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INTRODUCCIÓN

Fisicoquímica, campo de la ciencia que relaciona la estructura química de las sustancias con sus propiedades físicas. El término Fisicoquímica se aplica normalmente al estudio de propiedades como la presión de vapor, la tensión superficial, la viscosidad, el índice de refracción y la densidad, así como al estudio de los llamados aspectos clásicos del comportamiento de los sistemas químicos, como son las propiedades térmicas, el equilibrio, la velocidad de reacción, los mecanismos de las reacciones y el fenómeno de ionización. En sus aspectos más teóricos, la fisicoquímica intenta explicar las propiedades espectrales de las sustancias en términos de la teoría cuántica fundamental; la interacción de la energía con la materia; la naturaleza de los enlaces químicos; las relaciones entre el número y estado energético de los electrones en los átomos y moléculas, y las propiedades observables en esos sistemas, y los efectos eléctricos, térmicos y mecánicos individuales de los electrones y protones sobre los sólidos y líquidos.

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HISTORIA DE LA FISICOQUIMICA:

Probablemente se refería al hecho de que muchos fenómenos de la naturaleza con respecto a la materia son de principal interés en la fisicoquímica.

El químico estadounidense del siglo XIX Willard Gibbs es también considerado el padre fundador de la fisicoquímica, donde en su publicación de 1876 llamada "On the Equilibrium of Heterogeneous Substances" (Estudio sobre el equilibrio de sustancias heterogéneas) acuñó términos como energía libre, potencial químico, y regla de las fases, que años más tarde serían de principal interés de estudio en esta disciplina.

La fisicoquímica estudia la materia empleando los conceptos físicos y el fundamento físico de las leyes de la química. Sus campos principales son la termodinámica química, que estudia la energía - dirección y equilibrio de las transformaciones químicas, y la cinética química - que estudia la velocidad con la que las reacciones ocurren.

La química física no se constituyó como especialidad independiente de la química hasta finales del siglo XIX.Algunos ejemplos de científicos que contribuyeron al descubrimiento de la fisicoquímica:

La obra de Alessandro Volta (1745-1827), especialmente la pila que lleva su nombre, fue el punto de partida de muchos trabajos en los que se estudió los efectos de la electricidad sobre los compuestos químicos.

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A principios del siglo XIX, Humphry Davy (1778-1829) hizo pasar la corriente eléctrica a través de sosa y potasa fundida, lo que le permitió estudiar dos nuevos metales: el sodio y el potasio.

Faraday (1791-1867), propuso sus dos conocidas leyes sobre la electrólisis. En su segunda ley, Faraday afirma que la cantidad de carga eléctrica que provoca el desprendimiento de un gramo de hidrógeno produce el desprendimiento de una cantidad igual al equivalente electroquímico de otras sustancias.

Antoine Lavoisier (1743-1794) y Pierre-Simon Laplace (1749-1827) son habitualmente considerados como el punto de partida de la termoquímica. Diseñaron un nuevo instrumento, el calorímetro, en el que podía realizar mediciones sobre la cantidad de "calórico" desprendido durante las reacciones químicas. En la primera mitad del siglo XIX, la idea del calórico fue abandonada y comenzaron a realizarse las investigaciones que permitieron el establecimiento de las leyes de la termodinámica. La aplicación de estas investigaciones a los procesos químicos permitió el surgimiento de la termoquímica, gracias a la obra de autores como Marcelin Berthelot (1827-1907) o Henry Le Châtelier (1850-1936).

Uno de los primeros trabajos dedicados al estudio de la cinética química fueron las investigaciones de Ludwig Ferdinand Wilhelmy (1812-1864) sobre la velocidad de cambio de configuración de determinados azúcares en presencia de un ácido. A mediados del siglo XIX, Wilhelmy llegó a la conclusión de que la velocidad del cambio era proporcional a la concentración del azúcar y del ácido y que también variaba con la temperatura.

La colaboración entre un químico, George Vernon Harcourt (1834-1919), y un matemático, William Esson (1838-1916), permitió

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la introducción de ecuaciones diferenciales en el estudio de la cinética química.

En los últimos años del siglo XIX, los trabajos de Jacobus Henricus Van't Hoff (1852-1911) tuvieron una gran influencia en este y otros campos de la química. Entre sus aportaciones, se encuentra la introducción del "método diferencial" para el estudio de la velocidad de las reacciones químicas y su famosa ecuación que permite relacionar la velocidad y la temperatura de la reacción.

Así es como la fisicoquímica ha mostrado sus avances y su importancia a través de los años, y en 1876 Willard Gibbs se reconoce como el padre de la fisicoquímica, que es cuando es reconocida esta rama en la química.

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PUBLICACIONES INTERNACIONALES

La Convención sobre las Armas Químicas (CAQ) tiene vigencia desde hace más de diez años. La comunidad internacional se está sirviendo de este instrumento para eliminar, para siempre, toda posibilidad de desarrollar, producir, emplear, almacenar o transferir estas armas atroces.

Nuestra misión consiste en aplicar lo dispuesto en la CAQ, a fin de hacer realidad la aspiración de la Organización para la Prohibición de las Armas Químicas (OPAQ), es decir, un mundo libre de armas químicas y un mundo donde se promueva la cooperación para el uso pacífico de la química. Con ello pretendemos contribuir, de forma decisiva, a la seguridad y estabilidad internacionales, al desarme general y absoluto, y al desarrollo económico mundial.

El escueto recorrido que aquí se presenta, de la CAQ y de la OPAQ, el organismo encargado de ponerla en práctica, permitirá entender cómo los Estados Partes en este tratado sobre desarme están transformando su solemne promesa de renunciar a las armas químicas en una realidad palpable.

Más del 98% de la población mundial vive en el territorio de estos países en los que la Convención se ha convertido en legislación nacional. Ahora, nuestra más ardiente esperanza es que muy pronto todo el planeta esté igualmente protegido. Ahmet Üzümcü, Director General de la OPAQ

Una Convención que funcione

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Para garantizar que la CAQ se aplique de forma efectiva, los Estados Partes están obligados a designar o crear una “Autoridad Nacional”. Este órgano acompaña a los inspectores de la OPAQ en los complejos industriales o militares pertinentes; presenta declaraciones iniciales y anuales; ayuda y protege a los Estados Partes que son objeto de amenazas de ataques químicos, o han sufrido este tipo de ataques; y fomenta el uso pacífico de la química. Asimismo, la Autoridad Nacional actúa como punto de enlace cuando los Estados Partes interactúan con otros Estados Partes y con la Secretaría Técnica de la OPAQ. La Secretaría presta apoyo a los Estados Partes en la aplicación de la Convención a nivel nacional. Con ello, se busca principalmente asesorar y prestar asistencia al personal de las Autoridades Nacionales, para que puedan acrecentar su capacitación y conocimientos especializados, y facilitar así que la aplicación nacional sea eficaz y funcione de forma autónoma. La Secretaría Técnica coordina y organiza reuniones periódicas de las Autoridades Nacionales de todo el mundo. Existen además compendios formativos en CD-ROM, en DVD y en Internet sobre la aplicación de la CAQ.

Todos los Estados Partes deben poner en práctica, a nivel nacional, las disposiciones previstas en la CAQ. Ello incluye la promulgación de legislación en el ámbito penal con tipificación de las actividades prohibidas. En este sentido, los Estados Partes tienen la obligación de cooperar entre sí al máximo para agilizar las acciones judiciales pertinentes. Los expertos jurídicos han creado redes regionales para facilitar la adopción de legislación nacional que prohíba y penalice el uso indebido de las sustancias químicas como armas.

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Datos actualizados relativos a la aplicación nacional de la Convención:

Se han creado 182 Autoridades Nacionales.

141 Estados Partes han informado a la Organización sobre las medidas legislativas y administrativas tomadas para aplicar la Convención sobre las Armas Químicas.

89 Estados Partes tienen legislación que cubre todos los ámbitos clave.

Desde 1997 han recibido apoyo más de 2.800 participantes (entre ellos, más de 1.400 participantes subvencionados provenientes de todas las regiones geográficas) para aplicar eficazmente la CAQ en el plano nacional, mediante reuniones, talleres y cursos de formación de la OPAQ.

Verificación de la industria y no proliferación

La industria química mundial fabrica los compuestos de los que dependemos en nuestra vida diaria. Usadas de forma indebida, algunas sustancias químicas, incluso las más comunes, pueden servir, bien directamente, bien mediante síntesis con otras sustancias, de armas químicas.

De consuno con los gobiernos, y con el apoyo de la industria química mundial, los Estados Partes en la CAQ impiden la proliferación de las armas químicas.

Desde abril de 1997 hasta 30/06/2013, la OPAQ ha realizado 5.167 inspecciones en el territorio de 86 Estados Partes, incluidas 2.447 inspecciones en polígonos industriales. Se han inspeccionado 1.865 polígonos de un total de 5.327 declarados.

En todo el mundo, están sujetas a inspección 4.913 instalaciones industriales.

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Cooperación internacional para el uso pacífico de la química

Si bien la CAQ busca prohibir las armas químicas, también permite la cooperación internacional entre Estados Partes en el empleo de la química para fines pacíficos.

La cooperación internacional se promueve en numerosos ámbitos: desde la subvención de investigaciones químicas hasta la prestación de asistencia jurídica; y desde el desarrollo y mejora de la capacidad de los laboratorios hasta pasantías y formación especializadas sobre la aplicación de la CAQ y la gestión segura de las sustancias químicas.

Para garantizar la prohibición de las armas químicas a escala mundial, es necesario que las disposiciones de la CAQ se apliquen con rigor y de manera efectiva. Los programas de apoyo, financiados por los Estados Partes, promueven la capacidad de la Organización para poner freno a las actividades prohibidas y hacer llegar a todo el mundo las ventajas que conlleva el uso pacífico de la química.

Mediante el Programa de Asociados y el Programa de Apoyo a Pasantías de la OPAQ, se ofrece formación especializada sobre prácticas industriales modernas y desarrollo de capacitación a químicos e ingenieros de Estados Partes con economías en desarrollo o en transición. Las pasantías en la industria y los proyectos de investigación ofrecen conocimientos sobre la metodología de las prácticas más idóneas dentro de la gestión segura de las sustancias químicas y la aplicación de la Convención.

La Secretaría apoya el intercambio de información científica y técnica entre Estados Partes para promover el uso de la química con fines pacíficos. La OPAQ también financia en parte diversos proyectos en países en desarrollo. Este apoyo económico se

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destina a investigaciones realizadas en cualquiera de las esferas siguientes: tecnologías respetuosas con el medio ambiente para la destrucción de sustancias químicas peligrosas; sistemas analíticos de detección de sustancias químicas tóxicas; alternativas más seguras a las sustancias químicas enumeradas en las Listas; tratamiento médico en casos de exposición accidental a sustancias químicas peligrosas; y aplicaciones prácticas de productos naturales en la agricultura y la medicina.

Desde la entrada en vigor de la CAQ (29 de abril de 1997) hasta el 31/12/2011, los programas de Cooperación Internacional han registrado un total de 3.502 beneficiarios, entre ellos 315 químicos analíticos, 265 participantes en el Programa de Asociados, 1.966 participantes en el Programa de Apoyo a Conferencias, 115 pasantes, 239 conferencias, 92 laboratorios, 437 proyectos de investigación y 73 transferencias de equipo operativo de segunda mano.

Desglose por regiones: África (1.207), Asia (813), América Latina y el Caribe (545), Europa Oriental (545) y Europa Occiental y Otros Estados (392).

La siguiente tabla describe los distintos programas patrocinados por la OPAQ en materia de cooperación internacional y el número de beneficiarios, desglosados por regiones, desde la entrada en vigor de la CAQ en abril de 1997.

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LA FISICOQUÍMICA EN MÉXICO

Según el gran científico y maestro mexicano Leopoldo García-Colín (uno de los 40 integrantes del Colegio Nacional de México), la fisicoquímica es una disciplina que versa sobre el estudio de procesos químicos observados bajo la perspectiva de las leyes de la física. Otra definición aún más drástica afirma que es la aplicación de las leyes de la física al estudio de fenómenos químicos. Con esta última acepción posiblemente simpatizaría Paul Dirac, quien alguna ocasión afirmó que una vez establecida la mecánica cuántica, la química se convertía en una mera aplicación de las leyes de la física.

Por otra parte, García-Colín establece que la enseñanza formal de la química (y por ende de la fisicoquímica) en México se inició el 23 de septiembre de 1916 con la fundación de la Escuela Nacional de Química Industrial, antecesora de la Facultad de Química de la Universidad Nacional Autónoma de México (unam). Desde la década de 1990 la inversión extranjera en las industrias químicas de México ha sido de alrededor de 94% en la industria farmacéutica, 90% en la alimenticia, 80% en la del hule, y en la industria petrolera la cantidad de millones de dólares que se pagan anualmente por conceptos de compra de tecnología, asesoramiento, regalías y otros renglones similares es una fracción importante del presupuesto del Instituto Mexicano del Petróleo (imp), el centro de investigación y desarrollo ligado a la industria paraestatal mexicana Petróleos Mexicanos (Pemex). Como ciencia, la fisicoquímica en México experimenta un subdesarrollo aún más notable que en los casos de la física y las matemáticas.

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La década de 1960 en México contempló el nacimiento de dos grandes centros de investigación en el Distrito Federal, uno el Centro de Investigación y Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (Cinvestav) y otro, el imp, ambos relacionados con la investigación en química. El primero, junto con la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa (uam-i), cuentan con los mejores departamentos de química que hay en el país. En ellos existen grupos de gran prestigio que realizan investigación básica y aplicada en temas de fisicoquímica moderna: química cuántica, electroquímica, catálisis homogénea y heterogénea, espectroscopia, complejos inorgánicos, química de superficies, química de compuestos boro-fósforo, etcétera. La Facultad de Química y el Instituto de Química, ambos de la unam, cuentan con excelentes grupos de investigación en las áreas de termodinámica y química cuántica muy consolidados después de tantos años. Los siguientes son temas de la fisicoquímica y están entre los más importantes que se cultivan en las instituciones de educación superior e investigación de México:

1.Fisicoquímica de polímeros y macromoléculas

2.Fisicoquímica farmacéutica

3.Fisicoquímica y ciencia de materiales

4.Química biomimética

5.Petroquímica y ciencias afines

6.Fisicoquímica de semiconductores

7.Fisicoquímica de procesos extractivos

8.Fisicoquímica de superficies

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Observaciones críticas basadas en la opinión del doctor Leopoldo García-Colín sobre la fisicoquímica en MéxicoHace veinte años se hablaba en México de que como ciencia, la química era el patito feo en cuanto a su desarrollo comparativo con sus hermanas, la física y las matemáticas. Hasta 1985 había aproximadamente 200 doctores en química en México. Si esta población se duplicó o triplicó en 20 años hoy serían unos 600 doctores en química, pero sobre una población de 100 millones de habitantes, se tendría 3/5 de doctor en química por cada 100 000 habitantes, que es una cifra apropiada. Extraer de este número la fracción de químicos dedicados a la fisicoquímica no sólo es irrisorio, sino también inútil. A pesar del incremento en bruto que se ha observado en los últimos 20 años, en el número de investigadores, para las características de un país como el nuestro, la fisicoquímica está en el infradesarrollo. No es concebible, aunque evidentemente es posible, que un país con los recursos naturales como el nuestro no le haya dado un impulso prioritario a esta ciencia desde hace ya cien años. En la actualidad existen escasas instituciones de educación superior en el país que ofrezcan estudios de posgrado en petroquímica. Este es un hecho que opaca, oscurece y aniquila la frase de que el petróleo es nuestro.

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DESCUBRIMIENTOS E INVESTIGACIÓN NACIONALES E INTERNACIONALES EN EL CAMPO DE LA FISICOQUÍMICA

1. La recreación del Big Bang en el LHC:Indudablemente, es una de grandes noticias del año. La ciencia abrió el pasado martes una puerta a un grado superior de conocimiento al recrear en el Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN) un pequeño Big Bang de laboratorio. El acelerador de partículas LHC, conocido como la «máquina de Dios», consiguió colisionar haces de protones a una velocidad 3,5 veces superior de la alcanzada nunca, desatando un proceso de energía de 7 TeV (teravoltios). Este experimento, posiblemente el mayor del siglo, puede permitirnos conocer en un par de años nuevos datos sobre cómo se originó el Universo y cómo está compuesta la materia.

2. La «sopa caliente» después del Big Bang: Físicos del Laboratorio Nacional de Energía de Brookhaven, en Nueva York, lograron el pasado mes de febrero creada por primera vez una especie de «sopa» de materia250.000 veces más caliente que el centro de nuestro Sol -una temperatura absolutamente infernal- y que reúne condiciones similares a las que se produjeron justo después del Big Bang, la gran explosión que dio origen al Universo. Es la materia más caliente nunca creada en laboratorio. El experimento se logró haciendo chocar en un acelerador de partículas llamado Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), un hermano pequeño del europeo LHC, el núcleo de partículas de oro a velocidades super rápidas, de forma que se derrían los protones.

3. Los anillos de Borromeo: Usando átomos de litio, un grupo de científicos de la Rice

University

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en Houston (EE.UU.) ha recreado un antiguo símbolo matemático que se había visto ya en el siglo II en el arte budista afgano. El símbolo, llamado los anillos o el nudo de Borromeo, representan tres anillos unidos entre sí. Si alguno de ellos fuera retirado, el resto también se separaría. Los físicos ya habían predicho que las partículas deben ser capaces de formar esta misma disposición, pero nadie había sido capaz de demostrarlo hasta ahora. El experimento que lo confirma, anunciado el pasado mes de diciembre, llega cuarenta años después de que la teoría fuera formulada.

Efectos de la luz sobre la materia / Nicholas Kotov

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4. La luz curva la materia: Es fácil comprobar cómo la materia curva la luz, pero es mucho más raro encontrar el caso contrario, que sea la luz la que curve la materia. Hace tan sólo unos días, investigadores de la Universidad de Michigan (EE.UU.) comprobaron cómo cintas planas de nanopartículas -pedacitos de materia la mil millonésima parte de un metro de largo- expuestas a la luz se doblaban en espirales. Los resultados pueden ayudar a los ingenieros a diseñar nuevos compontenes para la óptica y la electrónica.

5. Un paso hacia la fusión nuclear:

La fusión nuclear - la fusión de núcleos atómicos que sucede dentro de las estrellas - es un objetivo buscado desde hace mucho tiempo en la Tierra. Si los científicos consiguen semejante hazaña, podríamos obtener una poderosa fuente de energía prácticamente inagotable y con muy pocas consecuencias ambientales. Un equipo de físicos logró un paso más hacia este objetivo en enero cuando anunciaron que habían construido un imán de levitación que recrea algunas de las condiciones que se creen necesarias para la fusión. Al suspender un imán gigante en forma de donut en el aire, los investigadores fueron capaces de controlar el movimiento de un gas extremadamente caliente de partículas cargadas dentro de la cámara exterior del imán. La densidad de este gas está cerca de lo que se necesita para la fusión nuclear, según los investigadores de la Universidad de Columbia. 6. Una nueva partícula de antimateria: El equipo internacional de científicos que estudia colisiones de alta energía de iones de oro en elRelativistic Heavy Ion Collider (RHIC) anunció a principios de marzo que había conseguido encontrar algo excepcional: la forma más extraña y éxotica de

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antimateria nunca vista hasta ahora, una antipartícula que podría haber existido en los primeros momentos del Big Bang. Se trata del antihipertritón, el núcleo del antihipertritio, que contiene un antiprotón, un antineutrón y una antipartícula lambda. Para conseguir este logro, los investigadores provocaron el choque de iones de oro en el colisionador.

El equipo diseñó hologramas recurriendo a la teoría de los nudos / Mark Dennis

7. Nudos hechos con luz: ¿Es posible hacer nudos con rayos de luz? La respuesta es sí. Un equipo de físicos de las universidades de Bristol, Glasgow y Southampton, en el Reino Unido, ha sido el responsable. La luz puede viajar en línea recta, pero a veces se retuerce en nudos. Los investigadores utilizaron un holograma controlado por

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ordenador para hacer girar haces de luz láser. Los hologramas fueron diseñados recurriendo a la teoría de los nudos -una especialidad de la matemática abstracta inspirada por los nudos que se producen en cordones y cuerdas-. Entender cómo controlar la luz de esta forma tiene implicaciones importantes para la tecnología láser utilizada en una amplia gama de industrias. 8. Un enredo fantasmal: Una de las más extrañas predicciones de la teoría de la mecánica cuántica es que las partículas pueden quedarse «enredadas» incluso después de haber sido separadas en el espacio, de forma que cuando una acción se realiza sobre una partícula, la segunda partícula responde de inmediato. En junio de 2009, los físicos midieron por primera vez un nuevo tipo de sistema, dos pares separados de partículas que vibran. Además de este listado, existe otro descubrimiento que, de momento, se queda tan sólo en una pregunta pero que, de confirmarse, podría suponer el más importante en muchos años en el mundo de la Física, un hallazgo que daría la vuelta por completo a los parámetros científicos que manejamos ahora. Un equipo de científicos, entre los que se encuentran investigadores de la Universidad de Florida (EE.UU.), ha encontrado la que puede ser la primera partícula de materia oscura. Las pruebas aún no son concluyentes, pero sí muy esperanzadoras. El detectorCDMS (Cryogenic Dark Matter Search), construido en las profundidades de la mina Soudan, una antigua explotación de hierro en Minnesota, captó dos posibles partículas de este tipo, también conocidas como WIMPS, pero hay una oportunidad entre cuatro de que estas partículas sean simplemente «ruido de fondo».