Olá.

Nós, Kariza e Larissa do curso de Licenciatura em Química pelo IFES - Instituto Federal do Espirito Santo - criamos esse blog, como forma avaliativa, na disciplina Ensino de Ciências. Nele falamos sobre a Química e o Futuro.

Falamos sobre o que é química, por que estudar química, quatro descobertas na área da química, fundamental para o desenvolvimento da sociedade, os novos cursos que envolvem a química, assim como as novas áreas de atuação do químico.

Esperamos que esse blog seja útil para vocês visitantes.

Qualquer dúvida, ou sugestão entre em contato conosco.

Abraços,

Kariza Minini e Larissa Merizio

A Química

O que é química?

Química é a ciência que estuda os materiais existentes na natureza, suas propriedades e alterações. Analisa as substâncias presentes nesses materiais, desenvolve técnicas para extraí-las e purificá-las e sintetiza novas substâncias. A química também pesquisa os processos de transformação das substâncias em matérias-primas para os diferentes ramos da indústria.

Por que estudar química?

Há muitas razões que explicam o porquê do estudo da química. Do ponto de vista prático, a química ajuda a adquirir um útil discernimento dos problemas da sociedade, com aspectos científicos e técnicos. Por exemplo, o que pode ser feito com relação: às influências da chuva ácida no meio-ambiente; aos efeitos provocados pelo uso de alguns herbicidas e pesticidas; à destruição da camada de ozônio na parte superior da atmosfera; e à possível elevação no nível dos oceanos provocada pelo aumento da concentração de dióxido de carbono e outros gases na atmosfera (o efeito estufa)?É prudente o uso dos raios gamas na esterilização de alimentos para o consumo humano? É aconselhável o uso da sacarina como um adoçante artificial? Os processos industriais utilizados na manufatura de plásticos, papéis, gessos e tintas confirmam uma ameaça ao meio-ambiente? Quais os riscos, se os produtos químicos estão presentes nos materiais de uso doméstico e de consumo, como detergentes, limpadores de forno, condicionadores de ar, açúcar refinado, café sem cafeína, alvejantes de roupas, antiperspirante, ervas daninhas, conservantes de madeira e aspirina?

A química atua como um instrumento prático para o conhecimento e a resolução de problemas em muitas áreas de engenharia, agricultura, silvicultura, oceanografia, física, biologia, medicina, tecnologia de recursos ambientais, nutrição, odontologia, metalurgia, eletrônica, ciência espacial, tecnologia fotográfica e em inúmeros outros campos.

Algumas pessoas estudam química simplesmente para satisfazer suas curiosidades naturais a respeito da realidade física. Elas estudam química por gosto próprio, devido ao que se revela sobre a natureza do universo e do nosso pequeno mundo, a Terra. Estudar o comportamento químico da matéria pode ser um interessante passatempo que, as vezes, conduz a uma vocação recompensadora.

Foram inúmeras as descobertas no ramo da química que mudaram o rumo da sociedade. Nós vamos falar aqui da Lei de Boyle, Existência das moléculas, Tabela Periódica e da Radioatividade.

Lei de Boyle

O que é a Lei de Boyle?

A Lei de Boyle estabelece que o volume de uma massa de gás, à temperatura constante, é inversamente proporcional à força que o comprime (pressão). Ele provou que os gases são feitos de átomos exatamente como os sólidos. Mas nos gases os átomos estão mais afastados, de maneira que podem ser comprimidos.

 

Mas como ele descobriu isso?

Boyle era filho filho de um conde e membro da British Scietific Society (Sociedade Científica Britânica). Durante uma reunião da sociedade, em 1662, Robert Hooke leu um ensaio descrevendo uma experiência francesa sobre a “flexibilidade do ar”.

                                         

                                                                      Robert Boyle

Os cientistas franceses tinham feito um cilindro de metal firmemente ajustado a um pistão. Muitos homens empurravam o pistão para baixo, comprimindo o ar contido no interior do cilindro. Então soltaram. O pistão pulou para o alto, porém ele nunca chegava a alcançar seu nível inicial. Então os franceses afirmavam que o ar não era perfeitamente flexível. Uma vez comprimido, continuava ligeiramente comprimido.

Robert Boyle afirmou que essa experiência não provava coisa nenhuma e que o pistão que eles usaram estava apertado demais ou solto demais. Então Boyle prometeu criar um pistão perfeito, que iria provar que os franceses estavam errados.

Duas semanas depois Boyle se apresentou diante da sociedade com um grande tubo de vidro em forma de “U” assimétrico. Uma dar pernas do “U” elevava-se acima de 90cm de altura e era fininha. A outra era curta e grossa, e com a saída tapada.

O lado da perna fininha (mais alto) estava aberto. Boyle derramou mercúrio líquido no tubo até que ele recobrisse a parte baixa do “U” e subisse um pouco para os dois lados. Uma grande quantidade de ar ficou presa acima do mercúrio, no lado curto e grosso. Um pistão, Boyle explicou, era qualquer coisa que comprimisse ar. Como esta usando mercúrio para comprimir o ar, não haveria fricção - como tinha acontecido na experiência dos franceses.

Então Boyle anotou o peso do pistão de vidro e traçou uma linha no vidro onde o mercúrio tocava a bolsa de ar preso. Boyle derramou mercúrio líquido na perna longa do lado mais alto do seu pistão até o encher completamente. Agora o mercúrio subiu além da metade do lado mais curto. O ar preso tinha sido comprimido a menos da metade de seu volume original pelo peso ou força (pressão) do mercúrio.

Boyle traçou uma segunda linha na câmara mais curta para marcar o novo nível do mercúrio no interior - marcando o volume comprimido do ar preso.

Então ele escoou o mercúrio através de uma válvula na parte baixa do “U” até que o pistão e o mercúrio pesassem exatamente o mesmo que pesavam no início. O nível do mercúrio voltou à sua linha inicial. O ar retido tinha voltado exatamente ao ponto que estava inicialmente. O ar era perfeitamente flexível.

Boyle continuou com as experiências e percebeu que quando ele dobrava a pressão num bloco de ar aprisionado, seu volume era reduzido pela metade. Quando triplicava a pressão, o volume era reduzido a um terço. A mudança do volume do ar comprimido era sempre proporcional à mudança na pressão que comprimia o ar. Ele criou uma simples equação matemática para descrever esta proporcionalidade.

                                                                                T  α 1/V

Existência das Moléculas

O que são as moléculas?

 

As moléculas são um grupo agregado de átomos. Um único átomo identifica um dos cem elementos químicos que formam o nosso planeta. Ligar um número de átomos forma uma molécula, que identifica uma substância dentre milhares que existem.

Como foi a descoberta?            

 

Na primavera de 1811, o professor universitário Amadeo Avogadro, de 35 anos, sentou-se durante a aula, franzindo a testa para 2 ensaios científicos que estavam sobre sua mesa. Avogadro dava aulas de ciências naturais no Colégio Vercelli, na cidade montanhosa de Turim. Vinte e cinco alunos sentavam-se diariamente diante dele e ouviam o professor Avogadro falar, discutir, fazer-lhes perguntas sobre qualquer aspecto da ciência que lhe ocorresse.

                                                                     Amadeo Avogadro

Naquele dia ele leu os 2 ensaios para a classe, afirmou que via um mistério importante neles e desafiou os alunos a descobrirem do que se tratava.

Nos 2 ensaios, o químico inglês Dalton e o químico francês Gay-Lussac descreviam uma experiência na qual haviam combinado átomos de hidrogênio e oxigênio para formar água. Ambos relatavam que foram precisos exatamente dois litros de átomos de hidrogênio gasoso para combinar exatamente com um litro de átomos de oxigênio gasoso. Dalton afirmou que esta experiência provava que a água era a combinação de dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. Gay-Lussac afirmava igualmente que provava que um litro de qualquer gás tinha de conter o mesmo número de átomos que o litro de qualquer outro gás, não importava qual gás fosse.

Estes estudos foram saudados como uma abertura da maior importância para o estudo da química. Mas desde a primeira leitura o professor Avogadro ficou aborrecido com uma contradição inoportuna.

Tanto Dalton quanto Gay-Lussac começaram exatamente com 2 litros de hidrogênio e um litro de oxigênio. Isto perfaz um total de três litros de gás. Mas ambos tinham terminado só com dois litros de gás de vapor de água. SE todo litro de cada gás tem de ter exatamente o mesmo número de átomos, então como podiam todos os átomos destes três litros de gás caber em apenas dois litros de gás vapor?

O sino da catedral de Turim fazia soar a meia-noite antes de a resposta soar na cabeça de Avogadro. Dalton e Gay-Lussac tinham usado a palavra errada? E se cada um deles tivesse substituído “um grupo de átomos ligados” por átomo?

Avogadro criou a palavra Molecule (uma palavra grega que quer dizer “mover-se livremente em um gás”) para este “grupo de átomos ligados”. Então, ele rabiscou equações no papel até descobrir uma maneira de justificar todos os átomos e moléculas nas experiências de Dalton e Gay-Lussac.

Cada molécula de hidrogênio continha dois átomos de hidrogênio e cada molécula de vapor continha dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio, como os dois cientistas haviam declarado- cada litro de hidrogênio e cada litro de oxigênio teriam exatamente o mesmo número de moléculas como cada um dos dois litros de vapor resultantes ( mesmo que ele contivessem um número diferente de átomos).

E foi assim que, sem jamais ter tocado num tubo de ensaio ou feito uma experiência química de qualquer espécie, sem nem mesmo ter alguma formação química, Amadeo Avogadro descobriu a existência das moléculas e criou a lei básica dos gases - cada litro de gás contém o mesmo número de moléculas de gás.

Tabela Periódica dos Elementos

O que é?

O primeiro sistema bem-sucedido de organização dos elementos químicos que compõem a Terra.

 

Como foi a descoberta?

Por volta de 1837, Dmitri Mendeleyev, de 33 anos, tinha conseguido a posição de professor de química na Universidade de São Petersburgo - um feito notável para o caçula de 14 filhos de um camponês russo. Com uma cabeleira rebelde, barba eriçada e olhos negros e penetrantes, Mendeleyev era chamado de “russo selvagem” pelos outros químicos europeus. Em 1868 começou a trabalhar num compêndio de química para os seus alunos.

       Dmitri Mendeleyev

O problema que ele enfrentou no início do livro foi como arrumar e organizar a lista crescente de 62 elementos conhecidos de forma a que os alunos pudessem compreender suas características. Àquela altura, Mendeleyev tinha coletado uma quantidade de informações do próprio trabalho e – na maioria – dos trabalhos dos outros, principalmente dos químicos ingleses Newland e Meyers e do francês Chancourtouis.

Mendeleyev separou os elementos pelo seu peso atômico, por semelhança familiar, pela maneira com que combinavam – ou não – com hidrogênio, carbono e oxigênio, pelo tipo de sais que formavam, se o elemento existia como gás, líquido ou sólido, se era duro ou macio, se derretia a uma temperatura elevada ou baixa, e pelas formas dos cristais dos elementos. Nada permitiu que fizesse sentido entre todos os 62 elementos conhecidos.

Mendeleyev, que era exímio pianista, percebeu que as notas do piano se repetiam a intervalos regulares. A cada oito notas havia o dó. Deu-se conta que nas estações do ano, ans ondas do mar, mesmo nas árvores, as características repetiam-se sempre e sempre depois de um determinado período de tempo ou distância. Por que a mesma coisa não se repetiria com os elementos?

El anotou em cartões cada elemento e suas várias características e os espalhou numa mesa, arrumando e rearrumando os cartões, procurando padrões repetidos. Rapidamente descobriu que cada oitavo elemento compartilhava traços familiares, ou características. Quer dizer, na maioria das vezes, cada oitavo elemento compartilhava características com os outros nessa família. Mas nem sempre.

De novo, Mendeleyev estava num beco sem saída. Até que um dia, naquele verão, ocorreu-lhe que era possível que nem todos os elementos da Terra já tivessem sido descobertos. A sua classificação dos elementos deveria admitir que houvesse elementos que faltavam.

Ele voltou ao seu monte de cartões e agrupou-os em fileiras e colunas, de maneira que a forma com que os elementos de cada coluna ligavam-se a outros elementos fosse a mesma, e assim, as características físicas dos elementos de cada coluna seriam as mesmas.

Todos os elementos conhecidos ajustavam-se perfeitamente bem a esta tabela bidimensional. Contudo, ele teve de deixar três espaços vazio que pretendia que fossem preenchidos por três elementos que ainda estavam para ser descobertos. Mendeleyev chegou a descrever a aparência que teriam e como agiriam sua fileira e coluna. A Europa inteira riu e disse que as suas previsões não passavam de divagações malucas de um adivinho doido.

Três anos mais tarde o primeiro dos três elementos de Mendeleyev que “faltavam” foi descoberto na Alemanha. A comunidade científica achou que fosse uma coincidência interessante. Dentro de mais oito anos os outros dois também foram achados. Todos os três pareciam e se comportavam como Mendeleyev tinha predito. Cientistas do mundo inteiro ficaram pasmados e o  chamaram de gênio, que havia descoberto o mistério do mundo dos elementos químicos. Sua descoberta orientou as pesquisas científicas do mundo inteiro.

Radioatividade

O que é?

A radioatividade ou radiatividade é a capacidade que alguns elementos fisicamente instáveis possuem de emitir energia sob forma de partículas ou radiação eletromagnética.

Como foi a descoberta?

No ano de 1896, o francês Henri Becquerel constatou que um composto de urânio apresentava a interessante característica de causar uma mancha numa chapa fotográfica mesmo no escuro e embrulhada em papel negro.

A interpretação de Becquerel era de que os raios de Becquerel eram ondas eletromagnéticas transversais (como a luz) de pequeno comprimento de onda e que o processo de emissão era um tipo de fosforescência.

Afim de completar sua tese de doutorado, Marie Curie passou a estudar esses raios descobertos por Becquerel. Era empolgante. Os cientistas sabiam que a radiação carregada eletricamente enchia o ar ao redor do urânio, mas não se sabia muito mais do que isso. Marie usou um aparelho que seu marido, o professor Pierre Curie, tinha inventado para detectar cargas elétricas ao redor de amostras de minerais. Ela deu ao processo o nome de radioatividade e concluiu que era emitida de dentro de um átomo de urânio. 

 

Marie Curie

Como os Curie não tinham dinheiro para cobrir as despesas das pesquisas dela, e como a universidade se recusava a fornecer recursos para uma mulher recém-formada fazer suas pesquisas, Marie conseguiu a muito custo um lugar para instalar seu laboratório. Descobriu um barracão abandonado que tinha sido usado pelo Departamento de Biologia para guardar cadáveres. Era insuportavelmente quente o verão e uma geladeira no inverno, com duas mesas de madeira, cadeiras e uma velha estufa enferrujada.

Em 19898, Marie ganhou um intrigante minério de urânio chamado pechblenda, que seus testes demonstraram emitir mais emissões radioativas do que se podia esperar da quantidade de urânio que continha. Ela concluiu que devia haver outra substância dentro da pechblenda para emitir radiação a mais.

Ela começou com testes de 3,5 onças de pechblenda. Planejou remover todos os metais conhecidos para que no final só restasse este elemento novo, altamente ativo. Ela triturou o minério com pilão num almofariz, passou numa peneira, dissolveu em ácido, ferveu para eliminar o líquido, filtrou, destilou e aí o eletrisou.

Nos próximos seis meses, Marie e seu marido isolaram quimicamente e testaram cada um dos 78 elementos químicos conhecidos para ver se os misteriosos raios radioativos fluíam de qualquer outra substância que não fosse urânio. A maioria do tempo ele passavam esmolando por pequenas amostras que não tinham dinheiro para comprar. Curiosamente, cada vez que Marie removia mais dos elementos conhecidos, o que lhe sobrava de pechblenda era sempre mais radioativo do que antes.

O que deveria ter levado semanas arrastou-se em longos meses devido às condições horríveis de trabalhos. Em março de 1901, a pechblenda finalmente abriu mão dos seus segredos. Marie tinha encontrado não um, mas dois novos elementos radioativos: polonium (que ganhou esse nome para homenagear a Polônia, seu país de origem) e radium (assim chamado porque era, de longe, o elemento mais radioativo jamais descobertos). Marie apresentou um minúsculo exemplo de puro sal de rádio. Pesava 0,0035 onças (0,10g) – menos que uma batata chip - mas, era um milhão de vezes mais radioativo que o urânio.

Como ainda se desconheciam os perigos da radiação, Marie e Pierre foram perseguidos por problemas de saúde. Dores e grande sofrimento físico. Mãos cobertas de úlceras. Contínuas recaídas de doenças bastantes sérias, como pneumonia. Um cansaço interminável. Finalmente, a radiação que Marie tinha estudado a vida inteira a matou em 1934.

Curiosidade: Mulheres que receberam o Prêmio Nobel foram 34, num total de 723 prêmios outorgados até 2005. Marie Curie foi não só a primeira mulher a receber o Prêmio Nobel, como também foi uma da quatro pessoas que o receberam duas vezes.

 

A Química: sua importância na saúde, na indústria, na agricultura e no meio ambiente

A Química possui grande importância no nosso dia-a-dia (desde os adubos utilizados no campo até aos serviços de saúde). Ela desempenha um papel crucial na nossa vida e a sua descoberta veio até prolongar e dar qualidade à nossa vida, pois tal como Churchil, estadista britânico, escritor, jornalista,orador e historiador, famoso principalmente por sua atuação como primeiro-ministro do Reino Unido durante a Segunda Guerra Mundial, afirmou “Deus deu a ciência ao homem para que ela o permita viver melhor e resolver problemas…”.

Importância da Química...

Saúde

Na saúde, a química é aplicada desde as análises clínicas até à Imageologia. Como é sabido, a química está profundamente relacionada com a área da saúde e Medicina, pois a química permite estudar os tecidos (órgãos e pele), estruturas (ossos) e líquidos internos (Sangue, bílis, suco pancreático, morfinas…) e do ponto de vista da sua composição e funcionamento, interligando-se assim com a Biologia (formando assim a bioquímica), para achar curas para doenças atualmente incuráveis, como por exemplo, a mortífera doença sexualmente transmissível da SIDA (Síndrome de Imunodeficiência Adquirida), tendo em conta os conhecimentos em termos da química do nosso corpo assim como a biologia humana.
A química é também utilizada na concepção de medicamentos e vacinas, que nos permite combater as doenças e epidemias, como é o caso da lepra, da malária...

Pode-se afirmar que se química não existisse, a saúde de todos nós teria os seus dias contados.

Indústria

A indústria tem várias vertentes, mas, em três a química é crucial: a indústria farmacêutica, a indústria alimentar e a indústria ligada à drogaria.

Na indústria farmacêutica, a química foi, é e será essencial, pois ela permite estudar as propriedades dos produtos utilizados na manufatura de medicamentos e sua aplicação específica para combater determinada doença ou infecção.

A indústria da drogaria dedica-se à produção de produtos químicos, desde os mais caseiros, como a nossa eficaz desentupidora de canalizações – soda cáustica – até aos químicos mais complexos, como é o caso do dicromato de potássio, e aos mais perigosos, como por exemplo, o hidrogênio (explosivo). Pode-se afirmar que esta indústria é totalmente apoiada na química, não na antiga alquimia, que por vezes misturava magia com a toda-poderosa química.

Na indústria alimentar, a química é utilizada para produzir e aperfeiçoar os conservantes e corantes, mas também de outros produtos químicos, como os acidificantes, reguladores de acidez e aromatizantes, que servem para melhorar e intensificar o sabor dos alimentos e bebidas.

Agricultura

Na agricultura, a química é importante, pois, permite produzir adubos (fertilizante) que enriquece o solo (geralmente com azoto, fósforo, potássio, enxofre, cálcio e magnésio) e pesticidas (antigamente produzidos com chumbo, mercúrio e arsênico, materiais altamente tóxicos) que permitem, por um lado o crescimento da planta/cereal rápido, devido ao adubo, e, por outro lado, o crescimento saudável, sem as pestes de insetos que destroem as plantações e culturas.

Ambiente

A química permite fazer grandes obras para a manutenção do bom ambiente, mas, por outro lado, constitui também malefícios.

Em termos de benefícios, permite efetuar a reciclagem de materiais, reutilizando materiais já sem utilidade, dando-lhes “vida”, aproveitando-os para nova utilidade, sem recorrer à produção de mais, evitando assim a agravação da poluição produzida, principalmente, na produção desses novos materiais.

Através da química consegue-se reverter danos causados ao ambiente, ao longo destes últimos anos que, devido ao crescimento da indústria e a muitos outros fatores ligados ao grande desenvolvimento verificado na reta final do século dezenove, têm sido um autêntico “calvário” para o ambiente e, para a tão falada Camada do Ozônio.