Fisica FÍS.

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Física

Concepto. Disciplina científica que constituye el estudio teórico general y cuantitativo de los principios, leyes y fenómenos que son objeto del contenido específico de la Química (v.), mediante el empleo de los métodos teóricos y experimentales de la Física. No debe considerarse a la Q. f. como una parte de la propia Química, porque tanto su metodología, como la forma de desarrollar las diferentes cuestiones que la integran, difieren esencialmente de los de la Química como disciplina científica.

La Q. f. tuvo su origen a finales del s. XIX en los trabajos de Van’t Hoff y Nernst (v.), entre otros, pues, a partir de los estudios realizados por estos autores es cuando se presenta con una morfología característica y definida, que ha evolucionado profundamente desde entonces, aunque conservando los principios básicos sobre los que se asentó su estructura inicial. Con anterioridad, existen aportaciones sumamente interesantes, pero todavía no sistematizadas, entre las que se encuentran las de Grotthuss, Faraday (v.), Mendelciev (v.), etc.

La interpretación que se da a los hechos recogidos y sistematizados por la Química general, en el campo de la Q. f. es, ante todo, cuantitativa y en este aspecto se debe apoyar la razón que aboga por no considerarla sólo como una Química teórica, sino más bien como una disciplina independiente de la Física y de la Química, con problemas y un ámbito de trabajo propios, que si bien en muchos aspectos se solapan con los de estas dos ciencias, son preferentemente del dominio de la Q. f. como una ciencia definida e independiente. Así lo demostró con argumentos precisos y contundentes Eucken en el prólogo de un interesante tratado de esta disciplina publicado en 1939.

El nombre de Química física ha sido adoptado por los investigadores y autores que se ocupan de estos problemas y está universalmente difundido en los títulos de los tratados, libros de texto, revistas científicas, etc., y en la designación de los Departamentos de las universidades y centros de investigación científica. Pese a todo, en algunos libros y revistas se utiliza la denominación de Física química (sirva de ejemplo la importante publicación norteamericana lournal ol Chemical Physics), si bien este segundo nombre parece que queda reservado para aquellas cuestiones y problemas que, dentro del campo de la Q. f., son de mayor abstracción teórica.

Contenido y métodos. Aunque el contenido de la Q. f. es esencialmente químico, sus métodos teóricos son preferentemente físicos y tienden a construir un cuerpo de doctrina sistemático y deductivo. Son éstos los métodos termodinámico, cinética-estadístico y mecanocuántico. La Q. f. más tradicional daba a los problemas un enfoque preferentemente macroscópico y termodinámico, apoyado normalmente con interpretaciones mecanicistas de tipo cinético-estadístico. El desarrollo logrado en esta dirección ha sido de enorme fecundidad e importancia y permite explicar, con razonamiento básicamente energético, las leyes macroscópicas y muchos fenómenos que la Química conocía de antiguo. Pero, con la aparición en la década 1920-30 de la Mecánica cuántica (V. MECÁNICA IV) y los logros alcanzados por la misma para explicar la estructura del átomo y de las moléculas, se abren nuevos campos para la Q. f., que evolucionan hacia su contenido actual, con el que se ha logrado interpretar los hechos químicos a base del conocimiento de la estructura de los constituyentes de las especies químicas y de sus relaciones energéticas. Esta interpretación tiene mayor generalidad e incluso ha conseguido explicar también los fenómenos macroscópicos y energéticos, dando un sentido intrínseco a las magnitudes termodinámicas. La conexión entre el mundo macroscópico y el molecular se ha logrado, desde el punto de vista teórico, merced a los recursos de los métodos cuántico y estadístico, y, desde el punto de vista experimental, con la introducción de las técnicas de que se dispone en la actualidad.

Los métodos experimentales siempre han sido preferentemente de tipo físico, lo cual viene impuesto por la necesidad de medir magnitudes físicas que intervienen en el contexto de los problemas teóricos. La experimentación en Q. f. es imprescindible como medio de comprobar las teorías elaboradas y de abrir nuevos campos de los que debe ocuparse la teoría. Sólo una satisfactoria concordancia cuantitativa entre teoría (V. TEORíA CIENTíFICA) y experimentación (v.) debe aceptarse como refrendo del avance propuesto al elaborar una teoría nueva.

También las técnicas de trabajo experimental han evolucionado notablemente, sobre todo en las dos últimas décadas, en las que además se han introducido otras nuevas, que han permitido ampliar el campo de la Q. f. Sirvan de ejemplo los diferentes tipos de espectrografías de absorción, resonancia o difracción (V. ESPECTROSCOPIA). En todas estas formas de trabajo experimental, se ha conseguido un elevado grado de perfeccionamiento en la construcción, precisión y automatización de los aparatos de medida. El empleo de máquinas electrónicas de cálculo ha posibilitado la interpretación rápida, precisa y automática de los resultados que suministran aquellos aparatos de medida. De todas formas, en cada una de las técnicas se ha alcanzado tal nivel, que el trabajo es propio de especialistas. Su misma amplitud ha hecho imprescindible que los distintos centros de investigación vayan concretando su actividad en determinadas técnicas, y que el trabajo en equipo de los científicos y la colaboración de unos centros con otros sea la norma que permita coordinar y sistematizar los resultados.

Como consecuencia de los progresos alcanzados por la Q. f. al estudiar e interpretar muchos problemas surgidos en los dominios de la Química general, la Q. f. ha abierto a aquélla nuevos e interesantes campos de trabajo, ampliando sus posibilidades en el terreno de la investigación y en el de las aplicaciones prácticas. La Química actual hace uso en gran escala de las técnicas experimentales y de los métodos teóricos elaborados por la Q. f.; la Química inorgánica y la orgánica, la Bioquímica, el Análisis químico e incluso los avances de la Ingeniería química moderna tienen su base en estudios teóricos y experimentales llevados a cabo, en principio, por cultivadores del campo químico-físico.

División. Dentro de la estructura de la actual Q. f. se han desarrollado campos de trabajo que han de considerarse como partes o capítulos de esta ciencia. Cada uno en particular ha alcanzado tal grado de desarrollo que constituye por sí mismo una disciplina orgánica, con técnica de investigación propia y con especialistas dedicados exclusivamente a su estudio. Estos campos aparecen definidos en libros o revistas dedicados a cada uno de ellos concretamente. Son éstos:Química cuántica, que constituye el estudio teórico de la estructura molecular mediante el empleo de los métodos de la Mecánica cuántica.

Espectrografía molecular, que comprende el estudio teórico y experimental de las transiciones entre niveles energéticos moleculares y sus aplicaciones para el conocimiento de la estructura de las moléculas (v.).

Química física del estado sólido, que es el estudio de las propiedades y características de los cuerpos sólidos y de los defectos existentes en sus redes cristalinas (V. CRISTALOGRAFÍA).

Termodinámica química, que se ocupa del comportamiento energético de los sistemas macroscópicos de uno o varios componentes, ideales y no ideales, y su interpretación molecular con el auxilio de los métodos cinéticoestadísticos (V. TERMODINÁMICA).

Cinética química, que abarca el estudio experimental y teórico de la velocidad de las reacciones químicas (v.), causas que la modifican, catálisis (v.) y mecanismos de las mismas reacciones.

Química física de superficies, dedicada a la investigación de los fenómenos en las interfases, de la adsorción, monocapas y catálisis de contacto (V. TENSIóN SUPERFICIAL).

Electroquímica (v.), que estudia la conductividad de las disoluciones de electrolitos, la aparición de los potenciales de contacto electrodo-disolución, y la cinética de las reacciones en los electrodos.

Química física de las macromoléculas o estudio de la estructura de las sustancias que presentan esta estructura y del comportamiento de sus disoluciones (v. POLIMERIZACIóN).

S. SENENT PÉREZ.

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