O que é Ciência?

Quando comecei (link) a explicar o que é química, iniciei dizendo que ela é uma ciência. Como não podemos deixar palavras diferentes passarem direto, temos de nos perguntar: o que é ciência?

É comum associar a imagem de um laboratório e uma pessoa manuseando utensílios como béqueres (líquido amarelo), erlenmeyers (líquido azul) e balões de destilação (líquido verde). Este último aquecido por uma chama fornecida pelo bico de Bunsen. Ciência também é feita dessa forma.

Antes de responder imediatamente o que é ciência, quero falar de conhecimento. Tudo aquilo que você aprende durante a vida forma o seu conjunto de conhecimentos. Alguns úteis, outros não. Alguns pessoais, outros você deseja compartilhar. Alguns verdadeiros, outros não. Alguns você acha que fazem sentido, outros acha que não fazem. Toda informação que armazenamos na memória chega até nós de alguma maneira, não importa como, o que importa é como distinguir o verdadeiro do não verdadeiro, que muitos confundem com falso, mas deixarei isto para outra oportunidade.

Fenômenos químicos e físicos.

Chamamos de fenômeno qualquer transformação sofrida pela matéria. Algumas dessas transformações alteram a matéria de forma contundente e outras de forma discreta. Muitas delas são, inclusive, objeto de estudo da física, não da química. Algumas são estudadas por ambas as ciências em uma área comum a elas: a termodinâmica, pertencente à físico-química. 

Temos dois casos principais chamados de fenômenos físicos e fenômenos químicos.

Fenômenos Físicos

São fenômenos nos quais a matéria tem sua forma ou propriedades alteradas. São exemplos transformações físicas as mudanças de estados físicos (link), a maioria dos métodos de separação de misturas (link) e traumas sofridos pelos corpos.

São exemplos de traumas sofridos:

a) o vidro quebrado;

Conceitos derivados do modelo atômico de Rutherford.

Uma vez compreendida a ideia por trás do modelo de Rutherford (link) para o átomo. Resta-nos explorar conceitos derivados dele. O átomo, segundo Rutherford, é uma esfera repleta de espaços vazios. Em seu centro encontramos o núcleo. Em volta dele, a eletrosfera. No núcleo estão os prótons e os nêutrons, na eletrosfera estão os elétrons.

Atribuímos aos prótons a carga unitária positiva e aos elétrons a carga unitária negativa. Aos nêutrons nenhuma carga é atribuída, mas ele possui uma massa que será considerada unitária, como a do próton. O elétron possui uma massa 1836 vezes menor que a do próton ou a do nêutron. De tão pequena, a ignoramos e tratamos por zero mesmo.

De posse de tais informações, dizemos que a massa do átomo corresponde à massa de seu núcleo e que a carga do átomo corresponde ao balanço de cargas entre seu núcleo e sua eletrosfera.

Deste conjunto de observações surgem os seguintes conceitos.

Número Atômico (Z)

Representado pela letra Z maiúscula, é o nome dado à quantidade de prótons no núcleo do átomo. Ele é, em última análise, a identidade de um elemento.

Número de Massa (A)

Representado pela letra A maiúscula, é a soma de partículas dotadas de massa dentro do núcleo do átomo. Ou seja, é a soma de prótons e nêutrons.

Relação entre o número de massa (A) e o número atômico (Z)

A = Z + n

Onde n é a quantidade de nêutrons dentro do núcleo do átomo.

O que é elemento?

Com a apresentação do modelo atômico de Dalton (link), a teoria atomística faz sua primeira contribuição em termos de conceitos fundamentais para a sequência do conteúdo.

Falo do significado de elemento.

Para os gregos, os elementos eram a terra, a água, o ar e o fogo. Alterações entre quantidades desses elementos alteram as substâncias. A ideia das alterações faz sentido, mas partindo do conceito errado, não tem como acertar.

Dalton definiu elemento como um conjunto de átomos idênticos, pois acreditou que todos possuem a mesma massa, a única propriedade atribuída aos átomos. Muito provavelmente por ser um modelo inspirado em resultados experimentais do século XVIII envolvendo as massas das substâncias.

Sabemos hoje que este conceito está errado, mas é o suficiente para romper com a ideia clássica de elemento e colocarmos novos elementos em destaque.

Sabendo que existe o elemento oxigênio e o elemento carbono. Podemos entender melhor os gases oxigênio e carbônico. Assim como o grafite e o diamante.

Propriedades organolépticas da matéria.

Chamamos de organolépticas a propriedades da matéria percebidas pelos nossos órgãos dos sentidos. E são justamente elas que nos permitem identificar alterações nas outras propriedades da matéria.

Algumas pessoas são desprovidas de um desses órgãos e podem apresentar alguma dificuldade em identificar tais alterações. Outras pessoas, como os daltônicos, são incapazes de distinguir um grupo particular de cores, outras não identificam alguns odores e outro grupo pode ser incapaz de ouvir certas frequências sonoras. A visão parcial também é possível de ser encontrar e há até que só veja em preto e branco.

Por outro lado, também existe a sinergia de sentidos. Pessoas que sentem sabores ao ouvir uma música. Ou que sentem odores agradáveis ao contemplar um quadro. Mais raro ainda são os casos de sinergia de mais de dois sentidos simultaneamente.

Vamos a cada um deles.

Sabor

Pode parecer algo bobo para uma pessoa que possua todos os sentidos dentro da normalidade para a espécie humana, mas ser capaz de distinguir sabores é fundamental para se manter vivo. Principalmente na infância, período de nossa vida no qual conhecemos o mundo trazendo objetos à boca e sentimos sabores atrelados a eles. Um ser humano incapaz de distinguir o gosto de comida estragada do de uma normal precisa de constante ajuda para não se intoxicar.

O jiló é um exemplo de comida com gosto forte e que muitas pessoas não se sentem atraídas por ele. Seu sabor, como qualquer outro é percebido por nossas papilas gustativas, que se encontram na língua. Existem alguns tipos de papilas e cada um deles se encontra em uma região diferente da língua.

Propriedades químicas da matéria.

São chamadas de propriedades químicas aquelas propriedades que são alteradas quando uma reação química ocorre. A reação química também é chamada de fenômeno químico ou de transformação química.

Combustível

Algumas são combustíveis, pois reagem com o gás oxigênio presente na atmosfera e liberam energia durante o processo. A gasolina é um exemplo, mas ela é o nome comercial de uma mistura de hidrocarbonetos (substâncias constituídas dos elementos carbono e hidrogênio) derivados de petróleo, todos eles inflamáveis. O álcool combustível é o nome comercial do etanol. Óleo diesel e querosene seguem o mesmo raciocínio.

Propriedades funcionais da matéria.

 As propriedades funcionais da matéria são comuns a um determinado grupo de materiais, mas variando de intensidade entre eles. Confuso? Então veja as funções a seguir:

Ácidos, bases, sais e óxidos.

Ácidos são, segundo Arrhenius, substâncias capazes de se ionizar em meio aquoso. Mas o que é ionizar? Peço a você a paciência de esperar o tópico em que abordaremos apenas os ácidos. No momento, vamos aceitar que ionizar é aparecer íons onde antes não haviam íons. E o que são íons? Veja aqui (link).

Neste processo, o de ionização, o único cátion (um íon positivo) formado é o H⁺, que é o átomo de hidrogênio desprovido de seu único elétron. Parece um conceito avançado e que introduz vários outros conceitos. Verdade. De modo simples, é característica dos ácidos, ao se misturarem com a água, deixá-la com sabor azedo. Mas não é por isto que você vai provar solução de bateria ou ácido muriático. Um suco de limão ou de abacaxi já bastam, certo?

No caso do suco de limão, a causa do sabor azedo é o ácido cítrico ali presente. Outra característica dos ácidos é conduzir eletricidade em meio aquoso. Fato este que o próprio Arrhenius, citado linhas acima, verificou e apresentou em sua tese de doutorado.

Propriedades da matéria: as propriedades específicas.

Ficou implícito na postagem sobre propriedades gerais da matéria que existem propriedades com as quais somos capazes de distinguir os diferentes tipos de matéria. Tais propriedades são as propriedades específicas. O detalhe é que este grupo de propriedades se divide em quatro subgrupos, cada um deles recheado de propriedades. A seguir temos os subgrupos:

Funcionais (link)

Químicas (link)

Organolépticas (link)

Físicas (link)

Apresentarei exemplos de como as propriedades específicas nos ajudam a identificar os diferentes tipos de matéria.

Situação A: dois recipientes contendo água potável e óleo de cozinha.

É óbvia a diferença visual entre os dois. Mas mesmo uma pessoa desprovida de 100% da visão ainda será capaz de distinguir os dois conteúdos pelo tato.

Propriedades da matéria: as propriedades gerais.

Como mencionado (link) anteriormente com outras palavras, as propriedades da matéria cumprem um papel fundamental no que diz respeito ao seu estudo, compreensão e até mesmo distinção dos diversos tipos de matéria entre si.

Dito isto, é necessário estabelecermos a classificação das propriedades da matéria em dois grandes grupos: gerais e específicas (link).

Abordaremos aqui as propriedades gerais, ou seja, aquelas que se aplicam à matéria, mas não nos permitem distinguir os diferentes tipos de matéria entre si. Vamos aos exemplos:

Massa

O que é a Matéria?

Você respira matéria?

Você come matéria?

Você bebe matéria?

Você se veste de matéria?

Você dorme sobre matéria?

Você também é matéria?

Esta postagem é uma continuação de "o que é química?" (link aqui). Nela apresentei a definição da química enquanto disciplina de ensino médio. Também tentei mostrar que a definição de química depende de saber o que é matéria. Se sua resposta para as perguntas acima foi sim para todas elas, parabéns, estás no caminho da compreensão deste assunto.

Se consultarmos um livro, veremos: "matéria é tudo aquilo que possui massa e ocupa um lugar no espaço". Isto faz sentido para você? Caso sim seja a resposta, o que significa ter massa e o que significa ocupar um lugar no espaço?

Bem, nos livros você encontrará que "massa é uma propriedade da matéria". No momento peço que você aguarde um pouco, pois tentarei explicar o que é massa numa postagem sobre propriedades gerais da matéria (link).

Ocupar um lugar no espaço é o mesmo que ter volume. Então matéria é qualquer coisa que tenha massa e volume, certo? Sim, mas e volume, o que é? É outra propriedade da matéria... hehehe. Te peço mais um pouco de paciência.

Mas veja, temos desde cedo em nossas vidas a noção de que massa é uma medida da quantidade de pão ou de carne que compramos... e que volume é uma medida do tamanho do pão ou do pedaço de carne que comemos.

É possível ir além disso, matéria não é só pão e carne. Matéria é tudo que nos cerca. Tudo que possui massa e volume... hehehe

Desde os maiores exemplos que podemos imaginar, como uma estrela...

... aos menores seres vivos, como as células.

Uma borboleta é um exemplo de matéria. Assim como o ar ao redor dela, o vegetal sobre o qual ela se encontra apoiada também é. O chão abaixo dela também.

Em resumo... tudo, melhor dizendo, quase tudo ao nosso redor é exemplo de matéria. O que inclui eu e você. Faz ideia de algo ao nosso redor que não seja matéria? Se souberes a resposta, deixe nos comentários.

Corpo

E quanto a corpo? É dito nos livros que corpo é uma porção limitada de matéria. Por limitada devemos entender que tem tamanho definido, que é finito ou tem fim. Não precisamos saber o tamanho exato, bastar observar que não é infinito.

Vamos a exemplos:

Gelo simplesmente é um exemplo de matéria. Pois não especifica quantidade.

Um bloco (ou cubo) de gelo, por outro lado, é um corpo. Pois tem um tamanho definido, por maior que seja, quando utilizamos a palavra bloco ou a palavra cubo.

Madeira é um exemplo de matéria.

Já um pedaço de madeira é um corpo.

Areia é um exemplo de matéria.

Um monte de areia é uma quantidade finita de matéria, ou seja, um corpo.

Mármore carrara ou mármore de carrara é matéria.

O bloco deste tipo de mármore é um corpo.

Objeto

Avançando um pouco neste processo. Objeto é nome que nós damos a corpos com forma e função definidos. Exemplo: uma estátua de gelo.

Quando se transforma um pedaço de madeira de modo que ela tenha forma e função definidos, sozinho ou como parte de algo maior, ela se torna um objeto.

Um castelo de areia também é um objeto.

O mesmo raciocínio podemos fazer para o mármore, um bloco de mármore e a estátua de Davi (link), concebida e criada por Michelangelo (link), há pouco mais de cinco séculos.

Assim como o aço, um lingote de aço e um martelo ou machado. Ou a madeira, uma tábua e uma cadeira.

Resumindo o processo. Todo objeto é um corpo, todo corpo é constituído de matéria. Mas o contrário não é verdadeiro.

Energia

Para encerrarmos esta etapa, um último conceito: o de energia. Nos livros você encontra que "energia é a capacidade de realizar trabalho". Não se trata daquilo que você talvez faça toda a semana em troca de um salário miserável. Aqui o significado de trabalho é outro, e descobrimos que trabalho é uma forma de energia. Em resumo, esta definição não nos ajuda. A minha interpretação de energia é: aquilo que é necessário e transformado quando a matéria sofre algum tipo de fenômeno ou transformação. Talvez um pouco confuso, mas vejamos alguns exemplos:

Luz é uma forma de energia. Algumas transformações sofridas pela matéria liberam energia sob a forma de luz. Como os que ocorrem no interior de estrelas, como o nosso sol.

Reações de combustão, ou seja, quando coisas pegam fogo, também emitem luz. Dependendo do material pegando fogo, a luz emitida tem uma cor.

O som, assim como a luz, é outra forma de energia liberada quando certos fenômenos ocorrem, como explosões. Desde um simples trincado que se ouve quando algum vidro que se quebra ou racha, até a mais violenta trovoada já ouvida, também é a manifestação desta forma de energia. O mesmo para quando batemos palmas ou somos surpreendidos por uma buzina ou grito de alguém.

As notas musicais são sons específicos criados por instrumentos musicais por nossas cordas vocais, localizadas em nossas gargantas. Tais sons são emitidos pela vibração de membranas em equipamentos eletrônicos, como as caixas de som.

Ou cordas de violão.

O calor é outra forma de energia que se manifesta quando corpos a temperaturas diferentes entram em contato. Mas também pode ser absorvido quando assamos a comida no forno ou quando queimamos o gás que aquece o mesmo forno.

Quando tocamos em algo muito quente, sofremos um tipo de queimadura causada por calor. Ela é consequência da transferência de energia para nossos corpos.

Quando tocamos em algo muito quente, sofremos um tipo de queimadura causada por calor. Ela é consequência da transferência de energia para nossos corpos.

São muitas as formas de energia, o importante é perceber o seguinte fato: ela se manifesta de alguma forma em alguma transformação à qual a matéria é submetida. Sim, repeti o que disse antes, mas não tem para onde fugir. Os próprios seres vivos sobrevivem desse tipo de transformação, retirando energia dos alimentos para permanecerem vivos.

Ficou alguma dúvida, deixe um comentário. Aqui você encontra a sequência desta postagem. Até a próxima...

Introdução à Química e conceitos iniciais.

Em minha experiência de vida como professor de química, é comum, ao citar a minha área de atuação, ouvir as situações apresentadas acima. Após me perguntarem a profissão, algumas pessoas tentam disfarçar a surpresa, como se fosse algo de outro mundo. São as expressões mais comuns entre as que ouço. A química é capaz de causar esta impressão nas pessoas, não pela sua complexidade, ou ausência dela, em minha opinião, mas pelo uso equivocado da palavra “química” em diversas situações. A palavra “química”, por diversas vezes, é vista como significado de algo ruim.

 

Não é bem assim na realidade, mas as pessoas acham que a química se encontra presente apenas em produtos perigosos, tóxicos ou venenosos. É óbvio que está presente em artigos desses gêneros, mas não apenas neles. É comum, quando se compra algum produto de origem agrícola, como verduras ou frutas, atentar-se à beleza delas e associá-la ao uso de agrotóxicos, defensivos agrícolas e fertilizantes artificiais. E o fazem dizendo algo como:

 

“Nossa, como essas frutas estão bonitas, principalmente estes morangos, mas é uma pena que estão cheios de ‘química’, a ‘química’ dessas frutas pode até matar uma pessoa.”

 

Isto é real, muitas frutas, com exceção dos produtos orgânicos, entram em contato com grandes quantidades de agrotóxicos e outros produtos químicos impróprios para o consumo humano. Fazendo com que sejam lavadas à exaustão antes de consumidas. Por outro lado, a alface cultivada na horta de uma casa e tratada com adubo natural também precisa ser lavada e permanecer de molho em um litro de água para cada uma colher de sopa de água sanitária. Deixando as folhas de molho por cerca de dez minutos. Este procedimento nos poupa de ingerir alguns micro-organismos não recomendados para consumo.

 

 

Diante disto, farei algumas perguntas ou observações relacionadas à química. Muito provavelmente você as conhece de seu cotidiano.

 

Consegue imaginar um xampu que seja completamente natural? E, mesmo que exista um, este xampu natural causará algum mal à sua saúde se ingerido?

 

Já se imaginou bebendo ou comendo tinta?

 

 

As tintas presentes nas tatuagens são constituídas de substâncias chamadas de corantes. Como você pode imaginar, o corante dá cor aos mais diversos tipos de produtos. Comidas e líquidos que ingerimos diariamente. Metais, plásticos e madeiras que manuseamos, estocamos ou jogamos fora quando não nos são mais úteis.

 

Água potável é aquela que passou por tratamento químico?

 

 

Em grandes centros urbanos se faz necessário o tratamento da água. Tamanha a chance de que ela esteve em contato com algo que a contaminou e a deixou, portanto, imprópria para consumo. Na natureza, em nascentes de florestas, ou nas regiões onde se encontra o gelo naturalmente, podemos consumir a água sem tratamento prévio. Mas observe, uma pequena massa de água em contato com animais em decomposição pode nos fazer muito mal. Note que não são necessários “produtos químicos” produzidos pela humanidade para contaminar a água e nem o contrário, que substâncias vindas da natureza não nos façam mal algum.

 

A mesma água que parece limpa e transparente aos nossos olhos e que corre a parir de uma nascente pode estar contaminada por algo nocivo à nossa saúde. Seja este algo artificial ou natural, produto químico ou micro-organismo.

 

 

Conservantes usados em comida enlatada são substâncias químicas?

 

 

Os mesmos produtos que podem nos fazer algum mal, se consumidos em quantidades exageradas, são aqueles que conservam alimentos por meses ou anos até. A diferença está na quantidade que usamos.

 

Percebemos com certa facilidade que são muitas perguntas envolvendo a palavra "química". Muitas, se não a totalidade delas, importantes demais para se responder sem saber o significado desta palavrinha. Concorda comigo?

Então eu lhe pergunto:

 

 

Se você considera seu conhecimento desta área quase zero, talvez este seja o lugar mais indicado para começares a entender como funciona a tal da química. Para os iniciantes, os autores de livros dizem: "a química é uma área da ciência na qual se estuda a matéria, sua composição (da matéria), sua estrutura (da matéria), suas propriedades (da matéria), seu comportamento (da matéria) ao sofrer transformações e as respectivas energias envolvidas em tais transformações". Agora eu te pergunto: isto faz sentido para você? Se não faz, não se sinta mal, pois para a maioria não faz. Se você se encontra dentro desta turma e quer (ou precisa) aprender, vem comigo.

 

Notou a quantidade de vezes repetindo a palavra "matéria" no parágrafo acima? Não é assim no livro, mas assim fiz para deixar isto bem mais claro que o normal. E então, sabe o significado de "matéria"? Se não souber, não vai saber o que é química.

 

 

O ato de definir química abre um leque de palavras novas, mas as chamarei de conceitos. E devemos explicar em detalhes cada uma dessas palavras novas, mas no devido momento. Do contrário vai parecer muito confuso.

 

Entre muitas outras, algumas como as seguintes perguntas podem vir à sua mente.

 

Qual a origem e o significado da palavra química?

 

O que é ciência?

 

O que é matéria? (De novo ela por aqui, deve ser importante).

 

O que é uma propriedade da matéria?

 

Quais são as propriedades da matéria?

 

Quantas são as propriedades da matéria?

 

O que é uma transformação da matéria?

 

O que é energia?

 

Existe mais de um tipo de energia?

 

Como se mede a energia?

 

É pergunta até dizer chega. E elas estão longe de acabar. Basicamente, a cada pergunta respondida de forma satisfatória, algumas outras surgem em seguida. Tentarei alinhar as respostas de maneira que façam algum sentido para você.

 

Existe alguma pergunta que passou pela sua cabeça e eu não citei? Deixe-a nos comentários.

 

Antes de seguir para a próxima postagem, sugiro se perguntar pela primeira palavra estranha ao seu vocabulário que encontraste por aqui. Procure o significado dela, leia em voz alta e veja se faz sentido para ti. Se quiser compartilhar comigo, deixe ela nos comentários (de forma anônima ou não).

 

Tente agora fazer isto com a palavra "matéria".