historia.da.quimica arthur.greenberg

Uma Breve Histria da Qumica Arthur Greenberg

Lanamento 2010

ISBN: 9788521204916 Pginas: 400 Formato: 21x28 cm Peso: 1,350 kg

CONTEDO

SEO I

QUMICA PRTICA, MINERAO E METALURGIA 1

Que diabos isso? 1A essncia da matria: quatro elementos (ou cinco); trs princpios (ou dois); ou trs

partculas subatmicas (ou mais) 4Uni cando o in nito e o in nitesimal 8Semeando a terra com metais 10Caracteres qumicos 12Qumica prtica: minerao, anlise e re no 15

SEO II

ALQUIMIA ESPIRITUAL E ALEGRICA 20

A pedra losofal no pode mais ser protegida por patente 20As doze chaves de Baslio Valentim: Primeira Chave, o lobo dos metais

e o rei impuro 28Ratso Rizzo e o poeta Virglio como agentes da transmutao? 31Cermica dos ndios catawba: quatro cores e um milagre de sobrevivncia 37Drages, serpentes, e ordem a partir do caos 40Os especiais de hoje: leo de escorpio e creme pr-manchas

para senhoras 44Erros grosseiros e comuns 49O que h de errado nesta imagem? 50Protegendo as divisas do Imprio Romano contra a arte negra 52Geber e Razes: alquimistas das terras bblicas 56Os alquimistas como temas de artistas 57Alegorias, mitos e metforas 60O livro mudo 67

histria da qumica_abertura.indd xvhistria da qumica_abertura.indd xv 7/4/2009 16:29:507/4/2009 16:29:50

xvi Contedo

SEO III

A IATROQUMICA E AS PREPARAES ESPAGRICAS 77

Paracelso 77O time dos sonhos da alquimia 80Destilao pelo fogo, gua quente, areia ou esterco de javali cozido no vapor 81

SEO IV

A QUMICA COMEA A EMERGIR COMO UMA CINCIA 89

O primeiro livro de qumica pesava cinco quilos 89Uma rvore cresce em Bruxelas 95Curando ferimentos pelo tratamento da espada com p de simpatia 97Um transeunte annimo defecou na sua porta? Eis uma soluo 98Uma casa no um lar sem uma banheira e um destilador 99Boyle contra Aristteles e Paracelso 101A atmosfera pesada 102A Lei de Boyle 107Quem iria querer um antielixir? 108A carruagem triunfal do antimnio 111Uma conversa picante 113O alquimista na boca do meu estmago 116Um alquimista formado em Harvard 118Flogstico: a primeira teoria cient ca abrangente da qumica 120Plvora, raios e troves, e o esprito nitroareo 124O moderno conceito de ogstico 126O que so e vios? 129Belos textos de qumica do sculo XVII 132A nidade qumica 139Copelas com fundo falso, baguetas ocas e outras fraudes 143As ervilhas produzem bastante gs 144A magia de Black 148 Cavendish pesou a Terra, mas pensava que havia prendido o ogstico em uma garrafa 149Produzindo gua com gs 154Se voc realmente encontrar a Pdra Filosofal: Trate de perd-la novamente

Benjamin Franklin 156Salitre, Abigail. Al netes, John 158

SEO V

NASCE A QUMICA MODERNA 159

Air gneo (oxignio): quem soube o qu, e quando eles souberam? 159Bom para os camundongos dele 162Onde est a injria de antigamente? 165

histria da qumica_abertura.indd xvihistria da qumica_abertura.indd xvi 7/4/2009 16:29:507/4/2009 16:29:50

Uma breve HISTRIA DA QUMICA da alquimia s cincias moleculares modernas xvii

Comea la revolution chimique 166Simpli cando a Torre de Babel qumica 170Hidrognio + oxignio gua gua oxignio + hidrognio 173A cobaia como um motor de combusto interna 179Uma atrao eletiva simples (deslocamento simples) 182Uma atrao eletiva dupla (deslocamento duplo) 185A fnix era fmea? 185A qumica no cano de uma espingarda 189Um experimento sem furos 191Gs hilariante para todos! 194Lavoisier apaixonado 198Alguns problemas de ltima hora antes da alvorada da Teoria Atmica 201O paradigma atmico 203Estamos aqui! Estamos aqui! Estamos aqui! 207A Hiptese de Avogadro foi uma descoberta prematura? 211A qumica no fsica aplicada 213

SEO VI

A QUMICA COMEA A SE ESPECIALIZAR E AUXILIA A AGRICULTURA E A INDSTRIA 217

A eletricidade como um bisturi qumico 217Os bisturis qumicos ao longo das eras 220Davy salva a Revoluo Industrial 221A teoria dualstica da qumica 225Adams se ope aos tomos 227O poder qumico de uma corrente eltrica 230Uma oresta tropical primitiva 233Dominando a oresta primitiva 236O peso atmico do carbono e confuses relacionadas 240Por que o tomo de nitrognio azul, mame? 242No posso reter minha gua eu posso fazer ureia 242Duas correntes na oresta primitiva 246Quer uma grande teoria qumica? Deixe Kekul adormecer sobre ela 249Meus pais foram a Karlsruhe e tudo que eu ganhei foi esta camiseta imprestvel 255O cone na parede 257A qumica do povo 261Tinta de amendoins e o melhor acar do sul 264

SEO VII

ENSINANDO QUMICA PARA AS MASSAS 267

A primeira professora de qumica de Michael Faraday 267Qumica sem mistrio 271

histria da qumica_abertura.indd xviihistria da qumica_abertura.indd xvii 7/4/2009 16:29:507/4/2009 16:29:50

xviii

Histria qumica de uma vela 274No corao da chama 277Poof! Agora voc sente o cheiro! Agora no! 279Fadas cloro? 285O traioeiro or: uma fada com presas? 288Sonho de uma noite do meio do semestre 289E agora volte pgina 3 do nosso livro de salmos de qumica 291Por favor, sentem-se 293Mecnica molecular no ano 1866 294

SEO VIII

TRATAMENTOS MODERNOS DA LIGAO QUMICA 297

Cavalgando Pgasus para visitar a qumica no espao 297O Archeus canhoto? 301John read: estereoqumico 302Encontrando uma agulha invisvel num monte de feno invisvel 303Mas o argnio um gs monoatmico e existem outros! 307Quantas substncias diferentes existem de fato no ar atmosfrico? 309tomos do ter celestial 310Non-atomus 313Cristais podem difratar raios x 314Dois prmios Nobel? Que bom para a academia de cincias! 316 o nmero atmico, Dmitry! 321Os raios x medem a distncia entre os tomos ou ons 323De onde desenterramos o mol? 325Xennio ligeiramente ignbil e criptnio no invencvel 327O tomo como sistema solar 331 uma ddiva ser simples 334Transmutando mecnica quntica em qumica 335Mercrio pode ser transmutado em ouro 338Os alquimistas modernos procuram Atlantis 340A qumica do ouro nobre, mas no simples 344O princpio biolgico perfeito 345Parasos nanoscpicos 349Movendo a matria tomo-por-tomo 355

SEO IX

PS-ESCRITO 361

Terminando em fantasia 361

NDICE REMISSIVO 362

Contedo

histria da qumica_abertura.indd xviiihistria da qumica_abertura.indd xviii 7/4/2009 16:29:507/4/2009 16:29:50

SEO I

QUMICA PRTICA, MINERAO E METALURGIA

QUE DIABOS ISSO?1

O que esta gura alegrica (Fig. 1) representa? Esta gura calva e musculosa tem os smbolos dos sete metais originais arranjados em torno da cabea (e, pos-sivelmente, incluindo-a no arranjo). A cabea, perfeitamente redonda, parece remeter ao crculo perfeito que corresponde ao ouro.

Os elementos, que incluem o antimnio e o enxofre, tambm se encontram enterrados nos intestinos da gura literalmente, suas entranhas e, assim, temos uma pista sobre sua natureza. Quaisquer tentativas de interpretaes mais apro-fundadas encontram-se mais no reino da psicologia do que no reino da cincia. De fato, o famoso psiclogo C. G. Jung possua uma valiosa coleo de livros e manuscritos alqumicos, e escreveu extensamente sobre esse assunto.2

Em seu cerne, a alquimia postulava uma matria ou estado fundamental, a Prima Materia, base para a formao de todas as substncias. As de nies2 de Prima Materia so amplas, em parte qumicas, em parte mitolgicas: azougue, ferro, ouro, chumbo, sal, enxofre, gua, ar, fogo, terra, me, lua, drago, orvalho. Em um nvel mais los co, foi de nida como Hades ou como Terra. Outra gura de um livro alqumico do sculo XVII foi identi cada por Jung como a Prima Materia uma Terra tambm musculosa sendo amamentada pelo lho dos lsofos.2 Esta gura tambm tem os seios de uma mulher; tal ser herma-frodita remete criao de Eva a partir de Ado, e subsequente semeadura da espcie humana.

Voltemo-nos analogia com a Terra, pois ela parece nos ajudar a entender a presena dos elementos em suas entranhas. A pequena gura na parte superior

01_histria da qumica_Seo1.indd 101_histria da qumica_Seo1.indd 1 7/4/2009 16:15:017/4/2009 16:15:01

Uma breve HISTRIA DA QUMICA da alquimia s cincias moleculares modernas4

A ESSNCIA DA MATRIA: QUATRO ELEMENTOS (OU CINCO); TRSPRINCPIOS (OU DOIS); OU TRS PARTCULAS SUBATMICAS (OU MAIS)

Os antigos lsofos gregos no eram cientistas. Eram, entretanto, pensadores originais, que tentaram explicar a natureza sobre uma base lgica, em vez de re-correr aos caprichos de deuses e deusas. Considera-se que o pai desse movimento foi Tales de Mileto, que, no sculo VI a.C., concebeu que a gua seria a essncia de toda a matria. (Observaremos mais adiante que, em meados do sculo XVII, Van Helmont teve uma opinio at certo ponto semelhante.) Tales tem a fama de haver previsto o eclipse solar total de 585 a.C., que consta ter ocorrido durante uma batalha naval embora no haja evidncias de que ele tivesse o conhecimen-to necessrio para fazer tal previso.1 Um dos seus sucessores na Escola de Mileto foi Empdocles de Agrigento (ca. 490-430 a.C.).1 Empdocles teria sido o primei-ro a propor que toda a matria seria composta de quatro elementos primordiais de igual importncia,2,3 embora ideias semelhantes tenham surgido no Egito, na ndia e na China (cinco elementos) por volta de 1500 a.C.2 A Figura 2 representa os quatro elementos terrestres. Ela aparece em De responsione mundi et astrorum ordi-natione (Augsburgo, 1472), um livro baseado nos escritos de Santo Isidoro, bispo de Sevilha durante o sculo VII d.C.4

Figura 2 Os quatro elementos dos antigos: Fogo, Ar, Terra e gua. Imagem reproduzida de Santo Isidoro, De responsione mundi et astrorum or-dinatione (Augsburgo, 1472) (cortesia de The Beinecke Rare Book and Manuscript Library, Universidade Yale).


Qumica prtica, minerao e metalurgia 15

1 P. Levi, A tabela peridica (traduo brasileira do original italiano, por Luiz Srgio Henriques), Rio de Janeiro, Relume-Dumar, 2001 (vide p. 85-86 para as duas citaes feitas aqui).

2 D. S. McKay, E. K. Gibson Jr., K. L. Thomas-Keprta, H. Vali, C. S. Romanek, S. J. Clemett, X. D., F. Chillier, C. R. Maechling, e R. N. Zare, Science, 273(5277):924-930, 1996.

QUMICA PRTICA: MINERAO, ANLISE E REFINO1

A Figura 6 representa uma vista do interior de um laboratrio de anlise de minerais do nal do sculo XVI. As Figuras de 6 a 16, assim como a Figura 4, so da edio de 1736 do livro Aula subterranea... de Ercker, e foram impressas utilizando as pranchas da edio de 1574. A Figura 7 representa uma mquina para lavar minrios de ouro aluvial. A elevada densidade do ouro, 19,3 g/cm3 (a densidade da gua de 1,0 g/cm3, e a do mercrio de apenas 13,6 g/cm3), permite que ele seja facilmente separado da areia e de outros minerais.

Figura 6 Um laboratrio de anlise de minerais do sculo XVI (Ercker; videFig. 4).


* N.T.: Um dos lhos de No, segundo a Bblia.

SEO II

ALQUIMIA ESPIRITUAL E ALEGRICA

A PEDRA FILOSOFAL NO PODE MAIS SER PROTEGIDAPOR PATENTE

A maravilhosa trilogia de John Read, Prelude to chemistry,1 Humour and humanism in chemistry2 e The alchemist in life, literature and art,3 inclui muitas preciosidades. Por exemplo, em Prelude podemos ver divulgada, e claramente revelada pela pri-meira vez , portanto, no mais passvel de ser patenteada , a receita da Pedra Filosofal1 (tambm conhecida como Lapidus Philosophorum, Tintura Vermelha, Quintessncia, Panaceia, Elixir da Vida, Leite das Virgens, Saliva da Lua, Sangue da Salamandra, Mnstruo Metalfero, e centenas de outros nomes to claros quanto esses).1

Em Humour, Read apresenta o que seria a pontuao de um jogo de cr-quete csmico, entre um time de estrelas atemporal liderado por Hermes Tris-megistos (223 corridas) e outro time capitaneado por No (210 corridas).2 Os rbitros do jogo eram Salomo e Cam,* auxiliados pelos Bacon boys (Roger e Francis). Entre os vencedores, Aristteles contribuiu com 4 corridas (os ele-mentos terrestres), e Paracelso, com 3 corridas (tria prima: enxofre, mercrio e sal) e vai da para pior!

De qualquer forma, e sem mais delongas, aqui est a receita da Pedra Filo-sofal (azougue o verdadeiro elemento mercrio):1


39 Alquimia espiritual e alegrica

Figura 21 Duas peas de cermica dos ndios catawba: esquerda, vasilha pregueada, com duas cabeas e trs ps em posio de corrida, feita pela mestre ceramista Sara Ayers; direita, vasilha preguea-da, com duas cabeas, feita pelo jovem mestre Monty Hawk Bra-nham. A cermica catawba continua sendo feita, essencialmente, do mesmo modo como h 4.500 anos. [Fotografia de Thomas W. (Wade) Bruton.]

As cores dessas cermicas se devem, em grande parte, ao ferro, que to abundante em todas as argilas.4 O ferro o quarto elemento mais abundante na crosta terrestre. bastante encontrado nos estados de oxidao +2 [ferro (II) ou ferroso] ou +3 [ferro (III) ou frrico]. O xido de ferro (II) (FeO), o xido de ferro (III) (Fe2O3, hematita), e o xido misto Fe3O4, que contm tanto o Fe (II) como o Fe (III), so os trs xidos de ferro encontrados comumente. A colorao manchada do pote depende do grau de oxidao, e tambm re ete a fumaa e a fuligem da madeira empregada na queima, pois madeiras diferen-tes queimam com temperaturas e nveis de oxignio diferentes.5 Um de meus professores na Universidade de Princeton, Tom Spiro, chamava as mudanas de cor associadas ao ajuste do ambiente dos metais de transio, tais como o ferro, de fazer ccegas nos eltrons. Sob condies ricas em oxignio, as cores dominantes so branco (amarelo-claro, na verdade), amarelo e vermelho, e se devem maior abundncia do Fe (III). Condies pobres em oxignio po-dem ser obtidas na queima abafada dos potes, cercando-os e cobrindo-os

02_histria da qumica_Seo2.indd Sec1:3902_histria da qumica_Seo2.indd Sec1:39 7/4/2009 16:32:507/4/2009 16:32:50

70 Uma breve HISTRIA DA QUMICA da alquimia s cincias moleculares modernas

Figura 38 A segunda prancha (das 15 da edio de Manget) do Mutus liber, a qual mostra, em sua parte superior (de significado espiritual), o sol sobre dois anjos que seguram Sol e Luna na presena de Netu-no, representando a substncia aquosa necessria para a Grande Obra. Na parte inferior (de significado terrestre), os alquimistas mas-culino e feminino colocam o Ovo Filosofal no atanor, no qual ele suavemente aquecido em um banho de areia ou gua.5


SEO III

A IATROQUMICA E AS PREPARAES ESPAGRICAS

PARACELSO

Theophrastus Bombast von Hohenheim (1493-1541), que chamou a si mesmo de Paracelso, aplicou a qumica para curar doenas, e deu origem a um campo chamado iatroqumica. Sua ruptura com as antigas doutrinas mdicas de Galeno foi total, e seu estilo era intolerante e bombstico. Ele reconhecido por ter introduzido experimento e observao nos tratamentos mdicos.

Em vez de procurarmos citaes de Paracelso, recorremos ao romance de Evan S. Connell, The alchymists journal,1 para oferecer uma ideia sobre sua mente e estilo:

Eu disse que todos os metais sofrem de doenas, exceto o ouro, que desfruta de perfeita sade pela graa do elixir vitae. Ensinei a Oporinus como este metal doce, e exibe um brilho to vistoso que multides olhariam para o ouro em vez de olhar para o sol genero-so sobre suas cabeas. Em xidez ou permanncia esta substncia no pode ser superada; portanto, ela deve raiar incorruptivelmente, sendo derivada de uma correspondncia imperial de constituintes primrios, que a torna capaz de exaltar qualquer objeto, de vivi car leprosos, de aumentar o corao. Concebido pelo nosso Senhor be-nevolente, o ouro um medicamento poderoso. O ouro falso, o qual um simulacro que no ostenta nenhuma virtude medicinal, ataca rgos internos e, portanto, deveria ser repudiado, pois o mdico al-qumico repudia a matria prostituda. No devemos guardar o ouro verdadeiro alm da medida, mas distribuir o que temos lembrando a cada homem, de maneira alegrica, de uma escolha terrestre que ele obrigado a fazer, entre a perdio e a bem-aventurana.


A iatroqumica e as preparaes espagricas 81

Figura 43 Folha de rosto de Basilica chymica (Frankfurt, 1611), de Oswald Croll, talvez a mais importante entre as primeiras fontes do saber qumico paracelsista.

DESTILAO PELO FOGO, GUA QUENTE, AREIA OU ESTERCODE JAVALI COZIDO NO VAPOR

Conrad Gesner (1516-1565) nasceu em Zurique, nas circunstncias mais po-bres possveis.1,2 Sua inteligncia precoce foi percebida por seu pai, que o enviou ao tio, vendedor de extratos de ervas medicinais, para continuar seus estudos. Nesse ambiente, Gesner desenvolveu um interesse por plantas e pelos remdios derivados delas que se prolongaria por toda sua vida. Os professores de Gesner patrocinaram seus estudos posteriores, apesar de sua insensatez de se casar, aos 19 anos, com uma noiva que no tinha dote. Ele compilou um di-cionrio greco-latino, e foi indicado professor de grego na Academia de Lausanne com 21 anos de idade. Isso lhe permitiu acumular dinheiro, e frequentar a facul-


A iatroqumica e as preparaes espagricas 85

A folha de rosto do Livro Quatro (Fig. 46) repleta de smbolos maravi-lhosos. O sol e a lua testemunham o crescimento da rvore Filosofal (ou rvore da Vida), que representa o crescimento da Grande Obra.3 O pequeno drago que come (come o qu?!) em sua tigela alado, e provavelmente representa o Merc-rio S co. A cucrbita, quando selada, pode ser considerada um Ovo Filosofal.3 (Nesta gura, falta apenas um para completar uma dzia de ovos.) Um Pssaro de Hermes3 ascende de cada ovo, simbolizando o nal da Grande Obra.

As Figuras 47 a 49 so do livro de John French, The art of distillation (1653). A primeira [Fig. 47(a)] representa um aparato para destilao com vapor. A Fi-gura 47(b) representa um banho-maria feito com uma caldeira e uma tampa de lato, e aquecida no centro por um forno com chamin. A Figura 48(a) ilustra o uso da luz do sol para aquecer esferas de vidro, ou um almofariz de ferro (ou mrmore), que serviro como fonte de aquecimento para a destilao. O forno reforado da Figura 48(b) assegura a destilao de grandes quantidades de esp-ritos e de leos de minerais, vegetais, ossos e chifres em apenas uma hora, em vez das 24 horas habituais (tempo dinheiro, j em 1653). A Figura 49(a) re-presenta a destilao do esprito do sal (cido clordrico). A Figura 49(b) repre-senta um destilador para substncias volteis, incluindo condensadores (sendo um deles refrigerado a gua) na extremidade: tecnologia de ponta, e contrato de manuteno disponvel em caso de compras adicionais.

Figura 47 Aparatos ilustrados no livro de John French, The art of distillation (Londres, 1653; primeira edio, 1651): (a) aparato para destilao com vapor; (b) um banho-maria.

(a) (b)


SEO IV

A QUMICA COMEA A EMERGIR COMO UMA CINCIA

O PRIMEIRO LIVRO DE QUMICA PESAVA CINCO QUILOS

O primeiro livro sistemtico para o ensino de qumica foi Alchemia, publicado em Frankfurt em 1597 por Andreas Libavius (ca. 1540-1616).1 A folha de rosto da bela, aumentada e ilustrada segunda edio, intitulada Alchymia (1606, Frank-furt), reproduzida na Figura 50. Minha cpia desse livro encadernada em pergaminho com ornatos e acabamento italiano, mede cerca de 23 x 34 cm e pesa cerca de 5 kg. Libavius teve uma educao clssica e, alm de obter o ttulo de doutor em medicina e de trabalhar como mdico, tambm foi professor de Histria e de Poesia na Universidade de Jena. Assim como Paracelso, Libavius empregava remdios feitos com metais, incluindo o ouro potvel (ouro dissol-vido em aqua regia) e tambm o calomelano. Entretanto, ele expressou sua opi-nio sobre Paracelso da seguinte maneira: Paracelso, como em muitos outros assuntos, tolo e indeciso, e tambm aqui escreve como um louco.1 Embora acreditasse na alquimia, Libavius realizou muita qumica prtica, e observou que o chumbo ganha de 8% a 10% em peso quando calcinado.1

Alchymia descreve a construo de uma casa qumica hipottica (Domus chymici) (Fig. 51), com plantas detalhadas. A Domus chymici deveria ter um labora-trio principal, sala para armazenamento de reagentes, sala de preparao, uma sala para os assistentes de laboratrio, uma sala para cristalizao e congelamen-to, uma sala para banhos de areia e gua, uma sala para combustveis, um museu, jardins, caladas e... uma adega para vinhos.1,2 O livro prossegue descrevendo ca-pelas, fornos, vidrarias, materiais para vedao, almofarizes, pinas, procedimen-tos qumicos, e tudo o mais que fosse necessrio para acompanhar o estado da arte nos tempos de Shakespeare.


A qumica comea a emergir como uma cincia 111

A CARRUAGEM TRIUNFAL DO ANTIMNIO

A prancha mostrada na Figura 62 foi extrada do livro de Nicholas Le Fvre, A compleat body of chymistry (segunda edio inglesa, 1670), um dos textos importan-tes do sculo XVII. Ela representa um qumico calcinando (formando a cal de, ou xido de) antimnio metlico usando a luz do sol.

O antimnio era um dos nove elementos conhecidos pelos antigos.1 Era encontrado na forma do minrio estibina (Sb2S3), e este sulfeto negro era usado pelas mulheres como um cosmtico para os olhos nos tempos bblicos. Um m-todo antigo para a obteno do metal era aquecer o minrio com carvo at a incandescncia. Mtodos posteriores envolviam o aquecimento da estibina com trtaro e salitre, ou com ferro. O chumbo resultante foi usado para produzir um vaso caldeu de puro antimnio, por volta de 4000 a.C.1

Figura 62 Calcinao do antimnio usando uma lente de aumento, da edi-o de 1670 do livro de Le Fvre, A compleat body of chymistry.

Os primeiros livros de qumica exibem uma surpreendente fascinao com o antimnio, muito alm do nosso interesse moderno. Por qu? Um motivo era seu uso preferencial na separao do ouro de impurezas metlicas. O antimnio tem uma a nidade muito pequena pelo enxofre [maior que a do ouro, e menor que a da prata vide Tabela de A nidades de Geoffroy (Figs. 76 e 77), na qual o antimnio puro ou Regulus de Antimnio representado por uma coroa com


A qumica comea a emergir como uma cincia 147

Figura 80 Os primeiros trabalhos de Hales envolvendo o recolhimento de ga-ses (edio de 1731 de Vegetable staticks). A figura de baixo mostra o recolhimento de gases produzidos por substncias decompostas dentro do cano de uma espingarda, e recolhidos sob gua. Esse aparato o precursor das cubas pneumticas usadas por Scheele, Priestley e Lavoisier, e que deram incio revoluo qumica. A figu-ra de cima representa um fole para recolher e reciclar o ar expirado por uma pessoa. Quando os quatro diafragmas do fole so impreg-nados com carbonato de potssio (que alcalino), os ciclos de res-pirao podem continuar por longos perodos, devido remoo do dixido de carbono (que cido).


SEO V

NASCE A QUMICA MODERNA

AR GNEO (OXIGNIO): QUEM SOUBE O QU, E QUANDOELES SOUBERAM?

Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) era o stimo lho entre 11 em uma fam-lia sueca, e foi criado em circunstncias bastante modestas. Educao superior nunca foi uma opo para ele, e aos 14 anos de idade Scheele era um aprendiz na Farmcia Bauch em Gotemburgo. Ele comeou a aprender seu ofcio e a ler os grandes textos qumicos de Lemery, Kunckel, Boerhaave, Neumann e Rothe.1 Ao se mudar para Malmo em 1765, seu mestre Kjellstrom descreveu as rea-es do jovem Scheele enquanto estudava os textos: isso pode ser; aquilo est errado; eu vou tentar isso.1 Ele se mudou para Uppsala e conheceu Torbern Olof Bergman (1735-1784) em 1770. Bergman era professor de qumica e far-mcia na Universidade de Uppsala, membro das Academias de Uppsala, Esto-colmo, Berlim, Gottingen, Turim e Paris, membro da Royal Society de Londres, e, durante algum tempo, reitor da Universidade.1 O in uente Bergman ajudou a guiar e promover o jovem Scheele. Partington1 observou que as contribuies de Scheele para a qumica so extraordinrias tanto em nmero como em im-portncia, e citou o grande qumico do sculo XIX Humphrey Davy: nada podia abater o entusiasmo da sua mente, ou esfriar o fogo de seu gnio: com bem poucos recursos, ele realizou coisas muito importantes.

Scheele hoje reconhecido como o incontestvel descobridor do oxig-nio. Seu trabalho se iniciou com uma queixa de Bergman de que uma amostra de salitre (KNO3), comprada na loja onde Scheele trabalhava, emitiu vapores vermelhos quando em contato com cido. Scheele rapidamente reconheceu que o aquecimento do salitre produzia outro sal. Impressionado, Bergman sugeriu que Scheele investigasse o dixido de mangans (MnO2).


Nasce a qumica moderna 161

Figura 85 Experimentos pneumticos com os quais Carl Wilhelm Scheele foi o primeiro a descobrir o oxignio (ar gneo). Esses resultados foram publicados pela primeira vez na muito rara edio de 1777 de Chemische Abhandlung von den Luft und dem Feuer (Leipzig); a primeira edio inglesa Chemical observations and experiments on air and fire, Londres, 1780. Esta figura foi retirada de Opuscula chemica et physica (Leipzig, 1788-1789).

Poirier3 observou que, em 16 de novembro de 1772, e provavelmente ainda antes, em 1771, Scheele havia aquecido dixido de mangans (MnO2) e obtido ar gneo. Durante esse perodo, ele tambm obteve oxignio com o aquecimento de xido mercrico, carbonato de prata, nitrato de magnsio e salitre.3 Em 30 de setembro de 1774, escreveu a Lavoisier sugerindo a prepara-o e o aquecimento de carbonato de prata utilizando a poderosa lente ustria


Nasce a qumica moderna 163

Figura 86 A cuba pneumtica de Joseph Priestley para a obteno de ares factcios (gases derivados de slidos). Embora Scheele tenha sido o primeiro a descobrir o oxignio, Priestley publicou antes (1774). Ele era delicado com seus camundongos de laboratrio (ilustra-o da edio resumida de Experiments and observations on dif-ferent kinds of air, Birmingham, 1790).

No artigo de 1772, que marcou poca, Priestley descreveu a obteno e as propriedades de gases que j haviam sido observados por outros, mas no de maneira to sistemtica. Ele descreveu o dixido de carbono (ar xo chamado s vezes de ar meftico), o nitrognio (o ar que resta depois que uma vela se queima em ar comum, e que o CO2 precipitado com gua de cal ele o chamou de ar ogisticado, mas muitas vezes tambm foi chamado por ou-tros autores de ar meftico), o hidrognio (o ar in amvel de Cavendish s vezes confundido por Priestley com o monxido de carbono), o cloreto de hidrognio (ar cido mais tarde, ar marinho), e o xido ntrico (NO ar nitroso).


Seo VI

A QUMICA COMEA A SE ESPECIALIZAR E AUXILIA A AGRICULTURA E A INDSTRIA

A ELETRICIDADE COMO UM BISTURI QUMICO*

O conde Rumford, cujos esforos levaram criao da Royal Institution da Gr-Bretanha em 1799, notou o talento e a verve de Humphrey Davy, ento com 23 anos, e intercedeu pela sua nomeao como conferencista em qumica, em 1801.1,2 O fato de Davy ter criticado a teoria calrica de Lavoisier no o preju-dicou nesse caso.

O elegante e potico Davy foi um sucesso imediato na Royal Institution, atraindo mulheres, bem como homens, s suas conferncias. Ele trabalhou tambm em problemas prticos, incluindo a qumica dos curtumes e da agri-cultura (Elements of agricultural chemistry, Londres, 1813). Na poca, o mundo cient co e o interesse popular estavam polarizados em torno do invento de Alessandro Volta. Tratava-se de uma pilha de discos circulares de prata e zinco alternados, sendo cada par separado por um papelo embebido com salmou-ra. Volta (1745-1827) foi quem descobriu o metano em 1776 no lago Como, revolvendo a lama e coletando as bolhas do gs em um frasco emborcado, cheio de gua. Ele descreveu pela primeira vez a pilha voltaica em uma carta dirigida a Sir Joseph Banks, presidente da Royal Society, com a data de 20 de maro de 1800.3

* N.T.: O autor emprega o termo bisturi em sentido gurado, fazendo analogia entre o instrumento cirrgico que efetua dissecaes anatmicas e o uso da eletricidade para de-compor compostos em seus elementos qumicos.



Figura 107 Esquemas de aspectos da lmpada de segurana para mineiros de carvo de Humphrey Davy (Londres, 1818). A sua soluo en-genhosa para as lmpadas, que incendiavam o gs de carvo com consequncias mortais, foi incrivelmente simples. A fina tela metlica esfriava o gs de carvo abaixo do seu ponto de fulgor. Assim, embora a chama e o gs combustvel entrassem em con-tato, no ocorria exploso.

Ainda a respeito do gs de carvo, observamos que o qumico Friedrich Accum (1769-1838) teve um papel fundamental na introduo da iluminao a gs de carvo na Inglaterra. difcil imaginar a mudana na vida noturna de Londres aps a difuso ampla do seu uso. Lua cheia noite alegria dos na-morados, mas e os outros 27 dias? Na nvoa de Londres em noite sem lua, dois namorados podiam ouvir um ao outro, tocar-se, mas no se ver. O gs de car-vo, obtido pela destilao destrutiva do carvo,1 consiste em sua maior parte de hidrognio e metano, com quantidades menores de monxido de carbono, etile-no e algum acetileno e dixido de carbono, sulfeto de hidrognio e amnia.


257A qumica comea a se especializar e auxilia a agricultura e a indstria

Figura 121 O uso por Cannizzaro da Lei de DuLong e Petit para reforar o seu sistema de pesos atmicos (vide Fig. 120).

1 Destaco, em reconhecimento, o livro de Lewis Thomas , Lives of a cell, Nova York, Viking Press, 1974, pela sua in uncia neste ensaio.

2 A. J. Ihde, The development of modern chemistry, Nova York, Harper and Row, 1964,p. 236-237.

3 A. J. Ihde, op. cit., p. 228-229.

O CONE NA PAREDE

Em um lar muulmano, uma pgina de versos do Coro escrita em bela caligra a pode adornar a parede. Em um lar catlico, podemos ver um cruci xo; em um lar judeu haver um mezuzah a xado na porta de entrada; um Bodhisattva em um lar budista; uma imagem da divindade da famlia num lar hindu. E em cada casa de qumica, cada sala de aula, cada an teatro de conferncias e laboratrio, est pendurado o nosso cone a Tabela Peridica.

A Figura 122(a) da obra Grundlagen der Chemie (So Petersburgo, 1891), a primeira edio alem do livro de qumica de Mendeleev, e mostra uma tabela peridica da poca. Faltam os gases nobres e as ilhas dos metais de transio interna (lantandeos e actindeos), mas em outros aspectos se assemelha s tabe-las peridicas modernas.


SEO VII

ENSINANDO QUMICA PARA AS MASSAS

A PRIMEIRA PROFESSORA DE QUMICA DE MICHAEL FARADAY

Jane (Haldimand) Marcet (1769-1858) nasceu na Inglaterra e se casou com Ale-xander Marcet, um mdico suo proeminente e qumico amador respeitado.1,2 In uenciada pelas conferncias pblicas de Humphrey Davy, ela tentou alguns experimentos e decidiu escrever um livro para explicar a cincia:

Aventurando-se a oferecer ao pblico e mais particularmente ao sexo feminino uma Introduo Qumica, a autora, ela prpria uma mulher, compreende que pode ser necessria alguma explicao: e sente ser imperioso pedir desculpas pelo presente empreendimento, uma vez que o seu conhecimento do assunto apenas recente e ela no pode ter reivindicaes reais ao ttulo de qumica.

(Compare esta Apologia estrategicamente diplomtica com aquela citada anteriormente do livro de 1794 da Senhora Fulhame (p.185). Fulhame desdenha abertamente o povo tacanho e ignorante que limitaria o papel de uma mulher). Consta que a primeira edio londrina de Conversations (Fig. 125) apareceu em 18051 (outra verso menciona 1806).2 Edgar Fahs Smith a rma que cerca de 160.000 cpias de suas numerosas edies foram vendidas antes de 1853.1



Figura 128 (a) Pgina de rosto de Chemical history of a candle de Michael Fa-raday (a edio de Londres tambm foi publicada em 1861). O livro no foi escrito por Faraday mas se originou de anotaes das suas conferncias pblicas na Royal Institution. O interesse de Faraday em ensinar qumica para o pblico segue uma corrente de 60 anos, passando por Jane Marcet, a partir de Humphrey Davy; (b) coletan-do os vapores invisveis de uma vela; (c) uma vela articulada.

A Figura 128(b) da Conferncia 2. O tubo de vidro se abre em uma das extremidades na parte escura do interior da chama da vela. Na outra extremi-dade, os vapores de cera invisveis dessa parte da chama so vistos se conden-sando. Faraday ento diferenciava vapores de gases para a sua audincia. Ele prossegue, aquecendo cera de vela em outro frasco, e despeja os vapores em uma bacia e os incendeia. Em outra demonstrao [Fig. 128(c)], ele usa um pedao de tubo de vidro em comunicao com a parte do meio da chama e acende a outra extremidade do tubo de vidro, formando um tipo de vela arti-culada. Ele observa ainda que, se o tubo de vidro se comunicasse com o topo em vez do meio da chama, no haveria vapor para ser conduzido, pois ele queimado na regio superior. Ele assim demonstrava a presena de vapores invisveis e in amveis no centro da chama, mas no no topo. Faraday graceja: Falando em permanecer sobre o gs por que ns podemos realmente su-portar o interior da chama uma vela?

1 J. R. Partington, A history of chemistry, Nova York, MacMillan, 1964, v. 4, p. 99-140.

(c)



Mais mgica na Figura 131: a infuso de violetas na verdade um indicador cido-base (o primeiro foi descoberto por Boyle em 1675). Quando o vinagre, um cido, adicionado infuso de violeta neutra, de cor azul, a soluo ca vermelha. Quando um excesso de base amnia aquosa acrescentado, a soluo vai do vermelho para azul para verde. Ao primeiro sopro, a soluo volta para o azul, pois se neutraliza com o dixido de carbono, que forma cido carbnico em gua. Um segundo sopro, porm, faz a cor retornar para o vermelho, por adicionar mais cido carbnico.

Figura 131 Mudanas de colorao em Diagrammes chimiques provocadas adicionando vinagre a uma soluo neutra (colorida de azul pelo indicador) e observando-se a soluo ficar vermelha; amnia acrescentada e a soluo volta ao azul e depois fica verde (b-sica). Assoprando dixido de carbono na soluo, ela ento se neutraliza at o azul. O segundo sopro a torna cida novamente (cor vermelha).


SEO VIII

TRATAMENTOS MODERNOS DA LIGAO QUMICA

CAVALGANDO PGASUS PARA VISITAR A QUMICA NO ESPAO

A atividade tica foi um mistrio fundamental da matria durante a maior parte do sculo XIX. Jean Baptist Biot descobriu que certos minerais eram oticamen-te ativos eles desviavam o plano da luz polarizada. Em 1815 ele constatou que certos lquidos, leo de terebintina e cnfora em soluo alcolica, por exemplo, tambm eram oticamente ativos.1 Entretanto, foi o gnio de Louis Pasteur que percebeu a conexo molecular em 1848, ainda que uma qumica estrutural racio-nal estivesse a uns 15 anos mais ou menos no futuro.

Pasteur enunciou pela primeira vez o frequentemente citado: O acaso fa-vorece apenas a mente preparada.2 Na verdade, serendipity* estava trabalhando a seu favor em um laboratrio (felizmente) frio em Dijon onde ele cristalizava tarta-rato de sdio e amnio. Um olhar mais atento nos grandes cristais hemi-hdricos indicou que eles eram orientados para a direita (dextro) e para a esquerda (levo), comportando-se como imagens especulares (a exemplo das nossas mos ou ps) que no podem ser superpostas ponto a ponto uma sobre a outra. (As estruturas VIII e IX na Fig. 139 so desenhos planos de cristais hemi-hdricos dextro e levo de bimaleato de amnio as estruturas tridimensionais no so superponveis.) Separando meticulosamente mo os dois conjuntos de cristais e dissolvendo cada conjunto em solues separadas, Pasteur descobriu que cada soluo era oticamente ativa em igual extenso, porm em sentidos opostos. Uma soluo girava o plano da luz polarizada no sentido horrio (chamada dextrorrotatria); a ou-tra soluo era levorrotatria. Pasteur efetuou a primeira resoluo de uma mistura de propores iguais de enantimeros denominada mistura racmica.

* N.T.: Serendipity capacidade de realizar grandes descobertas por acaso.



Figura 144 Esquema do padro de raios X produzido pelo experimento de difrao de Von Laue (de Born, vide Fig. 143).

DOIS PRMIOS NOBEL? QUE BOM PARA A ACADEMIA DE CINCIAS!

Estimulado pela descoberta dos raios X por Rntgen, Henri Becquerel (1852-1908) postulou uma relao entre os raios X e a uorescncia. Ele colocou diversas amostras cristalinas uorescentes em contato com chapas fotogr cas que eram embrulhadas e bem protegidas da luz solar. Ao expor as amostras luz solar, descobriu que sulfato de uranilo e potssio velava as chapas fotogr cas. Aparentemente, a luz do sol estimulava esses compostos a liberar raios X da mesma maneira que os eltrons de alta energia provocavam a emisso de raios X



Figura 153 Um eltron espiralando em um orbital 4s antes que o Princpio da Incerteza de Heisenberg maculasse a representao (figura re-produzida de Main Smith, vide Fig. 152).

UMA DDIVA SER SIMPLES

As regras de contagem simples so teis, poderosas e permitem sugerir a estru-tura bsica. Quando Gregor Mendel relatou as leis da hereditariedade em 1865, os seus resultados eram incrivelmente simples e poderosos, embora causassem pou-co impacto inicial. A fonte era os at ento desconhecidos genes e a origem em ltima anlise: a hlice dupla do DNA. O que emergiu da mecnica quntica em 1926 foram quatro nmeros qunticos (n, l, ml e ms). Os valores permitidos para esses nmeros qunticos especi cavam energia, orbital (domnio) e spin para cada eltron em um tomo. As periodicidades das propriedades dos elementos eram manifestaes dos nmeros qunticos. Os metais de transio correspon-diam ao preenchimento dos orbitais 3d, 4d e 5d; os lantandeos, ao preenchimento dos orbitais 4f; os actindeos, ao preenchimento dos orbitais 5f. A regra do octeto, que explicava por que H2 e F2 tm ligaes simples, por que N2 tem uma ligao tripla e por que cloreto de sdio tem ons Na+ e Cl-, enquanto xido de magnsio tem ons Mg2+ e O2-, consistente com a mecnica quntica. Existem muitas ou-tras regras de contagem em qumica com a mecnica quntica embutida. A teo-ria de repulso dos pares de eltrons da camada de valncia (RPECV) de Nyholm e Gillespie incrivelmente boa para prever geometrias moleculares (CO2 linear, H2O angular). Tudo o que fazemos contar pares de eltrons, obtidos a partir de octetos de Lewis diretamente ou de octetos expandidos (por exemplo, PF5, SF6) ao redor do tomo central. A estabilidade do benzeno compreendida pela regra 4n + 2 de Hckel. As regras de Woodward-Hoffmann seguem alternao


SEO IX

PS-ESCRITO

TERMINANDO EM FANTASIA

Terminamos este livro como ele comeou com metforas que sugerem uma unidade entre a matria, a natureza e o esprito humano, e conclumos com um poema curto, O lamo, e trechos de dois poemas mais longos de Seamus Heaney,1 o poeta irlands que recebeu o Prmio Nobel de Literatura de 1995.

O lamo

O vento balana o grande lamo, amalgamando

A rvore inteira num s ritmo.

Que escama brilhante se desprende e deixa esta agulha tremulante?

Que balanas carregadas foram arruinadas?

A luz trmula do amlgama (mercrio) e a sugesto da balana proporcio-nam uma imagem que registra um momento de beleza e indaga que equil-brio natural poderia ter sido perturbado para produzi-lo.2

As alamedas de cascalhos (um trecho)

Preserve e louve a verdade do cascalho.

Joias para os no iludidos. Smen da terra,

A sua cantiga direta, ruidosa contra a p

Ressoam e Explodem palavras como o valor da honestidade.



O som e o sentimento do cascalho so comparados com os valores huma-nos mais nobres.

Para um oleiro holands na Irlanda (um trecho)

E se os vidrados, como voc diz, atraem o sol,

A sua roda de oleiro est fazendo subir a terra.

Hosana ex infernis. Poos em chamas.

Hosana em areia limpa e caolim

E, agora que a colheira de centeio ondula ao lado dos escombros,

Em cinzas, xidos, cacos de cermica e cloro las.

1 S. Heaney, The spirit level, Nova York, Farrar, Straus, and Giroux, 1996. (Agradecemos a Farrar, Straux and Giroux pela permisso para reproduzir esse material.)

2 R. Tillinghast, New York Times Book Review, p. 6, 21 jun. 1996.


Este livro est venda nas seguinteslivrarias e sites especializados:

R$ 87,35

INOVAO EEXCELNCIA EM

QUMICA

01_histria da qumica_Seo1.pdf02_histria da qumica_Seo2.pdf03_histria da qumica_Seo3.pdf04_histria da qumica_Seo4.pdf05_histria da qumica_Seo5.pdf06_histria da qumica_Seo6.pdf07_histria da qumica_Seo7.pdf08_histria da qumica_Seo8.pdf09_histria da qumica_Seo9.pdf

historia.da.quimica arthur.greenberg

Documents