Química

A Química é uma ciência central para todos nós, ela desenvolve conhecimentos empregados em diversas áreas, como a Medicina, a Engenharia, a Farmácia e a Agronomia. De forma simples, a Química busca estudar a matéria, sua estrutura, suas propriedades e as transformações que ela pode sofrer, conhecidas como reações químicas.

A Química é de grande importância para a sociedade, pois desenvolve produtos e tecnologias para nos trazer maior qualidade de vida. Divide-se, basicamente, em Química Inorgânica, Química Orgânica, Bioquímica, Físico-Química e Química Analítica.

Leia também: Conceitos básicos de Química

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre Química
• 2 - O que é Química?
• 3 - Para que serve a Química?
• 4 - O que a Química estuda?
• 5 - Quais são as principais áreas da Química?
• 6 - Qual a importância da Química?
• 7 - História da Química

Resumo sobre Química

• É a ciência que estuda a matéria, sua estrutura, suas propriedades e suas transformações.

• É uma ciência experimental e se utiliza do método científico.

• Seus processos estão presentes em todas as áreas do Universo.

• Suas principais áreas são: Química Inorgânica, Química Orgânica, Físico-Química, Química Analítica e Bioquímica.

• Sua indústria é de suma importância para diversos países e, em 2019, faturou quase quatro trilhões de dólares no mundo.

• Entende-se que sua relação com o ser humano se iniciou na descoberta do fogo.

O que é Química?

Segundo o dicionário Cambridge, a Química é o estudo científico das características básicas das substâncias e as formas como elas reagem ou se combinam. De fato, a Química é a área da ciência que estuda a composição, a estrutura e as propriedades da matéria — tudo aquilo que possui massa e volume —, bem como as mudanças que ela pode sofrer durante uma reação.

É uma ciência experimental, já que sua base teórica e seu desenvolvimento até os dias de hoje se dá com base em observações experimentais e no método científico.

Para que serve a Química?

Basicamente tudo que está a sua volta envolve processos químicos. O seu celular, por exemplo, funciona com uma bateria de lítio, que se carrega e se descarrega mediante reações químicas. Ainda, o corpo do celular é feito de materiais poliméricos, assim como a tela, e os demais componentes são um conglomerado de elementos químicos.

Se a Química está em tudo, então ela só pode desempenhar o papel de uma ciência central. Os princípios dessa ciência permeiam diversas áreas do conhecimento, como a Farmácia, a Medicina, a Biologia, a Física, a Geologia, a Astronomia, a Engenharia e tantos outros campos.

O entendimento da matéria e seus processos de transformação permite compreendermos melhor o mundo e o Universo que habitamos. Trata-se da ideia de saber como funciona um mundo invisível para nós, seres humanos, mas que traz grandes consequências para nossa vida.

A consequência de toda essa produção de conhecimento científico está no desenvolvimento de tecnologias e insumos essenciais para o cotidiano. Não só isso, cada vez mais os químicos e a indústria buscam práticas mais ecologicamente adequadas — a chamada Química Verde —, de modo a produzir com mais eficiência e menos agressão ao nosso planeta.

Confira no nosso podcast: A ciência por trás da fabricação de remédios

O que a Química estuda?

Como exposto, a química estuda a matéria e suas transformações. Os químicos entendem matéria como tudo aquilo que possui massa e volume (que ocupa um lugar no espaço). Com base nisso, deve-se entender dois pontos importantes: do que é feita a matéria e como ela se transforma.

No entanto, a matéria e sua compreensão se tornam complexas a partir do momento que você percebe que existem mais de cem elementos químicos e incontáveis formas de eles se combinarem para formar todas as substâncias que estão a nossa volta. Essa é a maravilha da Química: toda vez que elementos se combinam, algo novo e único surge.

Quais são as principais áreas da Química?

As áreas de conhecimento da Química podem ser divididas em cinco:

• Química Orgânica: estuda os compostos de carbono bem como suas estruturas, propriedades, composição, reações e preparação. Inicialmente, acreditava-se que apenas organismos vivos produziam tais substâncias, daí o nome. Hoje, a área já engloba produtos sintéticos, como os plásticos. Compostos orgânicos estão em defensivos agrícolas, cosméticos, combustíveis, produtos de limpeza, alimentos, medicamentos, entre outros.

• Química Inorgânica: centra-se nas reações, estruturas, preparação e propriedades de substâncias inorgânicas, que incluem metais, sais, óxidos, minerais, entre outros. Compostos inorgânicos podem ser usados como catalisadores, pigmentos, baterias, surfactantes, medicamentos, entre outros.

• Química Analítica: é a ciência da obtenção, do processamento e da comunicação de informação sobre a composição e a estrutura da matéria. É essencial para a determinação da composição da matéria (análise qualitativa) e de quanto dela existe (análise quantitativa). Nessa área, são empregados conhecimentos de química para instrumentação, computação e estatística para resolver problemas de todas as áreas possíveis. O cientista aqui trabalha com métodos de análise, interpretação de dados, desenvolvimento de instrumentos de medição, cálculo de erros, além de processamento, identificação e qualificação de amostras.

• Físico-Química: estuda os princípios físicos envolvidos em interações químicas, como a forma que a matéria se comporta em nível atômico e molecular, e como ocorrem as reações químicas. Aqui, importa determinar as propriedades físicas dos átomos e das moléculas. Nesse campo, as propriedades químicas estudadas são descritas usando-se teorias da física e linguagem matemática. É a área ideal para quem quer entender como a Química funciona em nível atômico.

• Bioquímica: explora processos químicos relacionados a organismos vivos. É um campo experimental que mescla biologia e química.­ Assim, estuda a estrutura, a composição e as reações químicas de substâncias existentes em sistemas vivos, assim como suas funções e as formas de controlá-las. A bioquímica se aproveita de conhecimentos das químicas inorgânica, orgânica e físico-química. Iniciou-se com a preocupação de entender como os organismos vivos adquirem energia dos alimentos, as bases químicas da hereditariedade e as mudanças fundamentais que ocorrem quando estamos doentes.

Qual a importância da Química?

Do ponto de vista científico, a Química é importante para entendermos melhor o Universo em que vivemos e as transformações que ocorrem a todo instante. Para nós, seres humanos, a Química se mostra como uma ciência básica e central, capaz de permear diversas áreas do conhecimento, científico e tecnológico. Diversos são os profissionais que devem ter conhecimentos básicos ou aprofundados dela.

Além disso, a Química é capaz de nos prover diversos produtos essenciais para o cotidiano. Vemos que ela está em diversos setores produtivos, como no de alimentos, na agricultura, na construção, em produtos de limpeza, cosméticos e corantes, no setor energético e de combustíveis, farmacêutico, têxtil, na metalurgia, nos eletroeletrônicos, entre outros.

Segundo a Associação Brasileira da Indústria Química (Abiquim), a indústria química teve um faturamento líquido estimado em 142,8 bilhões de dólares (cerca de 767 bilhões de reais) no ano de 2021. Em 2020, os dados da Associação apontaram ainda que a participação da indústria química no PIB brasileiro foi de 2,6%, e o setor de produtos químicos foi a terceira maior participação no PIB industrial no ano de 2019.

Estima-se que a indústria química faturou cerca de quatro bilhões de dólares em 2019. Os países de maior faturamento nessa área foram: China, Estados Unidos, Japão, Alemanha, Coreia, Brasil, Índia, Rússia, França, Taiwan, Itália e Holanda.

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História da Química

A primeira relação do ser humano com um processo químico foi na descoberta do fogo (produzido por meio da reação de combustão), durante o período Paleolítico. Também foi nesse período, que durou até 10.000 a.C., que os nossos antepassados fizeram uso de tintas e corantes para a confecção de pinturas rupestres.

A partir daí, a humanidade passou, durante o Neolítico, pelas descobertas de importantes elementos, como o ouro, a prata, o cobre, o estanho, o enxofre, o ferro, o chumbo e o antimônio. Aprendeu a manipulá-los e criar as primeiras ligas metálicas, como o bronze e o aço. Foi também nesse período que ela começou a utilizar a cerâmica, a cal, o cimento, entre outros.

Em 2500 a.C., foram encontrados os primeiros artefatos feitos de vidro em túmulos egípcios, demonstrando que esse povo já sabia fabricá-lo e manipular os materiais essenciais para sua produção. Em 1800 a.C., com o advento da agricultura, o processo de fermentação começou a ser percebido pelos seres humanos, propiciando a produção de pão, cerveja e vinho.

Até que, na Grécia Antiga, no século V a.C., surgiram as primeiras ideias filosóficas do que seria a matéria. Empédocles estabeleceu os quatro elementos (água, ar, fogo e terra), por volta de 490 a.C., enquanto Leucipo e Demócrito, por volta de 440 a.C., criaram a ideia de que as coisas seriam feitas por partículas elementares e indivisíveis, as quais foram chamadas de átomos.

Aristóteles, décadas depois, adicionou ainda, aos quatro elementos, o éter (um elemento celeste), além das qualidades úmido, seco, quente e frio, as quais, quando agrupadas duas a duas, gerariam os quatro elementos de Empédocles.

Em 300 d.C., surgiu Zózimo de Penápoles, o primeiro alquimista egípcio, que definiu a alquimia como uma técnica sagrada a qual denominou chemia (do árabe, al-a-chemia). Nos primeiros 1500 anos d.C., o ser humano descobriu o papel, a porcelana, a pólvora, o ácido acético, o ácido sulfúrico, o espelho, o etanol, além da primeira fábrica de produção comercial de petróleo.

No ano de 1500, surgiu Paracelso, que desenvolveu a Iatroquímica (área que mesclava Química e Medicina). Já em 1597, surgiu o primeiro livro de ensino de Química, Alchymia, escrito por Andreas Libavius, um químico, médico e professor alemão. Foi também ele quem projetou o primeiro laboratório de Química.

Em 1662, Robert Boyle (considerado por alguns como o “pai da Química”) fez a distinção entre alquimia e Química ao publicar o livro O químico cético, em que pôs fim nas teorias antigas de Aristóteles e Paracelso. Boyle foi essencial para o estudo dos gases, com a principal conclusão de que o volume do gás é inversamente proporcional à pressão, algo também percebido anos depois, de forma independente, por Edmé Mariotte. Assim, surgiu a lei de Boyle-Mariotte.

Em 1669, Joachim Becher estabeleceu a teoria do flogisto, defendida e adotada com veemência por Georg Stahl. Tal teoria perdurou por mais de 100 anos, até que, em 1774, Joseph Priestley descobriu o que Antoine Lavoisier cunhou como oxigênio.

O oxigênio, aliás, já havia sido descoberto dois anos antes, de forma independente e não sabida por Priestley, por Carl Wilhelm Scheele. Lavoisier, inclusive, é considerado o “pai da Química moderna”, pois revolucionou a ciência com a publicação de Tratado elementar de Química e sua sistematização da nomenclatura de compostos químicos.

Após Lavoisier, grandes cientistas e grandes contribuições surgiram no mundo da Química, destacando-se Johan Gadolin, descobridor dos terras-raras; Claude Louis Berthollet, que apresentou a reversibilidade da reações químicas e a lei da ação das massas; Alessandro Volta, que apresentou a bateria elétrica; Jöns Jakob Berzelius, descobridor de diversos elementos e criador do termo isomeria; Joseph Louis Proust, que criou a lei das proporções definidas; até que, em 1808, surgiu o modelo atômico de John Dalton.

O modelo de Dalton marcou o primeiro modelo científico do átomo, que o define como uma esfera rígida, maciça e indivisível, diferenciando-o em termos de massa. Já em 1811, o químico italiano Amedeo Avogadro determinou, baseado nos estudos de Dalton, o número de Avogadro. Dalton, posteriormente, ainda contribuiu com a lei das pressões parciais.

O século XIX também ficou marcado por avanços na Físico-Química, como a equação dos gases perfeitos, proposta por Benoit Paul Émile Clayperon, e a equação de Clausius, definida por Rudolf Clausius. Foi também no século XIX que Karl Mohr definiu a lei da conservação de energia.

Já em 1867, Cato Guldberg e Peter Waage apresentaram a lei da ação das massas, o que permitiu a aplicação da termodinâmica em reações químicas. Um dos maiores pontos foi em 1876, quando Josiah Gibbs criou a termodinâmica química, introduzindo os conceitos de energia livre, potencial químico, equilíbrio químico, graus de liberdade e regra de fases.

Ainda no século XIX, a Química Orgânica sofria grandes mudanças. Em 1828, Friedrich Wohler conseguiu sintetizar ureia, até então só vista em compostos vivos, fazendo cair por terra a definição vigente de compostos orgânicos. Em 1839, Charles Goodyear inventou o processo de vulcanização da borracha. Anos depois, Louis Pasteur lançou as bases dos estudos da fermentação, além de criar a técnica de pausterização de alimentos.

Foi também Pasteur quem deu grande contribuição à isomeria óptica, inspirou a assepsia hospitalar e desenvolveu vacinas, como a antirrábica. Já em 1858, Friedrich August Kekulé comprovou a tetravalência do carbono e sua capacidade de formar cadeias, estabelecendo assim as estruturas de moléculas orgânicas.

Em 1863, John Tyndall descobriu o efeito estufa; em 1867, Alfred Nobel inventou e patenteou a dinamite. Foi também em 1867 que George Leclanché apresentou as pilhas secas, utilizadas até hoje em dia. Em 1869, Dmitri Mendeleev apresentou ao mundo a primeira versão da Tabela Periódica, baseada nas propriedades periódicas dos elementos.

Em 1884, o cientista sueco Svant Arrhenius apresentou a teoria iônica da dissolução eletrolítica, o que lhe rendeu o prêmio Nobel de Química de 1903. No mesmo ano, Emil Fischer apresentou a estrutura dos açúcares, trabalho que lhe rendeu o prêmio Nobel de Química de 1902. Em 1886, foi apresentado o processo Heroult-Hall para a obtenção do alumínio, e, em 1888, Henri Louis Le Chatelier apresentou seu princípio acerca de sistemas em equilíbrio.

Em 1894, William Ramsay apresentou os gases nobres e, enfim, em 1897, Joseph John Thomson apresentou o elétron, a primeira partícula menor que o átomo, fazendo cair o modelo atômico de Dalton.

O século XX se iniciou com grandes descobertas, como a apresentação dos compostos de Grignard, por Victor Grignard, em 1901, e o processo Haber-Bosch para a síntese da amônia, em 1904. Em 1911, o casal Pierre e Marie Curie apresentou ao mundo os elementos rádio e polônio, colocando a franco-polonesa na história, ao ser a primeira e única cientista a receber dois prêmios Nobel em áreas diferentes da ciência (física e química).

Foi também em 1911 que foi fundada a Associação Internacional da Sociedade Química (Iacs), que, em 1919, se transformou na União Internacional de Química Pura e Aplicada, a Iupac.

Em 1914, houve dois grandes acontecimentos: Rutherford apresentou o próton, e Henry Moseley definiu o número atômico, abrindo caminho para fazer a maior alteração já vista na Tabela Periódica. Em 1932, já com a mecânica quântica definindo diversas teorias atômicas no mundo da Química, James Chadwick apresentou o nêutron, a partícula nuclear de carga elétrica neutra.

Daí em diante, a Química avançou, com descobertas no campo da Química Nuclear, como a fissão nuclear, descoberta por Otto Hahn, Fritz Strassmann e Lise Meitner. O século XX também foi marcado pelas contribuições de Linus Pauling, que criou o conceito de eletronegatividade e é considerado o “pai da ligação química”, ao estabeler modelos para explicar como átomos podiam se ligar para formar moléculas.

Pauling, vencedor de dois prêmios Nobel também (um de Química e outro da Paz), é, talvez, o último químico a ter alcançado feitos revolucionários nessa ciência.

Hoje a Química caminha em direção a desafios cada vez mais complexos, tentando quebrar barreiras consideradas impossíveis até então. Não só isso, atualmente é uma ciência que se preocupa com o meio ambiente e busca práticas cada vez mais ecológicas na sua forma de produção.

Créditos da imagem

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[3] wantanddo / Shutterstock

Por Stéfano Araújo Novais
Professor de Química