O que é Química?

A palavra ciência vem do latim scientia, que significa "conhecimento". Química é a ciência que estuda os materiais, as transformações sofridas por eles e as energias envolvidas nessas transformações.

A Química está presente na produção de inseticidas, adubos, ligas metálicas, medicamentos, fibras sintéticas, plásticos, tintas, alimentos; nos processos de corrosão, nas pilhas e baterias; na metalurgia; na indústria do petróleo; nos processos biológicos e em muitas outras áreas.

A Química pode ser dividida em:

1- Química Orgânica – estuda os compostos do elemento carbono.

2- Química Inorgânica – estuda os compostos dos demais elementos químicos.

3- Físico-Química – estuda certos pressupostos da Química associada à Física.

Idéia de Átomo

Toda e qualquer espécie de matéria é constituída por átomos. Nós podemos imaginar os átomos como sendo bolinhas minúsculas, tão pequenas que não podem ser vistas, nem mesmo com o auxílio de poderosos instrumentos ópticos.

Há vários tipos de átomos (bolinhas diferentes entre si), sendo cada uma deles maior ou menor, mais pesado ou mais leve que os demais.

São conhecidos, até o momento, mais de 100 tipos diferentes de átomos. Isso significa que qualquer material recolhido da natureza é constituído por, pelo menos, uma espécie daquelas bolinhas.

Idéia de material

Material, ou matéria, é tudo o que ocupa lugar no espaço e tem massa.

Exemplos: água, madeira, ferro, petróleo, ar.

Corpo é uma porção limitada de matéria.

Exemplos: uma barra de ouro, um pedaço de madeira etc.

Todo material é formado por átomos. A maneira como esses átomos se coloca, os tipos e as quantidades de átomos presentes diferenciam os três tipos de material que conhecemos:

Elemento Químico

Substância Pura

Mistura

Elemento químico

Leucipo e Demócrito (400 anos a.C.) sugeriam que a matéria não é continua, mas que é feita de minúsculas partículas indivisíveis (átomos), e aceitavam a idéia de existirem quatro elementos fundamentais: terra, ar, fogo e água. As proposições de Leucipo e Demócrito foram rejeitadas algum tempo depois por Aristóteles, que acreditava no modelo da matéria contínua, e seus argumentos permaneceram sem restrições até o século XVII.

De acordo com Aristóteles, a cada elemento estavam associadas duas qualidades.

Exemplos:

ar e fogo = quente

fogo e terra = seco

terra e água = frio

água e ar = úmido

Seria possível transformar um elemento em outro elemento pela mudança de suas qualidades. Assim, o fogo transforma-se em ar mudando a qualidade seco na qualidade úmido.

No século XVII, Newton derrubou a teoria de Aristóteles, quando explicou o comportamento de gases em termos de movimento de partículas finitas.

Ainda no século XVII, Robert Boyle contesta a existência de quatro elementos formadores (terra, ar, fogo e água). Não contradiz a idéia anterior de átomo e afirma que os elementos não são feitos por nenhuma substância mais simples que eles mesmos.

O mérito da proposta foi a possibilidade da existência de mais de 4 elementos, que foi confirmado a partir do século XVII com Lavoisier, que, em sua época, chegou a compilar uma lista de 23 elementos. Somente em 1808, J. Dalton propõe o princípio unificador, segundo o qual as propriedades conhecidas da matéria podem ser explicadas em termos de comportamento de partículas finitas, unitárias.

Como Demócrito, Dalton acreditava que o átomo seria a partícula elementar, a menor unidade da matéria. Entretanto, experiências posteriores demonstraram que o átomo consiste em unidades ainda menores.

Resumindo, os principais pontos da Teoria de Dalton eram:

a) os átomos são maciços e indivisíveis;

b) átomos de elementos diferentes são diferentes;

c) para formar os compostos, os átomos dos elementos ligam-se em proporções fixas e simples.

Elemento químico é o material formado por átomos iguais entre si (conjunto formado por todas as bolinhas de um mesmo tipo). Exemplo:

Símbolo

Cada elemento químico recebe um nome e um símbolo. O símbolo é retirado do nome do elemento em latim.

Em principio, é representado pela letra inicial maiúscula. Existindo vários elementos com a mesma letra inicial, utiliza-se mais uma letra, agora minúscula.

Exemplos:

Hidrogênio ......................................................H

Hélio ..............................................................He

Carbono...........................................................C

Sódio...............................................................Na (Natrium)

Fósforo............................................................P (Phosphorus)

Mercúrio..........................................................Hg (Hidrargirium)

Note que o símbolo pode representar tanto o elemento como o átomo do elemento.

Exemplo:

Elemento Feum átomo de Fe

Como dissemos anteriormente, são conhecidos, até o momento, mais de 100 tipos de átomos.

Ora, se o elemento químico é um material formado de átomos iguais, são conhecidos mais de 100 elementos químicos.

Representação de um átomo de hidrogênio: H

Representação de dois átomos de hidrogênio: 2H

Idéia inicial de molécula

Em geral, os átomos não se encontram isolados, mas se agrupam, formando moléculas.

Exemplos:

2 átomos de H se reúnem e formam uma molécula do gás hidrogênio.

H + H H2

2 átomos de H e 1 átomo de O se agrupam e formam uma molécula de água.

H + H + O H2O

De acordo com o que vimos até aqui, molécula é uma reunião de átomos ligados entre si, que podem ser iguais ou diferentes.

Substância pura

É um material formado por moléculas iguais entre si (um só tipo de molécula constitui a substância pura).

Exemplos:

N2 + N2 + N2 = 3N2

NH3 + NH3 + NH3 = 3NH3

a) Fórmula

É a representação gráfica da molécula de uma substância.

Exemplos: H2, H2O, NH3

Os números que aparecem na fórmula são chamados índices ou atomicidade e indicam quantos átomos de cada elemento químico estão presentes na molécula. Quando índice for igual a 1, ele não precisará ser mencionado.

Algumas observações importantes:

- Notar a diferença entre:

2H = H + H (2 átomos de H)

H2 = HH (1 molécula de H2)

- É errado dizer que em uma molécula de água há uma molécula H2 e um átomo de O. O correto é dizer que em uma molécula H2O existem dois átomos de H e um de O.

- A representação gráfica de três moléculas de hidrogênio é 3H2.

HH + HH + HH

b) Substância simples

É formada por um único elemento químico (um só tipo de átomo na molécula)

Exemplos: H2, O3, P4

c) Substância composta (ou composto)

É formada por átomos de mais de um elemento químico (mais de um tipo de átomo na molécula).

Exemplos: HCl, NH3, CO2

d) Conceito de molécula

É a menor partícula de uma substância pura que ainda conserva as suas propriedades químicas.

Podemos ir dividindo sucessivamente uma porção de uma substância pura, de modo que cada um dos pedacinhos em que a substância pura foi dividida ainda apresente as propriedades químicas da porção original. Contudo, tais divisões sucessivas têm um limite: a molécula. Assim, imaginamos que cada substância pura seja formada por um determinado tipo de molécula e que substâncias diferentes sejam formadas por moléculas diferentes.

Em um torrãozinho de açúcar, há um número enorme de moléculas de açúcar; em um copo de água pura, há um número gigantesco de outra espécie de moléculas (moléculas de água). Dissolvendo o açúcar em água, as moléculas se dispersam na (se misturam com a) água e não podem ser vistas, nem com os melhores instrumentos de óptica.

Mistura

Apresenta mais de uma espécie de molécula.

Deve-se observar que elemento químico tem, como representação, o símbolo.

Substância pura (simples ou composta) tem, como representação, a fórmula. Uma substância simples metálica é representada por símbolo. Assim, Fen é representado simplificadamente por Fe.

No entanto, mistura não tem representação específica. Normalmente é indicada pelos seus componentes.

Exemplo:

Mistura de água e açúcar; mistura de nitrogênio e gás carbônico; mistura de iodo e clorofórmio.

Há, no entanto, misturas que têm nomes particulares:

Ar atmosférico: 78% em volume de N2, 21% de O2, 0,9% de argônio (Ar), 0,03% de gás carbônico (CO2) e outros gases.

Álcool 96° G.L.: 96% de álcool e 4% de água. O grau G.L. (Gay Lussac) indica a porcentagem de álcool na mistura de álcool e água.

Gasolina: mistura de compostos chamados hidrocarbonetos: C7H16 + C8H18 + C9H20 etc.

Ouro 18K (quilates): mistura de 75% de ouro e 25% de cobre. Ouro 24K é o ouro puro.

Aço: mistura de ferro e carbono.

Latão: mistura de cobre e zinco.

Bronze: mistura de cobre e estanho.