Química

Explicamos o que é química, sua história, ramos e aplicações. Além disso, os princípios da química moderna e sua relação com a física.

A química explica as constantes e as mudanças na matéria.

O que é química?

A Química é a ciência que estuda a composição, estrutura e propriedades da matéria , incluindo sua relação com a energia e também as mudanças que podem ocorrer nela por meio das chamadas reações . É a ciência que estuda as substâncias e as partículas que as compõem, bem como as diferentes dinâmicas que podem ocorrer entre elas.

A química é uma das grandes ciências contemporâneas, cuja aparência revolucionou o mundo para sempre. Esta ciência ofereceu explicações funcionais e testáveis ​​para o comportamento complexo de materiais conhecidos, capazes de explicar tanto sua permanência quanto suas mudanças.

Por outro lado, o conhecimento químico está presente no cotidiano, na medida em que usamos substâncias naturais e criamos as artificiais. Processos como cozimento, fermentação , metalurgia, criação de materiais inteligentes e até mesmo muitos dos processos que ocorrem em nossos corpos podem ser explicados por uma perspectiva química (ou bioquímica ).

Por outro lado, o domínio da química permitiu o surgimento da indústria : a transformação de materiais pela vontade do homem para criar objetos úteis (ou os materiais necessários para fazê-los). Nesse sentido, é uma das ciências de maior impacto no mundo e na história da humanidade .

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História da quimica

Em sentido estrito, a história da química começou nos tempos pré-históricos, quando os humanos começaram a se interessar por materiais , manufatura, cozinha e panificação. Sua ligação com o progresso tecnológico da humanidade é indiscutível.

A palavra química vem do latim ars chimia (“arte alquímica”), por sua vez derivado do termo árabe alquimia , com o qual por volta do ano 330 foi nomeada a prática pseudocientífica dos buscadores da pedra filosofal, com a qual podiam converter o chumbo e outros metais em ouro, garantindo a imortalidade ou onisciência.

Os primeiros alquimistas foram cientistas islâmicos que, enquanto o Ocidente estava imerso no fanatismo religioso cristão, cultivavam a sabedoria dos elementos e materiais, entendidos como um conjunto de corpos e espíritos que, usando as técnicas corretas , podiam ser manipulados ou transformados.

Esses personagens misteriosos costumavam ser chamados de “químicos” (dos alquímicos ). Porém, a partir de 1661, com a publicação de ” The Skeptic Chemist”, do cientista irlandês Robert Boyle (1627-1691), o termo passou a ter um significado menos esotérico (espiritual) e mais ligado à ciência.

Por outro lado, a definição de química variou enormemente ao longo do tempo. Principalmente porque seu campo cresceu e evoluiu enormemente, ressignificando essa disciplina.

Por volta de 1662, o cientista suíço Christopher Glaser (1615-1670) definiu a química como a arte científica de dissolver os corpos de diferentes materiais, pois em 1730 o alemão Georg Stahl (1659-1734) a chamou de arte de entender a dinâmica das misturas .

Somente em 1837 o químico francês Jean-Baptiste Dumas (1800-1884) a definiu como a ciência que lida com as forças intermoleculares. Em vez disso, hoje o entendemos como o estudo da matéria e suas mudanças, seguindo a definição do famoso químico de Hong Kong Raymond Chang (1939-2017).

No entanto, a química como ciência surgiu no século 18 , quando os primeiros experimentos científicos verificáveis ​​com a matéria ocorreram na Europa moderna, especialmente após a postulação de 1983 da Teoria Atômica de John Dalton.

Desde então, a química gerou inúmeras descobertas e revoluções . Além disso, teve um impacto significativo nas ciências e disciplinas semelhantes, como biologia , física e engenharia.

A Organização das Nações Unidas declarou que 2011 seria o Ano Internacional da Química, em reconhecimento à enorme trajetória científica percorrida e ao inegável impacto que essa disciplina tem em nossas vidas .

Ramos da química

A bioquímica nos permite entender as reações que ocorrem nas células.

A Química compreende um grande número de ramos, visto que o seu campo de estudo está próximo de várias ciências e disciplinas. Entre esses ramos estão:

  • A química inorgânica . Dedicado ao estudo da matéria que não constitui principalmente os seres vivos ou suas substâncias, mas é típica das formas inanimadas da matéria. É diferente da química orgânica por não se concentrar em nenhum elemento em particular (como a química orgânica está no carbono).
  • Química orgânica. Também chamada de química da vida, é um ramo da química voltado para os compostos que giram em torno do carbono e do hidrogênio, e que são principalmente aqueles que permitem a composição da vida.
  • A bioquímica . Dando um passo adiante na biologia, a bioquímica é a química dos corpos dos seres vivos, interessada nos processos energéticos que os mantêm vivos, nas reações que ocorrem de forma ordenada em suas células e nas demais áreas do conhecimento que nos permitem. para entender como nossos corpos são feitos fisicamente.
  • Físicoquímica. Também chamada de físico-química, estuda as bases físicas que sustentam todos os tipos de processos químicos, principalmente aqueles relacionados à energia, como a área de eletroquímica, termodinâmica química e outros setores da física (ou química, como visto).
  • Química industrial. Também chamada de química aplicada, pega o conhecimento teórico da química e o aplica na solução de problemas do dia a dia. Anda de mãos dadas com a engenharia química por se interessar pela produção econômica de reagentes químicos, por novos materiais e, atualmente, pelas formas de conduzir a atividade industrial sem afetar o meio ambiente .
  • A química analítica . Seu objetivo principal é detectar e quantificar os elementos químicos presentes em uma determinada substância, ou seja, encontrar métodos e formas de verificar de que as coisas são feitas e em que porcentagem.
  • Astrochemistry. Ele se afasta do mundo cotidiano para se interessar pelas estrelas e sua composição, anda de mãos dadas com a astrofísica. É um dos ramos mais especializados desta vasta ciência.

Importância da Química

A Química está presente na grande maioria dos processos industriais , bem como em aspectos muito cotidianos de nossas vidas. Graças a ela, desenvolvemos materiais complexos adaptados às nossas diversas necessidades ao longo da história.

De ligas metálicas a compostos farmacológicos ou combustíveis para alimentar nossos meios de transporte, o conhecimento das reações químicas tem sido essencial. Na verdade, graças à química, mudamos o mundo ao nosso redor, para melhor e para pior.

Por outro lado, a química provavelmente nos fornecerá o conhecimento para corrigir os danos causados ​​ao ecossistema ao longo de nossa história.

Aplicações Químicas

A química permite a fabricação de vários materiais, como fibras sintéticas.

A química é um dos campos do conhecimento humano que tem maiores aplicações em muitas áreas da vida. Alguns deles são:

  • Obtendo energia. Graças à manipulação de substâncias químicas como combustíveis e hidrocarbonetos , ou mesmo à manipulação de núcleos atômicos de elementos pesados, é possível gerar energia térmica que por sua vez serve para gerar energia elétrica  . É o que acontece em usinas termelétricas ou termonucleares.
  • A fabricação de materiais avançados. Graças à química, hoje existem fibras sintéticas, materiais inteligentes e outros elementos que permitem a fabricação de novos tipos de vestimentas, melhores ferramentas e novas aplicações para melhorar a vida humana.
  • Farmacologia. Junto com a bioquímica e a medicina, a química permite a combinação de compostos para produzir medicamentos e tratamentos que prolongam a vida humana e também melhoram sua qualidade.
  • A melhoria da agricultura. Através da compreensão da química dos solos , hoje podemos fabricar aditivos, fertilizantes e outras substâncias cujo uso correto transforma os solos pobres em solos ideais para o plantio, permitindo-nos combater a fome e a pobreza .
  • Saneamento e descontaminação. Ao compreender as propriedades de substâncias adstringentes, desengraxantes e outros tipos de ação local, podemos produzir desinfetantes e produtos de limpeza para levar uma vida mais saudável e também fornecer um remédio para os danos ecológicos que nossas próprias indústrias causam ao ecossistema .

Princípios da química moderna

A química moderna é regida pelo chamado princípio quântico, resultado da teoria atômica que considera a matéria em diferentes níveis de complexidade, tais como:

  • Matéria . Qualquer coisa que tenha massa , volume e seja feita de partículas. Pode ser composto de substâncias puras ou misturas.
  • Compostos químicos . Substâncias químicas compostas por mais de um elemento químico ou tipo de átomo, o que não significa que sejam misturas, mas sim que são substâncias cujo arcabouço de partículas repete combinações dos mesmos diferentes elementos.
  • Moléculas . Uniões de dois ou mais átomos, em uma unidade mínima dotada de funcionalidade e propriedades únicas, resultado das características, localização e abundância dos elementos que os compõem. Um composto químico pode ser reduzido às suas moléculas mínimas, mas se estas forem “quebradas”, não haverá mais composto e teremos apenas átomos, ou seja, as peças mínimas que o compõem.
  • Atoms . Partículas mínimas, imperceptíveis, dotadas de peso , volume, estabilidade e carga elétrica , são os tijolos com os quais a matéria é feita. Existe um número finito de átomos, cada tipo correspondendo a um elemento químico contemplado na Tabela Periódica dos Elementos .
  • Partículas subatômicas . Partículas que constituem os átomos e lhes conferem suas propriedades. Três tipos são conhecidos: elétrons (com carga negativa), nêutrons (sem carga) e prótons (com carga positiva). As primeiras orbitam o núcleo do átomo como uma nuvem, enquanto as duas últimas constituem o próprio núcleo e, por sua vez, são compostas de subpartículas ainda menores e mais efêmeras, chamadas quarks .

Química e Física

A química não intervém nas mudanças de estado, mas na física.

Química e física são disciplinas irmãs, mas olham para a realidade de diferentes pontos de vista. A química é a ciência da matéria, das reações e de suas composições. Em vez disso, a física é a ciência das forças que governam o mundo real e que determinam amplamente o estado (não a composição) da matéria.

Essa diferença de perspectiva pode ser compreendida se pensarmos nos estados da matéria: a água é composta por dois elementos químicos que compõem suas moléculas: hidrogênio e oxigênio (H2O). Isso continuará a ser o caso quando a água estiver no estado líquido , quando ela congela até o estado sólido e quando ela ferve em vapor .

Em cada um de seus estados físicos, a substância tem níveis de energia interna muito diferentes, como resultado da vibração de suas partículas de maneiras diferentes. Há uma mudança física , mas não uma mudança química , pois como no exemplo da água, o gelo e o vapor ainda possuem os mesmos elementos químicos.

Por outro lado, ao promover uma reação química da água com um metal , obtém-se o óxido , ou seja, muda a composição química de ambas as substâncias e obtém-se uma nova (óxido metálico), sem que a água deixe de ser líquida e a ferro deixando de ser sólido, isto é, sem alterar o estado físico da matéria.

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