Química

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Química é a Ciência da Matéria, especialmente suas reações químicas, mas também a sua composição, estrutura e propriedades. [1] [2] Química está preocupada com os Átomos e suas interações com outros átomos, e particularmente com as propriedades das ligações químicas.
Química é às vezes chamado de "ciência central" porque ele se conecta a física com outras ciências naturais, tais como geologia e biologia. [3] [4] A química é um ramo da ciência física, mas diferente da física. [5]
A etimologia da palavra química foi muito disputado. [6] A gênese da química pode ser atribuída a certas práticas, conhecidas como a alquimia, que tinha sido praticadas há milênios em várias partes do Mundo, particularmente no Oriente Médio. [7 ]
Índice [mostrar]
Teoria
 
 
 
Laboratório do Instituto de Bioquímica da Universidade de Colónia.
Química tradicional começa com o estudo das partículas elementares, átomos, moléculas, [8] substâncias, metais, cristais e outros agregados da matéria. em sólidos, líquidos estados e Gás, isoladamente ou em combinação. As interações, reações e transformações que são estudadas em química são resultado de uma interação tanto entre diferentes substâncias químicas ou entre matéria e energia. Tais comportamentos são estudados em um laboratório de química utilizando várias formas de vidraria de laboratório.
Uma reacção química é uma transformação de algumas substâncias em uma ou mais outras substâncias. [9] Ele pode ser representado simbolicamente por meio de uma equação química. O número de átomos à esquerda e à direita na equação para uma transformação química é mais frequentemente iguais. A Natureza das reações químicas de uma substância pode sofrer e as mudanças de energia que podem acompanhá-lo são limitadas por certas regras básicas, conhecidas como leis químicas.
Considerações de energia e entropia são invariavelmente importante em quase todos os estudos químicos. As substâncias químicas são classificados em termos da sua estrutura de fase, bem como suas composições químicas. Eles podem ser analisados ​​usando as ferramentas de análise química, por exemplo, espectroscopia e cromatografia. Os cientistas envolvidos na investigação química são conhecidos como os químicos. [10] A maioria dos químicos se especializar em uma ou mais sub-disciplinas.
 
Ver artigo principal: História da química
Veja também: Alquimia, cronograma de química, e Prêmio Nobel de Química
Os antigos egípcios foram pioneiros na arte de síntese química "molhado" até 4.000 anos atrás [11] Em 1000 aC as civilizações antigas estavam usando tecnologias que formaram a base dos vários ramos da química, tais como,. Extrair metais de seus minérios, fazer cerâmica e esmaltes, fermentar a Cerveja eo Vinho, fazendo pigmentos para cosméticos e pintura, extraindo substâncias químicas de plantas para a medicina e perfume, fazer Queijo, morrendo pano, curtimento de couro, tornando a gordura em sabão, fabricação de vidro, e fazendo ligas como bronze.
 
 
Filosofia atomista de Demócrito foi adotado mais Tarde por Epicuro (341-270 aC).
A gênese da química pode ser atribuída ao fenômeno amplamente observado de queima que levou a arte-metalurgia e ciência de processamento de minérios para obter metais (por exemplo, a metalurgia na antiga Índia). A avidez de Ouro levou à descoberta do processo para a sua purificação, embora os princípios subjacentes não foram bem compreendidos-pensou-se ser uma transformação em vez de purificação. Muitos estudiosos naqueles dias Parece-me razoável acreditar que existem meios para transformar mais baratas (base) metais em ouro. Isto deu lugar a alquimia ea busca de Pedra Filosofal, que foi acreditado para trazer uma transformação por simples toque. [12]
Atomismo grego remonta a 440 aC, como o que pode ser indicado pelo Livro De Rerum Natura (A Natureza das Coisas) [13] escrito pelo romano Lucrécio em 50 aC. [14] Grande parte do desenvolvimento inicial de métodos de purificação é descrito por Plínio, o Velho na sua Historia Naturalis.
Um contorno tentativa é como se segue:
Alquimia egípcia [3.000 aC - 400 aC], formular primeiros "elemento" teorias como o Ogdoad.
Alquimia grega [332 aC - 642 dC], o Rei macedônio Alexandre, o Grande conquista o Egito e funda Alexandria, tendo a maior biblioteca do mundo, onde estudiosos e sábios se reúnem para estudar.
Alquimia islâmica [642 CE - 1200], a conquista muçulmana do Egito,. Desenvolvimento da alquimia por Jabir ibn Hayyan, al-Razi e outros; Jabir modifica as teorias de Aristóteles; avanços nos processos e aparelhos [15]
Europeu alquimia [1300 - Presente], Pseudo-Geber baseia-se na química árabe [carece de fontes?] A partir do Século 12, os principais avanços nas artes químicas mudou de terras árabes para a Europa Ocidental [15]..
Química [1661], Boyle escreve o seu texto de química clássico O Chymist cético.
Química [1787], Lavoisier escreve seus elementos clássicos da Química.
Química [1803], Dalton publicou a sua teoria atômica.
Química [1869], Dmitri Mendeleev apresenta a sua Tabela periódica é o quadro da química moderna
Os primeiros pioneiros de Química, e os inventores do método científico moderno, [16] foram medieval estudiosos árabes e persas. Eles introduziram observação precisa e experimentação controlada no Campo e descobriu inúmeras substâncias químicas. [17] [Verificações necessárias]
"Química como uma ciência quase foi criado pelos muçulmanos, pois neste campo, onde os gregos (tanto quanto sabemos) foram confinados a experiência industrial e hipótese de vaga, os sarracenos introduziram observação precisa, experimento controlado, e registros cuidadosos Eles. inventadas e nomeou o alambique (al-anbiq), quimicamente analisadas inúmeras substâncias, compostos lapidários, álcalis e ácidos distinto, investigaram as suas afinidades, centenas estudados e fabricados de Drogas. Alquimia, que os muçulmanos herdaram do Egito, contribuiu para a química por mil descobertas acidentais, e por seu método, que foi a mais científica de todas as operações medievais. "
[17]
Os químicos mais influentes muçulmanos eram Jabir ibn Hayyan (Geber, d. 815), al-Kindi (m. 873), al-Razi (m. 925), al-Biruni (m. 1048) e Alhazen (m. 1039) [18]. As obras de Jabir se tornou mais conhecido na Europa através de traduções latinas por um pseudo-Geber na Espanha do século 14, que também escreveu alguns de seus próprios livros sob o pseudônimo de "Geber". A contribuição dos alquimistas indianos e metalúrgicos no desenvolvimento da química também foi bastante significativa. [19]
O surgimento da química na Europa deveu-se principalmente a incidência recorrente das pragas e pragas, de lá durante a Idade das Trevas chamados. [Carece de fontes?] Isso deu origem a uma necessidade de medicamentos. Pensou-se que existe um remédio universal chamou o Elixir da Vida, que pode curar todas as doenças [carece de fontes], mas, como a Pedra Filosofal, ele nunca foi encontrado.
 
 
Antoine-Laurent Lavoisier de é considerado o "pai da química moderna". [20]
Para alguns profissionais, a alquimia foi uma atividade intelectual, ao longo do Tempo, eles tiveram melhor no que faz. Paracelso (1493-1541), por exemplo, rejeitou a teoria 4-elemental e com apenas uma vaga compreensão de seus produtos químicos e medicamentos, formado um híbrido da alquimia e da ciência no que era para ser chamado iatrochemistry. Da mesma forma, as influências de filósofos como Sir Francis Bacon (1561-1626) e René Descartes (1596-1650), que exigiu mais rigor na Matemática e na remoção de viés de observações científicas, levou a uma revolução científica. Em química, este começou com Robert Boyle (1627-1691), que veio com uma equação conhecida como Lei de Boyle sobre as características do Estado gasoso. [21]
Química na verdade veio de idade, quando Antoine Lavoisier (1743-1794), desenvolveu a teoria da conservação de massa em 1783, eo desenvolvimento da teoria atômica de John Dalton por volta de 1800. A Lei da Conservação da Massa resultou na reformulação da química com base nesta lei [carece de fontes?] Ea teoria de oxigênio da combustão, que foi em grande parte baseada no Trabalho de Lavoisier. Contribuições fundamentais de Lavoisier para a química foram resultado de um esforço consciente [carece de fontes?] Para caber todas as experiências no âmbito de uma teoria única.
Lavoisier estabeleceu o uso consistente do equilíbrio químico, usado oxigênio para derrubar a teoria do flogisto, e desenvolveu um novo sistema de nomenclatura química e contribuição para o moderno sistema métrico. Lavoisier também trabalhou para traduzir a linguagem arcaica e técnico de química em algo que poderia ser facilmente compreendida por grande parte das massas incultas, levando a um aumento de interesse público em química. Todos esses avanços na química levou ao que é normalmente chamado de revolução química. As contribuições de Lavoisier levou a que hoje se chama-química moderna química que é estudado em instituições de ensino em todo o mundo. É por causa destas e de outras contribuições que Antoine Lavoisier é muitas vezes comemorado como o "pai da química moderna". [22] A descoberta posterior de Friedrich Wöhler que muitas substâncias naturais, compostos orgânicos, pode realmente ser sintetizado em um laboratório de química também ajudou a química moderna para amadurecer a partir de sua infância. [23]
A descoberta dos elementos químicos tem uma longa história desde os dias da alquimia e que culminou com a descoberta da tabela periódica dos elementos químicos por Dmitri Mendeleiev (1834-1907) [24] e mais tarde descobertas de alguns elementos sintéticos.
O ano de 2011 foi declarado pelas Nações Unidas como o Ano Internacional da Química. [25] Foi uma iniciativa da União Internacional de Química Pura e Aplicada, e da Organização das Nações Unidas para a Educação, Ciência e Cultura e envolve as sociedades químicas, acadêmicos e instituições em todo o mundo e contou com iniciativas individuais, a organizarem atividades locais e regionais.
Etimologia
 
Ver artigo principal: Química (etimologia)
A química da palavra vem da palavra alquimia, um anterior conjunto de práticas que incluíam elementos da química, metalurgia, filosofia, astrologia, Astronomia, misticismo e medicina, que é comumente considerada como a missão de transformar chumbo ou outro material de partida comum em ouro [26]. A alquimia palavra, por sua vez é derivado da palavra árabe al-Kimia (الكيمياء), o que significa alquimia. O termo árabe é emprestada do grego ou χημία χημεία. [27] [28] Isso pode ter origem egípcia. Muitos acreditam que al-Kimia é derivado χημία, que por sua vez é derivado da palavra Chemi ou Kimi, que é o antigo nome do Egito, em egípcio. [27] Alternativamente, al-Kimia pode ser derivado de χημεία, que significa "elenco juntos ". [29]
Um alquimista foi chamado de "químico" na fala popular, e mais tarde o sufixo "-ry" foi adicionado a esta para descrever a arte do químico como "química".
Definições
Em retrospecto, a definição de química mudou ao longo do tempo, como novas descobertas e teorias adicionar a funcionalidade da ciência. Abaixo estão algumas das definições padrão utilizadas por vários químicos observados:
Alchemy (330) - o estudo da composição das águas, movimento, crescimento, incorporando, desincorporá, atraindo os espíritos dos corpos e ligando os espíritos dentro de corpos (Zósimo) [30].
Chymistry (1661) - o tema dos princípios materiais de corpos mistos (Boyle) [31].
Chymistry (1663) - uma arte científica, pela qual se aprende a dissolver corpos, e tirar deles as diferentes substâncias em sua composição, e como uni-los novamente, e exaltá-los a uma maior perfeição (Glaser) [32].
Química (1730) - a arte de resolver composto, misto ou corpos agregados em seus princípios, e de compor tais órgãos a partir desses princípios (Stahl) [33].
Química (1837) - a ciência preocupada com as leis e os efeitos das forças moleculares (Dumas) [34].
Química (1947) - a ciência das substâncias:. Sua estrutura, suas propriedades e as reações que mudá-los em outras substâncias (Pauling) [35]
Química (1998) - o estudo da matéria e as mudanças que sofre (Chang) [36].
Conceitos básicos
 
Vários conceitos são essenciais para o estudo da química; alguns deles são: [37]
Átomo
Ver artigo principal: Atom
Um átomo é a unidade básica de química. É constituída por um núcleo de carga positiva (o núcleo atómico), que contém protões e neutrões, e que mantém um número de electrões para equilibrar a carga positiva no núcleo. O átomo é também a menor entidade que podem ser projectadas para reter as propriedades químicas do elemento, como electronegatividade, potencial de ionização, o estado de oxidação preferido (s), número de coordenação, e os tipos preferidos de ligações para a forma (por exemplo, metálico, iónica , covalente).
Elemento
Ver artigo principal: elemento químico
O conceito de elemento químico está relacionado com o de substância química. Um elemento químico é especificamente uma substância que é composto de um único tipo de átomo. Um elemento químico é caracterizado por um número particular de protões nos núcleos dos seus átomos. Este número é conhecido como o número atómico do elemento. Por exemplo, todos os átomos com 6 protões em seus núcleos são átomos de carbono do elemento químico, e todos os átomos com 92 prótons em seus núcleos são átomos do elemento urânio.
Embora todos os núcleos de todos os átomos que pertencem a um elemento terá o mesmo número de protões, eles podem não tem necessariamente o mesmo número de neutrões; tais átomos são denominados isótopos. Na verdade vários isótopos de um elemento pode existir. Noventa e quatro elementos químicos ou tipos diferentes de átomos com base no número de protões são observados na Terra naturalmente, tendo pelo menos um isótopo que é estável ou tem uma muito longa semi-vida. Outras 18 elementos têm sido reconhecidos pela IUPAC depois de terem sido feitas em laboratório.
A apresentação padrão dos elementos químicos está na tabela periódica, que ordena os elementos por número atómico e agrupa-as por configuração eletrônica. Devido à sua disposição, grupos, ou colunas, e os períodos, ou linhas, de elementos na tabela, quer compartilhar propriedades químicas diversas, ou seguir uma certa tendência em características tais como raio atômico, eletronegatividade, etc Listas dos elementos pelo nome, por Símbolo, e pelo número atómico também estão disponíveis.
Composto
Ver artigo principal: Composto químico
Um composto é uma substância com uma proporção particular de átomos de elementos químicos particulares que determina a sua composição, e um Organismo particular que determina as propriedades químicas. Por exemplo, a Água é um composto contendo hidrogénio e oxigénio na proporção de 00:58, com o átomo de oxigénio entre os dois átomos de hidrogénio, e um ângulo de 104,5 ° entre eles. Os compostos são formados e interconvertidos por reacções químicas.
Substância
Ver artigo principal: Substância química
Uma substância química é um tipo de matéria com uma composição definida e um conjunto de propriedades. [38] Rigorosamente falando, uma mistura de compostos, elementos ou compostos e elementos não é uma substância química, mas que pode ser chamado de um produto químico. A maioria das substâncias que encontramos em nossa vida diária são uma espécie de mistura, por exemplo: ar, ligas, biomassa, etc
Nomenclatura de substâncias é uma parte crítica da linguagem da química. Geralmente, refere-se a um sistema para nomear os compostos químicos. No início da história de substâncias químicas foram dadas nome por seu descobridor, o que muitas vezes levou a alguma confusão e dificuldade. No entanto, hoje o sistema IUPAC de nomenclatura química permite químicos para especificar por compostos de nomes específicos, entre a grande variedade de produtos químicos possíveis.
A nomenclatura padrão de substâncias químicas é definido pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC). Existem sistemas bem definidos no lugar para nomear espécies químicas. Compostos orgânicos são nomeados de acordo com o sistema de nomenclatura biológica. [39] Os compostos inorgânicos são nomeados de acordo com o sistema de nomenclatura inorgânica. [40] Além disso, o Chemical Abstracts Service desenvolveu um método de substância química índice. Neste esquema cada substância química é identificável por um número conhecido como número de registro CAS.
Ver artigo principal: Molécula
Uma molécula é a menor porção indivisível de uma substância química pura, que tem o seu conjunto único de propriedades químicas, isto é, o seu potencial de se submeter a um determinado conjunto de reacções químicas com outras substâncias. No entanto, esta definição só funciona bem para as substâncias que são compostas de moléculas, que não é verdade para muitas substâncias (ver abaixo). Moléculas são tipicamente um conjunto de átomos ligados por ligações covalentes, tais que a estrutura é electricamente neutra e todos os electrões de valência são emparelhados com electrões, quer em títulos ou em pares livres.
Assim, as moléculas de existir como unidades electricamente neutros, ao contrário de iões. Quando essa regra for quebrada, dando a "molécula", uma acusação, o resultado é às vezes chamado um íon molecular ou um íon poliatómicos. No entanto, a natureza discreta e separado do conceito molecular geralmente requer que os iões moleculares estar presente apenas em locais bem separados forma, tal como um feixe dirigido no vácuo, um espectrógrafo de massa. Charged coleções poliatômicas que residem em sólidos (por exemplo sulfato, comum ou íons nitrato) não são geralmente considerados "moléculas" em química.
 
 
Uma estrutura molecular, estão representadas as ligações e as posições relativas dos átomos de uma molécula, como a que em Paclitaxel mostrados aqui
Os elementos químicos "inertes" ou nobre (hélio, néon, árgon, crípton, xénon eo rádon) são compostos de átomos isolados como a sua menor unidade discreta, mas os outros elementos químicos isolados consistem de moléculas ou de redes de átomos ligados uns aos outros de alguma forma. Moléculas identificáveis ​​compor substâncias conhecidas tais como água, ar, e muitos compostos orgânicos, tais como açúcar, álcool, gasolina, e os vários medicamentos.
No entanto, nem todas as substâncias ou compostos químicos consistem em moléculas discretas, e na verdade a maior parte das substâncias sólidas que compõe a crosta sólida, o manto, e centro da Terra são compostos químicos sem moléculas. Estes outros tipos de substâncias, tais como compostos iónicos e sólidos de rede, estão organizados, de tal modo a não têm a existência de moléculas identificáveis ​​per se. Em vez disso, estas substâncias são discutidas em termos de unidades de fórmula ou células unitárias como a menor estrutura de repetição dentro da substância. Exemplos de tais substâncias são sais minerais (tais como sal de Mesa), sólidos como o carbono eo diamante, metais, e sílica familiar e minerais de silicato como o quartzo e Granito.
Uma das principais características de uma molécula é a sua geometria muitas vezes chamado a sua estrutura. Embora a estrutura do diatômico, triatômica ou moléculas tetra atómicas pode ser trivial, (linear, angular, etc piramidal) da estrutura de moléculas poliatômicas, que são constituídos por mais de seis átomos de vários elementos () pode ser crucial para a sua natureza química.
Mole e quantidade de substância
Ver artigo principal: Mole (unidade)
Mole é uma unidade para medir quantidade de substância (também chamado quantidade química). Uma toupeira é a quantidade de uma substância que contém tantas entidades elementares (átomos, moléculas ou iões) como existem em átomos de 0,012 kg (ou 12 gramas) de carbono-12, onde os átomos de carbono-12 são não acoplado, em repouso e no seu estado fundamental. [41] O número de entidades por mole é conhecido como sendo a constante de Avogadro, e é determinada empiricamente. O valor atualmente aceito é 6.02214179 (30) × 1023 mol-1 (2007 CODATA). Uma maneira de entender o significado da "mole" termo é comparar e contrastar a termos como dúzia. Assim como uma dúzia de Ovos contém 12 ovos individuais, uma mole contém 6,02214179 (30) × 1023 átomos, moléculas ou outras partículas. O termo é utilizado porque é muito mais fácil de dizer, por exemplo, 1 mole de carbono, que é para dizer 6,02214179 (30) × 1023 átomos de carbono, e porque moles de produtos químicos representam uma escala que é fácil para a experiência.
A quantidade de substância de um soluto por volume de solução é conhecida como a quantidade de concentração da substância, ou molaridade para abreviar. Molaridade é a quantidade mais comumente utilizado para expressar a concentração de uma solução em laboratório química. As unidades mais comumente utilizadas para molaridade são mol / L (as unidades SI são oficiais mol/m3).
E sais de iões
Ver artigo principal: Ion
Um ião é uma espécie carregada, um átomo ou uma molécula, que tem perdido ou ganho um ou mais electrões. Catiões carregados positivamente (por exemplo sódio catião Na +) e aniões carregados negativamente (eg cloreto de Cl-) pode formar uma estrutura cristalina de sais neutros (por exemplo, de cloreto de sódio NaCl). Exemplos de iões poliatômicas que não se dividem-se durante ácido-base reacções são hidróxido (OH-) e fosfato (PO43-).
Os iões na fase gasosa são muitas vezes conhecido como plasma.
Acidez e basicidade
Ver artigo principal: Reação ácido-base
Uma substância pode muitas vezes ser classificada como um ácido ou uma base. Existem várias teorias que explicam o comportamento ácido-base. O mais simples é de Arrhenius teoria, que afirma que um ácido é uma substância que produz iões hidrogenião quando ele é dissolvido em água, e uma base é um que produz iões hidróxido, quando dissolvido em água. De acordo com Brønsted-Lowry teoria ácido-base, ácidos são substâncias que doam um íon de hidrogênio positivo para outra substância em uma reação química; por extensão, uma base é a substância que recebe que íons de hidrogênio.
Uma terceira teoria comum é Lewis teoria ácido-base, que se baseia na formação de ligações químicas novas. Lewis teoria explica que um ácido é uma substância que é capaz de aceitar um par de electrões de uma outra substância durante o processo de formação de ligação, enquanto que uma base é uma substância que pode proporcionar um par de electrões para formar uma nova ligação. De acordo com o conceito de acordo com Lewis, as coisas cruciais estão sendo trocados acusações. [42] [fonte confiável?] Existem várias outras maneiras em que uma substância pode ser classificado como um ácido ou uma base, como é evidente na história deste conceito [43]
Força do ácido é normalmente medido por dois métodos. Uma medição, com base na definição de Arrhenius de acidez, é de pH, que é uma medida da concentração de iões hidrónio em uma solução, tal como expresso em uma escala negativa logarítmica. Assim, as soluções que têm um baixo pH ter uma concentração de iões de alta hidrónio, e pode ser dito para ser mais ácida. A medição outro, com base na definição de Bronsted-Lowry, é o ácido constante de dissociação (Ka), que medem a capacidade relativa de uma substância para agir como um ácido sob a definição de Bronsted-Lowry de um ácido. Isto é, as substâncias com uma Ka mais elevadas são mais propensos a doar iões de hidrogénio em reacções químicas que aqueles com valores mais baixos Ka.
Fase
Ver artigo principal: Fase (matéria)
Em adição às propriedades químicas específicas que distinguem classificações químicas diferentes produtos químicos podem existir em várias fases. Para a maior parte, as classificações químicos são independentes das classificações da fase em massa, no entanto, algumas fases mais exóticos são incompatíveis com propriedades químicas determinadas. Uma fase é um conjunto de estados de um sistema químico que têm semelhantes a granel propriedades estruturais, sobre uma gama de condições, tais como a pressão ou Temperatura.
As propriedades físicas, tais como a densidade eo índice de refracção tendem a cair dentro dos valores característicos da fase. A fase de matéria é definida pela transição de fase, que é quando colocado em energia ou retirado do sistema vai para transformar a estrutura do sistema, em vez de alterar as condições a granel.
Às vezes a distinção entre as fases pode ser contínua em vez de ter um limite de discreta, neste caso, a matéria é considerado estar num estado supercrítico. Quando os estados três satisfazer com base nas condições, é conhecido como um ponto triplo e uma vez que este é invariante, é uma forma conveniente para definir um conjunto de condições.
Os exemplos mais familiares de fases são sólidos, líquidos e gases. Muitas substâncias exibem várias fases sólidas. Por exemplo, existem três fases de Ferro sólido (alfa, gama e delta), que variam de acordo com a temperatura ea pressão. Uma diferença principal entre as fases sólida é a estrutura cristalina, ou arranjo, dos átomos. Outra fase normalmente encontrado no estudo da química é a fase aquosa, que é o estado de substâncias dissolvidas em solução aquosa (isto é, em água).
Fases menos conhecidas incluem plasmas, condensados ​​de Bose-Einstein e fermiônico condensados ​​e paramagnéticos e ferromagnéticos fases de materiais magnéticos. Embora as fases mais familiares acordo com tridimensionais sistemas, é também possível definir análogos em bidimensionais sistemas, que tem recebido uma atenção para a sua relevância para os sistemas em biologia.
Redox
Ver artigo principal: Redox
É um conceito relacionado com a capacidade de átomos de várias substâncias a perder ou ganhar electrões. As substâncias que têm a capacidade de oxidar outras substâncias estão a ser dito oxidativo e são conhecidos como agentes oxidantes, agentes oxidantes ou oxidantes. Um oxidante remove electrões a partir de uma outra substância. Do mesmo modo, as substâncias que têm a capacidade de reduzir outras substâncias estão a ser dito redutiva e são conhecidos como agentes redutores, redutores, ou redutores.
Um redutor transfere electrões para uma outra substância, e é, assim, oxidado em si. E porque "doa elétrons" também é chamado um doador de elétrons. Oxidação e redução adequadamente referem-se a uma mudança no número de oxidação-a transferência real de electrões nunca pode ocorrer. Assim, a oxidação é melhor definida como um aumento no número de oxidação e redução como uma diminuição no número de oxidação.
Bonding
Ver artigo principal: Ligação química
 
 
Elétrons orbitais atómicas e moleculares
Átomos coladas em moléculas ou cristais são dito para ser ligado com uma outra. A ligação química pode ser visualizado como o equilíbrio multipolar entre as cargas positivas no núcleo e as cargas negativas, oscilando sobre eles. [44] Mais do que simples atração e repulsão, as energias e distribuições caracterizar a disponibilidade de um elétron para se unir ao outro átomo .
A ligação química pode ser uma ligação covalente, uma ligação iônica, uma ligação de hidrogênio ou apenas por causa de Van der Waals vigor. Cada um destes tipo de vínculo é atribuída a algum potencial. Estes potenciais criar as interações que mantêm os átomos nas moléculas ou cristais. Em muitos compostos simples, ligação de valência teoria, a camada de valência de electrões modelo repulsão do par (VSEPR), e do conceito de número de oxidação pode ser usado para explicar a estrutura molecular e composição.
Do mesmo modo, as teorias da física clássicos podem ser utilizados para prever muitas estruturas iónicos. Com os compostos mais complicadas, tais como complexos de metal, de valência teoria ligação é menos aplicável e alternativa abordagens, tais como a teoria molecular orbital, são geralmente usados. Consulte o diagrama de orbitais eletrônicos.
Reação
Ver artigo principal: Reação química
 
 
Durante as reacções químicas, quebra de ligações entre os átomos e forma, resultando em diferentes substâncias com propriedades diferentes. Em um alto-Forno, óxido de ferro, um composto, reage com o monóxido de carbono para formar o ferro, um dos elementos químicos, e dióxido de carbono.
Quando uma substância química é transformada, como resultado da sua interacção com outra ou de energia, uma reacção química é dito para ter ocorrido. Reacção química é, portanto, um conceito relacionado com a 'reacção' de uma substância quando entra em contacto estreito com o outro, quer como uma mistura ou uma solução; exposição a alguma forma de energia, ou ambos. Isso resulta em alguns troca de energia entre os constituintes da reacção, bem como com o ambiente do sistema que pode ser concebido vasos que são muitas vezes o material de vidro.
As reacções químicas pode resultar na formação ou dissociação de moléculas, isto é, moléculas quebrando para formar dois ou mais moléculas mais pequenas, ou rearranjo de átomos de dentro ou entre moléculas. As reacções químicas geralmente envolvem a fazer ou quebra de ligações químicas. Oxidação, redução, dissociação, ácido-base de neutralização e rearranjo molecular são alguns dos tipos geralmente usados ​​de reacções químicas.
Uma reacção química pode ser representado simbolicamente por meio de uma equação química. Embora, em uma reacção química não nuclear do número e tipo de átomos de ambos os lados da equação são iguais, para uma reacção nuclear isto é válido apenas para o viz partículas nucleares. prótons e nêutrons. [45]
A sequência dos passos em que a reorganização de ligações químicas possa estar a tomar lugar no decurso de uma reacção química é chamado o seu mecanismo. Uma reacção química pode ser previsto para realizar-se em um número de passos, cada um dos quais pode ter uma velocidade diferente. Muitos produtos intermédios da reacção com estabilidade variável pode, assim, ser encarada durante o curso de uma reacção. Mecanismos de reação são propostas para explicar a cinética e do mix de produtos relativa de uma reação. Muitos químicos físicos especializados em explorar e propor os mecanismos de várias reações químicas. Várias regras empíricas, como as regras de Woodward-Hoffmann, muitas vezes vir a calhar quando propõe um mecanismo de uma reação química.
De acordo com o livro de ouro IUPAC uma reacção química é um processo que resulta na interconversão de espécies químicas ". [46] Por conseguinte, uma reacção química pode ser uma reacção elementar ou uma reacção passo a passo. Uma advertência adicional é feita, em que esta definição inclui casos em que a interconversão de confórmeros é experimentalmente observáveis. Tais reacções químicas detectáveis ​​envolvem normalmente conjuntos de entidades moleculares, como indicado por esta definição, mas é frequentemente conceptualmente conveniente usar o termo também para alterações envolvendo individuais entidades moleculares (eventos microscópicos ou seja, 'químicos »).
Equilíbrio
Ver artigo principal: Equilíbrio químico
Embora o conceito de equilíbrio é amplamente utilizado em ciências, no contexto da química, surge quando um número de diferentes estados de a composição química são possíveis. Por exemplo, em uma mistura de diversos compostos químicos que podem reagir com um outro, ou quando uma substância pode estar presente em mais do que um tipo de fase.
Um sistema de substâncias químicas no estado de equilíbrio, embora tendo uma composição imutável não é mais frequentemente estática; moléculas das substâncias continuar a reagir com um outro dando assim origem a um equilíbrio dinâmico. Assim, o conceito descreve o estado em que os parâmetros, tais como a composição química permanecem inalteradas ao longo do tempo. Substâncias químicas presentes em sistemas biológicos não são, invariavelmente, em equilíbrio, mas eles estão longe do equilíbrio.
Energia
Ver artigo principal: Energia
No contexto da química, a energia é um atributo de uma substância, tal como uma consequência da sua estrutura, atómica molecular ou agregado. Uma vez que uma transformação química é acompanhada por uma mudança em um ou mais destes tipos de estrutura, ele é invariavelmente acompanhada por um aumento ou diminuição da energia das substâncias envolvidas. Alguns energia é transferida entre o ambiente e os reagentes da reacção sob a forma de calor ou de Luz;, assim, os produtos de uma reacção pode ter mais ou menos energia do que os reagentes.
Uma reacção é dito ser exergônica se o estado final é inferior na escala de energia do que o estado inicial, no caso de reacções endergônicas a situação é a inversa. Uma reacção é dito ser exotérmica, se a reacção liberta calor para o ambiente e, no caso de reacções endotérmicos, a reacção absorve o calor da atmosfera.
As reações químicas são, invariavelmente, não é possível a menos que os reagentes superar uma barreira de energia conhecida como energia de ativação. A velocidade de uma reacção química (à temperatura T dadas) está relacionada com a energia E de activação, por factor de Boltzmann população - que é a probabilidade de molécula de ter energia maior ou igual a E no dada temperatura T. Esta dependência exponencial da taxa de uma reacção em temperatura é conhecida como a equação de Arrhenius. A energia de activação necessária para uma reacção química pode ser sob a forma de calor, a luz de electricidade, ou a força mecânica sob a forma de ultra-Som. [47]
A energia conceito relacionado livre, que também incorpora considerações de entropia, é um meio muito útil para prever a possibilidade de uma reação e determinar o estado de equilíbrio de uma reação química, termodinâmica química. Uma reacção só é possível se a alteração total no energia livre de Gibbs é negativo, e, se ele for igual a zero a reacção química é dito estar em equilíbrio.
Existem apenas limitados os possíveis estados de energia para os elétrons, átomos e moléculas. Estas são determinadas pelas regras de mecânica quântica, que requerem quantização de energia de um sistema acoplado. Os átomos / moléculas em um estado de maior energia são disse a ser animado. As moléculas / átomo de substância em um estado de energia animado são frequentemente muito mais reactivo, isto é, mais passíveis de reacções químicas.
A fase de uma substância é invariavelmente determinada pela sua energia e da energia dos seus arredores. Quando as forças intermoleculares de uma substância são tais que a energia do meio circundante não é suficiente para superar-los, isto ocorre em uma fase mais ordenada como Líquido ou sólido, como é o caso com a água (H2O); um líquido à temperatura ambiente porque a sua moléculas estão ligados por pontes de hidrogênio. [48] Considerando que o sulfeto de hidrogênio (H2S) é um gás a temperatura ambiente e pressão normal, como as moléculas estão vinculados por mais fracas interações dipolo-dipolo.
A transferência de energia a partir de uma substância química a outra depende do tamanho de quanta de energia emitida a partir de uma substância. No entanto, a energia térmica é transferida muitas vezes mais facilmente a partir de quase qualquer substância para outra, porque os fônons responsáveis ​​por níveis de energia vibracional e rotacional em uma substância têm muito menos energia que os fótons invocados para a transferência de energia eletrônica. Assim, porque os níveis de energia de vibração e rotação estão mais estreitamente espaçadas do que os níveis de energia electrónicos, o calor é mais facilmente transferidos entre substâncias relativos a formas de luz ou de outro tipo electrónico de energia. Por exemplo, a radiação electromagnética ultravioleta não é transferida com eficácia tanto a partir de uma substância a outra energia como térmica ou eléctrica.
A existência de níveis de energia característicos para as substâncias químicas diferentes é útil para a sua identificação por meio da análise de linhas espectrais. Diferentes tipos de espectros são frequentemente utilizados em química espectroscopia, por exemplo IR, Microondas, RMN, VHS, etc Espectroscopia também é usado para identificar a composição de objetos remotos - como Estrelas e galáxias distantes - através da análise de seus espectros de radiação.
 
Espectro de emissão de ferro
A energia química termo é muitas vezes usado para indicar o potencial de uma substância química a sofrer uma transformação através de uma reacção química ou para transformar outras substâncias químicas.
Leis químicas
Ver artigo principal: lei Química
As reações químicas são governadas por certas leis, que se tornaram conceitos fundamentais em química. Alguns deles são:
Lei de Avogadro
Beer-Lambert lei
Lei de Boyle (1662, pressão relativa e volume)
A lei de Charles (1787, relacionando volume e temperatura)
Lei de Fick da difusão
Lei de Gay-Lussac (1809, pressão relativa e temperatura)
Princípio de Le Chatelier
Da lei de Henry
Lei de Hess
A lei da conservação de energia leva a importantes conceitos de equilíbrio, termodinâmica, e cinética.
Lei da conservação de massa continua a ser conservada em sistemas isolados, mesmo na física moderna. No entanto, a relatividade especial mostra que, devido à equivalência massa-energia, sempre não-material "energia" (calor, energia, luz cinética) é removido de um sistema isolado, alguma massa será perdido com ele. Perdas de energia de alta resultar em perda de quantidades weighable de massa, um tópico importante na química nuclear.
Lei de composição definida, embora em muitos sistemas (nomeadamente Biomacromolecules e minerais) as proporções tendem a exigir grandes números, e são frequentemente representada como uma fracção.
Lei das proporções múltiplas
Lei de Raoult
Subdisciplinas
 
Química é normalmente dividido em várias das principais sub-disciplinas. Existem também vários principais inter-disciplinares e mais campos especializados da Química. [49]
Química analítica é a análise de amostras de material para obter uma compreensão de sua composição química e estrutura. Química analítica incorpora padronizados métodos experimentais em química. Estes métodos podem ser utilizados em todas as subdisciplinas da química, excluindo química puramente teórico.
Bioquímica é o estudo dos produtos químicos, reações químicas e interações químicas que ocorrem nos organismos vivos. Bioquímica e química orgânica estão intimamente relacionados, como em química medicinal ou neuroquímica. Bioquímica também está associada com biologia molecular e genética.
Química inorgânica é o estudo das propriedades e as reacções dos compostos inorgânicos. A distinção entre as disciplinas orgânicos e inorgânicos não é absoluta e não há muita sobreposição, o mais importante na disciplina sub-da química organometálica.
Química de materiais é a preparação, caracterização e compreensão de substâncias com uma função útil. O campo é um novo espaço de estudo em programas de pós-graduação, e que integra elementos de todas as áreas clássicas da química com foco em questões fundamentais que são exclusivas de materiais. Sistemas primários de estudo incluem a química de fases condensadas (sólidos, líquidos, polímeros) e interfaces entre as fases diferentes.
Neuroquímica é o estudo de substâncias neuroquímicas, incluindo transmissores, peptídeos, proteínas, lipídeos, açúcares e ácidos nucléicos, suas interações, e os papéis que desempenham na formação, manutenção e modificação do sistema nervoso.
Química nuclear é o estudo de como as partículas subatômicas se unir e fazer núcleos. Transmutação Moderna é um grande componente de química nuclear, ea tabela de nuclídeos é um resultado importante e uma ferramenta para este campo.
A química orgânica é o estudo da estrutura, propriedades, composição, mecanismos e reações de compostos orgânicos. Um composto orgânico é definido como qualquer composto à base de um esqueleto de carbono.
Físico-química é o estudo da base física e fundamental dos sistemas e processos químicos. Em particular, a energética e dinâmicas de tais sistemas e processos são de interesse para os químicos físicos. Importantes áreas de estudo incluem a termodinâmica química, cinética química, eletroquímica, mecânica estatística, espectroscopia e, mais recentemente, astroquímica. [50] Química Física tem grande sobreposição com a física molecular. Físico-química envolve o uso de cálculo infinitesimal nas equações derivadas. É geralmente associada com a química quântica e química teórica. Físico-química é uma disciplina distinta da física química, mas, novamente, há uma sobreposição muito fortes.
Química teórica é o estudo da química através de raciocínio teórico fundamental (normalmente dentro da matemática ou da física). Em particular, a aplicação da mecânica quântica à química é chamada de química quântica. Desde o final da Segunda Guerra Mundial, o desenvolvimento de computadores tem permitido um desenvolvimento sistemático da química computacional, que é a arte de desenvolver e aplicar programas de Computador para resolver problemas químicos. Química teórica tem grande sobreposição com a física da matéria (teórica e experimental) condensada e física molecular.
Outras disciplinas dentro da química são tradicionalmente agrupadas pelo tipo de matéria que está sendo estudado ou o tipo de estudo. Estes incluem química inorgânica, o estudo da matéria inorgânica; química orgânica, o estudo da matéria orgânica (à base de carbono); bioquímica, o estudo de substâncias encontradas em organismos biológicos; físico-química, o estudo de processos químicos utilizando conceitos físicos, tais como termodinâmica e mecânica quântica, e química analítica, a análise de amostras de material para obter uma compreensão de sua composição química e estrutura. Muitas disciplinas mais especializadas têm surgido nos últimos anos, por exemplo, neuroquímica estudo, a química do sistema nervoso (ver subdisciplinas).
Outros campos incluem agroquímica, astroquímica (e Cosmoquímica), atmosférica química, Engenharia química, biologia, química quimio-informática, eletroquímica, química ambiental, femtochemistry, química sabor, química fluxo, geoquímica, química Verde, histoquímica, história da química, química de hidrogenação , imunoquímica, marinho química, ciência dos materiais, química matemática, mecanoquímica, química medicinal, biologia molecular, mecânica molecular, nanotecnologia, química de produtos naturais, enologia, química organometálica, petroquímica, farmacologia, fotoquímica, química orgânica física, fitoquímica, química de polímeros, radioquímica , em estado sólido química, Sonochemistry, química supramolecular, química de superfície, a química sintética, termoquímica, e muitos outros.
Indústria química
 
Ver artigo principal: Indústria química
A indústria química representa uma importante atividade econômica. O top 50 mundial produtores de químicos em 2004 teve um faturamento de 587 bilhões de dólares com uma margem de lucro de 8,1% e as despesas de investigação e desenvolvimento de 2,1% das vendas totais de produtos químicos. [51]
As sociedades profissionais
 
American Chemical Society
Sociedade Americana de Neuroquímica
Chemical Institute of Canada
Chemical Society do Peru
União Internacional de Química Pura e Aplicada
Royal Australian Chemical Institute
Real Holandesa Chemical Society
Royal Society of Chemistry
Sociedade da Indústria Química
Associação Mundial dos Químicos Teórica e Computacional
Lista das sociedades de química
 

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