Introdução à Química: diferenças entre revisões

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Pode até parecer simples, mas explicar em poucas palavras o que é química é bem difícil. Na verdade, boa parte dos profissionais da área não se preocupa em conceituá-la, já que a melhor forma de entender a química é vivê-la. É isso que você terá chance de fazer estudando por este livro: ficar mais íntimo desta bela ciência.

Bem vindo!

Várias formas de entender a química

A forma mais comum de definir química é como uma ciência que trata das substâncias da natureza, dos elementos que a constituem, de suas características, de suas propriedades combinatórias, de processos de obtenção, de suas aplicações e de sua identificação. Mas talvez seja difícil de entender isto logo de início.

Podemos pensar a química como a atividade de qualquer pessoa que esteja preocupada em entender a matéria, que é o que forma tudo o que conhecemos. Isso é sempre feito de duas formas, perfeitamente combinadas: intervindo na matéria, ou seja, tentando transformar um material ou interagir com ele, e pensando sobre como a matéria é formada e transformada. Isso quer dizer que sempre que você procurar explicações para o comportamento de um material ou, ao contrário, usar uma ideia para transformá-lo ou manipular suas propriedades - e com isso gerar mais conhecimento - você estará fazendo química.

O micro tenta explicar o macro

Quando você observa um material e estuda suas propriedades - como cor, cheiro, densidade, condutividade térmica e elétrica, estado físico - está vendo, na verdade, os aspectos macroscópicos da matéria. Também é importante manter um certo controle sobre as observações (por exemplo, a cor de um material pode variar de acordo com a luz do ambiente). Chamamos a isto de controle de variáveis.

Veja que a química se utiliza de vários fenômenos ligados à física. Embora seja muito comum tentar diferenciar os fenômenos físicos e químicos, mais uma vez os conceitos são limitados e pouco úteis. Além da física, a química pode se relacionar com todas as áreas do conhecimento, sendo por vezes chamada de "ciência central".

Portanto, é preciso conhecer a matéria para poder transformá-la, e ter esse poder de transformação é muito importante, por nos permite criar materiais mais bonitos, mais confortáveis, menos poluentes, capazes de curar doenças, mais resistentes, mais baratos, etc. Esse conhecimento envolve também um nível microscópico, que não pode ser observado, mas que tenta descrever o que forma a matéria.

A química impressiona nossos sentidos

Mais adiante, quando discutirmos a constituição da matéria, voltaremos à relação entre os níveis macroscópico e microscópico. Por hora, o mais importante é despertar a curiosidade que naturalmente trazemos conosco. Uma das nossas primeiras sensações no nascimento é que o mundo é cheio de coisas, cheio de matéria. A química tenta responder às perguntas sobre a natureza da matéria. Percebemos de maneira intuitiva as transformações químicas e físicas. Somos sensíveis aos fenômenos como a luz, o calor (temperatura), a distância, o tempo, a força e quando uma combinação destes fenômenos age sobre a matéria, esta matéria é modificada de uma maneira ou de outra. Quando cortamos um pedaço de queijo, o produto resultante possui as mesmas propriedades: sabor, cor, textura... os pedaços cortados são do mesmo tipo de queijo, apesar de serem mais leves e mais fácil de serem comidos. Porém, após certo tempo, o sabor e a cor podem se alterar, e o queijo já não é o mesmo: se estragou. Uma vez comido, o queijo interage de diversas formas com nosso organismo para fornecer nutrientes e também energia. Por que tudo isso acontece? Pense sobre isso, e vamos iniciar uma empolgante viagem juntos, pelo domínio daquilo que forma o Universo, através das lentes da química.

Referências

Etapas de desenvolvimento do texto (5 ou 9 etapas)
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Introdução

  1. Capa
  2. Prefácio (O que é química, Química no cotidiano)
  3. História da Química
  4. Conceitos introdutórios
  5. A matéria

Química Geral

  1. Propriedades dos materiais
    1. Estrutura do átomo
    2. Substâncias puras e misturas
    3. Estados físicos da matéria
    4. Determinando uma substância pura (Teste de mudança de fases)
    5. Alotropia de elementos
    6. Fenômenos físicos e fenômenos químicos
    7. Separação de componentes das misturas
      • Destilação, Evaporação, Liquefação, Cristalização, Extração com solvente, Centrifugação, Filtração, Cromatografia
  2. Estrutura atômica da matéria
    1. A descoberta do átomo
    2. Características dos átomos (Partículas subatômicas, Número atômico, Massa atômica, Isótopos, Isótonos, Isóbaros)
    3. Evolução do modelo atômico
      1. Modelo de Dalton
      2. Modelo de Thomson
      3. Modelo de Rutherford
      4. Modelo de Bohr
    4. Modelo atômico atual (Níveis de energia, Subníveis, Orbitais, Spin)
    5. Exercícios
  3. Classificação periódica dos elementos
    1. Tabela periódica
    2. Propriedades da matéria (Propriedades periódicas e aperiódicas)
      • Raio atômico, Energia de ionização, Eletronegatividade, , Eletroafinidade, Volume molar, Ponto de fusão, Ponto de ebulição, Densidade, Massa
    3. Tipos de elementos (Metais, Ametais, Gases nobres, Semi-Metais)
    4. Exercícios
  4. Ligações químicas (Regra do octeto, Interações intermoleculares e intramoleculares)
    1. Características iônicas e covalentes das ligações químicas
    2. Ligação iônica
    3. Ligação covalente (Comprimento da ligação, Energia)
      1. Simples, Dupla, Tripla
      2. Ligação dativa
      3. Ressonância
      4. Hibridação (sp3, sp2, sp)
      5. Ligação Sigma e Pi
      6. Geometria molecular
      7. Polaridade (Moléculas e ligações)
    4. Ligação metálica
    5. Força de atração
      • Dipolos-Dipolo, Íon-dipolo
      • Van der Waals
      • Ligação de hidrogênio
    6. Cristais sólidos (Molecular, Iônico, Covalente, Metálico)
    7. Forças de mudança de estado
  5. Reações químicas
    1. Reconhecimento das transformações químicas
    2. Tipos de reação
      • Em relação a: Produto, Troca, Calor, Número de oxidação
    3. Equações químicas
    4. Exercícios
  6. Ácidos e bases
    1. Ácidos e bases de Arrenius ( A natureza do H+)
    2. Ácidos e bases de Bronsted-Lowry
    3. Ácidos e bases de Lewis
      • Ácidos carboxílicos, fenóis, aminas, álcoois, éteres, alcinos
  7. Funções inorgânicas (Características, Nomenclatura, Reações)
    1. Número de oxidação
    2. Cátions e ânions
    3. Óxidos
      • Óxidos básicos, Óxidos ácidos, Peróxidos, Superóxidos
    4. Hidróxidos
    5. Ácidos
      1. Hidrácidos
      2. Oxiácidos
    6. Sais
    7. Hidretos
    8. Aplicações de ácidos, bases, sais e óxidos
    9. Exercícios
  8. Estequiometria
    1. Massa molar
    2. Massa atômica e molecular
    3. Fórmula percentual (Composição)
    4. Fórmula empírica
    5. Volume molar de gases
  9. A fase gasosa (Características: Volume, Temperatura, Pressão, Hipótese de Avogadro)
    1. Teoria cinética dos gases
    2. Mudança de estado de sistema gasoso (Lei de Boyle, Charles, Gay-Lussac)
    3. Equação dos gases ideais
    4. Pressão parcial (Mistura de gases)
    5. Vapor de água na atmosfera
  10. Movimento browniano

Físico-Química

  1. Soluções
    1. Colóides (Tipos)
      • Efeito Tyndall
    2. Classificação das soluções (Estado físico, Iônica ou molecular, Saturação)
    3. Solubilidade (Fatores que afetam a solubilidade)
    4. Concentração de uma solução (Medidas: g/l, mol/l, Equivalentes, pmm, porcentagem)
    5. Diluição
    6. Mistura de soluções
    7. Volumetria
      • Indicadores, Titulação
  2. Propriedades coligativas
    1. Pressão de vapor
    2. Tonoscopia (Lei de Raoult)
    3. Temperatura de ebulição
    4. Ebulioscopia
    5. Temperatura de congelamento
    6. Crioscopia
    7. Diagrama de fases
    8. Efeito coligativo em soluções iônicas (Fator de Vant'Hoff)
    9. Osmose (Pressão osmótica)
    10. Umidade relativa do ar
  3. Termoquímica
    1. Formas de energia (Energia cinética, Trabalho, Energia potencial, Calor)
    2. Primeira lei da termodinâmica
    3. Entropia (Segunda lei)
    4. Entalpia
    5. Entalpia de reação
      • Entalpia de formação, de rede, de afinidade eletrônica, de ionização
    6. Cálculo da variação de entalpia da reação (Lei de Hess)
    7. Entalpia de ligação
    8. Entalpia em forma alotrópicas
    9. Energia livre
    10. Espontaniedade de uma reação
  4. Cinética química
    1. Energia das partículas
    2. Energia de ativação
    3. Rapidez de reações químicas
    4. Fatores que influenciam a rapidez da reação (Reagentes, Temperatura)
    5. Catalisador (e Inibidor)
    6. Mecanismo de reação
    7. Lei de rapidez
    8. Reações em cadeia
  5. Equilíbrio químico
    1. Equilíbrio dinâmico
    2. Constantes de equilíbrio
    3. O princípio de Le Chatelier
      • Perturbação no equilíbrio (Mudança na concentração, temperatura ou pressão em líquidos e gases)
    4. Equilíbrio e energia livre
  6. Equilíbrio iônico em soluções
    1. Eletrólitos
    2. Constante de equilíbrio por produto de solubilidade
    3. Produto iônico da água
    4. pH
      • Ácido forte, ácido fraco, base forte e base fraca
    5. Tampão
  7. Eletroquímica
    1. Condução elétrica
    2. Células eletroquímicas
    3. Eletrólise
  8. Radioatividade
    1. Descobertas da radiação (Raio X, Urânio)
    2. Tipos de radiação
    3. Estabilidade radioativa
    4. Transmutações (Decaimento, Fusão e Fissão, Meia-vida)
    5. Precipitação
  9. Balanceamento de equações

Química Orgânica

  1. Compostos orgânicos
    1. Comparação entre compostos orgânicos e inorgânicos
      • Solubilidade, Temperatura de fusão e ebulição, Resistência a Temperatura elevada, Condutividade elétrica, Fontes naturais
    2. Fórmulas
      • Molecular, Estrutural, Estrutural Condensada, Linhas, Estrutural espacial, Lewis, Empírica
    3. Reações orgânicas
  2. O átomo de Carbono
    1. Propriedade dos átomos de carbono: Tetracovalência, Formação de cadeias, Estados de oxidação, Carbono assimétrico
    2. Ligações do carbono (Classificação)
    3. Cadeias carbônicas
      • Classificação das cadeias carbônicas
        • Aberta: Normal ou Ramificada, Saturada ou Insaturada, Homogênea ou Heterogênea
        • Fechada: Mononuclear ou Polinuclear (juntos ou separados), Aromática ou Alicíclicas
  3. Funções orgânicas (Conceito)
  4. Hidrocarbonetos (Nomenclatura, Geometria, Reações)
    1. Alcanos
    2. Alquenos
      • Isomeria cis-trans
    3. Alceninos
    4. Cicloalcanos
    5. Cicloalcenos
    6. Hidrocarbonetos aromáticos
  5. Principais classes de compostos orgânicos (Características, Nomenclatura e Reações)
    1. Álcoois
    2. Aldeídos
    3. Cetonas
    4. Ácidos carboxílicos
    5. Sais de ácidos carboxílicos
    6. Ésteres
    7. Éteres
    8. Fenóis
    9. Enóis
    10. Anidridos
    11. Aminas
    12. Amidas
    13. Haletos orgânicos
    14. Nitrilas
    15. Isonitrilas
    16. Compostos sulfurados
    17. Compostos orgânicos metálicos
  6. Macromoléculas e polímeros
    1. Macromoléculas
    2. Polimerização (Monômeros)
    3. Estruturas e propriedades (Fibras, Plásticos, Elastômeros)
  7. Isomeria
    1. Isomeria estrutural (Cadeia, Posição, De função orgânica, Metameria, Tautomeria)
    2. Isomeria geométrica
      • Cis-trans, Isomerias múltiplas
    3. Isomeria óptica
  8. Reações de adição
    1. Íons carbono
    2. Reagentes nucleofílicos e eletrofílicos
    3. Reações de adição em alcenos e alcinos
    4. Reações eletrofílicas de alcodienos
    5. Reações nucleofílicas de compostos carbonílicos
  9. Reações de eliminação
    1. Desidratação de álcoois
    2. Desalogenação de haletos orgânicos
    3. Desalogenação de di-haletos vicinais
  10. Reações de substituição
    1. Reações de substituição em alcanos
    2. Reações de substituição em haletos de alquila
    3. Reações de substituição em álcoois
    4. Reações de substituição em hidrocarbonetos alicíclicos
    5. Reações de substituição em hidrocarbonetos aromáticos
  11. Reações de oxi-redução
    1. Oxidação de álcoois
    2. Oxidação de áldeídos
    3. Oxidação de álcenos
  12. Biomoléculas
    1. Glicídeos
      • Monossacarídeos
      • Dissacarídeos
      • Polissacarídeos
  13. Glicerídeos (Óleos e gorduras)
    1. Aminoácidos
    2. Proteínas
    3. Enzimas

Apêndice

  1. Química ambiental
    1. Combustíveis fósseis
    2. Efeito estufa
    3. Chuva ácida
    4. Camada de ozônio
    5. Smog fotoquímico
    6. Catalisadores em automóveis
    7. Água contaminada por íons
    8. O que significa Química Verde?
  2. A indústria química
  3. Metalurgia
    1. Mineração de metais
      • Ouro, prata, mercúrio, cobre, cromo, manganês, ferro, estanho, zinco, alumínio
    2. Ligas metálicas
  4. Fontes de energia (Seus usos sociais e eventuais impactos ambientais)
  5. Armas químicas
  6. Armas nucleares
  7. Combustão
  8. Explosão
  9. Poluição e tratamento da água

Algumas substâncias

  1. Água
  2. Amônia
  3. Carbono
  4. Ferro
  5. Hidrogênio
  6. Nitrogênio
  7. Oxigênio
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