Química

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Química é o ramo da ciência preocupada com a composição, propriedades e estrutura da matéria, e como diferentes substâncias reagem juntas. É o estudo das mudanças que a matéria sofre, tanto para adquirir conhecimento, como na "química pura", ou aplicá-la para um objetivo específico, como na "química aplicada".[1] A química é a ciência que procura descobrir do que as substâncias são feitas e aprender como as propriedades das substâncias são relacionadas com as suas composições.[2]

Há cinco áreas tradicionais de estudo em química. Elas incluem orgânica, bioquímica, inorgânica, analítica e físico. Há um número de cientistas criacionistas envolvidos em cada uma das diferentes áreas de estudo. Um dos fundadores da química era criacionista Robert Boyle a quem a química moderna deve enorme gratidão por seu trabalho, escritos, e investigação. Boyle amava a verdade de Deus, que o ajudou a ver os grandes erros da teoria alquímica que foram impedindo o desenvolvimento do que hoje é a química científica.[3]

Campos

Química Orgânica

Uma experiência química em que um processo de glicina-nitrato é utilizado para produzir pó de óxido de metal ultrafino.

Química orgânica é o estudo das propriedades dos compostos de carbono, que são orgânicos. (Todos os compostos orgânicos contêm carbono, mas alguns compostos de carbono, tal como o dióxido de carbono, são considerados inorgânicos porque eles não contêm ligações químicas simples entre o carbono e o hidrogênio.) Embora existam áreas específicas de estudo que certos cientistas escolhem para trabalhar, as fronteiras entre as cinco principais áreas não são estáveis. Muitas vezes, um cientista vai saltar para uma outra forma de estudo para resolver um problema com outra abordagem. Muitos químicos orgânicos usam a química analítica para determinar a composição de um produto químico orgânico.

Química Inorgânica

A química inorgânica coloca ênfase sobre o estudo da síntese, a estrutura, a termodinâmica, a reatividade, a espectroscopia, e propriedades de ligação dos compostos. Em geral, é o estudo dos produtos químicos que não contêm carbono. Produtos químicos inorgânicos são encontradas em coisas não-vivas como rochas e minerais.[4]

Este domínio abrange todos os compostos químicos, com excepção dos compostos orgânicos que contêm ligações C-H. Esses são assuntos de química orgânica. Embora as duas áreas de estudo sejam supostamente opostas, os estudos, por vezes, se sobrepõem.[5]

As classes de compostos inorgânicos são os óxidos, os carbonatos, os sulfatos e os halogenetos. Eles possuem, em geral, pontos de fusão elevados, e não são bons condutores, no estado sólido.

Bioquímica

A bioquímica é o estudo dos produtos químicos dos sistemas vivos e suas interações. Ele lida com a estrutura e função de componentes celulares, tais como proteína, hidratos de carbono, lípidos, ácidos nucleicos e outras biomoléculas. A bioquímica estuda as propriedades químicas de moléculas biológicas importantes, em especial a química de reações catalisadas por enzimas.

Algumas áreas da bioquímica incluem o código genético, síntese de proteínas, transporte pela membrana da célula, e a transdução de sinal. Um grande estudo tem sido feito sobre o metabolismo celular e o sistema endócrino. Eles têm sido descritos em grande detalhe.[6]

Química Analítica

Este programa trabalha de perto com muitos químicos analíticos para determinar a quantidade de chumbo que a água contém, para que possam limpar o chumbo da água.

A química analítica é a área de trabalho que se dedica a ganhar conhecimento da composição dos diferentes tipos de material. Ao contrário de outras áreas de estudo como a química inorgânica e a química orgânica, a química analítica não se restringe a nenhum tipo particular de composto químico ou de reação. Propriedades estudadas em química analítica incluem morfologias moleculares, distribuição de espécies e composição e identidade das espécies.

Esta área da ciência faz monte de perguntas, mas o estudo geralmente termina quando as perguntas são respondidas. A Química analítica geralmente não tenta usar a química ou compreender a sua base, mas tem muitas conseqüências descobertas depois que as "questões" são respondidas. Uma pergunta comum que um cientista em química analítica pediria seria: "Quanto há de chumbo na água potável usada para beber?"[7]

Físico-Química

A físico-química usa a física para estudar fenômenos macroscópicos, microscópicos, atômicos, subatômicos, e de partículas em sistemas químicos. Ele tradicionalmente utiliza os princípios, práticas e conceitos da termodinâmica, química quântica, mecânica estatística, e cinética.[8] É a área que lida com os mecanismos, a transferência de energia, e a taxa de matéria, à medida que se mudam.

Por exemplo, o físico-químico pode estudar os fatores que afetam as taxas de respiração durante o exercício. É o objetivo dos físico-químicos desenvolver uma compreensão em nível molecular e atômico de como as reações químicas ocorrem e os materiais se comportam. Este tipo de conhecimento é essencial para todas as áreas da química. Após ser questionado sobre como descrever com o que a físico-química é semelhante, Gilbert Newton Lewis, um cientista conhecido disse, "Físico-química é tudo o que é interessante!"[9]

Química Nuclear

A química nuclear é um sub-campo da química lidando com a radioatividade, processos nucleares e propriedades nucleares. De particular interesse são os processos envolvidos com a divisão e combinação de átomos para fazer novas substâncias e energia.

História

Antes de importantes estudos serem realizados em bioquímica, acreditava-se que a vida não seguia as leis da ciência da maneira que as coisas não vivas faziam. Pensou-se que apenas os seres vivos poderiam produzir moléculas de vida, mas esse pensamento mudou em 1828 quando um químico alemão chamado Friedrich Wöhler (1810-1882) publicou um artigo sobre a síntese da uréia. Provou-se que os compostos orgânicos podem ser criados artificialmente. A síntese da ureia foi muito importante para a bioquímica porque mostrou que um composto conhecido por ser produzido apenas por organismos biológicos poderia ser produzido em laboratório, sob condições controladas, a partir de matéria que não estava viva. Ele estava originalmente estudando química orgânica, mas seu pioneirismo teve um grande impacto na estudo da bioquímica.[10]

Robert Boyle era um cristão devoto que contribuiu muito para o estudo da química e é considerado por muitos como o "pai da química moderna". Durante o tempo em que a alquimia era muito popular ele fez grandes avanços na química, e louvou a Deus por cada descoberta que ele fez. Algumas de suas principais contribuições foram:

  1. Fez uma bomba de vácuo que serve para provar que o ar era importante para transmitir som.
  2. Fez a formulação da sua lei dos gases (denominada lei de Boyle), que diz que, se a temperatura for constante, a pressão é inversamente proporcional ao volume. (Isto significa: enquanto a pressão aumenta, o volume de um gás diminui e vice-versa.)
  3. Ele mudou a forma como o mundo moderno, pensava sobre os elementos químicos (que são a menor parte de uma substância que não pode ser separada em substâncias mais simples).
  4. Ele criou o método científico.
  5. Ele ajudou os outros a entender a diferença entre os compostos e misturas.

Origem da vida?

Enquanto as leis da física e química estão certamente em vigor para apoiar os processos da vida, um exame mais atento revela que a química não pode ser o caminho através do qual a vida chegou à Terra. Isto tem intimidado os cientistas há séculos, que agora estão propensos a "lançar" para as estrelas e afirmam que a vida "chegou" na Terra a partir de outro lugar[11].

Uma simples revisão da atividade coordenada entre as reações químicas necessárias para sustentar a vida, e um tema recorrente se desenvolve: resíduos de produtos. As atividades bioquímicas realmente criam mais resíduos do que os úteis, e a capacidade do organismo vivo para eliminar o desperdício é um fator chave na manutenção da saúde. O famoso experimento de Miller-Urey[12] destaca a necessidade de separar os produtos úteis a partir do ambiente que os criou. Este experimento é uma forma clássica de tautologia em que os cientistas realmente impuseram condições artificiais que nunca estiveram disponíveis para o início da vida.

O fundamental é que a química não é o caminho para a vida, mas o inimigo da vida. Os processos vivos são o que mantém as reações químicas sob controle. Na verdade, quando um organismo morre, é porque é porque a química ganhou. Afinal, quando um organismo morre, todos os produtos químicos necessários estão no lugar para manter a vida. Por que não podemos saltar-iniciar o processo de viver novamente? A vida pode ser considerada uma propriedade da organização, e não apenas uma coleção de reações químicas. As instruções no DNA dizem aos processos de vida o que fazer e quando fazê-lo, e contêm as instruções para as partes que são tanto inicialmente quanto finalmente, responsáveis pela eliminação de resíduos.

Esta dicotomia clara dos papéis (química como o caminho para a vida e química como inimiga da vida) é uma das principais razões por que muitos químicos e biólogos desistiram da abiogênese e agora olham para as estrelas em busca de respostas.

Leis

  • Lei de Avogadro: Volumes iguais de gases à mesma temperatura e pressão contém o mesmo número de moléculas, independentemente da sua natureza química e propriedades físicas.
  • Lei de Boyle (Robert Boyle): Em um gás, o produto da pressão pelo volume mantém-se constante.
  • Lei de Charles: Em gases, volume e temperatura são diretamente proporcionais. Assim, para dois casos, V1 / T1 = V2 / T2, onde V1 e T1 são o volume inicial e a temperatura do gás, e V2 e T2 são o volume final e a temperatura do gás.
  • Lei de Dulong-Petit: A capacidade de calor gram-atômica (calor específic vezes peso atômico) de um elemento é uma constante. Há exceções a esta lei, e isso não é exato.
  • Lei de Fick: A taxa de difusão líquida de um gás de através de uma membrana de fluido é proporcional à diferença de pressão parcial, proporcional à área da membrana e inversamente proporcional à espessura da membrana.
  • Lei de Fourier: O fluxo de calor através de um sólido homogêneo é diretamente proporcional à área, A, da seção perpendicular à direcção do fluxo de calor, e para a diferença de temperatura ao longo do caminho de fluxo de calor.
  • Lei de Graham: A taxa a que os gases se tornam difusos é inversamente proporcional à raiz quadrada da sua densidade.
  • Lei de Henry: A massa de um gás que se dissolve numa solução é diretamente proporcional à pressão parcial deste gás acima da solução.
  • Lei dos gases ideais: PV = nRT onde n = número de moles, R = constante universal dos gases = 8.3145 J/mol K; T = temperatura.

Referências

  1. Wilbraham, Antony C., Dennis D. Staley, Michael S. Matta, and Edward L. Waterman. Chemistry. Boston: Pearson Prentice Hall, 2008. pg 9
  2. Brady, James E.; Holum, John R. Chemistry: The Study of Matter and its Changes. 2ª ed. New York: John Wiley & Sons, 1996. p. 2. ISBN 0-471-10042-0
  3. Boyle, Robert Wolfram Research
  4. Eisenberg, Robert:Inorganic Chemistry Home Page Inorganic Chemistry (ACS Publications). ACS Publications, American Chemical Society. Página visitada em 06 de Outubro de 2012.
  5. Inorganic chemistry por Wikipedia
  6. Biochemistry by Wikipedia
  7. Analytical chemistry por Wikipedia
  8. Physical chemistry por Wikipedia
  9. "Physical Chemists Explore The Way Things Work." American Chemical Society, 2008. Acessado em 20 de agosto, 2008.
  10. Friedrich Wöhler por Wikipedia
  11. http://www.youtube.com/watch?v=BoncJBrrdQ8
  12. http://people.chem.duke.edu/~jds/cruise_chem/Exobiology/miller.html