Algo que sempre instigou a curiosidade de todos, ou da maioria, foi saber a composição das coisas, o nosso corpo, por exemplo, é um objeto com múltiplas decomposições. Somos um organismo, constituído de vários sistemas biológicos, que por sua vez são compostos de órgãos, feitos de tecidos e que são literalmente aglomerados de células. Mas e célula é feita de quê? Para compreender melhor a evolução da pesquisa sobre composição da matéria. O Usina dessa semana dá inicio a discussão com a temática: A Constituição da matéria no espaço químico-filósofico.
Antes de falarmos sobre a química no sentido mais atual precisamos nos voltar para a filosofia, mais precisamente aos filósofos pré-socráticos.
Se você, andarilho, já deu uma conferida na
semana da matemática, sabe que tudo começou com Tales de mileto. Pois no preâmbulo da química, não foi diferente: Tales inaugurou na filosofia a corrente dos pensadores “físicos”: filósofos que buscavam entender e explicar a origem da physis — palavra grega traduzida como natureza, mas cujo significado engloba também a ideia de origem, movimento e transformação de todas as coisas.
Anaximandro
Segundo o filósofo, a água quando densa torna-se terra, quando aquecida tornar-se-ia vapor que por sua vez seria, levado as nuvens, dando seqüência, a um ciclo eterno que daria origem a todas as outras coisas, algum tempo depois, um de seus discípulos chamado Anaximandro de Mileto, que inseriu um novo conceito: o Ápeiron!
Ápeiron (ἄπειρον) é uma palavra
grega que significa ilimitado, infinito ou indefinido que advém de ἀ- a-, "sem" e πεῖραρ peirar, "fim, limite", forma do Grego jónico de πέρας peras, "fim, limite, fronteira". O ápeiron era o ponto mais forte da estrutura cosmológica de Anaximandro, que também se baseava na arché, a realidade ultima, sendo eterna e infinita. Era o apeíron que gerava opostos como quente-frio, claro-escuro e etc. que formaram a constituição do mundo. Alem disso um conceito de “reciclagem” astronômica foi criado, sendo o ápeiron o criador de mundos e seu destruidor, baseando conforme a necessidade. Foi um modelo que pareceu mais falar entre positivo e negativo do que formular um elemento especifico.
Anaxímenes
Passado algum tempo, um novo filosofo chamado Anaxímenes propôs uma nova idéia de elemento constituinte: O Ar! Anaxímenes dizia que a terra era na forma de um disco e que flutuava no ar, assim como as estrelas eram bolas de fogo. Essa Terra discóide liberaria um ar rarefeito chamado pneuma que se transformava em fogo e posteriormente, em estrelas. O sol, segundo o filosofo, era feito de terra do mesmo modo que a lua, porém devido à alta rotação, fogo era produzido. Falando em lua era também era um disco e quando sumia da visão do céu noturno significava que uma sombra da Terra havia a ocultado ( hoje sabemos que a lua descreve uma trajetória rotacional em torno da Terra). Para ele o movimento dos corpos celestiais poderia ser comparado a um chapéu rodando na cabeça de uma pessoa.
Paralelo a Anaxímenes, outro filosofo chamado Leucipo formulou a idéia de que qualquer matéria poderia ser dividida quase infinitamente até se obter uma partícula indivisível chamada átomo.
Leucipo
CUIDADO: esse átomo só se parece com o atual pelo nome! Esse corpo indivisível se consistia em corpos com formas e tamanhos diversos, sendo indestrutíveis e imutáveis, cercados por um vazio, quando colidem com outros corpos em diferentes formas e posições originam as diferentes substâncias.Os átomos, segundo Demócrito ( um estudante de Leucipo), eram como peças de quebra cabeças e muitas vezes juntavam-se formando obras perfeitas ( devido a disposição e ao “encaixe”), ou nada caso a junção não fosse propicia. Assim as coisas seriam formadas por átomos que juntos formam tudo que conhecemos e que depois de destruídas, tem seus átomos devolvidos para o lugar de todos os átomos se originaram.
Heráclito
O próximo a propor uma teoria de constituição de matéria foi Heráclito de Éfeso (que, diga-se de passagem, é um dos meus filósofos favoritos, junto com o próximo a ser citado) com um elemento forte: O Fogo! Tudo se originaria basicamente do fogo em níveis mais ponderados ou mais elevados, todas as coisas são uma troca do fogo e o fogo é uma troca de todas as coisas, do mesmo jeito que o ouro atua com as mercadorias. Provavelmente você andarilho já deve ter ouvido a frase não se entra no mesmo rio duas vezes, e é exatamente Heráclito o autor do pensamento de que a única coisa constante no ser é a mudança. Ele tinha uma mentalidade parecida com a de Anaxímenes em relação à de oposição, o calor era o mesmo do frio, já que o frio virava calor quando mudava. Ambos acabavam se complementando e se tornando visões diferentes da mesma coisa.
Epicuro
Fechando o nosso grupo filosófico temos Epicuro de Samos, que foi influenciado por Demócrito, mas preferiu crer que os átomos tinham peso e, como corpos em queda livre, desenvolviam uma trajetória retilínea, a curiosidade encontrava-se em que cada átomo tinha um pequeno desvio, imprevisível e indeterminado, em seu percurso, tornando possível as reações provenientes dos choques entre átomos.
Dalton
Muitas idéias sobre como surgiu a matéria, mas e o conceito de átomo atual? Bem é necessário um pulo na história de forma que possamos citar um senhor chamado John Dalton (sim o descobridor do daltonismo) que em 1803 criou um modelo atômico retomando Demócrito, que por sua vez fora influenciado por Leucipo. Este modelo (apelidado de bola de bilhar) possuía dentre seus postulados, os seguintes pontos principais:
1. “Toda matéria é composta por minúsculas partículas chamadas átomos”.
Dividindo algo numa quantidade grande de vezes, chegaremos a uma parte que já não consegue ser dividida.2. “Os átomos de um determinado elemento são idênticos em massa e apresentam as mesmas propriedades químicas”.
Os átomos são semelhantes e tal qual igual se o elemento que os constituem são o mesmo.3. “Átomos de diferentes elementos apresentam massa e propriedades diferentes”.
Em contraponto com 2, elementos diferentes se comportam de modos diferentes.4. “Átomos são permanentes e indivisíveis, não podendo ser criados e nem destruídos”.
No principio de Lavoisier nada se cria ou se perde, tudo se transforma, sendo átomos um processo de constante mudança, mas de estática estruturação.5. “As reações químicas correspondem a uma reorganização de átomos”.
Os novos elementos podem ser criados a partir da reação, ou choque, entre esses dois átomos.6. “Os compostos são formados pela combinação de átomos de elementos diferentes em proporções fixas”.
Desta vez temos a lei de Proust ou das proporções definidas, mostrando que nada de novo seria criado ou algo de antigo seria eliminado, como já disse Lavoisier.Os estudos de Dalton estavam muito bons, mas a ciência nunca se contenta em uma pergunta e já a reinventa para uma nova resposta ser obtida. Sendo assim um cientista chamado Joseph John Thomson estudou uma ferramenta físico-química chamada tudo de raios catódicos, propôs um novo modelo atômico, quando descobriu que esses raios poderiam ser interpretados por um feixe de raios com energia elétrica negativa. Quando testado em outros elementos químicos, a proporção de massa e carga desse feixe foi preservada. Era o elétron que acabava de ser descoberto e já foi absorvido como componente de todos os elementos químicos! Para Thomson o átomo era um agregado de partículas pesada ( chamadas de prótons) e uma parte de elétrons, cobrindo esse agregado de prótons. Foi daí que surgiu o conceito de Pudim com passas (talvez o mnemônico mais reconhecido para a história da matéria).
Thomson
Algum tempo depois um físico chamado Ernest Rutherford resolveu estudar a radiação química de partículas alfa, colidindo átomos de polônio numa fina lamina de ouro. Os resultados foram surpreendentes:
Rutherford
1- Grande parte das partículas atravessou o ouro como se fosse nada. Algo muito estranho para o conceito de matéria.
2- Algumas pequenas quantidades bateram e tiveram suas trajetórias desviadas, mas ainda atravessando a lamina.
3- Uma pequena parte bateu e ricocheteou na lamina, voltando a sua trajetória.
A explicação disso pode ser explicada facilmente:
1- A descoberta da eletrosfera e o vazio que existe entre as camadas que a compõe e o núcleo do átomo.
2- Esses átomos bateram nos elétrons do átomo de ouro fazendo que com que fossem repelidos, cargas opostas se atraem e iguais se repelem.
3- Essas se chocaram com o núcleo e colidiram nos amontoado de neutros e prótons.
Diante das observações, Rutherford concluiu que a lâmina de ouro seria constituída por átomos formados com um núcleo muito pequeno carregado positivamente (no centro do átomo) e muito denso, rodeado por uma região comparativamente grande onde estariam os elétrons. Rutherford achou que os átomos teriam uma trajetória circular, fazendo com que seu modelo se assemelhasse ao modelo do sistema solar, onde o sol seria o núcleo atômico e os planetas as camadas da eletrosfera. Alem disso ele achava que o átomo seria entre dez e cem mil vezes a massa do seu próprio núcleo, uma relação parecida com uma bola de gude ( núcleo) e um estádio de futebol (eletrosfera).
Niels Henrick David Bohr
Vale lembrar que o conceito de nêutron foi previsto por Rutherford, mas só foi estudado por Chadwick. Posteriormente Niels Henrick David Bohr resolver aprimorar o conceito. Ele propôs que os elétrons possuíam certas delimitações a respeito da quantidade de energia armazenada por eles. Surgiram cinco proposições com maior destaque, sendo elas:
1- Na eletrosfera a trajetória dos elétrons é circular e essas camadas são chamadas de níveis de energia. Cada nível de energia é chamado de estado estacionário e são comumente chamadas pelas letras K, L, M, N, O, P, Q tendo a distribuição 2, 8, 18, 32, 32, 18, 2 elétrons em cada, respectivamente. Esses níveis também são chamados pelos números 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 (que pode ser mais detalhado no sistema de Linus Pauling)
2- Cada camada possui um valor fixo de armazenamento de energia.
3- Níveis intermediários de energia não podem ser ocupados, os elétrons têm locais “fixos”
De localização.
4- Quando SOBEM um nível de energia, os elétrons ARMAZENAM energia.
5- Quando DESCEM um nível de energia, os elétrons LIBERAM energia em forma de luz (fóton).
Ainda existem alguns passos adiante que especificam ainda mais o conceito de química que conhecemos em relação à constituição das coisas. Esses serão abordados posteriormente nas próximas semanas da Química. Mas por enquanto já podemos perceber a complexidade que é não só o ser humano, mas tudo que possui matéria. Fiquem ligados para a continuação da semana da química, Até mais andarilhos! E lembrem do que Lavoisier falou: Na natureza nada se destrói ou se cria, tudo se transforma, isso pode ser aplicado muito mais do que na química já que ela, como todas as ciências, bebem da água da filosofia.
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