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As Mil formas da Materia
Olhe em volta. Você só vê matéria, matéria, matéria, ainda que em infinitas variedades. Ou seja: você percebe que há um número enorme de substâncias (formas que a matéria assume) diferentes entre si. Você mesmo é um conjunto de substâncias. Embora todas sejam matéria, cada uma tem sua estrutura, suas propriedades e sua capacidade de reagir, transformando-se em outra.
Lembra-se de quando pôs sal no café, em vez de açúcar? De fato, eles pareciam iguai-zínhos. Mas você mesmo constatou, com uma careta, que têm gosto diferente. É que o gosto é uma propriedade do sal e do açúcar, que você conheceu na prática. Mas entre essas duas substâncias há outras diferenças que você pode apreender através da Química. Essa é a ciência que estuda a estrutura, as propriedades e as reações das substâncias que compõem o universo.
Substância da Química
à medida que você se fôr enfronhando no mundo químico, entretanto', verá que essa definição de Química é muito estreita. Primeiro, constatará que o químico investiga, além das substâncias, a energia radiante do universo — luz, raios X, ondas de rádio — em suas interações com as substâncias; segundo, que a Química, sendo uma ciência que estuda os fenómenos da natureza, é limítrofe de outras ciências naturais, extravasando, por vezes, para o âmbito delas. Assim, entre a Física e a Química existe a Físicaxquímica; entre a Química e a Biologia, a Bioquímica; entre a Química e a Geologia, a Geoquímica.
Substância do químico
Mas, fundamentalmente, estudando Química você estará conhecendo a estrutura, as propriedades e as transformações das substâncias. E estará fazendo ciência, aplicando o processo de acumular informações por experimentação e observação, e de acumular entendimento pelo raciocínio. O resultado dessa atividade é que se pode fazer e conhecer cada vez mais coisas. Nossas roupas, quarenta anos atrás, eram confeccionadas de fibras naturais, como a lã e o algodão. Os pneus eram fabricados com borracha natural (frequentemente estouravam), e a gente comprava alimentos embrulhados em papel. Acontece que os químicos aprenderam a sintetizar (fabricar em laboratório) certas moléculas gigantescas chamadas polímeros. Agora vestimos tecidos de fibras artificiais, nossos carros rodam sobre pneus de borracha sintética, mais durável que a natural, e os alimentos vêm acondicionados em invólucros de plástico.
Tudo isso, graças aos cientistas. Seu conhecimento deriva da cuidadosa observação da natureza, dos fenómenos, como são chamados os fatos naturais e particulares. Mas não basta constatar o fenómeno. O químico, como outros cientistas, deve explicá-lo: recorrerá ao seu acervo de conhecimentos e experimentos, buscando uma explicação viável. Ao encontrá-la, terá formulado uma hipótese. Deverá confirmá-la ou negá-la pela prática, ou seja, por uma série de experiências durante as quais o fenómeno é observado sob condições rigorosamente controladas. Quando o químico chegar a uma evidência que confirme a hipótese, poderá elaborar uma teoria. Demonstrando, depois, que ela é válida universalmente, terá descoberto uma lei.
Por exemplo: observou-se que o ferro aumenta de volume sob a ação do calor. Foi formulada uma hipótese. Uma série de experimentos subsequentes provaram que ela era correta. Foi formulada uma teoria: o calor dilata o ferro. As experiências foram repetidas, com outros metais, de forma a generalizar a teoria: o calor dilata os metais. O mesmo ocorreu em relação a corpos de outra natureza. Ao fim, estava descoberta uma lei: o calor dilata os corpos.
Ocorre um fenómeno entre os cientistas: eles trabalham em equipe. Daí pode-se formular a hipótese de que uns sugerem ideias, outros reúnem observações, outros, ainda, modificam-nas e aperfeiçoam-nas. Para comprovar a hipótese, basta observá-los em seu trabalho, ou trabalhar com eles. Generalizando, descobrimos uma lei: toda descoberta é o resultado do trabalho, da reflexão e mesmo dos enganos de muitos pesquisadores.
Essência da matéria
Em relação à matéria, uma descoberta importantíssima foi o conhecimento de sua composição, através do qual pôde ser dividida em dois grandes grupos: substâncias puras e misturas de substâncias puras.
A substância pura, ou é simples, ou é composta. Se é simples, é chamada elemento; se é composta, tem o nome de composto. O elemento, a forma mais simples da matéria, não pode ser desdobrado. Já um composto é formado por dois ou mais elementos combinados quimicamente. Por exemplo: a água é um composto de dois elementos: hidrogénio e oxigénio. Pode-se, pois, transformar a substância composta (água) nas substâncias simples (oxigénio e hidrogénio). Quando os elementos se combinam para formar o composto, perdem suas propriedades, para apresentar um novo conjunto de propriedades. Assim, os elementos sódio e cloro são venenosos. Mas seu composto, o cloreto de sódio, também conhecido por sal de cozinha, não tem nada de venenoso. No máximo, estraga seu café.
Numa mistura, as substâncias estão agregadas por processo físico (enquanto os elementos num composto unem-se por processo químico). As substâncias misturadas não perdem suas propriedades (os elementos, ao se combinarem, perdem). E, como é formada por processos físicos, a separação dos seus componentes pode ser feita por procedimentos da mesma natureza (os elementos de um composto são separados mediante reações químicas). Por exemplo: uma mistura de enxofre e ferro pode ser desfeita, fisicamente, pela açao de um imã, que atrai o ferro, mas não o enxofre. Ou, ao contrário, pela ação do sulfeto de carbono, que dissolve o enxofre sem alterar o ferro.
As substâncias sofrem, portanto, alterações de dois tipos: físicas e químicas. As primeiras implicam modificação de algumas das propriedades das substâncias, mas estas, em si mesmas, não são afetadas; as segundas acarretam uma transformação completa das substâncias, que se tornam outras, inteiramente novas.
Daí se conclui que as substâncias apresentam propriedades de duas naturezas: físicas e químicas. As propriedades físicas referem-se à própria constituição da substância. Por exemplo, a dureza, a densidade, o odor, os pontos de ebulição e de fusão.
As propriedades químicas referem-se à capacidade de reação das substâncias, isto é, dizem respeito à maneira como elas se decompõem, se compõem, enfim, como se transformam em outras substâncias.
Matéria de átomos
A hipótese de que a matéria é composta de átomos é atribuída a filósofos gregos. Foi, porém, formulada intuitivamente, carecendo de qualquer comprovação científica.
Em 1802, com base em experimentações, Dalton (1766-1844) sugeriu que toda espécie de matéria seria formada de partículas irredutíveis: os átomos. E, em 1913, chegou-se à conclusão de que o átomo é composto de elétrons, prótons e nêutrons. Elétrons são partículas de carga elétrica negativa. Prótons são partículas de carga elétrica positiva. Nêutrons são partículas desprovidas de carga elétrica. Prótons e nêutrons têm aproximadamente a mesma massa, 1 870 vezes maior que a dos elétrons.
Para sistematizar as especulações atómicas, Niels Bohr sugeriu, em 1913, que fosse convencionada uma forma para o átomo. É um modelo atómico, em que prótons e nêutrons estão unidos no centro do átomo, compondo o seu núcleo, em torno do qual giram, em órbitas, os elétrons.
Os átomos de cada elemento caracterizam-se por ter um número determinado de elétrons (que é o mesmo de prótons) girando em torno do núcleo. É o seu número atómico. O número atómico do hidrogénio, por exemplo, é igual a 1, porque em tomo de seu núcleo gira um só elétron.
A soma do número de prótons e nêutrons de cada átomo determina sua massa (peso) atómica, que é também característica. Mas, essa massa é medida com unidade própria (não é expressa em libras, nem eni gramas), e apenas indica a relação com a massa do átomo de carbono, que vale 12. Assim, a massa atómica do magnésio, 24, significa que o átomo de magnésio tem o dobro do peso do átomo de carbono.
Em 1869, o químico russo Dmitri Men-deleyev (1834-1907) comparou as massas atómicas dos elementos e suas propriedades físicas e químicas, notando certa regularidade entre a variação das duas. Elaborou uma tabela chamada periódica (semelhante à da ilustração), na qual, entretanto, ficavam algumas casas vazias. Daí êle ter concluído que existiam seis elementos por descobrir.
Os elementos por ele prognosticados foram realmente descobertos, e ainda outros. Ao todo, 103 são hoje conhecidos; 88 naturais e 15 produzidos artificialmente. E o número pode ainda aumentar. Cada elemento é designado por um símbolo, geralmente a primeira letra, ou a inicial e outra letra própria do nome do elemento, em língua latina.
É com esses elementos que se formam todas as substâncias, as mil e uma formas da matéria.
enc. conhecer abril
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