A Química é uma disciplina fundamental no mundo da ciência. Esta ciência dedica-se ao estudo da matéria, sua composição, estrutura, propriedades e transformações. Ao longo da história, a química desempenhou um papel crucial na compreensão e no avanço da humanidade em áreas que vão desde a medicina e indústria até à tecnologia e energia.
Nesta seção abordaremos temas relacionados à química: seus conceitos básicos, os principais ramos desta disciplina e algumas das leis fundamentais que regem esta ciência.
O que é química?
Química é a ciência que estuda a matéria e como os átomos e moléculas que a compõem interagem. A matéria é tudo o que nos rodeia: o ar que respiramos, a água que bebemos, os alimentos que consumimos e os materiais que constituem o nosso ambiente. A química busca compreender a estrutura da matéria em nível molecular e como ela se comporta sob diversas condições.
Um dos conceitos-chave da química é o do átomo. Os átomos são as menores unidades de um elemento químico e consistem em um núcleo central de prótons e nêutrons, rodeado por elétrons em órbita. A combinação de diferentes tipos de átomos dá origem à formação de moléculas e compostos químicos.
Conceitos básicos de química
O estudo da química está associado a um grande número de nomes e conceitos.
Os conceitos básicos mais importantes são os seguintes:
Elementos e compostos químicos
Elementos químicos são substâncias que consistem em um único tipo de átomo, como oxigênio (O) ou hidrogênio (H). Os elementos são encontrados na tabela periódica, que lista todos os elementos conhecidos e organiza suas propriedades de forma sistemática.
Já os compostos são formados pela combinação de dois ou mais elementos em proporções definidas. Por exemplo, a água (H2O) é um composto composto por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio.
Reações químicas
As reações químicas são processos nos quais as ligações entre os átomos são quebradas e novas ligações são formadas, levando à criação de novas substâncias. Numa equação química, os reagentes são representados à esquerda e os produtos à direita.
Por exemplo, a combustão do metano é representada como:
CH4 (metano) + 2O2 (oxigênio) → CO2 (dióxido de carbono) + 2H2O (água)
Estados da matéria
A matéria pode existir em três estados principais: sólido, líquido e gasoso. Esses estados dependem da energia cinética das partículas que constituem a matéria.
No estado sólido, as partículas estão muito próximas umas das outras e possuem baixa energia cinética. No estado líquido, as partículas estão mais afastadas e possuem energia cinética moderada. Finalmente, no estado gasoso, as partículas são separadas e possuem alta energia cinética.
Principais ramos da química
A química é uma disciplina ampla dividida em vários ramos principais, cada um dos quais enfoca aspectos específicos da ciência química:
1. Química Inorgânica
A química inorgânica se preocupa com o estudo de compostos químicos que não contêm ligações carbono-hidrogênio (CH). Isso inclui elementos como metais, minerais e compostos inorgânicos.
A química inorgânica é fundamental na indústria, na metalurgia e na síntese de materiais.
2. Química Orgânica
A química orgânica concentra-se no estudo de compostos contendo ligações carbono-hidrogênio (CH), incluindo hidrocarbonetos e uma ampla variedade de compostos orgânicos.
Este ramo é essencial na fabricação de produtos químicos, medicamentos e na síntese de materiais orgânicos.
3. Físico-química
A físico-química investiga os princípios físicos e matemáticos que governam as reações químicas e as propriedades da matéria. Este ramo inclui termodinâmica, cinética química e espectroscopia.
4. Química analítica
A química analítica dedica-se à identificação e quantificação de produtos químicos em amostras. Utiliza técnicas como espectroscopia e cromatografia para realizar análises qualitativas e quantitativas.
5. Bioquímica
A bioquímica é uma disciplina científica que se localiza na intersecção entre a biologia e a química. Ele se concentra no estudo das moléculas e reações químicas que sustentam a vida nos organismos.
A bioquímica investiga como as biomoléculas, como proteínas, ácidos nucléicos, lipídios e carboidratos, interagem e participam de processos biológicos fundamentais, como síntese de proteínas, replicação de DNA e obtenção de energia por meio da respiração celular e fotossíntese.
6. Química orgânica sintética
A química orgânica sintética concentra-se na síntese e criação de novos compostos orgânicos para aplicações na fabricação de produtos químicos, medicamentos e materiais avançados.
7. Química inorgânica sintética
A química inorgânica sintética é semelhante à química orgânica sintética, mas concentra-se na síntese de compostos e materiais inorgânicos, incluindo metais de transição e materiais avançados.
Leis fundamentais da química
A química é governada por uma série de leis fundamentais que descrevem como os átomos e as moléculas interagem.
Algumas das leis mais importantes incluem:
1. Lei da conservação da massa
A lei da conservação da massa afirma que a massa total dos reagentes em uma reação química é igual à massa total dos produtos. Em outras palavras, a matéria não é criada nem destruída, apenas se transforma.
2. Lei das proporções definidas
A lei das proporções definidas afirma que os elementos sempre se combinam em proporções fixas e definidas por massa quando formam compostos químicos. Isso significa que um determinado composto químico sempre tem a mesma proporção de átomos.
3. Lei das múltiplas proporções
A lei das proporções múltiplas afirma que quando dois elementos formam mais de um composto químico, as massas de um dos elementos que se combinam com uma massa fixa do outro elemento estão em proporções simples e inteiras.
4. Lei da conservação de energia
A lei da conservação da energia (que está incluída na primeira lei da termodinâmica) afirma que a energia não é criada nem destruída, apenas transformada de uma forma para outra.
Nas reações químicas, a energia pode ser convertida de uma forma para outra, como de energia cinética em energia potencial.
5. Lei de Avogrado
A lei de Avogadro afirma que volumes iguais de gases à mesma temperatura e pressão contêm o mesmo número de moléculas. Isto é essencial para calcular quantidades de substâncias em química.
