O que é a Química?

Inicio de ano, volta as aulas, aulas de Química... Uma pergunta torna-se retórica:

"O que é a Química?"

Talvez seja a pergunta mais comum numa aula de Química. Uma das definições do dicionário é: "Uma ciência que se estuda a estrutura das substâncias, correlacionando-a com as propriedades macroscópicas, e se investigam as transformações destas substâncias".

Já na Internet encontramos outras definições:

• "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."
• "Ciência que estuda a estrutura das substâncias, suas propriedades e os elementos que as constituem."

Quando uma folha de árvore é exposta à luz do sol o processo da fotossíntese é iniciado, neste momento a química está ocorrendo. Quando o nosso cérebro processa milhões de informações para comandar nossos movimentos, nossas emoções ou nossas ações, a química está ocorrendo. A química está presente em todos os seres vivos. O corpo humano, por exemplo, é uma grande usina química. Reações químicas ocorrem a cada segundo para que o ser humano possa continuar vivo. Quando não há mais química, não há mais vida. A química é vida.

Química e Ciência: A química está na base do desenvolvimento econômico e tecnológico. Química da água: A água é a substância mais abundante em nosso planeta. Ela cobre três quartos da superfície da terra. Mas apenas uma pequena parte desse volume é potável e está próxima aos centros urbanos. Sem a química, seria impossível assegurar à população o abastecimento de água. É através de processos químicos que a água imprópria ao consumo é transformada em água pura, límpida, sem contaminantes. A química nos alimenta, a química está presente em todos os medicamentos modernos. A química nos acompanha 24 horas por dia. Ela está presente em todos os produtos que utilizamos no dia-a-dia. Do sofisticado computador à singela caneta esferográfica, do possante automóvel ao carrinho de brinquedo, não há produto que não utilize matérias-primas provindas da química.

Podemos levar em consideração em dizer que a Química é uma Ciência que ocupa uma posição central, pois ela é fundamental para todas as áreas do conhecimento. A química está ligada a biologia (biologia celular, anatomia, microbiologia, entre outros), ciências ambientais (poluição e ecologia), medicina (farmacologia), ciências da saúde (nutrição) e física (mecânica quântica, física nuclear). Podemos ainda destacar com a História e filosofia (História da química, Alquimia), além da relação direta com a matemática.

Todos nós utilizamos a Química. Os médicos devem conhecer Química para saber a composição das substâncias usadas como medicamentos e avaliar sua ação no organismo humano, os agricultores usam a Química para corrigir a acidez do solo e na escolha do melhor fertilizante a ser adotado e da quantidade necessária a ser empregada, os cozinheiros utilizam a Química (mesmo sem saber) no controle das mudanças que ocorrem na preparação dos alimentos. Observando nosso redor vemos que os mais diferentes materiais, como madeira, água, metais, plásticos, gás oxigênio e tantos outros vem da Química. Os engenheiros também fazem uso da Química quando escolhem materiais para produzir equipamentos ou para fazer uma construção e na fabricação de produtos alimentícios, os perfumistas devem conhecer os fixadores, os solventes e as essências que usam na preparação dos perfumes.

A Química é uma ciência experimental.

A Química é uma ciência central.

Quasicristal???

Um Quase Cristal em nossas mentes pode soar como um elemento químico que é parecido com um cristal porém não tem características de um. Porém um Quasicristal é um sólido cujos componentes apresentam uma ordem de longo alcance, mas sem um padrão único ou uma unidade celular que se repete. Sem a "chatice" dos cristais, diria Schrödinger, talvez a meio caminho dos cristais aperiódicos que ele propôs.

Estudos que elevam o papel da entropia na criação de ordem - assunto extensamente discutido por Schrödinger, embora num enfoque diferente - revelaram que certos formatos de pirâmide podem se organizar espontaneamente em quasicristais complexos.

Este é o primeiro experimento que demonstra uma auto-organização de partículas duras, não-biológicas, sem ajuda de interações atrativas, como ligações químicas. [Imagem: Haji-Akbari et al./Nature]

Entropia é uma medida do número de maneiras que os componentes de um sistema podem ser organizados. Embora comumente ligada à desordem, a entropia também pode causar a ordem, fazendo os objetos se organizarem. Estudos se concentraram em uma pirâmide tetraédrica, um poliedro triangular tridimensional de quatro faces, tentando descobrir qual era a maior quantidade possível de pirâmides que se conseguiam empacotar num determinado espaço. Nas simulações feitas em computador, os tetraedros se organizaram espontaneamente em um quasicristal e assumiram posições que, quando comprimidas, ocuparam até 83% do espaço. Os tetraedros são os sólidos regulares mais simples que existem, enquanto os quasicristais estão entre as estruturas mais complexas e belas produzidas pela natureza. É surpreendente e totalmente inesperado que a entropia sozinha possa produzir esse nível de complexidade. Um quasicristal terá propriedades diferentes de um cristal ou de um sólido comum. A descoberta pode levar ao desenvolvimento de uma grande variedade de novos materiais, com propriedades derivadas da sua estrutura.

Sabemos que a entropia por si própria podia produzir a ordem, mas não que ela produzisse uma ordem tão intrincada. O que mais poderia ser possível apenas devido à entropia? A vida, por exemplo? Quiséramos que Schrodinger estivesse vivo para dar um palpite.

A descoberta mais importante, muito além do empacotamento de figuras geométricas, é que os tetraedros inesperadamente podem auto-organizar-se em quasicristais complicados num determinado estágio da simulação em computador.

Construído com os materiais corretos, este inesperado quasicristal tetraédrico poderá ter propriedades ópticas únicas que poderiam ser muito interessantes e úteis. Os possíveis usos incluem tecnologias de comunicação, óptica, invisibilidade e praticamente toda a área hoje coberta pelos metamateriais (saiba mais). Sem contar o interesse teórico e filosófico sobre as atuais explicações sobre a vida, principalmente fundamentadas nas teorias de auto-organização. Eventualmente um prosseguimento das inspiradoras especulações de Schrödinger e de seu "cristal aperiódico," um vislumbre profético do gene, que somente seria descoberto anos mais tarde. Se não chega a ser a "entropia negativa" proposta pelo famoso físico, os estudos mais uma vez demonstram que a natureza pode ser bem mais complexa do que imaginamos. E, sobretudo, detém mecanismos de construção com os quais ainda nem sonhamos.

Referências

Disordered, quasicrystalline and crystalline phases of densely packed tetrahedra
Amir Haji-Akbari, Michael Engel, Aaron S. Keys, Xiaoyu Zheng, Rolfe G. Petschek, Peter Palffy-Muhoray, Sharon C. Glotzer
December 2009
Vol.: 462, 773-777
DOI: 10.1038/nature08641

Lavoisier o "Pai da Química"

Lavoisier foi um dos mais relevantes teóricos da Química Moderna.

Antoine Laurent de Lavoisier nasceu em Paris, em 26 de agosto de 1743, filho de uma família rica. Logo cedo ficou órfão de mãe e foi educado pelo pai e pela tia. Aos 11 anos de idade, ele foi enviado ao Colégio Mazarino, onde teve contato com estudos humanísticos, Matemática e Ciências. Ao sair do Colégio formou-se em Direito em 1763, mas não abandonou sua verdadeira paixão pela Ciência.

O ensino no fim do século XVIII era dividido em duas partes: na primeira, o professor ensinava teoria, explicando o que lhe parecia a verdade científica; depois, o demonstrador comprovava por um experimento a verdade estabelecida (já que o mestre não se rebaixava a fazer o trabalho humilde da demonstração manual). Quando Lavoisier iniciou seus estudos na universidade, esse esquema já era amplamente difundido. Lavoisier fez cursos livres de Eletricidade, Botânica, Mineralogia, Anatomia Humana, Geologia, Mineralogia, Astronomia e é claro de Química. No Jardin des Plantes, onde as lições de Química eram ministradas, a teoria era discutida pelo professor Boudelaine e a demonstração ficava a cargo de Rouelle, que mais tarde se tornaria amigo de Lavoisiser. Em uma das lições a que Lavoisier e a nobreza compareceram, no Jardin, todas as afirmações do professor foram demolidas imediatamente pelos experimentos de Rouelle; esse acontecimento direcionou definitivamente as atenções de Lavoisier para o estudo experimental.

Em 1765, aos 22 anos, ganhou um concurso lançado pela Academia de Ciências sobre a melhor maneira de iluminar, durante a noite, as ruas de uma cidade, mas só em 1769 Lavoisiser foi efetivado como membro oficial dessa instituição. O método utilizado por Lavoisier para elaborar esse projeto foi inovador: para descobrir o efeito da luz sobre pessoas perfeitamente acostumadas à escuridão, ele não teve dúvidas em manter-se fechado num quarto escuro durante seis semanas seguidas. Embora com objetivos diversos, o método de Lavoisier foi precursor dos experimentos de isolamento a que se submetem hoje em dia os astronautas e navegadores subaquáticos.

Para custear suas pesquisas Lavoisier, membro da Academia Real de Ciências de Paris, comprou ações da Ferme Générale, uma sociedade que tinha direito de cobrar os impostos. Apenas uma cota fixa dessas ações era para o rei o resto ficava para cobrança e o lucro dos acionistas. Assim, a renda que tais ações lhe davam permitiam uma vida de luxo e de boas amizades, porém, conquistava o ódio do povo.

Aos 26 anos, Lavoisier conheceu Jacques Paul Chastelelles e sua filha Marie Anne Pierrette Paulze (1758-1836), com quem se casou quando ela tinha apenas 13 anos. Ele supervisionou pessoalmente a educação da mulher em latim e em inglês, para que ela pudesse auxiliá-lo na tradução de trabalhos científicos e filosóficos.

Lavoisier descobriu um modo de sintetizar o salitre (nitrato de potássio) e desenvolveu o processo industrial necessário para assegurar o abastecimento do produto independentemente de sua ocorrência natural.

O símbolo que melhor representa a obra de Lavoisier é a balança. Ele foi o primeiro a perceber que a maior parte das incertezas na interpretação dos experimentos químicos resultava da imprecisão do conhecimento da massa de cada substância participante. Lavoisier possuía três balanças, com uma sensibilidade e precisão para medida de quantidades mínimas de massa, que podiam rivalizar com algumas das balanças mais modernas utilizadas atualmente.

Em 1787 Lavoisier lançou sua primeira obra - com a colaboração de Louis B. Guyton de Morveau e Antonie F. Fourcroy - Método de Nomenclatura Química, na qual propõe uma reformulação da terminologia química.

Em 1789 lançou sua principal obra, Tratado Elementar de Química, e então passou a ter uma carreira que culminaria com uma nova ordem para a Química como Ciência. Lavoisier apresentou pela primeira vez a nomenclatura moderna, longe da obscura linguagem característica da alquimia. Nessa obra Lavoisier relacionou 33 elementos (na verdade substâncias) conhecidos. A luz e o calor foram considerados elementos e entraram na relação.

Em seu Tratado Elementar de Química, Lavoisier diz:

"Podemos estabelecer como um axioma* que, em todas as operações da arte e da natureza, nada se cria; uma quantidade igual de matéria existe antes e depois do experimento. a qualidade e a quantidade dos elementos permanecem precisamente as mesmas; e nada ocorre além de variações e modificações na combinação dos elementos. Deste princípio depende toda a arte de executar experimentos químicos: devemos sempre supor uma igualdade exata entre os elementos do coropo examinado e aqueles dos produtos de sua análise".

*Axioma: É a sentença ou afirmação que não exige demonstração ou prova, mas que é considerada consenso inicial para a aceitação ou construção de uma teoria.

Título da página do primeiro volume do Tratado Elementar de Química

Em 1791 Lavoisier publicou sua terceira obra, A Riqueza Agrícola do Solo da França, um estudo relacionado com um novo esquema de taxação da propriedade rural.

A Lei de Lavoisier ou Lei da Conservação das Massas permite que em um sistema fechado e que não haja troca de matéria com o meio externo, podemos somar as massas dos reagentes e verificar que esse resultado é igual à soma das massas dos produtos. Sendo assim, a massa é conservada. Fazendo uso de uma balança, Lavoisier mediu cuidadosamente as massas de um sistema fechado, antes e depois de haver reação química.

Lavoisier se interessou pelo fenômeno da combustão, mas, ao contrário da maioria de seus predecessores, planejou cuidadosamente seus experimentos, medindo com precisão a massa dos materiais submetidos à combustão e a dos produtos formados. Ele foi queimando tudo o que pudesse ter em mão, até um diamante, e foi capaz de mostrar que, quando um metal sofre corrosão em um recipiente fechado, o ganho resultante de massa é compensado por uma perda correspondente, em massa, do ar no recipiente. Concluindo que, quando um metal sofre corrosão, alguma coisa do ar (oxigênio) penetra nele ou se combina com ele.

Com a Revolução Francesa, que derrubou a ordem política existente (feudalismo e monarquia), os membros da Ferme Générale foram colocados entre os primeiros da lista de "inimigos do povo", acusados de peculato e presos por não terem prestado contas de suas atividades. E. Marat - que fora recusado por Lavoisier na eleição para a Academia de Ciências de Paris - vingou-se dissolvendo as sociedades científicas. Diversos cientistas da Europa, temendo pela vida de Lavoisiser, enviaram uma petição aos juízes para que o poupassem em respeito a seu valor científico. Coffinhal, presidente do tribunal, recusou o pedido com uma frase equívoca que se tornou famosa: "A França não precisa de cientistas". A acusação passou de peculato para traição e Lavoisier foi guilhotinado em 18 de maio de 1794. Suas propriedades foram confiscadas e sua esposa foi presa. Depois de um tempo, Marie Anne foi libertada, recuperou as propriedades e publicou em 1805 a obra Memórias de Química, com o nome do marido, baseada em anotações dos trabalhos que ele realizou.

é a Química sendo expandida...

by Bruno Leite (lattes)