Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
1 FACULDADE ÚNICA DE IPATINGA HISTÓRIA DA QUÍMICA William Argolo Saliba 2 Menu de Ícones Com o intuito de facilitar o seu estudo e uma melhor compreensão do conteúdo aplicado ao longo do livro didático, você irá encontrar ícones ao lado dos textos. Eles são para chamar a sua atenção para determinado trecho do conteúdo, cada um com uma função específica, mostradas a seguir: 3 SUMÁRIO QUÍMICA NA PRÉ-HISTÓRIA .................................................................. 5 1.1 QUÍMICA NA PRÉ- HISTÓRIA .................................................................................. 5 1.2 CONSIDERAÇÕES FINAIS ....................................................................................... 8 FIXANDO O CONTÉUDO................................................................................................9 HISTÓRIA ANTIGA DA QUÍMICA .......................................................... 13 2.1 HISTÓRIA ANTIGA DA QUÍMICA........................................................................... 13 2.2 CONSIDERAÇÕES FINAIS ..................................................................................... 21 FIXANDO O CONTEÚDO .............................................................................................. 22 A QUÍMICA NO RENASCIMENTO .......................................................... 26 3.1 A QUÍMICA NO RENASCIMENTO.......................................................................... 26 3.1.1 Lavoisier e as bases da Química moderna ...................................................... 35 3.2 CONSIDERAÇÕES FINAIS ..................................................................................... 37 FIXANDO O CONTEÚDO .............................................................................................. 39 HISTÓRIA CONTEMPORÂNEA DA QUÍMICA ...................................... 43 4.1 HISTÓRIA CONTEMPORÂNEA DA QUÍMICA ...................................................... 43 4.1.1 Modelos atômicos e comportamento dos gases .............................................. 43 4.1.2 Construção da Tabela Periódica ...................................................................... 47 4.2 CONSIDERAÇÕES FINAIS: ................................................................................... 52 FIXANDO O CONTEÚDO .............................................................................................. 54 O CONHECIMENTO DA DIVISIBILIDADE DO ÁTOMO ......................... 58 5.1 O CONHECIMENTO DA DIVISIBILIDADE DO ÁTOMO ........................................ 58 5.1.1 A descoberta das partículas que constituem os átomos e da radioatividade ... 62 5.1.2 Modelos atômicos provenientes da física quântica .......................................... 69 5.2 CONSIDERAÇÕES FINAIS ..................................................................................... 77 FIXANDO O CONTEÚDO .............................................................................................. 79 HISTÓRIA DA QUÍMICA NO BRASIL ..................................................... 84 6.1 HISTÓRIA DA QUÍMICA NO BRASIL..................................................................... 84 6.2 CONSIDERAÇÕES FINAIS ..................................................................................... 88 FIXANDO O CONTEÚDO .............................................................................................. 89 RESPOSTAS DO FIXANDO O CONTEÚDO ...................................... 92 REFERÊNCIAS ................................................................................... 93 UNIDADE 01 UNIDADE 02 UNIDADE 03 UNIDADE 04 UNIDADE 05 UNIDADE 06 4 CONFIRA NO LIVRO Na unidade 1, vamos visualizar os primeiros contatos do homem com os fenômenos químicos e a importância da metalurgia nos diferentes períodos históricos. Na unidade 2, será apresentada o desenvolvimento das ideias científicas sobre a constituição, origem e as transformações da matéria, do pensamento filosófico à alquimia na Idade Média. Já na unidade 3, iremos passar pelo progresso da Física, considerada como a primeira ciência moderna, para entendermos o desenvolvimento da química. Também iremos estudar como o pensamento cartesiano influenciou o desenvolvimento científico. Na unidade 4, serão relatados os primeiros modelos atômicos que consideravam o átomo indivisível. Também serão apresentadas as diversas propostas para a construção da tabela periódica até o modelo criado por Mendeleev. Na quinta unidade, serão apresentados os modelos que abordam sobre a natureza elétrica da matéria e sobre a existência de subpartículas que constituem o átomo. Vamos estudar também como a física quântica revolucionou os conhecimentos científicos sobre o microcosmo. Por fim, na unidade 6, será abordado um pouco sobre a história da química no Brasil, além das contribuições de profissionais brasileiros na área da química. 5 QUÍMICA NA PRÉ-HISTÓRIA QUÍMICA NA PRÉ- HISTÓRIA A ciência Química estuda as transformações da matéria. Os primeiros instrumentos que o homem tinha disponível para satisfazer às necessidades básicas para sua sobrevivência eram fabricados com galhos de árvores, ossos, pedras brutas e lapidadas, dentro outros materiais retirados da natureza. O conhecimento químico ainda não estava envolvido nessa primeira etapa da história. É complexo detectar quando a humanidade realizou a primeira transformação da matéria com conhecimento químico. Provavelmente, uma das primeiras reações químicas, não intencional, realizadas pelo ser humano esteja relacionada ao uso do fogo. O domínio deste fenômeno foi um dos primeiros conhecimentos ligados às reações químicas adquirido pela humanidade. O controle da combustão (queima dos materiais) era uma tarefa muito perigosa e difícil, além disso, a formação de chamas estava associada a fenômenos sobrenaturais realizados pelas divindades. O domínio do fogo contribuiu para a melhoria da qualidade de vida do homem primitivo, pois as reações de combustão permitiram a transformação de areia em vidro, cozimento dos alimentos, produção de utensílios cerâmicos, manipulação de metais, dentre outros benefícios (OLIVEIRA et al., 2013). A produção de utensílios metálicos iniciou com a moldagem dos metais, principalmente o ouro e o cobre, através da técnica do martelamento. Esta era possível de ser empregada em materiais relativamente moles. Alguns utensílios primitivos de ferro foram produzidos utilizando-se ferro puro proveniente de meteoritos que atingiram a superfície da Terra. O desenvolvimento de métodos de metalurgia permitiu que o homem substituísse instrumentos rudimentares por ferramentas mais eficientes (OLIVEIRA et al., 2013). As operações metalúrgicas surgiram a partir do momento que o homem observou a fusão de rochas causada pelo calor liberado dos carvões em processo de combustão. Essa mudança de estado físico permitiu a obtenção de metais como o UNIDADE 6 chumbo e o cobre proveniente de óxidos e sulfetos metálicos. No decorrer da história, o homem observou que a combinação de vários minerais no processo de fusão produzia materiais com propriedades melhores do que os produtos fabricados com metais puros. A partir daí, começou-se a utilizar nos processos de fabricação de utensílios metálicos, as ligas metálicas. Como exemplo tem-se a produção do bronze, um material resistente e moldável, proveniente da combinação entre o cobre e o estanho (RODRIGUES, 2016). As técnicas de metalurgia foram de grande relevância para o desenvolvimentoda civilização que já foi usual dividir a História em períodos relacionados com a utilização de metais pelo homem, conforme representado na figura 1. Figura 1: Periodização da História segundo o modelo europeu. Fonte: Elaborado pelo autor (2020) Segundo Oliveira et. al., (2013), a Idade dos Metais era dividida em três períodos: Idade do Cobre (6000 AC a 3000 AC) onde se utilizava o ouro, a prata e as ligas provenientes desses metais, além do chumbo e cobre nas técnicas metalúrgicas. Neste período desenvolveram-se as técnicas de fundição. História Pré-história Período Paleolítico (Idade da Pedra Lascada) Período Neolítico (Idade da Pedra Polida) História Idade dos Metais (Ferro, Cobre e Bronze) 7 Idade do Bronze (3000 A.C. a 1200 A.C.) na qual se isolou o estanho proveniente de minérios e prepararam-se os diferentes tipos de bronze na produção de utensílios. Idade do Ferro (1200 A.C. até o início da era Cristã) onde se iniciou a produção do aço e a cunhagem de moedas. Atualmente, devido à imprecisão das informações no período anterior ao surgimento da escrita que eram obtidas através de pinturas primitivas e de objetos antigos e pelo fato dos conhecimentos referentes aos metais não terem surgido simultaneamente entre os diferentes povos da época, essa divisão histórica não é mais utilizada (OLIVEIRA et. al., 2013). O mercúrio é considerado um elemento metálico muito conhecido pelas civilizações antigas como os chineses e os hindus. Alguns relatos sobre essa substância foram encontrados em tumbas egípcias datadas de 1500 a.C. Esse elemento químico foi julgado como místico, devido a sua superfície espelhada, seu estado físico líquido a temperatura ambiente e a sua toxicidade letal (OLIVEIRA et. al., 2013). Desde os tempos mais remotos, os elementos não metálicos mais conhecidos pelos povos antigos eram o carbono e o enxofre. Os homens primitivos conheciam o carbono na forma de fuligem e carvão. Também há registros de citações do carbono nos textos do antigo testamento em suas formas mais valiosas: diamante e betume (Petróleo). Já o enxofre foi citado pelo autor romano Plínio nos documentos feitos por ele referentes às antigas minas silicianas. Durante o transcorrer da história o enxofre foi utilizado para fins terapêuticos e fabricação de pólvora (OLIVEIRA et. al., 2013). Embora os povos antigos soubessem das propriedades dos elementos químicos, não os conheciam como tais, pois isso permanecia além de sua compreensão. Foram os filósofos gregos que introduziram o conhecimento de elementos. Se recuarmos na história para verificarmos as origens do conhecimento da química, vamos encontrar nas mais diferentes civilizações, um vasto número de tecnologias químicas relacionadas com a produção de alimentos; com os processos de metalurgia, com a produção de corantes; com a fabricação de cerâmica, com as técnicas de mumificação; dentre outras. 8 CONSIDERAÇÕES FINAIS Nessa unidade, apresentamos os primeiros contatos do homem com os fenômenos químicos, além de abordar sobre a importância do domínio das técnicas de metalurgia no desenvolvimento tecnológico das civilizações no transcorre da história. Na próxima unidade iremos verificar como a filosofia grega e a alquimia contribuíram na evolução do conhecimento da química. Nota-se que o conhecimento de metalurgia contribuiu para o desenvolvimento de diversas civilizações no transcorrer da história. Como o domínio da manipulação de metais favorecia o desenvolvimento tecnológico dos diferentes povos? O artigo “A Evolução dos Materiais. Parte1: da Pré-história ao Início da Era Moderna”, traz uma abordagem aprofundada sobre a História da metalurgia, disponível para download no link: https://bit.ly/2ZGf62C Segundo Oliveira (2013), a Idade dos Metais era dividida em três períodos: Idade do Cobre (6000 AC a 3000 AC) onde se utilizava o ouro, a prata e as ligas provenientes desses metais, além do chumbo e cobre nas técnicas metalúrgicas. Neste período desenvolveram-se as técnicas de fundição. • Idade do Bronze (3000 AC a 1200 AC) na qual se isolou o estanho proveniente de minérios e prepararam-se os diferentes tipos de bronze na produção de utensílios. • Idade do Ferro (1200 AC até o início da era Cristã) onde se iniciou a produção do aço e a cunhagem de moedas. 9 FIXANDO O CONTÉUDO 1. Qual foi o primeiro metal a ser fundido pelos seres humanos no período conhecido como Idade dos Metais? a) Cobre. b) Ferro. c) Mercúrio. d) Paládio. e) Estanho. 2. Os metais, explorados desde a Idade do Bronze, são muito utilizados até hoje, por exemplo, na aeronáutica, na eletrônica, na comunicação, na construção civil e na indústria automobilística. Sobre os metais, pode-se afirmar que são: a) bons condutores de calor e de eletricidade, assim como os não-metais. b) materiais que se quebram com facilidade, característica semelhante aos cristais. c) materiais que apresentam baixo ponto de fusão, tornando-se sólidos na temperatura ambiente. d) encontrados facilmente na forma pura ou metálica, sendo misturados a outros metais, formando o mineral. e) maleáveis, transformando-se em lâminas, por exemplo, quando golpeados ou submetidos a rolo compressor. 3. [UFPB] A historiografia costuma chamar as sociedades que se desenvolveram antes da invenção da escrita como “pré-históricas”. Os homens dessas sociedades paulatinamente superaram suas deficiências físicas e de raciocínio, bem como de adaptação ao ambiente, onde passaram a criar condições materiais para sobreviver. Sobre esse longo período em que viveram essas sociedades, afirma- se: I. O paleolítico é caracterizado como o período da pedra lascada, em que a luta pela sobrevivência tinha por base a caça, a pesca e a coleta. Os homens eram nômades, 10 viviam em bandos e habitavam as cavernas. II. A principal conquista do neolítico foi o domínio do fogo, que possibilitou ao homem defender-se de animais, preparar alimentos, proteger-se do frio e sedentarizar-se, organizando-se em tribos e vivendo em aldeias agrícolas autossuficientes. III. Duas características marcaram a Idade dos Metais: a revolução urbana e o uso de instrumentos de metal na fabricação de utensílios e armas. Esse período se distingue pela harmonia entre os povos. Considerando as afirmativas, está(ão) correta(s): a) apenas I. b) apenas II. c) apenas III. d) apenas I e II. e) todas as alternativas estão corretas. 4. Qual período os seres humanos aprenderam as técnicas de fundição, podendo, portanto, produzir seus instrumentos de cobre, prata, ouro, bronze e ferro? a) Idade Antiga. b) Idade da Pedra Lascada. c) Idade da Pedra Polida. d) Idade do Metais. e) Idade Média. 5. Uma fornalha de 300 mil anos descoberta em uma caverna paleolítica de Israel levou os cientistas a concluir que esta se trata da mais antiga descoberta que aponta para o controle do fogo por parte do homem. O uso do fogo é um dos fatores que contribuíram para a evolução de nossos ancestrais pré-históricos. Apesar de o fogo ser usado pelo homem há cerca de 1 milhão de anos, a aprendizagem sobre como acendê-lo e controlá-lo para uso doméstico só aconteceu muito depois. Disponível em: https://www.terra.com.br/noticias/ciencia/fornalha-de-300-mil-anos-e-mais-antiga- descoberta-sobre-controle-do-fogo,c7841a013a985410VgnCLD2000000ec6eb0aRCRD.html. Acesso em: 20 jun. 2020 11 Assinale a alternativa que explica, corretamente, por que o uso do fogo é considerado um dos fatores que contribuíram para o desenvolvimento dos homens pré- históricos. a) O controle do fogo e a descobertada pólvora possibilitaram o desenvolvimento de armas de precisão e longo alcance utilizadas nas guerras entre grupos humanos rivais. b) O fogo era utilizado como arma de caça e fonte de calor, além de permitir o cozimento dos alimentos e, posteriormente, a fundição de metais. c) Durante o período da pré-história, o fogo foi utilizado como energia para impulsionar os motores de máquinas simples, principalmente de uso agrícola. d) Para produzir e controlar o fogo, os grupos pré-históricos foram obrigados a se estabelecer em áreas próximas às fogueiras, deixando o nomadismo e iniciando o processo de sedentarização. e) A descoberta do fogo permitiu o desenvolvimento de atividades culturais, como o Teatro, que eram realizadas em volta da fogueira e desenvolveram-se rapidamente no período pré-histórico. 6. Aproximadamente 12 mil anos atrás, a última era glacial chegava ao fim. Nesse período, os grupos humanos da região do chamado “Crescente Fértil” já haviam aperfeiçoado o uso de ossos, madeira e marfim para fabricar agulhas com furos, arpões, lanças, pontas e garfos e, usando pedras polidas, começaram a fabricar enxadas, foices, pilões e machados, inaugurando um período que chamamos de Neolítico. Esse período é caracterizado principalmente pela: a) descoberta do fogo e pela invenção da escrita. b) descoberta da fundição dos metais e pelo surgimento das primeiras cidades. c) invenção da agricultura e pela sedentarização dos primeiros grupos humanos. d) invenção da roda e pela mecanização da produção agrícola. e) invenção dos números e pelo surgimento do capitalismo. 7. (UFTPR-2008). Tradicionalmente, podemos definir a pré-história como o período anterior ao aparecimento da escrita. Portanto, esse período é anterior há 4000 a.C., 12 pois foi por volta desta época que os sumérios desenvolveram a escrita cuneiforme. Com base nesse entendimento, qual a alternativa que apresenta características das atividades do homem na fase paleolítica? a) Os homens aprenderam a polir a pedra. A partir de então, conseguiram produzir instrumentos (lâminas de corte, machados, serras com dentes de pedra mais eficientes e mais bem-acabados. b) Os homens descobriram uma forma nova de obter alimentos: a agricultura, que os obrigou a conservar e cozinhar os cereais. c) Semeando a terra, criando gado, produzindo o próprio alimento, os homens não tinham mais por que mudar constantemente de lugar e tornaram-se sedentários. d) Os homens conheciam uma economia comercial e já praticavam os juros. e) Os homens ainda não produziam seus alimentos, não plantavam e nem criavam animais. Em verdade, eles coletavam frutos, grãos e raízes, pescavam e caçavam animais. 8. (ETEs-2007) Na Pré-História, o homem já criava animais, cultivava o solo e dispunha de objetos de metais, tais como lanças, ferramentas e machados. (Adaptado de: acessado em: fev. 2007.) Com base nessas informações, foram formuladas algumas hipóteses. Escolha, na relação a seguir, as hipóteses compatíveis com aquela época. I. Houve domesticação e cultivo de plantas. II. Ocorreu melhoria na alimentação e na qualidade de vida das pessoas. III. Os alimentos eram transportados por navios. IV. A vida nômade teve início. É correto o que se afirma apenas em a) I e II. b) II e III. c) III e IV. d) I, II e III. e) II, III e IV. 13 HISTÓRIA ANTIGA DA QUÍMICA HISTÓRIA ANTIGA DA QUÍMICA Na idade antiga, os filósofos Leucipo e Demócrito (séc. V a.C.) buscavam solucionar um grande problema filosófico que consistia em um princípio que explicasse a ordem, a origem e as transformações do mundo, além da constituição da matéria. Os pensadores da Antiguidade procuravam respostas para explicar as relações entre o macrocosmo e o microcosmo, entre o uno e o diverso formulando questões filosóficas que até hoje nos fazem refletir. O paradoxo de Parmênides (séc. V a.C.) é um exemplo dessas questões. O filósofo resumiu suas indagações da seguinte maneira: se o que é real é eterno, e acreditamos que o mundo físico é real, por que o mundo físico sofre mudanças? Na tentativa de buscar respostas a essas perguntas, os filósofos insuflaram diversas explicações. O atomismo foi uma delas. Essa corrente filosófica baseava-se na ideia de que o mundo físico seria constituído por partículas microscópicas que possuíam diferentes formas, tamanhos e arranjos denominados átomos. A corrente filosófica atomista acreditava que as alterações no mundo eram apenas aparentes, pois os átomos que eram considerados a real essência das coisas, conservavam-se imutáveis e indestrutíveis, além de não poderem ser criados. Outra resposta às diversas questões filosóficas foi dada pela teoria dos quatro elementos de autoria do pensador Empédocles e que posteriormente foi requintada por Aristóteles (STRATHERN, 2002). O pensador Empédocles, morador de uma colônia grega na Sicília (Séc.V a.C.), influenciado pelo matemático Pitágoras, propôs a teoria dos quatro elementos: fogo, água, terra e ar. Além dessa contribuição de grande relevância para a ciência, Empédocles foi criador de teorias extraordinárias onde afirmava que nada do mundo era criado ou destruído, e que as coisas são feitas a partir da combinação dos quatro elementos. A ideia destes mostrou considerável discernimento do lado prático da química por parte desse pensador, visto que a terra representa o estado físico sólido, o ar representa um gás, a água representa um líquido e o fogo, energia (STRATHERN, 2002). UNIDADE 14 Aristóteles é considerado o primogênito dos gênios universais. Ele trouxe contribuições capitais em quase todas as áreas da ciência, exceto a matemática. Esse pensador era extremamente curioso e tinha uma biblioteca inigualável. Nunca antes foi acumulado tanto material filosófico e científico por um cidadão privado. Embora Aristóteles seja considerado uma das “grandes mentes” na história da ciência, suas ideias estavam “contaminadas” pelo pensamento platônico. Ele via as coisas como dotadas de qualidades, conforme preconizado pelas ideias platônicas, e não de propriedades concretas. Esse filósofo propôs uma teoria baseada na existência de cinco elementos primordiais ordenados em dois diferentes planos, o mundo supralunar e o mundo sublunar conforme representado na figura 2 (STRATHERN, 2002). Figura 2: Visão filosófica dos cinco elementos proposta por Aristóteles. Fonte: Elaborado pelo autor (2020) Segundo Aristóteles, o mundo supralunar era perfeito e incorruptível, constituído apenas de um elemento: o éter. Já o mundo sublunar, seria formado pelos quatro elementos transmutáveis entre si: fogo, ar, água e terra compostos pela substância primordial, hylé combinada com as quatro qualidades fundamentais – quente, seco, úmido e frio. As combinações destas quatro qualidades em duplas dariam origem a seis pares distintos, sendo dois deles antagônicos – quente/frio, seco/úmido - pois um corpo não pode ser simultaneamente quente e frio, ou seco e úmido (STRATHERN, 2002). Estas ideias estão representadas na Figura 3. Mundos supralunar Éter Sublunar Fogo Água Ar Terra 15 Figura 3: Os quatro elementos clássicos e as combinações das qualidades. Fonte: https://bit.ly/2VQE26y A caracterização dos quatro elementos está representada no quadro 1. De acordo com essa interpretação as transformações da matéria são causadas pelas mudanças de suas qualidades e formas. Como exemplo, o fogo seria transformado no elemento terra, alterando-se a qualidade quente por frio. Quadro 1: Elementos formados a partir da combinação das qualidades. Elemento Qualidades Fogo Quente + Seco Terra Frio + Seco Água Frio + Úmido ArQuente + Úmido Fonte: Elaborado pelo autor (2020) Comumente, afirma-se que a alquímica surgiu na cidade de Alexandria, maior centro de conhecimento da antiguidade, instituída na foz do Nilo em 331 a.C. por Alexandre o Grande, que a considerava capital dos territórios conquistados do Egito (STRATHERN, 2002). Foi nessa cidade que o conhecimento grego teve contato com um saber antigo conhecido como arte egípcia, ou khemeia (a raiz da palavra química). As origens dessa arte perdem-se no tempo. Segundo o livro de Enoc, apócrifo do antigo testamento, o conhecimento místico e secreto da Khemeia foi ensinado a várias mulheres pelos anjos decaídos que tinham como objetivo conduzir as moças a 16 satisfazerem suas vontades (STRATHERN, 2002). Inicialmente, arte egípcia baseava-se nos processos químicos utilizados na conservação de corpos chamados embalsamento. Segundo os egípcios, tal procedimento era necessário para preservar o cadáver na sua peregrinação até o mundo dos mortos (STRATHERN, 2002). Novos processos químicos desenvolvidos pelos egípcios foram associados à khemeia como a metalurgia. Associou-se sete elementos metálicos conhecidos como ouro, prata, cobre, ferro, estanho, chumbo e mercúrio a essa arte de conhecimento místico. A civilização egípcia percebeu que, como os sete elementos, havia também sete planetas: o Sol, a Lua, Vênus, Marte, Saturno, Júpiter e Mercúrio, que se movimentavam em relação às estrelas fixas (STRATHERN, 2002). Posteriormente, associaram-se os astros aos elementos químicos conforme representado no quadro 2. Quadro 2: Relação entre os setes elementos e os sete planetas ou estrelas errantes segundo a khemaia Elemento Planeta Chumbo Saturno Cobre Vênus Estanho Júpiter Ferro Marte Mercúrio Mercúrio Ouro Sol Prata Lua Fonte: Elaborado pelo autor (2020) Ao conectar a Khemeia com a astrologia, os magos e feiticeiros presumiram que tinham desvendado os segredos do universo. Além disso, essa relação possibilitou aos alquimistas desenvolverem um método que mantivessem protegido os segredos da arte egípcia, pois em vez de registrarem que o Bronze era proveniente da combinação entre dois metais, referiam-se que essa liga metálica era originária da conjunção entre Vênus (cobre) e Júpiter (estanho) (STRATHERN, 2002). A alquimia nasceu da combinação da Khemeia com a filosofia grega. Embora os gregos tenham conseguindo separar a ciência da religião, essas duas se uniram novamente na alquimia. Os sete elementos da khemeia foram substituídos pelos quatro elementos propostos pelo filósofo grego Aristóteles: água, fogo, terra e ar (STRATHERN, 2002). 17 A incorporação dos quatro elementos na Khemeia permitiu aos alquimistas concluírem que esses não são imutáveis, pois as qualidades quente, frio, seco e molhado podem ser alteradas dando origem a novas combinações, portanto gerando a transmutação dos elementos. Tal conclusão levou os alquimistas a deduzirem que haveria um conhecimento secreto nos textos antigos que mostraria a técnica que transformaria metais menos nobres em ouro (STRATHERN, 2002). A prática da alquimia não foi monopolizada pela obsessão de transmutar metais inferiores em ouro. Devido a uma interpretação equivocada dos procedimentos científicos descritos pelo grande alquimista Zósimo de Panópolis, onde ele relatava o “tratamento dos metais doentes” transformando esses em ouro, levaram os alquimistas a tratarem enfermidades humanas. A partir daí foram lançadas as bases da ciência química e por consequência a fundação da farmácia científica e da química medicinal (STRATHERN, 2002). A alquimia progrediu da busca incessante de transformar metais menos nobres em ouro (avidez) para a cura de enfermidades mortais (medicina), e logo em seguida para o tratamento de males espirituais (salvação). Esse trio composto pela avidez, medicina e salvação seria uma parte integrante da alquimia ao longo de todo o seu desenvolvimento, além de desempenhar um papel importante na alquimia de Alexandria e de diversas outras partes do planeta. As práticas alquímicas reconhecíveis estavam bem consolidadas nas Américas do Sul e Central, na China e na Índia durante o século I d.C. Enquanto no ocidente a alquimia permaneceu focada em fazer ouro, na China ela concentrou-se na medicina e na salvação, ou seja, no “elixir da vida” que prometia a imortalidade (STRATHERN, 2002). Os árabes ficaram maravilhados com uma substância denominada “fogo grego” composta por óleo cru destilado, após os cascos de navios das suas frotas serem incendiados por esse produto inflamável, utilizado pelos europeus para interromper o avanço do Islã na Europa. Essa arma letal despertou o interesse do povo árabe pela sabedoria grega e por outras informações do conhecimento antigo da khemeia na Síria e Mesopotâmia que eles passaram a chamar de Al-chemia (STRATHERN, 2002). Os povos árabes desenvolveram conhecimentos totalmente originais para a compreensão do mundo. Nesse aspecto, destaca-se a alquimia árabe, fruto da relação entre a filosofia, o misticismo e os saberes manipulativos que objetivavam a 18 compreensão e o domínio dos fenômenos naturais, incluindo as transformações físicas e químicas da matéria. Destaca-se na Alquimia árabe, o responsável pela teoria do “enxofre e mercúrio” chamado Jabir ibn Hayyan (séc. IX d.C.). De acordo com esse alquimista, todos os metais seriam compostos pelos princípios enxofre que é a essência masculina responsável pela “combustibilidade” da matéria e mercúrio que é a essência feminina, responsável pela “metalicidade” da matéria, combinados em diferentes proporções. Hayyan acreditava que seria possível a transformação de um metal em outro mais nobre, através de procedimentos de separação e purificação, modificando a proporção desses dois princípios (STRATHERN, 2002). O conhecimento da alquimia árabe chegou até a Europa através das relações comerciais e das migrações dos povos árabes, durante a Idade Média. Pensadores ligados ao clero, como Alberto Magno (1193-1280) e Roger Bacon (1214-1292), foram responsáveis pela adequação e redefinição desses saberes aos dogmas cristãos. Uma nova filosofia natural foi criada, sendo constituída pelas técnicas de manipulação da matéria e pelos conhecimentos abstratos dos alquimistas árabes e dos filósofos clássicos, sob o ponto de vista cristão (STRATHERN, 2002). A constituição da Química como ciência teve contribuição das técnicas alquímicas e do acúmulo de informações adquiridos pelos alquimistas. Várias vidrarias utilizadas em laboratórios de química, várias técnicas de destilação e vários equipamentos como fornos e fornalhas foram criados pelos alquimistas. A Iatroquímica (a palavra grega iatro significa médico), atualmente chamada de química medicinal, tem como foco a preparação de medicamentos e a explicação das doenças. Essa ciência teve como grande divulgador o iatroquímico Philipus Aureolus Theophrastus von Hohenheim, autodenominado Paracelso. Este cientista nasceu na aldeia suíça de Einsiedeln no final de 1493. Na infância, ele sofreu de raquitismo e constantemente estava doente. Sua mãe foi uma serva e seu pai ilegítimo. Esse histórico de vida cheio de privações físicas e sociais contribuiu para a formação da personalidade complexa e contraditória de Paracelso. Fala-se que, em virtude de uma doença, esse cientista foi castrado desenvolvendo traços femininos durante seu crescimento (STRATHERN, 2002). 19 Figura 4: Paracelso, considerado o pai da Iatroquímica. Fonte: OLIVEIRA et al, (2013) Paracelso perdeu a mãe quando criança e teve que mudar com o pai para Villach, na Áustria. Nesta cidade, seu pai ensinava alquimia teórica e prática em uma faculdade local. Nos horáriosvagos, os dois praticavam técnicas de transmutação. A teoria da metalurgia alquímica naquela época estabelecia que os metais eram “refinados” no solo, transformando-se gradualmente das formas mais grosseiras em prata e por fim, em ouro. A transmutação alquímica nada mais era do que a tentativa de acelerar esse processo (STRATHERN, 2002). Figura 5: Processo de transmutação dos metais menos nobre até o ouro pregada pela alquimia metalúrgica. Fonte: Fonte: Elaborado pelo autor (2020) Paracelso tanto fez para desenvolver as ideias referentes à Iatroquímica que se apossou dela. O objetivo dessa ciência era estabelecer a química como a base da prática médica. Paracelso declarou de maneira objetiva que a alquimia estava perdendo seu tempo em tentativa transmutar metais em ouro, pois as ideias Metais Nobres Prata Ouro 20 alquímicas deveriam ser postas para atender a medicina produzindo remédios para moléstias e doenças, transformando-a em ciência (STRATHERN, 2002). Apesar de suas incursões superficiais pela alquimia, Paracelso foi, sem dúvida, um químico em ascensão que acreditava que o corpo era um grande laboratório e que a vida era na realidade tratava-se de uma série de processos químicos. Quando o ser humano adoecia, houve um desequilíbrio químico no corpo que podia ser corrigido com a administração de substâncias químicas para contrabalancear ou iniciar uma reação química (STRATHERN, 2002). Embora Paracelso aceitasse a teoria dos quatro elementos de Aristóteles, ele se embasava no desenvolvimento árabe dos três princípios representado na Figura 6. Figura 6: Três princípios estabelecidos Fonte: Fonte: Elaborado pelo autor (2020) Ele descrevia esses princípios utilizando como exemplo a queima de um pedaço de madeira. A fumaça representava a volatilidade (o princípio do mercúrio), as chamas geradoras de calor representavam a combustão (enxofre) e a cinza proveniente da queima representava a solidez (sal). Embora esses três princípios não fossem a matéria ou os quatro elementos ensinados na filosofia grega, eles explicavam como a matéria operava. Considerando que tudo era constituído pelos três elementos enxofre, mercúrio e sal – acreditava-se que as doenças eram ocasionadas pela escassez de um desses elementos (STRATHERN, 2002). • Representa a combustãoEnxofre • Representa Volatilidade das SubstânciasMercúrio • Solidez das substânciasSal 21 CONSIDERAÇÕES FINAIS Nessa unidade, abordamos sobre a visão aristotélica referente a constituição da matéria, utilizando como base a existência dos quatros elementos fundamentais. Posteriormente foi a apresentado um histórico da evolução da alquimia desde a antiguidade até a idade média, além das contribuições dessa arte para a química moderna. Na próxima unidade iremos vislumbrar as contribuições de diversos cientistas renascentistas no desenvolvimento da química moderna. O filósofo Parmênides (séc. V a.C.) resumiu suas indagações da seguinte maneira: se o que é real é eterno, e acreditamos que o mundo físico é real, porque o mundo físico sofre mudanças? Na tentativa de buscar respostas a essas perguntas, os filósofos propuseram diversas explicações como o atomismo. Quais eram as ideias apresentadas por essa corrente filosófica para explicar o paradoxo de Parmênides? O livro “O sonho de Mendeleiev. A verdadeira história da química. ” Relata de maneira mais completa e detalhada sobre a evolução da alquimia e da iatroquímica. Você pode acessar o livro no acervo eletrônico da biblioteca da Faculdade Única. Disponível em: https://bit.ly/38wUgXn A alquimia progrediu da busca incessante de transformar metais menos nobres em ouro (avidez) para a cura de enfermidades mortais (medicina), e logo em seguida para o tratamento de males espirituais (salvação). Esse trio composto pela avidez, medicina e salvação seria uma parte integrante da alquimia ao longo de todo o seu desenvolvimento, além de desempenhar um papel importante na alquimia de Alexandria e de diversas outras partes do planeta. As práticas alquímicas reconhecíveis estavam bem consolidadas nas Américas do Sul e Central, na China e na Índia durante o século I d.C. Enquanto no ocidente a alquimia permaneceu focada em fazer ouro, na China ela concentrou-se na medicina e na salvação, ou seja, no “elixir da vida” que prometia a imortalidade (STRATHERN, 2002). 22 FIXANDO O CONTEÚDO 1. Toda a matéria é formada por átomos. Parece fácil hoje em dia dizer isso, mas durante dois mil anos, os homens acreditaram que a matéria era formada apenas pela combinação de quatro elementos: água, terra, fogo e ar, além de 4 qualidades. Apesar disso, o nome “átomo” surge na Grécia Antiga, proposta inicialmente pelo filósofo. a) Empedócles. b) Lavosier. c) Leucipo. d) Lavosier e) Dalton 2. A palavra alquimia, AL-Khemy, vem do árabe e quer dizer “a química”. Esta ciência começou a se desenvolver por volta do século III a. C. e obteve grande êxito na metalurgia, na produção de papiros e na aparelhagem de laboratório. A partir das obscuras etimologias e através de uma leitura intrincada, enigmática e carregada de símbolos dos escritos alquimistas, pode-se ter claramente que uma das finalidades da alquimia era transformar os metais chamados inferiores (principalmente o mercúrio e o chumbo) em ouro e prata, metais tidos como superiores.(http://www.cdcc.sc.usp.br/ciencia/artigos/art_25/alquimia.html, adaptado.) Para obter átomos de ouro a partir de átomos de metais inferiores, seria necessário que os alquimistas fossem capazes de a) realizar a transmutação nuclear, na qual os núcleos de mercúrio e chumbo são aquecidos e posteriormente fundidos. b) mudar a distribuição dos elétrons, em níveis e subníveis da eletrosfera, dos átomos dos elementos mercúrio e chumbo. c) aplicar técnicas analíticas de separação de misturas metálicas, tais como a cromatografia e a destilação fracionada. d) promover reações químicas entre soluções de metais inferiores, submetidas a temperaturas elevadas. 23 e) alterar o número de prótons de átomos de mercúrio e chumbo, pois este número é diferente do número de prótons de átomos do ouro. 3. A alquimia ‒ mistura de arte, ciência e magia precursora da química ‒ elencou como objetivos a busca do elixir da longa vida e da pedra filosofal que permitiria a transformação de metais comuns em ouro. Inobstante o insucesso de suas pesquisas naquele campo restrito, a alquimia deixou um grande legado para a ciência química. Assinale a opção que corresponde a contribuições efetivas da alquimia. a) O conceito de átomo e muitas informações que embasaram a teoria atômica moderna. b) A descoberta de muitas substâncias, a invenção de equipamentos e os trabalhos na área de metalurgia. c) Subsídios que conduziram as pesquisas sobre a transmutação dos metais. d) Contribuições para o estabelecimento das leis das combinações químicas. e) A descoberta de elementos radioativos como o Polônio. 4. A Iatroquímica (a palavra grega iatro significa médico), atualmente chamada de química medicinal, tem como foco a preparação de medicamentos e a explicação das doenças (OLIVEIRA et al, 2013). Qual dos cientistas a seguir acreditava que tudo era constituído pelos três elementos enxofre, mercúrio e sal e que as doenças eram ocasionadas pela escassez de um desses elementos? a) Aristóteles. b) Demócrito. c) Ptolomeu. d) Paracelso. e) René Descartes. 5. O pensador Empédocles, morador de uma colônia grega na Sicília (Séc.V a.C.), influenciado pelo matemático Pitágoras, propôs a teoria dos quatro elementos: fogo, água, terra e ar. Um professor de história da química fez as seguintes24 afirmações em relação a teoria proposta por Empédocles: I. Os átomos que eram considerados a real essência das coisas, conservavam-se imutáveis e indestrutíveis, além de não poderem ser criados; II. Todas as coisas na natureza são feitas a partir da combinação dos quatro elementos: fogo, água, terra e ar; III. Segundo a teoria dos quatro elementos proposta por Empédocles, o mundo supralunar era perfeito e incorruptível, constituído apenas de um elemento: o éter; IV. Todos os metais seriam compostos pelos princípios enxofre que é a essência masculina responsável pela “combustibilidade” da matéria e mercúrio que é a essência feminina, responsável pela “metalicidade” da matéria, combinados em diferentes proporções. Qual(is) afirmação(ões) está(ão) correta(s). a) I e III. b) II e IV. c) II e III. d) Apenas II. e) Todas estão corretas. 6. Aristóteles via as coisas como dotadas de qualidades, conforme preconizado pelas ideias platônicas, e não de propriedades concretas. Esse filósofo propôs uma teoria baseada na existência de cinco elementos primordiais ordenados em dois diferentes planos, o mundo supralunar e o mundo sublunar. Segundo essa teoria Aristotélica: a) o mundo supralunar era perfeito e incorruptível, constituído apenas de um elemento: o éter. b) cinco elementos metálicos conhecidos como ouro, prata, cobre, ferro e estanho estão relacionados a cinco planetas: o Sol, a Lua, Vênus, Marte e Saturno, que se movimentavam em relação às estrelas fixas. 25 c) o mundo sublunar, seria formado pelos quatro elementos intransmutáveis entre si: fogo, ar, água e ferro compostos pela substância primordial, hylé combinada com as quatro qualidades fundamentais – quente, seco, úmido e frio. d) quando uma substância é aquecida, ela perde o flogisto. Como exemplo tem-se o processo de calcinação dos metais nos quais estes são aquecidos em presença de oxigênio obtendo-se o “Cal” que seria o material sem o flogisto. e) Quando um pedaço de madeira é queimado a fumaça representava a volatilidade (o princípio do mercúrio), as chamas geradoras de calor representavam a combustão (enxofre) e a cinza proveniente da queima representava a solidez (sal). 7. Empédocles afirmava que nada do mundo era criado ou destruído, e que as coisas são feitas a partir da combinação dos quatro elementos(fogo, água, terra e ar). Segundo esse filósofo o fogo representava a) um sólido. b) um gás. c) um líquido. d) energia. e) um plasma. 8. Durante séculos, filósofos e alquimistas acreditaram que a matéria era constituída de quatro elementos fundamentais: terra, água, ar e fogo. Hoje, contudo, reconhecemos a existência de muito mais do que quatro elementos e alcançamos uma compreensão mais aprofundada sobre o que, de fato, são água, ar, terra e fogo. Sobre esse assunto, são feitas as seguintes afirmativas: I. A água é uma substância simples. II. O ar é uma solução. III. A terra é uma mistura heterogênea. IV.O fogo é uma reação redox endotérmica. São corretas somente as afirmativas: a) I e II. b) I e III. c) I e IV. d) II e III. e) II e IV. 26 A QUÍMICA NO RENASCIMENTO A QUÍMICA NO RENASCIMENTO No século 16, a alquimia ainda influenciava bastante os conhecimentos da Química. Nessa época, a matemática foi a ciência com maior desenvolvimento, pois os conhecimentos de álgebra e a geometria eram aplicados nas construções e navegações. Já a física não teve grande evolução nesse período, com exceção da mecânica e óptica. No entanto para entendermos o desenvolvimento da química, precisamos passar pelo progresso da Física, pois esta é considerada como a primeira ciência moderna. Além da colaboração dos físicos para o desenvolvimento científico, passaremos pelas contribuições de dois grandes filósofos: Bacon (1561-1626) e René Descartes (1596-1650). Bacon (Figura 7) introduziu o método científico para substituir a filosofia natural. Ele sugeriu que, para se conhecer a natureza, é preciso seguir os seguintes passos (OLIVEIRA et al., 2013).: Observar os fatos; Coletar os dados; Classificá-los; Encontrar as causas. UNIDADE 27 Figura 7: Francis Bacon Fonte: Molina (2018) Descartes (Figura 8) propôs em suas obras um sistema completo, onde pretendia substituir a escolástica, eliminando todas as conclusões baseadas em qualidades e formas substanciais em favor de um mecanismo que explicasse os fenômenos universais através de apenas três conceitos: extensão, figura e movimento (OLIVEIRA et al., 2013). Figura 8: René Descartes Fonte: OLIVEIRA et al, (2013). 28 A partir das contribuições desses dois filósofos, os fenômenos naturais deixaram de ser simplesmente observados e passaram a ser estudados focando-se nas relações de causa e efeito (OLIVEIRA et al., 2013). A Física foi formalizada como ciência moderna a partir dos estudos de cosmologia e astronomia. No século XVI, o astrônomo grego Claudio Ptolomeu (90- 168), apoiado pela Igreja Católica baseava suas observações no modelo geocêntrico (FIG.9), onde a Terra era o centro do universo finito e tinha ao seu redor o sol e os planetas até então conhecidos girando em esperas perfeitas e imutáveis. Esse modelo, embora servisse de embasamento para os estudos de astronomia, era limitado, pois não explicava, por exemplo, o movimento retrógrado dos planetas. Visando conciliar esta observação com o modelo de órbitas circulares, Ptolomeu propôs um modelo (Figura 10) onde cada planeta se moveria ao longo de um pequeno círculo (Epiciclo), cujo centro se move em torno de um ciclo maior ao redor da Terra (Deferente). Graças a essa conciliação, as ideias de Ptolomeu continuaram a serem utilizadas, sem grandes mudanças, ao longo de 1300 anos (OLIVEIRA et al., 2013). Figura 9: Modelo Geocêntrico Fonte: Pereira (2011, online) 29 Figura 10: Modelo Geocêntrico elaborado pelo astrônomo grego Ptolomeu Fonte: Toda Matéria (S/D) O modelo Heliocêntrico (Figura 11) foi proposto pelo astrônomo Copérnico, que utilizando materiais rudimentares, sugeriu que o Sol era o centro do universo finito, com a Terra e os planetas girando ao seu redor, conservando a ideia aristotélica de esferas fixas (OLIVEIRA et al., 2013). Figura 11: Modelo Heliocêntrico elaborado pelo astrônomo Copérnico. Fonte: Secretária de Educação do Paraná (online) 30 A ideia de que o universo era infinito foi proposta por um monge italiano que abandonou a ordem dos dominicanos, chamado Giordano Bruno (Figura 12). Este foi preso submetido a julgamento e queimado vivo por defender suas ideias até o fim (OLIVEIRA et al., 2013). Figura 12: Monge italiano, Giordano Bruno. Fonte: Anatalino (2011, online) Foi o astrônomo dinamarquês Kepler (Figura 13) que, após observar a orbita de Marte por vários anos, propôs que sua órbita era elíptica, e não circular como sugerido pelos gregos e pelo próprio Copérnico. As leis de Kepler utilizadas na astrofísica para estudar o movimento dos planetas foram propostas por esse cientista (OLIVEIRA et al., 2013). 31 Figura 13: Astrônomo dinamarquês Kepler. Fonte: Superinteressante (2013, online) A física a passou a ser reconhecida como ciência moderna a partir da utilização da matemática para descrever os fenômenos naturais feitas pelo físico italiano Galileu Galilei (Figura 14). Após aprimorar o telescópio, ele realizou observações astronômicas que permitiram verificar o movimento da Terra e reafirmar a teoria heliocêntrica. Esse cientista também estudou os movimentos de queda livre que o levaram a concluir quetodos os corpos caem com aceleração constante, uma vez que a gravidade em todos os corpos, à mesma altura, é igual (OLIVEIRA et al., 2013). Figura 14: Astrofísico italiano Galileu Galilei Fonte: OLIVEIRA et al, (2013) 32 A Química foi reconhecida como ciência moderna no século XVIII, graças às contribuições de diversos cientistas que foram se desvinculando da alquimia e passaram a realizar a experimentação controlada e a utilizar o raciocínio indutivo. Um dos químicos que auxiliou de maneira significativa para esse reconhecimento da química foi Lavoisier. A seguir iremos abordar sobre os trabalhos de alguns cientistas que contribuíram no desenvolvimento da química nos séculos XVII e XVIII. Em 1661, o químico inglês Robert Boyle (Figura 15) criticou a Teoria dos Quatro Elementos de Aristóteles e dos Três Princípios de Paracelso na sua obra The Sceptical Chemist. Esse cientista sempre valorizou a experimentação nos estudos dos fenômenos físico-químicos. Isso graças a influência do filósofo Francis Bacon. Ele sugeriu que a matéria é constituída por corpúsculos de diferentes tipos e tamanhos. Também conseguiu estabelecer a distinção entre compostos e misturas, embora não tivesse ainda um conhecimento profundo sobre elementos químicos. Estudou intensamente o comportamento dos gases criando a Lei de Boyle-Mariotte, onde foi possível estabelecer a relação entre a pressão e o volume de uma massa de gás, à temperatura constante (OLIVEIRA et al., 2013). Figura 15: Pai da Química Moderna, Robert Boyle. Fonte: Martin (2016, online) 33 A Teoria do Flogisto, cujo significado vem da palavra grega plogyston que significa queimado, foi proposta pelo britânico George Ernst Stahl para explicar os fenômenos de combustão (OLIVEIRA et al., 2013). Figura 16: Médico e químico inglês George Ernst Stahl. Fonte: Eriksen (2019, online) Esse cientista dizia que quando uma substância é aquecida, ela perde o flogisto. Como exemplo tem-se o processo de calcinação dos metais nos quais estes são aquecidos em presença de oxigênio obtendo-se o “Cal” que seria o material sem o flogisto conforme representado abaixo. Metal + Combustão Cal (Óxido do metal) + Flogisto Fonte: Elaborado pelo Autor (2020) Essa teoria se deparava com a seguinte situação: Não conseguia explicar a variação de massa dos metais que aumentava após a combustão. Visando conciliar o aumento de massa, Stahl propôs que o flogisto possuía massa negativa, portanto quando ele abandonasse o material, a massa deste aumentaria. A teoria do Flogisto prevaleceu na química durante 80 anos, sendo refutada posteriormente pelas explicações do químico Antoine Lavoisier (OLIVEIRA et al., 2013). O físico-químico Henry Cavendish (Figura 17), em 1776, descobriu o “ar 34 inflamável” que depois foi chamado de hidrogênio. Ele reconheceu que este gás é diferenciado, pois fornece água que, segundo ele, seria o hidrogênio sem flogisto (OLIVEIRA et al., 2013). Figura 17: Químico Henry Cavendish. Fonte: Beléndez (2008, p. 2605) O teólogo Priestley recebeu o mérito de ter isolado e descoberto o oxigênio em 1774, embora outro cientista chamado Scheele tenha obtido essa substância antes. A obtenção do oxigênio foi possível aquecendo-se o óxido de mercúrio e coletando o gás produzido num sistema pneumático. Ele considerava que esse gás se tratava do “ar desflogisticado”. Além de descobrir o oxigênio, Priestley sintetizou diversos ácidos (OLIVEIRA et al., 2013). Figura 18: Teólogo Joseph Priestley. Fonte: Science History Institute (2017, online) 35 3.1.1 Lavoisier e as bases da Química moderna Antoine Lavoisier nasceu em 1743, na França. Ele era membro de uma família de classe média alta. Aos 23 anos, esse cientista começou a mostrar um talento extraordinário, sendo aprovado para ingressar na Académie des Sciences. Posteriormente, Lavoisier assumiu um cargo administrativo e investiu sua herança em uma agência coletora de impostos francesa chamada Ferme Générale. Esta era uma organização privada corrupta que arrecadava impostos governamentais com base em comissão. Lavoisier tinha como objetivo subsidiar suas pesquisas com a renda proveniente dessa empresa (GREENBERG, 2009). Aos 29 anos, Lavoisier casou-se com a filha de 13 anos de um dos sócios majoritários da Ferme chamada Anne-Marie (Figura 19). Embora o casal não tivesse filhos, estavam realizados na vida conjugal e Anne-Marie iria se tornar a parceira do marido nas pesquisas científicas. Ela aprendeu inglês com o objetivo de acompanhar as publicações da Royal Society e passar as informações para o marido. Sem o apoio dela, Lavoisier não teria tempo para se dedicar a carreira administrativa e por consequência ele não conseguiria acumular riquezas que foram usadas para subsidiar suas pesquisas (GREENBERG, 2009). Figura 19: Famoso retrato de Antoine Laurent de Lavoisier e sua mulher Anne-Marie. Fonte: Jacques Louis David (1788) 36 Devido aos seus inúmeros talentos Lavoisier tornou-se sócio majoritário da Ferme, foi indicado para vários comitês da Académie dês Sciences, além de ocupar o cargo de diretor da Administração da Pólvora na indústria de munições (GREENBERG, 2009). Lavoisier foi o “pai” da química moderna. Segundo ele, todas as mudanças na química podiam ser explicadas e medidas. Esse cientista acreditava que a química estava sendo prejudicada por teorias sem fundamentos científicos. Ele acabou adotando a teoria dos quatro elementos, embora considerasse que esta não explicasse o comportamento químico das substâncias (GREENBERG, 2009). Em 1770, Lavoisier realizou um experimento visando transformar água em terra que refutou a teoria aristotélica dos quatro elementos. Ele observou que a água ao ser evaporada em um recipiente hermeticamente fechado, deixava um resíduo sólido no fundo. Com o objetivo de verificar se esse sedimento era parte da massa da água que tinha se transformado em terra, ele realizou os seguintes procedimentos: 1) Pesou a massa da água e do recipiente que seria utilizado no processo de evaporação e condensação, antes de iniciar o experimento. 2) Posteriormente, ele colocou a água para ferver durante 101 dias. No recipiente hermeticamente fechado, a água vaporizada era condensada e retornava ao ponto de partida. 3) Após término do processo, Lavoisier pesou novamente a massa de água e a massa do recipiente, verificando que o líquido manteve o peso inicial, no entanto, a massa do recipiente estava um pouco menor (GREENBERG, 2009). Esse experimento levou a Lavoisier a concluir que a água não foi transformada em terra, mas parte do vidro que constituía o recipiente dissolveu-se na água. Os estudos de combustão e calcinação dos corpos em condições experimentais controladas, associado ao uso intensivo da balança analítica, permitiram que Lavoisier estabelecesse a Lei da Conservação da Matéria (GREENBERG, 2009). Outra grande contribuição de Lavoisier refere-se à teoria da combustão (Figura 20). Ele concluiu através de seus experimentos que envolviam processos de oxidação dos metais que quando um metal se transformava em ferrugem, o aumento de massa 37 do produto final não estava relacionado com a perda de flogisto ou flogístico que possui massa negativa, mas sim com a combinação do metal com uma substância material dotada de peso que fazia parte do ar (GREENBERG, 2009). Figura 20: Teoria da combustão de Lavoisier Fonte: Santos (2014, online) Durante a revolução Francesa, após a morte do rei Luís XVI, Lavoisier foi intitulado pelos jacobinos de cientista charlatão, pois suas teorias não eram originais, baseando-sesempre em ideias de outros pesquisadores. Quando os jacobinos tomaram o poder e implantaram o “terror”, Lavoisier foi preso e condenado à morte na guilhotina, acusado de peculato. O juiz que o condenou alegava que a república não precisava de cientistas (GREENBERG, 2009). Embora Lavoisier não seja responsável individualmente por nenhuma grande ideia como o conceito de elementos químicos ou a lei da conservação da matéria, sua contribuição revolucionou a química (GREENBERG, 2009) CONSIDERAÇÕES FINAIS Nessa unidade, foi apresentado a alteração da visão ocultista da alquimia medieval para a visão científica cartesiana, durante o renascimento. Além disso, foi relatada a importância das contribuições científicas do químico francês Lavosier que forneceram os fundamentos da análise química e da estequiometria. Na próxima unidade iremos abordar sobre o desenvolvimento estrondoso da química, onde o método científico passou a prevalecer sobre os fenômenos naturais. A validação de hipóteses, modelos e teorias estavam condicionadas à verificação experimental dos 38 fenômenos. Segundo a teoria do flogisto, quando uma substância é aquecida, ela perde o flogisto. Como exemplo tem-se o processo de calcinação dos metais nos quais estes são aquecidos em presença de oxigênio obtendo-se o “Cal” que seria o material sem o flogisto. Essa teoria se deparava com a seguinte situação: Não conseguia explicar a variação de massa dos metais que aumentava após a combustão. Qual foi a explicação dada pelo químico francês Lavosier que refutou a teoria do flogisto e que conseguiu decifrar o aumento de massas dos metais após reação de combustão? O livro “Uma Breve História da Química: Da Alquimia às Ciências Moleculares Modernas” relata de maneira mais completa e detalhada sobre as contribuições científicas de Lavoisier para a química moderna. Você pode acessar o livro no acervo eletrônico da biblioteca da Faculdade Única. Disponível em: https://bit.ly/3gqtm6e Bacon introduziu o método científico para substituir a filosofia natural. Ele sugeriu que, para se conhecer a natureza, é preciso seguir os seguintes passos: observar os fatos, coletar os dados, classifica-los e encontrar suas causas. Já, Descartes propôs em suas obras um sistema completo, onde pretendia substituir a escolástica, eliminando todas as conclusões baseadas em qualidades e formas substanciais em favor de um mecanismo que explicasse os fenômenos universais através de apenas três conceitos: extensão, figura e movimento. Esses dois filósofos deixaram de simplesmente observar os fenômenos naturais e passaram a estudá-los nas relações de causa e efeito (GREENBERG, 2009). 39 FIXANDO O CONTEÚDO 1. Os estudos de combustão e calcinação dos corpos em condições experimentais controladas, associado ao uso intensivo da balança analítica, permitiram que Lavoisier estabelecesse a Lei da Conservação da Matéria (“Na natureza, nada se perde, nada se cria, tudo se transforma.”). De acordo com essa lei, se em uma viagem, um carro consome 10kg de gasolina que sofre combustão completa transformando-se em compostos gasosos, pode-se afirmar que os produtos formados: a) pesam mais que 10kg. b) são constituídos por massas iguais de água e gás carbônico. c) pesam exatamente 10kg. d) pesam menos que 10kg. e) não têm massa. 2. Numa reação entre dois líquidos, realizada num tubo de ensaio, a massa total dos reagentes era 0,524 g. Após a reação, o químico responsável pelo procedimento verificou que a massa total contida no tubo era de apenas 0,322 g. O químico concluiu que algum gás foi formado na reação e liberado para o meio ambiente, já que o tubo estava aberto. Esta conclusão está amparada: a) pelo princípio de Le Chatelier. b) pela lei de Lavoisier. c) pelo princípio da incerteza de Heisenberg. d) pela hipótese de Avogadro. e) pela Lei das Proporções Definidas, de Proust. 3. Galileu Galilei, acusado de subverter a filosofia aristotélica, foi processado e condenado pelo Tribunal do Santo Ofício, e teve que abjurar de suas ideias em 22 de junho de 1633. Após 359 anos, o Papa João Paulo II, em seu discurso proferido para os participantes da sessão plenária da Pontifícia Academia das Ciências, em 31 de outubro de 1992, redimiu o cientista. Assinale a alternativa que indica uma das causas da condenação de Galileu. 40 a) A tese de que o universo é infinito e da existência de outros planetas, nos quais existiria vida inteligente. b) A interpretação de que a benção divina só é concedida para aqueles que têm fé, sendo tudo justificado por meio dela. c) A incompatibilidade do heliocentrismo com os critérios de interpretação da Sagrada Escritura. d) A ideia de que Deus, além de ser o organizador da natureza é, ao mesmo tempo, a própria natureza. e) A tese de que o universo foi criado a partir do Big Bang. 4. “A filosofia encontra-se escrita neste grande livro que continuamente se abre perante nossos olhos (isto é, o Universo), que não se pode compreender antes de entender a língua e conhecer os caracteres com os quais está escrito. ” (GALILEI, Galileu. O ensaiador. São Paulo: Abril Cultural, 1973, p. 119). O Italiano Galileu Galilei foi responsável pelo advento da concepção moderna de ciência. A ele atribui-se: a) a criação do método científico. b) a confirmação do geocentrismo. c) a sustentação teórica do teocentrismo. d) a crítica ao empirismo. e) a criação da alquimia. 5. (UFF, 2012) Galileu Galilei é considerado um dos grandes nomes da história da ciência graças às suas revolucionárias observações astronômicas por meio do telescópio e aos seus estudos sobre: a) a economia política. b) a composição da luz. c) a anatomia humana. d) o movimento dos corpos. e) a circulação do sangue. 41 6. (UEL, 2004) “[…] a maneira pela qual Galileu concebe um método científico correto implica uma predominância da razão sobre a simples experiência, a substituição de uma realidade empiricamente conhecida por modelos ideais (matemáticos), a primazia da teoria sobre os fatos. Só assim é que […] um verdadeiro método experimental pôde ser elaborado. Um método no qual a teoria matemática determina a própria estrutura da pesquisa experimental, ou, para retomar os próprios termos de Galileu, um método que utiliza a linguagem matemática (geométrica) para formular suas indagações à natureza e para interpretar as respostas que ela dá. ” (KOIRÉ, 1991. p. 74). Com base no texto, é correto afirmar que o método científico de Galileu a) é experimental e necessita de uma instância teórica que antecede a experiência. b) é um método segundo o qual a experiência interpreta a natureza. c) é independente da experiência, pois a razão está afastada da mesma. d) é um método no qual há o predomínio da experiência sobre a razão. e) é um método segundo o qual a matemática determina a estrutura da natureza. 7. Os produtos e seu consumo constituem a meta declarada do empreendimento tecnológico. Essa meta foi proposta pela primeira vez no início da Modernidade, como expectativa de que o homem poderia dominar a natureza. No entanto, essa expectativa, convertida em programa anunciado por pensadores como Descartes e Bacon e impulsionado pelo Iluminismo, não surgiu “de um prazer de poder”, “de um mero imperialismo humano”, mas da aspiração de libertar o homem e de enriquecer sua vida, física e culturalmente. (CUPANI, 2004). Autores da filosofia moderna, notadamente Descartes e Bacon, e o projeto iluminista concebem a ciência como uma forma de saber que almeja libertar o homem das intempéries da natureza. Nesse contexto, a investigação científicaconsiste em: a) expor a essência da verdade e resolver definitivamente as disputas teóricas ainda existentes. b) oferecer a última palavra acerca das coisas que existem e ocupar o lugar que outrora foi da filosofia. c) ser a expressão da razão e servir de modelo para outras áreas do saber que almejam o progresso. 42 d) explicitar as leis gerais que permitem interpretar a natureza e eliminar os discursos éticos e religiosos. e) explicar a dinâmica presente entre os fenômenos naturais e impor limites aos debates acadêmicos. 8. Os princípios básicos da química foram expostos no século XVII, a partir da obra "The Sceptical Chymist" (O Químico Cético), de autoria do cientista britânico Robert Boyle. Entre as concepções norteadoras do pensamento de Boyle, que inclusive era leitor de René Descartes, estava a defesa: a) da ciência experimental. b) do pensamento laico da Igreja Calvinista. c) dos ideais científicos da Inquisição. d) das explicações teológicas anglicanas. e) do conhecimento não fundamentado na experiência. 43 HISTÓRIA CONTEMPORÂNEA DA QUÍMICA HISTÓRIA CONTEMPORÂNEA DA QUÍMICA A química passou a desenvolver de maneira estrondosa, na segunda metade do século XVIII, onde o método científico passou a prevalecer sobre os fenômenos naturais. A validação de hipóteses, modelos e teorias estavam condicionadas à verificação experimental dos fenômenos. As ideias de Lavoisier como a Lei da Conservação de Massas em uma reação química, acompanhada de seus experimentos com rigoroso controle das condições experimentais forneceram os fundamentos da análise química e da estequiometria. Apesar de a química ter se baseado no método experimental, muitos erros foram cometidos durante o percurso, mostrando que a ciência é dinâmica. À medida que os métodos de análise e as tecnologias evoluem, teorias e modelos são corrigidos, substituídos ou refutados. A verdade várias vezes, durante o transcorrer da história, foi encoberta pelo pensamento dominante da época. Com o objetivo de mostrar que a evolução científica não é mérito específico de um ou outro cientista revolucionário, mas sim o resultado de diversos trabalhos feitos por pessoas renomadas ou muitas vezes anônimas, foi descrito a seguir os papéis de vários cientistas, em diferentes épocas, que estabeleceram os alicerces de todo o conhecimento químico moderno. 4.1.1 Modelos atômicos e comportamento dos gases Em 1797, o cientista francês Joseph Proust (1754-1826) observou, através de suas análises com carbonato de cobre, óxidos de estanho e sulfetos de ferro que os elementos reagem para formar um composto que guardam entre si uma relação de números inteiros e pequenos entre suas massas. Essa relação foi intitulada de Lei das Proporções Definidas. Esta juntamente com a Lei de Conservação da Massa de Lavoisier constituíram as duas leis ponderais nas quais os químicos da época se baseavam (OLIVEIRA et al., 2013). UNIDADE 44 Figura 21: Joseph Louis Proust Fonte: Fogaça (2015, online) Baseando-se em seus trabalhos anteriores envolvendo observações sobre a atmosfera, misturas gasosas e solubilidade de gases em água, o químico, John Dalton (Figura 22), em 1808, criou a terceira Lei Ponderal conhecida como Lei das Proporções Múltiplas. Esta lei estava fundamentada no conceito do átomo indivisível e era alicerçada por quatro ideias principais: Os elementos são formados por pequenas partículas indivisíveis e indestrutíveis denominadas átomos. Todos os átomos de um dado elemento são idênticos, tendo a mesma massa atômica. Os átomos de elementos diferentes têm diferentes massas atômicas relativas. Os átomos de um dado elemento podem se combinar com átomos de outros elementos para formar compostos. Os átomos se combinam mantendo uma relação de números inteiros e pequenos entre si (OLIVEIRA et al., 2013). Figura 22: John Dalton Fonte: Leal (2001, p. 09) 45 Dalton também foi o criador de um sistema de símbolos utilizados para ilustrar os compostos químicos (Figura 23) e de uma tabela contendo a massa dos seguintes elementos químicos: hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, carbono, enxofre e fósforo (OLIVEIRA et al., 2013). Figura 23: Sistema de símbolos criado por Dalton para os elementos e seus compostos Fonte: Dalton (1808, p. 218) 46 Quem sugeriu as bases de símbolos e notação química utilizadas até hoje foi o químico sueco Jöns Jacob Berzelius (1779-1848). Em sua obra intitulada Larbok i Kemien publicada no ano de 1808, ele recomendou uma escala de massas atômicas relativas utilizando como base, por convenção, a massa do oxigênio igual a 100 (OLIVEIRA et al., 2013). Figura 24: Jakob Berzelius Fonte: Vieira (2012, online) O criador da Lei dos Volumes de Combinação foi o químico e físico Francês Joseph Louis Gay-Lussac (Figura 25) (1778-1850). Segundo essa lei, quando substâncias gasosas reagem para formar outras substâncias gasosas, e todos os volumes são medidos nas mesmas condições de temperatura e pressão, a relação entre os volumes dos gases reagentes e produtos pode ser expressa através de números inteiros e pequenos (OLIVEIRA et al., 2013). Figura 25: Joseph Louis Gay-Lussac Fonte: Leal (2001, p. 11) 47 O físico italiano, Romano Amedeo Carlo Avogadro (1776-1856), baseando-se nas ideias do cientista Gay-Lussac, concluiu que volumes iguais de gases diferentes medidos nas mesmas condições de temperatura e pressão possuem número de moléculas iguais. Esse pesquisador foi um dos que contribuíram para diferenciar átomos de moléculas (OLIVEIRA et al., 2013). Figura 26: Romano Amedeo Carlo Avogadro Fonte: Leal (2001, p. 10) 4.1.2 Construção da Tabela Periódica A tabela periódica é um instrumento fundamental para os profissionais da química. Ela apresenta, de forma organizada, várias informações a respeito das propriedades dos elementos. Visando sistematizar o conhecimento da química criou- se essa ferramenta na segunda metade do século XIX. Esse trabalho de sistematização do conhecimento químico foi resultado dos esforços de muitos cientistas durante o transcorrer da história, e somente adquiriu a forma atual após o estabelecimento de alguns conceitos fundamentais. Vale ressaltar que embora alguns cientistas e conceitos serão citados no decorrer dessa obra, o processo de desenvolvimento histórico foi muito mais complexo, além de ser não linear. Os trabalhos de Lavoisier como a definição de elementos químicos foram fundamentais para a nova visão da ciência em relação às entidades elementares que constituem a matéria. Dalton associou substâncias simples a átomos simples. Ele também foi o responsável por determinar as massas atômicas relativas, papel desenvolvido posteriormente por Berzelius. Em 1829, Johann Wolfgang Dobereiner, químico alemão (1780-1849), publicou 48 suas ideias sobre as regularidades entre certas propriedades de grupos de elementos selecionados, mesmo com os problemas existentes quanto aos valores aceitos para as massas atômicas relativas. Esse cientista observou que na série dos metais alcalinos lítio, sódio e potássio, a massa atômica do sódio, o elemento do meio, era igual a média das massas atômicas de lítio e potássio. O mesmo ocorria nos elementos cálcio/estrôncio/bário, enxofre/selênio/ telúrio e cloro/bromo/iodo. Essa foi a primeira lei de periodicidade de propriedades em função da massa atômica conhecida como a Lei das Tríades de Döbereiner. Devido sua pouca aplicabilidade, essa lei despertou pouco interesse junto à comunidade química (OLIVEIRA et al.,2013). Figura 27: Químico alemão Johann Wolfgang Dobereiner Fonte: Oliveira et al, (2013) O cientista responsável por esclarecer os problemas existentes com as escalas de massas atômicas relativas, decorrentes do não reconhecimento das diferenças entre átomos e moléculas foi o químico italiano Stanislao Cannizzaro (1826-1910) (OLIVEIRA et al., 2013). 49 Figura 28: Químico italiano Stanislao Cannizzaro Fonte: Oliveira et al, (2013) Em 1862, uma versão pioneira da tabela periódica chamada hélice telúrica foi publicada pelo geólogo francês Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois. Nessa versão, as massas atômicas dos elementos foram representadas sobre a superfície de um cilindro com circunferência igual a 16 unidades, a massa atômica aproximada do elemento oxigênio. A curva helicoidal (Figura 29) resultante representava os elementos semelhantes em pontos situados na mesma vertical, acima ou abaixo um do outro, separados por intervalos regulares de massas atômicas. De Chancourtois foi o primeiro cientista a ver a periodicidade das propriedades dos elementos quando arranjados em ordem crescente de suas massas atômicas. O trabalho que abordava sobra a hélice telúrica foi publicada numa revista de Geologia, não gerando nenhum impacto na comunidade química da época (OLIVEIRA et al., 2013). Figura 29: Hélice telúrica criada pelo geólogo francês Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois. Fonte: Fogaça (2013, online) Baseando-se na observação de que quando os elementos químicos até então conhecidos eram colocados em ordem crescente de suas massas atômicas, o oitavo elemento da sequência tinha propriedades semelhantes às do primeiro elemento, o 50 químico inglês John Alexander Reina Newlands (1837-1898), em 1864, publicou a Lei das Oitavas (Figura 30). Por sua analogia com a escala musical, que a cada oito notas repetem a sequência, o trabalho foi recebido com certa resistência por parte de alguns cientistas (OLIVEIRA et al., 2013). Figura 30: Elementos químicos agrupados em oitavas. Fonte: Oliveira et al., (2013) Em seu livro intitulado “Die Modernen Theorien der Chemie” (Teoria Moderna da Química, o químico alemão Julius Lothar Meyer (1830-1895) (FIG.30), com base principalmente em propriedades físicas, publicou em 1864, uma tabela contendo 28 elementos organizados de acordo com suas massas atômicas relativas, distribuídos em 6 famílias com características físicas e químicas semelhantes. Neste trabalho, Meyer deixou espaço em branco para um elemento ainda não conhecido, que posteriormente foi descoberto e se encaixou na sequência. A contribuição diferencial do estudo de Meyer em relação a trabalhos publicados anteriormente se deve ao conceito de valência, número que representa um elo que une os elementos localizados em cada uma das famílias da tabela (OLIVEIRA et al., 2013). Figura 31: Químico alemão Julius Lothar Meyer Fonte: Moreno et. al., (2014, online) 51 A primeira versão moderna da tabela periódica foi publicada em 1869, pelo químico russo Dmitri Ivanovich Mendeleev (1834-1907) (Figura 32). Essa englobava todos os 66 elementos químicos conhecidos na época dispostos em ordem crescente de suas massas atômicas relativas, sendo essencialmente idêntica à proposta por Lothar Meyer em 1870. A proposta de tabela periódica feita por Mendeleev foi melhor do que a de Lothar Meyer porque além de acomodar de modo satisfatório todos os elementos conhecidos na época, reunindo-os em grupos de propriedades semelhantes, deixava espaços em branco para elementos até então inexistentes, mas com previsão de ocupar determinadas posições devido à suas propriedades. Estes são os casos das substâncias que Mendeleev denominou de eka-boro, eka-silício e eka-alumínio (eka= 1, em sânscrito, significando o elemento seguinte na sequência). Elementos químicos novos com propriedades semelhantes à previsão de Mendeleev foram descobertos após publicação do trabalho desse cientista. Como exemplo temos o gálio, descoberto pelo francês Paul Emile Lecoq De Boisbaudran, em 1875, cujas propriedades eram idênticas às previstas por Mendeleev para o eka-alumínio (STRATHERN, 2002). Figura 32: Químico russo Dmitri Ivanovich Mendeleev Fonte: Oliveira et al, (2013) 52 Mendeleev, além de prever propriedades periódicas de elementos ainda não existentes, foi capaz de supor que as massas atômicas aceitas na época, de alguns elementos, poderiam estar erradas. Um exemplo ilustrativo é o caso dos elementos telúrio (Te) e iodo (I), cujas massas atômicas determinadas na época eram iguais a 128 e 127, respectivamente. Em ordem crescente de massas atômicas, o Te ficaria antes do I na Tabela Periódica, e deveria formar uma série de elementos com propriedades análogas com o F, Cl e Br. Tal observação não acontece. Com base na semelhança das propriedades, Mendeleev colocou o iodo antes do telúrio em sua Tabela Periódica, e propôs que a massa atômica de Te deveria estar entre 123 e 126. Atualmente, os valores admitidos para as massas atômicas de Te e I são iguais a 127,6 e 126,9, respectivamente. Embora Mendeleev estivesse errado em sua previsão sobre a massa atômica de Te, esse cientista foi coerente ao prever as posições do Te e I a partir das semelhanças entre as propriedades de elementos análogos. Embora os comportamentos periódicos referentes as propriedades dos elementos químicos tenham sido apresentadas por diversos estudos publicados anteriormente ao trabalho de Mendeleev, atribui-se o mérito a este químico devido as previsões corretas feitas por ele sobre os novos elementos e suas propriedades (STRATHERN, 2002). CONSIDERAÇÕES FINAIS Nessa unidade, foram apresentados os primeiros modelos que consideravam o átomo indivisível, além das leis ponderais que regem a estequiometria das reações químicas. Também foram expostas as diversas propostas de periodicidade dos elementos químicos que contribuíram para a construção da tabela periódica. Na unidade 5, serão apresentados os novos modelos atômicos que permitiram verificar a divisibilidade dos átomos. Os conceitos da física quântica que revolucionaram o entendimento do microcosmo também serão estudados. Baseando-se em seus trabalhos anteriores envolvendo observações sobre a atmosfera, misturas gasosas e solubilidade de gases em água, o químico, John Dalton, em 1808, criou a terceira Lei Ponderal conhecida como Lei das Proporções Múltiplas. Esta lei estava fundamentada no conceito do átomo indivisível. Quais os quatro alicerces dessa lei proposta por Dalton e como eles contribuíram para o entendimento das reações químicas? 53 O livro “O sonho de Mendeleiev. A verdadeira história da química” relata de maneira mais completa e detalhada sobre a construção da tabela periódica. Você pode acessar o livro na biblioteca eletrônica da Faculdade Única. Disponível em: https://bit.ly/2ZFdXII A tabela periódica é um instrumento fundamental para os profissionais da química. Ela apresenta, de forma organizada, várias informações a respeito das propriedades dos elementos. Visando sistematizar o conhecimento da química criou-se essa ferramenta na segunda metade do século XIX. Esse trabalho de sistematização do conhecimento químico foi resultado dos esforços de muitos cientistas durante o transcorrer da história, e somente adquiriu a forma atual após o estabelecimento de alguns conceitos fundamentais. Vale ressaltar que embora alguns cientistas e conceitos serão citados no decorrer dessa obra, o processo de desenvolvimento histórico foi muito mais complexo, além de ser não linear. Os trabalhos de Lavoisier
Compartilhar