Introdução à História da Química
Se compararmos os milhões de anos que sabemos existir vida humana na Terra com a curiosidade de saber do que é constituída a matéria, chegaremos à conclusão de que esta preocupação é muito recente. Provavelmente os primeiros a se preocuparem em especular sobre a constituição da matéria foram os gregos, há pouco mais de 2.400 anos.
O homem pré-histórico, por tentativas e erros, descobriu como lascar a pedra como construir armas e algo muito importante na história da matéria - o fogo - através do atrito entre pedaços de madeira.
Na história da química, foram também importantes, as descobertas de alguns metais, milhares de anos antes de Cristo. O ouro, que deve ter sido encontrado na forma de pepitas, o cobre, talvez livre ou chamando a atenção por sua cor quando alguma fogueira foi produzida em local onde havia o seu minério. De qualquer forma, aproximadamente 3000 a.C. o ser humano conhecia o chumbo, o cobre, o bronze (obtido da fusão do estanho com o cobre). O ferro, talvez conhecido através da queda de meteoritos, já era utilizado pelo hititas, 1500 a.C.
Enfim, as civilizações antigas desenvolveram a metalurgia e obtiveram o vinho, a cerveja, o vidro e uma série de outros materiais, sem se preocupar por que tais fenômenos ocorriam. Apesar disso, a contribuição das civilizações anteriores à Era Cristã não pode ser desprezada, pois foram conquistas importantes para desenvolvimento da ciência moderna.
A Teoria dos Quatro Elementos
A curiosidade dos filósofos gregos sobre a natureza levou-os a refletir e debater a respeito da constituição da matéria. Tales, ao perceber que a água poderia existir na forma líquida, sólida e gasosa, propôs, quase 600 anos a.C., que todo o universo era formado por água. Posteriormente, outro grego sugeriu ser o ar a base de tudo que existia sobre a Terra. No século V a.C. Heráclito supôs ser o fogo a base de tudo que existia.
Unindo estas três idéias e acrescentando a terra, Empédocles formulou a Teoria dos Quatro Elementos, segundo a qual ar, água, fogo e terra poderiam unir-se graças ao amor e desunir graças a força do ódio.
Dentre todas as concepções gregas sobre a matéria, a mais lembrada, já que foi retomada 24 séculos mais tarde, é a de Leucipo, defendida também pelo filósofo Demócrito. Segundo eles, a matéria seria formada por diminutas partículas, que não poderiam sofrer qualquer tipo de divisão, os átomos.
Pouco depois, Aristóteles, filósofo que teve grande liderança, criticou a filosofia atomista e complementou a Teoria dos Quatro Elementos. Segundo ele, qualquer um desses elementos poderiam ser transformados em outro, já que os quatro eram constituídos de algo em comum. Aristóteles defendeu muitas idéias que provavelmente atrasaram o desenvolvimento da Química e da Física em especial.
Apesar dos filósofos gregos terem sido os primeiros a se preocuparem com a composição da matéria, não se pode dizer que eles fizeram um trabalho científico, uma vez que ele era totalmente desvinculado da parte experimental.
Primeiros avanços da química
O princípio do domínio da química (que para alguns antropólogos coincide com o princípio do homem moderno) é o domínio do fogo. Há indícios de que faz mais de 500.000 anos, em tempos do Homo erectus, algumas tribos conseguiram este sucesso que ainda hoje é uma das tecnologias mais importantes. Não só dava luz e calor na noite, como ajudava a proteger-se contra os animais selvagens. Também permitia a preparação de comida cozida. Esta continha menos microorganismos patogênicos e era mais facilmente digerida. Assim, baixava-se a mortalidade e melhoravam as condições gerais de vida.
O fogo também permitia conservar melhor a comida e especialmente a carne e os peixes secando-os e defumando-os.
Desde este momento teve uma relação intensa entre as cozinhas e os primeiros laboratórios químicos até o ponto que a pólvora negra foi descoberta por uns cozinheiros chineses.
Finalmente, foram imprescindíveis para o futuro desenvolvimento da metalurgia materiais como a cerâmica e o vidro, além da maioria dos processos químicos.
O homem pré-histórico, por tentativas e erros, descobriu como lascar a pedra como construir armas e algo muito importante na história da matéria - o fogo - através do atrito entre pedaços de madeira.
Na história da química, foram também importantes, as descobertas de alguns metais, milhares de anos antes de Cristo. O ouro, que deve ter sido encontrado na forma de pepitas, o cobre, talvez livre ou chamando a atenção por sua cor quando alguma fogueira foi produzida em local onde havia o seu minério. De qualquer forma, aproximadamente 3000 a.C. o ser humano conhecia o chumbo, o cobre, o bronze (obtido da fusão do estanho com o cobre). O ferro, talvez conhecido através da queda de meteoritos, já era utilizado pelo hititas, 1500 a.C.
Enfim, as civilizações antigas desenvolveram a metalurgia e obtiveram o vinho, a cerveja, o vidro e uma série de outros materiais, sem se preocupar por que tais fenômenos ocorriam. Apesar disso, a contribuição das civilizações anteriores à Era Cristã não pode ser desprezada, pois foram conquistas importantes para desenvolvimento da ciência moderna.
A Teoria dos Quatro Elementos
A curiosidade dos filósofos gregos sobre a natureza levou-os a refletir e debater a respeito da constituição da matéria. Tales, ao perceber que a água poderia existir na forma líquida, sólida e gasosa, propôs, quase 600 anos a.C., que todo o universo era formado por água. Posteriormente, outro grego sugeriu ser o ar a base de tudo que existia sobre a Terra. No século V a.C. Heráclito supôs ser o fogo a base de tudo que existia.
Unindo estas três idéias e acrescentando a terra, Empédocles formulou a Teoria dos Quatro Elementos, segundo a qual ar, água, fogo e terra poderiam unir-se graças ao amor e desunir graças a força do ódio.
Dentre todas as concepções gregas sobre a matéria, a mais lembrada, já que foi retomada 24 séculos mais tarde, é a de Leucipo, defendida também pelo filósofo Demócrito. Segundo eles, a matéria seria formada por diminutas partículas, que não poderiam sofrer qualquer tipo de divisão, os átomos.
Pouco depois, Aristóteles, filósofo que teve grande liderança, criticou a filosofia atomista e complementou a Teoria dos Quatro Elementos. Segundo ele, qualquer um desses elementos poderiam ser transformados em outro, já que os quatro eram constituídos de algo em comum. Aristóteles defendeu muitas idéias que provavelmente atrasaram o desenvolvimento da Química e da Física em especial.
Apesar dos filósofos gregos terem sido os primeiros a se preocuparem com a composição da matéria, não se pode dizer que eles fizeram um trabalho científico, uma vez que ele era totalmente desvinculado da parte experimental.
Primeiros avanços da química
O princípio do domínio da química (que para alguns antropólogos coincide com o princípio do homem moderno) é o domínio do fogo. Há indícios de que faz mais de 500.000 anos, em tempos do Homo erectus, algumas tribos conseguiram este sucesso que ainda hoje é uma das tecnologias mais importantes. Não só dava luz e calor na noite, como ajudava a proteger-se contra os animais selvagens. Também permitia a preparação de comida cozida. Esta continha menos microorganismos patogênicos e era mais facilmente digerida. Assim, baixava-se a mortalidade e melhoravam as condições gerais de vida.
O fogo também permitia conservar melhor a comida e especialmente a carne e os peixes secando-os e defumando-os.
Desde este momento teve uma relação intensa entre as cozinhas e os primeiros laboratórios químicos até o ponto que a pólvora negra foi descoberta por uns cozinheiros chineses.
Finalmente, foram imprescindíveis para o futuro desenvolvimento da metalurgia materiais como a cerâmica e o vidro, além da maioria dos processos químicos.
O vitalismo e o começo da química orgânica
Tão cedo se compreendessem os princípios da combustão, outro debate de grande importância apoderou-se da química: o vitalismo e a distinção essencial entre a matéria orgânica e inorgânica. Esta teoria assumia que a matéria orgânica só podia ser produzida pelos seres vivos atribuindo este facto a uma vis vitalis (força ou energia vital) inerente na própria vida. A base desta teoria era a dificuldade de obter matéria orgânica a partir de precursores inorgânicos. Este debate foi revolucionado quando Friedrich Wöhler descobriu acidentalmente como se podia sintetizar a ureia a partir do cianato de amónio, em 1828, mostrando que a matéria orgânica podia criar-se de maneira química. No entanto, ainda hoje se mantém a classificação em química orgânica e inorgânica, ocupando-se a primeira essencialmente dos compostos do carbono e a segunda dos compostos dos demais elementos.
Os motores para o desenvolvimento da química orgânica eram, no princípio, a curiosidade sobre os produtos presentes nos seres vivos (provavelmente com a esperança de encontrar novos fármacos) e a síntese dos corantes ou tinturas. A última surgiu depois da descoberta da anilina por Runge e a primeira síntese de um corante artificial por Perkin.
Depois adicionaram-se os novos materiais como os plásticos, os adesivos, os cristais líquidos, os fitossanitários, etc.
Até à Segunda Guerra Mundial a principal matéria-prima da indústria química orgânica era o carvão, dada a grande importância da Europa no desenvolvimento desta parte da ciência e o facto de que em Europa não há grandes jazigos de alternativas como o petróleo.
Com o final da segunda guerra mundial e o crescente peso dos Estados Unidos no sector químico, a química orgânica clássica se converte cada vez mais na petroquímicaque conhecemos hoje. Uma das principais razões era a maior facilidade de transformação e a grande variedade de produtos derivados do petróleo.
A Química Moderna
Robert Boyle é considerado por muitos o iniciador da Química Moderna, em meados do século XVII. No período da química moderna, Boyle conseguiu obter o fósforo branco a partir da urina (o fósforo já tinha sido obtido por um alquimista que descrevera seu brilho e sua capacidade de inflamar). Foi a partir de uma série de experimentos que Boyle conseguiu repetir o feito do alquimista e reconhecer o fósforo como elemento.
Em decorrência da postura e dos procedimentos utilizados nas ciências, busca-se um aperfeiçoamento constante. A química, como qualquer ciência moderna, procura explicações através da construção de modelos para justificar fatos experimentais. Hoje, muitos cientistas consideram Lavoisier, que viveu no século XVIII, o grande iniciador da química experimental.
A tabela periódica e a descoberta dos elementos químicos
Em 1860, os cientistas já tinham descoberto mais de 60 elementos químicos diferentes e tinham determinado sua massa atômica. Notaram que alguns elementos tinham propriedades químicas similares pelo que deram um nome a cada grupo de elementos parecidos. Em 1829, o químico J. W. Döbenreiner organizou um sistema de classificação de elementos no qual estes agrupavam-se em grupos de três denominados tríades. As propriedades químicas dos elementos de uma tríade eram similares e suas propriedades físicas variavam de maneira ordenada com sua massa atômica.Alguns anos mais tarde, o químico russo Dmitri Ivanovich Mendeleyev desenvolveu uma tabela periódica dos elementos segundo a ordem crescente das suas massas atômicas. Dispôs os elementos em colunas verticais começando pelos mais levianos e, quando chegava a um elemento que tinha propriedades semelhantes às de outro elemento, começava outra coluna. Em pouco tempo Mendeleiev aperfeiçoou a sua tabela acomodando os elementos em filas horizontais. O seu sistema permitiu-lhe predizer com bastante exatidão as propriedades de elementos não descobertos até o momento. A grande semelhança do germânio com o elemento previsto por Mendeleyev conseguiu finalmente a aceitação geral deste sistema de ordenação que ainda hoje segue-se aplicando.
Tabela periódica atual
Tabela periódica de Mendeleyev
Desenvolvimento da teoria atômica
Ao longo do século XIX a química estava dividida entre os seguidores da teoria atómica e aqueles que não a subscreviam, como Wilhelm Ostwald e Ernst Mach. Os impulsores mais decididos da teoria atômica foram Amedeo Avogadro, Ludwig Boltzmann e outros, que conseguiram grandes avanços no entendimento do comportamento dos gases. A disputa foi finalizada com a explicação do efeito Browniano por Albert Einstein em 1905 e pelos experimentos de Jean Perrin a respeito.
Muito antes que a disputa tivesse sido resolvida muitos pesquisadores tinham trabalhado sob a hipótese atômica. Svante Arrhenius tinha pesquisado a estrutura interna dos átomos propondo a sua teoria da ionização. O seu trabalho foi seguido por Ernest Rutherford, quem abriu as portas ao desenvolvimento dos primeiros modelos de átomos que desembocariam no modelo atômico de Niels Bohr. Na actualidade o estudo da estrutura do átomo considera-se um ramo da física e não da química.
Ao longo do século XIX a química estava dividida entre os seguidores da teoria atómica e aqueles que não a subscreviam, como Wilhelm Ostwald e Ernst Mach. Os impulsores mais decididos da teoria atômica foram Amedeo Avogadro, Ludwig Boltzmann e outros, que conseguiram grandes avanços no entendimento do comportamento dos gases. A disputa foi finalizada com a explicação do efeito Browniano por Albert Einstein em 1905 e pelos experimentos de Jean Perrin a respeito.
Muito antes que a disputa tivesse sido resolvida muitos pesquisadores tinham trabalhado sob a hipótese atômica. Svante Arrhenius tinha pesquisado a estrutura interna dos átomos propondo a sua teoria da ionização. O seu trabalho foi seguido por Ernest Rutherford, quem abriu as portas ao desenvolvimento dos primeiros modelos de átomos que desembocariam no modelo atômico de Niels Bohr. Na actualidade o estudo da estrutura do átomo considera-se um ramo da física e não da química.
modelo atômico de thomson
modelo atômico de Rutherford
modelo atômico de bohr
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