O que é a química?

Pode pensar em química apenas no contexto de testes de laboratório, aditivos alimentares ou substâncias perigosas, mas o campo da química envolve tudo à nossa volta.

“Tudo o que ouvimos, vemos, cheiramos, provamos e tocamos envolve química e substâncias químicas (matéria)”, segundo a American Chemical Society (ACS), uma organização científica sem fins lucrativos para o avanço da química, fundada pelo Congresso dos EUA. “E ouvir, ver, provar, e tocar, tudo envolve séries intrincadas de reacções e interacções químicas no seu corpo”

Então, mesmo que não trabalhe como químico, está a fazer química, ou algo que envolve química, com praticamente tudo o que faz. Na vida quotidiana, faz-se química quando se cozinha, quando se usam detergentes de limpeza para limpar o balcão, quando se tomam medicamentos ou quando se dilui sumo concentrado para que o sabor não seja tão intenso.

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De acordo com o ACS, a química é o estudo da matéria, definida como tudo o que tem massa e ocupa espaço, e as mudanças que a matéria pode sofrer quando está sujeita a ambientes e condições diferentes. A química procura compreender não só as propriedades da matéria, como a massa ou composição de um elemento químico, mas também como e porque é que a matéria sofre certas alterações – se algo se transformou porque se combinou com outra substância, congelou porque foi deixado durante duas semanas num congelador, ou mudou de cor porque foi exposto a demasiada luz solar.

Bases da química

A razão pela qual a química toca tudo o que fazemos é porque quase tudo o que existe pode ser decomposto em blocos de construção química.

Os principais blocos de construção em química são elementos químicos, que são substâncias feitas de um único átomo. Cada produto químico é único, composto por um número definido de prótons, neutrões e electrões, e é identificado por um nome e um símbolo químico, tal como “C” para o carbono. Os elementos que os cientistas descobriram até agora estão listados na tabela periódica de elementos, e incluem tanto elementos que se encontram na natureza como carbono, hidrogénio e oxigénio, como também os que são fabricados pelo homem, como Lawrencium.

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Os elementos químicos podem unir-se para formar compostos químicos, que são substâncias constituídas por múltiplos elementos, como o dióxido de carbono (que é feito de um átomo de carbono ligado a dois átomos de oxigénio), ou múltiplos átomos de um único elemento, como o gás oxigénio (que é feito de dois átomos de oxigénio ligados entre si). Estes compostos químicos podem então ligar-se a outros compostos ou elementos para formar incontáveis outras substâncias e materiais.

A química é uma ciência física

A química é tipicamente considerada uma ciência física, tal como definida pela Enciclopédia Britânica, porque o estudo da química não envolve seres vivos. A maior parte da química envolvida na investigação e desenvolvimento, como a fabricação de novos produtos e materiais para os clientes, enquadra-se neste âmbito.

Mas a distinção como ciência física torna-se um pouco desfocada no caso da bioquímica, que explora a química dos seres vivos, segundo a Sociedade Bioquímica. Os produtos químicos e processos químicos estudados pelos bioquímicos não são tecnicamente considerados “vivos”, mas compreendê-los é importante para compreender como funciona a vida.

Os cinco ramos principais da química

Tradicionalmente, a química é dividida em cinco ramos principais, de acordo com o manual de química em linha publicado pela LibreText. Existem também campos mais especializados, tais como a química alimentar, a química ambiental e a química nuclear, mas esta secção centra-se nas cinco principais subdisciplinas da química.

A química analítica envolve a análise de produtos químicos, e inclui métodos qualitativos como a análise das mudanças de cor, bem como métodos quantitativos como o exame do(s) comprimento(s) de onda(s) exacto(s) da luz que um produto químico absorvido para resultar nessa mudança de cor.

Estes métodos permitem aos cientistas caracterizar muitas propriedades diferentes das substâncias químicas, e podem beneficiar a sociedade de várias maneiras. Por exemplo, a química analítica ajuda as empresas alimentares a tornar os jantares congelados mais saborosos, detectando como os químicos nos alimentos mudam quando são congelados ao longo do tempo. A química analítica é também utilizada para monitorizar a saúde do ambiente através da medição de produtos químicos na água ou no solo, por exemplo.

Biochemistry, como mencionado acima, utiliza técnicas químicas para compreender como funcionam os sistemas biológicos a um nível químico. Graças à bioquímica, os investigadores conseguiram mapear o genoma humano, compreender o que diferentes proteínas fazem no corpo e desenvolver curas para muitas doenças.

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A química inorgânica estuda os compostos químicos em coisas inorgânicas, ou não vivas, tais como minerais e metais. Tradicionalmente, a química inorgânica considera compostos que não contêm carbono (que são cobertos pela química orgânica), mas esta definição não é completamente exacta, de acordo com o ACS.

alguns compostos estudados em química inorgânica, como “compostos organometálicos”, contêm metais, que são metais que estão ligados ao carbono – o elemento principal que é estudado em química orgânica. Como tal, compostos como estes são considerados como parte de ambos os campos.

A química inorgânica é utilizada para criar uma variedade de produtos, incluindo tintas, fertilizantes e protectores solares.

A química orgânica lida com compostos químicos que contêm carbono, um elemento considerado essencial à vida. Os químicos orgânicos estudam a composição, estrutura, propriedades e reacções de tais compostos, que juntamente com o carbono, contêm outros elementos não carboníferos, tais como hidrogénio, enxofre e silício. A química orgânica é utilizada em muitas aplicações, como descrito pela ACS, tais como a biotecnologia, a indústria petrolífera, farmacêutica e dos plásticos.

A química física utiliza conceitos da física para compreender como funciona a química. Por exemplo, descobrir como os átomos se movem e interagem entre si, ou porque alguns líquidos, incluindo a água, se transformam em vapor a altas temperaturas. Os químicos físicos tentam compreender estes fenómenos a uma escala muito pequena – a nível de átomos e moléculas – para tirar conclusões sobre como funcionam as reacções químicas e o que dá a materiais específicos as suas próprias propriedades únicas.

Este tipo de investigação ajuda a informar outros ramos da química e é importante para o desenvolvimento de produtos, de acordo com a ACS. Por exemplo, os químicos físicos podem estudar como certos materiais, tais como o plástico, podem reagir com os químicos com que o material é concebido para entrar em contacto.

O que fazem os químicos?

Os químicos trabalham numa variedade de campos, incluindo investigação e desenvolvimento, controlo de qualidade, fabrico, protecção ambiental, consultoria e direito. Podem trabalhar em universidades, para o governo ou na indústria privada, de acordo com a ACS.

Aqui estão alguns exemplos do que os químicos fazem:

Investigação e desenvolvimento

No meio académico, os químicos que realizam investigação visam aprofundar o conhecimento sobre um tema específico, e podem não ter necessariamente em mente uma aplicação específica. Os seus resultados, contudo, ainda podem ser aplicados a produtos e aplicações relevantes.

Na indústria, os químicos em investigação e desenvolvimento utilizam o conhecimento científico para desenvolver ou melhorar um produto ou processo específico. Por exemplo, os químicos alimentares melhoram a qualidade, segurança, armazenamento e sabor dos alimentos; os químicos farmacêuticos desenvolvem e analisam a qualidade dos medicamentos e outras formulações médicas; e os químicos agrícolas desenvolvem fertilizantes, insecticidas e herbicidas necessários para a produção de culturas em larga escala.

Por vezes, a investigação e desenvolvimento pode não envolver a melhoria do produto em si, mas sim o processo de fabrico envolvido no fabrico desse produto. Engenheiros químicos e engenheiros de processos concebem novas formas de tornar o fabrico dos seus produtos mais fácil e mais rentável, tais como o aumento da velocidade e/ou rendimento de um produto para um determinado orçamento.

Protecção ambiental

Os químicos ambientais estudam a forma como os químicos interagem com o ambiente natural, caracterizando os químicos e as reacções químicas presentes nos processos naturais no solo, água e ar. Por exemplo, os cientistas podem recolher o solo, água ou ar de um local de interesse e analisá-lo num laboratório para determinar se as actividades humanas contaminaram, ou irão contaminar, o ambiente ou afectá-lo de outras formas. Alguns químicos ambientais também podem ajudar a remediar, ou remover contaminantes do solo, de acordo com o U.S. Bureau of Labor Statistics.

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Cientistas com formação em química ambiental podem também trabalhar como consultores para várias organizações, tais como empresas químicas ou empresas de consultoria, fornecendo orientação sobre como as práticas e procedimentos podem ser completados de acordo com os regulamentos ambientais.

Lei

Os químicos podem usar a sua formação académica para aconselhar ou defender questões científicas. Por exemplo, os químicos podem trabalhar em propriedade intelectual, onde podem aplicar a sua formação científica a questões de direitos de autor nas ciências, ou no direito ambiental, onde podem representar grupos de interesse especial e submeter à aprovação das agências reguladoras antes de certas actividades ocorrerem.

Os químicos podem também realizar análises que ajudem a aplicação da lei. Os químicos forenses capturam e analisam as provas físicas deixadas no local do crime para ajudar a determinar as identidades das pessoas envolvidas, bem como para responder a outras questões vitais sobre como e porquê o crime foi cometido. Os químicos forenses utilizam uma grande variedade de métodos de análise, tais como a cromatografia e a espectrometria, que ajudam a identificar e quantificar as substâncias químicas.