La Química es una ciencia con un brillante futuro. No hay que olvidar que ha proporcionado importantes aportaciones y soluciones innovadoras en el pasado, y lo va a seguir haciendo en el futuro en aspectos tan relevantes como un mejor entendimiento de la química de la vida, y la creación de moléculas y materiales con aplicaciones diversas. Por otra parte, se debe resaltar que, en este siglo XXI, el desarrollo sostenible de nuestro planeta necesita de la Química y de su capacidad permanente de aportar soluciones a las crecientes y cada vez mas complejas demandas de nuestra sociedad. La química es una ciencia experimental y creativa: los químicos no sólo tratamos de entender la naturaleza como hacen otras áreas de la ciencia; los químicos además creamos nuevas moléculas y materiales con propiedades y aplicaciones insospechadas. Por ello, estamos convencidos que la Química, como decía Gabriel Celaya de la poesía, quizá no sea un producto bello, aunque para muchos de nosotros lo es, pero es sin duda un arma cargada de futuro, de un brillante futuro.

Química inorgánica

La química inorgánica se ocupa del estudio integrado de la formación, composición, estructura y reactividad de los elementos químicos y sus compuestos, con excepción de la mayoría de los del carbono (hidrocarburos y sus derivados). En las últimas décadas, el desarrollo de la química inorgánica ha determinado su estatus actual, en el que sobresale su carácter interdisciplinar. Esta evolución hace patente la consolidación de la química organometálica, la química de estado sólido y la química bioinorgánica como subdisciplinas científicas con entidad propia. La química inorgánica ofrece la posibilidad de sintetizar moléculas de todas las formas y tamaños para la realización de prácticamente todas las funciones imaginables, añadiendo, a los profundos cambios introducidos en la química molecular, importantes progresos en química macromolecular y supramolecular.

No hay que olvidar que, con más de cien elementos conocidos y técnicas de síntesis química que evolucionan constantemente, las oportunidades para diseñar y hacer nuevas moléculas inorgánicas son casi infinitas. Así, la química de elementos representativos, la de elementos de transición (bloques d y f), la molecular y clusters metálicos, la química teórica y computacional, y los mecanismos de reacción son áreas de gran actividad presente y futura.

Química de elementos representativos.

La química de elementos representativos, que durante algunas décadas había sido desplazada parcialmente por la química de elementos de transición, está experimentando en las últimas décadas un destacable florecimiento. Por otra parte, conviene recordar que los elementos de los bloques s y p son en general baratos y abundantes, por lo que la búsqueda de nuevos compuestos y aplicaciones constituye un reto interesante, siendo deseable una mayor investigación en los elementos de los bloques s y p, que están relativamente poco explorados.

Una línea de investigación de gran interés es la síntesis de polímeros inorgánicos, tales como polisilanos o polifosfacenos, que pueden tener aplicaciones al presentar propiedades que no se encuentran en los polímeros orgánicos, como puede ser la resistencia al calor o a la radiación de alta energía. En esta línea futuros desarrollos incluirán un mayor énfasis en materiales inorgánicos y orgánicos combinados.

Otras áreas de interés son los compuestos con enlaces múltiples de elementos representativos, así como el permanente trabajo en la búsqueda en la preparación de nuevos semiconductores.

Química organometálica

La química organometálica, especialmente de elementos de transición, es una de las áreas más activas, con un rico pasado y un prometedor futuro. Baste señalar que es el área de la Química que más premios Nobel ha obtenido en los últimos diez años y, en todos los casos, ha sido por aplicaciones de compuestos organometálicos en catálisis homogénea. Así, a los recientes galardonados en 2010, Heck, Negishi y Suzuki, por sus contribuciones a las reacciones de acoplamiento carbono-carbono por compuestos de paladio, deben recordarse las aportaciones a las reacciones de metátesis de olefinas de Grubbs, Schrock y Chauvin, premios 2005, y las distinciones de 2001 a Knowles, Sharpless  y Noyori, por sus contribuciones en síntesis asimétrica.

Se espera que se produzcan importantes desarrollos en catálisis asimétrica, ya que un elevado número de moléculas biológicamente activas, como fármacos, pesticidas o esencias se preparan mediante metales de transición. El feliz encuentro entre la química, y en particular la catálisis enantioselectiva, y las ciencias de la vida es una de las áreas de la química que se desarrollará de un modo significativo en las próximas décadas.

Son materias de gran interés la síntesis en cascada, combinando varios componentes en una única etapa utilizando un sistema multicatálitico, o la catálisis fotosintética que pueda permitir transformaciones con termodinámica desfavorable. También lo es la activación y posible funcionalización de moléculas relativamente inertes, como nitrógeno, dióxido de carbono, metano y otros hidrocarburos.

Química de estado sólido

El gran aumento de la demanda de nuevos materiales ha hecho que la química inorgánica de estado sólido sea un área con un gran futuro. En particular, los materiales cerámicos, semiconductores, superconductores, electrólitos sólidos, polímeros de alta tecnologías, sólidos magnéticos, materiales con propiedades ópticas no lineales, o nanomateriales son temas de gran interés actual y futuro. Su reto es el control de las propiedades para el desarrollo de nueva aplicaciones

La química inorgánica de estado sólido se está extendiendo hacia nuevas escalas de magnitud, controlando la materia en la nanoescala. Áreas de investigación prometedoras incluyen la preparación de compuestos/clusters multifuncionales con tamaño de nanopartículas que puedan arrojar luz sobre la relación estructura y función, así como el desarrollo de reacciones en espacios confinados, tales como nanoespacios/cápsulas que mimeticen las enzimas. Grafeno y nanotubos de carbono ofrecen grandes oportunidades para nuevos desarrollos y aplicaciones.

En el ámbito de la catálisis heterogénea, la química de estado sólido está contribuyendo a la síntesis y caracterización de nuevos catalizadores heterogéneos que incluyen la fijación de metales en entornos esteroespecíficos. La preparación de nuevas rutas sintéticas para preparar zeolitas y materiales mesoporosos continuará siendo una temática de gran interés, así como la preparación de nuevos catalizadores con estructura metal orgánica (MOFs).

El problema de la energía es un reto mundial en el que catalizadores sólidos, tal vez de diferentes materiales embebidos en membranas y expuestos a la luz solar puedan dar lugar a avances significativos. Sin duda, se están haciendo progresos significativos en la descomposición de agua, utilizando fotoelectrodos y catalizadores, pero su eficiencia debe mejorarse sustancialmente. Una aproximación es el ensamblaje modular de diferentes componentes con funcionalidad para la absorción de luz, transferencia de energía a larga distancia mediante la generación de gradientes de energía libre, junto a catalizadores de oxidación y reducción en un simple ensamblado molecular o bien electrodos separados en una celda fotoelectroquímica.

Química bioinorgánica

La química bionorgánica tiene importantes retos. Esta subdisciplina debe contribuir al desarrollo de modelos funcionales de metaloenzimas, biomateriales, bio-metalosensores, agentes de contraste y catalizadores, así como al conocimiento detallado de la función de nuevos reguladores fisiológicos. Aunque los sistemas biológicos son de una gran complejidad, el entorno de coordinación de los átomos metálicos presenta notables similitudes con las ideas establecidas en química de coordinación.

Algunos retos actuales son la comprensión del proceso de fijación de nitrógeno, la función específica de metales en la formación de amoniaco o el papel que desempeña la molécula de NO en los sistemas biológicos. Los próximos años deberían contemplar el desarrollo de moléculas con funciones definidas: moléculas o sistemas de moléculas con propiedades biológicas, químicas o físicas, adecuadas para satisfacer las necesidades biomédicas, medioambientales o de energía del futuro.

Salto cualitativo

La ciencia española ha experimento un considerable progreso en las últimas décadas, y la química destaca especialmente. De hecho, es la única área científica española que alcanza el séptimo lugar en número de citas recibidas, por encima del noveno lugar en número de publicaciones, mientras que la aportación de las publicaciones españolas en todas las áreas sitúan a nuestro país en la posición novena en el concierto internacional en cuanto a número de publicaciones pero en la undécima en citas recibidas. En este contexto, destacan especialmente las aportaciones de químicos inorgánicos en las áreas de organometálicos, catálisis, materiales, ente otras. Por ello, podría inferirse que la investigación química española, en general, y en química inorgánica en particular, están bien, y podría ser el momento de intentar un salto cualitativo importante, con objetivos más ambiciosos, que nos sitúen en la frontera del conocimiento. Nuestros investigadores químicos tienen, en general, la formación y ambición necesaria para acometer este reto. Este Año Internacional de la Química puede ser una buena ocasión para afrontar ese desafío.