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12 R ep ro d uç ão p ro ib id a. A rt . 1 84 d o C ód ig o P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . s c o tt b a u e r -u s d e p t. o f a g r ic u lt u r e / s c ie n c e p h o to l ib r a r y /l a ti n s to c k s .l . m a tt o n . b il d /c id Ao redor do mundo, milhares de químicos realizam constante trabalho experimental. Centenas de novas descobertas são feitas a cada ano e muitas delas provocarão mudanças na vida das pessoas. m A pesquisa pura permitiu a descoberta do elemento químico silício. A pesquisa aplicada possibilitou que, com ele, se fizessem as modernas células fotovoltaicas como a indicada pela seta na foto. Tais dispositivos convertem energia luminosa em energia elétrica e já são largamente usados em calculadoras portáteis. Uma sonata para piano escrita por Mozart (músico austríaco) pode ser entendida e in- terpretada tanto por um pianista chinês quanto por um brasileiro porque a linguagem das partituras musicais é universal. O mesmo acontece com a linguagem química. Isso é impor- tantíssimo no que diz respeito à comunicação científica ao redor do mundo. A Química utiliza ferramentas de outras áreas No decorrer deste curso, você perceberá que, muitas vezes, a Química utiliza conceitos de outras áreas, principalmente da Matemática e da Física. Quando necessário, faremos um comentário preliminar sobre eles, para que você possa dominar todos os pré-requisitos necessários e entender a Química do ensino médio. O caráter experimental da Química Assim como acontece com as outras Ciências Naturais (Física, Biologia etc.), a Química baseia-se na observação de acontecimentos (fenômenos) da natureza. Mais do que isso, a pes- quisa química envolve a execução de experiências em laboratório e a cuidadosa observação e interpretação dos resultados. Quando um cientista realiza algumas experiências e obtém resultados importantes, geralmente ele os publica em revistas especializadas de circulação mundial. Sua descrição deve ser precisa o suficiente para que outros cientistas possam reproduzi-las e chegar aos mesmos resultados. Caso contrário, suas conclusões não serão aceitas pela comunidade cien- tífica mundial. Assim, uma preocupação importante relacionada com as experiências é a sua reprodutibilidade. O caráter puro e aplicado da Química Uma pesquisa química pode estar voltada apenas para o melhor entendimento de algum fato da natureza; nesse caso temos uma pesquisa pura. Por sua vez, ela pode estar focada em resolver um problema prático, tratando-se, então, de uma pesquisa aplicada. 13 Capítulo 1Introdução ao estudo da Química R ep ro d uç ão p ro ib id a. A rt . 1 84 d o C ód ig o P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . É importantíssimo salientar que nenhum progresso nesse campo será possível se os conceitos básicos da Química não forem bem compreendidos. São esses conceitos, discutidos ao longo deste livro, que formam o alicerce de todo o conhecimento químico atual. Embora se trate de conhecimentos básicos, você poderá perceber a grande diversidade de aplicações práticas que eles possuem. O caráter interdisciplinar da Química Como já dissemos, essa ciência possui caráter aplicado. Muitas vezes, para a resolução de um problema prático, é necessário que ela atue em conjunto com outras ciências. Ao se aliar à Engenharia, a Química tem propiciado a elaboração de novos materiais, como, por exemplo, as cerâmicas que suportam altas temperaturas, os plásticos altamente resistentes e os materiais supercondutores. A Medicina, talvez a mais antiga das ciências associadas à Química, é uma das maiores beneficiadas com os modernos avanços dessa área. Anualmente, são descobertas centenas de novas substâncias que podem atuar como medicamentos. Todas essas fascinantes aplicações que descrevemos representam apenas parte do que existe em termos de avanço científico e tecnológico ligado à Química. 3 Breve panorama histórico Entre as Ciências Naturais, pode-se dizer que a Química é uma das mais recentes. Astro- nomia, Física e Matemática têm uma história que remonta a muitos séculos antes de Cristo. Não há uma data específica que possamos estabelecer como “início” da Química. Podemos dizer, entretanto, que ela só se firmou como ciência no transcorrer dos séculos XVII e XVIII. Vamos, a seguir, dar uma ideia sobre isso. 3.1 A Antiguidade Há mais de 3.500 anos, os egípcios já utilizavam técnicas em que estavam envolvidas transformações químicas. Dentre elas, podemos citar a fabricação de objetos cerâmicos por meio do cozimento da argila, a extração de corantes de certos animais e vegetais, a obtenção de vinagre e bebidas alcoólicas não destiladas (vinho, cerveja) e a produção de vidro e de alguns metais. Destaca-se também a arte da conservação das múmias, na qual os egípcios atingiram alto grau de perfeição. Por volta de 478 a.C., o filósofo grego Leucipo, que vivia na costa norte do Mar Egeu, apresentou a primeira teoria atômica de que se tem notícia, e seu discípulo Demócrito a aperfeiçoou e propagou. A ideia envolvida era a seguinte: considere, por exemplo, a areia de uma praia. Vista de longe ela parece contínua, porém, observada de perto, notamos que é formada por pequenos grãos. Na realidade, todas as coisas no universo são formadas por “grãozinhos” tão pequenos que não podemos enxergar e, dessa forma, temos a impressão de que elas são contínuas. A esses “grãozinhos” foi dado o nome de átomos (do grego a, que significa “não”, e tomos, que quer dizer “divisível”). Contudo, entre os gregos, acabaram predominando as ideias de outro filósofo, Aristóte- les (384-322 a.C.). Segundo ele, tudo é constituído de quatro “elementos” básicos: fogo, terra, ar e água. Essa maneira de pensar influenciou muito a evolução da Ciência ocidental, que conseguiu desvencilhar-se totalmente dessas ideias somente no século XVI, a partir do qual a Química teve considerável impulso. 14 R ep ro d uç ão p ro ib id a. A rt . 1 84 d o C ód ig o P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . 3.2 Alquimia, a precursora da Química Após Aristóteles, a Grécia passou por um agitado período po- lítico e, gradualmente, a cidade egípcia de Alexandria assumiu a liderança científica da época. Lá, encontraram-se frente a frente a fi- losofia grega, a tecnologia egípcia e as místicas religiões orientais. Disso tudo nasceu a Alquimia, uma mistura de ciência, arte e magia, que floresceu durante a Idade Média, tendo uma dupla preocupação: a busca do “elixir da longa vida”, que garantiria a imortalidade e a cura das doenças do corpo, e a descoberta de um método para a transformação de metais comuns em ouro (trans- mutação), que ocorreria na presença de um agente conhecido como “pedra filosofal”. A procura pelo ouro não era motivada por razões econômicas, mas porque ele, devido à resistência à corrosão, representava a perfeição divina. Contudo, muitos charlatães se aproveitaram de encenações simulando a transmutação para enriquecer à custa da boa-fé de alguns adeptos da Alquimia. Na China, as especulações dos alquimistas conduziram ao domínio de muitas técnicas de metalurgia e à descoberta da pólvora. Os chine- ses foram os inventores dos fogos de artifício e os primeiros a usar a pólvora em combates no século X. Nenhum dos dois objetivos da Alquimia foi atingido, contudo, muitos progressos no co- nhecimento das substâncias provenientes de minerais e vegetais foram obtidos no Ocidente e no Oriente. Prepararam-se substâncias como, por exemplo, ácido nítrico (chamado na época de aqua fortis) e ácido sulfúrico (oleum vitriolum). Materiais de laboratório foram sendo gradual- mente aperfeiçoados. No século XVI, o suíço Theophrastus Bombastus Paracelsus propôs que a Alquimia deveria preocupar-se principalmentecom o aspecto médico em suas investigações. (Isso ficou conhecido como Iatroquímica.) Segundo ele, os processos vitais podiam ser interpretados e modificados com o uso de substâncias químicas. Sua contribuição no diagnóstico e no tratamento de algumas doenças foi digna de nota. 3.3 Da Alquimia surge a Química Em 1597, o alemão Andreas Libavius publicou o livro Alchemia, no qual afirmava que a Alqui- mia tem por objetivo a separação de misturas em seus componentes e o estudo das propriedades desses componentes. Em 1661, o irlandês Robert Boyle publicou The sceptical chemist (O químico cético — cético sig- nifica desconfiado, que só acredita mediante provas), no qual atacava violentamente a concepção aristotélica de quatro “elementos”. Para Boyle, elemento é tudo aquilo que não pode ser decomposto por nenhum método conhecido. Esses dois livros são considerados, por alguns estudiosos, o marco inicial da Química. Há outros estudiosos que creditam a Antoine Laurent Lavoisier o mérito de ser o “pai” da Química. Os trabalhos desse cientista francês, realizados no século XVIII, deram à Química bases mais sólidas. Ele realizou experimentos controlados envolvendo medidas da massa de frascos (incluindo a dos materiais neles contidos) antes e depois de acontecerem reações químicas den- E r iC h l E S S in G /a lb u m -l a Ti n S TO C K Reconstrução de um laboratório alquímico da Idade Média. Collegium Maius, Cracóvia, Polônia, em 2001.