Prof. Luiz Ferraz Netto
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A despeito do seu extraordinário sucesso na navegação e na medida do tempo, o homem não tinha aumentado significativamente o número de espécies de coisas que podiam ser usadas para satisfazer suas ânsias ou necessidades. Apenas relativamente poucas plantas, animais e substâncias naturais são diretamente utilizáveis como alimento ou na fabricação de produtos de utilidade. Sua conquista sobre a natureza referia-se mais ao transporte do que à inovação de outros materiais.

No final do século XVIII, o conhecimento do homem sobre os metais, fabricação de vidro, cerâmica, tintura, fermentação, tecelagem e medicina, pouco excedia ao dos povos antigos do Mediterrâneo. Ainda usava a mesma vela, o mesmo arado, roda d'água e pedra de amolar, que eram mais antigos que a história registrada. As melhores sedas ainda provinham do Oriente, e o melhor estanho, das Ilhas Britânicas. As únicas grandes invenções ou novas indústrias que o homem moderno podia reivindicar eram a imprensa e a manufatura da pólvora, instrumentos ópticos e relógios mecânicos de precisão.

A despeito do modesto progresso do homem no desenvolvimento de novos materiais, o século XIX o encontrou à beira de um fantástico desenvolvimento. Nos anos que se seguiram, o cidadão comum alcançaria um padrão de vida que estava muito além da compreensão dos seus antepassados. Um grande fator dessa revolução social foi a ciência que chamamos de Química.

Nossa tarefa nesse resumido texto será tentar acompanhar os passos que levaram ao homem a possibilidade de criar novos e maravilhosos produtos e materiais, partindo das substâncias mais inesperadas da natureza. Comecemos.

A Química dos Antigos
O homem primitivo coletava materiais úteis da terra e do mar, das rochas, de estranhas fontes de cheiros, de animais e de plantas, e os utilizava para fabricar seus metais, tecidos, pinturas, corantes, perfumes, vasos e remédios. Como a capacidade de produzir substâncias puras apareceu muito mais tarde, a qualidade de seus produtos dependia usualmente das peculiaridades da matéria-prima existente em sua região.

O ouro, a prata e o cobre ocorrem como metais na natureza, e sua descoberta remonta a tempos perdidos na história. Embora todos os três fossem valorizados pelo homem antigo, cedo deve ter-se tornado aparente que o cobre era o mais útil dos metais para a fabricação de instrumentos práticos. A fabricação do bronze ¾ uma liga de cobre e estanho ¾ não ocorreu senão muito mais tarde, talvez por volta de 1500 a.C. Embora o cobre comum seja mole, torna-se muito mais duro depois de trabalhado a frio, com o martelamento e o curvamento envolvidos na fabricação de um instrumento com o metal frio. O uso do cobre nativo marca o início de todas as culturas metálicas no progresso humano em direção à civilização.

Muito mais tarde, o homem aprendeu a fundir o útil metal vermelho, partindo de seus minérios. Podemos apenas especular sobre uma descoberta acidental do processo. O carbonato de cobre, de cor verde, chamado malaquita, foi usado no Egito antigo como cosmético. Se um pedaço de malaquita tivesse caído nas brasas do carvão de um fogo em extinção, logo apareceriam alguns pingos de cobre. A malaquita é transformada em óxido de cobre pelo calor, este, por sua vez, é reduzido a cobre puro quando calcinado juntamente com o carvão. A remoção do oxigênio de uma substância é chamada de redução, possivelmente o primeiro processo químico aprendido pelo homem.

Embora o ferro não seja encontrado em estado nativo, o homem familiarizou-se com ele na forma de fragmentos meteóricos provenientes do espaço exterior. Durante longo tempo, o ferro foi mais apreciado que o ouro, porque era mais escasso e muito mais útil. Pequenas pedras de ferro meteórico foram usadas no Egito como jóias, anteriormente a 3400 a.C. A separação do metal do seu minério parece ter sido conseguida pelos hindus, cerca de 2000 a.C.

Uma grande quantidade de minérios, como a hematita, são ricos em ferro combinado com o oxigênio. Assim, a extração do ferro deve ter sido realizada por analogia com a fundição do cobre. O estanho utilizado para fabricar o bronze também pode ser obtido dos seus minérios comuns, com a remoção do oxigênio. Assim, a metalurgia dos primeiros tempos começou com a redução dos minérios, agora chamados óxidos ou carbonatos, calcinando-os juntamente com o carvão, em uma câmara fechada.

Entretanto, muitos minérios não cedem ao processo de redução isoladamente. Os minérios que chamamos de sulfetos ¾ combinações de um metal com o elemento enxofre ¾ requerem primeiramente um outro processo. Alguns desses minérios podem ser reduzidos ao metal se forem calcinados previamente no ar. Chamamos a esse processo de oxidação, ou seja, adição de oxigênio a uma substância. Deve ter sido logo observado que a oxidação é facilitada se o minério quente for continuamente suprido de ar fresco. Apareceram então os foles, e com eles vieram os primeiros altos-fornos toscos. Deve também ter sido observado que certos minérios de ferro, que continham calcários, formam uma massa fundida com mais facilidade.

Estas artes eram praticadas há  milhares de anos atrás, mas sua verdadeira natureza permaneceu um mistério, até o século dezenove.

Como Materializar Espíritos Invisíveis
Além da redução e da oxidação, também devemos aos antigos o processo de destilação. Este processo, que já era conhecido dos alexandrinos, é utilizado para separar substâncias umas das outras, com base em suas características individuais. Vê-se, na ilustração a seguir, um alambique tradicional.

O material impuro a ser separado é colocado no receptáculo A e aquecido. Uma parte dele, então, aparentemente desaparece ou se desmaterializa. Embora invisíveis, essas substâncias etéreas são impedidas de escapar pela retorta B. Em seguida, elas se materializam e são coletadas no recipiente C. Sabemos hoje que várias substâncias se vaporizam em temperaturas características. Mantendo a mistura colocada em A, a uma temperatura apropriada, o componente que tiver a menor temperatura de vaporização pode ser separado, enquanto os outros permanecem em estado líquido.

A natureza deste processo permaneceu em mistério até tempos recentes. Quando aquecidas substâncias como o  álcool ou a água, supunha-se que elas desapareciam, tornando-se espíritos ¾ termo que persiste até hoje. A tarefa do alquimista era fazer materializarem-se esses espíritos.

Nos tempos medievais, as substâncias que chamamos de gases e vapores não eram reconhecidas como o terceiro estado da matéria. Somente dois estados eram aceitos: o sólido e o líquido. Os antigos filósofos não podiam compreender que o terceiro estado da matéria fosse o elo de ligação entre a fusão dos metais e a destilação do  álcool. A física de Aristóteles ensinava que o ar não tem peso, e assim sendo, nem os espíritos nem o ar podiam ser concebidos como uma forma da matéria. Como nas outras ciências exatas, uma antiga barreira aristotélica tinha que ser removida, antes que a ordem pudesse emergir do caos das receitas dos alquimistas.

As primeiras idéias sobre a matéria
Como era de se esperar, a ciência da Química teve suas raízes históricas nas mentes dos antigos filósofos gregos. O primeiro cujo nome chegou até nós foi Tales de Mileto (cerca de 600 a.C.), o grande geômetra grego. Em Tales encontramos o desejo científico universal de reduzir os fenômenos aparentemente não relacionados da natureza a uma certa unidade. Tales acreditava que deveria haver uma matéria primária, da qual tudo se desenvolveu por um processo gradual de transformação ou diferenciação. Pensava que a água devia ser essa matéria primária. Infelizmente, a linha de pensamento que levou Tales a tal conclusão perdeu-se para nós. Igualmente não sabemos por que seu colega, Anaxímenes de Mileto (cerca de 585-528 a.C.) anunciou que o ar é a matéria primária de todas as coisas.

Outro grego, Heráclito (480 a.C.) considerou o fogo como sendo a referida matéria. Sentiu-se impressionado pelas continuas transformações que observava em todas as coisas. A única realidade, portanto, era a transformação em si mesma.

Existir é transformar-se. Escolheu o fogo como a matéria básica, porque ele não permanece idêntico a si mesmo sequer por um único momento.

Em oposição radical a Heráclito estava seu contemporâneo, Parmênides, filósofo de Eléia, uma colônia grega do sul da Itália. De acordo com Parmênides, a realidade é inalterável, e a transformação nada mais é que uma ilusão. Não é importante para nosso propósito seguir a linha de raciocínio de Parmênides para chegar a tal conclusão. Como muitos filósofos subseqüentes que se distraiam em fazer ciência, Parmênides utilizou uma lógica inatacável para chegar precisamente à conclusão errada. Isso sempre aconteceu, e acontecerá, quando não são utilizados na argumentação, 'termos' bem definidos.

Ele negou todo valor à percepção dos sentidos, e argüiu que toda verdade deve originar-se na mente. Já tivemos ocasião de salientar, em meus textos, a extensão em que esse desprezo pelo método experimental prejudicou o desenvolvimento científico. Platão foi seu grande expoente, mas Parmênides foi seu autor.

Os átomos de Demócrito
A filosofia de Parmênides causou uma profunda impressão, embora infeliz, em seus contemporâneos. A ciência grega tinha-se posto impetuosamente em campo para explicar os fenômenos de transformação ocorridos na natureza, e Parmênides convenceu seus colegas de que tais transformações eram impossíveis. A primeira tarefa enfrentada por Demócrito (cerca de 460 a.C.) portanto, foi a de explicar como as transformações eram perfeitamente possíveis. Ele acreditava que, mesmo que toda transformação fosse uma ilusão, tal ilusão, de qualquer maneira, requeria uma explicação.

Demócrito ensinou que as coisas que são inalteráveis e indivisíveis são os  átomos, os componentes da matéria. Como ele deveria pensar, os menores pedacinhos da matéria. Tudo mais é um vazio, ou vácuo, como poderíamos dizer. Admitindo o vazio, Demócrito aceitou que seus  átomos eram separados e podiam movimentar-se. A transformação nada mais é que a união ou separação dos  átomos que são inalteráveis. Uma substância pode modificar-se somente quando seus  átomos se unem com outros átomos, ou se separam uns dos outros. Sejam quais forem as diferenças que percebemos em um objeto, elas são baseadas nas diferenças em tamanho, forma ou posição de seus  átomos.

A teoria atômica de Demócrito era notavelmente precisa, quando consideramos sua completa falta de prova experimental. Esse é o verdadeiro chute de gênio.

Mais de dois mil anos depois, suas idéias deveriam desenvolver-se em uma teoria física que seria testada no laboratório.

Mas a Idade de Ouro da Grécia não era ainda a época apropriada para tal desenvolvimento.

Os Elementos de Empédocles
De acordo com Empédocles (cerca de 450 a.C.), existem quatro componentes básicos de todas as coisas ¾ ar, fogo, terra e  água. Cada um desses elementos (não com o significado de elemento que temos hoje) é inalterável, e todas as substâncias os contêm, em proporções variáveis. Uma substância se modifica quando as proporções dos seus elementos componentes se modificam.

A escolha de terra,  água, ar e fogo como elementos básicos de toda a matéria não é realmente tão estranha como possa parecer à primeira vista. Obviamente, eles são análogos aos sólidos, líquidos, gases e ao próprio fogo ¾ uma classificação que decorre naturalmente, quando consideramos o mundo material. Também não devemos imaginar que os elementos de Empédocles sejam a  água, a terra, o ar e o fogo comuns, que conhecemos tão bem. Na vida real, somente encontramos os elementos em combinação. O líquido que conhecemos como  água, de acordo com a teoria, contém uma preponderância da  água elementar, como também pequenas quantidades dos três outros elementos. A verdadeira água elementar é meramente a essência da  água ¾ algo que nunca poderemos perceber.

Os Sêmenes de Anaxágoras
Anaxágoras, que viveu mais ou menos no mesmo tempo de Empédocles, concebeu um número ilimitado de diferentes elementos primitivos, que ele chamou de semens. Seus sêmenes eram eternos e inalteráveis. Uma substância se modifica quando seus sêmenes se separam uns dos outros, ou quando se unem com sêmenes diferentes. A principal diferença entre a teoria de Anaxágoras e a de Demócrito era o fato de que todas as substâncias de Anaxágoras continham todas as espécies possíveis de sêmenes. Suas propriedades dependiam do tipo de sêmen que predominasse.

Os Elementos e os Compostos de Aristóteles
Embora Aristóteles fosse um mau físico, foi um excelente observador. Acreditava firmemente que uma teoria deve ser baseada na experiência geral, no senso comum. Atacou a teoria atômica de Demócrito em todas as oportunidades, porque ela não lhe parecia encaixar-se com as observações da vida diária. Sentia-se muito mais confortável com o fogo, a terra, a  água e o ar de Empédocles, e aceitou-os em sua própria teoria.

Enquanto seus predecessores se contentaram em falar sobre transformações em termos gerais, Aristóteles foi específico. Em seus livros Da Geração e da Decomposição e Da Alma, ele fornece uma derivação lógica dos quatro elementos. Argumenta ele que o tato é o sentido primário ¾ noção esta que  examinaremos mais adiante, no texto em que trataremos da Óptica (se eu conseguir terminar!). 
Portanto, as qualidades primárias dos elementos primários devem ser observáveis pelo sentido do tato. Essas qualidades ou propriedades primárias são frio e quente, úmido e seco. Existem apenas seis pares de combinações dessas quatro propriedades: quente-frio, quente-seco, quente-úmido, frio-seco, frio-úmido, seco-úmido. A primeira e a última destas combinações são triviais, de maneira que podem ser abandonadas, deixando apenas quatro. Conforme se mostra na ilustração a seguir, supõe-se então que os quatro elementos estão relacionados do seguinte modo com as quatro propriedades:

Foi lógica a derivação feita por Aristóteles dos quatro elementos de Empédocles, e aquele estava firmemente convencido de que ela se baseava na experiência. Quer consideremos ou não seus argumentos convincentes, suas idéias sobre a transformação eram certamente baseadas em fundamentos mais sólidos que as de Demócrito. Certa ou errada, entretanto, a teoria de Aristóteles seria a base das idéias relativas à Química durante dois milhares de anos.

Aristóteles também divergiu de Demócrito em seu conceito de um composto químico. Argumentou que a formação de uma substância comum, partindo dos elementos básicos, é mais do que uma reunião desses elementos. Eles próprios se modificam, quando se combinam entre si. A combinação química de elementos é a participação para ser um dos reagentes modificados.

Esta afirmação daria mais tarde motivo a uma grande controvérsia, sobre se os elementos continuam ou não a existir como tais, nos compostos químicos.

Aristóteles Versus Demócrito
Os gregos não se contentavam com uma explicação fragmentária da natureza. Uma teoria tinha que abarcar todos os fenômenos em um abraço intelectual único. Embora não o tenhamos mencionado anteriormente, Demócrito também propôs uma espécie de  átomo do qual é feita a alma humana. Os átomos da alma são perfeitos e redondos, podendo penetrar no corpo inteiro. Provocam os movimentos do corpo e as funções vitais. Até mesmo o pensamento podia ser reduzido a um movimento desses  átomos da alma.

O sistema de Demócrito é classificado como materialismo, porque tudo na natureza é explicado por princípios materiais.

Isto nos ajuda a compreender por que Platão, Aristóteles e a maior parte dos pensadores rejeitaram suas idéias, durante dois mil anos. Eles não podiam aceitar uma filosofia que reduzia os nobres feitos da mente a um simples movimento de átomos materiais. Não foi senão após o grande despertar da Ciência, ocorrido no século dezessete, que os homens começaram a suspeitar que Aristóteles tinha errado uma vez mais.

A Alquimia no Islã
Muito antes da era cristã, os egípcios tinham adquirido grande habilidade na extração e no trabalho dos metais. Tinham-se também tornado peritos na coloração da superfície dos metais e na preparação das ligas que imitavam a aparência do ouro e da prata. Em Alexandria, tal conhecimento foi combinado com a astrologia e a magia dos babilônios e com a filosofia dos gregos. De Alexandria, esta fusão de conhecimento, especulação e misticismo passou-se para a Síria e a Pérsia e mais tarde, no século VII, para a Arábia. Os  árabes tomaram a palavra grega chemeia, que se referia à imitação do ouro e da prata, deram-lhe o artigo  árabe al como prefixo, e nos legaram a palavra alquimia.

As premissas fundamentais da alquimia são as seguintes:

1. Toda matéria é composta de uma mistura de terra, ar, água e fogo, em proporções
    variáveis.

2. O ouro é o mais nobre e mais puro dos metais, seguido pela prata.

3. Qualquer metal pode ser transformado em outro, por um processo chamado
    transmutação, que consiste em modificar as proporções dos quatro elementos básicos.

Tais objetivos da alquimia eram tão reais para os alquimistas árabes como é hoje a síntese de uma nova droga ou fibra para o químico moderno. Mas não devemos pensar na alquimia simplesmente como uma massa de superstições fantásticas. Os alquimistas têm sido caluniados por avaliações superficiais dos seus feitos. Se deixarmos de lado o misticismo e o charlatanismo inevitáveis, há muita coisa de valor que pode ser encontrada na alquimia dos árabes. Sua contribuição ¾ e ela foi realmente indispensável ¾ foram as tentativas de todas as possíveis combinações das substâncias conhecidas, durante muitos séculos; a rejeição das que não interagiam, e o registro lento e metódico de todas as receitas que o faziam. Sem essa paciente pesquisa ¾ não considerando seus motivos ¾ a Química não se teria transformado em uma Ciência.

(1) espíritos, como o mercúrio ou o enxofre, que desaparecem ou se queimam, quando
      aquecidos ;

(2) sete metais;

(3) seis bóraces, inclusive o nosso atual bórax;

(4) onze sais, inclusive o sal marítimo, a cal, a potassa e alguns dos nossos álcalis;

(5) treze pedras, incluindo a malaquita (óxido de cobre), a hematita (óxido de ferro), a gipsita
      (sulfato de cálcio) e o alúmen; e

(6) seis vitríolos, certos compostos de um metal, enxofre e oxigênio, tendo uma aparência
      vitrificada.