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2.1: Introdução

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    Uma pessoa é mostrada soprando em um tubo conectado a um saco plástico. Há uma tela de computador exibindo dados que diz “Análise Espectral de Respiração de Massa”. Uma flecha do saco plástico aponta para uma ilustração de diferentes compostos moleculares contidos na expiração da pessoa
    Figura 2.1 A análise de moléculas em um ar expirado pode fornecer informações valiosas, levando ao diagnóstico precoce de doenças ou à detecção da exposição ambiental a substâncias nocivas. (crédito: modificação da obra de Paul Flowers)

    Esboço do capítulo

    2.1 Ideias iniciais em teoria atômica
    2.2 Evolução da teoria atômica
    2.3 Estrutura atômica e simbolismo
    2.4 Fórmulas químicas
    2.5 A tabela periódica
    2.6 Compostos iônicos e moleculares
    2.7 Nomenclatura química

    As doenças pulmonares e os cânceres de pulmão estão entre as doenças mais devastadoras do mundo, em parte devido ao atraso na detecção e no diagnóstico. A maioria dos procedimentos de triagem não invasivos não é confiável, e os pacientes geralmente resistem a métodos mais precisos devido ao desconforto com os procedimentos ou ao perigo potencial que os procedimentos causam. Mas e se você pudesse ser diagnosticado com precisão por meio de um simples teste de respiração?

    A detecção precoce de biomarcadores, substâncias que indicam a doença ou o estado fisiológico de um organismo, pode permitir o diagnóstico e o tratamento antes que uma condição se torne grave ou irreversível. Estudos recentes mostraram que seu ar expirado pode conter moléculas que podem ser biomarcadores para exposição recente a contaminantes ambientais ou para condições patológicas que variam de asma a câncer de pulmão. Os cientistas estão trabalhando para desenvolver “impressões digitais” de biomarcadores que possam ser usados para diagnosticar uma doença específica com base nas quantidades e identidades de certas moléculas no ar expirado de um paciente. No laboratório de Sangeeta Bhatia no MIT, uma equipe usou substâncias que reagem especificamente dentro do tecido pulmonar doente; os produtos das reações estarão presentes como biomarcadores que podem ser identificados por meio de espectrometria de massa (um método analítico discutido posteriormente no capítulo). Uma possível aplicação permitiria que pacientes com sintomas precoces inalassem ou ingissem uma substância “sensor” e, minutos depois, respirassem em um detector para diagnóstico. Pesquisas semelhantes feitas por cientistas como Laura López-Sánchez forneceram processos semelhantes para o câncer de pulmão. Um conceito essencial subjacente a esse objetivo é o da identidade de uma molécula, que é determinada pelos números e tipos de átomos que ela contém e como eles são unidos. Este capítulo descreverá alguns dos princípios químicos fundamentais relacionados à composição da matéria, incluindo aqueles centrais ao conceito de identidade molecular.