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Álcool, Composição e Estrutura Química do Álcool

Álcool, Composição e Estrutura Química do Álcool

Álcool, Composição e Estrutura Química do ÁlcoolA produção de álcool etílico por processos fermentativos é um procedimento milenar, utilizado por todos os povos conhecidos. Na verdade, uma corrente antropológica defende a teoria de que o cultivo da terra se desenvolveu visando tanto o aumento da produção de alimentos quanto a disponibilidade de bebidas alcoólicas.

Composição e estrutura - Os álcoois são compostos químicos derivados dos hidrocarbonetos, caracterizados pela presença de um grupamento hidroxila (OH) em sua estrutura. Podem ser classificados segundo três critérios diferentes: quanto à natureza do radical ao qual está ligado o grupamento hidroxila; quanto ao número de hidroxilas presentes na molécula; e quanto à posição desses grupamentos na molécula do álcool.

Segundo o primeiro critério, esses compostos dividem-se em álcoois alifáticos saturados, ou seja, com cadeias lineares ou ramificadas, sem a presença de dupla e/ou tripla ligação ou de anel benzênico em sua estrutura (exemplo: etanol); álcoois alifáticos insaturados, semelhantes aos anteriores, porém com a presença de dupla e/ou tripla ligação (exemplo: propenol); álcoois alifáticos substituídos, de estrutura linear ou ramificada, não-benzênicos, mas com a presença de outros grupamentos funcionais que substituem um ou mais átomos de hidrogênio (exemplo: etanolamina); álcoois alicíclicos, que apresentam em sua estrutura anéis não-benzênicos (exemplo: ciclohexanol); álcoois aromáticos, que possuem um ou mais anéis benzênicos em sua estrutura (exemplo: fenil-metanol); e álcoois heterocíclicos, compostos cíclicos nos quais um ou mais átomos de carbono do anel são substituídos por outro átomo (exemplo: furfurol).

Quanto ao número de hidroxilas na molécula, os álcoois podem ser divididos em monóis, quando há somente um grupamento presente; dióis ou glicóis, quando há dois desses grupamentos; trióis, quando são três, e assim por diante. A determinação do número de hidroxilas em um álcool é feita por meio da reação desse composto com o iodeto de metilmagnésio, que libera uma molécula de metano para cada grupamento OH presente.

Finalmente, os álcoois podem ser classificados como primários, secundários ou terciários, conforme o carbono da hidroxila esteja ligado a um, dois ou três átomos de carbono. A caracterização de cada um desses tipos pode ser feita por meio da reação entre o álcool vaporizado e pó de cobre, finamente dividido e aquecido a 300o C. No primeiro caso, haverá a formação de um aldeído, com liberação de hidrogênio; no caso de álcoois secundários, formar-se-á uma cetona; e no caso de álcoois terciários, será formado um hidrocarboneto não saturado e água.

Nomenclatura - Na nomenclatura oficial dos álcoois, a cadeia principal é a mais longa das que contêm a hidroxila; a numeração se faz de modo que o carbono da hidroxila receba o menor número. O final "o" dos alcanos é substituído por "ol". Outras duas nomenclaturas são, também, adotadas usualmente. Na primeira, a palavra álcool precede o nome do radical alquila, no qual a terminação "a" é substituída por "ico". Na segunda, proposta pelo químico alemão Hermann Kolbe, o álcool é considerado como derivado do termo mais simples da série, o metanol, denominado, então, carbinol.

Os álcoois divalentes, geralmente chamados glicóis, são designados como 1,2-glicóis; 1,3-glicóis; 1,4-glicóis etc., conforme a localização das duas hidroxilas.

Propriedades físicas e químicas - Analogamente à água, os álcoois apresentam caráter polar, mais acentuado nos compostos de menor peso molecular. No caso dos álcoois, esse caráter se deve à presença do grupamento hidroxila, no qual o átomo de oxigênio, por ser mais eletronegativo que o de hidrogênio, atrai os elétrons compartilhados na ligação O-H, levando-os a assumir uma distribuição espacial assimétrica. Além disso, o ponto de ebulição desses compostos é relativamente alto, graças à presença da ligação tipo pontes de hidrogênio entre as moléculas.

Os álcoois são solúveis em água, embora a solubilidade diminua à medida que seu peso molecular aumenta. Alguns álcoois, como o etanol, são bons solventes de outros compostos orgânicos não solúveis em água.

Quanto ao caráter ácido-básico desses compostos, os álcoois podem atuar como bases fracas, em presença de ácidos fortes, tais como o nítrico e o sulfúrico, ou como ácidos, reagindo com metais mais reativos para formar alcoóxidos. O caráter básico dos álcoois se deve à presença de dois pares de elétrons que não participam da ligação entre os átomos de oxigênio e hidrogênio do grupamento hidroxila.

A viscosidade dos álcoois aumenta à medida que seu peso molecular cresce. Assim, enquanto o metanol é líquido a temperatura ambiente, o n-icosanol, com vinte átomos de carbono na cadeia, é sólido.

Os álcoois são inflamáveis quando em presença de uma chama, em atmosfera de ar ou oxigênio, transformando-se totalmente em água e gás carbônico, com grande desprendimento de energia.

Álcoois comerciais - Em termos gerais, o álcool etílico é o único cuja ingestão o organismo humano suporta. Obtém-se principalmente a partir da fermentação do açúcar contido em diversos vegetais, como uva, cana-de-açúcar, batata, arroz e maçã. Muito mais tóxico, o metanol ou álcool metílico, é obtido por destilação seca da madeira ou a partir do metano. Por ser muito mais barato que o etanol, esse composto é utilizado de maneira fraudulenta na produção de alimentos. Industrialmente, pode ser aplicado como solvente e anticoagulante.

A glicerina ou propanotriol, utilizada na fabricação de explosivos e na indústria cosmética, possui também importância biológica, uma vez que se combina com ácidos graxos para produzir as graxas vegetais e animais.

Outros tipos de álcoois, como o propílico, o butílico e os álcoois amílicos são muito utilizados como matérias-primas em sínteses de produtos químicos, farmacêuticos e  alimentícios.

Álcool combustível - A crise suscitada pelo aumento dos preços do petróleo no mercado internacional, iniciada em 1973, levou o governo brasileiro a buscar soluções para o problema; dentre essas soluções avultou a substituição da gasolina por outro  combustível, de preferência produzido a partir de fonte renovável. A experiência passada e a grande potencialidade da lavoura brasileira apontaram imediatamente para o álcool. Em novembro de 1975 foi criado o Proálcool, Programa Nacional do Álcool, com o objetivo de reduzir as importações de petróleo.

Actínio (Ac)

Actínio (Ac)

Actínio (Ac)O actínio é um elemento químico metálico radioativo, de símbolo Ac. Possui meia-vida de 21,6 anos, sendo isolado com dificuldade a partir de minérios de urânio ricos em urânio 235. Maiores quantidades do isótopo Ac 227 são preparadas pelo bombardeio de Ra 226 com um alto fluxo de nêutrons. O elemento em sua forma metálica é obtido, também, pela redução do fluoreto de actínio com vapor de lítio.

Descoberto por André-Louis Debierne em 1899 e, independentemente, pelo químico alemão Friedrich Otto Giesel, em 1902, o actínio ocorre associado aos minerais de urânio e em areias monazíticas.

O actínio é mais básico que o lantânio. Seus sulfatos, cloretos e nitratos são solúveis, ao contrário dos oxalatos, carbonatos e fosfatos. É mais eletropositivo que o lantânio e tem, como este, o número de oxidação 3. Seu principal produto de decomposição radioativa é o tório 227.

O actínio puro, Ac 227, entra em equilíbrio e sua decomposição radioativa dá-se depois de 185 dias. Cerca de 150 vezes mais radioativo que o rádio, é muito usado na obtenção de nêutrons e partículas alfa.

Actinídeos

Actinídeos

Algumas substâncias cujos átomos pertencem ao grupo dos actinídeos são essenciais ao processo de obtenção da energia atômica. O combustível que se utiliza nas centrais nucleares como produto da fissão é basicamente constituído de urânio 235 e plutônio 239.

Os actinídeos compõem a série de elementos químicos de estrutura semelhante à do actínio, ao qual se seguem na tabela periódica. O grupo é formado pelos elementos naturais actínio, tório, protactínio e urânio, mais os chamados elementos transurânicos -- netúnio, plutônio, amerício, cúrio, berquélio, califórnio, einstêinio, férmio, mendelévio, nobélio e laurêncio, obtidos por meio de processos radioativos.

Estado natural e propriedades. Somente o urânio, o tório, e, em menor proporção o actínio e o protactínio, são encontrados na natureza. Os demais actinídeos não se encontram em estado natural devido a sua grande instabilidade. Conseqüentemente, sua existência se deve a experimentos realizados com aceleradores de alta energia, que conseguem romper os núcleos dos átomos mais leves.

As características químicas de um elemento se definem pelo número de elétrons da órbita mais externa. A tabela periódica mostra que os números atômicos aumentam de um em um, o que indica que cada elemento possui um próton e um elétron a mais que o elemento precedente. Esse elétron se integra à órbita mais externa e confere ao elemento características químicas diferentes das do elemento que o antecede.

É nisso justamente que reside a peculiaridade dos actinídeos: os novos elétrons se integram a órbitas profundas, mantendo a mais externa invariável. Desse fenômeno nasce a grande afinidade entre as propriedades químicas da série. O mesmo ocorre no grupo dos lantanídeos, ou terras raras, que é outro conjunto de elementos estreitamente vinculados aos actinídeos, devido a suas similaridades e à configuração semelhante da camada externa de elétrons.

Os actinídeos possuem sete camadas ou órbitas. As cargas negativas que aumentam de quantidade à medida que cresce o número atômico integram-se à quinta órbita. Os lantanídeos, por sua vez, possuem seis camadas e os novos elétrons se localizam na quarta órbita. Essa relação é importante para os pesquisadores, porque permite atribuir aos actinídeos propriedades descobertas pelo estudo dos lantanídeos, mais estáveis e mais freqüentemente encontrados em estado livre.

A principal diferença entre os dois grupos de elementos está em seu número de oxidação, que determina a quantidade de elétrons que cada um deles pode aceitar ou ceder ao combinar-se com outros elementos. Quase todos os lantanídeos têm número de oxidação +3, o que significa que podem aceitar três elétrons. Os actinídeos têm número de oxidação variável entre +3 e +7. Como possuem mais órbitas, os elétrons adquiridos se situam na quinta delas, enquanto que nos lantanídeos os novos elétrons se localizam na quarta órbita. Esse fenômeno determina comportamentos químicos diferentes, pois os elétrons que permanecem mais distantes do núcleo sofrem uma atração menor por parte das cargas positivas, fazendo com que os actinídeos participem de reações químicas com maior facilidade que os lantanídeos.

Radioatividade dos actinídeos. Todos os actinídeos são radioativos, ou seja, emitem radiações de modo espontâneo e se desintegram para formar elementos mais estáveis, de menor peso e números atômicos menores. Em termos gerais, são radioativos todos os elementos de número atômico maior que 83 (número do bismuto). Existem três tipos principais de radiações: os raios beta, que consistem em elétrons; os raios alfa, que são pares de prótons e nêutrons unidos em um núcleo de hélio; e os raios gama, de natureza ondulatória eletromagnética. Quanto mais instável um elemento, ou seja, quanto maior o seu número atômico, mais freqüente será sua emissão de radiação e, portanto, mais rápida sua desintegração. Chama-se "meia-vida" o tempo necessário para que a carga radioativa do elemento se reduza à metade. Seu valor varia de milhares de anos a poucos segundos.

A desintegração radioativa é o fenômeno responsável pelo fato de que a maior parte dos actinídeos não sejam encontrados em estado natural. O tório e o urânio existem na natureza porque são produtos da desintegração dos elementos transurânicos, além de terem meias-vidas relativamente longas. A grande quantidade de calor gerada pela desintegração é o fundamento sobre o qual se apóia o aproveitamento da energia nuclear.

Actinídeos e energia nuclear. Denominam-se isótopos os elementos que apresentam o mesmo número de elétrons e prótons, mas números diferentes de nêutrons em relação à configuração normal do átomo. Os isótopos dos actinídeos apresentam uma acentuada tendência a capturar nêutrons e adquirir assim uma configuração estável. Submetidos à ação de partículas energéticas, os núcleos dos isótopos de urânio ou plutônio, por exemplo, se desintegram e liberam grande quantidade de energia. No processo se desprendem outros nêutrons, que vão atingir o núcleo de novos átomos, os quais por sua vez se desintegram. Esse é o princípio da reação em cadeia, fundamento dos reatores nucleares e da bomba atômica.

Além dos elementos actínio, tório, urânio e plutônio, cuja importância no campo da energia nuclear é essencial, cabe destacar as aplicações dos transurânicos. Assim, por exemplo, o isótopo 241 do amerício, no qual predomina a radiação gama, é usado em diferentes sistemas de medição industrial e no diagnóstico radiológico dos distúrbios da tireóide. Outro elemento transurânico de variada aplicação, em função de sua radioatividade específica, é o isótopo 252 do califórnio. Esse elemento é uma notável fonte de nêutrons para a tecnologia nuclear e se aplica também à prospecção de minerais e à localização de lençóis de petróleo.

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Absorção, em Química, Física e Biologia

Absorção, em Química, Física e Biologia

Absorção, em Química, Física e BiologiaUma esponja imersa em água aumenta de peso, um objeto exposto à luz solar registra elevação de temperatura e uma quantidade de sal diluída em água confere sabor aos alimentos cozidos na mistura. Essas alterações se devem ao fenômeno da absorção, que se verifica em processos físicos e biológicos.

De modo geral a absorção consiste na atração exercida por uma substância sobre outra substância ou energia, seguida de retenção. Em química, as reações por meio das quais duas substâncias se combinam são exemplos de absorção. Na física, a passagem de um feixe luminoso através de um corpo provoca absorção de parte da energia luminosa pelo corpo. Os aparelhos digestivo e respiratório dos seres vivos têm por função a absorção de nutrientes extraídos do mundo exterior.

Absorção de energia - O processo de transferência energética ocorre quando uma onda luminosa ou eletromagnética atravessa um corpo. A magnitude da absorção depende das características físico-químicas do corpo absorvente e de sua espessura. No caso das radiações luminosas, os corpos que absorvem a maior parte da luz que sobre eles incide chamam-se opacos, enquanto os que se deixam atravessar sem que ocorra absorção alguma, recebem o nome de transparentes. O conceito teórico de corpo negro refere-se ao material capaz de absorver toda a radiação luminosa que sobre ele incide. As substâncias absorvem, seletivamente, apenas radiações de determinados comprimentos de onda. Assim, o vidro verde é transparente à luz verde e opaco à luz azul ou vermelha. Nesse princípio é que se baseiam os filtros ópticos.

Absorção biológica - Nos seres vivos, a absorção ocorre principalmente nos processos de assimilação de nutrientes. A matéria que constitui os organismos vivos é delimitada por paredes cuja função é evitar que eles se misturem livremente com o ambiente. Nenhum ser vivo, no entanto, pode manter-se ativo sem trocar substâncias com o meio circundante. Esses dois imperativos se satisfazem pela interferência de membranas absorventes seletivas, que permitem a passagem das substâncias adequadas, e dos órgãos excretores, que provocam a eliminação dos elementos desnecessários ou prejudiciais.

Os seres aquáticos mais simples absorvem água e nutrientes através da superfície de todo o corpo. Organismos mais complexos possuem zonas absorventes, formadas por membranas geralmente protegidas por cavidades ou canais. Nos vertebrados e na maioria dos invertebrados existem dois tipos de membranas absorventes: as que revestem o intestino e absorvem os alimentos digeridos e as que envolvem os alvéolos pulmonares ou branquiais, pelas quais o oxigênio é absorvido. Essa divisão de trabalho determinou a especialização evolutiva dos aparelhos digestivo e respiratório.

O oxigênio se encontra na atmosfera em condições de ser absorvido sem transformações. Por esse motivo, as células que constituem as paredes dos alvéolos são muito mais simples do que as do revestimento do intestino, adequadas à absorção de substâncias alimentares. Os nutrientes introduzidos no organismo devem sofrer um processo químico preparatório e para sua absorção requerem células dotadas de uma membrana externa diferenciada. Os tecidos do intestino assim constituídos formam uma superfície absorvente denominada planura estriada.

Nas plantas terrestres, o ar entra através de minúsculos orifícios, os estômatos, na superfície das folhas, e o oxigênio é absorvido pelo parênquima clorofiliano. Esse conjunto desempenha um papel equivalente ao dos pulmões. A água e os sais minerais do solo são retirados por pêlos absorventes existentes nas raízes, sendo seu papel comparável ao do revestimento do intestino dos animais superiores.

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Equação Química

Equação Química

Equação Química

Equação química é a representação gráfica do que ocorre numa reação ou num fenômeno químico. Seu papel é descrever o processo químico tanto qualitativa quanto quantitativamente, de uma forma ao mesmo tempo precisa e breve. Equações termoquímicas indicam as trocas térmicas que acompanham o fenômeno químico, ou seja, se uma reação desprende ou absorve calor, e equações nucleares representam a transmutação de um elemento em outro. Qualquer que seja a equação, porém, é imprescindível que represente fenômenos que realmente se passem; contenha todas as substâncias envolvidas na transformação; e obedeça à lei da conservação da matéria, enunciada por Lavoisier.

Os estudiosos de química preocuparam-se, desde cedo, em encontrar uma forma de registrar os resultados de suas experiências realizadas em laboratório. Para isso, precisaram criar uma linguagem comum, de fácil leitura e entendimento por parte dos que se dedicariam aos estudos e à pesquisa química. No vocabulário específico dessa linguagem os elementos foram substituídos pelos símbolos; os compostos, pelas fórmulas. Analogamente, as reações químicas passaram a ser representadas pelas equações químicas.

Para se escrever uma equação química é necessário: (1) saber quais são as substâncias consumidas (reagentes) e quais as formadas (produtos); (2) conhecer as fórmulas dos reagentes e dos produtos; e (3) usar sempre a seguinte forma:
reagentes --> produtos

O símbolo "-->", que corresponde ao sinal "=" nas equações matemáticas, significa "produz" ou "forma". Quando mais de um reagente, ou mais de um produto, participam da reação, as fórmulas das substâncias são separadas pelo sinal "+", que à esquerda da seta quer dizer "reage com" e à direita, "junto com".

A reação entre cloreto de sódio e nitrato de prata, por exemplo, que tem como produtos finais cloreto de prata insolúvel e nitrato de sódio líquido, se representa pela seguinte equação química:

Equação Química

A equação se lê, portanto: uma molécula de cloreto de sódio reage com uma de nitrato de prata e produz uma molécula de nitrato de sódio junto com uma de cloreto de prata. Nessas condições, o cloreto de prata é um sal insolúvel e precipitará da solução, o que se indica com uma seta vertical (orientada para baixo) logo depois da fórmula de sua molécula. Quando se formam gases, indica-se o fato pelo sinal " ".

A equação química pode indicar ainda que se trata de reação reversível ou irreversível. A dupla seta " " informa que a reação reversível é a que se passa nos dois sentidos. Nesse caso, a reação da esquerda para a direita é dita direta; e a da direita para a esquerda é inversa.

Os coeficientes estequiométricos expressam os aspectos quantitativos de uma reação química. Aparecem numa equação química na forma de números que antecedem as fórmulas das moléculas participantes da reação. A equação química é um exemplo de equação de conservação pois exprime o fato de que, numa reação química, o número de átomos de cada elemento é conservado. Esse princípio é usado no balanceamento de uma equação, procedimento que também se denomina acerto de coeficientes estequiométricos.

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Xenônio (Xe)

Xenônio (Xe)

#Xenônio (Xe)
O xenón ( do grego xénos, estrangeiro; é também conhecido como Xenônio (Xe)  no Brasil e, mais raramente, como xenão em Portugal) é um elemento químico de símbolo Xe de número atômico 54 ( 54 prótons e 54 elétrons ) e de massa atómica igual a 131,3 uma. À temperatura ambiente, o xenônio encontra-se no estado gasoso.

É um dos gases nobres da Classificação Periódica dos Elementos ( 18 , 8 A ou 0 ). É inodoro, muito pesado, incolor, encontrado como traço na atmosfera terrestre, e faz parte do primeiro composto de gás nobre sintetizado.

Foi descoberto por William Ramsay e Morris Travers em 1898. A sua principal aplicação é na fabricação de dispositivos de emissores de luz como lâmpadas estroboscópicas, lâmpadas bactericidas e outros.

Características principais - O xenônio é um elemento membro do grupo dos gases nobres ou inertes. A palavra inerte já não é mais usada para descrever este grupo químico, dado que alguns elementos deste grupo formam compostos. Num tubo cheio de gás, o xenônio emite um bonito brilho azul quando excitado com uma descarga elétrica. Se tem obtido xenônio metálico aplicando-lhe pressões de várias centenas de kilobares. O xenônio também pode formar solvatos com água, quando seus átomos ficam aprisionados na rede de moléculas de água.

Aplicações - O uso principal e mais famoso deste gás é na fabricação de dispositivos emissores de luz, tais como lâmpadas bactericidas, tubos eletrônicos, lâmpadas estroboscópicas e flashes fotográficos, assim como em lâmpadas para excitar laser de rubi que geram luz coerente.

Outros usos são:
  • Como anestésico em anestesia geral.
  • Em instalações nucleares, em câmaras de bolha, sondas, e em outras áreas onde o seu alto peso molecular é desejável.
  • Os perxenatos são usados como agentes oxidantes em química analítica.
  • O isótopo Xe-133 se usa como radioisótopo na Cintigrafia de Ventilação do Pulmão na medicina nuclear.
História - O xenônio ( do grego que significa "estranho" ) foi descoberto por William Ramsay e Morris Travers em 1898 nos residuos resultantes da evaporação dos componentes do ar líquido.

Abundância e obtenção - Se encontra traços de xenônio na atmosfera terrestre, aparecendo em uma parte por vinte milhões. O elemento é obtido comercialmente por extração dos resíduos do ar líquido. Este gás nobre é encontrado naturalmente nos gases emitidos por alguns mananciais naturais. Os isótopos Xe-133 e Xe-135 são sintetizados mediante irradiação de neutrons em reatores nucleares refrigerados a ar.

Compostos - Até 1962 o xenônio e os outros gases nobres eram considerados quimicamente inertes e incapazes de formar compostos. A partir de então comprovou-se que existem compostos de gases nobres. Alguns dos compostos do xenônio são: difluor, hexafluor, perxenato de sódio, terafluor, deutereto de xenônio e hidróxido de xenônio. Também se tem obtido oxidos de xenônio como o trióxido de xenônio, composto altamente explosivo. Se conhece ao menos 80 compostos de xenônio em que este se liga com flúor ou oxigênio. A maioria destes compostos são incolores.

Isótopos - Na natureza, o xenônio apreseta 8 isótopos estáveis e um ligeiramente radioativo. Alem das formas estáveis, se tem estudado 20 isótopos instáveis. O Xe-129 é produzido por emissão beta do iodo-129 ( vida média: 16 milhões de anos ). Os isótopos Xe-131, Xe-132, Xe-134 e Xe-136 são produtos da fissão nuclear tanto do urânio-238 como do plutônio-244. Por ser o xenônio um traçador com dois isótopos paternos, a medição dos isótopos de xenônio nos meteoritos resulta ser uma poderosa ferramenta para o estudo da formação do Sistema Solar. O método I-Xe de datação radiométrica permite calcular o tempo transcorrido entre a nucleosíntese e a condensação de um objeto sólido a partir da nebulosa solar. Os isótopos de xenônio também são úteis para entender a diferenciação terrestre. Se acredita que o excesso de Xe-129 encontrado em emanações gasosas de dióxido de carbono no Novo México se deve ao decaimento de gases derivados do manto após a formação da Terra.

Precauções - O gás pode ser armazenado com segurança em recipientes convencionais de vidro selados a temperatura e pressão ambiente. O xenônio não é tóxico, porém vários de seus compostos são altamente tóxicos devido as suas fortes propriedades de oxidação.

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Argônio (Ar)

Argônio (Ar)

#Argônio (Ar)
O argônio é um elemento químico de símbolo Ar, número atômico 18 e massa atômica 39,94. Faz parte do grupo dos gases nobres, ou grupo 0 (zero) da tabela periódica. É um gás incolor, inodoro e insípido, quimicamente inerte, de densidade 1,784g/l a 0o C e 1 atm, ponto de ebulição -185,7o C e de solidificação -189,3o C. Existe naturalmente sob três formas isotópicas de números de massa 40, 38 e 36, das quais a primeira é predominante (99,60%). A produção do Ar40 a partir de K40 (potássio) por desintegração radioativa é importante na determinação da idade de fósseis. Alguns compostos complexos, em que moléculas de argônio preenchem espaços entre a estrutura cristalina da substância, foram fabricados, como o quinol-clorato de composição 3C6H4(OH)2O.8 Ar.
Isolado pela primeira vez em 1894 por Lord Rayleigh e Sir William Ramsay, o argônio está presente na atmosfera e constitui cerca de 0,93% do volume do ar que respiramos.

Obtido em larga escala por destilação fracionada do ar atmosférico, o argônio é utilizado em soldas, em lâmpadas incandescentes, para obtenção de maior luminosidade, em termômetros para baixas temperaturas e em cromatografia.

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Química - História, Análise e Titulação Química

Química - História, Análise e Titulação Química

#Química - História, Análise e Titulação QuímicaO desenvolvimento da química, mais talvez do que o das outras ciências, teve caráter profundamente experimental: durante centenas de anos acumularam-se conhecimentos empíricos sobre o comportamento das substâncias, tentando-se organizar todas essas informações num corpo doutrinário. Todavia, só a partir do séc. XIX quando a soma de conhecimentos se tornou ampla e abrangente, foi possível estabelecer um vínculo teórico para a interpretação dos fatos e criar uma verdadeira teoria química.

Os conhecimentos experimentais: o desenvolvimento material da civilização, tanto no oriente, como no ocidente, foi acompanhado do desenvolvimento de procedimentos de natureza química para obtenção de substâncias ou para sua purificação. Processo de destilação, de fermentação, de redução e de extração são conhecidos da civilização do norte da África, do Oriente médio, da China e da Índia. O fato químico, porém, talvez devido à própria complexidade, não era objeto de investigação, tal como ocorreu com o fato físico, o que não impediu, todavia, a formação de respeitável corpo de conhecimentos práticos.

A metalurgia do cobre (e do estanho, do ouro, da prata) era bem conhecida, como também a do ferro. A técnica de fabricação do vidro e de sua coloração era razoavelmente dominada. Sabia-se falsificar a aparência de um metal para fazê-lo passar por nobre; utilizavam-se soluções de polissulfetos, obtidas a partir de enxofre e carbonato.

Esses conhecimentos passam aos árabes e retornam à Europa, por volta do séc.XIV. O século XVI encontra, então, sólido terreno para desenvolver uma química técnica apurada, com procedimentos e métodos bastante semelhantes aos atuais. Aparece a preocupação quantitativa, e os praticantes ( farmacêuticos, metalurgista e mineralogistas ) começam a ponderar as substâncias reagentes. A balança instala-se na química, para se tornar instrumento decisivo de investigação aprofundada de relações.

A análise de uma obra capital na história da química da ideia de sua prática no século XVI. Em 1556 surge, aparentemente depois de mais de vinte anos de preparação, o livro de Georg Bauer (1494-1555), conhecido pelo nome latinizado de Georgis Agricola - De Re Metallica - manual prático de metalúrgica e química, cuja popularidade não arrefeceu durante mais de um século. É surpreendente a soma de informações nele contidas. Ao lado d indicações sobre a técnica de exploração de minas ( levantamento das jazidas, cortes no terreno, escavação de galerias, esgotamento de água, sustentação do terreno, transporte do minério), Agricola dá informações e receitas, detalhadas e precisas, sobre os processos de obtenção de metais.

Descreve a metalúrgica do chumbo, do bismuto, do ferro, do cobalto, do cobre, do ouro, da prata, do estanho, do mercúrio, do antimônio. A obtenção do enxofre, do óxido de arsênio. A obtenção e/ou do uso de grande número de compostos e ligas: alúmen, álgamas, ácido nítrico, bronze, latão, óxidos de chumbo, ácido sulfúrico, cloreto de sódio, cloreto de amônio, vinagre e etc. O extraordinário no livro - a refletir certamente evolução técnica cultural - são as objetidade e a precisão das descrições, feitas com o intuito de serem úteis e funcionais aos funcionários aos usuários. Não se discutem, e é isso outro traço característico da obra, nem teorias e hipóteses da constituições das substâncias.

Sobre essa sólida base, continua a evolução do conhecimento científico das substâncias, no século XVII. É especialmente notável o aumento das informações sobre as propriedades terapêuticas das substâncias, desenvolvido (a meio de especulações teóricas nebulosas) pelos iatroquímicos. São, à época, os farmacêuticos os ativos pesquisadores da química, secundados pelos médicos; não a ainda a profissão de químico. Dessa época data o conhecimento preciso do ácido sulfúrico e do acido clorídrico.

O alemão Johann Rudolf Glauber (1603 ou 1604 - 1668 ou 1670) faz do sulfato de sódio quase de uma panécia (até hoje é ele conhecido como sal de Glauber). O.séc. XVIII é época de vigoroso desenvolvimento do conhecimento empírico. O número de metais conhecidos com segurança amplia a listagem agrícola: platina, níquel, manganês, moblidênio, telúrio, ,tungstênio, cromo. São identificados os óxidos de zircônio, de estrôncio, de titânio, de ítrio, mas não se isolam os metais.

A descoberta da técnica de manipulação de gases permite identificar o dióxido de carbono, o nidrogênio (ar mefítico) e o hidrogênio (ar inflamável). Joseph Priestlay (1733-1804)aumenta os conjuntos dos gases conhecidos, numa sequência de experiências memoráveis; indentifica o óxido de nítrico, o dióxido de enxofre, o gás clorídrico, o amoníaco e finalmente o oxigênio ( ar desflogisticado, ar ígneo, de Sheele).

Não é demais realçar o extraordinário feito técnico da identificação de um gás. Ao lado das limitações naturais dos equipamentos disponíveis, concorria para tornar mais difícil a questão o fato de não dispor de teoria coerente para a interpretação dos fenômenos químicos. Po isso mesmo, no final do século. XVIII, tornou-se indispensável formulação desse tipo, que viria coroar a evolução do pensamento teórico que acompanhará o amealhar do conhecimento experimental.
As formulações teóricas da química até o séc. XVIII. A diversidade das modificações das substâncias - aparente na variedade ampla de propriedades, formas e comportamentos - constituiu sempre um motivo básico para a procura de uma teoria unificadora, capaz de interpretá-la coerentemente. OP pensamento teórico químico (mesmo quando não explicitado como tal) teve sempre essa preocupação.

A princípio, naturalmente, a interpretação só poderia ser feita por via racional, consoante o desenvolvimento histórico do pensamento humano. Foi o que fez, por exemplo, Aristóteles, no séc. IV a.C., com os seus quatro elementos ( aguá, fogo, terra, e ar) em que estavam asa qualidades elementares - frio, quente, seco e úmido - combinadas aos pares. As propriedades das substâncias decorriam de variações do grau dessas elementares, da modificações das suas proporções. A unificação teórica era completa e as ideias de Aristóteles, sob uma forma ou outra, mantiveram sua integridade essencial até o séc. XVIII.

Daí surgiu a alquimia, não apenas como cura especulação intelectual, mas como consequência de uma forma racional do pensamento, embora não factual. Para o químico moderno é a alquimia obscura, nebulosa e verossímio. Talvez o seja, nos seus aspectos esotéricos; mas como forma de pensar em química, como tentativa de elaboração teórica, é coerente com uma filosofia e, portanto, não lhe falta sustentação intelectiva.

O alquimista vem do artesão, que tentava purificar, transformar, alterar substâncias e se guiava pela existência das qualidades elementares. Então, para conseguir modificações essenciais ( hoje se diriam estruturais ) era necessário levar a substância à forma primeira, mas indiferenciado, para depois imprimir-lhe, mediante adições apropriadas, as qualidades desejadas. Daí as receitas com prolongadas calcinações, com destilações repetidas dezenas de vezes, com extrações sucessivas, com o que se visava a obter, sob forma pura, isenta de imperfeições, a essência das substâncias.

Assim se desenvolveram escolas de alquimia em Alexandria, em Bizâncio, no mundo árabe. A sistematização da alquimia no Islã - Ao lado do seu envolvimento no pensamento místico - foi importante por sua ocasião de sua transmissão aos países europeus. Organizaram-se as teorias da constituição das substâncias, partindo da teoria de Aristóteles, segundo a qual as qualidades podiam ser exteriores ou interiores. Seria possível modificar uma substância se as suas qualidades interiores fossem exteriorizadas, o que se conseguia mediante um elixir. As qualidades elementares eram materiais que podiam ser manipulados, desde que houvesse um veículo apropriado. As substâncias eram classificadas segundo as suas propriedades: espíritos (voláteis), metais (fusíveis), corpos (pulverizáveis).

A evolução do conhecimento levou à formulação da teoria dualista da constituição das substâncias ( enxofre-mercúrio) e à possibilidade teórica da transmutação das substâncias, que se traduziu em vigoroso esforço experimental. Quando a alquimia retorna à Europa, vem envolta na especulação paramaterial que lhe é característica, mas traz também grande soma de conhecimentos que iriam florescer no esforço experimental e teórico dos séculos XVI e XVII.

É importante não esquecer a elaboração teórica, que ficou mais ou menos renegada ao segundo plano até o século XVIII, das ideias atomicistas de Leucipo e Demócrito, dos epicuristas e de Lucrécio. É interessante especular também se outras tivessemj sido as condições do desenvolvimento do mundo Romano, se a ideia atômica poderia ou não Ter ganho mais cedo a aceitação do mundo ilustrado. É possível que se tivesse mais cedo chegado às concepções modernas da química. Historicamente, o pensamento atomicista não exerceu influência no pensamento científico, até quase o limiar da ciência moderna.

A teoria da alquimia prevalece absoluta como formulação teórica no século XVI. Os iatroquímicos, procurando sistematicamente aplicar substâncias químicas à cura de doenças, pensavam em termos de princípio. Para Celso enuncia a teoria dos Tria Prima, enxofre, mercúrio e sal, que é um refinamento de alquimia árabe. A preocupação teórica é de explicar como uma substância passa a outra, pela modificação dos seus princípios. Mas, ao mesmo tempo, por parte especialmente dos apotecários, o pensamento químico se torna mais prático, mais objetiva, mais quantitativa: os germes da química medida, mensurada, começaram a surgir no século XVII. É disso testemunha a obra de Glauber.

O médico e químico belga Johannes Baptista van Helmont ( 1579 - 1644 ), embora se tenha mantido fiel as concepções teóricas da alquimia, elabora uma teoria que aumentava de três para cinco, os princípios fundamentais: Enxofre, mercúrio, sal, fleugma e terra. Aparecem, também, no século XVII, as primeiras formulações da descontinuidade da matéria. O filósofo e matemático francês Pierre Garsend ( 1582 - 1655) retoma a ideia dos átomos, atribuindo-lhes pequeninos ganchos para constituírem os corpos.

Essa ideia, oposta à dos princípios de Aristóteles, ou aos Arcanos, elixires e essenciais dos alquimistas, aparecem mais claramente expressa pelo químico inglês Robert Boyle (1627-1691), The Sceptical chymist (1661; o químico céptico). Para Boyle, a matéria em movimento seriam os conceitos fundamentais, para o entendimento das propriedades químicas. A matéria seria constituídas por pequeninos blocos indivisíveis com forma próprias que se justaporiam agregando-se nos compostos. O calor seria também uma espécie de substância, com partículas em rápida movimentação. Ao cassinar uma substância, a partícula do calor a ela se incorporariam.

É controvertido se Boyle concebia as substâncias elementares como imutáveis, ou se admitia a possibilidade de transmutação. De qualquer forma, sua obra influenciou decididamente o pensamento químico, ajudando-o a purificar-se dos princípios primeiros dos princípios abstratos e não factual.

Por outro lado, os êxitos do pensamento mecânico, expostos de uma forma superior e magistral dos princípios de Newton (1687), mostraram aos químicos um caminho novo para unificar teoricamente a massa de fatos. Ao terminar o século XVII, as ideias de átomo, de movimento, de interação mecânica, já eram subjacentes ao pensamento químico, embora ainda não formulara-se com clareza.

No século XVIII, A investigação do fenômeno da combustão leva à formulação da teoria do flogístico por Georg Ernst Stahl (1660-1774) e Ermman Boerhaave (1668-1738). Em linguagem moderna, o flogístico era o negativo do oxigênio, na combustão exalava-se flogístico, em lugar de haver combinação com o oxigênio. Foi este o primeiro princípio teórico da química, explicando satisfatoriamente uma multidão de fatos experimentas, mais deixando de lado outros que não se enquadravam na desflogistificação. A grande vantagem da teoria era de oferecer explicação mecânica e simples de fenômenos diversos. Por isso mesmo, pôde acompanhar, vicissitudes, o rápido avanço da química empírica registrada no século XVIII.

Ao término deste período, estavam maduras asa condições para uma formulação unificadora dos fenômenos da química. Essa tarefa coube ao fundador da química moderna o francês Antoine Laurent de Lavoisier (1743-1794).

A química inorgânica no século XIX. O pensamento de Lavoisier coloca-o conceitualmente na corrente do pensamento típico do século XIX, embora temporáriamente pertença ao século XVIII. Não há rigidez na distinção. O mérito de Lavoisier foi de Ter elucitado o fenômeno da combustão, sepultando a teoria do flogístico; Ter colocado a química numa firme base experimental; Ter reconhecido a natureza das substâncias elementares; Ter formulado explicitamente a lei da conservação da massa; Ter suportado estimulado o sistema de nomeclatura que, em essência, é o que se utiliza atualmente na química inorgânica. Seu livro Traité élémentaire de chimie (1789; tratado elementar de química) teve importância comparável ao de Newton pela influência que exerceu sobre os químicos.

Dispunha-se depois dele de arma teórica para o entendimento das reações químicas. Começa a época da formulação de leis gerais da combinação. J. B. Richter (1824-1898) e, com mais clareza J. L. Proust (1762-1807), formulam as leis das proporções constantes, que dá origem a formidanda controvérsia. Com C. L. Berthollet (1748-1822 ): Hoje sabe-se que há ambos sobravam razões. A lei da constância da composição, no entanto, teve aceitação universal. Abriu caminho para o trabalho de John Dalton (1786-1844), que deu uma formulação precisa e clara sobre o átomo ( partícula indivis´vel de uma partícula simples); que admitiu a combinação dos átomos para formar compostos (Dalton achava que só dois átomos se reuniam, raramente três), que estabeleceu a base teórica da lei das proporções constantes; que organizou uma tábua de pesos relativos ( equivalentes ).

Passou a química a navegar com bússola mais segura. É época dos trabalhos de J. J. Berzelius (1779-1848), que determina com técnica analítica vasta. Pesos atômicos e descobre elementos ( selênio, silício, titânio ) além de diversas espécies de minerais. Berzelius organiza uma notação química simples, embora tenha sido modificada para melhor posteriormente; os símbolos dos elementos são, no entanto os que até hoje se usam.

As descobertas sucedem-se no terreno da química inorgânica. Obtêm-se puros o silício o zircônio

gentes e produtos numa reação química, e que, em 1756, confirmou experimentalmente a lei da conservação da matéria, geralmente atribuída a Laoisier, que a verificou em 1774.

As observações feitas na química analítica quantitativa constituíram preciosos elementos para a química teórica, levando às descobertas das leis ponderais, cuja confirmação experimental permitiu a John Dalton (1766-1844) formular a teoria atômica. Isso, por sua vez estimulou muito a química analítica quantitativa, já que se tornou necessária a determinação das massas atômicas dos elementos de maior rigor, campo ao qual Bezerlius (1779-1848) deu importante contribuição.
Após ou durante esse período, Liebig (1803-1873) Gay-Lussac (1778-1850), Bunsen (1811-1899), Kirchhof (1824-1887), Nikolai Aleksandrovitch Menchtchunkin (1842-1907) e outros contribuíram de modo notável para o desenvolvimento da química analítica, qualitativa ou quantitativa, com grandes números de estudos e de descobertas.

A química analítica quantitativa no final do século XIX foi grandemente influenciada pelos excepcionais progressos da química orgânica e da inorgânica, devendo-se destacar principalmente a classificação periódica dos elementos, de Mendeleev (1834-1907).

A aplicação da dimetiglioxima como reagente para a determinação qualitativa e quantitativa do níquel, pelo químico russo L. A. Chugaev (1873-1922), significou a introdução do uso intensivo dos reagentes orgânicos nas análises químicas, desde 1905, ano em que aquele químico apresentou seus estudos. Atualmente, conhece-se grande número de reagentes orgânicos que se combinam com os compostos inorgânicos, formando compostos poucos solúveis e na maior parte das vezes, coloridos, no qual o metal não se encontra no estado iônico, mas sim formando compostos de coordenação.

Esses compostos geralmente têm elevada massa molecular, de modo que pequena fração do íon fornece quantidade relativamente grande de precipitado. O precipitante orgânico ideal deve ser específico em caráter, isto é, só deve dar precipitado com um íon determinado. Isso, porém, é bastante difícil, sendo mais comum que o regente orgânico reaja com um grupo de íons; por controle das condições experimentais, é possível precipitar-se apenas um dos íons do grupo.

Os químicos analistas já a muito tempo ensaiavam com apenas uma gota de solução. Exemplo familiar é o uso do papel indicador para detectar rapidamente um excesso de íons hidrogênio ou hidroxila. Esse tipo de reação despertou os interesse do químico Fritz Feigl (1891-1959) também desenvolveu estudos nesse campo de atividades científicas.

Em consequência dos estudos e pesquisas de Feigl, surgiu nova especialidade na química analítica, a análise de toque (ver microanálise), que tem aplicações em minérios e minerais, metais, ligas, produtos farmacêuticos, solos, águas, produtos industriais etc.

Os físico-químicos Arrhenius (1859-1927) - com a teoria da dissociação eletrolítica -, W Ostwald (1853-1932) - com a lei da diluição - W. H. Ernst (1864-1941) - com o princípio de produto de solubilidade -, L. Pizarzhevsky - , reconhecendo as reações de oxirredução com um processo envolvendo transferencia de elétrons - e outros deram à química analítica uma sólida base científica.

Historicamente, o desenvolvimento dos métodos analíticos foi acompanhado pela introdução de novos instrumentos de medida, como a balança para análises gravimétricas a aparelhagem de vidro para análises volumétricas e gasométricas.

Quase toda propriedade física característica de um elemento ou substância pode ser a base de um método para sua análise. Surgiram, então, com o desenvolvimento da físico-química, novos métodos de análise baseado em princípios diversos da química analítica clássica, originado-se análise instrumental, pela qual os constituintes são determinados pela medida de uma propriedade física. Dentre os principais métodos estão os que usam as propriedades envolvendo interação com a energia radiante - raio X, absorção de radiação, fluorescência, ressonância magnética nuclear -, e os que utilizam propriedades nucleares, como, por exemplo, a radioatividade.

Esses métodos em muitos casos apresentam grandes vantagens em relação aos métodos clássicos da química analítica: a rapidez das análises, a possibilidade do uso de método não destrutivo e a utilização de uns poucos miligramas ou, no caso de soluções, de frações de mililitro, sem prejuízo da exatidão da análise.

Em 1954, o químico suíço Gerold Karl Schwarzenbach (1904-) publicou trabalhos que tinham sido iniciados dez anos antes sobre a aplicação de ácidos poliaminocarbo-xílicos em química analítica quantitativa, principalmente em análise volumétrica, considerando que os complexos formados com os metais são de alta estabilidade. A introdução desse tipo de reagente resultou numa ampliação extraordinária dos métodos complexométricos, sendo que o ácido etilenodiaminotetracético (EDTA) é o mais importante composto desse grupo. Em uns poucos casos, o ácido nitrilotriacético (NITA) é mais adequado.

O estudo desse tipo de compostos continua em desenvolvimento, e a cada dia novas aplicações. Como a química analítica se fundamenta nos princípios e leis gerais da química inorgânica e da físico-química, pode-se esperar que o seu progresso acompanhe o dessas especialidades.

Química Quântica

Química Quântica

A química quântica propõe-se a utilizar as teorias da mecânica sobre estrutura atômica e, a partir das propriedades dos átomos, estudar as propriedades das moléculas, isto é, dos elementos e compostos químicos. Para isso, desenvolveu uma teoria da ligação químicas e métodos convenientes de cálculo das propriedades moleculares , distâncias e ângulos de ligação, momentos dipolares e parâmetros de reatividade em diferentes tipos de reações.

Assim como se pode dizer que a mecânica quântica nasceu a 14 de dezembro de 1900, quando o físico alemão Max Palnck (1858-1947) apresentou à Sociedade Alemã de Física o trabalho em que introduzia o quantum de ação, a constante universal h (constante de Plank, de valor 6,55 x 10-27 ergs. s) e a equação E=hv, pode-se dizer que a química quântica nasceu no dia 27 de janeiro de 1926, quando a revista Annalen der Physik recebeu a primeira de quatro comunicações do físico austríaco Erwin Schrödinger (1887-1961) com o título geral “A Quatização como um problema de valores próprios” da qual constava a sua equação independente do tempo.

A quarta comunicação, recebida a 21 de junho de 1926, com a sua equação dependente do tempo, completava o trabalho de Schrödinger, que iria ter a maior influência na física teórica e servir de base para várias disciplinas hoje florescentes, aprofundando a compreensão dos fenômenos físicos e químicos e levando ao desenvolvimento de uma nova teoria da valência e da ligação química.

Para o elétron, como para outras partículas subatômicas, ao contrários dos corpos em movimentos da mecânica clássica, não é possível saber exatamente posição e momento nem calcular trajetórias: é o princípio da incerteza, de Heisenberg, formulado em 1927 pelo físico alemão Werner Karl Heisenberg (1904-1976).

Mas o elétron existe em determinada região do espaço e é possível calcular a probabilidade do espaço de sua localização em determinada região. Essa probabilidade em que tem que ser, por definição, uma função sempre positiva, podendo ter qualquer valor entre 0 e 1. Segundo Max Born (1882-1970), a função de onda é a grandeza tal que seu quadrado, mede a probabilidade de encontrar-se o elétron em determinada região.

Essa região é chamada na química quântica atual de orbital, em oposição às órbitas fixas das teorias atômicas anteriores a Schrödinger. Os orbitais podem ter somente determinadas fórmulas, classificando-se em esférica segundo sua forma. Os orbitais tem níveis de energia discretos, crescentes, que são os únicos que os elétrons podem ocupar. Existem em cada nível p (2p, 3p etc.) 3 orbitais de mesma energia , 7 orbitais f de mesma energia etc. Os orbitais de mesma energia são chamados ‘degenerados’.

Cada orbital só pode ser ocupado por dois elétrons , com spin desemparelhado. É o princípio da exclusão, de Pauli, formulado pelo físico austríaco Wolfgang Pauli (1900-1958). Esses postulados permitem saber como estão arrumados os elétrons nos orbitais de um átomo qualquer.

Assim, combinado-se os orbitais atômicos de acordo com as regras simples calculando-se matematicamente qual a combinação de funções de onda que torna mínima a energia do orbital molecular com base na equação de Schrödinger, tem-se um orbital molecular onde podem estar os elétrons de ligação: um de energia mínima chamado estado fundamental da molécula. Há outras combinações permitidas pela teoria, que dão orbitais de energia cada vez maior; Quando a energia chega a igualar a dos orbitais componentes, o orbital molecular é chamado não ligante e quando ultrapassa essa energia é chamado antiligante. Os elétrons só ocupam orbitais em estados excitados.

Quando surgiu a equação de Schrödinger, o físico inglês paul Adrien maurice Dirac (1902-) disse que: “as leis físicas necessárias para teoria matemática de uma grande parte da física e da química inteira já estão completamente conhecidas e a dificuldade está apenas em que a aplicação dessas leis leva a equações muito complicadas para erem solúveis”.

Embora só tenham sido encontradas soluções exatas para poucos átomos e íons, desenvolveram-se métodos empíricos aproximados que permitiram a extensão da teoria a sistemas multieletrônicos e a sistemas conjugados, com elétrons, como o benzeno e outros mais complicados.

Para o benzeno, por exemplo, o método de Huckel devido ao físico alemão Erich Huckel (1896- ) calcula 6 orbitais, 3 de ligação, que acomodam os 6 elétrons ? do Benzeno, dois a dois, e 3 de antiligação, que só são utilizados em estados excitados. Para o naftaleno, com 10 elétrons ? , eles são 5 de cada tipo.

Além da teoria de Huckel, desenvolveram-se outras teorias - a dos Campos ligantes é a principal - , que permitem explicar a ligação e calcular as propriedades moleculares nos compostos de coordenação, especialmente nos complexos de metais ou íons metálicos com complexantes (ligantes) orgânicos e inorgânicos.

Além dos orbitais s, p, d, f, a química quântica usa orbitais hídricos, sp3, sp2, e sp para o carborno tetraédrico ,trigonal (olefínico) ou digonal (acentilênico), respectivamente; sp2d para o cobre quadrangular em complexos de cobre divalente; sp3d2 para o cobalto octaédrico em complexos de cobalto trivalente etc. A hibridação é um artifício do químico para explicar, por exemplo, a tetravalência do carbono e a disposição tetraédrica de suas valências. Entretanto, o químico norte-americano Linus Carl Pauling (1901 - ) afirma que, se a mecânica quântica tivesse sido desenvolvida por químicos e não por espectroscopistas, os orbitais hídricos seriam os usados no cálculo e não os outros. Para efeito de cálculo, é indiferente usar uns ou outros, pois os hídricos atuais deduzem-se dos não-hídricos (ou puros).

Recentemente, a química quântica foi enriquecida com novos métodos qualitativos de fácil utilização, como a teoria das relações de simetria em orbitais, dos químicos norte-americanos Rubert Burns Woodward (1917 - )e Roald Hofmann, em que uma série de reações pode ter o seu curso previsto quando se conhece a simetria do orbital demais alta energia ocupado. Essa teoria aplica-se especialmente a sistemas com elétrons e permite explicar diferenças entre rações no estado fundamental da molécula (via térmica) e reações no estado excitado (reações fotoquímicas por exemplo).

Pode-se resumir dizendo que a química quântica permitiu aprofundar o conhecimento do que se passa no interior dos átomos e das moléculas, constituindo ainda hoje um campo de pesquisa muito ativo. Houve sábios que previram que ela daria solução a todos os problemas da química e, embora tudo indique que esse ideal não será atingido, sua contribuição foi e continua sendo inestimável para o estudo e compreensão dos fenômenos químicos.

Com o advento e o emprego cada vez maior de métodos físicos e da química quântica, há alguns físicos e químicos que pensam que a química acabou, que se está reduzindo a um capítulo da física. Essa afirmação é facilmente refutável, pois a física enriquece a química e vice-versa; os pesquisadores de cada uma das duas ciências são obrigados a conhecer cada vez mais profundamente alguns aspectos da outra, pois elas têm alguns problemas comuns.

Preocupam-se, porém, com coisas diferentes; o químico estuda o átomo e a molécula para compreender as reações químicas, enquanto físico estuda as reações para compreender o que se passa com as moléculas e os átomos. Pelo menos em futuro previsível, as duas ciências conservarão sua diversidade de pontos de vista ao encarar os fenômenos naturais, diversidade que lhes dá o mesmo status de ciências distintas, ao mesmo tempo autônomas, com objetivos e métodos próprios, e interdependentes./ Taba/ Nabu.

Química Biológica

Química Biológica

Conceituação. Química biológica ou, melhor, bioquímica, é a parte da química dedicada ao estudo da composição dos seres vivos e das transformações químicas que neles se passam.

Histórico. A descoberta do oxigênio, em 1772, logo seguida do conhecimento de sua utilização pelos seres vivos, do papel da luz na sua produção pelos vegetais, e da medida, feita por Lavoisier (1743-1794) , do seu consumo pelos animais, marcam o início da investigação dos seres animados. Muitas descobertas se situam no período de 1773 a 1830, tais como a uréia, isolada da urina, por Guillaume François Rouelle (1703-1770), a aspagarina, identificada por L.N. Vauquelin (1763-1829) e P.J Roubiquet (1780-1840), e fermentação alcoólica, explicada por Gay-Lussac, em 1810, e cuja natureza catalítica foi, em 1837, indicada por Berzelius (1779-1848).

Pasteur (1822-1895) demonstrou, mais tarde, que a fermentação alcoólica é produzida por microrganismos e Eduard Buchner (1860-1917) completou a descoberta monstrando que os extratos de levedura produzem a fermentação na ausência de células vivas. Importantes conquistas de fisiologia se relacionaram com o conhecimento de processos químicos: o glicogêneo, isolado por Claude Bernad (1813-1878) , em 1850; a hemoglobina, cristalizada por Hoppe-Seyler (1825-1895), em 1884; os ácidos nucléicos (desoxirrinucléico), isolados por J.F. Mescher (1811-1887), em 1869; e a histo-hematina, descoberta por MicMum e, mais tarde, em 1923, redescoberta e estudada por David Keilin (1887-), que introduziu o termo ‘citocromo’ e mostrou o papel dessa substância n respiração celular.

Wilhelm Kühne (1837-190) lança, em 1877, o termo ‘enzima’ e Hans Ficher (1881-1945), em 1893, o conceito enzima-substrato. Seguiram-se, nas primeiras décadas do séc. XX, notáveis avanços no domínio da fermentação alcoólica, com a descoberta do papel dos fosfatos e o isolamento, por Sir Arthur Harden (1865-1940) e Sydney Young (1857-1937), da cozimase, e, no terreno da respiração celular, com a descoberta do fermento respiratório e do papel do ferro, por Otto heinrich Warburg (1883-1970), em 1912; com a revelação do efeito catalíticodos ácidos carboxílicos, por Albert Szent-Györgyi (1893-), e, depois, com a descrição do ciclo dos ácidos tricarboxílicos, feita por Sir Adolf Krebs (1900-), em 1937. O termo ‘coenzima’ foi proposto por Gabriel bertrand (1851-1917), em 1897.

A compreenção do mecanismoíntimo das reações que se passam nos organismos vivos alargou-se com a descvoberta, por Wargburg, em 1937, do ATP (ou TAP) e do papel que ele desempenha na oxidação fosforilativa, bem como com os conhecimentos das reações de transaminação, dado por Aleksander Evsairyrvith Braunstein (1902-) e Kirtizman, em 1938. Foram, a seguir, desvendadas as via de degradação da glicose (glicólise), por Gustav Embden (1834-1933) e Otto Meyerhof (1884-1951), e reconhecidas as semelhanças delas com os processos químicos que se passam na contração muscular.

Aos poucos se foi conhecendo o mecanismo de processos metabólicos, mediante a identificação de suas reações com as que se produzem em laboratório. Já Friedrich Wöhler (1800-1882) havia, em 1828, conseguido realizar a síntese da uréia a partir do cianato de chumbo e amônio, mostrando, com isso, que a síntese dos compostos orgânicos não é, como até então se supunha, propriedade exclusiva dos seres vivos.

No campo da nutrição descobriram-se, no começo do século XX, novas substâncias nutricionais - as vitaminas - cujo mecanismo de ação pareceu, inicialmente, misterioso. Aos poucos foram elas estudadas, o mecanismo de ação elucidado, a constituição química estabelecida e a síntese realizada. A vitamina A foi logo descoberta, por Elmer Werner McCollum (1879-1969); o papel do caroteno, por Hans August Simon Euler-Chelpin (1873-1964); o das flavoproteínas por Warburg; a vitamina B1 (tiamina), por Jansen.

Em outro sentido, não foram menos sensacionais a cristalização de uma enzima, a ureze, por James Batcheller Sumner ( 1887-1955 ), e a de um vírus, o do mosaico do tabaco por Wendell Meredith Stanley ( 1904-1971 ) a genética, valendo-se da bioquímica, pôde desvendar a natureza química do gene, e conhecendo-o como um composto ácido desoxiribonucleico, e James Dewey Watson (1923- ?) e Francis Harry Compton Crick (1916-?), em 1953, acertaram-lhe a intricada estrutura molecular. Esse gênero de estudos tornou tal vulto que hoje se constitui em ramo individualizado da genética, a genética bioquímica. Não menos fundamentais foram as aplicações práticas decorrentes dos avanços dos conhecimentos no domínio da bioquímica dos seres vivos. Basta mencionar a descoberta da penicilina por Sir Alexander Fleming (1881-1955), seguido de numerosos antibióticos. Da mesma forma, a preparação de extratos ativos de glândulas endócrinas abriu vasto campo de pesquisas que permitiu o isolamento e asíntese de hormônios com largo emprego de medicina. Por diversas fases passou a bioquímica no seu relacionamento com outras ciências biológicas no final do século XIX, a química biológica era, ainda, apenas um capítulo da fisiologia. A partir de 1903, quando se adotou a denominação bioquímica, então proposta por Carl Neuberg (1977-1956), ela se constituiu em ciência autônoma e progressivamente alarga o seu domínio de ação. Além da genética bioquímica, já referida à há citoquímica ou bioquímica celular, que é a bioquímica em nível celular; a bioquímica vegetal, dedicada aos vegetais; a bioquímica animal, consagrada aos animais; e a bioquímica dos microorganismos, aplicada aos seres unicelulares ( algas, bactérias e protozoários ).

Análise químicaAnálise química - Análise química é o ramo da ciência que estuda os fundamentos, as reações, as técnicas e os cálculos que permitem avaliar a composição química qualitativa e quantitativa de uma substância sólida, líquida ou gasosa, assim como as correspondentes aplicações técnicas desses conceitos.

Foi na transição do século XVIII para o XIX que se estabeleceram os princípios fundamentais da análise química, graças aos trabalhos de dois importantes cientistas da época, o francês Antoine-Laurent Lavoisier e o sueco Jöns Jacob Berzelius. Desde então, inúmeros pesquisadores deram sucessivas contribuições, que constituíram a identidade do ramo da química conhecido como análise. Cabe destacar, entre outros, o alemão Heinrich Rose, que em 1829 publicou o primeiro tratado sobre a matéria; o sueco Carl Wilhelm Scheele, que realizou estudos sobre a composição do ar e dos solos; e o também alemão Robert Wilhelm Bunsen, que aperfeiçoou diversos métodos analíticos.

Tipos de análises - A análise química pode ser qualitativa, quando o que se deseja é determinar quais são os elementos que compõem uma determinada amostra, ou quantitativa, cujo objetivo é especificar a proporção de cada um dos componentes presentes na amostra.

Além disso, ambos os tipos de análise podem ser completos, quando se obtém um esquema global dos vários componentes de uma substância, ou incompletos, utilizados para identificar e determinar a proporção de um componente preestabelecido na amostra. Esse último tipo de análise é muito utilizado, por exemplo, na determinação do teor de sais minerais de uma amostra de água (dureza), quando se analisa somente as quantidades de sais de cálcio e magnésio porventura presentes.

Também é possível classificar a análise química segundo a quantidade de material com a qual se trabalha. Assim, denomina-se macroanálise ao procedimento que envolve amostras de peso superior a 0,1g; semimicroanálise, quando o peso da amostra oscila entre 0,1 e 0,01g; microanálise, se esse valor estiver na faixa de 0,01 e 0,001g; e, finalmente, ultramicroanálise, quando a amostra pesa menos que 0,001g. Nesse último caso, devido à quantidade reduzida de material, torna-se necessário operar em condições ótimas de sensibilidade e precisão, a fim de obter resultados representativos.

Por outro lado, enquanto as técnicas de análise qualitativa baseiam-se na prática de reações químicas entre grupos distintos de compostos, denominada marcha analítica de separação de cátions (espécies químicas carregadas positivamente) e de ânions (espécies químicas carregadas negativamente), a análise quantitativa fundamenta-se na realização de reações químicas em cadeia, as quais, com o auxílio de operações físicas (combustão, lavagem, filtração etc.), resultam no isolamento de um determinado elemento em sua forma iônica.

As três técnicas mais utilizadas, dentro do campo da análise quantitativa, são a volumetria, baseada na medição de volumes, a gravimetria, através da qual se determina a composição de uma substância mediante pesagens, e a gasometria, na qual o fator determinante é a medição de volumes de amostras gasosas. Além desses três grupos principais, cabe ainda citar algumas modalidades analíticas empregadas em casos mais específicos, entre elas a fotometria, que mede a intensidade luminosa gerada na combustão do composto que se deseja analisar; a espectrometria, na qual se avalia a intensidade da dispersão de certas radiações emitidas pela amostra sob determinadas condições; e a colorimetria, que relaciona a intensidade das cores com as correspondentes concentrações de um determinado componente.

Finalmente, entre as técnicas mais avançadas cabe mencionar também a cromatografia, cujo fundamento relaciona-se ao diferente poder de adsorção (retenção de líquidos ou gases na superfície de partículas sólidas) dos diversos componentes de uma amostra quando dispersas em um meio adsorvente; a refratometria, que permite conhecer a concentração de um determinado componente a partir do índice de refração (relação entre a velocidade da luz ao atravessar uma determinada quantidade de amostra e aquela relativa ao percurso da luz no vácuo); e a polarimetria, cuja finalidade é a determinação da concentração do composto de interesse, relacionando-a ao seu poder rotativo (propriedade física apresentada por certas substâncias de gerar o plano de propagação da luz). Da mesma forma, é bastante aplicado na análise química o fenômeno denominado eletroforese, que consiste no deslocamento de partículas em solução coloidal (tamanhos na faixa de 10 a 1.000 Å;1Å= 10-10m), sob a ação de um campo elétrico.

Operações analíticas. Dada a enorme variedade de  processos envolvidos nos diversos tipos de análise química, a pluralidade de operações que integram o conjunto de procedimentos analíticos alcança proporções consideráveis. Entretanto, algumas etapas são comuns a todas as metodologias. Assim, em todo tipo de análise é necessária a tomada de amostras, que pode ser realizada de várias formas, de acordo com a homogeneidade do produto. Se esse é uniforme, basta pulverizar a amostra em um cadinho, recolhendo-se, a seguir, a quantidade desejada. Se, no entanto, o produto é de natureza heterogênea, torna-se necessário intercalar as operações de pulverização e mistura repetidas vezes, até que seja alcançado um grau de homogeneidade satisfatório.

O passo seguinte é a avaliação da quantidade de amostra, seja ela sólida, líquida ou gasosa, de acordo com a técnica analítica escolhida, a partir da qual são realizados os cálculos necessários à determinação do teor do composto que se deseja conhecer.

Operações volumétricas. As técnicas de volumetria baseiam-se na reação de certas substâncias químicas, as quais, segundo diversos processos, permitem determinar a concentração do componente em questão, através do volume de reagente gasto para a variação de cor nas soluções de trabalho. Essa alteração cromática, por sua vez, é facilitada pela utilização de compostos denominados indicadores, produtos que permitem uma melhor visualização do andamento das reações, sem interferir em seu curso.

A cada tipo de reação química corresponde uma classe de análise volumétrica. Assim, as técnicas denominadas de saturação (em meio aquoso ou não) baseiam-se em reações entre ácidos e bases; as de oxidação-redução fundamentam-se na evolução de reações de mesmo nome; as técnicas chamadas de complexometria têm como base as reações de formação de compostos denominados de coordenação ou complexos.

Da mesma forma, para cada processo analítico se dispõe de uma grande variedade de indicadores, os quais adquirem uma coloração característica, em função do meio em que se encontram. Entre os mais empregados estão o alaranjado de metila, indicador de ácidos fortes, que toma coloração amarela em meio básico e rosa-alaranjado em meio ácido; e a fenolftaleína, muito empregada em reações de identificação de ácidos fortes e fracos e bases fortes, apresentando-se incolor em meio ácido e violeta em meio básico. Além desses, são também bastante empregados os chamados indicadores mistos, como o verde de bromocresol ou Shiro-Toshiro, uma mistura de vermelho de metila e azul de metileno.

Nos processos volumétricos, soluções-padrão de concentração conhecida de substâncias denominadas reagentes volumétricos reagem com a solução de concentração desconhecida, sendo o volume gasto para realizar a mudança de cor no indicador empregado proporcional ao teor do elemento que se deseja determinar. Essas reações são também denominadas reações de titulação.

Os reagentes volumétricos, por sua vez, podem ser característicos, quando reagem somente com um determinado íon ou elemento, como o sulfeto de amônio, ou gerais, quando reagem com vários elementos. Entre esses últimos, cabe mencionar o cloreto de bário e o nitrato de prata. Além disso, para que a análise seja confiável, é necessário que o reagente utilizado seja sensível, isto é, reaja  positivamente mesmo em presença de quantidades mínimas do composto cujo teor deseja-se determinar.

Operações gravimétricas. As técnicas gravimétricas de análise quantitativa destacam-se por sua notável exatidão, cujo fundamento é a aplicação de um reagente apropriado para provocar a precipitação, isto é, a transformação de um determinado íon em substância sólida (precipitado).

Uma vez preparada a amostra, o processo gravimétrico consiste nas seguintes etapas: após a pesagem da amostra cuja composição se deseja determinar, ela é solubilizada e novamente precipitada através de reação com a substância apropriada. Após sua filtração e lavagem, o precipitado passa pelas etapas de secagem e combustão, com a pesagem das cinzas residuais. A concentração do componente em estudo é determinada relacionando-se o peso inicial da amostra com o das cinzas.

Instrumental analítico. A cada uma das técnicas empregadas na análise química corresponde uma série de instrumentos específicos: a espectrofotometria fundamenta-se nos dados fornecidos pelo espectrofotômetro; a polarimetria utiliza um tubo denominado polarímetro, destinado a medir o sentido e a magnitude do poder rotatório das substâncias diante da luz polarizada; a refratometria estabelece, através do uso do refratômetro, os índices de refração dos compostos analisados, relacionando-os com sua concentração na amostra. Da mesma forma, as técnicas de cromatografia baseiam-se na utilização de cromatógrafos, os quais, de acordo com o tipo de análise, podem apresentar-se na forma de cubetas ou colunas, o mesmo acontecendo em relação à eletroforese, onde se empregam as denominadas células eletroforéticas.

A aplicação dos processos analíticos em laboratório baseia-se, essencialmente, na utilização de uma série de instrumentos e recipientes tais como os bécheres, empregados para medir volumes de substâncias em solução; as pipetas, cuja finalidade é o transporte de volumes líquidos de um para outro recipiente; as provetas graduadas, utilizadas quando as medições volumétricas podem ser aproximadas; e as buretas, cilindros graduados com uma torneira de duas posições em sua parte inferior, empregadas na decantação de soluções e nas técnicas de análise volumétrica. Todos esses instrumentos são fabricados em vidro de alta resistência a ataques químicos, uma vez que a sílica, principal componente do vidro comum, é bastante sensível a ataques de um grande número de compostos reagentes.

Titulação Química

Titulação Química

É o método pelo qual se determina uma quantidade desconhecida de uma substância particular, mediante a adição de um reativo-padrão que reage com ela em proporção definida e conhecida. A adição de um reativo-padrão (um reativo de concentração conhecida e freqüentemente designado como reativo-titulado) se regula e se mede de alguma maneira, requerendo-se um método de indicaçào para saber quando a quantidade do reativo normal juntado é precisamente a suficiente para reagir quantitativamente com a substância que se determina. Por conseguinte, conhecendo a proporção em que reagem as substâncias e tendo determinado a quantidade de uma substância (o reativo titulado) necessária para reagir nesta proporção, pode-se calcular facilmente a quantidade desconhecida de substância presente no frasco da reação .

Em uma titulação, o ponto em que a quantidade de reativo titulado adicionado é exatamente a suficiente para que se combine em uma proporção estequiométrica, ou empiricamente reproduzível com a substância que se determina , chama-se ‘ponto de equivalência’. O ponto final de uma titulação deve coincidir com o ponto de equivalência ou estar muito próximo dele. A diferença entre os pontos de equivalência e final se chama intervalo do indicador.

As titulações se realizam quase sempre com soluções ou dissoluções, porém também é fácil realizá-las com substâncias nos estados gasoso, sólido e de fusão, se se dispõe de um equipamento adequado.

Exemplo: Vejamos como é feita a titulação da solução de ac. Sulfúrico de concentração X mol/L por meio de uma solução de hidróxido de sódio de concentraçao 0,10 mol/L.

1. Por meio de uma pipeta ou de uma buretamedimos o volume de 25,00mL da soluçao de ac. Sulfúrico e transferimos essa solução para um erlenmeyer, adicionando algumas gotas de solução alcoólicas de fenolftaleína, que ira atuar como indicador. A solução no erlenmeyer ficará incolor, pois a fenolftaleína em meio ácido permanece incolor.

2. Colocamos a solução de hidróxido de sódio de concentração 0.10 mol/L no interior de uma bureta e fazemos o nível dessa solução coincidir com o zero da bureta. Agora, iniciamos a titulação propriamente dita. Gotejamos a solução de hidróxido de sódio no interior do erlenmeyer, sob agitação continua. À medida que a solução de hidróxido de sódio vai sendo introduzida no frasco, a quantidade de ac. Sulfúrico no seu interior vai diminuindo, porque há neutralização do ácido pela base.

3. Enquanto houver ac. Sulfúrico no erlenmeyer, a solução no seu interior permanecerá incolor. Num dado instante, ao cair uma gota de hidróxido de sódio no erlenmeyer , a solução ficará avermelhada. Nesse instante fecha-se a torneira da bureta e esta terminada a titulação.

A última gota de NaOH que caiu contem excesso de NaOH, pois apareceu a coloração avermelhada, porém esse excesso é desprezível. Qiando a solução passa de incolor a avermelhada , significa que o ac. sulfúrico reagiu completamente com o NaOH (fim da titulação).

Volume de NaOH gasto na titulação: 22,50 mL. Portanto, 25,00 mL de sol. De ac. Sulfúrico de concentração X mol/L exigiram na titulação 22,50 mL de NaOH de concentração 0.10 mol/L.

Tipos de Titulação

Tipos de Titulação

• ácido-base (acidimetria-alcalimetria):
Se uma solução de ácido é titulada com uma solução alcalina (ou seja na acidimetria) as hidroxilas da solução alcalina combinam-se com os hidrogênios ionizáveis do ácido, aumentando o pH da solução; em determinado pH o ponto de equivalência é atingido e a reação terminada. O mesmo raciocínio se aplica as soluções alcalinas tituladas por ácidos (isto é, a alcalimetria): o pH no ponto de equivalência depende da natureza e da concentração dos reagentes.

• oxidação-redução (redox):
Baseiam-se nos processos em que há transferência de elétrons (isto é, nas reações de oxirredução. Os agentes oxidantes ou redutores apresentam diferentes atividades quimicas. Oxidantes fortes têm pronunciada tendência para ganhar elétrons, que são capazes de remover de grande número de redutores. O mesmo acontece na perda de elétrons em relação aos redutores. Sendo a intensidade da ação oxidante ou redutora de um sistema determinada pelo seu potencial de de oxidação.

• precipitação:
Uma reação com formação de precipitado pode ser utilizada para titulação, desde que processe com velocidade adequada, que seja quantitativa e que haja um modo de determinar o momento em que o ponto de equivalência foi alcançado. Na prática essas condições limitam seriamente o número de reações de precipitação utilizáveis. Muitas reações de precipitação precisam de tempo relativamente longo para serem consideradas quantitativas.

• formação de complexos:
As titulações complexométricas baseiam-se na formação de um complexo solúvel. São reações extremamente comuns, mas poucas satisfazem as condições para serem usadas em química analítica: na sua maioria, os complexos não são estáveis bastante para permitir uma titulação. Os complexos que podem ser usados são quase sempre agentes quelatantes, sendo o reagente mais comum o sal dissódico do ácido etilenodiaminotetracético (EDTA). Quase todos os metais podem ser titulados pelo EDTA ou reagentes semelhantes, e essas titulações representam um dos maiores desenvolvimentos da química analítica clássica nos últimos anos.

• Titulação sem indicador:
O ponto de equivalência é indicado pelo aparecimento de uma turbidez. Esse é um dos métodos mais precisos de análise volumétrica para a determinação da prata. A determinação é feita pela adição de uma solução-titulada de NaCl ou NaBr, e a suspensão é agitada até que haja coagulação do AgBr ou AgCl formado. A velocidade de coagulação é uma indicação da proximidade do ponto de equivalência, pois quanto menor a concentração de íons prata na solução, menor a carga positiva nas partículas do precipitado. O precipitado é deixado em repouso para depositar e, então, um pequeno volume da solução-titulada, diluida dez vezes, é adicionada à solução, cuja fase líquida estará perfeitamente límpida.

Qualquer resto de íon prata na solução dará turbidez. Se essa turbidez for forte, a solução será novamente agitada para coagulação, e o processo repetido até que se tenha fraca ou nenhuma turbidez. Como essa titulação requer habilidade e é muito trabalhosa, na prática em geral usam-se métodos com indicador.

#Base

Base - No final do século XIX, o sueco Svante Arrhenius definiu base como substância que, em solução aquosa, libera íon hidroxila, OH-, como único ânion. Esse conceito corresponde ao de hidróxido. De fato, base é uma classe mais geral de compostos, de forma que todo hidróxido é uma base, mas nem toda base é um hidróxido.

Os antigos dividiam as substâncias em dois grandes grupos: as que se assemelhavam ao vinagre, denominadas ácidos, e as semelhantes às cinzas de plantas, chamadas álcalis. Os álcalis eram substâncias detergentes ou, segundo o farmacêutico e químico francês Guillaume François Rouelle, bases.

Um conceito mais abrangente, porém ainda não completo, desses compostos foi proposto pelo dinamarquês Johannes Nicolaus Brønsted e pelo britânico Thomas Martin Lowry na década de 1920. Segundo os dois químicos, base é qualquer substância química, molecular ou iônica, capaz de receber prótons. Esse conceito, mais geral do que o de Arrhenius, permite incluir entre as bases outras substâncias além dos hidróxidos.

Para o americano Gilbert Lewis, base é qualquer substância química capaz de ceder um par de elétrons para a formação de co-valência coordenada. Certos sais são formados sem transferência de prótons (na ausência de água) e, nesse caso, nem a teoria de Arrhenius nem a de Brønsted-Lowry seriam suficientes para classificar como bases as substâncias que reagem com os compostos de caráter ácido para formar esses sais.

As bases designam-se pela expressão "hidróxido de" seguida do nome do cátion ou metal. Quando o cátion apresenta mais de um número de oxidação e, conseqüentemente, forma mais de um hidróxido, coloca-se, após o nome do cátion, o seu número de oxidação em algarismos romanos. Usam-se, também, as terminações "-oso" e "-ico", conforme o número de oxidação seja menor ou maior, respectivamente.

As bases reagem com os ácidos, com os óxidos de caráter ácido e com os anfóteros, produzindo sal e água. Com os anidridos ácidos a reação pode conduzir a mais de um sal, conforme se use ou não excesso de anidrido. Os hidróxidos são bons condutores de corrente elétrica, tanto fundidos quanto em solução aquosa, sendo os produtos da eletrólise diferentes num caso e noutro.

Bibliografia

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Chittenden, Russel Henry. The development of phisyological chemistry in the United States. New York, 1930 ( American Chemical Monograph)./ Plimmer, Robert Henry Aders. The history of the biochemical society, 1911-1949. Cambridge, 1949./ Villela, Gilberto Guimarães; Bacila, Metry & Tastaldi, Henrique. Bioquímica. 2 . ed. Rio de Janeiro, 1966./ Lehninger Albert L. Biochemistry; the molecular basis of cell structure and function [New York, 1970]./ vima/cava.

Areia, Funções e Utilizações da Areia

Areia, Funções e Utilizações da Areia

#Areia, Funções e Utilizações da Areia

Areia é um sedimento constituído principalmente de grânulos de quartzo (SiO2 = óxido de silício), de dimensões compreendidas entre 2 e 0,0625mm, originados, na maioria das vezes, da decomposição e desintegração de rochas portadoras desse material, como os granitos, arenitos e quartzitos, entre outros.

Além de quartzo, são freqüentes areias ricas de grânulos de feldspato, mica, zircão, magnetita, ilmenita, monazita, hiperstênio, granada, cassiterita, ouro, platina, turmalina, rutilo etc., quase todos minerais de grande estabilidade química e resistência física.

A areia, uma das matérias mais comuns na superfície dos continentes, ocorre nas dunas, nas praias e nos depósitos de rios, freqüentemente mascarada pela vegetação e pela argila.

Grânulos de natureza calcária, óxidos de ferro diversos e mesmo vidros vulcânicos são muitas vezes os constituintes dominantes das areias de certas localidades. As areias verdes, encontradas em profusão no fundo dos oceanos e em antigas rochas sedimentares, devem sua cor à presença do mineral verde glauconita, composto natural em cuja composição química entra o potássio.

Os grãos de areia são transportados pelos cursos de água ou pelo vento até o local de deposição. O transporte pelas águas em regiões montanhosas pode ocorrer rapidamente se as partículas forem carregadas em suspensão; isso, porém, não acontece normalmente: a areia é em geral levada por rolamento no leito dos rios.

Um rio de dimensões médias precisaria mais ou menos de um milhão de anos para conduzir seus depósitos arenosos a uma distância de cerca de 160km em direção à foz, uma vez que o transporte não é contínuo, mas intermitente, e muitos anos podem se passar até que sobrevenha um novo transporte de grãos acumulados em partes protegidas de um matacão.

Utilização - Quando isentas de impurezas e constituídas exclusivamente de grânulos de quartzo, as areias são usadas em quantidades substanciais, como fonte de sílica, nas indústrias de cerâmica, de vidros e de silicatos. Para tais fins, são necessários trabalhos preparatórios, como secagem, peneiração e classificação. Como o quartzo é um mineral de dureza relativamente alta e pobre de clivagem, as areias são amplamente usadas na indústria de abrasivos.

Areias são empregadas ainda na preparação do concreto, para moldes de metais em estado de fusão, bem como para a fabricação de tijolos refratários e de esmeril (SiC = carboneto de silício), obtido através da combinação da areia de quartzo puro e carvão. Areias de dimensões selecionadas podem ser utilizadas em maçaricos especiais para fins de corrosão sobre superfícies de materiais diversos. É por esse processo que se limpam peças de fundição ou superfícies oxidadas e se removem pinturas velhas. O mesmo processo é usado, ainda, na limpeza de fachadas de prédios recobertos de pedras e ladrilhos e na gravação de inscrições em estátuas e monumentos. Areias são utilizadas na filtragem de água para uso doméstico e industrial.

Além disso, camadas de areia intercaladas em outras rochas (por exemplo, argilas) constituem ótimos reservatórios de água.

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Zyklon B - Pesticida a Base de Ácido Cianídrico

Zyklon B - Pesticida a Base de Ácido Cianídrico

#Zyklon B - Pesticida a Base de Ácido CianídricoZyklon B era a marca registrada de um pesticida à base de ácido cianídrico que foi utilizado pelos Nazisistas como veneno no assassinato em massa por sufocamento em supostas sessões de banho coletivo nas câmaras de gás.

O Zyklon B foi inicialmente usado nos campos de concentração para desinfestar piolhos e evitar o tifo. Em setembro de 1941, as primeiras experiências foram realizadas no campo de concentração de Auschwitz para testar o assassinato de humanos com o veneno. O Zyklon B era fornecido pelas companhias alemãs Degesch (Deutsche Gesellschaft für Schädlingsbekämpfung mbH) e Testa (Tesch und Stabenow, Internationale Gesellschaft für Schädlingsbekämpfung m.b.H.), sob licença do detentor da patente, a firma IG Farben. Os nazistas ordenaram a Degesch a produção do Zyklon B sem o odor de advertência, de encontro com a lei alemã. Depois da guerra, dois diretores de Tesch foram julgados por uma corte militar britânica e foram executados pela participação no fornecimento do veneno. Em um exemplo irônico, Zyklon B foi desenvolvido inicialmente nos anos 1920 por Fritz Haber, um judeu alemão que foi obrigado a emigrar em 1934.

Na França, o grupo Ugine também produziu massivamente o Zyklon B na sua fábrica de Villers-Saint-Sépulcre (Oise).

O uso da palavra Zyklon (alemão para ciclone) continua a suscitar vivas reações de grupos judeus. Em 2002 a Bosch Siemens Hausgeräte e Umbro foram forçadas a recuar nas tentativas de usar ou registrar a marca para seus produtos.

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Entendendo a Tabela Periódica

Entendendo a Tabela Periódica

Entendendo a Tabela Periódica

A tabela periódica mostra a semelhança entre dois ou mais elementos. Se observarmos as propriedades dos elementos, notamos a semelhança entre algumas. Essas semelhanças se repetem em intervalos, sempre relacionados ao número atômico.

Observe o grupo 2 da tabela periódica:

No atômico       Elemento        Configuração eletrônica
     2                     He                              2s2
    4                      Be                         [He].2s2
   12                     Mg                         [Ne].3s2
  20                      Ca                         [Ar].4s2
  38                      Sr                         [Kr].5s2
  56                      Ba                         [Xe].6s2
  88                      Ra                         [Rn].7s2

Temos no grupo 2, a unidade de repetição s2 em intervalos regulares, à medida que o número atômico dos elementos vai aumentando. Podemos observar que as configurações eletrônicas desses elementos são semelhantes, o que os leva a serem quimicamente semelhantes.

A Lei Periódica
"As propriedades físicas e químicas dos elementos, são funções periódicas de seus números atômicos".

Na tabela, os elementos estão arranjados horizontalmente, em seqüência numérica, de acordo com seus números atômicos, resultando o aparecimento de sete linhas horizontais (ou períodos).

Cada período, à exceção do primeiro, começa com um metal e termina com um gás nobre. Os períodos diferem em comprimento, variando de 2 elementos, no mais curto, à 32 elementos no mais longo.

São formadas as linhas verticais dos elementos pelas estruturas similares da camada externa (como no exemplo do grupo 2). Estas colunas são denominadas grupos. Em alguns deles, os elementos estão relacionados tão intimamente em suas propriedades, que são denominados de famílias (o grupo 2 é a família dos metais alcalinos terrosos).

Os Semi-Metais
A diagonal de elementos, que se inicia no boro (grupo 13), passando pelo silício (grupo 14), germânio (grupo 14), arsênio (grupo 15), antimônio (grupo 15), telúrio (grupo 16) e polônio (grupo 16); separa os elementos a direita em não-metais, e a esquerda em os metálicos.

Os elementos pertencente a diagonal são os Semi-Metais, que apresentam propriedades de metais e de não-metais.

Hidrogênio
Alguns autores, consideram a sua posição, como pertencendo ao grupo 1, por apresentar algumas semelhanças com os metais alcalinos. Outros, colocaram-no como se pertence-se ao grupo 17, devido a formação do íon H+ (hidretos).

O elemento encontra-se isolado em algumas tabelas periódicas, não estando situado em nenhum grupo.

Os Grupos

Grupo 1 – Hidrogênio e Metais alcalinos
(Hidrogênio, lítio, sódio, potássio, rubídio, césio e frâncio)

Os elementos do grupo 1 são caracterizados pela configuração eletrônica da camada de valência, ns1. Todos ocorrem como íons +1.

Com exceção do hidrogênio, todos são metais e não são encontrados livres na natureza. Reagem com quase todos os metais.

Eles são chamados de metais alcalinos, porque reagem com a água, formando hidróxidos (MOH, M= metal alcalino), chamados comumente de álcali.

Os átomos de hidrogênio são os mais simples, de todos os elementos químicos. Ele é formado por duas partículas subatômicas: um próton e um elétron.

Apesar de possuir a mesma configuração eletrônica da camada de valência dos elementos do grupo 1, ns1, o hidrogênio é um não metal. No estado elementar é encontrado como moléculas diatômicas (H2).

Grupo 2 – Metais alcalinos terrosos
(berílio, magnésio, cálcio, estrôncio, bário e rádio)

Os elementos do grupo 2 são caracterizados pela configuração eletrônica da camada de valência ns2. Onde n é o número quântico principal (número do período); formam compostos no estado de oxidação +2, como por exemplo o óxido de cálcio – CaO.

O termo "terrosos" no nome do grupo é da época da alquimia, onde os alquimistas medievais, chamavam as substâncias que não se fundiam e não sofriam transformações com o calor (com os meios de aquecimento da época), de "terrosos".

Esses elementos, são metais e apresentam uma alta reatividade para ocorrerem livres na natureza. Ocorrem sob a forma de compostos, como cátions +2.

Grupos 3 à 12 – Os Elementos de Transição

O grande bloco dos elementos da parte central da tabela periódica, é uma ponte entre os elementos do bloco s (grupos 1 e 2) e os elementos do bloco p (grupos 13 à 18).

As três primeiras linhas (Sc à Zn, Y à Cd e La à Hg), são geralmente chamados de elementos de transição ou metais de transição.

Todos esses elementos possuem o subnível d, entre seus elétrons de valência, por isso também chamados de "elementos do bloco d".

Os elementos colocados na tabela periódica entre o lantânio (La) e o háfnio, e entre o actíneo e o elemento 112 são chamados de lantanídeos (série dos lantanídeos) e actinídeos (série dos actinídeos), respectivamente. Todos esses elementos possuem o subnível f, entre seus elétrons de valência, por isso também chamados de "elementos do bloco f".

Os Transférmicos
Os elementos conhecidos à partir do 101 até o 112, chamados de "elementos Transférmicos"(devido ao férmio, elemento de número atômico 100), tiveram seus nomes revisados em fevereiro de 1997, pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC). Esses elementos não ocorrem na natureza, foram produzidos artificialmente, em laboratórios, usando reações nucleares controladas.

Grupo 13 - Família do Boro
(boro, alumínio, gálio, indio e tálio)

O grupo 13 é o primeiro grupo do bloco p. Seus membros possuem a configuração da camada de valência, ns2 np1, podemos esperar um número de oxidação +3 para seus elementos. Com exceção do boro, que é um metalóide, todos os elementos do grupo são metais.

Grupo 14 - Família do carbono
(carbono, silício, germânio, estanho e chumbo)

Os elementos do grupo 14 são caracterizados pela configuração da camada de valência ns2 np2. Tem como primeiro elemento, o carbono, o mais importante elemento para os seres vivos, seguido pelo silício, que é um dos elementos fundamentais para a tecnologia moderna.

O carbono é o único elemento da tabela periódica que forma mais de 1.000.000 de compostos e tem seu próprio ramo da química, a chamada química orgânica.

O carbono é distintamente um não metal, silício e germânio são metalóides e estanho e chumbo são metais.

Grupo 15 - Família do Nitrogênio
(nitrogênio, fósforo, arsênio, antimônio e bismuto)

Eles são caracterizados pela configuração eletrônica ns2 np3 da sua camada de valência. Esta configuração dá aos elementos, uma variação no número de oxidação de -3 à +5.

O nitrogênio e o fósforo são não-metais, o arsênio é um metalóide e o antimônio e o bismuto são metais.

Grupo 16 - Família do Oxigênio
(oxigênio, enxofre, selênio, telúrio e polônio)

Eles são caracterizados pela configuração eletrônica ns2 np4 da sua camada de valência, e são todos não-metais. Formam compostos com metais e com hidrogênio quando o número de oxidação é –2.

Os números de oxidação +2, +4 e +6 ocorrem quando os elementos do grupo formam compostos com outros elementos do seu próprio grupo, ou com os elementos do grupo 17, os halogêneos.

Grupo 17 - Halogêneos
(Flúor, cloro, bromo, iodo e astato)

Eles são caracterizados pela configuração eletrônica ns2np5 da sua camada de valência. Seus elementos são chamados de halogêneos. Mostra uma regularidade nas propriedades físicas, na eletronegatividade, e nos raios atômicos e iônicos.
O flúor possui algumas propriedades anômalas, tais como: a sua força como agente oxidante e a baixa solubilidade da maioria dos fluoretos.

Grupo 18 - Gases Nobres
(Hélio, neônio, argônio, criptônio, xenômio e radônio)

Eles são caracterizados pela configuração eletrônica ns2np6 da sua camada mais externa. Têm a camada externa totalmente preenchida de elétrons. Isso os torna elementos quimicamente inertes.

Estes elementos são encontrados na natureza como gases monoatômicos, não reativos. Entretanto, o primeiro composto do gás nobre, foi produzido a partir de uma mistura de xenônio com flúor, em temperatura elevada. O radônio (Rn) é um gás radioativo.

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