Ciências da Natureza: Química, Física e Biologia

As diferenças fundamentais entre Química, Física e Biologia 

Há uma  necessidade de compreensão das características das ciências da natureza quando as estudamos. Devemos ter claro a diferença que existe entre cada uma das ciências da natureza,  assim como, compreender a interação entre elas antes de avançarmos no estudo de cada uma delas.

Atenção!

Fenômeno é um acontecimento observável , particularmente algo especial, literalmente "algo que pode ser visto", derivado da palavra grega phainomenon = "observável"

Um fenômeno natural é um acontecimento não artificial, ou seja, que ocorre sem a intervenção humana.

Na linguagem vulgar, contudo, dado o sentido comum do termo "fenômeno", esta expressão refere-se, em geral, aos fenômenos naturais perigosos também designados como "desastres naturais". 

Os fenômenos artificiais são aqueles ligados a operações e processos que ocorrem com a interferência do ser humano. Por exemplo, aqueles ligados ao processo da cadeia produtivo.

Os fenômeno das ciências da natureza compreendem  transformações ou modificações ocorrem com mudanças qualitativas na matéria. Um fenômeno,  neste sentido,  pode ser classificado em químico, físico e biológico.  

Vamos Pensar um pouco!

Os fenômenos químicos estão ligados as transformações que possibilitam as  combinações de elementos químicos em interações chamadas  de ligações químicas  permitindo a transformação da sua composição química de uma substância em outra.

Os fenômenos físicos estão ligados as transformações que possibilitam a interação da matéria, alteração no estado de agregação, alteração de movimento,  energia, sem que haja  qualquer modificação na  composição química entre seus elementos.

Os fenômenos biológicos englobam os químicos e físicos em seus sistemas, possibilitando que se analise suas transformações de forma integrada, respeitando as peculiaridades de cada um daqueles fenômenos mencionados. 

Ciências Naturais

Ciências naturais são ciências que descrevem, ordenam e comparam os fenômenos naturais, isto é, os objetos da Natureza e os processos que nela têm lugar, e determinam as relações existentes entre eles, formulando leis e regras. Pode distinguir-se entre ciências exatas (como a física e química) e ciências predominantemente descritivas (biologia, incluindo a microbiologia e a paleontologia, geografia, geologia, cristalografia, etc). 

http://www.significados.com.br/ciencia/



Veja aqui - Fenômenos Físicos e Químicos

Fenômeno Químico: Queimando o papel ele deixa de ser papel;

O fenômeno químico altera a natureza da matéria. 

Fenômeno químico é todo aquele que ocorre com a formação de novas substâncias. Um fenômeno químico, como a combustão, transforma uma substância em outra, com diferentes propriedades químicas.  Veja a demonstração com o papel:

Exemplos de fenômenos químicos: o enferrujamento do ferro, a respiração dos seres vivos, a fotossíntese realizada pelos vegetais clorofilados, etc. Os fenômenos químicos são também denominados reações químicas, e são descritos através de fórmulas e equações químicas.

Combustão do etanol ou álcool comum: Nesta reação química, uma molécula de etanol representada pela fórmula (C₂H₅OH) reage com três moléculas de gás oxigênio do ar atmosférico representado pela fórmula (O₂), produzindo duas moléculas de gás carbônico (CO₂) e três moléculas de água representada pela fórmula (H₂O), conforme a equação:

C ₂H ₅ OH(l) + 3 O ₂(g) => 2 CO ₂(g) + 3 H ₂O(l) + calor

Fenômeno Fisico: Quando rasgamos o papel ele continua sendo papel mesmo tendo mudado sua forma.

O fenômeno físico altera apenas a forma da matéria.

Fenômenos físicos são todas as transformações da matéria sem ocorrer alteração de sua composição química. É todo fenômeno que ocorre sem que haja a formação de novas substâncias.

Exemplos de fenômenos físicos: a queda de um corpo, a reflexão da luz em um espelho, a dilatação dos corpos, os pontos de fusão e ebulição, a densidade absoluta, etc.

As mudanças de estado físico sofridas pelas substâncias são propriedades físicas da matéria (ponto de fusão e ebulição). A fusão do gelo e a evaporação do álcool são exemplos dessas propriedades.

Por Líria Alves - Graduada em Química

http://www.brasilescola.com/quimica/fenomenos-fisicos-quimicos.htm


Química e Física

Os fenômenos relacionados a química e física se fundamentam a princípio a partir das interações subatômicas, entre as partículas elementares e fundamentais em número aproximado de 61 e suas energias a nível microscópico e em uma outra etapa através das interações e  manifestações da matéria a nível macroscópico na substância dos corpos. 

O Átomo - unidade estrutural da matéria ou das substâncias. Estudada pela química e física.


Biologia

Partindo da definição de fenômeno como qualquer acontecimento observável, fenômeno biológico é toda a ocorrência que diz respeito aos seres vivos, tais como as transformações que se operam nos organismos no âmbito da sua fisiologia, reprodução, ou mesmo ao nível intra-celular, assim como as interações do meio.

A Célula -  unidade estrutural da vida, estudada pela biologia.

A célula pode ser definida como uma massa de substâncias delimitada por uma membrana que protege o citoplasma e o núcleo.

Atenção!

A célula é formada por milhares de substâncias que são formadas por átomos.  É capaz de realizar todas as funções vitais importantes para ela, sendo considerada a unidade biológica (morfológica e funcional) na estrutura dos organismos.

http://www.grupoescolar.com/pesquisa/a-celula--uma-unidade-biologica.html

Historia da Ciência Química

A Ciência também tem história

Assim como qualquer conhecimento humano a química como ciência tem no transcorrer do tempo construído sua própria história que é a história de dominação do ser humano sobre o mundo material. A ciência química com seu conhecimento nos possibilitou desenvolver muitas tecnologias  que no passado pareciam impossíveis de serem concebidas, mas, que hoje estão em nosso alcance. A ciência química é aquela que observa e descreve as transformações do mundo da matéria, compreendendo as possibilidades dos fenômenos que envolvem a combinação entre os elementos químicos.  

Vamos pensar um pouco!

O que é Ciência:

Ciência é uma palavra que deriva do termo   latino "scientia" cujo significado era conhecimento ou saber. Atualmente se designa por ciência todo o conhecimento adquirido através do estudo ou da prática, baseado em princípios certos.

A ciência, em geral, comporta vários conjuntos de saberes nos quais são elaboradas as suas teorias baseadas nos seus próprios métodos científicos. A ciência está intimamente ligada com a área da tecnologia, porque os grandes avanços da ciência, hoje em dia, são alcançados através do desenvolvimento de novas tecnologias e do desenvolvimento de tecnologias já existentes.

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O que é Tecnologia:

O termo tecnologia vem do grego "tekhne" que significa "técnica, arte, ofício" juntamente com o sufixo "logia" que significa "estudo". Tecnologia é um produto da ciência e da engenharia que envolve um conjunto de instrumentos, métodos e técnicas que visam a resolução de problemas. É uma aplicação prática do conhecimento científico em diversas áreas de pesquisa.

As tecnologias primitivas ou clássicas envolvem a descoberta do fogo, a invenção da roda, a escrita, dentre outras. As tecnologias medievais englobam invenções como a prensa móvel, tecnologias militares com a criação de armas ou as tecnologias das grandes navegações que permitiram a expansão marítima. As invenções tecnológicas da Revolução Industrial (século XVIII) provocaram profundas transformações no processo produtivo.

A partir do século XX, destacam-se as tecnologias de informação e comunicação através da evolução das telecomunicações, utilização dos computadores, desenvolvimento da internet e ainda, as tecnologias avançadas, que englobam a utilização de Energia Nuclear, Nanotecnologia, Biotecnologia, etc.

Os avanços da tecnologia provocam grande impacto na sociedade. Pelo lado positivo, a tecnologia resulta em inovações que proporcionam melhor nível de vida ao Homem. Como fatores negativos, surgem questões sociais preocupantes como o desemprego, devido a substituição do Homem pela máquina ou a poluição ambiental que exige um contínuo e rigoroso controle. 

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Atenção!

O desenvolvimento tecnológico provoca mudanças na economia, na politica, na cultura, nas relações humanas e nas relações entre o ser humano e a natureza  alterando a geografia e criando a história do mundo, portanto, provocando mudanças no mundo e na sociedade. 

A tabela periódica - suas famílias, períodos e blocos

A tabela periódica têm colunas chamadas famílias ou grupos identificadas na atualidade segundo orientação da IUPAC por números de 01 até 18 . Já os alinhamentos da tabela são chamamos de períodos,  numerados  de 01 até 07.  

Preste atenção! 

Veremos que os níveis são algumas vezes tratados por uma terminologia mais antiga, ou seja, são chamados de camadas que são correspondentes. Veja a seguir a correspondência nível-camada: 1-K, 2-L, 3-M, 4-N, 5-O, 6-P, 7-Q

 A tabela é dividida em blocos (ns / np ns - dos elementos representativos) e  (nd ns / nf ns - dos elementos de transição e dos elementos de transição interna - Lantanideos e actinideos). Para identificarmos as famílias e períodos devemos nos dedicar ao estudo dos níveis de valência.

Ao observarmos as famílias dos elementos representativos percebemos que possuem nomes especiais, por exemplo, os da família 1 ou 1A são os metais alcalinos, os da família 2 ou 2A são os metais alcalinos terrosos, os da familía 13 ou 3A são a família do Boro, a família 14 ou 4A são a família do Carbono, a família 15 ou 5A são a família do Nitrogênio, os da família 16 ou 6A são a família dos calcogênios, os da família 17 ou 7A  são a família dos halogênios e finalmente os gases nobres que são da família 18, 8A ou 0.

Os gases nobres possuem níveis de valência completa com 2 ou 8 elétrons no nível de valência e o hidrogênio se porta na família 1 ou 1A  por possuir nível semelhante, tal qual, os metais alcalinos com um elétron no nível de valência ou como um membro da família dos halogênios por ter a capacidade de receber 1 elétron  para ficar com o nivel completo  imitando o gás nobre  Hélio com dois elétrons.

Categoria de elementos Quimicos

A tabela periódica dos elementos químicos possui uma classificação que leva em conta suas propriedades gerais, seu comportamento químico e suas características físicas. Em função disto e considerando que oficialmente existem 116 elementos químicos. Dentre esses, 91 são naturais e 25 são artificiais e são divididos em 05 categorias: Os metais, os ametais ou não metais, os semimetais, os gases nobres e o hidrogênio.

Vejamos outras informações a respeito.

Metais são  bons condutores de calor e eletricidade, no videoclipe poderemos ver essa abordagem no ponto de vista dos condutores elétricos. O 

videoclipe, também, explica os elétrons livres dos metais, assim como os semicondutores (dopagem tipo N e tipo P) e supercondutores.

O videoclipe abaixo vai nos esclarecer sobre a posição das cinco categorias na tabela periódica e para bom entendimento é necessário acompanhar a explicação com sua tabela durante a apresentação.

PROPRIEDADES PERIÓDICAS

"Aquelas que se repetem de período em período"

Quando os elementos químico são organizados em ordem crescente de número atômico (Z) ocorre uma periodicidade nas suas propriedades, ou seja, repetem-se em um período com regularidade alguns fenômenos físicos e químicos, sendo assim, algumas propriedades se repetem dando característica, identidade e/ou comportamento aos elementos químicos. Vamos ver o videoclipe e ele nos ajudará mais um pouco!

Observações!

Algumas propriedades periódicas dos elementos químicos:

- Raio Atômico e Raio do Íon; ( Distância do núcleo a parte mais externa da eletrosfera)
- Energia de Ionização; (Potencial de Ionização / energia que arranca elétrons átomo)
- Afinidade Eletrônica; (Eletroafinidade ou afinidade por elétrons / energia que atrai elétrons para o átomo)
- Eletronegatividade; (preferência dos átomos por adquirir elétrons)
- Eleltropositividade; (Caráter Metálico / preferência dos átomos por perder elétrons)

- Ponto de Fusão; (Temperatura em que os materiais derretem)

- Densidade; ( relação entre massa e volume dos materiais)

- Volume Atômico; (Tamanho do átomo ou íon)

- Condutibilidade. (conduz ou não elétrons livres*)

   *Elétrons livres em movimento é o que chamamos de eletricidade

Atenção! 

Descrevendo os conceitos um a um.

RAIO ATÔMICO 

A medição do raio de um átomo isolado não pode ser feita com precisão, pois a eletrosfera não possui um limite exato. Através de uma técnica, chamada de difração de raio X, a imagem registrada na chapa fotográfica permite perceber a posição dos núcleos dos átomos no material, assim como a distância (d) que há entre eles. A metade dessa distância (d/2) é considerado o raio atômico, portanto, podemos considerar como a média da distância entre dois núcleos. 

É muito importante ter a ideia de como varia o raio atômico em uma família ou grupo (colunas da tabela)  e em um período (linhas da tabela), pois o comportamento dos elementos e muitas propriedades podem ser explicada a partir dessa informação.

Orbitais s, p, d, f - Para ter uma ideia!

FORMAS GEOMÉTRICAS DOS ORBITAIS

Orbital s

Orbital p

Orbital d

Orbital f

CLASSIFICAÇÃO DAS REAÇÕES - CONHECENDO UM POUCO.

Existe varias maneiras de classificar as reações. Uma delas relaciona o número de substâncias que reagem e o número de substâncias produzidas. Mas antes vamos observar os detalhes que envolvem uma reação química.

Você sabia!

Para percebermos as reações químicas é necessário observarmos as evidências. Veja o comentário do videoclipe.

Atenção! 

Lembre-se:

A equação química envolve no 1º membro os reagentes e no 2º membro os produtos.  Veja os comentário do videoclipe.

Não Esqueça!

Coeficientes Estequiométricos são números que ficam na frente das fórmulas e indicam a proporção em que os átomos  reagem e índices indicam a quantidade de átomos participantes da fórmula.  

                                         

Veja no videoclipe os tipos de reação química:

Síntese ou adição – quando duas ou mais substâncias originam um único produto;

Análise ou decomposição – quando uma única substância origina dois ou mais produtos;

Simples troca ou deslocamento – quando uma substância simples reage com uma substância composta, originando uma nova substância simples e outra composta;

Obs.: substância simples somente um tipo de átomo / substância composta mais de um tipo de átomo.

As reações de simples troca podem ocorrer entre metais e ametais (não metais) sempre respeitando as sequências de reatividade dos metais e a reatividade dos ametais.

Fila de Reatividade dos Metais  (Ordem decrescente de reatividade)

Li > K  > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Cr > Fe > Ni > Sn > Pb > H > Cu > Hg > Ag > Pt > Au

Quando comparamos vários metais, o que possui maior tendência de doar elétrons é o mais reativo.

Com base nisso, surgiu a fila de reatividade dos metais ou fila das tensões eletrolíticas, mostrada abaixo: 

A reatividade dos metais é a capacidade que ele possui  para deslocar outro. Um metal é mais reativo que outro se sua tendência de doar elétrons, ou seja, eletronegatividade,  for maior. Os metais são elementos que possuem tendência e portanto, a formar cátions. São elementos que sofrem oxidação, ou seja, perdem elétrons e se comportam como agentes redutores.

Fila de Reatividade dos Ametais

F> O > Cl > Br > I > S > C > H

Dupla troca – quando duas substâncias compostas reagem, originando duas novas substâncias compostas;

As reações de dupla troca só irão ocorrer se um dos produtos for mais fraco, mais volátil ou menos solúvel do que um dos reagentes.

Agora é só estudar!