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"A química pode ser uma coisa boa ou ruim. A química é boa quando você faz amor com ela. A química é ruim quando você briga com ela." - Adam Sandler
Química é um assunto que pode ser estudado durante o ensino médio ou em uma universidade como parte do ensino superior. Alguns optaram por aprender mais sobre química devido ao fato de desfrutarem dos conceitos básicos e desejarem expandir seus conhecimentos, enquanto outros foram forçados a estudar esse tópico ao longo dos últimos anos do ensino médio.
Com toda a honestidade, estudar química é um gosto adquirido. Nem todos apreciarão esta disciplina científica que envolve o exame de elementos, compostos, átomos, moléculas e íons. A compreensão de sua composição, estrutura, propriedades e comportamentos pode ser o prazer de um indivíduo e o pior pesadelo de outro.
No entanto, o estudo de conceitos básicos de química geral tem muitas vantagens devido ao fato de ser conhecido como ciência central, pois combina matemática, física, biologia e medicina. O campo da química é bastante amplo, com muitas práticas diferentes que podem ser estudadas, e que abrangem vários tópicos interessantes que intrigam profundamente qualquer entusiasta da ciência. Você pode ler mais sobre a terminologia química em nosso artigo dedicado ao assunto!
Sem mais delongas, o Superprof discutirá alguns dos conceitos básicos da química, como reações químicas, elementos, estrutura de Lewis, tabela periódica e líquidos e gases. Não importa se você gosta da ciência ou não, este artigo instruirá qualquer pessoa sobre os fundamentos da química e fornecerá a capacidade de acompanhar se o tópico surgir em uma conversa!
Reações químicas
As reações químicas são experimentadas o tempo todo. Se você está cozinhando, fazendo fogo ou mesmo respirando, uma reação química é provocada.
Em uma reação química, as moléculas ou íons são reorganizados e moldados em uma nova estrutura. O núcleo atômico permanece intocado e apenas os elétrons são transferidos para formar ligações químicas. O número de átomos dos elementos permanece o mesmo do início ao fim da reação química. Esta foi a descoberta de um certo Antoine Lavoisier (que virou até nome de laboratório), sobre quem você pode aprender mais em nossa matéria sobre os químicos mais famosos de todos os tempos.
"É muito importante notar que as reações químicas são diferentes das mudanças físicas e a diferença mais notável é que, em uma reação química, os átomos formam novos produtos, moléculas e compostos, enquanto em uma mudança física, os átomos mantêm sua mesma disposição de antes."
É impossível notar a mudança molecular de uma reação química à primeira vista. No entanto, existem sinais que ajudam as pessoas a perceber a diferença, como mudança de temperatura, bolhas ou mudança de cor.
Os átomos e moléculas que interagem entre si são chamados de reagentes e os átomos e moléculas que são produzidos pela reação são chamados de produtos. Portanto, a equação química seria a seguinte:
reagente1 + reagente2 + ... -----> produto1 + produto2 + ...
Aqueles que estudaram química e têm uma base de reações químicas podem escrever a equação em uma versão abreviada:
A A + b B + ... -----> C C + d D + ...
As reações químicas podem ser divididas em quatro tipos diferentes:
- Síntese ou combinação direta;
- Decomposição;
- Substituição única;
- Metátese ou duplo deslocamento.
Existem muitos exemplos de diferentes reações químicas que podem ser observadas em nosso cotidiano. Aqui estão alguns dos exemplos mais notáveis:
- Acender o fogo;
- Assar um bolo;
- Ferver, fritar ou mexer um ovo;
- Ver a banana apodrecer;
- Grelhar um hambúrguer.
O que consideramos agora é apenas a ponta do iceberg. Há muito o que aprender sobre reações químicas. E, muitas vezes, nem é preciso arriscar um experimento químico.
Você também pode descobrir tudo o que precisa saber sobre química com o Superprof!
Elementos e tabela periódica
Um elemento químico é uma substância pura em sua forma mais simples, que não pode mais ser decomposta. Até agora, os cientistas descobriram 118 elementos químicos. Sabe-se que 94 desses elementos estão presentes na natureza e os 24 restantes são sintéticos, fabricados pelo homem. Esta informação é normalmente abordada em fisica e quimica explicaçoes online ou aulas de física presenciais.
"O elemento mais abundante em nosso universo é o hidrogênio e, na Terra, o ferro. O elemento mais comum da terra é o oxigênio."
Um elemento possui um único átomo e é caracterizado por seu número de prótons nos núcleos de seus átomos. Isso é conhecido como número atômico e é indicado pela letra Z. Elementos que não são misturados e estão em seu estado mais puro têm o mesmo número de prótons. Enquanto aqueles que são considerados misturas têm diferentes quantidades de prótons e átomos.
"Existem apenas alguns elementos que são completamente puros e não foram combinados. Estes incluem cobre, prata, ouro e enxofre, enquanto um exemplo de um elemento misto seria o ar atmosférico, que é uma mistura de nitrogênio, oxigênio e argônio."
Exemplos de diferentes elementos podem ser observados na tabela periódica. O primeiro elemento, com apenas um próton, é o hidrogênio. O segundo elemento é o hélio com dois prótons e o terceiro é o lítio com três prótons. Os elementos e o número de prótons continuam na tabela periódica até chegar a 118, que é o elemento mais recentemente descoberto.
"A tabela periódica é o arranjo de elementos mais comumente usado. Os elementos são organizados e divididos por número atômico, configuração eletrônica e propriedades químicas recorrentes. As linhas da tabela são chamadas de períodos e as colunas são chamadas de grupos."
Existem 18 grupos ou colunas na tabela periódica que foram criados para colocar elementos com comportamentos químicos semelhantes no mesmo local. Apenas sete dos 18 grupos aceitaram um nome para si:
- Grupo 1: Metais alcalinos;
- Grupo 2: Metais alcalino-terrosos;
- Grupo 15: Nitrogênio;
- Grupo 16: Calcogênios;
- Grupo 17: Halogênios;
- Grupo 18: Gases nobres.
As cores de fundo dos elementos identificam a subcategoria como metal, metalóide e não-metal. Há uma variedade de tabelas periódicas e as cores não são padronizadas. Depende principalmente da preferência pessoal, no entanto, as categorias são mantidas da mesma forma.
Aprender mais sobre a tabela periódica pode ser extremamente interessante para desenvolver a capacidade de entender o uso de diferentes elementos. Você pode procurar professores de química para ajudá-lo e seguir por exemplo um curso de engenharia quimica Portugal.
Ligação química e a estrutura de Lewis
A ligação química é a atração entre átomos, íons e moléculas que permite a formação de compostos químicos. As ligações possuem forças diferentes devido ao fato de que algumas são mais fortes, como ligações covalentes, iônicas e metálicas, e outras são mais fracas, como interações, força de dispersão e ligação de hidrogênio.
"As ligações mais fortes que mantêm as moléculas unidas são consideradas permanentes, enquanto as ligações mais fracas são chamadas de temporárias. Não importa quão forte sejam os vínculos, eles são necessários para a química de nossos próprios corpos e da própria vida."
Os cientistas descobriram que a razão mais comum pela qual as ligações químicas são formadas é que os átomos estão tentando alcançar o nível de energia mais estável possível.
Na química e na vida, os opostos se atraem. A atração dos elétrons com carga negativa que estão circulando no núcleo e os prótons com carga positiva que estão dentro do núcleo cria uma ligação química.
Existem vários tipos de ligações químicas que podem ser observadas. Aqui estão eles:
- Ligações iônicas: são formadas entre íons com cargas opostas. Um exemplo disso é o sal de mesa. Os íons de sódio com carga positiva e os íons com carga negativa são atraídos um pelo outro e criam o cloreto de sódio;
- Ligações covalentes: os átomos se tornam mais estáveis ao compartilhar elétrons, em vez de perdê-los ou conquistá-los. As ligações covalentes são muito mais comuns que as ligações iônicas nas moléculas dos organismos vivos. Quanto mais elétrons forem compartilhados entre dois átomos, mais forte será a ligação covalente;
- Ligações covalentes polares: nesse tipo de ligação, os elétrons são desigualmente compartilhados pelos átomos e passam mais tempo próximos um do outro. Devido à distribuição desigual de elétrons entre átomos, as cargas se desenvolvem em diferentes partes da molécula;
- Ligações covalentes não polares: são formadas entre dois átomos do mesmo elemento ou entre átomos de diferentes elementos que compartilham elétrons igualmente;
- Ligações de hidrogênio: ligações covalentes polares que possuem hidrogênio contêm uma leve carga positiva devido ao fato de os elétrons serem puxados em direção ao outro elemento. Como resultado dessa atração, o hidrogênio será atraído por quaisquer cargas negativas e isso é chamado de ligação de hidrogênio.
As estruturas de pontos de Lewis mostram a ligação entre átomos e moléculas e os pares solitários de elétrons que podem existir na molécula. Já ouviu falar em notação de Lewis?
Essa estrutura foi introduzida em 1916 por Gilbert N. Lewis em seu artigo intitulado "O átomo e a molécula". A estrutura de pontos de Lewis expandiu o conceito do diagrama de pontos de elétrons adicionando algumas linhas para representar os pares compartilhados em uma ligação química.
É uma maneira rápida e fácil de mostrar a configuração de elétrons de valência de átomos separados quando nenhuma conexão ou ligação anterior foi feita.
Acidez e Basicidade
As substâncias podem ser determinadas como um ácido ou uma base. Uma reação ácido-base é uma reação química comum entre um ácido e uma base. Pode ser usada, inclusive, para determinar o pH de uma substância ou líquido. Muitos cientistas criaram suas próprias teorias de ácido-base para calcular os níveis de pH, definir corretamente as substâncias e observar cuidadosamente as reações.
Svante Arrhenius
Esta teoria dos ácidos remonta a 1884 e é uma das mais comumente referidas hoje. Arrhenius passou a maior parte do tempo observando o sal e suas mudanças quando colocado na água. Nesta teoria, a água é necessária e apenas os ácidos próticos são permitidos para produzir íons hidrogênio. Os ácidos produzem íons H+ em soluções aquosas e as bases produzem íons OH- nos líquidos.
Gilbert Newton Lewis
Isso é conhecido como sendo a teoria do ácido menos estrita, devido ao fato de que apenas pares de elétrons são examinados e prótons são deixados de fora. Os conceitos básicos dessa teoria incluem o fato de que os ácidos são receptores de pares de elétrons e que as bases são doadoras de pares de elétrons.
Teoria dos ácidos de Brønsted-Lowry
As reações ácido-base são descritas como um ácido que libera um próton e uma base que aceita um próton. Algumas das características desta teoria são que os ácidos são doadores de prótons e as bases são aceitadoras de prótons.
Os ácidos têm propriedades diferentes e podem ser distinguidos por seu sabor azedo, comportamento corrosivo. Soluções de água conduzem correntes elétricas e reagem com bases para criar sais e água. Estas são apenas algumas das propriedades, já que os ácidos também podem ser determinados de outras maneiras.
As bases podem ser diferenciadas dos ácidos se forem amargas, escorregadias e não mudarem a cor do tornassol (um corante vegetal azul).
Diferentes tipos de ácido que podem ser observados regularmente são:
- Ácido cítrico;
- Ácido lático;
- Vinagre;
- Ácido carbônico;
- Ácido ascórbico.
Alguns exemplos das bases mais comuns incluem:
- Detergentes;
- Sabonetes;
- Amônia doméstica.
Ácidos e bases podem ser estudados mais detalhadamente, aprendendo informações adicionais sobre a química e sobre as teorias mencionadas anteriormente.
A química pode ser um assunto muito diverso e intrigante. Se este tópico lhe interessou, é importante observar que os conceitos básicos podem ser analisados por você no conforto de sua própria casa. Se você está pensando em qual disciplina científica pesquisar, a química faculdade pode ser a melhor escolha!
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