A Química na sociedade. A evolução histórica da Ciência:

da Alquimia à Química moderna.

O que é a Química?

1.O estudo dos elementos e dos compostos que formam e das reacções que entre estes ocorrem.

2.Composição química e propriedades de uma substância

3. A atracção entre duas pessoas!!

As seguintes moléculas, são compostos muito interessantes. As moléculas são muito semelhantes em tamanho, forma e composição.

Diferem apenas nos átomos a vermelho (O) e azul (N) mas no entanto são completamente diferentes na forma como interactuam

connosco e contribuem para a nossa qualidade de vida

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Esta molécula chama-se feniletanol e é um dos compostos responsáveis pelo odor de uma rosa.

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Esta molécula chama-se feniletilamina e é um composto produzido no nosso cérebro quando nos apaixonamos!.Causa todas aquela

magníficas sensações…será que o aroma de uma rosa causa efeitos semelhantes?

Cupido em pintura de William-Adolphe Bouguereau (1825-1905)

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Porquê estudar Química?

A Química e Engenharia Química fazem parte de cada um dos nossos dias. Estas Ciências ajudam a alimentar-nos, vestir-nos,

alojar-nos, curar-nos de doenças e até entreter-nos! Estes benefícios para a Humanidade não necessitam de ser obtidos à

custa do Ambiente. Para isso é tão importante o estudo das Ciências Químicas e do Ambiente, nomeadamente na Europa.

A Química tem contribuído, mais do que qualquer outra A Química tem contribuído, mais do que qualquer outra Ciência, mas com o apoio doutras, para o bem estar da Ciência, mas com o apoio doutras, para o bem estar da

SociedadeSociedadeDesenvolveu e desenvolverá novos processos de fabrico, Desenvolveu e desenvolverá novos processos de fabrico, novos materiais, recuperará edifícios, combaterá o crime, novos materiais, recuperará edifícios, combaterá o crime,

matará a fome, curará doenças, etc....matará a fome, curará doenças, etc....

A Química e as Ciências Exactas e A Química e as Ciências Exactas e Naturais Naturais

QUÍMICA

Engenharia do

Ambiente

MedicinaGeologia Física

EngenhariaQuímica

QuímicaFísica

Geoquímica Bioquímica

Agricultura Biologia Astronomia

Ciência dosMateriais

QuímicaNuclear

O que se imagina quando se pensa em química?

Mas raramente….

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História da Química

b.C

1000-1300 1920-1950

1500-1700 1950-1960

1750-1800 1960-1975

1800-1830 1975-1986

1830-1880 1990-2001

1890-1915 Séc. XXIPicture of Democritus

C.5000 bC: uso do cobre pelas antigas civilizações

C.3500 bC: uso do ferro pelas civilizações antigas

C.450 bC:"Leucippus de Miletus (ca. 435 BCE) e Democritus of Abdera (ca. 410 BCE) desenvolvem a hipótese atómica. De acordo com eles a matéria só pode ser subdividida até um certo ponto, a partir do qual só permanecem átomos.

C.400 bC: O filósofo grego Empedocles of Acragas afirma que a matéria consiste de quatro elementos: terra, ar, fogo e água.

100:Alquimistas árabes viajam pela China e Egipto, levando novas ideais e desenvolvendo novos métodos quantitativos e aparelhos para as suas experiências.

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1020: Os trabalhos de Ibn Sina (Avicenna) um dos mais importantes filósofos e médicos de tradição islâmica são publicados e traduzidos para latim influenciando o renascimento europeu após a Dark Ages

1242:Roger Bacon formula pólvora e dá instruções exactas para o seu fabrico. O seu uso em armas surge no século seguinte.

1332:Arnold Bochmove deixa receitas para licores baseadas na destilação vinho com especiarias e ervas. A destilação do vinho para produzir gin e licores torna-se conhecida cem 1332 em Paris e espalha-se pela Europa.

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1592:Galileo Galilei constrói um termómetro rudimentar usando a contracção do ar para verter água num tubo.

1662:Robert Boyle publica a segunda edição de “New Experiments Physico-Mechanicall, Touching the Spring of the Air and its Effects”, no qual afirma explicitamente que para um gás a pressão e o volume variam inversamente. Isto é conhecido como a Lei de Boyle nos EUA e UK, mas como lei de Marriotte na Europa, depois de Edmé Marriotte verificar que a temperatura deve permanecer constante.

1665:Sir Isaac Newton inicia o seu annus mirabilis (ano miraculoso) durante o qual desenvolve a teoria da gravidade, a natureza da luz e o cálculo infinitesimal.

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1756:Joseph Black descobre o dióxido de carbono (CO2), ou ar fixo no carbonato de magnésio (MgCO3), libertado por aquecimento.

1766: Descoberta do Hidrogénio por Henry Cavendish

1774:Descoberta do oxigénio por Joseph Priestly

1787: Surge a Nomenclatura Química, tal como a conhecemos, com a publicação de Méthode de nomenclature chimique por Antoine-Laurent Lavoisier, Claude-Louis Berthellot, Antoine de Fourcroy, e Guyton de Morveau

1799:Joseph Louis Proust publica a lei das proporções definidas mostrando que os compostos contêm sempre as mesmas proporções em massa dos seus elementos.

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1799:Volta constrói uma bateria a partir de uma pilha alternada de discos de prata e zinco. Este aparelho conhecido como pilha de Volta produzia uma corrente eléctrica, acabando com a velha teoria de que era necessário matéria animal para produzir electricidade.

1802:Gay Lussac publica a lei de expansão dos gases, também atribuída a Jacques Charles, mostrando que os gases se expandem uniformemente com a temperatura, desde que a pressão permaneça constante.

1803:Teoria atómica proposta por John Dalton, durante uma lição na Royal Institution em 1803. A teoria propunha as seguintes ideias básicas:Toda a matéria é composta por átomos.Os átomos não podem ser formados ou destruídos.Todos os átomos do mesmo elemento são idênticos.Elementos diferentes possuem diferentes tipos de átomos.As reacções químicas ocorrem quando os átomos se rearranjam.Os compostos são formados por átomos dos elementos constituintes.

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1811: Lei de Avogadro proposta por Amedeo Avogadro, que declara que nas mesmas condições de pressão e temperatura, iguais volumes de gases contêm igual número de moléculas. Esta hipótese só foi reconhecida após Stanislao Cannizzaro, em 1860, demonstrar que era a solução para o problema dos pesos atómicos e moleculares. O número de partículas num mole de substância chama-se Número de Avogadro, e é numericamente igual a 6.02252 x 10 23

1818: A linguagem química de símbolos para representar os elementos é introduzida por Jöns Berzelius e torna-se aceite universalmente conduzindo ao uso de equações para representar as reacções químicas.

1828:Friedrich Wöhler converte cianato de amónio, um composto inorgânico, em ureia, um composto orgânico

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1833: O trabalho de Faraday sobre reacções químicas produzidas quando corrente eléctrica atravessa uma solução conduz às leis da electrólise

1856:Mauve, o primeiro pigmento sintético é produzido por William Perkin.

1864:Friedrich August Kekulé conclui que a estrutura do benzeno é um anel hexagonal fechado, depois de um sonho visionário.

1866:George Leclanché patenteia a primeira bateria seca, pilha de Leclanché.

1867:Alfred Nobel patenteia a dinamite.

1869:Dmitri Mendeleev publica a sua Tabela Periódica.

1884: Princípio de Le Chatelier que declara que qualquer perturbação num sistema em equilíbrio resulta numa alteração do equilíbrio de forma a minimizar a perturbação introduzida.

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1895:Wilhelm Conrad Roentgen,descobre uma nova forma de radiação que pode atravessar inúmeros materiais, chamando-lhe Raios X.

1897:Descoberta do electrão por J J Thomson.

1905:Albert Einstein publica a sua teoria da relatividade.

1911:Ernest Rutherford publica a sua teoria atómica descrevendo o átomo com tendo um núcleo central positivo rodeado por órbitas de electrões.

1913:Niels Bohr aplica a teoria quântica ao átomo de Rutherford assumindo que os electrões descrevem orbitas estacionária definidas pelo seu momento angular.

1913:Frederick Soddy formula o conceito de isótopos.

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1920: Johannes Van der Waals interessa-se pela teoria cinética de gases e fluidos e desenvolve uma equação para descrever o comportamento de gases.

1927:Abbé Georges Lemaître propõe uma teoria para a origem do Universo, conhecida actualmente como Big Bang.

1928:Penicillin descoberta por Alexander Fleming , revolucionando a Medicina e conduzindo ao desenvolvimento dos antibióticos.

1935:Discoberta do Nylon 66 por Wallace Carothers, revolucionando a indústria têxtil sendo o impulsionador das modernos tecidos sintéticos.

1952:Jonas Salk produz uma vacina para a devastadora doença da Poliomielite. Até 1955 mais de 4 milhões de vacinas ajudam a reduzir dramaticamente a doença.

1953:Elucidação da estrutura do DNA por James Watson & Francis Crick

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1954: Desenvolvimento dos catalisadores de Ziegler-Natta permitindo a produção eficiente de plásticos e borrachas sintéticas.

1955:Descoberta da estrutura da Vitamina B12

1956: Síntese da Morfina artificial.

1957:Desenvolvimento dos plásticos de policarbonato usado em automóveis, fornos de microondas, etc.

1960:Theodore Maiman constrói o primeiro laser a partir de um cilindro de rubi.

1960: É lançada a Pílula Contraceptiva.

1961: São produzidos os primeiros Chips de silício usando um processo de deposição.

1962: A Lycra® é comercializada. A Lycra® é usada para produzir uma enorme variedade de tecidos que retêm a elasticidade. voltar

1964: O Kevlar® é sintetizado pela primeira vez. O Kevlar® é um material muito leve mas resistente, usado em coletes à prova de bala, pneus de avião, etc.

1966: Síntese da insulina artificial, tornando mais fácil a vida dos diabéticos.

1968:Fred Sanger decifra uma sequência de 120 bases do RNA, usando uma técnica ainda utilizada hoje em dia na pesquisa biológica.

1971:Produção da hormona de crescimento.

1974:Início da produção de conversores catalíticos para o escapes automóveis.

1975:Abertura da pipeline do Mar do Norte, permitindo a produção de petróleo mas também aumento da produção de plásticos, fertilizantes, etc.

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1977:Descoberta de polímeros condutores.1978:Sir David Lane descobre o supressor de tumores gene p53, permitindo desenvolver novos tratamentos do cancro.

1979: Utilizado sangue artificial pela primeira vez num doente.

1983: A reacção de polimerase em cadeia permite a replicação de amostras de DNA para análise.1984: Identificação por DNA, que permite resolver crimes, ou estabelecer dados de parentesco, por exemplo em disputas de paternidade.

1985:Descoberta do Buckminsterfulereno por Sir Harold Kroto no RU e Richard E. Smalley and Robert F. Curl, Jr nos US.

1986: Lançamento do shampoo 2 em 1. É surpreendente a dificuldade de juntar o shampoo e acondicionador num único frasco.

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1989: Descoberta do Viagra®. Desenvolvido para o tratamento da angina, os seus efeitos laterais são conhecidos em todo o mundo!1991:Primeira produção significativa de energia a partir de fusão nuclear.

1995: Elucidação do mecanismo de formação e decomposição da camada de ozono.1997: Confirmação da expansão do Universo pelo telescópio espacial Hubble, calculando-se a idade do Universo em 13 a 14 biliões de anos!

1999: Espectroscopia de Femtosegundos “fotografa” reacções químicas enquanto ocorrem. Um fentosegundo são 0.000000000000001 segundos.

2001: Publicação da sequência total do genoma humano.

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2048:Nanotecnologia, “tecnologia de produção para o Século XXI” englobando engenharia de precisão assim como aplicações biomédicas em áreas tão diversas como a terapia de genes, descoberta de novas drogas, Um nanómetro é a bilionésima parte de um metro, ou aproximadamente 1/80,000 o diâmetro de um cabelo humano!

2050: Reacções de fusão termonucleares controladas, permitindo fornecer energia em larga escala para as necessidades do Século XXI

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– tecidos que não enrugamtecidos que não enrugam– materiais plásticos para embalagem e materiais plásticos para embalagem e

conservaçãoconservação– combustíveis derivados do petróleo e sólidoscombustíveis derivados do petróleo e sólidos

– fármacos como o ácido acetilsalicílico (fármacos como o ácido acetilsalicílico (Aspirina)Aspirina)– purificação da águapurificação da água– alimentos lácteosalimentos lácteos– Cobertura cerâmica do vai-vem espacial Cobertura cerâmica do vai-vem espacial – Fertilizantes para a agricultura, etc, etc… Fertilizantes para a agricultura, etc, etc…

As descobertas da química tiveram impacto directo As descobertas da química tiveram impacto directo nos benefícios de que a nossa sociedade desfrutanos benefícios de que a nossa sociedade desfruta

• O carbono existe em três formas alotrópicas - grafite, O carbono existe em três formas alotrópicas - grafite, diamante e fulerenodiamante e fulereno

• Em 1951 a General Electric desenvolveu um processo Em 1951 a General Electric desenvolveu um processo para fabricar diamantes comerciais a partir de grafite para fabricar diamantes comerciais a partir de grafite (T~2500 ºC e P~125 000 bar)(T~2500 ºC e P~125 000 bar)

• Hoje em dia mais de 40% dos diamantes comerciais são Hoje em dia mais de 40% dos diamantes comerciais são sintéticossintéticos

Química, Tecnologia e Sociedade Química, Tecnologia e Sociedade Alta pressão e alta temperatura Alta pressão e alta temperatura

transformam grafite em diamantetransformam grafite em diamante

• Água que contenha concentrações elevadas Água que contenha concentrações elevadas de iões é imprópria para consumo domésticode iões é imprópria para consumo doméstico

• A osmose inversa (transporte selectivo de A osmose inversa (transporte selectivo de água através de uma membrana) é usada na água através de uma membrana) é usada na Arábia Saudita para purificação da água do Arábia Saudita para purificação da água do marmar

• Em 1991, durante a guerra do golfo, salvou da Em 1991, durante a guerra do golfo, salvou da morte muita gente, em unidades portáteis em morte muita gente, em unidades portáteis em botes salva-vidasbotes salva-vidas

Química, Tecnologia e Química, Tecnologia e Sociedade Osmose inversa Sociedade Osmose inversa

dessaliniza água do mardessaliniza água do mar

• Quando o vai-vem espacial entra na atmosfera Quando o vai-vem espacial entra na atmosfera da Terra, o seu “nariz” e as arestas das asas da Terra, o seu “nariz” e as arestas das asas atingem temperaturas de 1400 ºCatingem temperaturas de 1400 ºC

• Foi necessário desenvolver um material cerâmico Foi necessário desenvolver um material cerâmico leve, com baixa condutibilidade térmica leve, com baixa condutibilidade térmica (isolante), de forma a evitar que o veículo (isolante), de forma a evitar que o veículo espacial e o seu conteúdo (metais, plásticos, espacial e o seu conteúdo (metais, plásticos, borrachas, etc..,) fundisse ou carbonizasseborrachas, etc..,) fundisse ou carbonizasse

Química, Química, Tecnologia e Sociedade Tecnologia e Sociedade

Tijolos Cerâmicos do Vai-Vem Tijolos Cerâmicos do Vai-Vem EspacialEspacial

• O património genético humano é constituído por 3 x O património genético humano é constituído por 3 x 101099 nucleotídeos, que compõem os 23 pares de nucleotídeos, que compõem os 23 pares de cromossomas, porções contínuas de ADN, que cromossomas, porções contínuas de ADN, que contém as contém as instruções para a síntese de proteínasinstruções para a síntese de proteínas

• Em 1985, Alec Jeffreys (RU) propôs que as Em 1985, Alec Jeffreys (RU) propôs que as sequências de bases que se repetiam fossem sequências de bases que se repetiam fossem usadas para identificação humana, a partir do usadas para identificação humana, a partir do sangue, do cabelo, do sémen ou da salivasangue, do cabelo, do sémen ou da saliva

Química, Química, Tecnologia e Sociedade Tecnologia e Sociedade

Identificação de Pessoas pelo DNA Identificação de Pessoas pelo DNA

Química, Tecnologia e SociedadeQuímica, Tecnologia e SociedadeRecuperação do Património CulturalRecuperação do Património Cultural

• Na noite de 25 de Setembro de 1997 um terramoto Na noite de 25 de Setembro de 1997 um terramoto abalou os alicerces da Basílica de São Francisco de abalou os alicerces da Basílica de São Francisco de Assis, em Itália, causando danos na estrutura e nos Assis, em Itália, causando danos na estrutura e nos tesouros artísticos, incluindo pinturas de Giottotesouros artísticos, incluindo pinturas de Giotto

• A restauração custará 1750 M€A restauração custará 1750 M€• A recuperação dos frescos envolve a injecção de uma A recuperação dos frescos envolve a injecção de uma

mistura de resinas sintéticas e acrílico nas fissuras do mistura de resinas sintéticas e acrílico nas fissuras do gesso em que se encontram as pinturas e o restauro gesso em que se encontram as pinturas e o restauro pictórico (tintas sintéticas)pictórico (tintas sintéticas)

A Adoração dos Magos, um exemplo de como Giotto criava a noção de perspectiva .

Química, Tecnologia e Sociedade Química, Tecnologia e Sociedade Indústria Química Indústria Química

• As reacções químicas transformam as matérias primas As reacções químicas transformam as matérias primas (minerais, petróleo, carvão, gás natural, etc..) em (minerais, petróleo, carvão, gás natural, etc..) em produtos diversificadosprodutos diversificados

• As reacções químicas são ajudadas a ter rendimentos As reacções químicas são ajudadas a ter rendimentos economicamente viáveis pela acção da temperatura, da economicamente viáveis pela acção da temperatura, da pressão e de catalisadorespressão e de catalisadores

• Para separar as matérias primas e os produtos usam-se Para separar as matérias primas e os produtos usam-se técnicas como a destilação, a absorção, a extracção, técnicas como a destilação, a absorção, a extracção, etc.etc.

• O interesse sério nas células de combustível como um O interesse sério nas células de combustível como um gerador prático, começou nos anos 60, quando o gerador prático, começou nos anos 60, quando o programa espacial dos Estados Unidos escolheu a célula programa espacial dos Estados Unidos escolheu a célula de combustível no lugar da mais arriscada energia de combustível no lugar da mais arriscada energia nuclear e da mais cara energia solar. As células de nuclear e da mais cara energia solar. As células de combustível abasteceram de energia as naves Apolo e combustível abasteceram de energia as naves Apolo e Geminis e ainda fornecem eletricidade e água ao Geminis e ainda fornecem eletricidade e água ao tranbordador espacial. tranbordador espacial.

• Usadas em veículos não poluentes de transporte público Usadas em veículos não poluentes de transporte público

Química e Ambiente Química e Ambiente Células de Combustível Células de Combustível

• A A Solar TwoSolar Two utiliza uma tecnologia de sais utiliza uma tecnologia de sais fundidos para recolher e armazenar energia fundidos para recolher e armazenar energia solar possibilitando a produção de solar possibilitando a produção de electricidade de acordo com as necessidades. electricidade de acordo com as necessidades.

Química e Ambiente Química e Ambiente Energia SolarEnergia Solar

• Os resíduos são introduzidos num banho de Os resíduos são introduzidos num banho de sais fundidos em conjunto com o ar, sendo sais fundidos em conjunto com o ar, sendo oxidados a altas temperaturas dando origem a oxidados a altas temperaturas dando origem a dióxido de carbono e água. Os materiais dióxido de carbono e água. Os materiais inorgânicos são retidos no banho.inorgânicos são retidos no banho.

• Método alternativo à co-incineraçãoMétodo alternativo à co-incineração. .

Química e Ambiente Química e Ambiente Destruição de Resíduos PerigososDestruição de Resíduos Perigosos

E o E o Futuro?Futuro?

O futuro está na nossa O futuro está na nossa compreensão da estrutura compreensão da estrutura da molécula, seu arredor da molécula, seu arredor electrónico, suas electrónico, suas interacções com outras interacções com outras moléculas idênticas e moléculas idênticas e diferentes, tipos de colisões diferentes, tipos de colisões moleculares, etc..moleculares, etc..