Quimica Introdutória – 1ª Edição Canadense

A Química é um ramo da ciência. Embora a própria ciência seja difícil de definir exactamente, a seguinte definição pode servir como ponto de partida. A ciência é o processo de conhecer o universo natural através da observação e da experiência. A ciência não é o único processo de conhecimento (por exemplo, os antigos gregos simplesmente sentaram-se e pensaram), mas evoluiu ao longo de mais de 350 anos para o melhor processo que a humanidade concebeu até à data para aprender sobre o universo que nos rodeia.

O processo da ciência é normalmente afirmado como o método científico, que é descrito de forma bastante ingénua como se segue: (1) afirmar uma hipótese, (2) testar a hipótese, e (3) refinar a hipótese. Na verdade, no entanto, o processo não é tão simples assim. (Por exemplo, eu não vou ao meu laboratório todos os dias e exclamo: “Eu vou declarar uma hipótese hoje e passar o dia testando-a”). O processo não é assim tão simples porque a ciência e os cientistas têm um corpo de conhecimento que já foi identificado como vindo do mais alto nível de compreensão, e a maioria dos cientistas constrói a partir desse corpo de conhecimento.

Um palpite educado sobre como o universo natural funciona é chamado de hipótese. Um cientista que está familiarizado com como parte do universo natural funciona – diz um químico – está interessado em aprofundar esse conhecimento. Essa pessoa faz uma suposição razoável – uma hipótese – que é projetada para ver se o universo funciona de uma nova maneira também. Aqui está um exemplo de uma hipótese: “se eu misturar uma parte de hidrogênio com uma parte de oxigênio, eu posso fazer uma substância que contenha ambos os elementos”

As hipóteses mais boas são fundamentadas em conhecimento previamente compreendido e representam uma extensão testável desse conhecimento. O cientista então inventa maneiras de testar se essa suposição é ou não correta. Ou seja, o cientista planeia experiências. As experiências são testes do universo natural para ver se uma suposição (hipótese) está correta. Um experimento para testar nossa hipótese anterior seria realmente misturar hidrogênio e oxigênio e ver o que acontece. A maioria dos experimentos inclui observações de partes pequenas e bem definidas do universo natural projetadas para ver os resultados dos experimentos.

Por que temos que fazer experimentos? Por que temos de fazer experiências? Porque o universo natural nem sempre é tão óbvio, os experimentos são necessários. Por exemplo, é bastante óbvio que se você deixar cair um objeto de uma altura, ele vai cair. Há várias centenas de anos (coincidentemente, perto do início da ciência moderna), o conceito de gravidade explicou esse teste. Contudo, será óbvio que todo o universo natural é composto apenas por cerca de 115 blocos de construção química fundamental chamados elementos? Isso não pareceria verdade se você olhasse para o mundo ao seu redor e visse todas as diferentes formas que a matéria pode tomar. Na verdade, o conceito do elemento tem apenas cerca de 200 anos e o último elemento que ocorre naturalmente foi identificado há cerca de 80 anos. Foram necessárias décadas de testes e milhões de experiências para estabelecer quais são realmente os elementos. Estes são apenas dois exemplos; uma miríade de tais exemplos existe na química e na ciência em geral.

Quando evidências suficientes foram coletadas para estabelecer um princípio geral de como o universo natural funciona, a evidência é resumida em uma teoria. Uma teoria é uma afirmação geral que explica um grande número de observações. “Toda matéria é composta de átomos” é uma afirmação geral, uma teoria, que explica muitas observações em química. Uma teoria é uma afirmação muito poderosa na ciência. Há muitas afirmações referidas como “a teoria de _______” ou a “teoria de ______” na ciência (onde os espaços em branco representam uma palavra ou conceito). Quando escrita desta forma, as teorias indicam que a ciência tem uma quantidade esmagadora de evidências de sua exatidão. Veremos várias teorias no decorrer deste texto.

Uma afirmação específica que se pensa nunca ser violada por todo o universo natural é chamada de lei. Uma lei científica é a maior compreensão do universo natural que a ciência tem e que se pensa ser inviolável. Por exemplo, o fato de que toda matéria atrai toda outra matéria – a lei da gravitação – é uma dessas leis. Note que os termos teoria e lei usados na ciência têm significados ligeiramente diferentes dos do uso comum; a teoria é frequentemente usada para significar hipóteses (“Eu tenho uma teoria…”), enquanto que uma lei é uma limitação arbitrária que pode ser quebrada, mas com consequências potenciais (tais como limites de velocidade). Aqui novamente, a ciência usa estes termos de forma diferente, e é importante aplicar suas próprias definições quando você usa estas palavras na ciência.