Química

Química é uma ciência que busca compreender a matéria e as transformações que ela pode sofrer. É a Química que busca entender a origem dos fenômenos naturais desde os níveis atômicos e subatômicos, auxiliando as demais ciências a compreender a natureza. Sem a Química, boa parte dos produtos que utilizamos nos dias atuais não estariam disponíveis.

A Química se divide em diversas áreas de atuação, por onde os profissionais podem escolher se especializar, sendo as principais a Química Orgânica, a Química Inorgânica, a Físico-Química e a Química Analítica. A relação entre o ser humano e a Química se inicia, inconscientemente, com a descoberta do fogo e com a utilização de tintas nas artes rupestres. De lá para cá diversos cientistas foram essenciais para o desenvolvimento da Química.

Leia também: Química Geral — detalhes sobre uma das principais áreas da Química

Resumo sobre a Química

• A Química é uma ciência que estuda a matéria e suas transformações.

• Dentro da Química existem algumas áreas do conhecimento, por meio das quais os seus profissionais buscam se especializar, sendo as principais a Química Orgânica, Química Inorgânica, Físico-Química e Química Analítica.

• Sem a Química não seria possível a produção de diversos produtos de nosso cotidiano.

• A Química está centrada em entender os fenômenos naturais desde as escalas atômicas e subatômicas.

• O início da relação entre a Química e o ser humano se deu através da descoberta do fogo e por meio da utilização de tintas nas artes rupestres.

O que é Química?

A Química é a ciência que estuda a matéria e as mudanças que ela sofre. De forma mais específica, a Química lida com propriedades, composição e estrutura das substâncias, além das transformações que estas sofrem, levando também em conta a energia envolvida.

Quais são as funções da Química?

Se fizermos um recorte histórico da atuação da Química, perceberemos que a Química, por meio dos químicos, se debruçou em explicar o funcionamento de leis naturais em níveis cada vez menores de ordem de grandeza. Como dito, a Química é o estudo da matéria e suas transformações, porém a matéria é feita de átomos, os quais não podem ser vistos, nem mesmo pelo melhor dos microscópios existentes.

Sendo assim, a Química se fundamenta na criação de modelos que explicam como algo inatingível aos nossos olhos pode reger praticamente tudo em nossa volta. A base para essa fundamentação vem por meio de muitos e muitos experimentos, reproduzidos continuamente em laboratórios, embasados pelo método científico.

O que se estuda na Química?

A Química estuda a matéria e as transformações sofridas por ela. Os átomos não podem ser vistos por nenhum aparelho óptico. A razão para isso está em sua dimensão: estão na escala de bilionésimos de metros. Os átomos formam moléculas, as quais interagem para formar substâncias, e estas formam a matéria que está à nossa volta. Sendo assim, a matéria e a forma como se comporta é consequência direta de partículas que não podem ser vistas diretamente, fazendo-nos entender que a compreensão da matéria e de suas transformações, ponto principal de estudo da Química, é algo muito complexo.

Complexo não só porque não conseguimos ter uma imagem e uma resposta direta do átomo, mas porque a humanidade, dia após dia, traz avanços em sua compreensão. Somamos isso ao fato de, na escala de dimensão atômica, as leis da Física Clássica não se aplicarem adequadamente, sendo necessária a utilização de conceitos quânticos, os quais são mais recentes no cotidiano científico.

Por isso, a Química é passível de grandes revoluções. Em 1869, quando Mendeleev nos apresentou a Tabela Periódica, esta possuía 63 elementos. Hoje já são 118. Só no século XXI quatro novos elementos foram acrescidos à tabela. A cada elemento descoberto, novas possibilidades surgem, novas descobertas são feitas, novas propriedades são elencadas.

Principais áreas da Química

A Química se divide em áreas de estudo, as quais terão um foco mais específico no desenvolvimento científico.

• Química Analítica: essa área se dedica em obter e processar informações acerca da composição e da estrutura da matéria. O nome “analítico” é ligado à “análise”, assim como, em outros campos do conhecimento, o analítico é também “minucioso”, “profundo”. A Química Analítica possui justamente essse propósito, ser meticulosa na quantificação e qualificação da substância estudada. A Química Analítica está ligada ao controle de qualidade, pois mensura espécies presentes com grandes índices de exatidão e precisão, sendo rigorosa com as técnicas de análise e muito preocupada em minimizar os erros.

• Química Inorgânica: a Química Inorgânica centra seus estudos nos compostos não orgânicos, como, por exemplo, metais e minerais (os quais podem conter sais, óxidos, sulfetos, fosfatos, bases, etc). É um campo vasto, no qual há o interesse em determinar propriedades físicas e químicas de diversos compostos, assim como desenvolver rotas para sintetizá-los. A Química Inorgânica é essencial para setores econômicos, como a metalurgia, a agricultura e a indústria farmacêutica.

• Química Orgânica: uma área dedicada aos compostos de carbono. Tal átomo é capaz de se ligar consigo mesmo infinitamente, gerando uma gama de substâncias. Os compostos orgânicos estão presentes dentro de nós, nas reações químicas que mantêm o nosso corpo em funcionamento, nos combustíveis fósseis e em alguns renováveis, nas bebidas e alimentos, nos cosméticos, nos plásticos...

• Físico-Química: o campo da Físico-Química tem o interesse de entender a matéria e as reações químicas em nível atômico e molecular. Para tal, utilizam princípios da Física Clássica e Moderna para explicar o funcionamento dos processos químicos e o comportamento das substâncias em diversos meios e situações. Tal nível de complexidade exige uma boa linguagem matemática para traduzir o comportamento da natureza. É graças aos estudos da Físico-Química que entendemos a estrutura do átomo e as reações nucleares, a espontaneidade e a velocidade de reações, assim como a relação entre energia e processos químicos.

• Bioquímica: embora utilize muitos conceitos das demais áreas, a Bioquímica busca explicar o funcionamento dos organismos vivos por meio de uma linguagem química. Por isso, exige-se um bom conhecimento de Biologia para poder se aprofundar no ramo. Por meio da Bioquímica podemos entender como os animais transformam alimentos em energia, como respiram, como as doenças nos afetam em nível molecular, como produzimos proteínas, a função das enzimas, entre diversos campos que relacionem processos químicos com formas de vida.

Por que a Química é importante?

A Química está em todo lado. Ao respirar, tocar em algo, sentir o cheiro, enxergar ou experimentar uma comida nova, seu corpo está, sem você se dar conta, realizando uma série de reações químicas para que você possa ter todas essas experiências sensoriais. Entender a Química é entender a natureza e tudo aquilo que está em nossa volta. Diversos compostos químicos são necessários para que, inclusive, você possa estar lendo este texto.

O seu celular, tablet ou notebook funciona com uma bateria de lítio, a qual descarrega energia por meio de reações químicas. Os componentes eletrônicos levam silício ou outros semicondutores. O vidro da sua tela já foi, um dia, areia, enquanto o sistema de “touchscreen” só é possível por conta da presença de compostos químicos presentes.

Aliás, você só está vivo por conta de substâncias químicas que estão em constante contato com você, como o gás oxigênio, como a água, entre outros. Nosso corpo funciona por meio de energia, sintetizada por meio de uma reação química. Não só isso, todos os nutrientes necessários para nossa subsistência são também substâncias químicas.

Num campo mais amplo, a Química é uma importante vertente econômica para um país. No Brasil, por exemplo, a indústria química, atualmente, possui faturamento líquido acima de R$ 800 bilhões, representando 3,4% do PIB nacional. Apenas para efeito de comparação, tal valor corresponde a mais do que o quádruplo do orçamento público de saúde.

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História da Química

A primeira manifestação química para o ser humano foi, provavelmente, na produção do fogo, durante a Pré-História. Foi também nesse período histórico que o ser humano começou a se manifestar por meio da arte rupestre, na qual utilizavam pigmentos, cuja coloração era consequência da presença de compostos químicos, como óxidos de ferro, óxidos de manganês, carvão vegetal, entre outros minerais.

Avançando na história, a Química esteve presente no Período Neolítico, mais precisamente nas eras dos metais, o que ocorreu entre 10.000 e 3000 a.C. Nessa época, os seres humanos presentes conseguiam transformar os materiais (metais) encontrados nas pedras (minerais) em instrumentos de grande uso, permitindo-lhes avanços importantes, inclusive na sua defesa. Segundo os relatos, também nessse período que surgiram as primeiras práticas de transformação de materiais como vidro, joias, moedas, cimento, cal, couro, açúcar, sal, tecidos de linho, petróleo, entre outros.

O desenvolvimento da agricultura permitiu também que as sociedades desenvolvessem e aperfeiçoassem a fermentação, produzindo pães e bebidas. Foram os egípcios, por volta de 1800 a.C., que perceberam a influência do tempo no processo fermentantivo e, assim, passaram a controlá-lo. Algumas centenas de anos depois, por volta de 1200 a.C., têm-se os primeiros relatos acerca da utilização e produção da liga de ferro-carbono, conhecida como aço.

Por sua vez, no século V a.C. os filósofos gregos iniciaram suas ideias acerca da constituição da matéria. Primeiramente, por volta de 490 a.C., Empédocles sintetizou pensamentos diversos e estabeleceu os quatro elementos (fogo, ar, terra e ar) como os constituintes da matéria. Posteriormente, em 440 a.C., Leucipo e seu aprendiz Demócrito trouxeram o atomismo, a ideia de que a matéria seria composta partículas indivisíveis e que nada poderia ser menor. Já no século seguinte, Aristóteles apresentou a ideia do éter, além das qualidades da matéria: úmido, seco, frio e quente, que, ao se agruparem de duas em duas, formariam os quatro elementos de Empédocles.

No ano 300 d.C. surgiu Zózimo de Panápoles, considerado o primeiro alquismista egípcio. Uma das origens da palavra alquimia é creditada a ele. No ano de 700 a humanidade foi apresentada à cerâmica pelos chineses, sendo que na Europa a mesma só chegaria no século XVI, graças às importações das “Companhias das Índias Orientais”.

Foram também os chineses que, no ano de 1000 (Dinastia Han), descobriram a pólvora, de forma acidental enquanto buscavam o elixir da longa vida. No caso, misturaram enxofre, carvão vegetal e salitre. Nos anos 1300 o alquimista Geber, ou Ibn Al-Razi, fez a descoberta do ácido sulfúrico, uma das substâncias de maior importância para a indústria química até os dias atuais. Foi também por volta dessa época que o alquimista espanhol Arnau Villanova adquiriu a partir do vinho, pela primeira vez, etanol em alto grau de pureza.

No ano de 1500 surge o suíço Paracelso, um dos alquimistas mais importantes da história, responsável pela Iatroquímica (uma espécie de junção da Medicina com a Química). A Iatroquímica auxiliava no tratamento de doenças por meio do emprego de substâncias, tais como mercúrio, iodo, enxofre e arsênio.

Os processos químicos em solo brasileiro podem ter se iniciado em 1532, com a instalação do primeiro engenho de açúcar, nas proximidades da Vila São Vicente, em São Paulo, por meio dos esforços de Martim Alfonso de Souza, que trouxe mudas de cana-de-açúcar da Ilha da Madeira, território português. Pouco depois, em 1590, foi instalada a primeira usina para produção de ferro no Brasil, por responsabilidade de Afonso Sardinha, em Sorocaba, São Paulo, depois da descoberta de uma mina de magnetita na região três anos antes.

Em 1597, o opositor de Paracelso, o alemão Andreas Libavius, criou o primeiro livro de Química, conhecido como “Alchymia”. Foi também Libavius quem projetou o primeiro laboratório de Química.

Em 1662 a Química se estabeleceu como ciência, por meio do irlandês Robert Boyle, considerado o “Pai da Química”. Boyle pôs fim à teoria dos quatro elementos, e fez a distinção entre a Química e a alquimia, por meio da publicação de seu livro “O Químico Cético”. Foi Robert Boyle quem descobriu que o ar era necessário para a vida e a transmissão do som. Seus estudos acerca do ar foram pioneiros e essenciais para teorias futuras, como de Lavoisier, Dalton e Avogadro, usadas para iniciar a teoria científica do átomo.

Em 1669, Joachim Becher desenvolveu a teoria do flogisto, que perdurou por mais de um século e tentava explicar a combustão dos corpos. Tal tese só viria a ser derrubada por Lavoisier, após a descoberta do oxigênio por Priestley (o qual também foi observado, de forma independente, por Carl Scheele).

No século seguinte, notáveis cientistas ajudaram o desenvolvimento da Química, como Daniel Bernoulli (teoria cinética dos gases), Jean Antoine Nollet (membrana semipermeável e osmose), Joseph Black (análise do carbonato de cálcio e desenvolvimento do calor latente), Henry Cavendish (descoberta do gás hidrogênio), Joseph Priestley e Carl Scheele (gás oxigênio). Em 1760 se iniciou a Primeira Revolução Industrial, que usou carvão mineral como fonte de energia para as máquinas à vapor, fazendo a transição entre o sistema feudal e o capitalismo.

Em 1764 nasceu Vicente Coelho de Seabra Telles, em Congonhas do Campo, Minas Gerais, sendo considerado o primeiro químico brasileiro. Publicou, em dois volumes nos anos de 1788 e 1790, a primeira obra em língua portuguesa de Química, “Elementos de Chimica”. Foi um dos grandes difusores do ideal de Lavoisier em Portugal, onde estudou (Universidade de Coimbra). Em 1801, Vicente Telles publicou outra importante obra para a história da Química nacional: “Nomenclatura Chimica Portugueza, Franceza e Latina”.

Em 1789, um dos químicos mais importantes da história, Antoine Lavoisier, denominado “Pai da Química Moderna”, publicou “Tratado de Química Elementar” e revolucionou, para sempre, a ciência. Um dos pontos de destaque é a sua sistematização para a nomenclatura das substâncias e a explicação do processo de combustão. Foi também Lavoisier o responsável pela lei da conservação de massa, que afirma que em sistema fechado a massa em uma reação química é constante (na natureza, nada se cria, nada se perde, tudo se transforma).

No século XIX, a Química avançou significativamente. Destacam-se os trabalhos de Alessandro Volta (bateria elétrica), Humphry Davy (descobriu diversos elementos, além do óxido nitroso), Joseph Louis Gay-Lussac (lei volumétrica dos gases), Jöns Jakob Berzelius (descobridor de diversos elementos, além propor pesos atômicos), Joseph Louis Proust (lei das proporções definidas), Amedeo Avogrado (hipótese de Avogadro para gases), Benouit Clapeyron (lei dos gases ideais), Charles Goodyear (vulcanização da borracha), George Leclanché (pilha seca), Alfred Nobel (dinamite).

Em 1808, John Dalton, a partir dos seus estudos da atmosfera, trouxe a primeira teoria científica dos átomos, considerando-os como esferas maciças de diferentes massas. Dalton também foi responsável pela lei das pressões parciais dos gases.

Foi também no século XIX que a Química Orgânica se estabeleceu como área de conhecimento, por meio de diversas contribuições. Michael Faraday, responsável pelas leis da eletrólise e da descoberta do aço inoxidável, descobriu o benzeno. Já Friedrich Wohler sintetizou a ureia, um composto orgânico, a partir de compostos inorgânicos, pondo fim à teoria da força vital de Berzelius, a qual afirmava que apenas seres vivos eram capazes de sintetizar compostos orgânicos.

Louis Pasteur lançou as bases dos estudos acerca da fermentação, avançou substancialmente na ideia dos isômeros ópticos e introduziu a técnica de pasteurização de alimentos, além do desenvolvimento de vacinas, como a antirrábica. Em 1858, Friedrich August Kekulé comprovou a tetravalência do carbono e sua capacidade de formar cadeias, estabelecendo a estrutura das moléculas orgânicas. Mais para o fim do século XIX, Emil Fischer trouxe importantes estudos acerca dos açúcares e Felix Hoffman fez a síntese do ácido acetilsalicílico, princípio ativo da Aspirina.

A Físico-Química também teve grandes contribuições no século XIX, graças aos trabalhos de Rudolf Clausius (determinou a entropia), Johannes van der Waals (equação dos gases reais), François Louis Raoult (lei das pressões parciais) e Josiah Willard Gibbs, sendo este o criador da Termoquímica ao criar conceitos de entalpia, energia livre, potencial químico, equilíbrio químico, entre outros. Posteriormente, em 1888, Henri Louis Le Chatelier estabeleceu os princípios sobre sistemas em equilíbrio.

Em 1869, Dmitri Mendeleev apresentou ao mundo a primeira Tabela Periódica, organizando 63 elementos químicos existentes em ordem crescente de massas atômicas e de acordo com semelhanças químicas. Confiante de sua teoria, deixou lacunas para elementos que ainda seriam descobertos, predizendo algumas propriedades físicas e químicas. A Tabela Periódica de Mendeleev é usada até os dias atuais, tendo sido atualizada apenas no começo do século XX, por Henry Moseley, que a colocou em ordem crescente de número atômico.

Ainda no século XIX, mais precisamente 1884, Svant August Arrhenius nos apresentou a sua teoria da dissociação eletrolítica, explicando a condutibilidade elétrica de algumas soluções e trazendo conceitos de ácidos e bases em solução aquosa, algo que lhe rendeu o Prêmio Nobel de 1903. Mais para o fim do século, a Química sofreu grande revolução, graças aos trabalhos de Joseph John Thomson, ao confirmar a divisibilidade do átomo ao enunciar o elétron, no ano de 1897. Thomson, inspirado pelos trabalhos de Goldstein (raios catódicos) e Willhelm Roetgen (raios X), conseguiu prever que os fenômenos elétricos tinham origem no átomo, ao determinar que os raios catódicos eram dotados de partículas de natureza negativa e de massa inferior ao átomo.

Diversas indústrias químicas iniciaram suas atividades no século XIX, como a Bayer, a DuPont, a Dow, a Standard Oil e a Basf. No Brasil, as primeiras fábricas de vidro, explosivos, ferro-gusa, cimento e papel. Em 1810 iniciou-se o primeiro curso de Química no Brasil, na Academia Real Militar do Rio de Janeiro. Em 1812, o primeiro laboratório de Química brasileiro foi criado por D. João VI, permanecendo ativo até 1819.

O século XX foi também marcado por grandes avanços na Química. No começo, em 1904, Fritz Haber e Carl Bosch criam um processo para a síntese industrial da amônia, imprescindível para a indústria de fertilizantes, utilizado até hoje. Em 1911, Marie Curie avançou significativamente nos estudos da radioatividade, impulsionada por Roetgen e Becquerel. A franco-polonesa, laureada com dois prêmios Nobel (um de Física e outro de Química), fez a descoberta do frâncio e do polônio, junto com seu marido Pierre.

Em 1911, a União Internacional de Química Pura e Aplicada, Iupac, foi fundada. Foi também na primeira metade do século XX que surgiram os primeiros cursos superiores de Química no Brasil. Em 1934, surgiu a primeira legislação reconhecendo as profissões de Química no Brasil. O século XX marcou a criação das primeiras associações de químicos, entre elas a Sociedade Brasileira de Química (SBQ) e os Conselhos Regionais e Federal de Química.

O começo do século XX também foi marcado por revoluções na estrutura atômica. Rutherford descobriu o núcleo atômico e o próton, e, posteriormente, Niels Bohr, seu aluno, fez adaptações à estrutura atômica mediante princípios da Mecânica Quântica, recém-desenvolvida.

Na década de 1920, Johannes Bronsted apresentou uma nova teoria ácido-base, assim como, na mesma década, Alexander Fleming, Howard Florey e Ernst Chain apresentaram a criação da penicilina, um antibiótico que rendeu o Prêmio Nobel de 1945 aos três cientistas. Na década seguinte, em 1932, James Chadwick confirmou a existência do nêutron, outra partícula subatômica presente no núcleo atômico. Nessa mesma década, em 1939, Hahn, Strassmann e Meitner descobriram a fissão nuclear, procedimento essencial para a produção de energia a partir de elementos radioativos e que foi essencial para o desenvolvimento das bombas atômicas do Projeto Manhattan.

Foi no século XX que foram realizados os trabalhos de Linus Pauling, destacando-se o conceito de eletronegatividade, em 1932, além de sua principal publicação, “A Natureza da Ligação Química”, de 1939, essencial para o desenvolvimento da Química Quântica.

Sem dúvida alguma a Mecânica Quântica foi um marco para o avanço da compreensão da matéria por parte dos químicos. A equação de Schrödinger permitiu um olhar mais moderno e preciso da complexa estrutura atômica, que culminou em diversos avanços em todas as áreas do conhecimento de Química.

Atualmente, a Química busca entender processos cada vez mais difíceis de serem compreendidos, além de tentar se reorganizar de uma forma mais sustentável, por meio dos princípios da Química Verde.

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Fontes

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