Química é a
ciência que estuda a
composição,
estrutura,
propriedades da matéria, as mudanças sofridas por ela durante as
reações químicas e sua relação com a
energia.
2 3 O desenvolvimento desta ciência teve como base as observações de
experimentos, sendo portanto, considerada uma ciência experimental. O cientista irlandês
Robert Boyle
é tido por muitos como o iniciador da química moderna, já que, em
meados do século XVII, ele executou experimentos planejados,
estabelecendo através deles
generalizações. Apesar dos méritos de Boyle, muitos consideram o francês
Antoine Laurent Lavoisier, que viveu no século XVIII, o pai da química, especialmente devido ao seu trabalho sobre o conceito de
conservação da massa, sendo este considerado o marco do estabelecimento da química moderna, ocasionando a chamada
Revolução Química. Os estudos de Lavoisier foram referência para que fosse proposto por
John Dalton, no início do
século XIX, o primeiro
modelo atômico.
A química experimentou grande desenvolvimento teórico e metodológico
durante o século XX, especialmente pelo estabelecimento da
mecânica quântica,
métodos espectroscópicos e
metodologias de síntese orgânica, que impulsionaram o descobrimento de novos fármacos, determinação da
estrutura química de moléculas, como o
ácido desoxirribonucleico
e sofisticação das teorias já existentes. As disciplinas de química são
agrupadas basicamente em cinco grande divisões a saber: a
Química Inorgânica (que estuda a matéria inorgânica), a
Química Orgânica (que estuda os compostos de carbono), a
Bioquímica (que estuda a composição e reações químicas de substâncias presentes em
organismos biológicos), a
Físico-Química (que compreende os aspectos energéticos dos sistemas químicos em escalas macroscópicas, molecular e atômica) e a
Química Analítica (que analisa materiais e ajuda a compreender a sua composição, estrutura e quantidade). A Química é chamada muitas vezes de
ciência central porque é a ponte entre outras ciências como a
Física e outras
ciências naturais, como
Geologia e
Biologia.
4 nota 2 É considerada, juntamente com a
Física e a
Matemática, uma
ciência exata.
A química possui papel fundamental no desenvolvimento tecnológico, pois
a utilização dos conceitos e técnicas desta ciência permite a obtenção
de novas
substâncias, além de preocupar-se com a prevenção de danos e exploração sustentável do
meio ambiente..
História
O Alquimista, de Pietro Longhi.
Os
filósofos gregos Empédocles e
Aristóteles acreditavam que as
substâncias eram formadas por
quatro elementos:
terra,
vento,
água e
fogo. Paralelamente, discorria outra teoria, o
atomismo, que postulava que a matéria era formada por
átomos, partículas indivisíveis que se podiam considerar a unidade mínima da matéria. Esta teoria, proposta pelo filósofo grego
Demócrito de Abdera,
não foi popular na cultura ocidental, dado o peso das obras de
Aristóteles na Europa. No entanto, tinha seguidores (entre eles
Lucrécio) e a ideia ficou presente até o princípio da
Idade Moderna.
Entre os séculos III a.C. e o
século XVI d.C a química estava dominada pela
alquimia. O objetivo de investigação mais conhecido da alquimia era a procura da
pedra filosofal,um método hipotético capaz de transformar os metais em
ouro
e o elixir da longa vida. Na investigação alquímica desenvolveram-se
novos produtos químicos e métodos para a separação de elementos
químicos. Deste modo foram-se assentando os pilares básicos para o
desenvolvimento de uma futura química experimental.
A separação da Alquimia
A química, como é concebida atualmente, começa a desenvolver-se entre os séculos
XVI e
XVII. Nesta época estudou-se o comportamento e propriedades dos
gases estabelecendo-se técnicas de
medição. Aos poucos, foi-se desenvolvendo e refinando o conceito de
elemento como uma substância elementar que não podia ser descomposto em outras. Também esta época desenvolveu-se a
teoria do flogisto para explicar os processos de
combustão.
Robert Boyle desenvolveu sua
magnum opus "O Químico Cético",
abandonando as teorias aristotélicas de alquimia e contemplando a
pesquisa experimental e conclusões com base em experimentos.
Georg Ernst Stahl e
Johann Joachim Becher desenvolveram em 1700 a
teoria do flogisto.
Esta teoria, que se manteve por 80 anos até ser refutada, afirmava que
as substâncias suscetíveis de sofrer combustão continham o flogisto, e
que o processo de combustão consistia basicamente na perda desta
substância. A causa da má interpretação da teoria do flogisto era a
então substância ainda desconhecida presente no ar, o
oxigênio.
Joseph Priestley,
estudando a composição do ar, percebeu a existência de uma substância
no ar, a qual participava dos processos respiratórios e promovia reações
de oxidação de metais aos seus óxidos. A teoria de elementos de Boyle
considerava que um elemento químico era uma pluralidade de átomos
idênticos, indivisíveis.
Por volta do
século XVIII
a química adquire definitivamente as características de uma ciência
experimental. Desenvolvem-se métodos de medição cuidadosos que permitem
um melhor conhecimento de alguns
fenômenos como o da combustão da matéria,
Antoine Lavoisier,
o responsável por perceber a presença do carbono nos seres vivos e a
complexidade de suas ligações em relação aos compostos inorgânicos e
refutador da teoria do flogisto, e assentou finalmente os pilares
fundamentais da química moderna.
Desenvolvimento da tabela periódica
Antes do
século XIX,
os químicos acreditavam que os compostos obtidos a partir de organismos
vivos eram demasiadamente complexos para serem sintetizados. De acordo
com o conceito de
vitalismo,
a matéria orgânica era dotado de uma "força vital". Estes compostos
foram nomeados como "orgânicos", porém durante a primeira metade do
século XIX, os cientistas descobriram que os compostos orgânicos
poderiam ser sintetizados em laboratório. Em 1828,
Friedrich Wöhler produziu a
ureia, um componente da
urina, a partir do sal inorgânico
cianato de amônio
e embora Wöhler sempre tenha sido cauteloso sobre a alegação de que
teria refutado a teoria da força vital, este evento tem sido muitas
vezes visto como um marco para o estabelecimento da química orgânica. A
descoberta do
petróleo
e a sua separação em frações de acordo com a diferença no ponto de
ebulição de seus componentes foi outra etapa importante da história da
ciência. Já a
indústria farmacêutica teve seu início na última década do século 19, com a fabricação de
ácido acetilsalicílico (mais conhecido por como aspirina) pela
Bayer na
Alemanha.
6
O primeiro método de análise instrumental foi desenvolvido por
Robert Bunsen e
Gustav Kirchhoff e foi baseado na
espectroscopia de absorção atômica de chama. Utilizando esta técnica, eles descobriram, em 1860, elementos como o
rubídio (Rb) e o
césio (Cs).
8
Durante este período a análise instrumental tornou-se progressivamente
dominante. Em particular, muitas das técnicas espectroscópicas e de
espectrometria básicas foram descobertas no início do século 20 e
aperfeiçoadas até o final do século 20.
9 Os
processos de separação se desenvolveram na linha de tempo de modo similar e também tornaram-se cada vez mais instrumentais.
10
Bioquímica e química quântica
A bioquímica, anteriormente chamada de química biológica ou fisiológica.
11
, surgiu a partir das investigações de fisiologistas e químicos sobre
compostos e conversões químicas em seres humanos e plantas no século XIX
12 13 O termo bioquímica foi proposto pelo químico e médico alemão
Carl Neuberg (1877-1956) em
1903, embora no século XIX grandes pesquisadores como
Wohler,
Liebig,
Pasteur e
Claude Bernard estudassem a química da vida sobre outras denominações.
11 14 .
Com a
II Guerra Mundial, o mundo ingressou na era atômica, marcada pelo descobrimento dos elementos transurânicos e pelos avanços na
radioquímica.
A disponibilização de isótopos permitiu a realização de experimentos
importantes sobre o comportamento cinético e mecanístico dos compostos
inorgânicos, o qual foi racionalizado por
Henry Taube,
em 1949, com base nas teorias de ligação. O entendimento lógico do
caráter lábil/inerte dos compostos de coordenação lançou a semente dos
mecanismos de transferência de elétrons, propostos por Taube em 1953,
definitivamente consagrados com o Prêmio Nobel que lhe foi outorgado em
1983.
Desde a metade do século XX com o desenvolvimento de novas técnicas
como a cromatografia, a difracção de raios X, marcação por isótopos e o
microscópio eletrônico
houve avanço na área da bioquímica. Estas técnicas abriram o caminho
para a análise detalhada e a descoberta de muitas moléculas e rotas
metabólicas das células, como a
glicólise,
ciclo de Krebs (ciclo dos
ácidos tricarboxílicos) e a
fosforilação oxidativa (cadeia transportadora de elétrons).
Princípios da química moderna
Tradicionalmente, os princípios da química se iniciam com o estudo das
partículas elementares, átomos, moléculas,
15 substâncias e outros agregados da matéria.
Matéria é tudo aquilo que ocupa
espaço e possui
massa de repouso (ou
massa invariante). É um termo geral para a substância da qual todos os
objetos físicos consistem.
16 17 Tipicamente, a matéria inclui
átomos e outras
partículas que possuem massa. A massa é dita por alguns como sendo a quantidade de matéria em um objeto e
volume é a quantidade de espaço ocupado por um objeto, mas esta definição confunde massa com matéria, que não são a mesma coisa.
18
Diferentes campos usam o termo de maneiras diferentes e algumas vezes
incompatíveis; não há um único significado científico que seja consenso
para a palavra "matéria", apesar do termo "massa" ser bem definido. A
matéria pode ser encontrada principalmente nos estados sólido, líquido e
gasoso, em forma isolada ou em combinação. Reações químicas
19
e outras transformações como as mudanças de fase envolvem o rearranjo
de ligações químicas e outras interações entre as moléculas. Estas
transformações envolvem invariavelmente diversos conceitos importantes
como
energia,
equilíbrio químico
entre outros. A seguir serão explanados as principais entidades usadas
para descrever a matéria bem como alguns conceitos que permeiam as
transformações sofridas pela matéria.
Espécies químicas
Átomo
Ver artigo principal:
Átomo
O átomo é a unidade básica de matéria que consiste de um núcleo denso central rodeado por uma nuvem de
elétrons de carga negativa. O núcleo atômico contem
prótons carregados positivamente e nêutrons eletricamente neutros (exceto o
hidrogênio-1, que é o
nuclídeo estável sem neutrons). Os elétrons de um átomo interagem com o núcleo por
força eletromagnética,
e do mesmo modo, um grupo de átomos permanecem ligados uns aos outros
por ligações químicas baseadas nesta mesma força, formando uma molécula.
Um átomo que contém o mesmo número de prótons e elétrons é
eletricamente neutro, caso contrário é carregado positivamente ou
negativamente e é chamado de
íon. Um átomo é classificado de acordo com o número de prótons e neutrons no seu núcleo: o número de prótons determina o
elemento químico e o número de neutrons determina o
isótopo do elemento.
nota 3 O modelo atualmente aceito para explicar a estrutura atômica é o
modelo da mecânica quântica.
21
Elemento
Elemento químico é o termo coletivo para todos os tipos de átomos com o mesmo
número atômico.
Assim, todos os átomos de um elemento químico possuem necessariamente o
mesmo número de prótons no núcleo. Um elemento é identificado por um
símbolo, uma abreviatura que é na maioria dos casos derivada do nome em
latim do elemento (por exemplo,
Pb (
plumbum),
Fe (
ferrum). Os elementos estão dispostos na
tabela periódica em ordem crecente do número atômico. Um total de 118 elementos são conhecidos até esta data (2013).
Composto
Um composto químico é uma substância química pura composta por dois ou mais elementos químicos diferentes.
22 23 24
Os compostos químicos têm uma estrutura química única e definida e
consistem em uma razão fixa de átomos, que são mantidos juntos num
arranjo espacial definida por ligações químicas. Os átomos de um
composto químico podem ser unidos por
ligações covalentes,
ligações iônicas,
ligações metálicas ou por
ligações covalentes coordenadas.
Os elementos químicos não são considerados compostos químicos, mesmo
que consistam em moléculas que contenham múltiplos átomos de um único
elemento (como H
2, S
8, etc), sendo estas chamadas moléculas diatômicas ou moléculas poliatômicas.
25
A nomenclatura de compostos químicos é uma parte crucial da linguagem
química. No início da história, estes eram batizados com o nome de seu
descobridor. No entanto hoje, a nomenclatura padrão é definida pela
União Internacional de Química Pura e Aplicada (
IUPAC). O sistema IUPAC de nomenclatura permite a especificação dos compostos por nomes específicos.
Substância
Uma substância química é um tipo de matéria com composição e conjunto de propriedades definidos.
26
Estritamente falando, uma mistura de compostos, elementos e compostos
ou elementos não é uma substância química, mas pode ser chamado de
produto químico. A maioria das substâncias que encontramos em nossa vida diária são misturas, como por exemplo a
ar e a
biomassa.
Molécula
A estrutura de uma molécula apresenta ligações covalentes e é eletricamente neutra, como observado na estrutura do
Paclitaxel.
Uma molécula é uma entidade eletricamente neutra formada de dois ou mais átomos unidos por ligações covalentes.
27 28 29 30 31 32 As moléculas são distinguidas dos íons pela ausência de
carga elétrica. No entanto, em física quântica, química orgânica e bioquímica, o termo
molécula
é usado frequentemente com menor rigor, sendo aplicado também aos íons
poliatômicos. Na teoria cinética dos gases, a molécula termo é
frequentemente utilizado para qualquer partícula gasosa,
independentemente da sua composição. De acordo com esta definição,
átomos de
gases nobres são considerados moléculas, apesar do fato de que elas são compostas por um único átomo sem ligação química.
33 Uma molécula pode ser constituída por átomos de um único elemento químico, tal como com o oxigênio gasoso (O
2), ou de diferentes elementos, como acontece com a água (H
2O).
Átomos e complexos ligados por ligações não-covalentes, como pontes de
hidrogênio ou ligações iônicas geralmente não são considerados moléculas
individuais.
34
Íon
Ver artigo principal:
Íon
O
íon (português brasileiro) ou ião (português europeu) é uma partícula eletricamente carregada, ou seja, é um átomo ou uma molécula que perdeu ou ganhou elétrons. Um íon é chamado
cátion quando perde um ou mais elétrons, que são negativos, ficando carregado positivamente (por exemplo, o cátion sódio: Na
+). Por outro lado, os
ânions são os íons carregados negativamente, ou seja, ganharam eletróns (por exemplo, ânion cloreto: Cl
-). Como exemplos de íons poliatômicas podem ser citados os íon
hidróxido (OH
-) ou o íon
fosfato (PO
43-). Os íons no
estado gasoso são frequentemente chamados de
plasma.
Conceitos envolvidos na transformação da matéria
Acidez e basicidade
Substâncias possuem propriedades ácidas e/ou básicas. Existem
diferentes teorias que explicam o comportamento ácido-base. A mais
simples é a teoria de Arrhenius, que diz que um ácido é uma substância
que produz íons
hidrônio, quando dissolvida em água; e uma base é uma substânccia que produz íons
hidroxila, quando dissolvida em água. De acordo com a
teoria ácido-base de Brønsted-Lowry,
ácidos são substâncias que doam um cátion hidrogênio a outra substância
em uma reação química; por extensão, uma base é a substância que recebe
estes íons hidrogênio. A terceira teoria é teoria ácido-base de Lewis, o
qual é baseado na formação de ligações químicas. A teoria de Lewis
explica que um ácido é uma substância que é capaz de aceitar um
par de elétrons
de uma outra substância durante o processo de formação da ligação
química, enquanto que a base é uma substância que cede um par de
elétrons para formar uma nova ligação.
35
Existem várias outras maneiras em que uma substância pode ser
classificada como um ácido ou de uma base, como é evidente na história
deste conceito.
36
A acidez pode ser mensurada especialmente por dois métodos. Uma delas, com base na definição de Arrhenius de acidez, é o
potencial hidrogeniônico (pH). O pH é definido como o
logarítmo decimal do inverso da
atividade de íons hidrogênio,
aH+, em uma solução.
37 Assim, as soluções que têm um baixo pH tem alta concentração de íons hidrônio, e pode-se dizer que são mais ácidas.
Outra maneira, que tem como base a definição de Bronsted-Lowry, é a
constante de dissociação de um ácido (K
a),
que medem a capacidade relativa de uma substância para agir como um
ácido sob a definição de Bronsted-Lowry. Isto é, as substâncias com um K
a maior são mais propensas a doar íons hidrogênio em reações químicas do que aquelas com menores valores de K
a.
Fase
Ver artigo principal:
Fase
Em ciências físicas,
fase é uma região do espaço (um
sistema termodinâmico), no qual todas as propriedades físicas são essencialmente uniformes.
38 Exemplos de propriedades físicas incluem a
densidade,
índice de refração,
magnetização
e composição química. Uma descrição mais simples é que uma fase é uma
região de um material que é quimicamente uniforme, fisicamente distinta e
(frequentemente) mecanicamente separáveis. Num sistema composto por
gelo e água num frasco de vidro, os cubos de gelo são uma fase, a água é
uma segunda fase e o ar úmido sobre a água é uma terceira fase.
A termo
fase é usado às vezes como sinônimo de
estado da matéria.
Além disso, por vezes é utilizado para se referir a um conjunto de
estados de equilíbrio demarcados em termos de variáveis de estado,
tais como pressão e temperatura por um limite de fase em um
diagrama de fases.
Como os limites de fase se relacionam às alterações na organização da
matéria, tais como a mudança do estado líquido para o estado sólido ou
de uma alteração mais sutil de uma estrutura de cristal para o outro,
este último uso é semelhante à utilização de
fase como sinônimo de estado da matéria. No entanto, o uso dos termos
estado da matéria e
diagrama de fase
não são compatíveis com a definição formal citada acima e o significado
pretendido deve ser determinado a partir do contexto em que o termo é
utilizado. Diferentes tipos de estados ou fases são considerados com o
sólido,
líquido e
gasoso, o
condensado de Bose-Einstein e o
plasma, sendo que esttes dois últimos são estudados em níveis avançados da
física.
Ligação
Reação
Vídeo demonstrando uma reação química. Duas soluções incolores são
misturadas (uma solução contendo íons persulfato ou outra contendo íons
iodeto). Aparentemente nada acontece. Passados alguns segundos, a
solução se torna azulada.
Iodo molecular e íons
sulfato são os produtos desta reação.
Uma reação química é um processo que leva a transformação de uma substâncias a outra.
39
Classicamente, as reações químicas compreendem alterações que envolvem o
movimento dos elétrons na formação e quebra de ligações químicas entre
os átomos. A substância (ou substâncias) inicialmente envolvida numa
reação química é chamada de
reagente. As reações químicas produzem um ou mais
produtos,
que em geral têm propriedades diferentes das dos reagentes. Reações
muitas vezes consistem de uma sequência de subetapas e as descrição
exata sobre o curso destas reações ilustram um
mecanismo de reação. As reações químicas são descritas com
equações químicas que apresentam graficamente os materiais de partida, os produtos finais e os intermediários, por vezes, as condições de reação.
Reações químicas acontecem a uma
taxa reacional
característica a uma dada concentração e temperatura. Reações que
ocorrem rapidamente são descritas como espontâneas, que não exigem o
fornecimento de energia extra. As reações não espontâneas ocorrem tão
lentamente que exigem a introdução de algum tipo de energia adicional
(tal como o calor, luz ou de eletricidade), a fim de se completar ou
atingir o
equilíbrio químico.
Diferentes reações químicas são combinadas durante a
síntese química, de modo a obter um produto desejado. Em bioquímica, uma série de reações químicas formam as
vias metabólicas. Estas reações são geralmente mediadas por
enzimas. Estas enzimas catalisam muitas reações que não ocorreriam sob condições presentes no interior de uma célula.
Mol
Ver artigo principal:
Mol
Redox
Reações redox (redução-oxidação) incluem todas as reações químicas em que átomos têm o seu
estado de oxidação alterado por transferência de elétrons, seja pelo ganho (
redução) ou perda de elétrons (
oxidação).
As substâncias que possuem a capacidade de oxidar outras substâncias
são chamadas de oxidantes (agentes oxidantes). Do mesmo modo, as
substâncias que tem a capacidade de reduzir outras substâncias são ditas
redutoras e são conhecidos como agentes redutores. Um redutor transfere
elétrons a outra substância, então ele sofre oxidação. A oxidação e
redução refletem a alteração no
número de oxidação
- a transferência efectiva de electrões nunca pode ocorrer. Assim, a
oxidação é melhor definida como um aumento no número de oxidação, de
redução e como uma diminuição no número de oxidação.
Equilíbrio
Em uma reação química, o
equilíbrio químico é o estado em que ambos os reagentes e produtos estão presentes em concentrações e estas não tendem a se alterar com o tempo.
44
Geralmente, este estado resulta quando a reação (produtos para
reagentes) prossegue à mesma taxa que a reação inversa (produtos para
reagentes). As taxas reacionais de ambas não são iguais a zero, mas
sendo iguais, não existem alterações líquidas das concentrações tanto
dos reagentes quanto dos produtos. Este processo é chamado de
equilíbrio dinâmico.
45 46
Energia
No contexto de química, a energia é um atributo de uma substância
como uma consequência da agregação de sua estrutura atômica ou
molecular. Uma vez que uma transformação química gera mudanças na
estrutura de uma substância, o processo é invariavelmente acompanhado
por um aumento ou diminuição de energia nas substâncias envolvidas.
Parte da energia é transferida entre o ambiente e os reagentes sob a
forma de calor ou de luz, assim, os produtos de uma reação podem ser
mais ou menos energéticos do que os reagentes.
As reações químicas são invariavelmente impossível, a menos que os reagentes superem uma barreira de energia conhecida como
energia de ativação. A velocidade de uma reação química (em dada temperatura
T) está relacionada com a energia de ativação
E pelo
Fator de Boltzmann,
- que expressa a possibilidade de uma molécula ter uma energia maior ou igual a
E em dada temperatura
T. Esta dependência exponencial da taxa de reação em dada temperatura é conhecida como
equação de Arrhenius.
A energia de ativação necessária para que uma reação química ocorra
pode ser na forma de calor, luz, eletricidade ou força mecânica sob a
forma de
ultra-som.
47
O conceito de energia livre, que também incorpora considerações sobre
entropia,
é um meio muito útil para prever a possibilidade de ocorrência de uma
reação química e determinar o estado de equilíbrio de uma reação em
termodinâmica química. A reacção só é possível se a mudança total na energia livre de Gibbs negativa,
, e, se for igual a zero, a reação química está em equilíbrio.
Existem apenas limitados possíveis estados de energia para elétrons, átomos e moléculas. Estas são determinadas pelas regras da
mecânica quântica, que exigem
quantização da energia. Os átomos e moléculas em um estado energético estão em
estado excitado.
Moléculas e átomos que substância neste estado energético são
frequentemente muito mais reativos, isto é, mais passíveis de reações
químicas.
A fase de uma substância é determinada pela sua energia própria e a energia do ambiente. Quando as
forças intermoleculares
de uma substância é tal que a energia do ambiente não é suficiente para
superá-las, ocorrem então as fases mais ordenada, como líquido e
sólido, como é o caso com a água (H
2O), um líquido à temperatura ambiente porque a sua moléculas estão ligados por ligações de hidrogênio.
48 O
sulfeto de hidrogênio (H
2S) é um gás a temperatura e pressão padrão, porque suas moléculas interagem por interações dipolo-dipolo, que são mais fracas.
A transferência de energia a partir de uma substância química para outra depende do tamanho dos
quantas
de energia emitidos a partir de uma substância. No entanto, a energia
térmica é frequentemente transferida mais facilmente de qualquer
substância para outra, porque os
fônons responsáveis pelos níveis de energia vibracional e rotacional em uma substância têm muito menos energia do que os
fótons
invocados para a transferência de energia eletrônica. Assim, pdevido os
níveis de energia vibracional e rotacional serem mais próximos
espacialmente mais espaçados do que os níveis eletrônicos de energia, o
calor é mais facilmente transferido entre substâncias em relação à luz
ou de outras formas de energia electrônica. Por exemplo, a radiação
eletromagnética ultravioleta não é transferida com o máximo de
eficiência de uma substância a outra como a energia térmica ou elétrica.
A existência de níveis de energia característicos para as diferentes
substâncias químicas é útil para a sua identificação por meio da análise
de
linhas espectrais. Diferentes tipos de espectros são frequentemente utilizados em espectroscopia, por exemplo, o
infravermelho e
microondas. A espectroscopia também é utilizada para identificar a composição de objetos remotos - como
estrelas e
galáxias distantes - analisando os seus espectros de radiação.
Química inorgânica
A química inorgânica estuda todos os elementos da
tabela periódica e alguns compostos de carbono. A química orgânica dedica-se especialmente ao estudo dos compostos de carbono.
Química inorgânica é o campo da química que estuda a estrutura, reatividade e preparação dos
compostos inorgânicos e
organometálicos.
Este domínio abrange todos os compostos químicos, com exceção dos
compostos orgânicos, que são temas de estudo da química orgânica. A
distinção entre as duas disciplinas está longe de ser absoluta e há
muita sobreposição, especialmente na disciplina
química organometálica. A química inorgânica tem aplicações em todos os aspectos da
indústria química, incluindo
catálise,
ciência dos materiais,
pigmentos,
surfactantes,
revestimentos,
medicamentos,
combustíveis e
agricultura.
49
Classificação dos compostos inorgânicos
Uma dos conceitos para explicar a basicidade ou acidez de um composto é a
Teoria de Lewis. Na figura é ilustrado a reação de protonação de uma molécula de
amônia:
o par de elétrons livre do átomo de nitrogênio é "doado" ao íon
hidrogênio para formar o íon amônio, caracterizando deste modo a amônia
como uma base de Lewis.
Um óxido é um composto químico que contém pelo menos um átomo de oxigênio e um outro elemento químico em sua
fórmula química. Óxidos de metais contêm tipicamente um ânion de oxigênio no
estado de oxidação de -2. A maior parte da
crosta terrestre
é constituída de óxidos sólidos, resultado de elementos que são
oxidados pelo oxigênio no ar ou dissolvido na água. A combustão de
hidrocarbonetos produz os dois principais óxidos de carbono:
monóxido de carbono e
dióxido de carbono.
A definição para ácidos segue o raciocínio contrário da definição de
base. A teoria de Brønsted-Lowry define como ácidos substâncias que doam
íons hidrogênio, enquanto a teoria mais geral de Lewis define ácidos
como aceitadores de par de elétrons. A teoria de Arrhenius define como
ácidos espécies que liberam íons hidrogênio em solução aquosa.
Química de coordenação
pentacarbonilo de ferro: exemplo estrutural de um composto de coordenação contendo um metal de transição (ferro) e ligantes (monóxido de carbono).
Os principais elementos da
tabela periódica estão nos grupos da 1, 2 e 13-18 (excluindo o hidrogênio), mas devido à sua reatividade, os elementos do grupo 3 (
Sc,
Y,
La) e do grupo 12 (
Zn,
Cd e
Hg) são também geralmente incluídos entre os principais.
Principais compostos de grupo
Compostos do grupo principal são conhecidos desde os primórdios da química como o
enxofre elementar e o
fósforo branco. Experimentos com oxigênio, O
2, realizados por
Lavoisier e
Priestley não só identificou um gás diatômico importante, mas abriu o caminho para descrever compostos e reações de acordo com
razões estequiométricas. A descoberta de uma
síntese da amônia bastante prática usando catalisadores de
ferro por
Carl Bosch e
Fritz Haber
no início de 1900 impactou a humanidade profundamente, demonstrando a
importância da síntese inorgânica. Típicos compostos do grupo principal
são SiO
2, SnCl
4, e N
2O. Muitos
compostos do grupo principal pode também ser classificados como
"organometálicos", uma vez que contêm grupos orgânicos, por exemplo,
B(CH
3)
3). Os compostos do grupo principal também ocorrem na natureza, por exemplo, fosfato de
DNA e, portanto, podem ser classificados como
bioinorgânicos.
Por outro lado, os compostos orgânicos que não estão ligados a
hidrogênio são classificados como compostos inorgânicos, tais como os
fulerenos e os óxidos de carbono.
Os compostos que contêm metais do grupo 4 a 11 são considerados compostos de
metais de transição.
Alguns compostos de um metal do grupo 3 ou 12 são, por vezes, também
incorporadas neste grupo, mas também muitas vezes classificados como
compostos do grupo principal. Compostos de metais de transição mostram
uma química de coordenação rica, variando de
tetraedros de
titânio (por exemplo, TiCl
4) à
geometria quadrado planar de alguns complexos de
níquel e complexos de coordenação octaédrica para compostos de
cobalto. Uma gama de metais de transição podem ser encontrados em compostos biologicamente importantes, tais como o
ferro na
hemoglobina.
Química analítica
Química analítica é um ramo da química que visa estudar a composição química de um material ou de uma
amostra, usando
métodos laboratoriais. É dividida em
química analítica quantitativa e
química analítica qualitativa.
A busca por métodos de análise mais rápidos, seletivos e sensíveis
também é um dos objetivos essenciais da química analítica. Na prática, é
difícil encontrar um método de análise que combinem essas três
características e, em geral, qualquer uma delas pode ser suprimida em
benefício de outra.
Química analítica quantitativa
Em química, análise quantitativa é a determinação da abundância relativa ou absoluta (muitas vezes expressa como uma
concentração)
de uma, várias ou todas as substâncias presentes em uma amostra. Vários
métodos foram desenvolvidos para este tipo de análise, dentre elas a
análise gravimétrica e a
análise volumétrica. A análise gravimétrica descreve um conjunto de métodos para a determinação da quantidade de um
analito
com base na massa sólida. Um exemplo simples é a determinação da
quantidade de sólidos em suspensão em uma amostra de água: um volume
conhecido de água é
filtrado e os sólidos recolhidos no filtro são então pesados.
51 52
A análise gravimétrica fornece dados precisos sobre a composição de uma
amostra e seu tempo de execução pode ser elevado. Já a análise
volumétrica, por outro lado, é rápida e os resultados são na maioria dos
casos satisfatórios: estas análises consistem basicamente em processos
de
titulação,
também conhecido como titulometria, onde são monitorados os volumes
usados nestas etapas. Um reagente, chamado o titulante é preparado como
uma solução padrão. Uma concentração conhecida e volume de titulante
reage com uma solução de analito ou de titulante
53 , para determinar a concentração. Análise volumétrica pode ser simplesmente uma
titulação com base numa
reação de neutralização, mas também pode ser uma
precipitação ou uma reação de formação de um
complexo, bem como a titulação com base em uma
reação redox.
No entanto, cada método de análise quantitativa tem uma especificação
geral, em neutralização, por exemplo, a reação que ocorre é entre um
ácido e uma base, a qual produz um sal e
água, daí o nome de neutralização. Nas reações de precipitação, a
solução padrão é na maioria dos casos de
nitrato de prata,
que é usada para reagir com os íons presentes na amostra no intuito de
formar um precipitado insolúvel. Métodos de precipitação são muitas
vezes chamado simplesmente de
argentometria.
Nos dois outros métodos, a situação é a mesma. A titulação de formação
de um complexo é uma reação que ocorre entre os íons de um metal e uma
solução padrão que contem na maioria dos casos, o
EDTA (ácido etilenodiaminotetra-acético). Em uma titulação redox, a reação é ocorre entre um agente oxidante e um agente redutor.
Química analítica qualitativa
Teste da chama: sais contendo o metal
lítio apresentam cor avermelhada quando em contato com chama.
Enquanto a análise quantitativa se preocupa em determinar a
quantidade de determinada(s) substância(s) em uma amostra, a análise
qualitativa usa diversas metodologias clássicas que visam especificar a
composição elementar de compostos inorgânicos. É focada principalmente
em detectar íons em uma solução aquosa: então para que materiais sólidos
sejam analisados, estes devem preferencialmente serem convertidos em
soluções, geralmente por um processo denominado
digestão.
A solução é então tratada com diversos reagentes para testar a reações
características de determinados íons, que podem causar mudança da cor da
solução em análise, formação de precipitado ou outras mudanças
visíveis.
54
De acordo com as suas propriedades, os cátions são classificados em
seis grupos. Cada grupo possui um reagente de comum que pode ser
utilizado para separá-los a partir da solução. Para se obter resultados
significativos, a separação segue uma sequência especifa chamada
marcha analítica. Outra importante técnica usada para identificar cátios metálicos é o
teste da chama:
este procedimento se baseia no espectro de emissão característico para
cada elemento, quando em contato com chama. O teste envolve a introdução
da amostra em chama e a observação da cor resultante. As amostras
geralmente são manuseadas com um
fio de platina previamente limpo com
ácido clorídrico
para retirar resíduos de analitos anteriores.O teste de chama é baseado
no fato de que quando uma certa quantidade de energia é fornecida a um
determinado elemento químico (no caso da chama, energia em forma de
calor), alguns elétrons da última
camada de valência absorvem esta energia passando para um nível de energia mais elevado, produzindo o que chamamos de
estado excitado. Quando um desses elétrons excitados retorna ao
estado fundamental, ele libera a energia recebida anteriormente em forma de radiação. Cada elemento libera a radiação em um
comprimento de onda
característico, pois a quantidade de energia necessária para excitar um
elétron é única para cada elemento. A radiação liberada por alguns
elementos possui comprimento de onda na faixa do
espectro visível, ou seja, o olho humano é capaz de enxergá-los através de
cores.
Assim, é possível identificar a presença de certos elementos devido à
cor característica que eles emitem quando aquecidos numa chama.
Físico-química
Físico-química é o estudo das propriedades físicas e químicas da matéria, incluíndo fenômenos macroscópicos,
atômicos e
subatômicos, sob a ótica das leis e conceitos da
física. A físico-química aplica os princípios, práticas e conceitos da física como
movimento,
energia,
força,
tempo,
termodinâmica,
mecânica quântica,
mecânica estatística e
dinâmica para explicar fenômenos químicos.
Disciplinas da físico-química
A química quântica é um ramo da físico-química cujo foco principal é a
aplicação dos conceitos da mecânica quântica a modelos físicos e
experimentais de sistemas químicos. Uma das ferramentas mais usadas
nestes estudos é a espectroscopia, por meio do qual a informação sobre a
quantização de energia em escala molecular pode ser obtida. Os métodos espectroscópicos mais comuns são a
espectroscopia de infravermelho (IR) e de
ressonância magnética nuclear (RMN). Os estudos em química quântica são bastante teóricos e os trabalhos possuem grande interface com a
química computacional,
visando calcular as previsões da teoria quântica às espécies
poliatômicas. Estes cálculos são realizados em computadores. Com estes
meios, os químicos quânticos investigam aspectos envolvidos em reações
química como o
estado fundamental e
excitado de átomos em moléculas e o
estado de transição
que ocorre durante as reações químicas. Os objetivos principais de
química quântica incluem o aumento da exatidão dos resultados para
pequenos sistemas moleculares e o processamento de moléculas de maiores
dimensões, o qual é limitado por um motivo: o tempo de cálculo aumenta
quanto maior for o número de átomos de uma molécula.
Outro conjunto de questões importantes giram em torno da
espontaneidade das reações químicas e e quais as propriedades de uma
mistura de compostos químicos. Estes aspectos são estudados pela
termodinâmica química, que prevê a possibilidade de uma reação prosseguir, a quantidade de energia que pode ser convertida em
trabalho e o estudo de propriedades tais como o
coeficiente de dilatação térmica, a
variação de taxa de entropia de um gás ou de um líquido.
55 A termodinâmica clássica está mais preocupada com os sistemas em equilíbrio e as mudanças reversíveis.
A ideia fundamental da
cinética química é a existência de um
estado de transição de energia elevada quando
reagentes são convertidos em
produtos, ou seja uma barreira energética.
56
De um modo geral, quanto maior for esta barreira energética, mais lenta
será a reação. A segunda ideia fundamental é de que a maioria das
reações químicas ocorrem como uma sequência de reações elementares,
57
cada uma com seu próprio estado transição. As questões principais da
cinética química incluem como a velocidade de uma reação depende da
temperatura e das concentrações dos reagentes e de catalisadores na
mistura reacional, bem como a forma como os catalisadores e condições de
reação podem ser manipuladas para otimizar a taxa de reação.
Um dos alvos de estudo da
eletroquímica, as
pilhas são dispositivos que utilizam reações de óxido-redução para geração de energia elétrica.
A medida de quão rápida uma reação pode ocorrer pode ser especificada
com apenas poucas amostragens da concentrações e pelo monitoramento da
temperatura, ao invés de medir todas as posições e velocidades de cada
molécula em uma mistura. Este é um caso especial de um outro conceito
fundamental em físico-química: a mecânica estatística.
58
A mecânica estatística estuda o comportamento de sistemas com elevado
número de entidades constituintes a partir do comportamento destas
entidades. Os constituintes podem ser átomos, moléculas, íons, entre
outros.
A eletroquímica é um ramo da química que estuda reações químicas que ocorrem em uma solução envolvendo um
eletrodo (um metal ou um
semicondutor) e um condutor iônico (em geral uma
solução eletrólítica),
envolvendo trocas de elétrons entre o eletrodo e o eletrólito. Este
campo científico abrange todos os processos químicos que envolvam
transferência de elétrons entre substâncias, logo, a transformação de
energia química em
energia elétrica.
Quando tal processo ocorre, produzindo transferência de elétrons,
produzindo espontaneamente corrente elétrica quando ligado a um circuito
elétrico, ou produzindo diferença de potencial entre dois pólos, é
chamado de
pilha ou
bateria
(que muitas vezes é formada de diversas células). Quando tal processo é
proporcionado, induzido, pela ação de uma corrente elétrica de uma
fonte externa, este processo é denominado de
eletrólise.
Química orgânica
A química orgânica é uma especialidade dentro da química que envolve o
estudo científico da estrutura, propriedades, composição, reações e
preparação (por síntese ou por outros meios) de compostos contendo
carbono e seus derivados. Estes compostos podem conter átomos outros elementos, incluindo o
hidrogênio,
nitrogênio,
oxigênio, além de
halogênios,
fósforo,
silício e
enxofre.
59 60 61 Compostos orgânicos formam a base de toda a
vida terrena
e são estruturalmente bastante diversificados. A gama de aplicação de
compostos orgânicos é enorme, sendo os principais componentes de muitos
produtos, como
plásticos,
medicamentos,
produtos petroquímicos,
alimentos,
materiais explosivos e
tintas.
Cromatografia e identificação estrutural
Propriedades físicas
As propriedades físicas dos compostos orgânicos incluem tanto
aspectos quantitativos quanto qualitativos. Informação quantitativas
incluem o
ponto de fusão,
ponto de ebulição e
índice de refração. As propriedades qualitativas incluem
odor,
solubilidade,
consistência e
cor.
Os compostos orgânicos, quando comparados aos inorgânicos, possuem
baixo ponto de fusão e ebulição, sendo estes valores correlacionados
diretamente à polaridade das moléculas e ao seu
peso molecular. Alguns compostos orgânicos, especialmente os simétricos,
sublimam, isto é eles evaporam sem passar pelo estágio de fusão. Um exemplo bem conhecido de um composto orgânico sublimável é
para-diclorobenzeno.
Compostos orgânicos não são geralmente muito estáveis a temperaturas
acima de 300 °C, apesar de algumas exceções existirem. Os compostos
orgânicos tendem a ser hidrofóbicos, isto é, elas são menos solúveis em
água
do que em solventes orgânicos. As exceções incluem compostos orgânicos
que contêm grupos ionizáveis, bem como álcoois de baixo peso molecular,
aminas e ácidos carboxílicos em que ocorrem a
ligação de hidrogênio.
Nomenclatura e estrutura
A estrutura da cânfora, uma substância orgânica, representada por fórmula de linha.
A nomenclatura destes compostos seguem a sistemática estipulada pelas especificações da
IUPAC.
Para utilizar a nomenclatura sistemática, deve-se reconhecer a
estrutura principal e os substituintes. Nomes não sistemáticos são
comuns para moléculas complexas, especialmente para
produtos naturais. Assim, a
dietilamida do ácido lisérgico ou LSD, desta modo informalmente chamado, é sistematicamente denominado (6a
R,9
R)-
N,
N-Dietil-7-metil-4,6,6a,7,8,9-
hexahidroindolo-[4,3-
fg]-quinolina-9-carboxamida. As moléculas orgânicas são descritas por
fórmulas estruturais, combinações de desenhos e
símbolos químicos.
A fórmula de linha é bastante utilizada para representar as molecular
orgânicas por ser simples e não ambígua. Neste sistema, os pontos de
extremidade e os cruzamentos de cada linha representa um átomo de
carbono e os átomos de hidrogênio podem ser notados ou explicitamente
assumida para estar presente como implícito no carbono
tetravalente.
O conceito de
grupos funcionais
é central na química orgânica, tanto como um meio para classificar
estruturas e como para a previsão de suas propriedades físico-químicas.
Um grupo funcional é um módulo molecular, e a reatividade de um
determinado grupo funcional, dentro de certos limites, é semelhante em
diferentes moléculas. As moléculas são classificadas com base em seus
grupos funcionais. Álcoois, por exemplo, possuem sempre a subunidade
C-OH. Os hidrocarbonetos alifáticos são subdividos em três grupos de
séries homólogas de acordo com seu estado de saturação: parafinas ou
alcanos, não possuem quaisquer
ligações duplas ou
triplas; olefinas ou
alcenos, contêm uma ou mais ligações duplas e os
alcinos têm uma ou mais ligações triplas. As outras moléculas são classificadas de acordo com os grupos funcionais presentes:
álcool,
ácido carboxílico,
éter,
éster,
aminas,
amida
entre outros. Compostos saturados e insaturados existem também como
estruturas cíclicas. Os anéis mais estáveis contêm cinco ou seis
átomos de carbono. Outra importante classe de compostos orgânicos são os
aromáticos: o
benzeno
é a substância mais conhecida, simples e estável. Estes hidrocarbonetos
aromáticos contém diversas ligações duplas conjugadas e que obedecem ao
modelo
postulado por Kekulé. Outra importante propriedade do carbono é que
formam cadeias, ou redes, que são ligados por ligações carbono-carbono.
Este processo de ligação é chamado de
polimerização, ao passo que as cadeias ou redes, são chamadas
polímeros. O composto de origem é chamado um
monómero.
Dois grupos principais de polímeros existem: polímeros sintéticos e
biopolímeros. Os polímeros sintéticos são artificialmente produzido e
são comumente referidos como polímeros industriais.
62
Reações em química orgânica
A química orgânica aplicada é chamada de
química orgânica sintética. A síntese de um novo composto é normalmente uma tarefa de resolução de problemas. Os compostos são sintetizados seguindo uma
rota sintética,
onde a molécula ganha forma depois de varias etapas de conexão de
moléculas menores. A prática de criar novas vias sintéticas para
moléculas complexas é chamada de
síntese total.
Devido a complexidade e a utilização de reagente muitas vezes caros, é
necessário um adequado planeamento de cada etapa reacional, sempre
visando o máximo rendimento possível.
Bioquímica
Bioquímica estrutural
Este ramo da bioquímica preocupa-se em estudar os aspectos
estruturais das biomoléculas. As quatro principais classes de
biomoléculas são os
carboidratos, os
lípidos, as
proteínas e os
ácidos nucleicos.
Muitas moléculas biológicas são polímeros: neste terminologia, os
monômeros são micromoléculas relativamente pequenas que estão ligadas em
conjunto para gerar estas grandes macromoléculas. Diferentes
macromoléculas podem reunir-se em complexos maiores, muitas vezes
necessários para a
atividade biológica. Os carboidratos, por exemplo, são constituídos de diversos monômeros chamados
monossacarídeos. Alguns destes monossacáridos incluem a
glicose (C
6H
12O
6), a
frutose (C
6H
12O
6) e a
desoxirribose (C
5H
10O
4). Os lipídeos são biossintetizados a partir de uma molécula de
glicerol combinado com outras moléculas. Os
triglicerídeos, a principal classe de lipídeos, são constituídos por uma molécula de glicerol e três moléculas de
ácidos graxos.
Os ácidos graxos, também considerados monômeros, podem ser saturados ou
insaturados. As proteínas são biomoléculas muito grandes -
macro-biopolímeros - sintetizadas a partir de monômeros chamados
aminoácidos. Existem 20 aminoácidos essenciais, cada um contendo um
grupo carboxilo, um
grupo amino
e uma cadeia lateral, chamada de grupo "R". O grupo "R" varia entre os
aminoácidos, o que faz com que cada um destes aminoácido seja diferente
um do outro. Estas diferenças e as propriedades destas cadeias laterais
influenciam imensamente a conformação tridimensional de uma proteína.
Quando os aminoácidos se combinam, formam uma ligação especial chamada
ligação peptídica. Estas são
reações de desidratação e os produtos podem ser um
peptídeo ou uma
proteína. Por fim, os
ácidos nucleicos são as biomoléculas envolvidas no armazenamento, transferência e tradução da informação genética: o
DNA e os
RNAs. Estes ácidos nucleicos possuem elevada
massa molecular, e contêm em sua estrutura molecular
ácido fosfórico,
pentoses (monossacarídeo) e
bases purínicas e
pirimidínicas. São portanto macromoléculas formadas por
nucleotídeos.
66 Os nucleotideos são a
adenina,
citosina,
guanina,
timina e
uracila,
sendo que timina é presente somente no DNA e a uracila somente no RNA. A
adenina liga-se com a timina e a uracila; a guanina e citosina pode
ligar apenas uma com a outra.
Bioquímica metabólica
A bioquímica metabólica estuda os processos de
anabolismo e
catabolismo
de biomoléculas, as vias metabólicas e os processos energéticos
envolvidos nestas reações químicas. Os carboidratos têm como uma de suas
funções o armazenamento de energia. A glicose, dentre as biomoléculas,
possui papel central como fonte de energia para a maioria das formas de
vida. Os polissacarídeos de reserva são decompostos em seus monómeros:
em animais, o
glicogênio
é degradado enzimaticamente em resíduos de glicose). A glicose é
metabolizada principalmente por uma via muito importante de 10 etapas
chamada
glicólise ou via glicolítica. O resultado líquido desta sequencia de reações para quebrar uma molécula de glicose em duas moléculas de
piruvato, é a produção de duas moléculas de
ATP (adenosina trifosfato), a fonte de energia das células, juntamente com dois equivalentes reduzidos sob a forma de
NADH. Energia também pode ser obtida por meio de processos anaeróbicos, quando as células não contam com a presença de
oxigênio suficiente. Estes processos são denominados
fermentação. Outras vias importantes são as de biossíntese e degração de
lipídeos. A síntese de ácidos graxos envolve moléculas de
acetil-CoA e subsequentemente a
esterificação para a produção de
triglicerídeos, em um processo chamado de
lipogênese.
67 Os ácidos graxos são sintetizados pela ação da enzima
ácido graxo sintase, que polimerizam e reduzem as unidades acetil-CoA. As cadeias acílicas são estendidos por um ciclo de reações que adicionam o
grupo acetila,
reduzem-na a um álcool e desidratam-lo a um grupo alceno e depois
reduzi-la novamente a um grupo alcano. Os ácidos graxos podem ser
subsequentemente convertidos em triglicerideos, que serão armazenados no
fígado e no
tecido adiposo. Já a degradação de lipídeos é realizada pelo processo de
betaoxidação e ocorre nas
mitocôndrias e/ou em
peroxissomos
para gerar acetil-CoA. Para a maior parte, os ácidos graxos são
oxidados por um mecanismo que é similar, mas não idêntico, a reação
inversa de síntese de ácidos graxos. Ou seja, dois fragmentos de carbono
são removidos sequencialmente da extremidade do ácido, após as etapas
de desidrogenação, hidratação e oxidação, para formar um
cetoácido, que será então fragmentado em uma reação de
tiólise. A acetil-CoA é então convertido em ATP, em última análise, CO
2, H
2O, utilizando o
ciclo do ácido cítrico e a
cadeia transportadora de elétrons.
É interessante notar que por este fato, o Ciclo de Krebs pode começar
em acetil-CoA, quando a gordura está sendo usado como fonte de energia
quando há pouca ou nenhuma disponível. O rendimento energético da
oxidação completa de uma molécula de
ácido palmítico, por exemplo, é de 106 moléculas de ATP.
68
Insaturados e ímpares Ácidos graxos insaturados e com número ímpar de
átomos de carbono requerem passos adicionais para a degradação
enzimática.
A Bioquímica metabólica investiga as
vias metabólicas
nos organismos vivos e analisa o consumo energético destas reações
bioquímicas. A reação apresentada mostra a última etapa reacional no
processo de
degradação de ácidos graxos: estas moléculas são degradas em uma molécula menor, chamada
acetil CoA, que gerará energia na forma de
ATP em reações subsequentes.
Química, educação e sociedade
A química possui papel fundamental no aumento da
expectativa e
qualidade de vida
da população mundial, pela aplicação de metodologias para descoberta,
preparação e produção de uma diversidade de produtos bem como o uso
racional de recursos naturais. A imagem destaca a disponibilidade de
tratamento de infecções usando o antibiótico
penicilina em meados da década de 1940. Nesta mesma época teve início a produção em escala industrial deste medicamento.
A aplicação da química aos processos industriais e o desenvolvimento
de novos produtos trouxe, sem dúvida, inestimáveis benefícios a toda a
humanidade. O descobrimento de medicamentos - como exemplo a
penicilina 69 e o
taxol - provenientes de fontes naturais e a possibilidade de obter substâncias sintéticas em laboratório - como a
dipirona e o
omeprazol
- proporcionou alívio e a cura de diversas doenças. Consequentemente, a
expectativa de vida população aumentou. Além de medicamentos, a
pesquisa na área química gerou o desenvolvimento de novos
combustíveis, materiais como o
polietileno e o
náilon, produtos
cosméticos e de higiene pessoal,
alimentos,
petroquímicos,
tintas e
vernizes entre outros
70 71
Acompanhando o desenvolvimento dos processos químicos industriais,
problemas gerados pelo descarte inadequando de substâncias e produtos
químicos acarretaram novos problemas, como a
poluição ambiental.
Diante destas consequencias indesejáveis coube aos profissionais
químicos não somente o desenvolvimento novos produtos e processos
químicos eficientes, mas planejar que estes não fossem poluentes,
evitando os danos causados por algumas substâncias químicas. Propostas e
ações de
remediação ambiental,
visando a correção de áreas afetadas bem como o aproveitamento racional
dos recursos naturais são preocupações inerentes a estes profissionais.
A profissão de
químico é regulamentada e a ele são atribuídos o
magistério,
a atuação em ambientes industriais e de pesquisa. A gama de atividades
ainda envolvem o projeto, planejamento e controle de produção;
desenvolvimento de produtos; operações e controle de processos químicos;
saneamento básico;
química forense;
tratamento de resíduos industriais; segurança; gestão de meio ambiente
e, em alguns casos específicos, vendas, assistência técnica,
planejamento industrial e direção de empresas.
72 O primeiro laboratório para ensino de química em Portugal foi o
Laboratório Chimico instalado na
Universidade de Coimbra. Edificado em 1772 a mando do
Marquês de Pombal e hoje abriga o
Museu da Ciência da Universidade de Coimbra73
. No Brasil, a química se tornou uma disciplina em uma série de
instituições após a chegada da corte portuguesa ao país em 1808. A
primeira destas disciplinas foi ministradas em cursos existentes na
Real Academia Militar, fundada em 1810 no
Rio de Janeiro pelo príncipe regente
João VI de Portugal. Devido a falta de pessoal local para o cargo de professor de química, o químico britânico
Daniel Gardner foi contratado para exercer esta função. Ele ocupou a cadeira até sua aposentadoria em 1825.
74
Fachada lateral do
Laboratorio Chimico, o primeiro centro de ensino de ciências químicas em Portugal.
Os cursos de química são generalistas - privilegiando a química
orgânica, química inorgânica, química analítica, físico-química e
bioquímica -, com aulas teóricas e experimentais. A primeira metade do
curso contempla também disciplinas como
cálculo diferencial e
integral e
física,
fundamentais para aprofundamento em determinados assuntos. Muitos
faculdades permitem a escolha de opções no decorrer da graduação:
formação de professores de química (com disciplinas pedagógicas e
estágio em estabelecimentos de ensino); química básica (para os alunos
que possuem interesse em pesquisa básica e/ou desejam seguir os estudos
na
pós-graduação
e a química industrial (o aluno cursa um rol de disciplinas que
permitem uma visão sobre operações industriais, além do estágio em
industrias). Outras faculdades oferecem a habilitação já na matrícula,
como química industrial, tecnológica, ambiental, de
alimentos, petróleo ou têxtil.
75
Dentre as importantes sociedades científicas nas comunidades lusófonas, podem ser citadas a
Sociedade Brasileira de Química76 e a
Sociedade Portuguesa de Química77
. Estas instituições são destinadas a cuidar de assuntos de mérito da
química, em seus aspectos científicos, espistemológicos, metodológicos e
pragmáticos. Estas sociedades são abertas a participação de
profissionais em química e áreas afins e atuam no desenvolvimento e
consolidação da comunidade, na divulgação da química e de suas relações,
aplicações e consequências para o desenvolvimento do país e para a
melhoria da qualidade de vida dos cidadãos.
O ano de
2011 foi considerado o
Ano Internacional da Química, em resultado da reunião da
Assembleia Geral das Nações Unidas (AGNU), que decorreu em 31 de julho a 6 de agosto de 2009, em
Glasgow, na Escócia. A agenda de comemorações foi organizada pela
União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) e pela Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (
UNESCO).
O objetivo do Ano Internacional da Química foi celebrar as
contribuições da química para o bem-estar da humanidade, com ênfase à
importância da química para os recursos naturais sustentáveis. Em 2011
também foi comemorado o centenário da primeira vez que o
Prêmio Nobel de Química foi entregue a uma mulher,
Marie Curie, por suas pesquisas com
radioisótopos.
Foi a primeira vez também que uma mulher ganhava uma das cinco
modalidades do prêmio. Este fato motivou diversas celebração pela
contribuição das mulheres à ciência durante a Ano da Química.
Fonte : http://pt.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica
