O que são Substâncias químicas?

Oi pessoal, o Demonstre hoje aborda um tema simples, mas que pode gerar dúvidas: o que são as substâncias químicas afinal?

O que são substâncias químicas

No estado em que são encontrados na natureza, os materiais não apresentam propriedades claramente definidas. A água do mar, por exemplo, é uma mistura: pode conter quantidades variáveis de cloreto de sódio e de outros sais, além de vários tipos de materiais orgânicos.

Desde a Antiguidade o homem vem aperfeiçoando as técnicas para reconhecer e separar os diferentes tipos de matérias presentes em uma mistura. Cada tipo de matéria é uma substância, e cada substância apresenta um conjunto bem definido de propriedades. As substâncias podem ser classificadas em dois grandes campos: inorgânicas e orgânicas.

Alotropia

Um mesmo elemento químico pode formar mais de um tipo de substância pura – fenômeno chamado de alotropia.

O oxigênio comum (O₂) e o ozônio (O₃) são variedades alotrópicas de um mesmo elemento, o oxigênio.

Grafite e diamante são alótropos do carbono e diferem muito um do outro: a grafite é preta e de pequena dureza; o diamante é claro e o material mais duro da natureza.

Substâncias químicas inorgânicas

A química inorgânica estuda a matéria morta, ou seja, que não tenha origem animal ou vegetal. Essas substâncias podem ser simples ou compostas e costumam ser agrupadas segundo algumas características e propriedades.

Substâncias simples

Todas as substâncias formadas por átomos de um único elemento são consideradas substâncias simples. Essa categoria inclui desde materiais conhecidos por gases, como o nitrogênio, até metais, como o ouro.

Algumas substâncias simples podem ser encontradas livres na natureza, outras existem apenas em compostos.

Gases nobres

Família de elementos constituída pelo hélio, neônio, argônio, criptônio, xenônio e radônio. Os gases nobres ocorrem em pequenas quantidades na atmosfera – juntos, representam apenas 1% de seu volume –, com exceção do radônio, mais abundante.

Os estudos sobre a composição da atmosfera realizados por Henry Cavendish, em 1785, já indicam sua existência.

O hélio é identificado em 1868, quando Pierre Jules Janssen e Joseph Norman Lookyer fazem a análise do espectro da luz solar.

O argônio é separado e identificado por lord Rayleigh e sir William Ramsay, em 1894. Neônio, criptônio e xenônio são isolados por Ramsay e seu assistente Morris William Travers, em 1898. O radônio, último gás nobre descoberto, é identificado por Friedrich Ernst Dornem, em 1900.

Durante muito tempo, os gases nobres são considerados inertes (pouco ou nada reativos) do ponto de vista químico. Sua estrutura atômica, extremamente estável, é usada como modelo para explicar as ligações atômicas.

Em 1961, no entanto, Neil Bartlett obtém o primeiro composto de xenônio, e abre um novo caminho às pesquisas químicas. O argônio é usado em pesquisas científicas para a obtenção de atmosferas inertes. O hélio, por ser incombustível e de baixa densidade, é empregado em balões. Os outros gases são utilizados na fabricação de lâmpadas especiais, como as de néon, por exemplo.

Metais

Cerca de 80% dos elementos químicos existentes são metais – substâncias geralmente sólidas, boas condutoras de corrente elétrica e calor, maleáveis (podem ser laminadas) e dúcteis (podem ser reduzidas a fios).

A maioria tem cor prateada ou cinzenta, com exceção do cobre (avermelhado) e do ouro (amarelo). Seu brilho acentuado é reflexo da luz. Alguns metais são conhecidos desde a Pré-história, como cobre, estanho e ferro. Puros ou na forma de ligas têm diversas aplicações. Muitos, como ferro e alumínio, são abundantes na natureza.

Outros são raríssimos, e deles existem apenas vestígios. A maioria não é encontrada em estado livre, mas apenas sob a forma de compostos. Alguns metais, como ouro e platina, não se alteram em contato com o ambiente e esse é um dos motivos de sua valorização.

Outros reagem ao oxigênio presente na água e no ar e oxidam. A ferrugem, por exemplo, é resultado da oxidação do ferro. Alguns metais, como o sódio e o potássio, não resistem ao contato com a água e o ar.

Ouro

Amarelo, inoxidável e de alto brilho, o ouro é um metal valorizado desde a Antigüidade. Apesar de não sofrer oxidação, é um material pouco resistente. Por isso, quase nunca é usado puro, mas em ligas feitas com outros metais.

Nas ligas em que o ouro participa em uma proporção de 18 partes em 24, ou seja, com 75%, temos o ouro de 18 k (quilates). O ouro puro tem 24 k. Os metais mais usados para as ligas de ouro são o cobre e a prata.

Ametais

Elementos que formam substâncias simples, más condutoras de calor e de eletricidade e sem brilho acentuado. Os ametais podem apresentar-se em vários estados físicos: oxigênio, nitrogênio, flúor e cloro em estado gasoso; bromo em estado líquido; e carbono, fósforo e enxofre em estado sólido.

A maioria dos ametais não são encontrados livres na natureza, mas apenas em compostos. As principais fontes são os cloretos, brometos e iodetos presentes na água do mar, os sulfetos metálicos e os variados compostos de carbono.

Alguns, no entanto, são abundantes na forma livre: oxigênio e nitrogênio são os gases predominantes na atmosfera terrestre. O enxofre pode ser encontrado em grandes quantidades nas regiões vulcânicas, em depósitos no subsolo e participa em pequenas quantidades na composição do petróleo.

O carbono está presente na grafite, material abundante na natureza. Esses ametais também participam em diferentes tipos de compostos: o oxigênio em vários óxidos metálicos e dióxido de silício; o nitrogênio nos nitratos; o enxofre nos sulfetos e o carbono nos variados compostos orgânicos.

Compostos inorgânicos – Substâncias químicas

As substâncias que contêm mais de um elemento recebem o nome de substâncias compostas ou compostos. A maioria é constituída pela combinação de metais e ametais. Nos estudos de química inorgânica, destacam-se quatro grupos: ácidos, bases, sais e óxidos.

Ácidos

As substâncias que contêm hidrogênio em sua composição são chamadas ácidos. Têm sabor azedo, atacam a maioria dos metais e reagem com muitas outras substâncias. Os mais importantes são ácido sulfúrico, nítrico, clorídrico e acético.

Bases

As substâncias que contêm o íon OH – em sua composição são chamadas bases ou hidróxidos. Caracterizam-se pelo sabor cáustico. As mais importantes são hidróxido de sódio (soda cáustica), de cálcio (cal) e de amônio (amoníaco).

Sais

As substâncias mais abundantes na natureza são os sais, quase sempre resultantes da reação entre ácidos e bases. Os mais conhecidos são o cloreto de sódio (sal marinho), nitrato de sódio (salitre), sulfato de cálcio (gesso) e carbonato de cálcio (mármore e calcáreo).

Óxidos

Os compostos formados pela combinação do oxigênio e um outro elemento são os óxidos. São encontrados em vários minérios importantes, como óxido de ferro, na hematita; de alumínio, na bauxita; de estanho, na cassiterita e dióxido de silício, presente no quartzo e nas areias. Combinado com o carbono, o oxigênio pode formar dois óxidos: os gases monóxido e dióxido de carbono.

Substâncias químicas orgânicas

Em sua origem, a química orgânica preocupa-se com os compostos de origem animal e vegetal. Organiza-se como um campo específico de estudos a partir de 1828, quando Friedrich Wöhler sintetiza a uréia, uma substância orgânica, a partir de um composto inorgânico.

Atualmente é definida como a área que estuda a variada gama de substâncias compostas com a participação do carbono. Inclui os hidrocarbonetos (petróleo, gás natural), produtos de fermentações (como o álcool comum e o ácido acético do vinagre), ésteres (usados como solventes e aromatizantes), medicamentos (penicilinas, sulfas), corantes (anilinas), polímeros (fibras sintéticas e plásticos), além de substâncias de origem orgânica, como açúcares, gorduras e proteínas.

Referências bibliográficas sobre Substâncias químicas

• GOLDFARB, Ana Maria Alfonso. Da alquimia a química. São Paulo: Nova Stella, 1987.
• VANIN, Jose Atílio. Alquimistas químicos: o passado, o presente e o futuro. 8.ed. São Paulo: Moderna, 1996.
• BENSAUDE-VINCENT, Bernadette; STENGERS, Isabelle. História da química. Lisboa: Instituto Piaget, 1992.

Gostou de saber detalhadamente o que são as substâncias químicas?

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