As formas da materia

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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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