Química, Tecnologia e Sociedade Valentim M B Nunes Departamento de Engenharia Química e do Ambiente valentim@ipt.pt

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 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 >>>>

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

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

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 Ciência, mas com o apoio doutras, para o bem estar da Sociedade Desenvolveu e desenvolverá novos processos de fabrico, novos materiais, recuperará edifícios, combaterá o crime, matará a fome, curará doenças, etc....

A Química e as Ciências Exactas e Naturais Engenharia do Ambiente Medicina Geologia Física Engenharia Química Geoquímica Bioquímica Agricultura Biologia Astronomia Ciência dos Materiais Nuclear

O que se imagina quando se pensa em química?

Mas raramente…. >>>

História da Química b.C 1000-1300 1920-1950 1500-1700 1950-1960 1000-1300 1920-1950 1500-1700 1950-1960 1750-1800 1960-1975 1800-1830 1975-1986 1830-1880 1990-2001 1890-1915 Séc. XXI Picture 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. voltar

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. voltar

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. voltar

1766: Descoberta do Hidrogénio por Henry Cavendish 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. voltar

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. voltar

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 voltar

1867:Alfred Nobel patenteia a dinamite. 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. voltar

1897:Descoberta do electrão por J J Thomson. 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. voltar

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

1955:Descoberta da estrutura da Vitamina B12 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

1971:Produção da hormona de crescimento. 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. voltar

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. voltar

2001: Publicação da sequência total do genoma humano. 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. voltar

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 voltar

As descobertas da química tiveram impacto directo nos benefícios de que a nossa sociedade desfruta tecidos que não enrugam materiais plásticos para embalagem e conservação combustíveis derivados do petróleo e sólidos fármacos como o ácido acetilsalicílico (Aspirina) purificação da água alimentos lácteos Cobertura cerâmica do vai-vem espacial Fertilizantes para a agricultura, etc, etc…

Química, Tecnologia e Sociedade Alta pressão e alta temperatura transformam grafite em diamante O carbono existe em três formas alotrópicas - grafite, diamante e fulereno Em 1951 a General Electric desenvolveu um processo para fabricar diamantes comerciais a partir de grafite (T~2500 ºC e P~125 000 bar) Hoje em dia mais de 40% dos diamantes comerciais são sintéticos

Química, Tecnologia e Sociedade Osmose inversa dessaliniza água do mar Água que contenha concentrações elevadas de iões é imprópria para consumo doméstico A osmose inversa (transporte selectivo de água através de uma membrana) é usada na Arábia Saudita para purificação da água do mar Em 1991, durante a guerra do golfo, salvou da morte muita gente, em unidades portáteis em botes salva-vidas

Química, Tecnologia e Sociedade Tijolos Cerâmicos do Vai-Vem Espacial Quando o vai-vem espacial entra na atmosfera da Terra, o seu “nariz” e as arestas das asas atingem temperaturas de 1400 ºC Foi necessário desenvolver um material cerâmico leve, com baixa condutibilidade térmica (isolante), de forma a evitar que o veículo espacial e o seu conteúdo (metais, plásticos, borrachas, etc..,) fundisse ou carbonizasse

Química, Tecnologia e Sociedade Identificação de Pessoas pelo DNA O património genético humano é constituído por 3 x 109 nucleotídeos, que compõem os 23 pares de cromossomas, porções contínuas de ADN, que contém as instruções para a síntese de proteínas Em 1985, Alec Jeffreys (RU) propôs que as sequências de bases que se repetiam fossem usadas para identificação humana, a partir do sangue, do cabelo, do sémen ou da saliva

Química, Tecnologia e Sociedade Recuperação do Património Cultural A Adoração dos Magos, um exemplo de como Giotto criava a noção de perspectiva. Na noite de 25 de Setembro de 1997 um terramoto abalou os alicerces da Basílica de São Francisco de Assis, em Itália, causando danos na estrutura e nos tesouros artísticos, incluindo pinturas de Giotto A restauração custará 1750 M€ A recuperação dos frescos envolve a injecção de uma mistura de resinas sintéticas e acrílico nas fissuras do gesso em que se encontram as pinturas e o restauro pictórico (tintas sintéticas)

Química, Tecnologia e Sociedade Indústria Química As reacções químicas transformam as matérias primas (minerais, petróleo, carvão, gás natural, etc..) em produtos diversificados As reacções químicas são ajudadas a ter rendimentos economicamente viáveis pela acção da temperatura, da pressão e de catalisadores Para separar as matérias primas e os produtos usam-se técnicas como a destilação, a absorção, a extracção, etc.

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

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

Química e Ambiente Destruição de Resíduos Perigosos Os resíduos são introduzidos num banho de sais fundidos em conjunto com o ar, sendo oxidados a altas temperaturas dando origem a dióxido de carbono e água. Os materiais inorgânicos são retidos no banho. Método alternativo à co-incineração.

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