Química (do egípcio kēme (chem), significando "terra") é a ciência
que trata das substâncias da natureza, dos elementos que a constituem,
de suas características, propriedades combinatórias, processos de
obtenção, suas aplicações e sua identificação. Estuda a maneira pela
qual os elementos se ligam e reagem entre si, bem como a energia
desprendida ou absorvida durante estas transformações.
A história
da Química está intrinsecamente ligada ao desenvolvimento do homem, já
que abarca todas as transformações de matérias e as teorias
correspondentes.
[editar] Os primeiros passos
A
ciência química surge no século XVII, a partir dos estudos de alquimia,
populares entre muitos dos cientistas da época. Considera-se que os
princípios básicos da Química se recolhem pela primeira vez, na obra do
cientista britânico Robert Boyle: The Sceptical Chymist (1661). A
Química, como tal, começa um século mais tarde, com os trabalhos do
francês Lavoisier e suas descobertas em relação ao oxigênio, à lei da
conservação da massa e à refutação da teoria do flogisto como teoria da
combustão. A partir destas leis de Lavoisier teve-se o início da Química
Moderna.
[editar] A racionalização da Química
Um
ponto crucial no desenvolvimento da Química, como ciência, foi a
racionalização dos conhecimentos empíricos obtidos, procurando criar
leis racionais e simplificar, de forma coerente, as informações obtidas.
O princípio de conservação da massa e o entendimento da influência da
composição da atmosfera nos experimentos — ambos amplamente disseminados
a partir dos trabalhos de A. Lavoisier, no final do século XVIII —
permitiram que os experimentos se tornassem cada vez mais rigorosos e
precisos, em oposição ao caráter qualitativo das experimentações
alquimistas.
A partir desse momento, a medição de
massas assume um caráter fundamental na história da Química, tendo sido
esse o principal impulsor para o desenvolvimento da balança, a partir da
época de Lavoisier, tendo ele próprio construído os equipamentos mais
precisos desse período.
[editar] A hipótese atomística
Uma
das maiores vitórias da Química, devido ao uso de balanças nos
experimentos, foi, sem dúvida, devida a John Dalton. Esse cientista
inglês ficou intrigado com o fato de que, ao decompor qualquer
substância em seus constituintes mais simples, as razões entre as massas
das diversas substâncias obtidas poderem ser sempre escritas a partir
de números inteiros de pequeno valor, ocorrendo frequentemente razões,
do tipo 1:2, 2:3, 5:2 etc.
Com base nesse curioso dado
experimental, Dalton propôs, em 1881, um modelo para a constituição da
matéria: tais dados seriam facilmente explicados se toda a matéria fosse
constituída por unidades indivisíveis, nomeadas de átomo (do grego
"indivisível"). Tal conceito, cuja primeira descrição provinha do
filósofo grego Demócrito, agora surgia, naturalmente, de medidas
quantitativas rigorosas.
[editar] A racionalização da matéria
A
teoria atomística de Dalton teve importantes repercussões. Baseado em
dados experimentais, um cientista francês, chamado Joseph Proust, já
tinha proposto formalmente o conceito de que toda substância tinha uma
composição constante e homogênea. Assim, a água, por exemplo,
independente da sua origem, era sempre composta pela mesma proporção de
dois gases: oxigênio e hidrogênio. Juntando esse conceito e seus
postulados atomísticos, Dalton organizou de forma racional as diversas
substâncias conhecidas, criando uma tabela de substâncias que seriam
formadas por apenas um tipo de átomo, e substâncias que eram formadas
por uma combinação característica de átomos.
Assim,
tanto a grafite como os gases hidrogênio e oxigênio, por exemplo, eram
formados apenas por um tipo de átomo, enquanto que outras substâncias,
como a água, eram formadas pela combinação de dois ou mais átomos, nesse
caso, dos elementos hidrogênio e oxigênio (as dificuldades de obter
certos dados com uma precisão razoável levaram Dalton a propor
erroneamente para a água a fórmula HO, em vez de H2O). Apesar das
dificuldades experimentais, Dalton propôs formulas certas para diversos
compostos conhecidos na época, tendo seu trabalho revolucionado de forma
definitiva o entendimento da matéria.
[editar] Conceitos fundamentais
Fases
ou estados da matéria são conjuntos de configurações que objetos
macroscópicos podem apresentar. São três os estados ou fases
considerados: sólido, líquido e gasoso. Outros tipos de fases da
matéria, como o estado pastoso ou o plasma, são estudados em níveis mais
avançados de física.
No estado sólido, considera-se
que a matéria do corpo mantém a forma macroscópica e a posição relativa
de suas partículas. É particularmente estudado nas áreas da Estática e
da Dinâmica. No estado líquido, o corpo mantém a quantidade de matéria
e, aproximadamente, o volume; a forma e a posição relativa das
partículas não se mantêm. É particularmente estudado nas áreas da
Hidrostática e da Hidrodinâmica. No estado gasoso, o corpo mantém apenas
a quantidade de matéria, podendo variar, amplamente, a forma e o
volume. É particularmente estudado nas áreas da aerostática e da
aerodinâmica.
Uma substância possui uma composição
característica, determinada, e um conjunto definido de propriedades.
Exemplos de substâncias são o cloreto de sódio, a sacarose e o oxigênio,
entre outros. Uma substância pode ser formada por um único elemento
químico (substância simples), como, por exemplo, o ouro, o ferro ou o
cobre, ou por dois ou mais elementos, numa proporção definida
(substância composta), como é o caso do cloreto de sódio (39,34% de sua
massa é de sódio e 60,66%,de cloro).
Duas ou mais
substâncias agrupadas constituem uma mistura, cuja composição e
propriedade são variáveis. O leite, por exemplo, é uma mistura.
Denominam-se elemento químico todos os átomos que possuem o mesmo número atômico (Z), ou seja, o mesmo número de prótons.
Um
composto químico é uma substância química constituída por moléculas ou
cristais de dois ou mais átomos, ou íons, ligados entre si numa
proporção fixa e definida, isto é, as proporções entre elementos de uma
substância não podem ser alteradas por processos físicos. Por exemplo, a
água é um composto formado por hidrogênio e oxigênio, na proporção de
dois para um.
Um íon ou ião é uma espécie química
eletricamente carregada, geralmente um átomo ou molécula que perdeu ou
ganhou elétrons. Íons carregados negativamente são conhecidos como
ânions, ou aniões' (que são atraídos para ânodos), enquanto íons
carregados positivamente são conhecidos como cátions, ou catiões (que
são atraídos por cátodos).
Uma molécula é um conjunto,
electricamente neutro, de dois ou mais átomos unidos por pares
compartilhados de elétrons (ligações covalentes), que se comportam como
uma única partícula. Uma substância que apresente somente ligações
covalentes e seja formada por moléculas discretas é chamada de
substância molecular, cuja ligação suficientemente forte caracteriza-a
com uma identidade estável.
As ligações químicas são
uniões estabelecidas entre átomos para formarem as moléculas, que
constituem a estrutura básica de uma substância ou composto. Na
Natureza, existem, aproximadamente, uma centena de elementos químicos.
Os átomos desses elementos químicos, ao se unirem, formam a grande
diversidade de substâncias químicas.
Energia química é a
energia potencial das ligações químicas entre os átomos. Sua liberação é
percebida mais claramente, por exemplo, numa combustão. A energia
química é liberada ou absorvida em qualquer reação química.
Uma
reação química é uma transformação da matéria, na qual ocorrem mudanças
qualitativas na composição química de uma ou mais substâncias
reagentes, resultando em um ou mais produtos.
A tabela
periódica dos elementos químicos é a disposição sistemática dos
elementos, na forma de uma tabela, em função de suas propriedades. É
muito útil para se preverem as características e tendências dos átomos.
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