Subclasse de | Ciências Físicas ( in ) |
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Praticado por | Químico |
Campos |
Química orgânica físico- química química inorgânica química digital química teórica bioquímica química analítica química alimentar química ambiental |
Objetos |
Chemical grupo composto de substâncias químicas ( d ) elemento químico química de substâncias |
História | História da quimica |
A química é uma ciência natural que estuda a matéria e suas transformações , especificamente:
O tamanho das entidades químicas varia de simples átomos ou moléculas nanométricas a estruturas moleculares de várias dezenas de milhares de átomos em macromoléculas , DNA ou proteína de matéria viva ( infra ) micrométrica , até às vezes dimensões macroscópicas de cristais . Incluindo o elétron livre (que está envolvido nas reações radicais ), as dimensões dos principais campos de aplicação estão geralmente entre o femtômetro (10 −15 m ) e o micrômetro (10 −6 m ).
O estudo do mundo à escala molecular paradoxalmente sujeito a leis singulares, como provam os recentes desenvolvimentos nanotecnológicos , permite-nos compreender melhor os detalhes do nosso mundo macroscópico. A química é chamada de "ciência central" devido à estreita relação que tem com a biologia e a física . E ela obviamente tem relações com vários campos de aplicação, como a medicina , a farmácia , a informática e a ciência dos materiais , não esquecendo as áreas aplicadas como a engenharia de processos e todas as atividades de formulação.
A física, e principalmente sua instrumentação , tornou-se hegemônica a partir de 1950 no campo das ciências naturais. Os avanços da física, acima de tudo, re-fundaram parcialmente a físico-química e a química inorgânica . A química orgânica , por meio da bioquímica , compartilhou uma valorização da biologia da pesquisa. Mas a química, no entanto, mantém um lugar essencial e legítimo no campo das ciências naturais: ela conduz a novos produtos , novos compostos, descobre ou inventa estruturas moleculares simples ou complexas que beneficiam a sociedade de uma forma extraordinária: pesquisa física ou biológica. Finalmente, o património coerente que os químicos, os defensores marginais de estruturas atômicas legou aos atores da revolução das concepções física no início do XX E século não deve ser subestimada.
Três etimologias são frequentemente citadas, mas essas hipóteses podem ser relacionadas:
Notas
A arte de usar ou separar, preparar, purificar, transformar as substâncias secas postas em pó, sejam elas provenientes do deserto ou de vales secos, deu origem a codificações eruditas. Inicialmente principalmente mineral. Mas as plantas efêmeras e as árvores perenes do deserto, e seus extratos gomosos ou líquidos necessários para as pomadas , foram rapidamente assimilados a eles, pelo reconhecimento da influência da terra e das rochas .
Além do conhecimento do ciclo da água e do transporte de sedimentos, do domínio progressivo dos metais e das terras, os antigos egípcios sabem muitas coisas. Entre eles, gesso , vidro , potassa , vernizes , papel ( papiro endurecido com amido), incenso , uma ampla gama de cores ou pigmentos minerais , remédios e cosméticos , etc. Ainda mais do que óleos de unção ou banhos de água relaxantes ou curativos ou de lama, a química é apresentada como um conhecimento sagrado que permite a sobrevivência. Por exemplo, pela sofisticada arte de embalsamar ou por colocar os corpos dos mais humildes em um lugar seco.
A arte da terra do Egito foi ensinada preservando uma concepção unitária. Os templos e as administrações religiosas preservaram e às vezes congelaram o melhor do conhecimento. O poder político soberano confiou nas medidas físicas, levantamentos e altura hidráulica das cheias, talvez na densidade do lodo em suspensão, para determinar a taxa e nos materiais que permitem os movimentos ou a mobilidade dos exércitos. O vitalismo ou cultos agrários e animais, áreas aplicadas de quemia têm sido preservadas em templos, como de Amon , fertilizantes nitrogenados de conservatório e química ancestral de amônia.
Os estudiosos muçulmanos presumiram que todos os metais vieram da mesma espécie. Eles acreditavam na possibilidade de transmutação e nessa perspectiva buscaram em vão obter "al-iksir" que prolongaria a vida.
“ Ao mesmo tempo, orientados por preocupações mais práticas, eles se engajaram em experimentos sistemáticos com corpos em seus laboratórios. Tendo tabelas indicando os pesos específicos, eles podiam, pesando-os, distingui-los, reconhecê-los por análises sumárias e, às vezes até reconstituí-los por síntese. [...] Eles encontraram tintas para colorir tecidos, mosaicos e pinturas, tão perfeitas que mantiveram seu frescor milenar. " “ Os árabes iam apresentar ao mundo o uso dos perfumes, aprendendo a extrair os perfumes das flores. Em Chapur, todas as essências foram destiladas usando técnicas zoroastrianas: narciso, lilás, violeta, jasmim ... Gur era conhecido por suas águas perfumadas e produzia flores de laranjeira e águas de rosas feitas de rosa Isfahan. Samarkand era famosa por seu perfume de manjericão, Sikr por seu âmbar. O almíscar tibetano, o lírio d'água albanês e a rosa persa continuam sendo perfumes tão prestigiosos quanto lendários. " “ Misturando refrigerante (Al-qali) com sebo ou óleo, os árabes fizeram os primeiros sabonetes e criaram uma das mais magníficas indústrias de Bagdá, que se espalharia rapidamente pelo Egito, Síria, Tunísia e Espanha muçulmana. O Islã se deu tão bem que o gosto pelo bem-estar conquistou todas as classes da sociedade e a produção não era mais suficiente para o consumo. A necessidade de inventar a indústria de substitutos ou ersatz foi sentida naquela época ""Nossos referenciais para o pensamento taxonômico são profundamente influenciados pelas civilizações grega e depois helenística, ávidas pela teorização, que aos poucos esboçaram de forma sumária o que enquadra a química, a física e a biologia aos olhos do profano. Eles deixaram técnicas vulgares para o mundo do trabalho e da escravidão . O surgimento das espiritualidades populares, anexando o útil aos cultos herméticos, promoveu e misturou seus restos de saberes dispersos. Sem dúvida, os primeiros textos datados no final da I st século e II ª século depois de Jesus Cristo temos o exemplo de alquimia mais medieval esotérica , parte mística e uma parte operativa. Assim, a religiosidade helenística legou tanto o banho-maria , de Maria, a judia, quanto o obscuro patrocínio de Hermes Trismegistus, uma divindade que afirmava explicar tanto o movimento quanto a estabilidade de todas as coisas humanas, terrestres ou celestiais.
Ao longo dos séculos, esse conhecimento empírico oscila entre a arte sacra e a prática secular. Foi preservado, como atesta o termo chemia dos escolásticos em 1356, mas o conhecimento e o know-how costumam ser segmentados ao extremo. Às vezes, é melhorado no camponesa mundo, mineração artesanal e antes de se tornar uma ciência experimental, química, durante a terceira e quarta décadas do XVII th século . Como a física, a ascensão prodigiosa do pensamento mecanicista e da modelagem deu origem à química na forma de ciência experimental e descritiva. Rica em promessas, a química permanece essencialmente qualitativa e esbarra no retorno incessante de crenças rejeitadas.
Os alquimistas subsistiram até 1850. Eles foram aceitos por crenças comuns, perseguindo a busca pela Pedra Filosofal e continuando a alquimia em uma forma esotérica . A ruptura entre a química e a alquimia, no entanto, aparece com clareza em 1722 , quando Étienne Geoffroy l'Aîné , médico e naturalista francês, afirma a impossibilidade de transmutação. A química experimental e a alquimia já diferem radicalmente; portanto, torna-se necessário ser capaz de distinguir esses dois termos que permaneceram na língua.
A química fez um enorme progresso com Antoine Lavoisier, que a promoveu ao posto de ciência exata . Lavoisier permanece na história como aquele que descobriu a combustão por dioxigênio ( 1775 ). Para o filósofo Thomas Samuel Kuhn , é uma grande revolução científica , que deu origem à química moderna.
Biografias de cientistas franceses e estrangeiros podem ser encontradas nos artigos listados na categoria: Químico ou na Lista de químicos .
O estudo da matéria levou naturalmente os primeiros químicos dos anos 1620-1650 a modelar sua composição, extraindo livremente, mas não sem suspeitas, de uma abundante tradição antiga. Seguindo Van Helmont , esses adeptos mecanicistas da contingência já dominam a noção de gás, levam em consideração o fator temperatura e conseguem explicar brevemente a pressão de vapor de um corpo e as misturas miscíveis de fluidos. John Dalton , um experimentador perseverante, continuador da primeira linha mecanicista parcialmente abandonada, foi o primeiro a tentar dar uma definição moderna da noção de átomo . O átomo é uma partícula fundamental ou uma combinação de várias delas. Em 1811 , Amedeo Avogadro afirma que o volume de qualquer gás a pressão e temperatura constantes contém o mesmo número de partículas, que ele chama de moléculas integrais ou constituintes.
A teimosia de muitos químicos frequentemente incompreendidos, como Berzelius , um pioneiro da eletrovalência em 1812, serviu para reafirmar a possibilidade de modelagem mecânica e geométrica por meio da arquitetura atômica. Auguste Laurent , propondo para séries homólogas de moléculas orgânicas o mesmo esqueleto feito de átomos, foi cruelmente denegrido pelos mestres dos laboratórios. Mas, apesar da supremacia e da influência política dos equivalenteistas, a reviravolta está ocorrendo. Este último é impulsionado pelo reconhecimento dos antigos sucessos da eletroquímica preparativa desde Humphry Davy e Michael Faraday e o desejo de correlacionar quantitativamente o número de espécies químicas e a massa de um corpo puro .
O Congresso de Karlsruhe organizado em 1860 pelos amigos de Friedrich August Kékulé von Stradonitz e Charles Adolphe Wurtz abriu o caminho para convenções atômicas. A sua influência desperta uma intensa procura pela classificação dos elementos que conduz em particular às classificações periódicas de Mendeleïev e Meyer . Isso leva a um interesse renovado pelas moléculas. Kékulé e Kolbe na química orgânica, Le Bel e van 't Hoff na química geral e mais tarde Alfred Werner na química mineral estabeleceram as bases da representação em estruturas moleculares.
O trabalho de Joseph John Thomson , descobridor do elétron em 1897, prova que o átomo é feito de partículas eletricamente carregadas. Ernest Rutherford demonstra por seu famoso experimento em 1909 que o átomo é composto principalmente de vácuo, seu núcleo , massivo, muito pequeno e positivo, sendo rodeado por uma nuvem eletrônica . Niels Bohr , precursor da modelagem atômica, afirma em 1913 que os elétrons circulam em "órbitas" . Quando James Chadwick descobriu nêutrons , a teoria quântica fundada no início do período entre guerras no modelo rival de Erwin Schrödinger reforçado pelos complementos de matriz de Werner Heisenberg , o refinamento teórico de Wolfgang Pauli já havia decolado. E isso, apesar dos desafios aplicados e sistemáticos de Albert Einstein . De 1930 para o nosso XXI th século, a mecânica quântica explica o comportamento dos átomos e moléculas.
No XX th século, o desenvolvimento de medições físicas facilitada químicos caracterização de compostos com os quais eles funcionam. Anteriormente, a reação química e um número limitado de técnicas físico-químicas eram necessários como último recurso para detectar ou caracterizar uma molécula. Agora, existem vários métodos de medição. Entre eles, cromatografia , espectrometria eletromagnética (infravermelho, luz visível ou UV), massa , ressonância magnética nuclear . Isso sem falar na inclusão de microscopias eletrônicas e outras análises por difração de raios X ou por espalhamento de partículas e, nos casos de observação controlada em superfície plana, microscopia de campo de força . Todas essas possibilidades facilitam a identificação. Muitas vezes, eles oferecem a possibilidade de voltar à estrutura geométrica das moléculas e seus conjuntos e de saber sua composição isotópica . Às vezes até para “ver” a molécula através do multiplicador instrumental, para (des) colocá-la ou para acompanhar reações químicas cada vez mais breves (foto) em tempo real. Esses avanços físico-químicos possibilitaram grandes avanços, principalmente na bioquímica, onde os edifícios estudados permanecem complexos e as reações variadas.
A Química está dividida em várias especialidades experimentais e teóricas, como a física e a biologia , com as quais às vezes compartilha áreas de investigação comuns ou semelhantes. A pesquisa e o ensino de química são organizados em disciplinas que podem compartilhar áreas comuns:
Lista de outros campos especializados ou de interface:
Essas interfaces móveis não facilitam a delimitação da química.
A evolução da química, tanto em seu ensino quanto nos campos de pesquisa, é, em última análise, influenciada pelas poderosas direções de pesquisa americanas. Em particular recentemente, focando principalmente nos campos da saúde e cuidados humanos e animais .
O idioma da pesquisa em química é predominantemente o inglês . Da década de 1880 até a Grande Guerra, o alemão , o inglês e o francês constituíram, no entanto, as línguas veiculares necessárias para os cientistas. Mas o eclipse do francês ocorre no período entre guerras. Depois, o alemão, que conseguiu preservar alguns dos últimos periódicos importantes ou escritos científicos de referência, deu lugar ao inglês na década de 1990.
Um elemento é uma entidade intangível desprovida de propriedades físicas ou químicas. Constitui um par formado por um símbolo e um número atômico (número de ordem na tabela periódica dos elementos) que caracteriza os átomos, moléculas, íons, nuclídeos isotópicos de uma dada espécie química. 92 elementos naturais e 17 elementos criados artificialmente são listados. Um elemento químico designa abstratamente o conjunto de átomos com um determinado número de prótons em seu núcleo. Esse número é chamado de número atômico . Por exemplo, todos os átomos com seis prótons em seus núcleos constituem átomos do elemento carbono C. Esses elementos são coletados e ordenados na tabela periódica dos elementos .
ÁtomoO átomo ( grego antigo ἄτομος [atomos], “indivisível”) de uma espécie química representa uma entidade material. O átomo é formado por um núcleo atômico contendo núcleons , em particular um número Z de carga elétrica elementar positiva do núcleo, que mantém ao seu redor um número de elétrons, uma carga negativa que equilibra a carga positiva do núcleo. Possui um raio, uma estrutura geométrica, bem como propriedades químicas e físico-químicas específicas dessa procissão eletrônica.
Um átomo é a menor parte de um corpo simples que pode se combinar quimicamente com outro. Normalmente formado por um núcleo formado por prótons e nêutrons em torno dos quais os elétrons orbitam, seu tamanho característico é medido em décimos de nanômetro (nm), ou 10 -10 m.
A teoria atomista, que sustenta a ideia de uma matéria composta de "grãos" indivisíveis (contra a ideia de uma matéria indefinidamente divisível), é conhecida desde a Antiguidade e foi defendida em particular por Demócrito, um filósofo da Antiguidade. Grécia. Ele foi disputado até o final do XIX ° século; hoje isso não é assunto de nenhuma controvérsia. As ciências materiais modernas baseiam-se principalmente nesta noção de átomo. O átomo é no entanto já não é considerado um grão inquebrável da matéria, a partir de experimentos de física nuclear com estrutura atualizada no início do XX ° século.
Na química, os átomos representam os blocos de construção. Eles constituem matéria e formam moléculas ao compartilhar elétrons. Os átomos permanecem quase indivisíveis durante uma reação química (aceitando as leves exceções da troca de elétrons periféricos).
No entanto, desde o início do XX ° século, experimentos de física nuclear revelaram a existência de uma estrutura complexa do núcleo atômico. Os constituintes do átomo constituem partículas elementares.
Os maiores átomos podem ser vistos em um microscópio eletrônico de transmissão
História do átomo
O conceito de átomo é particularmente bem aceito pelo público em geral, mas, paradoxalmente, os átomos não podem ser observados por meios ópticos e apenas alguns raros físicos manipulam átomos isolados. O átomo, portanto, representa um modelo essencialmente teórico. Embora esse modelo não seja mais questionado hoje, ele evoluiu muito ao longo do tempo para atender aos requisitos de novas teorias físicas e corresponder aos diversos experimentos realizados.
Um isótopo de uma espécie atômica constitui uma entidade material caracterizada por:
Um isótopo possui propriedades nucleares específicas. As propriedades químicas dos vários isótopos não diferem umas das outras para átomos suficientemente pesados.
MoléculaUma molécula constitui um conjunto preciso de átomos, um domínio definido e estruturado no espaço e no tempo por fortes ligações químicas. Uma molécula poliatômica se comporta essencialmente como uma entidade com propriedades próprias, uma individualidade química radicalmente diferente dos átomos que compõem sua arquitetura. Embora as moléculas monoatômicas ou pequenas moléculas poliatômicas sejam eletricamente neutras, as moléculas maiores ou complexas nem sempre obedecem a esse critério.
Ligação químicaA ligação química envolvendo a presença de elétrons ligados a um ou mais núcleos explica a realidade molecular. Mais precisamente, ele garante a estabilidade das moléculas e, no caso de uma montagem complexa, a coesão de ligação de cada átomo entre elas, colocando em jogo por troca ou compartilhamento de um ou mais elétrons nas ligações covalentes . Isso é obtido reunindo elétrons coletivos em uma vasta rede de átomos na ligação metálica ou iniciando, por fortes dissimetrias locais de cargas, forças eletrostáticas.
Corpo puroUm corpo puro incorpora um corpo geralmente macroscópico constituído no nível molecular de uma única espécie química . Sua composição química , sua organização na forma de gás, líquido, sólido amorfo ou redes cristalinas, etc. , e suas propriedades físicas, por exemplo, as constantes físicas correspondentes às transições de primeira ordem, como o ponto de fusão, o ponto de ebulição, podem ser definidas. Em particular, a análise química distingue corpos simples, cujas espécies químicas são feitas de átomos dos mesmos elementos, de corpos compostos, cujas espécies químicas são feitas de átomos de elementos diferentes.
Composto químicoUm composto químico refere-se às espécies químicas de um corpo composto. Um corpo puro é caracterizado por sua fórmula química , uma escrita simbólica mais ou menos complexa e detalhada de sua composição química. A massa molar de uma substância pura corresponde à massa de um número de Avogadro (6,022 × 10 23 ) de conjuntos correspondentes à sua fórmula bruta . Isso diz respeito à molécula para compostos moleculares, os íons que constituem sólidos iônicos , o átomo no caso de gases raros , bem como no caso de metais e sólidos covalentes .
ÍonUm íon representa um átomo que perdeu ou ganhou um ou mais elétrons. É um cátion simples quando sua procissão eletrônica foi privada de um ou mais elétrons, é carregado positivamente. Constitui um ânion simples quando sua procissão eletrônica é encontrada em excesso, é então carregada negativamente. Os ânions ou cátions formados de moléculas poliatômicas são chamados de íons complexos.
ComplexoOs complexos são edifícios formados por um elemento central e ligantes . O elemento central, geralmente um íon de metal com um complexo que pode ser carregado. O estudo de complexos metálicos vem sob a química organometálica ou química de coordenação, dependendo da natureza do átomo ligado ao metal (respectivamente, um carbono ou outro átomo). Os complexos são de grande importância na química de soluções , catálise e química bioinorgânica .
Em condições normais de laboratório , o número de entidades químicas que participam de uma reação é muito alto: para uma massa da ordem de dez gramas de material, ela se aproxima de 10 23 .
Os químicos normalmente usam uma unidade digital, a toupeira, que é representada pelo " n " minúsculo . A quantidade associada à toupeira constitui a quantidade de matéria . Um mol de uma entidade química específica implica a igualdade do número de suas partículas com o número de Avogadro 6,02 × 10 23 . Este último número é definido por convenção como o número de átomos de carbono presentes em 12 g de 12 C, ou seja, um átomo de carbono contendo seis nêutrons e seis prótons .
A massa molar M de um corpo molecular puro corresponde à massa de um mol de moléculas do mesmo e é expressa em gramas por mol (g • mol -1 ). O conhecimento da fórmula química e das massas molares atômicas permite o cálculo da massa molar molecular.
Um mol de um gás ideal ocupa 22,4 L nas condições padrão de temperatura e pressão ( 0 ° C ou 273 K , 101,3 kPa ).
O aspecto experimental continua a ser central na química, tanto do ponto de vista histórico quanto para a prática atual desta ciência e também para o seu ensino. As atividades em química experimental podem ser resumidas essencialmente em quatro funções, cujos contornos exatos dependem do contexto em que são realizadas (ensino, pesquisa, indústria em um determinado campo específico da química):
Uma reação química é a transformação de uma ou mais espécies químicas em outras espécies químicas. Envolve o aparecimento ou desaparecimento de pelo menos uma ligação química ou troca de elétrons. A reação que tem características térmicas requer ou dá origem a diferentes formas de energia relacionadas com a energia da ligação química.
Solução e emulsãoUma solução é apresentada por uma mistura homogênea formada por um solvente em proporção majoritária e de um ou mais solutos em uma fase homogênea. As reações químicas geralmente ocorrem em solução. A solubilidade é a capacidade de um corpo entrar em solução em um determinado ambiente. Por exemplo, um sal cristalino, tais como cloreto de sio NaCl ou o sal de mesa tem um limite de solubilidade em água: 357 g · kg -1 de água a 0 ° C e 391 g · kg -1 em 100 ° C . Isso significa que a partir desse teor limite, o sal se precipita ou se deposita na forma sólida. Em seguida, ocorre a separação de fases.
A miscibilidade é a capacidade de um corpo se misturar, formando uma única fase. Gás amônia NH 3mistura-se facilmente à temperatura ambiente com água líquida formando amônia , 1 kg de água fria saturada com amônia pode conter 899 g de NH 3. Os principais gases do ar , oxigênio e nitrogênio , também são solúveis em certas proporções na água líquida. 100 g de água líquida a 0 ° C podem conter no máximo 4,89 cm 3 da primeira em solução e 2,3 cm 3 da segunda.
Uma emulsão é descrita como uma dispersão de uma fase líquida na forma de gotículas microscópicas ou submicroscópicas, em outra fase líquida imiscível. Uma suspensão constitui uma dispersão de uma fase sólida finamente dividida dentro de outra fase líquida abrangente. A estabilidade de uma suspensão ou emulsão requer que as finas gotículas ou grãos em suspensão sejam estabilizados por moléculas anfifílicas que são colocadas na interfase. Assim, não persiste coalescência das gotículas ou aglomerações de partículas sólidas. Conforme especificado pelo químico e gastrônomo molecular, Hervé This , a grande maioria dos sistemas culinários não constituem emulsões, mas sim dispersões coloidais mais ou menos complexas.
A arte, muitas vezes de origem empírica, de fabricação de dispersões coloidais proporcionou aplicações em produtos farmacêuticos como na culinária, por exemplo, para a preparação de chocolates e sorvetes, molhos ou maionese.
Redução de oxidação e eletroquímicaUma reação de oxidação-redução é uma troca de elétrons entre diferentes espécies químicas. A espécie que coleta elétrons é chamada de "oxidante"; o que os produz, "redutor".
Ácido e baseAs reações ácido - base em solução também são baseadas em pares de espécies químicas. A acidez e a basicidade podem ser calculadas ou medidas pela concentração de espécies químicas em solução, que assume a forma ácida ou básica. Svante Arrhenius demonstrou em soluções aquosas a troca de prótons entre compostos químicos , a concentração do íon hidrônio (H 3 O +ou Hexp + (aq)) indica a acidez do meio como a concentração de íon hidróxido (OH -) basicidade. Uma extensão do método de classificação a outros meios solventes foi realizada pelo químico americano Gilbert Newton Lewis .
Síntese químicaUma síntese química é descrita como uma série de reações químicas implementadas voluntariamente por um químico para obter um ou mais produtos, às vezes com isolamento de compostos intermediários.
Sintetizar um composto químico permite que esse composto seja obtido a partir de outros compostos químicos por meio de reações químicas. O planejamento da sequência de reações para maximizar a eficiência da síntese (número de etapas, rendimento , simplicidade das reações, considerações toxicológicas e ambientais) é denominado estratégia de síntese.
A química orgânica é principalmente uma química sintética , falamos de síntese orgânica . Aspectos sintéticos importantes também são encontrados na química inorgânica e na química de polímeros .
Química de polímeroOs polímeros são grandes moléculas ou macromoléculas , muitas das mais comuns formadas pela reação em cadeia de pequenas moléculas chamadas monômeros . São síntese industrial de polímeros, cuja estrutura se baseia na repetição de um padrão orgânico, às vezes linear, ramificado ou enxertado, ou rede interpenetrante, etc. No que diz respeito aos polímeros formados por poliadição de monômeros orgânicos cujo sítio reativo constitui precisamente a ligação dupla carbono-carbono , o grande esqueleto mais ou menos flexível formado por átomos de carbono que é descrito por suas configurações e comprimento (s) de cadeia (s) média (s) influenciam as propriedades observadas. Esses polímeros orgânicos incluem polietilenos , polipropilenos , poliestirenos , poliisoprenos , polibutadienos , PVCs e poliacrílicos . Existem outros tipos de reações de polimerização, como policondensações na origem de poliésteres , poliamidas , policarbonatos , poliuretanos . Sem falar nos polímeros com motivos minerais, como silicones ou polissulfetos .
A existência de macromoléculas ou polímeros naturais havia sido prevista pelo pioneiro Hermann Staudinger em 1910. Eles podem ser à base de glicose ou açúcares químicos, como celulose ou amido , a partir de aminoácidos como proteínas e DNA . A química macromolecular nascida na década de 1930 foi um campo continuamente inovador, mesmo nas últimas décadas.
A química, uma ciência experimental e descritiva, tendo um notável crescimento na era industrial, ao aceitar a modelagem física e a linguagem matemática onde pareciam relevantes, descobriu ou pavimentou o caminho para muitas leis físico-químicas.
O laboratório, muitas vezes o melhor lugar para o treinamento nesta ciência experimental, requer meios caros, supervisão pesada e uma organização muitas vezes desproporcional para um uso muitas vezes trivial.
A Química é introduzida a partir do Ciclo 3 primário (CE2, CM1, CM2) como parte do ensino de Ciências Experimentais e Tecnologias (BO 2011). Estas primeiras noções (por exemplo unidades de medida, misturas, soluções, os diferentes estados da matéria e as mudanças de estados ...) são introduzidas no quadro de atividades essencialmente experimentais e da resolução de problemas concretos, resultantes para a maioria do quotidiano vida, em ligação com as outras disciplinas da formação (Ciências da Terra e da Vida, Física, Tecnologia, Informática ...). Aqui o objetivo não é necessariamente a acumulação de conhecimentos, mas sim a iniciação à resolução de problemas e o despertar da curiosidade do aluno, sendo esta geralmente confrontada com uma situação concreta, em autonomia., De vários suportes (manuais, experiências realizadas em sala de aula ou em casa, documentos de áudio-vídeo, software, animações interativas, etc.). A escolha dos experimentos realizados fica ao critério do professor, assim como o conteúdo exato das sequências.
Química é então ensinada na faculdade ao mesmo tempo que física a partir do sexto ano a uma taxa de uma hora e meia em média, por semana, e independentemente de outras disciplinas científicas e técnicas (Ciências da Vida e da Terra e Tecnologia).
Depois, no ensino médio, os alunos começam com três horas e meia de física e química por semana, incluindo uma hora e meia de trabalho prático na segunda. A continuação do ensino da Física-Química depende da escolha da orientação dos alunos: para a vertente geral : a escolha de uma especialidade Físico-Química permite obter um ensino de 4 horas semanais das quais 2 horas de trabalho prático, depois , se o aluno continuar na especialidade, passará 6 horas de Físico-Química por semana incluindo 2 horas de trabalho prático. Além disso, todos os primeiros e segundos alunos seguem um curso científico de 2 horas por semana, incluindo 1 hora de trabalho prático que é compartilhado em dois com física-química de um lado e SVT do outro (portanto, 1 hora de ensino científico de física, química e 1 hora de ensino científico SVT por semana). Para o setor tecnológico , os alunos têm formação em química em STI2D, STD2A, STL, ST2S e STAV
Por fim, a química pode ser estudada após o bacharelado em CPGE científico, em particular no PCSI e depois continuar no PC, na UFR de química ou ciências (universidade), no IUT de química (universidade) ou na escola de química. Muitas escolas de engenharia na área de química são agrupadas dentro da federação Gay-Lussac .
Em 2009, em Quebec , os cursos de química e física são opções que os alunos do quinto grau do ensino médio podem fazer. Isso leva o curso de "ciência e tecnologia" que ele foi obrigado a seguir nos últimos anos do ensino médio ainda mais longe. Normalmente, para serem admitidos nos cursos de Química e Física do V do Secundário, os alunos devem ter concluído com sucesso o curso de “Ciência e Tecnologia Ambiental” no IV do Secundário. As opções de química e física são utilizadas como critérios de admissão em diversos programas do CEGEP , como ciências puras e aplicadas, ciências naturais e ciências da saúde.
Em 2009, na Suíça , a química foi ensinada no ginásio a partir do décimo ano de escolaridade. As universidades de Basel, Genebra, Berna, Friburgo e Zurique treinam químicos e politécnicos, como o Politécnico Federal de Lausanne , engenheiros químicos e químicos.
A indústria química se desenvolveu continuamente no final do Iluminismo . Embora a metalurgia não tenha sido esquecida, o progresso pode ser visto em todos os lugares. O estanho é um produto conjunto entre 1770 e 1780. Depois de 1780, além dos metais , mescla milênios de fabricação a inovações recentes. Esses fabricantes são os ácidos e "soda" , a amônia , o branqueamento de cloro e cloretos , o fósforo e seus derivados , os sabões e ácidos graxos , o dihidrogênio , o "éter" , o etileno , o álcool de vinho, o ácido acético . A tudo isto se somam sobretudo muitos sais e uma infinidade de derivados orgânicos e minerais preparados ou recolhidos em ambiente tradicional.
É preciso um enorme boom no XIX th século e totalmente participa de mutações mais fortes revolução industrial . O gás de carvão produzido a partir da destilação do carvão ou carvão bold, lança o enorme boom da química do carbono. A descoberta dos metais, a sua preparação em laboratório e depois na fase industrial, como o alumínio e os metais alcalinos e alcalino-terrosos , atestam o vigor da ciência muito próxima da indústria.
Em 1981, fábricas e laboratórios já estavam fabricando mais de 100.000 compostos em todo o mundo, realizando centenas de reações químicas típicas. Pesquisadores e instituições eruditas descrevem e referenciam processos, reações e moléculas. Em 2011, 103.000 substâncias diferentes foram comercializadas a nível da Comunidade Econômica Europeia , incluindo 10.000 em quantidades superiores a 10 t / ano e 20.000 em quantidades entre 1 e 10 t / ano . A era industrial viu a produção global de produtos químicos aumentar de um milhão de toneladas em 1930 para 400 milhões de toneladas em 2009.
A indústria química é uma parte importante da atividade econômica nos principais países industrializados XX th século. Na década de 1970, interessou-se, no sentido amplo, pela metade do capital industrial mundial. A variedade de equipamentos e tecnologia que utiliza permanece incrivelmente ampla, como mostra uma visita contínua aos expositores durante os dias da Achema em Frankfurt .
Entre as aplicações da química estão os seguintes setores:
Esta indústria pode ser dividida em dois tipos principais:
A escala de produção química caracteriza a “química pesada” ou química em massa com seus processos automatizados e suas enormes massas tratadas ou extraídas. A química fina é limitada a pequenas quantidades de compostos, muitas vezes com alto valor agregado para a farmácia , perfumaria e cosméticos e em muitas áreas-alvo de alta tecnologia e nanomateriais .
A química tornou possível o acesso a novos materiais, metais, plásticos ou cerâmicas que encontram aplicações importantes em nossa vida cotidiana. Os avanços químicos tornaram possível sintetizar certos medicamentos diretamente, em vez de extraí-los das plantas.
A Química atua em toda a natureza, corpos vivos, coisas do cotidiano sem o observador atento e com poderosos multiplicadores sensoriais capazes de imaginá-la ou modelá-la corretamente. Desde o início, o químico representa um especialista em equilíbrios de matéria e energia e sabe intuitivamente que deve levar em consideração todos os ambientes e atores microbiológicos, vegetais, animais e humanos. Deixamos para ele os meios?
Deixe-nos citar algumas aplicações. Primeiro a medida. A análise precisa de soluções diluídas em um solvente, contendo moléculas solúveis mais ou menos complexas, constitui o fruto de longos ajustes analíticos, agora realizados com muita rapidez e corriqueiros, como na química das soluções aquosas. Pensemos nas análises padronizadas da água da torneira reconhecida como potável ou da água mineral comercial. Os (bio) químicos especialistas em água desempenham um papel no monitoramento das águas naturais e suas possíveis qualidades ou toxicidades. O uso de desinfecção química da água da torneira antes do consumo pode ser moderado por meio de progressos substanciais . Ao final do uso, o controle de processos químicos e biológicos permite o tratamento de efluentes em estações de tratamento de efluentes.
Então use. A química mais simples pode começar com a fabricação e uso do sal, necessário para a alimentação e capital para os antigos processos de preservação de alimentos . Hoje, os produtos da indústria alimentícia utilizam uma gama mais variada de conservantes, conservantes ou nutrientes , aditivos alimentares como cores , sabores artificiais e adoçantes .
Da embalagem de alimentos à preservação de safras, um conhecimento fundamentado dos materiais e alimentos ajuda a prevenir o desperdício e o desperdício, ao mesmo tempo que preserva as qualidades e propriedades nutricionais dos alimentos futuros. Dependendo do uso, algumas embalagens são biodegradáveis e, por meio de triagem seletiva após o uso, são transformadas e reavaliadas por meio de processos de reciclagem química ou combustão final que permite não desperdiçar a energia que contêm.
A agricultura passou por uma transformação tecnológica e tornou-se altamente dependente de insumos químicos. Certamente, o uso em larga escala de fertilizantes químicos, o uso irracional de pesticidas e inseticidas em monoculturas cada vez mais sensíveis ou frágeis podem constituir um desastroso impasse de longo prazo para os solos. A ecologia da terra e a saúde dos animais e das pessoas que nela vivem ou vão viver, assim como os defensores da agricultura orgânica postulam-na imediatamente. Se um homem recebe uma faca, ele pode fatiar finamente um presunto para compartilhá-lo com seus amigos, ou até mesmo massacrar violentamente seus vizinhos considerados inimigos. O uso de tecnologias químicas esconde benefícios potenciais ou perigos terríveis dependendo dos usos ou objetivos. Escapa dos químicos tanto quanto escapa do homem honesto da rua. Por exemplo, um químico orgânico considera um absurdo queimar gasolina em um motor de combustão. Para ele, esse material de escolha possibilita a produção de outras moléculas químicas para diversos usos que, então, somente ao final do uso, podem ser decompostas e queimadas. A economia em curto espaço de tempo de uma família de produtos químicos, por vezes pouco sofisticados e de uso massivo, permite obter lucros claros. Desta forma, colheitas mais abundantes são obtidas pelo enriquecimento de solos pobres e pela eliminação de insetos nocivos, fungos parasitas, ervas daninhas e fauna associada. Mas o que acontece no longo prazo? Depois de causar a erradicação de várias espécies de pássaros, o enfraquecimento dos himenópteros forrageiros, a consciência geral dos danos ambientais torna-se vital. As empresas agroquímicas então produzem produtos novos, mais eficientes ou mais direcionados, que podem respeitar melhor o meio ambiente ou levar a outros desastres, às vezes mais perniciosos, enquanto a corrida pelo lucro imediato significa minimizar qualquer informação alarmista.
A química explica resumidamente a formação da madeira e dos têxteis naturais ou permite a síntese de uma ampla gama de materiais e tipos de materiais . Entre eles estão as fibras sintéticas (como náilon , Lycra e fibra PET para fazer lãs ), móveis de plástico , etc.
No campo da construção , a química evoluiu muito, contribuindo também para a fabricação de materiais, isolamentos de alta performance, tintas ou vernizes , mástiques , produtos de manutenção e mobiliário. O incômodo causado pelos produtos das primeiras gerações foi sendo corrigido aos poucos, então as gerações seguintes trazem outras desvantagens.
Um grande número de aplicações químicas encontrou ou ainda está encontrando saídas lucrativas e usos comerciais, enquanto o conhecimento profundo e preciso dos efeitos prejudiciais de seu uso ou mau uso está faltando tanto para os usuários quanto para o público. A química toxicológica é um parente pobre. Enquanto os grandes grupos petroquímicos se gabavam, na década de 1970, de oferecer segurança ecológica, as 200 mil moléculas que suas atividades possibilitaram a produção só são realmente conhecidas do toxicologista a 1%. O progresso, mais visível por muito tempo, representa uma reviravolta, um ganho desavergonhado para alguns, uma ameaça vital para os menos privilegiados. No entanto, como podemos tentar controlar e conter o perigo sem confiar na colegialidade de diferentes químicos, reforçada, se necessário, por equipes de especialistas de matemáticos, físicos, biólogos, etc. , e sua ética da verdade científica?
A descoberta e síntese de medicamentos que contribuem para o aumento da expectativa de vida registrada desde o fim da revolução industrial nos países desenvolvidos também estão a crédito das técnicas químicas. Mas a medicalização massiva de uma população leva a problemas de poluição irredutíveis , porque as moléculas ou seus produtos de degradação sumária são encontrados em águas residuais.
No domínio " Ambiente-Saúde " a química é fonte de problemas para alguns poluentes que cria ou ajuda a disseminar no ambiente , nomeadamente produtos químicos tóxicos ou ecotóxicos cujos CMR são " cancerígenos, mutagénicos e toxinas reprodutivas ". Certos produtos, como drogas , pesticidas , catalisadores ou seus resíduos perdidos no meio ambiente ou presentes nos alimentos podem representar problemas ambientais ou de saúde , em particular com desreguladores endócrinos .
As substâncias químicas representariam "na primeira fila do acusado" a queda na qualidade dos espermatozóides (reduzida em 50% desde 1950) e doenças ligadas ao sistema genital por meio de desreguladores endócrinos. Em 25 de novembro de 2008, o governo francês (por meio do IReSP , estrutura de pesquisa criada pelo INSERM e 20 parceiros) e a Afsset organizaram uma conferência sobre o tema: “Ambiente químico, reprodução e desenvolvimento infantil. Os principais materiais incriminados são os ftalatos e o bisfenol A , dois aditivos presentes nos plásticos .
No âmbito internacional, a Convenção de Rotterdam , administrada pela ONU ( PNUD , FAO ) foi adotada por 165 países em 1998 para melhor garantir a saúde das pessoas e do meio ambiente contra possíveis danos causados pelo comércio de produtos químicos.
Muitas leis dizem respeito a produtos químicos e seus resíduos, que variam de país para país. Existem bases de dados e guias sobre risco químico, portanto, na França.
O químico costuma aparecer como uma caricatura da literatura, dos quadrinhos e principalmente do cinema. Esses cientistas desgrenhados ou médicos hilariantes, ao mesmo tempo e confusamente biólogos, químicos e físicos, constituem seres surdos para o mundo verdadeiro ou perdidos fora do laboratório e do estudo; a menos que você volte no tempo, vá para outro mundo ou para a Lua, como o Professor Cálculo . Intervêm sobretudo de forma intermitente, pela sua ação, ora decisiva ora perturbadora, porque orienta a ficção.
Num registro cômico, combinando química e amor de forma clássica, citemos o filme Doctor Jerry e Mister Love with Jerry Lewis (1963), e Jean Lefebvre no papel de Eugène Ballanchon em Le Fou du labo 4 de Jacques Besnard. (1967).
A representação literária do químico em muitas obras constitui uma grande diferença da realidade. Ele é considerado um estudioso de outro lugar que vive fora do tempo. O químico então se apresenta como um meio- mago , imagem do ex- alquimista , que joga com forças das trevas que não controla para competir com a natureza. A química é frequentemente associada ao ocultismo, embora represente uma ciência reconhecida.
No entanto, devemos subtrair desta tabela O Sistema Periódico de Primo Levi . Esta obra literária italiana sobre o tema da química compreende vinte e um capítulos que, cada um separadamente, ilustram um elemento da pintura de Mendeleev . Essas partes descritivas, que foram projetadas com o apoio espacial da tabela periódica e da arte do químico, relacionam a vida profissional do escritor, se necessário. Além disso, químico especialista em pintura e diretor do laboratório de uma pequena unidade de produção em Torino, anedotas ou encontros autobiográficos ou contos complementares inventados, escolhidos criteriosamente.
A química é apresentada, de forma mais ou menos plausível, em várias séries de televisão como uma fonte de roteiro para tirar o protagonista de uma situação delicada pela fabricação de gases tóxicos , baterias ou bombas caseiras . Este uso pode ser improvisado DIY como no MacGyver ou premeditado por um químico especialista como em Breaking Bad .
8 th ed. , Chemical Engineering Series , McGraw-Hill, 2007 ( ISBN 0-07-142294-3 )