A química é o campo científico que estuda a matéria e suas transformações. Ela abrange todo o mundo material ao nosso redor, englobando desde o solo em que pisamos até os alimentos que consumimos, passando pelos tecidos biológicos que compõem nosso organismo e pelo silício utilizado na fabricação de computadores. Não há nenhum material, seja ele vivo ou inerte, vegetal ou mineral, presente na Terra ou em uma estrela distante, que não esteja sujeito aos princípios químicos.
A sociedade e a química
Durante os estágios iniciais da civilização, na transição da Idade da Pedra para a Idade do Bronze e, posteriormente, para a Idade do Ferro, as pessoas não tinham consciência de que estavam, de fato, realizando processos químicos ao transformar materiais encontrados na forma de pedras – o que hoje chamamos de minerais – em metais. A utilização desses metais conferiu-lhes um maior controle sobre o ambiente, tornando-o menos hostil. O surgimento da civilização esteve intimamente ligado ao desenvolvimento da capacidade de transformar materiais: o vidro, as joias, as moedas, as cerâmicas e, inevitavelmente, as armas se tornaram mais diversos e eficientes. A arte, a agricultura e a guerra tornaram-se mais complexas. Nada disso teria sido possível sem a química.
O advento do aço acelerou o impacto profundo da química na sociedade. A melhoria da qualidade do aço levou à Revolução Industrial, em que a força muscular foi substituída pelo vapor e surgiram empreendimentos de grande porte. Com o avanço dos meios de transporte e o aumento da produtividade das fábricas, o comércio expandiu-se e o mundo tornou-se simultaneamente menor e mais dinâmico. Nada disso teria ocorrido sem a contribuição da química.
Química atual
Com a chegada do século XX e agora do século XXI, a indústria química experimentou um enorme desenvolvimento. A química revolucionou a agricultura, proporcionando os meios para alimentar a crescente população mundial. Os fertilizantes artificiais foram essenciais nesse processo. A química também transformou as comunicações e os transportes.
Nos dias atuais, a química é responsável pela produção de materiais avançados, como polímeros para tecidos, silício altamente puro para computadores e vidro para fibras ópticas. Além disso, a química tem impulsionado a criação de combustíveis mais eficientes e renováveis, bem como ligas mais leves e resistentes, necessárias para a aviação moderna e as viagens espaciais. Na área da medicina, a química desempenhou um papel fundamental no aumento significativo da expectativa de vida e na base da engenharia genética. A compreensão cada vez mais profunda da vida por meio da biologia molecular é uma das áreas mais promissoras da ciência atual. Todo esse progresso só foi possível graças à química.
No entanto, esses benefícios tiveram um custo elevado. O rápido crescimento da indústria e da agricultura, por exemplo, sobrecarregaram a Terra e ameaçaram nossa herança ambiental. Atualmente, existe uma preocupação generalizada com a preservação do nosso extraordinário planeta. Depende de você e de seus contemporâneos se inspirarem na química – em qualquer carreira que escolham – para continuar o desenvolvimento já alcançado. Talvez você contribua para o início de uma nova fase da civilização, baseada em novos materiais, assim como os semicondutores transformaram a sociedade no século XX. Talvez você possa ajudar a reduzir o impacto prejudicial do progresso em nosso meio ambiente. Para fazer isso, você precisará da química.
A química em três níveis
A química abrange três níveis de compreensão: Nível macroscópico, nível microscópico, nível simbólico.
No nível macroscópico, a química lida com a matéria e suas transformações de objetos grandes e visíveis. É nesse nível, que podemos observar as mudanças, como quando um combustível queima ou uma folha muda de cor no outono (Fig. 1). No entanto, existe um mundo invisível de mudanças, um nível microscópico mais profundo, no qual a química interpreta esses fenômenos em termos de rearranjo dos átomos (Fig. 2). O terceiro nível é o nível simbólico, que envolve a descrição dos fenômenos químicos por meio de símbolos químicos e equações matemáticas. O químico pensa no nível microscópico, realiza experimentos no nível macroscópico e representa essas duas coisas por meio de símbolos.
Fig 1. Química das folhas: quadro, folhas mudando de cores com a mudança da estação do ano.
Fig 2. Química: molécula de Retinal, ou retinaldeído ou Vitamina A
Os ramos da química
A química vai além de tubos de ensaio e béqueres. Nos últimos 50 anos, as modernas tecnologias transformaram significativamente o campo da química, dando origem a novas áreas de pesquisa.
Tradicionalmente, a química era dividida em três ramos principais:
- orgânica, que estuda os compostos de carbono;
- inorgânica, que estuda os elementos e seus compostos restantes;
- físico-química, que estuda os princípios da química.
À medida que adquirimos mais conhecimento em áreas especializadas ou por meio do uso de técnicas especiais, novas áreas de estudo foram surgindo. Essas incluem:
- bioquímica;
- analítica,
- computacional,
- engenharia química,
- química medicinal e
- química biológica.
Além disso, diversas disciplinas relacionadas à química emergiram, como:
- biologia molecular (que estuda as bases químicas e físicas das funções e diversidade biológicas),
- ciência dos materiais (que estuda a estrutura química e composição dos materiais) e
- nanotecnologia (que estuda a matéria em escala nanométrica, permitindo a manipulação de estruturas compostas por um pequeno número de átomos).
Um novo foco dessa ciência é o desenvolvimento sustentável, envolvendo o uso econômico e a renovação de matérias-primas, juntamente com a redução de resíduos perigosos e a preocupação com o meio ambiente. Esse novo enfoque para o ambiente e nosso legado planetário é conhecido como “química verde”. Todas as ciências, a medicina e muitos campos da atividade comercial dependem da química. A química está verdadeiramente no centro da ciência.
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