De que é seu corpo feito? Seu primeiro pensamento pode ser que ele é composto de diferentes órgãos – como o coração, pulmões e estômago – que trabalham juntos para manter seu corpo funcionando. Ou você pode ampliar um nível e dizer que seu corpo é composto de muitos tipos diferentes de células. No entanto, no nível mais básico, seu corpo – e, na verdade, toda a vida, assim como o mundo não-vivo – é composto de átomos, muitas vezes organizados em estruturas maiores chamadas moléculas.
Átomos e moléculas seguem as regras da química e da física, mesmo quando fazem parte de um ser complexo e vivo. Se você aprendeu na química que alguns átomos tendem a ganhar ou perder elétrons ou formar ligações uns com os outros, esses fatos permanecem verdadeiros mesmo quando os átomos ou moléculas são parte de uma coisa viva. De fato, simples interações entre átomos – jogadas muitas vezes e em muitas combinações diferentes, em uma única célula ou um organismo maior – são o que tornam a vida possível.
Pode-se argumentar que tudo o que você é, incluindo sua consciência, é o subproduto de interações químicas e elétricas entre um número muito grande de átomos não-vivos!Portanto, como um ser incrivelmente complexo, composto de aproximadamente 7.000.000.000.000.000.000.000.000.000 de átomos, você provavelmente desejará conhecer alguns conhecimentos básicos de química ao começar a explorar o mundo da biologia e do mundo em geral.
A matéria é tudo ao seu redor. Átomos e compostos são todos feitos de partes muito pequenas da matéria. Esses átomos constroem as coisas que você vê e toca todos os dias. A matéria é definida como qualquer coisa que tenha massa e ocupe espaço (tenha volume).
Massa é a quantidade de matéria em um objeto. Você pode ter um objeto pequeno com muita massa, como uma estátua feita de chumbo (Pb). Você pode ter um objeto grande com pouca massa, como um balão cheio de hélio (He). Você também deve saber que há uma diferença entre massa e peso. A massa é uma medida da matéria em um objeto, enquanto o peso é uma medida da atração da gravidade em um objeto.
Volume é a quantidade de espaço que algo ocupa. Palavras como grande, pequeno, longo ou curto são usadas para descrever volumes. Um mármore ocupa um pequeno volume enquanto uma estrela ocupa um grande volume. Diferentes estados de matéria preencherão volumes de maneiras diferentes.
Mesmo que a matéria possa ser encontrada em todo o Universo, você encontrará apenas algumas formas na Terra. Nós cobrimos cinco estados da matéria no site. Cada um desses estados é às vezes chamado de fase. Existem muitos outros estados de matéria que existem em ambientes extremos. Os cientistas provavelmente descobrirão mais estados de matéria à medida que continuamos a explorar o Universo.
Quais são os principais estados da matéria? Todos devem saber sobre sólidos, líquidos, gases e plasmas. Os cientistas sempre souberam sobre sólidos, líquidos e gases. O plasma foi uma ideia nova quando foi identificado por William Crookes em 1879. Também gostamos de falar sobre o condensado de Bose-Einstein (BEC). É um estado divertido quando você remove quase toda a energia de um sistema. Os cientistas (Cornell, Ketterle e Wieman) que trabalharam com o condensado de Bose-Einstein receberam o Prêmio Nobel por seu trabalho em 2001.
O que torna um estado de matéria? É tudo sobre o estado físico e energia nos átomos e moléculas. Pense em sólidos. As propriedades físicas de um sólido geralmente incluem “duro” e “quebradiço”. Os líquidos são fluidos, movem-se um pouco e enchem os recipientes. Os gases estão sempre ao seu redor, mas as moléculas de um gás estão muito mais afastadas do que as moléculas de um líquido. Se um gás tiver um odor, você poderá sentir o cheiro antes de poder vê-lo. O BEC é sobre átomos que são mais próximos e menos energéticos que átomos em um sólido.
Matéria e Elementos
O termo matéria se refere a qualquer coisa que ocupe espaço e tenha massa – em outras palavras, a “coisa” de que o universo é feito. Toda a matéria é composta de substâncias chamadas elementos, que têm propriedades químicas e físicas específicas e não podem ser decompostas em outras substâncias por meio de reações químicas comuns. O ouro, por exemplo, é um elemento e também o carbono. Existem 118 elementos, mas apenas 92 ocorrem naturalmente. Os elementos restantes foram feitos apenas em laboratórios e são instáveis.Cada elemento é designado por seu símbolo químico, que é uma letra maiúscula única ou, quando a primeira letra já é “tirada” por outro elemento, uma combinação de duas letras. Alguns elementos seguem o termo em inglês para o elemento, como C para carbono e Ca para cálcio.
Os símbolos químicos de outros elementos vêm de seus nomes latinos; por exemplo, o símbolo do sódio é Na, que é uma forma curta de sódio , a palavra latina para sódio.Os quatro elementos comuns a todos os organismos vivos são oxigênio (O), carbono (C), hidrogênio (H) e nitrogênio (N), que juntos compõem cerca de 96% do corpo humano. No mundo não-vivo, elementos são encontrados em diferentes proporções, e alguns elementos comuns aos organismos vivos são relativamente raros na Terra como um todo. Todos os elementos e as reações químicas entre eles obedecem às mesmas leis químicas e físicas, independentemente de serem ou não parte do mundo vivo ou não-vivo.
Um átomo é a menor unidade de matéria que retém todas as propriedades químicas de um elemento. Por exemplo, uma moeda de ouro é simplesmente um grande número de átomos de ouro moldados na forma de uma moeda, com pequenas quantidades de outros elementos contaminantes. Os átomos de ouro não podem ser decompostos em nada menor, mantendo as propriedades do ouro. Um átomo de ouro obtém suas propriedades das pequenas partículas subatômicas de que é composto.Um átomo é composto por duas regiões.
O primeiro é o minúsculo núcleo atômico, que está no centro do átomo e contém partículas carregadas positivamente chamadas prótons e partículas neutras, sem carga, chamadas nêutrons. A segunda região, muito maior, do átomo é uma “nuvem” de elétrons, partículas carregadas negativamente que orbitam ao redor do núcleo. A atração entre os prótons positivamente carregados e os elétrons carregados negativamente mantém o átomo unido. A maioria dos átomos contém todos esses três tipos de partículas subatômicas – prótons, elétrons e nêutrons. O hidrogênio (H) é uma exceção porque normalmente tem um próton e um elétron, mas nenhum nêutron. O número de prótons no núcleo determina qual elemento um átomo é, enquanto o número de elétrons ao redor do núcleo determina que tipo de reações o átomo sofrerá. Os três tipos de partículas subatômicas são ilustrados abaixo para um átomo de hélio – que, por definição, contém dois prótons.
Prótons e nêutrons não têm a mesma carga, mas eles têm aproximadamente a mesma massa, aproximadamente 1,67 × 10 ^ {- 24}1 . 6 7×1 0- 2 4 gramas. Como as gramas não são uma unidade muito conveniente para medir massas tão pequenas, os cientistas optaram por definir uma medida alternativa, a unidade dalton ou massa atômica (amu). Um único nêutron ou próton tem um peso muito próximo de 1 amu. Os elétrons são muito menores em massa do que os prótons, apenas cerca de 1/1800 de uma unidade de massa atômica, de modo que não contribuem muito para a massa atômica global de um elemento.
Por outro lado, os elétrons afetam grandemente a carga de um átomo, já que cada elétron tem uma carga negativa igual à carga positiva de um próton. Em átomos neutros, não carregados, o número de elétrons que orbitam o núcleo é igual ao número de prótons dentro do núcleo. As cargas positivas e negativas são canceladas, levando a um átomo sem carga líquida.Prótons, nêutrons e elétrons são muito pequenos, e a maior parte do volume de um átomo – maior que 99% – é na verdade um espaço vazio. Com todo esse espaço vazio, você pode perguntar por que os chamados objetos sólidos não passam apenas um pelo outro. A resposta é que as nuvens de elétrons negativamente carregados dos átomos se repelirão se ficarem muito próximas, resultando em nossa percepção de solidez.
