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O estudo dos gases compreende a análise da matéria quando se apresenta no estado gasoso, sendo este o seu estado termodinâmico mais simples.

Um gás é composto por átomos e moléculas e nesse estado físico, um sistema apresenta pouca interação entre suas partículas.

Devemos notar que um gás é diferente do vapor. Normalmente consideramos um gás quando a substância encontra-se no estado gasoso em temperatura e pressão ambiente.

Já as substâncias que se apresentam no estado sólido ou líquido em condições ambientes, quando estão no estado gasoso são chamadas de vapor.

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exemplos de misturas gasosas que encontramos no dia a dia são o gás de cozinha, que se trata, na verdade, de uma mistura dos gases propano (C₃H₈) e butano (C₄H₁₀); e os cilindros usados para respiração por alpinistas e mergulhadores, que são misturas gasosas de nitrogênio e oxigênio, como o ar, mas enriquecidos com oxigênio (a quantidade de oxigênio armazenada nos cilindros deve ser de 42% em volume).

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"A equação de Clapeyron é uma expressão matemática que relaciona grandezas como pressão (P), volume (V), temperatura (T) e o número de partículas (n) que compõem um gás perfeito ou ideal."

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Transformação isotérmica: conceito, fórmula e aplicação

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Transformação isotérmica: conceito, fórmula e aplicação

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Este tipo de transformação foi estudado por Robert Boyle (1627-1691), que formulou a lei: “Quando a temperatura de um gás é constante, a pressão do gás é inversamente proporcional ao seu volume.”

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Transformação isobárica: conceito, fórmula e aplicação

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Transformação isobárica: conceito, fórmula e aplicação

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A transformação isobárica é encontrada sempre que a pressão for constante, por exemplo, uma bexiga cheia de ar tem seu volume alterado na medida em que varia a temperatura do gás em seu interior, contudo, a sua pressão externa se mantém inalterada, da mesma forma ocorre com os balões de ar quente.

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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.

Tópicos deste artigo

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.

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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:

: estuda os compostos de 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.

: centra-se nas reações, estruturas, preparação e propriedades de substâncias inorgânicas, que incluem , , , 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.

: 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 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.

: explora processos químicos relacionados a organismos vivos. É um campo experimental que mescla 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.

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.

História da Química

A primeira relação do ser humano com um processo químico foi na descoberta do fogo (produzido por meio da reação de ), 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 , 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.

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 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 , o ácido acético, o ácido sulfúrico, o espelho, o etanol, além da primeira fábrica de produção comercial de .

No ano de 1500, surgiu Paracelso, que desenvolveu a (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. foi essencial para o estudo dos , 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 , 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 , 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 ; Joseph Louis Proust, que criou a lei das proporções definidas; até que, em 1808, surgiu o modelo atômico de John Dalton.

O modelo de 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.

Ainda no século XIX, a Química Orgânica sofria grandes mudanças. Em 1828, Friedrich Wohler conseguiu , 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 , 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 . 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 , 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 , 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 , 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 apresentou ao mundo os elementos 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 , 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 , 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.

Por Stéfano Araújo Novais
Professor de Química

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Química: o que é, para que serve, o que estuda - Brasil Escola

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Você sabe o que é Química? Qual a importância dessa ciência que tanto estudamos? Conheça mais neste artigo.

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Transformação isovolumétrica: conceito, fórmula e aplicação

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Transformação isovolumétrica: conceito, fórmula e aplicação

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A transformação isocórica, também chamada de isovolumétrica ou isométrica, é um tipo de transformação gasosa em que se mantém o volume constante e ocorre a variação da temperatura e da pressão.

Por exemplo, imagine uma lata do tipo spray. Em seu rótulo é dito que não se deve incinerá-la. Por que não podemos fazer isso? Bem, se aumentarmos a temperatura da latinha por queimá-la, os resíduos de gases que ainda restam dentro dela causarão uma maior pressão e ela explodirá.

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Manual da Química - Um guia para auxilio nos estudos de química

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Conheça o Manual da Química, um guia completo que te auxiliará com todas as dúvidas e curiosidades sobre química.