O Rei Está Nu: o Processo do Conhecimento - método científico (47)

Artigo 111, publicado no Correio da Serra, Santo Antonio do Pinhal, SP, edição de Ago 2015

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A luz e a matéria eram muito mais imbricadas do que se supunha à época da virada do século 19 para o século 20.

Já dissemos aqui (v. Uma Síntese Necessária, Dez 2009, e O Processo do Conhecimento, Dez 2011) que os gregos da antiguidade, Leucipo e depois Demócrito e Epicuro, foram pioneiros, cerca do século 5 a.C., na especulação da estrutura da matéria.

Sustentados unicamente por uma argumentação filosófica, e não em experimentos, concluíram que uma porção de uma substância homogênea qualquer poderia ser seguidamente dividida em porções menores, mantendo-se suas características e propriedades, até chegar-se a uma unidade indivisível, a que deram o nome de átomo (em grego, “a” designa negação e “tómos” significa divisão).

Na verdade, já desde o século 6 a.C., nas escolas de atomismo Ajivika, Jaina e Charvacas, os indianos cogitavam deste modelo para a matéria.

Segundo esta visão, que perdurou por dois milênios, as partículas elementares, minúsculas, compactas e indivisíveis, poderiam combinar-se em novos arranjos para criar substâncias.

Apenas no século 17, em 1661, foi acrescentado um novo conceito, formulado por Robert Boyle (1627-1691, irlandês) em sua obra The Sceptical Chymist (O Químico Cético), que introduzia a definição de elemento químico, “um corpo perfeitamente não-misturado, ou 'simples', que não pode ser feito de outro corpo”.

Para ele, que valorizava a experimentação, a matéria era composta por combinações variadas de átomos diferentes.

Boyle estabeleceu um marco fundamental ao opor-se à tradicional visão aristotélica da divisão da matéria entre os “elementos primordiais” clássicos terra, ar, fogo e água (segundo o grego Tales de Mileto, século 6 a.C.), separando desta forma a química e a alquimia.

A história reserva a Antoine Lavoisier (1743-1794, francês), com seu princípio da conservação da matéria nestas transformações, e a Joseph Louis Proust (1754-1826, francês), com sua lei das proporções definidas numa reação química, os passos seguintes.

O princípio de Lavoisier, simplificado na famosa frase a afirmar que “na Natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma”, contudo, já havia sido formulado 14 anos antes pelo notável cientista russo Mikhail Lomonossov (1711-1765).

Lavoisier, entre outros feitos, descobriu que a água é uma substância composta por duas outras (hidrogênio e oxigênio), sepultando de vez a antiga teoria dos elementos clássicos, e também contribuiu na reforma da nomenclatura química.

Estes conhecimentos e o conceito de átomo, junto às descobertas do italiano Alessandro Volta (1745-1827), que criou a primeira pilha elétrica, permitiram ao inglês John Dalton (1766-1844), em suas pesquisas com gases, concluir que a matéria era de fato composta por minúsculas partículas, trabalho apresentado em 1801 em sua lei das pressões parciais (numa mistura de gases, cada um deles exerce sua pressão no recipiente de maneira independente dos demais, sendo a pressão total a soma das pressões parciais).

Dalton logo foi além e, em 1803, apresentou sua explicação para o motivo de certos gases serem mais bem dissolvidos na água do que outros e ainda porque, conforme anunciara Proust, os elementos numa reação o fazem sempre numa discreta razão (proporção) de números inteiros (p. ex.: 1 para 1; 1 para 2; 1 para 3; 2 para 3).

Apoiando-se nas suposições de que cada elemento é constituído por átomos de um único tipo e de que agrupamentos de átomos diversos formam compostos químicos, formulou cálculos para as massas atômicas relativas dos átomos, com o hidrogênio tomado como unidade de referência, assim encontrando uma relação entre um tipo de átomo e seu elemento químico.

Em sua visão, os átomos poderiam ser entendidos como minúsculas esferas sólidas, indivisíveis e que não se alteram nas reações químicas.  Além disto, admitia que átomos de um mesmo elemento são iguais entre si, assim como átomos de elementos diferentes diferem entre si; e que o peso de um composto obtido iguala-se à soma dos pesos dos átomos dos elementos que o constituem.

Por sua formulação, John Dalton é considerado o pai da teoria atômica moderna e seu modelo atômico, de uma partícula maciça, indestrutível e indivisível, tornou-se conhecido como “bola de bilhar”.

A contribuição seguinte veio por meio do italiano Amedeo Avogadro (1776-1856).  Seus trabalhos, em grande parte sobre os gases, focalizaram as distinções e interações entre átomos e moléculas (os agrupamentos combinados de átomos), em muito contribuindo para a teoria molecular.

Fez a publicação de uma de suas mais importantes teses no Journal de Physique, de Chimie et d'Histoire Naturelle (Jornal de Física, Química e História Natural), em 1811, sobre moléculas e átomos, onde demonstrava que a água era produto de uma reação entre hidrogênio e oxigênio na proporção de 2:1 (2 para 1, donde depois a fórmula H2O).

A partir destes estudos elaborou uma hipótese, que se tornou conhecida como Hipótese de Avogadro: volumes iguais de gases diferentes à mesma temperatura e pressão contêm o mesmo número de moléculas.

Introduziu assim um importante conceito, depois conhecido como Mol (redução do alemão “Molekulargewicht”, peso molecular), que corresponde à massa molecular de uma substância expressa em gramas (molécula-grama).

A chamada, em sua homenagem, constante de Avogadro representa o número de entidades elementares (átomos, moléculas ou íons) presentes em 1 mol dessa substância, cujo valor é 6,02 × 1023.

Enquanto isso, gestava-se penosamente, contra inúmeros obstáculos, um gigantesco salto, a ser realizado pelo sueco Berzelius.