuestra propia casa.

La importancia de la química en la vida cotidiana

El jabón con el que nos lavamos las manos, el almuerzo que has preparado hoy, la ropa que llevas puesta o la pintura de labios que te has comprado. Todo esto se consigue gracias a la química. Esta ciencia estudia la transformación de la materia, por lo que, según indica la Universidad de Granada (UGR), todos y todas podemos ser químicos simplemente al cocer un huevo, siendo, la vida en sí, la más alta expresión de la química. El libro de la editorial CSIC y Catarata Los avances de la química, de Bernardo Herradón García indica: “Un día sin química sería un día sin agua potable, sin alimentos, sin electricidad, sin medios de transporte, sin medicinas, sin materiales para nuestro ocio, sin posibilidad de asearnos y sin miles de materiales beneficiosos.”

Esta omnipresencia química se ve del mismo modo reflejada en un ámbito especialmente relevante: la salud humana, una de las principales fuentes de estudio de esta disciplina, al servicio de ámbitos como la higiene, medicación y la alimentación. Su papel en el desarrollo de los medicamentos es clave. Tanto es así, que las medicinas son productos químicos en sí, destacando la revolución que supusieron algunos como la penicilina, la morfina o la insulina. El Consejo General de Colegios Oficiales Químicos de España afirma que, entre el año 2000 y 2009, la población española ganó 1,74 años de esperanza de vida, siendo un 73% de este aumento fruto de la innovación farmacéutica, llegando a los 83,2 años actualmente en España.

Además de la importancia de esta ciencia en la industria farmacéutica, el propio cuerpo humano realiza procesos químicos, por ejemplo, a la hora de comer. Un simple desayuno comienza con la apertura del frigorífico, que se enfría por la evaporación de un líquido; el color tostado del pan, mediante una reacción química que libera acrilamida, como indica la Agencia Española de Seguridad Alimentaria y Nutrición; el uso de una taza para el café, un material cerámico, es decir, un compuesto químico constituido por metales y no metales, según la Universidad de Málaga (UMA) y un par de pastillas de edulcorante, una sustancia química. Al término del desayuno, el cuerpo ha recibido los nutrientes necesarios para producir energía y gracias a la digestión, las grandes moléculas de los alimentos se descompondrán en otras más pequeñas, un proceso que comienza en la boca y finaliza en el estómago, donde las enzimas digerirán el alimento, algo que se conoce como digestión química. Al vestirnos ocurre igual: “Usamos ropa que en su gran mayoría está hecha con polímeros muchos de ellos sintéticos (obtenidos de reacciones químicas) o naturales, pero que están formados por compuestos químicos polimerizados de manera natural. Los zapatos, suelas de caucho, polímero, y así un gran etc. de moléculas y procesos que pertenecen a las diferentes áreas de la química”, expresa Azuaga.

¿Queda alguna duda sobre la presencia de la química en nuestro día a día? La importancia y presencia que sustenta evidencia la necesidad de que los avances y el trabajo que llevan a cabo los químicos y químicas esté en conocimiento de la sociedad: “La química, como el resto de las ciencias, es un pilar fundamental en el desarrollo de nuestra sociedad, hay que conseguir hacer ver esta utilidad y la necesidad de avanzar, divulgar más lo que hacemos, para que no seamos esos locos que están en un laboratorio haciendo cosas raras, sino que seamos ese punto de apoyo para que el mundo avance”, defiende la profesora de la UCA, Laura Cubillana.

La ciencia también está presente en nuestra ropa / Imagen de Freepik

Todas las facilidades que nos ofrece el desarrollo y el avance de la química en la actualidad, como la electricidad, el transporte o el papel, no hubieran sido posible sin la aportación de tantas personas que han dedicado su vida profesional al avance de esta ciencia, dejando huella indeleble en la historia de esta disciplina.

Los nombres propios más relevantes de la historia de la química

Desde que se pensaba que el cuerpo humano solo se componía de cuatro elementos hasta el desarrollo de los paneles solares se ha experimentado una insólita revolución científica, fruto del trabajo de muchas personas que han dedicado años a responder a preguntas que aún no tenían respuesta. Aunque la química actual se encuentre en un punto tan avanzado, como decía Isaac Newton, “lo que conocemos es una gota, lo que no conocemos es un océano”. Cada descubrimiento abre nuevas puertas hacia un entendimiento más profundo del mundo que nos rodea. Pero, ¿qué personas han influido de manera decisiva en la historia de la química?

• Robert Boyle (1627-1691): es considerado el padre de la química moderna, reconocido por aplicar el método científico en la química y la física, además de establecer su propia ley, la Ley de Boyle, una regulación de gases que relaciona el volumen y la presión. Su obra El químico escéptico refutaba la teoría de los cuatro elementos y los principios de Paracelso.
• Antoine Lavoisier (1743-1794): químico francés reconocido por sus estudios sobre la oxidación de los cuerpos, la respiración animal, el análisis del aire y la ley de la conservación de la masa, entre muchas otras revoluciones científicas. Destaca, por la gran importancia la que tuvo su Tratado elemental de la química, donde aclaraba el concepto de elemento como sustancia química indivisible mediante métodos de análisis conocidos.
• Dmitri Mendeleiev (1834-1907): ilustre químico ruso reconocido por plasmar la ordenación de los elementos químicos en una tabla periódica por pesos atómicos y valencias. El científico envió 200 copias de su tabla a químicos europeos y, en ese mismo año, su descubrimiento fue anunciado en la Sociedad Química Rusa.
• Marie Curie (1867-1934): mujer pionera en el campo de la radioactividad y la primera y única persona en recibir dos premios Nobel en distintas especialidades: Física y Química. Su descubrimiento supuso una auténtica revolución en el modelo del universo de la época.
• Rosalind Franklin (1920-1958): es considerada una de las mujeres científicas más influyentes de la historia gracias al descubrimiento de la estructura del ADN mediante difracción de rayos X, una evidencia fundamental en la hipótesis de la estructura doble helicoidal del ADN.

España también ha destacado en este campo con nombres propios como Severo Ochoa, responsable del descubrimiento de la enzima polinucleótido fosforilasa; Margarita Salas, estudiosa de la transmisión de la información genética; José Casares Gil, quien llegó a ser Presidente de la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Santiago Grisolía, químico centrado en materias como la enzimología del metabolismo de nitrógeno; María Vallet-Regí, la española más citada de Ciencia de Materiales en las dos últimas décadas o Jesús Yoldi Bureau, que llegó a ser profesor de química de las Universidades de Zaragoza, Sevilla y Granada, entre muchos otros investigadores e investigadoras.

Del mismo modo, Andalucía ha sido y es cuna de grandes mentes químicas:

• Isabel Ovín: científica sevillana que ostenta el privilegio de haber sido la primera mujer que se licenció en Ciencias Químicas en España.
• Francisco González García: fue el primer presidente de la Real Academia Sevillana de Ciencias y fundador del actual Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla (IRNAS-CSIC).
• Jaime Gracián Tous: investigador sevillano especializado en química analítica aplicada al campo de las materias grasas.
• Guillermo García Ramos: científico granadino pionero en el inicio de los estudios de arqueometría en España.
• Manuel Losada Villasante: alumno de Isabel Ovín y padre de las investigaciones sobre bioenergética en España.
• Ernesto Carmona: Doctor en Ciencias Química por la Universidad de Sevilla. Su investigación se centra en los compuestos organometálicos.

Además de mirar al pasado, es necesario sumergirnos en el progreso de esta disciplina y los desafíos con lo que se enfrenta, entre los que destacan el futuro verde, la sostenibilidad ambiental, la gestión de residuos o la innovación en los materiales, su resistencia y funcionalidad: “El ser humano se ha dado cuenta que es necesario salvaguardar el entorno que nos rodea, que no podemos seguir destruyendo con nuestros actos el planeta en que vivimos y ello ha llevado a una gran revolución en el sector químico. Se realizan procesos mucho menos contaminantes, el desarrollo de la Química Verde, ha sido espectacular en estos años proporcionando procesos alternativos para generar menos contaminación”, expresa Azuaga.

En este sentido, ya son numerosas las investigaciones andaluzas que se centran en el futuro sostenible, uno de sus principales desafíos, entre las que se encuentran la elaboración de bioplásticos a partir de residuos de guisantes, la conversión de lodos de aguas residuales en carbón activo, la creación de un cemento no contaminante o el desarrollo de resinas termoestables que favorecen el desarrollo de composites, entre muchos otros estudios. Del mismo modo, la química también se enfrenta a retos relacionados con la búsqueda de tratamientos para enfermedades y la mitigación del impacto de las mismas en el día a día de sus pacientes, lo que se ve reflejado en estudios como el desarrollo de moléculas sintéticas para mejorar el tratamiento del cáncer, la creación de materiales cerámicos para construir implantes que generen huesos o el diseño de una impresora 3D que produce alimentos para pacientes con problemas para comer.

Cada vez son más las noticias que recogen innovaciones y avances en diferentes campos de esta disciplina y el futuro aún está por descubrir: “Hay muchos investigadores en muchas áreas de la química, intentando avanzar y mejorar sus investigaciones para dar respuestas a problemas muy concretos”, expresa Laura Cubillana. ¿Qué motivaciones mueven los estudios que se están desarrollando o lo harán en los próximos años?

Desafíos a los que se enfrenta la química

Los avances científicos en otras disciplinas exigen un progreso en la química. Trabajar en el desarrollo del conocimiento tiene una responsabilidad: el progreso de la sociedad. Para ello, la química se adapta a los nuevos tiempos y trabaja diariamente en una investigación de impacto, porque, como se suele decir, “sin ciencia no hay futuro”, aunque tampoco hay presente, como dice el catedrático de Análisis Económico en la Universitat de València, Javier Quesada, hecho que ha quedado constatado en la pasada pandemia y la necesidad de una inmediatez científica.

Ana Azuaga indica que una de los principales retos a los que se enfrenta actualmente la química se halla en su adaptación a las ventajas que plantea el uso de la Inteligencia Artificial, una tecnología que avanza a pasos agigantados: “La química teórica tiene que ir de la mano con la experimental y avanzar junto con otras disciplinas en la modelización y optimización de procesos cada vez más económicos y ecológicos. La integración a través de la IA de todas las disciplinas nos ayudará a solventar muchas de las limitaciones que nos encontramos hoy en día en el campo del suministro energético (liberación de combustible fósiles), hacia el uso de materiales inteligentes o incluso el diseño personalizado de fármacos, cada vez más precisos y con menos efectos secundarios”, añade la investigadora.

Química e Inteligencia Artificial, la simbiosis del siglo XXI / Imagen de Freepik

En esta misma línea, el profesor de química de las Universidades de Harvard y Toronto, Alán Aspuro-Guzik, lanzaba seis retos para la química del siglo XXI durante la conferencia ¡(R)evolución! La Química teórica (y experimental) en el siglo XXI, celebrada en el pasado mes de enero:

1. El reto del diseñador: “se debe cambiar el esquema de pensamiento e ir de las propiedades de una molécula a su estructura, al revés de lo que se hacía antes, que era ir de la estructura a las propiedades”.
2. “Hablar con un ordenador y que este sea muy inteligente”.
3. “Tener un ordenador que simule las propiedades de la materia y piense en términos de redes sensoriales”.
4. “El ordenador de la materia, es decir, potenciar a la química sintética, inorgánica y orgánica, para que se trabaje de manera más robotizada en laboratorios automatizados”.
5. “Química inmersiva: cómo hacer para que se pueda ver, sentir y tocar la Química Teórica”
6. “Aprender con inteligencia artificial, la cual está basada en los modelos de funcionamiento del cerebro humano”.

Como conclusión, la mayor de las responsabilidades que se le exige a la química del futuro es adaptarse a las necesidades de la sociedad: “Quizás la revolución no sea tener nuevos descubrimientos o aplicaciones de sustancias o el empleo de la química en las cosas que nos rodean, sino saber adaptarlos a las necesidades reales”, indica Laura Cubillana.

No son pocos los retos que tiene aún por delante esta disciplina porque, con cada nuevo descubrimiento, no sólo se generan respuestas, sino que surgen nuevas preguntas en las que trabajará la ciencia del futuro. En el siglo XIX ya había estudiosos de la materia que defendían la idea de que la humanidad estaba próxima a descubrir todos los misterios de la ciencia, como por ejemplo el astrónomo Simon Newcomb quien ya en 1888 insistía en esta idea. Pero, ¿cuánto hemos avanzado desde entonces?

La química es el arte de descubrir todos los secretos de la materia, conjuntos de moléculas y átomos que sustentan la vida misma y dan lugar a nuestro mundo. A través de su lente se han desentrañado grandes incógnitas de la humanidad, muchas de ellas aún por descubrir. Su omnipresencia en numerosos ámbitos de nuestra vida es su legado decisivo en la Tierra, un hecho que evidencia la importancia de que la sociedad esté informada de la relevancia que recae sobre esta rama de la ciencia, ya que, sin química, no habría vida.