lavoisier e a constituição da química moderna

Minicurso – História das Ciências e sua contribuição para o ensino de Ciências

Lavoisier e a Constituição da Química Moderna

Jailson Alves

Esta aula está embasada pela leitura e análise dos artigos e livros abaixo:

1. Paradigmas, crises e revoluções: a história da química na perspectiva kuhniana. (M. C. M. OKI - QNEscola nº 20, 2004). Apresenta-se os principais conceitos introduzidos por Thomas Kuhn, onde o autor (Kuhn) analisa a revolução química de Lavoiser e o Sistema de Filosofia de Dalton;

2. A revolução química de Lavoisier: uma verdadeira revolução? (C. A. L. FILGUEIRAS – QN vol. 18, nº 2, 1995). O autor questiona o caráter revolucionário da obra de Lavoisier;

3. Lavoisier e a conservação da massa (R. A. MARTINS e L. P. MARTINS - QN vol. 16, nº 3, 1993). Discute-se a atribuição dada a Lavoisier do Princípio da conservação da massa;

4. As possíveis origens da Química Moderna, (A. M. ALFONSO-GOLDFARB e M. H. M. FERRAZ - QN. v. 16, n. 01, 1993). Analisa-se a atribuição dada a Lavoisier como o fundador da Química Moderna;


5. Lavoisier: uma revolução na química (L. TOSI - QN vol . 12 , nº 1, 1989). Faz-se uma homenagem à memória de Lavoisier e aos 200 anos da publicação do Tratado Elementar de Química;

6. A evolução da Química: I - de Boyle a Lavoisier (M. C. FILHO – QN vol. 7, nº 2, 1984). Discute-se a química do Século XVII e XVIII;

7. Contribuições da história da ciência para formação docente e educação científica: o que dizem os artigos sobre Lavoisier no periódico Química Nova de 1978 a 2004 (H. E. SILVEIRA e P. C. P. NETO - QNEscola). Apresentam-se os resultados de uma investigação documental no periódico Química Nova, entre 1978 e 2004 que abordam a vida e/ou obra de Lavoisier. Livros:

1. A Estrutura das Revoluções Científicas, de Thomas Kuhn (1970); e

2. História da Química: Primeira parte - Dos primórdios a Lavoisier, de Juergen Heinrich Maar, (2ª edição, 2008).



A partir das leituras, foram destacados os seguintes aspectos:

• Biografia de Lavoisier.

• A química do século XVII – Robert Boyle.

• A teoria do Flogisto – Stahl.

• A descoberta do Oxigênio.

• As experiências sobre combustão.

• Revolução Científica: - na perspectiva kuhniana; - de Lavoisier na Química do século XVIII e depois.

• A publicação das obras: O Método de Nomenclatura Química e o Tratado Elementar de Química.

•Lavoisier e a Revolução Francesa.

Biografia de Lavoisier


26/081743

Nasce Antoine-Laurent de Lavoisier.

8/051794

Lavoisier é morto.

Casa-se com Marie-Anne Pierrette Paulze.

16/121771

28 anos/14 anos 50 anos

É eleito membro da Académie des Sciences.

176825 anos

1776

Adquire uma participação na Ferme Général, empresa de combrança de impostos.

Revolução Francesa.

Publica o Tratado Elementar de Química.

Publica O Método de Nomenclatura Química.

1787 1789

Instala-se no Arsenal e monta seu laboratório.

1777

“Inventa” o oxigênio.

1763

Gradua-se em direito.

Dirige a Academia de Ciências. Foi também seu Tesoureio e Presidente interino (91).

1785


Lavoisier e sua esposa Marie-Anne Pierrette Paulze.

Lavoisier (1743-1794).


O estudioso da História das Ciências, J. R. Partington, aponta 3 razões para considerar Boyle o fundador da Química moderna:

1. Percebeu que a Química merece ser estudada por ela própria, separada da alquimia e da medicina (iatroquímica);

2. Introduziu na Química um método experimental rigoroso; e

3. Apresentou uma definição clara de “elemento” (corpos simples, primitivos e não combinados...), mostrando experimentalmente que nem os quatro elementos aristotélicos nem os três princípios alquímicos paracelsianos são elementos.

A química do século XVII – Robert Boyle


1. O conceito de elemento.

2. A Lei de Boyle e estudo sobre gases (numa dada temperatura, o volume de uma certa massa de um gás é inversamente proporcional à pressão exercida por ele.)

3. Experimentos sobre combustão.

4. Experimentos sobre calcinação.

Publicou o livro “O Químico Cético” em 1659.

As contribuições de Boyle são, segundo Partington:


Considerações ponderais

Parece ter sido o alquimista árabe Abu Musa Jabir Ibn Hayyan, aliás Geber (c.721-c.815) quem observou que a “cal” (hoje denominada óxido) que se forma na queima de um metal pesa mais do que o próprio metal antes de ser queimado. Porém, até a época de Lavoisier, essa hipótese nunca havia sido testada experimentalmente.

Também não se discutia, até Lavoisier, a conservação da massa, que Lavoisier testa experimentalmente.

Combustão

O químico alemão Johann Joachim Becher (1635-1682) afirmou que a combustão era devida à “terra combustível”, era esse tipo de "terra" que se liberava quando uma substância se calcinava.

Os sólidos eram classificados em três tipos de "terras": pinguis, lapida ou vitrificável e mercuralis.

Essa hipótese foi publicada no seu livro intitulado Física Subterrânea (1669).

Antes da teoria do Flogisto


Foi desenvolvida pelo médico alemão Georg Ernst Stahl (1660-1734).

Essa teoria postulava que o flogisto era a matéria do fogo, que se desprendia dos corpos em combustão, formados por cal e flogisto, e ao serem calcinados, perdiam o flogisto (a matéria do fogo), transformando-se em cal:

Metal Calx (o óxido do metal) + flogisto

Calx (o óxido do metal) + flogisto metal

Os combustíveis eram ricos em flogisto, que cediam-no ao ar no momento da combustão.

(O aumento de peso não parecia criar grandes problemas para a teoria, apesar da importância crescente das medidas ponderais.)

Seus experimentos foram publicados no livro Experimenta, observationes, animadvertiones Chymical et Physical.

A teoria do Flogisto



Lavoisier questiona a teoria do flogistíco, e diz:

“... todo o ar que respiramos não é apto a se fixar para formar parte das cales metálicas, mas existe na atmosfera um fluído elástico particular que se encontra misturado com o ar e que, no momento em que se esgota a quantidade desse fluido contido na campânula, a calcinação não se pode mais realizar”. Opuscules Physiques et Chimiques. Lavoisier, Oeuvres, Tome I, p. 634 (citado por TOSI, 1989)

Por outro lado, para explicar por que os metais aumentavam de peso quando se calcinavam, isto é, quando perdiam flogisto, Stahl admitiu que este possuía a propriedade de leveza por ter peso negativo.

Lavoisier também questionou essa contradição, de ora o flogisto ter peso negativo, ora positivo.


Síntese da água por Joseph Priestley (relatada em 1782).

Provocou a combinação do ar inflamável com ar desflogisticado com auxílio de faíscas elétricas e obteve água.

Porém, não caracterizou a água como uma substância composta.

faiscasar inflamável + ar desflogisticado água

Para Cavendish, um flogistonista, não era água que se formava; ela já existia nos dois gases. E propunha:

Água - flogístico ar desflogisticado

Água + flogístico ar inflamável


Problemas na teoria do Flogisto apontados por Lavoisier


A teoria do flogístico Stahliano começou a ser questionada por Lavoisier em experiências realizadas sobre a combustão, a partir de 1772.

Lavoisier formulou a hipótese de que as substâncias ganham peso ao serem queimadas porque absorvem o ar desflogisticado, denominado por ele de oxigênio (gerador de ácido), em 1777.

Ele atribuiu a causa do calor a um "fluido imponderável“. e o denominou de matière du feu (“matéria de fogo”).

A matéria de fogo Lavoisieriana só recebeu o nome de calórico no livro Método da Nomenclatura Química, publicado em 1787, junto com Morveau, Berthollet e Fourcray.


Joseph Priestley (1733 – 1804)

Credita-se a Scheele essa descoberta (1771). Ele publicou o livro “Tratado Químico sobre Ar e Fogo”

Mas credita-se também a J. Priestley a descoberta do oxigênio (1774), que fora chamado por ele de "ar desflogisticado”.

Kuhn e outros pesquisadores discutem o valor e o real alcance dessa descoberta para a história da Química.

Apesar de Lavoiseir não ter reivindicado sua descoberta, atribui-se a ele a “invenção” do oxigênio, colocando-o no devido lugar na química da combustão, baseado nas suas experiêcias sobre combustão.

Carl Wilhelm Scheele (1742 – 1786)

A descoberta do Oxigênio


“Experiência do pelicano” ou verificação da conservação da massa.

Encheu com água destilada um “pelicano”, aparelho usado pelos alquimistas.

Expulsou o ar por aquecimento e fechou-o.

Manteve em aquecimento contínuo por 101 dias.

No final, não constatou aumento de peso.

Provou a inexistência da transmutação água terra.

(Essa experiência foi lida na Academia em 1770 e publicada em 1773. Foi publicada anonimamente em 1771, na revista Rozier, com o título “Introdução a observações sobre a física”.)


Sobre a combustão em geral :

1.Há liberação de “matéria do fogo” ou de luz.

2.Um corpo só pode queimar em ar puro.

3.Na combustão há destruição ou decomposição do ar puro(o aumento do peso do corpo que queimou é exatamente igual ao peso do ar destruido ou decomposto.

4. A substância que aumenta o peso dos corpos converte-os em ácidos.

Para Kunh, portanto, Lavoisier foi o inventor do oxigênio, em 1777.

(“O que Lavoisier anunciou (...) não foi tanto a descoberta do oxigênio, mas a teoria da combustão pelo oxigênio”.)

Experiências de Lavoiser sobre a combustão


Experiências de Lavoiser sobre a combustão

1. Combustão do diamante:

2. Combustão do fósforo.

3. Combustão do enxofre.

4. Aquecimento de metais.

Nesses experimentos, o seu mérito é ter repetido com rigor quantitativo muitos experimentos.

aquecimento (CaOH)2

Diamante CO2 CaCO3


Síntese e decomposição da água.

Lavoisier realizou, junto com Meusnier, a decomposição da água:

Ferro ao rubro H2O H2 + FeO

A partir da análise desses resultados, pode-se chegar à natureza composta da água.

Realizou, experiência da combustão do álcool, percebendo que a água recolhida tinha massa superior à massa inicial do álcool. Ele sugere que algo se uniu ao álcool durante a combustão, que ele chamou de oxigênio, ou abase do ar


Experimentos em Química Orgânica

Publicou com Leplace uma análise quantitativa do CO2, obtendo resultados próximos aos que temos hoje.

Essa análise é fundamental para a Química Orgânica, porque todo o carbono orgânico é determinado e dosado em forma de CO2.

27,87572,125

Lavoiser/Laplace

27,27372,727

Valor aceito atualmente

OxigênioCarbono


Para Kuhn, paradigma são as realizações científicas universalmente reconhecidas que, durante algum tempo, fornecem problemas e metodologias para uma comunidade praticante de uma ciência.

Segundo ele, Lavoisier promoveu uma mudança de Paradigma (Revolução Científica), ao “inventar” o oxigênio, definindo o seu lugar na combustão e tornando ociosa a explicação da combustão pela teoria do Flogisto.

Revolução científica:


Revolução científica:

Para alguns historiadores das ciências, a paternidade da Química Moderna, atribuída a Lavoisier, se dá por estes motivos:

1. A derrubada da teoria do Flogisto;

2. A reutilização da química pneumática, teoria anterior a Lavoisier, mas que ele a colocou em um novo contexto.

Isso é tanto mais forte quando se tomam como referência as experiências de Lavoisier, seu trabalho quantitativo, a precisão no uso de equipamentos (sobretudo as balanças analíticas).

Considera-se também a publicização dada ao seu trabalho através das Memórias lidas e publicadas na Academia.


1. Contesta a teoria do Flogisto (1772/74).

2. Estudo do HgO por Priestley e a descoberta/invenção do Oxigênio (1771/74/77).

3. Refinamento das idéias, investigação da composição do ar atmosférico (1775/77).

4. Completa os estudos envolvendo a síntese/decomposição da água (1777/85).

5. Refina a linguagem que será publicada nO Método de Nomenclatura Química (1787) e finaliza o Tratado Elementar de Química (1789). (1785/89).

As 5 fases da Revolução Química de Lavoisier


Capas de 2 edições do Tratado Elementar de Química.

À esquerda a original; à direita, uma edição atual, em português.


O método de trabalho, experimental e quantitativo, não era apenas pouco usual na química da sua época, como eram contrários ao espírito da metodologia química. Sua originalidade dá a coloração de ciência moderna à Química.

Sobre sua forma de trabalhar ele afirmava que:

“não tinha espaço para hipótese em seu trabalho de investigação científica, que as especulações não teriam lugar na ciência Química, onde os experimentos devem controlar cada avanço”.

[D. Mckie, Antoine Laurent Lavoisier: Scientist, Economist, Reformer, Schuman. N. York, 1952, p. 44 (APUD ALFONSO-GOLDFARB & M. H. M. FERRAZ - QN. v. 16, n. 01, 1993.)]


Lavoisier não foi acusado por ter defendido a Academia, mas por ter sido fermier général.

Pesou contra ele as acusações retroativas de ter adicionado água ao tabaco e de cumplicidade com as potências estrangeiras, além da crítica recorrente de ter murado a cidade de Paris.

No dia 17 de agosto de 1792 abandonou sua casa e seu laboratório no Arsenal e foi morar no Boulevard de la Madeleine.

No dia 5 de maio de 1994 foi conduzido à presença do Tribunal Revolucionário. É preso. Escreve sua última carta, endereçada a seu primo Auger de Villers, onde escreve:

“... Creio que a minha memória será acompanhada de algum pesar, possivelmente de alguma glória (...) Morrerei inteiro, é outra vantagem que devo adicionar às que já tive.”

No dia 7 de maio é julgado e condenado.

Na tarde do dia 8 de maio é decapitado.

Lavoisier e a Revolução Francesa


“Em matéria particular de conhecimento e, em particular, dos conhecimentos científicos, não só o futuro nos é imprevisível, como também não nos é imediatamente transparente o próprio passado , mesmo à luz dos conhecimentos ulteriores.”(M. Paty, in A Física do Século XX, pag. 21)


“E nada é destruido totalmente daquilo que parece perecer, pois a natureza reforma os corpos uns com a ajuda dos outros e não deixa criar nenhum sem a ajuda fornecida pela morte de um outro.”(Lucrécio, in Poema da Natureza, citado por Paty in A Matéria Roubada, pag 74)

Lavoisier e a Revolução Francesa

Mikhail Lomonossov

Descreveu a Lei da Conservação da Massa anos antes de Lavoisier

Experiência de calcinar metais em recipientes fechados, realizada em 1760.

Repetida por Antoine Lavoisier, 13 anos depois.

Base para a descoberta da Lei da Conservação da massa.

Apesar de ter chegado as mesmas conclusões, o cientista russo não teria recebido crédito pela descoberta por não tê-la divulgado nas academias da Europa.

Sua obra completa (Polnoye sobraniye sochineny) foi publicada nos anos 1950 por acadêmicos da então União das Repúblicas Socialistas Soviéticas, ocupando 10 volumes.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Lomonosov.jpg

lavoisier e a constituição da química moderna

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