Química física

3.5

Disoluciones

Esta rama estudia las propiedades especiales que surgen cuando una sustancia se disuelve en otra. En particular, investiga la solubilidad de las sustancias y cómo se ve afectada por la naturaleza química del soluto y del disolvente. También estudia la conductividad eléctrica y las propiedades coligativas (punto de ebullición, punto de solidificación, presión de vapor y presión osmótica) de las disoluciones de electrólitos, que son sustancias que se disocian en iones cuando se disuelven en un disolvente polar, como el agua.

3.6

El estado sólido

En este campo se estudia la estructura interna, a escala molecular y atómica, de los sólidos, y se explican sus propiedades físicas en función de su estructura. Esta rama también incluye el análisis matemático de los modelos de difracción que se producen al exponer un cristal a una radiación de rayos X. Utilizando este método, los químicos físicos han conseguido información muy valiosa sobre la ordenación adoptada por los distintos tipos de iones y átomos. También han dilucidado las simetrías y cristalografías de la mayoría de las sustancias sólidas, así como sus fuerzas de cohesión, capacidades caloríficas, puntos de fusión y propiedades ópticas.

3.7

Electroquímica

El objeto de estudio de esta rama son los efectos químicos producidos por el paso de una corriente eléctrica a través de zonas de interfase (como el límite entre un electrodo y una disolución), y viceversa: los efectos eléctricos producidos por el desplazamiento o transporte de iones a través de zonas limítrofes entre gases, líquido o sólidos. La medida de la conductividad eléctrica de los líquidos proporciona información sobre el equilibrio de ionización y las propiedades de los iones. En los sólidos, estas medidas indican los estados de los electrones en las redes cristalinas y en los aislantes, semiconductores y conductores metálicos. La medida del voltaje (diferencia de potencial eléctrico) proporciona información sobre las concentraciones de las especies iónicas y sobre las fuerzas impulsoras de las reacciones que implican la ganancia o pérdida de electrones. Véase Electricidad.

3.8

Química de los coloides

Esta rama estudia la naturaleza de las superficies y de las zonas de interfase, y su efecto sobre las propiedades macroscópicas de las sustancias. Estos estudios investigan la tensión superficial, la tensión interfase (tensión existente en el plano de contacto entre un líquido y un sólido o entre dos líquidos), la propagación de líquidos en sólidos, la adsorción de gases o iones en disolución sobre las superficies sólidas, el movimiento browniano de las partículas en suspensión, la emulsión, la coagulación y otras propiedades de los sistemas en los que se sumergen partículas diminutas en un medio fluido.

3.9

Fotoquímica

Este campo investiga los efectos que resultan de la absorción de radiación electromagnética por parte de las sustancias, así como la capacidad de las sustancias de emitir radiación electromagnética cuando son excitadas en distintas formas. Cuando los rayos X interaccionan con la materia, los electrones pueden ser expulsados del lugar que ocupan dentro de los átomos, iones o moléculas; medir las energías de esos electrones revela mucho sobre la naturaleza de la distribución electrónica dentro del átomo, ion o molécula. Asimismo, la investigación de la absorción de radiación ultravioleta y luz visible descubre la estructura de los electrones de enlace; la absorción de rayos infrarrojos proporciona información sobre los movimientos vibratorios y las fuerzas de unión dentro de las moléculas, y la absorción de microondas permite a los científicos deducir la naturaleza de los movimientos giratorios de las moléculas, y a partir de esto, la geometría (distancias internucleares) exacta de las moléculas. El estudio de la interacción de la radiación electromagnética con la materia, cuando esa interacción no produce cambios químicos, se denomina a veces espectroquímica, y en ese caso, el término fotoquímica sólo se usa para aquellas interacciones que producen cambios químicos. Ejemplos de reacciones fotoquímicas son la decoloración de los tintes cuando están expuestos a la luz solar, la generación de vitamina D en la piel humana por acción de la luz solar y la formación de ozono en la capa superior de la atmósfera por la radiación ultravioleta del Sol.