Vida e matéria Aula de hoje
Energia e matéria são constituintes essenciais do universo e dos seres vivos. A energia fornece força para manter as estruturas juntas ou separadas, e mover as coisas de um local para outro Matéria é o material do qual as coisas são feitas...
O corpo humano está constituído por ossos, tecidos, órgãos que interagem para permitir seu funcionamento. Por sua vez estes componentes estão integrados por unidades menores ou células compostas por uma grande diversidade de substâncias químicas ENERGIA E MATÉRIA Sistemas celulares Sistemas de tecidos Sistemas de órgãos
Nesse organismo são realizadas inúmeras reações químicas por isso podemos dizer: A vida depende de mudanças que ocorrem na matéria Assim, para conhecer a matéria precisamos conhecer a natureza do mundo químico
A ciência e a tecnologia nos proporcionam uma gama de objetos que também estão formados por substâncias químicas e que utilizamos em nossa vida. Assim, o mundo que nos rodeia está composto por diversos materiais constituídos por combinações de substâncias químicas.
Estrutura da matéria O homem sempre foi fascinado pela matéria. Os primeiros intentos de conhecer sua natureza consistiam em tratar de converter chumbo em ouro Mas eles não conheciam muito sobre a matéria para saber que isso não era possível... Não sabiam que ouro, prata, chumbo não podem transformar-se em outra substâncias por métodos químicos... Não sabiam nada sobre ÁTOMOS
O que é o Átomo? É a unidade mais pequena em que se divide a matéria por isso seu nome vem do grego indivisível ( ) São extremamente pequenos: 20 milhões de vezes menores que o milímetro
O Átomo é composto de partículas mais pequenas ou partículas atômicas que por sua vez estão formados por partículas subatômicas O glúon une os quarks Os quarks se combinam para formar o próton e o nêutron. Próton com carga positiva Nêutron que no possui carga Elétron com carga negativa NÚCLEO
+ + A quantidade de elétrons de um átomo é igual a quantidade de prótons, por tanto o átomo é neutro, ou seja tem igual número de cargas positivas e negativas. As cargas positivas e negativas são as que mantêm o átomo unido e desempenham um papel importante na forma como uns átomos reagem com outros
Acreditava-se que o átomo tinha uma estrutura parecida com a do sistema solar. Hoje se sabe que os elétrons não se movimentam em órbitas fixas como os planetas mas se movimentam ao redor do núcleo formando uma nuvem.
Os átomos se agrupam em ELEMENTOS Assim, matéria existe em formas únicas chamadas de ELEMENTOS que não podem se decompor em outras substâncias. As características dos elementos estão dadas pela quantidade de prótons de seus átomos... e por isso podemos identificar a substância pelo seu NÚMERO ATÔMICO
Número atômico É a quantidade de prótons que tem o átomo de um elemento. O mais simples é o Hidrogênio que tem somente 1 próton, portanto seu número atômico é 1.
Hoje existem 118 elementos dos quais 92 são elementos naturais e os restantes foram criados artificialmente
Alguns elementos são muito raros, como o ouro e o urânio, outros muito comuns como o oxigênio e o hidrogênio. Crosta Terrestre Corpo Humano Oxigênio 46,6% Oxigênio 65% Sílica 27,7% Carbono 18% Alumínio 8,1% Hidrogênio 10% Ferro 5,0% Nitrogênio 3% Cálcio 3,6% Cálcio 2% Sódio 2,8% Fósforo 1,1% Potássio 2,6% Potássio 0,35% Carbono 0,03% Enxofre 0,25% Nitrogênio Traços Sódio 0,15%
Massa atômica e isótopos A massa atômica de um elemento é a soma da quantidade de prótons e nêutrons... Cuidado que massa não é o peso... Exemplo: massa do Carbono =12 (6 prótons + 6 nêutrons) O número de nêutrons de um elemento pode variar sem que ele perca as propriedades, essas diferentes formas de um mesmo elemento são chamadas de ISÓTOPOS Exemplo: Isótopos do carbono = C 12, C 13 e C 14
Compostos Os elementos se podem unir entre sim a partir de reações químicas ordinárias para formar COMPOSTOS A união de elementos para formar compostos se chama MOLÉCULA que podem ser formadas por elementos do mesmo átomo ou de diferente átomos
Já entendemos como se formam as moléculas... Mas como se formaram os elementos? A partir de reações químicas extraordinárias. As provas atuais indicam que o Sol é um local onde acontecem essas reações químicas extraordinárias... vejamos
A temperatura do sol é de 6000 O C na superfície e 40 milhões de O C no interior. Essas altas temperaturas e uma enorme pressão fazem com que os átomos se movimentem em grande velocidade e colidam (se choquem) uns com os outros, em um processo chamado de FUSÃO ATÔMICA Pelo processo de FUSÃO ATÔMICA se formam novos elementos assim o hidrogênio se converte em hélio que pode formar outros elementos
Em estrelas maiores que o Sol se podem originar átomos mais complexos. Essas estrelas são como gigantes fornos fantásticos onde se combinam os elementos para formar compostos. Tudo se formou no BIG BANG ou Grande Explosão
E como se formam os compostos? A grande maioria dos elementos se encontram formando compostos Para formar compostos um elemento tem que reagir com outro. Isto depende da nuvem de elétrons Os elétrons formam camadas ou orbitais conhecidos como níveis de energia No total os elétrons podem ter Até 7 níveis de energia
Em cada nível cabe uma certa quantidade de elétrons A primeira camada pode ter até 2 elétrons Um elemento tem estabilidade quando suas camadas têm 8 elétrons ou estão completas com a quantidade máxima de elétrons.
Vejamos alguns exemplos: Átomo de Hélio: É um elemento estável Não reage com outros elementos Átomo de Argônio: É um elemento estável Não reage com outros elementos Os gases nobres não reagem facilmente porque o último nível de energia está completo
No outro extremo temos o sódio: Tem 2 elétrons no 1º nível, 8 no 2º, e 1 no 3º nível...... Portanto é instável Como os elementos instáveis se tornam estáveis? Unindo-se a outros elementos e formando compostos
O sal O sal é um composto estável formado por sódio (Na) e cloro (Cl) Para ser estável: ou o sódio ganha 7 elétrons ou então doa 1 Assim o sódio doa um elétron ao cloro e ambos logram a estabilidade
Quando o sódio doa 1 elétron, um próton fica sem seu par e o sódio ganha uma carga positiva. O oposto acontece com o cloro que fica com carga negativa Esses átomos se transforma em íons
No nosso corpo, os íons sódio, cloro e potássio são a base fisiológica dos impulsos do sistema nervoso. A entrada e saída de íons cria diferenças de cargas positivas e negativos dentro e fora do neurônio permitindo a transmissão do impulso nervoso. Assim, os neurônios que estamos utilizando para entender esta aula estão utilizando os íons de sal que ingerimos no almoço
Íons com cargas opostas forma compostos por meio da Ligação Iônica ou eletrovalente
Alguns elementos tem facilidade para doarem elétrons como o oxigênio (O) e se chamam oxidantes. Outros tem facilidade para aceitarem elétrons como o magnésio (Mg) e se chamam redutores No meio desses elementos tem o carbono (C) que precisa ganhar 4 ou doar 4 para ficar estável... Mas é difícil doar ou receber 4 elétrons
Então os elétrons são COMPARTILHADOS e os elementos que compartilham os elétrons ganham estabilidade Essa ligação entre elementos se chama de Covalente
Vimos o sal. Agora vamos ver a água A molécula de água é formada por 2 átomos de hidrogênio (H) e 1 átomo de oxigênio (O), ligados através de ligação covalente simples. Mesmo que a molécula de água tenha carga elétrica total igual a zero, na região do oxigênio ela possui carga elétrica parcial negativa e carga elétrica parcial positiva na região do hidrogênio Com isso, os átomos de hidrogênio de uma molécula atraem átomos de oxigênio da molécula vizinha. Esta atração/ligação é chamada de ponte de hidrogênio.
Estas uniões fazem com que os elementos se reúnam em moléculas e compostos que são a base da matéria que forma a vida. E essas uniões são o que? ENERGIA