1. As propriedades da matéria

A matéria que existe no Universo apresenta duas propriedades físicas que precisamos conhecer:

- Massa

- Carga elétrica

A massa

Existe somente um tipo de massa na matéria conhecida e, segundo o inglês Isaac Newton em sua obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, publicada no século XVII, as partículas ou corpos que possuem massa se atraem mutuamente, através de uma força fundamental chamada de gravidade, "massa atrai massa".

A unidade de massa  do Sistema Internacional de unidades (SI) é o quilograma (kg).

No vasto Universo existem gigantescas nuvens formadas por uma imensa quantidade de gases (cujas moléculas têm massa) e de pequenos grãos de poeira (rochas e metais). Estas nuvens, de tamanhos inimagináveis, são chamadas de nebulosas.

Nebulosa Cabeça de Cavalo

Dentro destas nebulosas, a massa das moléculas dos gases e dos grãos de poeira se atraem, gerando  após milhares, ou milhões de anos, as estrelas, os planetas, as luas, os asteroides, e os meteoroides (grãos e pequenos corpos rochosos e/ou metálicos).

Na Via-Láctea, a nossa galáxia, existem incontáveis nebulosas, e em uma noite escura, ao olharmos para o centro da galáxia, é possível ver gigantescas nebulosas.

A carga elétrica

Desde a Grécia antiga já se sabia que o âmbar depois de atritado com peles de animais, adquire a propriedade de atrair objetos leves colocados em sua vizinhança, como palha ou gravetos. O nome do âmbar (resina vegetal fóssil) em grego é elektron e esta é a origem da palavra eletricidade. 

No século XVI, o médico inglês William Gilbert (1540-1603) mostrou através de experimentos que vários outros materiais além do âmbar quando atritados podem atrair objetos leves. 

No século XVIII, o químico francês Charles Du Fay (1698-1739) descobriu a atração e a repulsão entre corpos eletrizados. Ele mostrou que dois bastões de âmbar, quando eletrizados por atrito com um pedaço de lã, repelem-se mutuamente. Dois bastões de vidro eletrizados por atrito com a seda, também se repelem mutuamente, mas o bastão de âmbar e vidro eletrizados se atraíam. Com isso, mostrou que existiam 2 tipos de "carga" elétrica. 

Du Fay chamou o tipo de eletricidade produzida no âmbar de “eletricidade resinosa” e o tipo de eletricidade produzida no vidro de “eletricidade vítrea”. Chegou a conclusão que cargas iguais de eletricidade se repeliriam e tipos diferentes se atrairiam. 

O Jornalista, editor, político, filantropo, funcionário público, cientista, diplomata e cientista norte-americano Benjamin Franklin (1706-1790) realizou vários experimentos sobre eletricidade no século XVIII. Seus experimentos o levaram à conclusão de que a eletricidade não é criada pelo atrito entre dois corpos, mas é transferida de um corpo para outro. Ele verificou que a quantidade total de eletricidade permanece constante. 

Para Franklin, corpos com “eletricidade vítrea” foram chamados de positivamente carregados e corpos com “eletricidade resinosa” foram chamados de negativamente carregados. Os corpos em geral seriam neutros por terem iguais quantidades de cargas positivas e negativas. 

O modelo de Franklin de que há dois tipos de carga elétrica, positiva e negativa, e que cargas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinais contrários se atraem é usado até hoje. Esta é outra força fundamental da natureza, chamada de força elétrica.

Com o avanço da ciência, descobriu-se que a matéria é formada por pequeníssimas partículas que atualmente chamamos de átomos. Essas pequenas estruturas são formadas por partículas ainda menores, os prótons, que têm carga elétrica positiva e são encontrados nos núcleos dos átomos, nêutrons, que são eletricamente neutros e também se encontram nos núcleos, e os elétrons, que têm carga elétrica negativa e formam uma nuvem (eletrônica) em torno dos núcleos dos átomos.

Na natureza existem outras partículas com propriedades opostas aquelas que já conhecemos, as chamadas antipartículas. O pósitron é uma partícula com propriedades opostas a do elétron, mas com carga elétrica positiva (um tipo de "elétron positivo"). Os prótons têm como antipartícula, os antiprótons (um tipo de "próton negativo"). Até mesmo os nêutrons têm a sua antipartícula, os antinêutrons, embora também eletricamente neutro . 

Seria concebível existir um tipo de "anti-átomo" onde os núcleos fossem formados por antinêutrons e antiprótons, e uma nuvem de pósitrons ao seu redor (nuvem positrônica). Esses anti-átomos formariam a antimatéria. 

Mas desde o início do Universo, a natureza deu preferência à matéria que a antimatéria. Existem teorias que buscam explicar essa "preferência".

 Os átomos têm a mesma quantidade de prótons e elétrons. Em módulo, a carga elétrica do próton é igual a de um elétron. Este valor é chamado de carga elétrica elementar "e". Assim, a carga elétrica do próton é +e, enquanto do elétron é -e.

No Sistema Internacional de unidades, a carga elétrica tem como unidade o coulomb, representada pela letra C.

Como os átomos têm a mesma quantidade de prótons e elétrons, eles são eletricamente neutros. 

Se dermos energia suficiente a um ou mais elétrons de um átomo, é possível arrancá-lo(s) desse átomo. 

Certo tipo de átomos tem a característica de perder elétrons (átomos de elementos metálicos), enquanto outro tipo de átomos têm a característica de ganhar elétrons (átomos de elementos não-metálicos).

A tabela periódica abaixo mostra quais são os átomos de elementos químicos metálicos e não-metálicos:

Quando um átomo perde ou ganha elétrons, ele deixa de ser chamado de átomo, e passa a ser chamado de íon.

Um átomo que perde um ou mais elétrons, passa a ter mais carga elétrica positiva, por isso se torna um íon positivo. Esses íons são chamados de cátions.

Um átomo que ganha um ou mais elétrons, passa a ter mais carga elétrica negativa, por isso se torna um íon negativo. Esses íons são chamados de ânions.

Os átomos quando se ligam formam as incontáveis substâncias que existem na natureza.

Na página seguinte vamos relembrar quais são os tipos de ligações químicas que formam as substâncias.