Química ♥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.
HistóriaA história da
Química está intrinsecamente ligada ao desenvolvimento do
homem, já que abarca todas as transformações de matérias e as teorias correspondentes.
Os primeiros passosA 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 Antoine 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 racionalização da químicaUm 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.
A hipótese atomísticaUma 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.
A racionalização da matériaA 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 de 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.
Conceitos fundamentaisFases 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.