Química

 Nota: Para outros significados, veja Química (desambiguação).

Química - O estudo das interações das substâncias químicas e com a energia, baseado nas estruturas dos átomos, moléculas e outros tipos de agregações.

Química (do árabe: كيمياء, latinizado:keme "terra") é a ciência que estuda a composição, estrutura, propriedades da matéria e as mudanças sofridas por ela durante as reações químicas e sua relação com a energia. O desenvolvimento desta ciência teve como base as observações e experimentos, sendo portanto considerada uma ciência experimental. O cientista irlândes Robert Boyle é tido por muitos o iniciador da Química moderna, já que, em meados do século XVIII, ele executou experimentos planejados, estebelecendo através deles generalizações. Apesar dos méritos de Boyle, muitos consideram o francês Antoine Laurent Lavoisier, que viveu no século XVIII, o pai da Química, especialmente devido ao seu trabalho sobre o conceito de conservação da massa, sendo este considerado o marco do estabelecimento da química moderna, ocasionando a chamada Revolução Química. Os estudos de Lavoisier foram referência para que cientificamente fosse proposto por John Dalton, no início do século XIX, o primeiro modelo atômico. A Química experimentou grande desenvolvimento teórico e metodológico durante o século XX, especialmente pelo estabelecimento da mecânica quântica, métodos espectroscópicos e metodologias de síntese orgânica, que impulsionaram o descobrimento de novos fármacos, determinação da estrutura química de moléculas, como o ácido desoxirribonucleico e sofisticação das teorias já existentes. As disciplinas de química são agrupadas basicamente em cinco grande divisões a saber: a química inorgânica (que estuda a matéria inorgânica), a química orgânica (que estuda os compostos de carbono), a bioquímica (que estuda a composição e reações químicas de substâncias presentes em organismos biológicos), a físico-química (que compreende os aspectos energéticos dos sistemas químicos em escalas macroscópicas, molecular e atômica) e a química analítica (que analisa materiais e compreender a sua composição e estrutura). A química é chamada muitas vezes de ciência central porque é a ponte entre outras ciências como a física e outras ciências naturais, como geologia e biologia. É considerada, juntamente com a física e a matemática, uma ciência exata. A química possui papel fundamental no desenvolvimento tecnológico, pois a utilização dos conceitos e técnicas desta ciência permite a obtenção de novas substâncias, além de preocupar-se com a prevenção de danos e exploração sustentável do meio ambiente.

História

Ver artigos principais: História da química e Alquimia

O Alquimista, de Pietro Longhi.

A história da Química está intrinsecamente ligada ao desenvolvimento do homem, já que abarca todas as transformações de matérias e as teorias correspondentes.

Os primeiros passos

A ciência química tu es surge no século XVII, a partir dos estudos de alquimia, populares entre muitos dos cientistas da época. Considera-se que os princípios básicos da Química se recolhem pela primeira vez, na obra do cientista britânico Robert Boyle: The Sceptical Chymist (1661). A Química, como tal, começa um século mais tarde, com os trabalhos do francês Lavoisier e suas descobertas em relação ao oxigênio, à lei da conservação da massa e à refutação da teoria do flogisto como teoria da combustão. A partir destas leis de Lavoisier teve-se o início da Química Moderna.

A racionalização da Química

Um ponto crucial no desenvolvimento da Química, como ciência, foi a racionalização dos conhecimentos empíricos obtidos, procurando criar leis racionais e simplificar, de forma coerente, as informações obtidas. O princípio de conservação da massa e o entendimento da influência da composição da atmosfera nos experimentos — ambos amplamente disseminados a partir dos trabalhos de A. Lavoisier, no final do século XVIII — permitiram que os experimentos se tornassem cada vez mais rigorosos e precisos, em oposição ao caráter qualitativo das experimentações alquimistas.

A partir desse momento, a medição de massas assume um caráter fundamental na história da Química, tendo sido esse o principal impulsor para o desenvolvimento da balança, a partir da época de Lavoisier, tendo ele próprio construído os equipamentos mais precisos desse período.

A hipótese atomística

Por volta de 400 a.C. o filósofo grego Demócrito sugeriu que a matéria não é contínua, isto é, ela é feita de minúsculas partículas indivisíveis. Essas partículas foram chamadas de átomos (a palavra átomo significa, em grego, indivisível).

Demócrito postulou que todas as variedades de matéria resultam da combinação de átomos de quatro elementos: terra, ar, fogo e água.

Demócrito baseou o seu modelo na intuição e na lógica. No entanto foi rejeitado por um dos maiores lógicos de todos os tempos, o filosofo Aristóteles. Este reviveu e fortaleceu o modelo de matéria contínua, ou seja, a matéria como "um inteiro". Os argumentos de Aristóteles permaneceram até a Renascença.

Todo o modelo não deve ser somente lógico, mas também deve ser consistente com a experiência. No século XVII, experiências demonstraram que o comportamento das substâncias era inconsistente com a ideia de matéria contínua e o modelo de Aristóteles desmoronou.

Em 1808, John Dalton, um professor inglês, propôs a ideia de que as propriedades da matéria podem ser explicadas em termos de comportamento de partículas finitas, unitárias. Dalton acreditou que o átomo seria a partícula elementar, a menor unidade de matéria. Surgiu assim o modelo de Dalton: átomos vistos como esferas minúsculas, rígidas e indestrutíveis. Todos os átomos de um elemento são idênticos.

A racionalização da matéria

A teoria atomística de Dalton teve importantes repercussões. Baseado em dados experimentais, um cientista francês, chamado Joseph Proust, já tinha proposto formalmente o conceito de que toda substância tinha uma composição constante e homogênea. Assim, a água, por exemplo, independente da sua origem, era sempre composta pela mesma proporção de dois gases: oxigênio e hidrogênio. Juntando esse conceito e seus postulados atomísticos, Dalton organizou de forma racional as diversas substâncias conhecidas, criando uma tabela de substâncias que seriam formadas por apenas um tipo de átomo, e substâncias que eram formadas por uma combinação característica de átomos.

Assim, tanto a grafite como os gases hidrogênio e oxigênio, por exemplo, eram formados apenas por um tipo de átomo, enquanto que outras substâncias, como a água, eram formadas pela combinação de dois ou mais átomos, nesse caso, dos elementos hidrogênio e oxigênio (as dificuldades de obter certos dados com uma precisão razoável levaram Dalton a propor erroneamente para a água a fórmula HO, em vez de H₂O). Apesar das dificuldades experimentais, Dalton propôs formulas certas para diversos compostos conhecidos na época, tendo seu trabalho revolucionado de forma definitiva o entendimento da matéria.

Conceitos fundamentais

Fases ou estados da matéria são conjuntos de configurações que objetos macroscópicos podem apresentar. São três os estados ou fases considerados: sólido, líquido e gasoso. Outros tipos de fases da matéria, como o estado pastoso ou o plasma, são estudados em níveis mais avançados de física.

No estado sólido, considera-se que a matéria do corpo mantém a forma macroscópica e a posição relativa de suas partículas. É particularmente estudado nas áreas da Estática e da Dinâmica. No estado líquido, o corpo mantém a quantidade de matéria e, aproximadamente, o volume; a forma e a posição relativa das partículas não se mantêm. É particularmente estudado nas áreas da Hidrostática e da Hidrodinâmica. No estado gasoso, o corpo mantém apenas a quantidade de matéria, podendo variar, amplamente, a forma e o volume. É particularmente estudado nas áreas da aerostática e da aerodinâmica.

Uma substância possui uma composição característica, determinada, e um conjunto definido de propriedades. Exemplos de substâncias são o cloreto de sódio, a sacarose e o oxigênio, entre outros. Uma substância pode ser formada por um único elemento químico (substância simples), como, por exemplo, o ouro, o ferro ou o cobre, ou por dois ou mais elementos, numa proporção definida (substância composta), como é o caso do cloreto de sódio (39,34% de sua massa é de sódio e 60,66%,de cloro).

Duas ou mais substâncias agrupadas constituem uma mistura, cuja composição e propriedade são variáveis. O leite, por exemplo, é uma mistura.

Denominam-se elemento químico todos os átomos que possuem o mesmo número atômico (Z), ou seja, o mesmo número de prótons.

Um composto químico é uma substância química constituída por moléculas ou cristais de dois ou mais átomos, ou íons, ligados entre si numa proporção fixa e definida, isto é, as proporções entre elementos de uma substância não podem ser alteradas por processos físicos. Por exemplo, a água é um composto formado por hidrogênio e oxigênio, na proporção de dois para um.

Um íon ou ião é uma espécie química eletricamente carregada, geralmente um átomo ou molécula que perdeu ou ganhou elétrons. Íons carregados negativamente são conhecidos como ânions, ou aniões' (que são atraídos para ânodos), enquanto íons carregados positivamente são conhecidos como cátions, ou catiões (que são atraídos por cátodos).

Uma molécula é um conjunto, electricamente neutro, de dois ou mais átomos unidos por pares compartilhados de elétrons (ligações covalentes), que se comportam como uma única partícula. Uma substância que apresente somente ligações covalentes e seja formada por moléculas discretas é chamada de substância molecular, cuja ligação suficientemente forte caracteriza-a com uma identidade estável.

As ligações químicas são uniões estabelecidas entre átomos para formarem as moléculas, que constituem a estrutura básica de uma substância ou composto. Na Natureza, existem, aproximadamente, uma centena de elementos químicos. Os átomos desses elementos químicos, ao se unirem, formam a grande diversidade de substâncias químicas.

Energia química é a energia potencial das ligações químicas entre os átomos. Sua liberação é percebida mais claramente, por exemplo, numa combustão. A energia química é liberada ou absorvida em qualquer reação química.

Uma reação química é uma transformação da matéria, na qual ocorrem mudanças qualitativas na composição química de uma ou mais substâncias reagentes, resultando em um ou mais produtos.

A tabela periódica dos elementos químicos é a disposição sistemática dos elementos, na forma de uma tabela, em função de suas propriedades. É muito útil para se preverem as características e tendências dos átomos.

Leis da química

Ver artigo principal: Leis da química

As reações químicas são governadas por certas leis que trazem conceitos fundamentais em Química. Algumas delas são:

• Lei da conservação das massas, que, de acordo com alguns físicos modernos, considera que a energia é conservada, e que massa e energia são relacionadas; um conceito que se torna importante em química e física nuclear.
• Lei da conservação da energia que conduz aos importantes conceitos de equilíbrio, termodinâmica, e cinética.
• Lei de Proust ou "lei das proporções constantes", embora em muitos sistemas (notadamente macromoléculas bioquímicas e minerais) as variedades possíveis tendem a requerer vastos números, e são freqüentemente representados como frações.
• Lei das proporções múltiplas
• Lei de Hess
• Lei de Beer-Lambert
• Lei da difusão de Fick
• Lei de Raoult
• Lei de Henry
• Lei de Boyle (1662, relacionando pressão e volume)
• Lei de Charles (1787, relacionando volume e temperatura)
• Lei de Gay-Lussac (1809, relacionando pressão e temperatura)
• Lei de Avogadro

Química inorgânica

A Química Inorgânica estuda todos os elementos da tabela periódica e alguns compostos de carbono. A Química Orgânica dedica-se especialmente ao estudo dos compostos de carbono.

Ver artigo principal: Química inorgânica

Química inorgânica é o campo da Química que estuda a estrutura, reatividade e preparação dos compostos inorgânicos e organometálicos. Este domínio abrange todos os compostos químicos, com exceção dos compostos orgânicos, que são temas de estudo da química orgânica. A distinção entre as duas disciplinas está longe de ser absoluta e há muita sobreposição, especialmente na disciplina química organometálica. A Química inorgânica tem aplicações em todos os aspectos da indústria química, incluindo catálise, ciência dos materiais, pigmentos, surfactantes, revestimentos, medicamentos, combustíveis e agricultura.

Classificação dos compostos inorgânicos

Os compostos inorgânicos são classificados em quatro grandes grupos: os sais, os óxidos, os ácidos e as bases. Os sais são constituídos de um cátion e um ânion unidos por uma ligação iônica, como por exemplo o brometo de sódio NaBr, que é constituído de um cátion Na+ e um ânion de brometo Br−. Os sais são caracterizados por um alto ponto de fusão e são maus condutores de eletricidade no estado sólido. Outras características importantes são a solubilidade em água e a facilidade de cristalização. Alguns sais (por exemplo NaCl) são muito solúveis em água e outros (por exemplo BaSO₄) não o são.

Uma dos conceitos para explicar a basicidade ou acidez de um composto é a Teoria de Lewis. Na figura é ilustrado a reação de protonação de uma molécula de amônia: o par de elétrons livre do átomo de nitrogênio é "doado" ao íon hidrogênio para formar o íon amônio, caracterizando deste modo a amônia como uma base de Lewis.

Um óxido é um composto químico que contém pelo menos um átomo de oxigênio e um outro elemento químico em sua fórmula química. Óxidos de metais contêm tipicamente um ânion de oxigênio no estado de oxidação de -2. A maior parte da crosta terrestre é constituída de óxidos sólidos, resultado de elementos que são oxidados pelo oxigênio no ar ou dissolvido na água. A combustão de hidrocarbonetos produz os dois principais óxidos de carbono: monóxido de carbono e dióxido de carbono.

A teoria de Brønsted-Lowry define como bases como aceitadores de íons de hidrogênio, enquanto a teoria de Lewis define bases como doadores de par de elétrons. A teoria mais antiga é de Arrhenius que define bases como espécies que liberam ânion hidróxido quando em solução e é estritamente aplicável aos compostos alcalinos.

A definição para ácidos segue o raciocínio contrário da definição de base. A teoria de Brønsted-Lowry define como ácidos substâncias que doam íons hidrogênio, enquanto a teoria mais geral de Lewis define ácidos como aceitadores de par de elétrons. A teoria de Arrhenius define como ácidos espécies que liberam íons hidrogênio em solução aquosa.

Química de Coordenação

pentacarbonilo de ferro: exemplo estrutural de um composto de coordenação contendo um metal de transição (ferro) e ligantes (monóxido de carbono).

Os compostos de coordenação tradicionais apresentam metais ligados a pares de elétrons que se encontram nos átomos dos grupos ligantes, tais como H₂O, NH₃, Cl^- e CN^-. Em compostos de coordenação modernos quase todos os compostos orgânicos e inorgânicos podem ser utilizados como ligantes. O metal é geralmente um metal dos grupos 3-13, assim como os trans-lantanídeos e trans-actinídeos. A estereoquímica dos complexos de coordenação pode ser muito rica, como sugerido por Alfred Werner após a separação de dois enantiômeros de [Co((OH)₂Co(NH₃)₄)₃]⁶⁺, uma manifestação precoce de que a quiralidade não é inerente aos compostos orgânicos. Um tema dentro deste tópico é a química supramolecular de coordenação.

Exemplos de compostos de coordenação: [Co(EDTA)]⁻, [Co(NH₃)₆]³⁺, TiCl₄(THF)₂.

Os principais elementos da tabela periódica estão nos grupos da 1, 2 e 13-18 (excluindo o hidrogênio), mas devido à sua reatividade, os elementos do grupo 3 (Sc, Y, La) e do grupo 12 (Zn, Cd e Hg) são também geralmente incluídos entre os principais.

Principais compostos de grupo

Compostos do grupo principal são conhecidos desde os primórdios da química como o enxofre elementar e o fósforo branco. Experimentos com oxigênio, O₂, realizados por Lavoisier e Priestley não só identificou um gás diatômico importante, mas abriu o caminho para descrever compostos e reações de acordo com razões estequiométricas. A descoberta de uma síntese da amônia bastante prática usando catalisadores de ferro por Carl Bosch e Fritz Haber no início de 1900 impactou a humanidade profundamente, demonstrando a importância da síntese inorgânica. Típicos compostos do grupo principal são SiO₂, SnCl₄, e N₂O. Muitos compostos do grupo principal pode também ser classificados como "organometálicos", uma vez que contêm grupos orgânicos, por exemplo, B(CH₃)₃). Os compostos do grupo principal também ocorrem na natureza, por exemplo, fosfato de DNA e, portanto, podem ser classificados como bioinorgânicos. Por outro lado, os compostos orgânicos que não estão ligados a hidrogênio são classificados como compostos inorgânicos, tais como os fulerenos e os óxidos de carbono.

Os compostos que contêm metais do grupo 4 a 11 são considerados compostos de metais de transição. Alguns compostos de um metal do grupo 3 ou 12 são, por vezes, também incorporadas neste grupo, mas também muitas vezes classificados como compostos do grupo principal. Compostos de metais de transição mostram uma química de coordenação rica, variando de tetraedros de titânio (por exemplo, TiCl₄) à geometria quadrado planar de alguns complexos de níquel e complexos de coordenação octaédrica para compostos de cobalto. Uma gama de metais de transição podem ser encontrados em compostos biologicamente importantes, tais como o ferro na hemoglobina.

Exemplos de composto contendo metais de transição: pentacarbonilo de ferro e cisplatina.

Química Orgânica

Ver artigo principal: Química orgânica

Química orgânica é uma especialidade dentro da química que envolve o estudo científico da estrutura, propriedades, composição, reações e preparação (por síntese ou por outros meios) de compostos contendo carbono e seus derivados. Estes compostos podem conter átomos outros elementos, incluindo o hidrogênio, nitrogênio, oxigênio, além de halogênios, fósforo, silício e enxofre. Compostos orgânicos formam a base de toda a vida terrena e são estruturalmente bastante diversificados. A gama de aplicação de compostos orgânicos é enorme, sendo os principais componentes de muitos produtos, como plásticos, medicamentos, produtos petroquímicos, alimentos, materiais explosivos e tintas.

Histórico

Friedrich Wöhler sintetizou a uréia, um composto orgânico, a partir do cianato de amônio - um composto inôrgânico

Antes do século XIX, os químicos acreditavam que os compostos obtidos a partir de organismos vivos eram demasiadamente complexos para serem sintetizados. De acordo com o conceito de vitalismo, a matéria orgânica era dotado de uma "força vital". Estes compostos foram nomeados como "orgânicos" e as investigações eram primordialmente dirigidas aos materiais inorgânicos, que pareciam ser mais fáceis de serem estudados. Durante a primeira metade do século XIX, os cientistas descobriram que os compostos orgânicos poderiam ser sintetizados em laboratório. Por volta de 1816, Michel Chevreul preparou sabonetes feitos usando gorduras e álcalis. Em 1828, Friedrich Wöhler produziu a uréia, um componente da urina, a partir do sal inorgânico cianato de amônio, NH₄CNO, sendo esta preparação atualmente chamada de síntese de Wöhler. Embora Wöhler sempre tenha sido cauteloso sobre a alegação de que teria refutado a teoria da força vital, este evento tem sido muitas vezes visto como um marco para o estabelecimento da química orgânica. Em 1856, William Henry Perkin ao tentar fabricar o quinino, fabricou acidentalmente o corante orgânico conhecido como mauveína. Devido ao grande sucesso financeiro dessa descoberta, o interesse nos estudos em química orgânica aumentou significantemente. A conceito de estrutura química foi crucial para o desenvolvimento de teorias em química orgânica e foram trabalhadas de forma simultânea e independente por Friedrich August Kekulé e Archibald Scott Couper em 1858. Ambos sugeriram que os átomos de carbono tetravalente (que fazem quatro ligações) poderiam se ligar um ao outro para formar uma rede de átomos de carbono, e que os padrões destas ligações podiam ser discernidos por interpretações adequadas de reações químicas que haviam ocorrido. A história da química orgânica continuou com a descoberta do petróleo e a sua separação em frações de acordo com a diferença no ponto de ebulição de seus componentes. Já a indústria farmacêutica teve seu início na última década do século 19, com a fabricação de ácido acetilsalicílico (mais conhecido por como aspirina) pela Bayer na Alemanha. Embora os primeiros exemplos de reações orgânicas e aplicações eram frequentemente fortuitos, a segunda metade do século XIX testemunhou estudos altamente sistemáticos de compostos orgânicos. A síntese total de compostos naturais começou com uréia e a complexidade aumentou com a obtenção da glicose e o terpineol. Em 1907, cânfora obtida por síntese total foi comercializada pela primeira vez por Gustaf Komppa com cânfora. A partir do século XX, o progresso da química orgânica permitiu a síntese de moléculas altamente complexas. Ao mesmo tempo, os polímeros e as enzimas foram reconhecidos como grandes moléculas orgânicas e petróleo mostrou ser de origem biológica.

Espectrometria de ressonância magnética nuclear: uma das diversas técnicas utilizadas para a identificação estrutural de um composto orgânico.

Cromatografia e identificação estrutural

Os compostos orgânicos naturais ou mesmo produtos sintéticos estão muitas vezes em misturas e uma variedade de técnicas foram desenvolvidas para avaliar a pureza e separar uma substância da outra. As técnicas mais modernas para separação e análise de amostras orgânicas são a cromatografia líquida de alta eficiência e cromatografia gasosa. Os métodos tradicionais de separação incluem a cristalização, destilação, extração com solvente e por cromatografia em coluna. A espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN) é a técnica mais habitualmente utilizada para a determinação da estrutura de compostos orgânicos e permite a atribuição completa da conectividade dos átomos e mesmo a estereoquímica. Outros métodos bastante usados para a análise de compostos orgânico são a espectrometria de massa e a cristalografia. Técnicas como a análise elementar,a espectroscopia de infravermelho, rotação óptica e a espectroscopia UV/visível fornecem dados complementares, não sendo usadas isoladamente para determinação estrutural.

Propriedades físicas

As propriedades físicas dos compostos orgânicos incluem tanto aspectos quantitativos quanto qualitativos. Informação quantitativas incluem o ponto de fusão, ponto de ebulição e índice de refração. As propriedades qualitativas incluem odor, solubilidade, consistência e cor. Os compostos orgânicos, quando comparados aos inorgânicos, possuem baixo ponto de fusão e ebulição, sendo estes valores correlacionados diretamente à polaridade das moléculas e ao seu peso molecular. Alguns compostos orgânicos, especialmente os simétricos, sublimam, isto é eles evaporam sem passar pelo estágio de fusão. Um exemplo bem conhecido de um composto orgânico sublimável é para-diclorobenzeno. Compostos orgânicos não são geralmente muito estáveis ​​a temperaturas acima de 300 °C, apesar de algumas exceções existirem. Os compostos orgânicos tendem a ser hidrofóbicos, isto é, elas são menos solúveis em água do que em solventes orgânicos. As exceções incluem compostos orgânicos que contêm grupos ionizáveis, bem como álcoois de baixo peso molecular, aminas e ácidos carboxílicos em que ocorrem a ligação de hidrogênio.

Nomenclatura e estrutura

A estrutura da cânfora, uma substância orgânica, representada por fórmula de linha.

A nomenclatura destes compostos seguem a sistemática estipulada pelas especificações da IUPAC. Para utilizar a nomenclatura sistemática, deve-se reconhecer a estrutura principal e os substituintes. Nomes não sistemáticos são comuns para moléculas complexas, especialmente para produtos naturais. Assim, a dietilamida do ácido lisérgico ou LSD, desta modo informalmente chamado, é sistematicamente denominado (6aR,9R)-N,N-Dietil-7-metil-4,6,6a,7,8,9-
hexahidroindolo-[4,3-fg]-quinolina-9-carboxamida. As moléculas orgânicas são descritas por fórmulas estruturais, combinações de desenhos e símbolos químicos. A fórmula de linha é bastante utilizada para representar as molécular orgânicas por ser simples e não ambígua. Neste sistema, os pontos de extremidade e os cruzamentos de cada linha representa um átomo de carbono e os átomos de hidrogênio podem ser notados ou explicitamente assumida para estar presente como implícito no carbono tetravalente.

O conceito de grupos funcionais é central na química orgânica, tanto como um meio para classificar estruturas e como para a previsão de suas propriedades físico-químicas. Um grupo funcional é um módulo molecular, e a reatividade de um determinado grupo funcional, dentro de certos limites, é semelhante em diferentes moléculas. As moléculas são classificadas com base em seus grupos funcionais. Álcoois, por exemplo, possuem sempre a subunidade C-OH. Os hidrocarbonetos alifáticos são subdividos em três grupos de séries homólogas de acordo com seu estado de saturação: parafinas ou alcanos, não possuem quaisquer ligações duplas ou triplas; olefinas ou alcenos, contêm uma ou mais ligações duplas e os alcinos têm uma ou mais ligações triplas. As outras moléculas são classificadas de acordo com os grupos funcionais presentes: álcool, ácido carboxílico, éter, éster, aminas, amida entre outros. Compostos saturados e insaturados existem também como estruturas cíclicas. Os anéis mais estáveis ​​contêm cinco ou seis átomos de carbono. Outra importante classe de compostos orgânicos são os aromáticos: o benzeno é a substância mais conhecida, simples e estável. Estes hidrocarbonetos aromáticos contém diversas ligações duplas conjugadas e que obedecem ao modelo postulado por Kekulé. Outra importante propriedade do carbono é que formam cadeias, ou redes, que são ligados por ligações carbono-carbono. Este processo de ligação é chamado de polimerização, ao passo que as cadeias ou redes, são chamadas polímeros. O composto de origem é chamado um monómero. Dois grupos principais de polímeros existem: polímeros sintéticos e biopolímeros. Os polímeros sintéticos são artificialmente produzido e são comumente referidos como polímeros industriais.

Reações em química orgânica

Reações orgânicas são reações químicas envolvendo compostos orgânicos. A teoria geral dessas reações envolve conceitos de afinidade eletrônica do átomo-chave, impedimento estérico, ácido-base e intermediários reativos. Os tipos de reação básicos são: reações de adição, reações de eliminação, reações de substituição, reações pericíclicas, reações de rearranjo e reações redox. Cada reação possui um mecanismo de reação passo a passo que explica como acontece a sequência reacional, embora a descrição detalhada de alguns passos nem sempre é clara a partir de uma lista de reagentes isolados. O curso passo a passo de qualquer mecanismo de reação pode ser representado usando setas curvas, que indicam a movimentação de elétrons entre os reagentes, intermediários e produtos finais.

Mecanismo de uma reação de substituição utilizando setas: representação do movimento de pares de elétrons.

Química orgânica aplicada é chamada de química orgânica sintética. A síntese de um novo composto é normalmente uma tarefa de resolução de problemas. Os compostos são sintetizados seguindo uma rota sintética, onde a molécula ganha forma depois de varias etapas de conexão de moléculas menores. A prática de criar novas vias sintéticas para moléculas complexas é chamada de síntese total. Devido a complexidade e a utilização de reagente muitas vezes caros, é necessário um adequado planejamento de cada etapa reacional, sempre visando o máximo rendimento possível.

Divisão

A divisão da Química pode ser feita de diversas maneiras.

Por exemplo, a IUPAC divide a química em :

• Química física e biofísica
• Química inorgânica
• Química orgânica e química biométrica
• Polímeros
• Química analítica
• Química e meio ambiente
• Química e saúde humana
• Nomenclatura química e representação estrutural

Mais tradicionalmente, a Química pode, também, ser dividida em diversas modalidades:

• Química orgânica

É a ciência da estrutura, das propriedades, da composição e das reações químicas dos compostos orgânicos que, em principio, são os compostos cujo elemento principal é o carbono. O limite entre a química orgânica e a química inorgânica, que segue, não é sempre nítido; por exemplo, o óxido de carbono (CO) e o anidrido carbônico (CO₂) não fazem parte da Química Orgânica.

• Química inorgânica

É o ramo da Química que trata das propriedades e das reações dos compostos inorgânicos. Neste, é incluída a geoquímica

• Físico-Química ou Química Física

É o estudo dos fundamentos físicos dos sistemas químicos e dos processos físicos. Em particular, a descrição energética das diversas transformações faz, por exemplo, parte desse ramo da Química. Nela, encontram-se disciplinas importantes, como a termodinâmica química e a termoquímica, a cinética química, a mecânica quântica, a espectroscopia e a eletroquímica.

• Bioquímica ou Química Biológica

É o estudo dos compostos químicos, das reações químicas e das interações químicas que acontecem nos organismos vivos. Inclui os sub-ramos da química médica, química clínica, química ambiental, toxicologia e bioquímica em si. Guardita relação com os outros ramos da química.

• Química analítica

É o estudo de amostras de material, para se conhecerem a sua composição química e sua estrutura.

• Química nuclear

É o estudo dos fenômenos materiais e energéticos que aparecem no nível do núcleo dos átomos.

• Química dos polímeros

Alguns elementos, como o carbono e o silício, têm a propriedade de poderem formar cadeias repetindo numerosas vezes a mesma estrutura. Essas macromoléculas têm propriedades químicas e físicas exploradas pela indústria.

Química em tópicos

• Química inorgânica - estuda as substâncias inorgânicas.
• Química orgânica - estuda as substâncias orgânicas.
• Química analítica - trata da análise química de produtos.
• Físico-química - estuda as propriedades químicas e físicas da matéria.
• Bioquímica - trata dos processos químicos relativos aos seres vivos.
• Química industrial - estudo de reações com interesse em processos industriais (ver verbetes engenharia química e cálculo de reatores).
• Química ambiental-estuda os processos químicos (mudanças) que ocorrem no meio ambiente
• Química medicinal - estudo da aplicação da Química ao planejamento, avaliação e síntese de novos fármacos.
• Química Clínica- estudo e análise da Química e da Bioquímica do ser humano, em seus estados fisiológicos normal ou patológico.
• Toxicologia- estuda os efeitos adversos das substâncias químicas sobre os organismos
• Farmacologia- estuda como as substâncias químicas reagem com os organismos vivos
• Química forense- estuda as aplicações das ciências químicas no âmbito judicial e criminal
• Petroquímica - trata da obtenção e refinação do petróleo.
• Mineralogia - é o estudo químico das estruturas molecular e cristalina e propriedades físicas de minerais, bem como a sua génese, metamorfismo, evolução química e meteorização.
• Engenharia Química - ramo da Engenharia dedicado ao projeto e estudo de Indústrias de Processos Químicos.
• Cálculo de Reatores - ramo da Engenharia Química que estuda o projeto de conjuntos de reatores industriais.
• Carboquímica - trata de processos envolvendo o carvão mineral.
• Catálise química - trata de procedimentos que alteram a cinética das reações.
• Ciência dos materiais - trata da composição, resistência e durabilidade de materiais.
• Cinética química - trata da velocidade das reações químicas.
• Combustão - trata das substâncias usadas na produção de energia.
• Eletroquímica - trata de reações químicas envolvendo energia elétrica.
• Estequiometria - Estudo quantitativo acerca dos reagentes e produtos de uma reação química.
• Química Quântica
• Operações Unitárias - ramo da Engenharia Química que estuda o projeto de equipamentos industriais de transformações físicas (por exemplo, filtração, destilação, cominuição, decantação, aquecimento), em oposição às Conversões Químicas (Cálculo de Reatores).
• Termoquímica - trata de reações químicas envolvendo energia térmica.

Tópicos Especiais

• Estudo da Corrosão
• Estudo da Combustão
• Estudo das Ligações químicas
• Estudo dos Orbitais atômicos
• Isomerismo
• Nomenclatura química
• Tabela periódica

Literatura em Química

Além dos livros didáticos ou específicos sobre tópicos da Química no mundo, são publicados, diariamente, centenas de artigos técnicos e científicos. Há milhares de jornais e revistas periódicas de Química. A principal fonte de referência para uma pesquisa bibliográfica sobre os assuntos tratados na área química é o Chemical Abstracts, publicado pela American Chemical Society, o qual contém resumos dos principais artigos publicados mundialmente.

Produtos e substâncias

Ver também: Lista de produtos e substâncias químicas

Procedimentos e processos

• Batimento | Branqueamento
• Calcinação | Cromatografia
• Micro-análise
• Titração | Titulação

Equipamentos e instrumentos químicos

Vidrarias comuns em laboratórios

balança | batedeira | batedor | balão de borracha | balão de destilação | balão volumétrico | Béquer | bico de Bunsen | bureta | funil de Büchner | mufla | pipeta | proveta | pHmetro | kitassato | bomba a vácuo | colorímetro | espectrofotômetro | tubo de ensaio | gobelé | placa de Petri | vidro de relógio | pompete | vareta de vidro | conta-gotas | erlenmeyer | cristalizador | tina de vidro | cápsula de porcelana | funil | espátula | almofariz com pilão | cadinho | manta de aquecimento | ampola de decantação | picnómetro

Ver também

• Wikilivros
• Wikcionário
• Wikiversidade

• Lista de químicos - biografias de químicos.
• Fórmula química - representação dos átomos que compõem um composto químico.
• Indicador químico - compostos químicos que indicam determinadas propriedades de outros compostos, como o pH ou estado de oxidação.
• Nobel de Química - lista dos premiados com o Prémio Nobel de Química.
• Associações de Química
• Instituições de Química
• Indústrias químicas - indústrias que utilizam processos químicos (ver também Engenharia Química).
• Periódicos de química - lista de periódicos especializados em Química.
• Actinoquímica

Ligações externas

• «Sociedade Brasileira de Química». (SBQ) 
• «Sociedade Portuguesa de Química». (SPQ) 
• «ChemSketch» (em inglês). - Software que fornece e desenha compostos químicos 
• «Emergências químicas» 
• «IUPAC Nomenclature of Organic Chemistry» (em inglês) 
• «Ano Internacional da Química 2011» 
• «International Year of Chemistry 2011» (em inglês) 

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