Coisas no Ar    (parte 6)
(A Química torna-se uma Ciência)

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br 

Descoberta do hidrogênio
Henry Cavendish (1731-1810), membro de uma nobre família britânica, dedicou-se completamente à pesquisa científica. Obteve “ar inflamável” (hidrogênio) dissolvendo zinco, ferro e estanho em ácido sulfúrico diluído, ou em ácido clorídrico. Usando cada um desses dois ácidos com cada um dos três metais, recolheu seis amostras do gás e observou cada amostra queimar-se com a mesma chama azul-pálido. Uma vez que o mesmo “ar inflamável” era produzido de maneiras tão diferentes, Priestley concluiu que Cavendish tinha encontrado o esquivo flogístico. O fato de que o hidrogênio era mais leve que o ar conferiu uma certa credencial a esta idéia. O flogístico, afinal de contas, devia ter um peso negativo. Cavendish não compreendeu que tinha descoberto um novo elemento, o hidrogênio.

Destruição de um mito
Cavendish produziu uma certa quantidade do seu “ar inflamável” e, depois de explodi-lo em contacto com o ar comum, observou que foi depositada uma espécie de orvalho nas paredes do recipiente. Um teste posterior mostrou que cerca de 423 volumes de “ar inflamável” combinados com 1 000 volumes de ar comum, deixaram intactos cerca de quatro quintos do ar comum original. Concluiu que quase todo o ar inflamável e cerca de um quinto do ar comum perderam sua elasticidade, condensando-se no orvalho que ficou aderente ao vidro.

Mas qual era a natureza daquele orvalho? Seria água? Depois de repetir a experiência em larga escala, ele obteve 135 gramas de um líquido que se revelou ser água. A água, o elemento dos gregos, era na verdade uma combinação de dois gases, o “ar deflogistificado” (oxigênio) e o “ar inflamável” (hidrogênio)! Afinal de contas, a água não era um elemento.

A idéia da terra como um elemento já não era levada a sério havia anos. Sabia-se também que o ar continha pelo menos três substâncias mais simples — nitrogênio, oxigênio e dióxido de carbono — e assim, como a terra, não podia ser um elemento. A água juntava-se agora à lista dos compostos. O único elemento remanescente de Empédocles e Aristóteles era o fogo, disfarçado sob a máscara de flogístico. Com o trabalho de Lavoisier, o fogo tinha começado sua lenta transição da lista dos elementos químicos para seu lugar adequado, como um ramo da Física — a Física Térmica.

Química torna-se uma Ciência
Grandes químicos de Boyle a Cavendish, tinham conseguido consideráveis progressos em suas pesquisas experimentais sobre a combustão e a respiração. Mas cada descoberta tivera que ser moldada para encaixar-se em uma teoria errônea. A maior parte dessa ginástica intelectual terminou com Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794), o químico cujas interpretações primeiro sugeriram o verdadeiro significado da queima e da respiração. Essa nova compreensão criou a ciência química.

Lavoisier foi o primeiro cientista a formular explicitamente a lei da conservação da matéria: “Pode-se ter como certo que em toda reação há uma igual quantidade de matéria antes e depois da operação.” Lavoisier incluiu especificamente os gases em sua definição de matéria. Devido à sua confiança nesta importante lei, ele usou sua considerável fortuna na obtenção das melhores balanças da Europa. Com elas, prosseguiu o trabalho para remeter o flogístico a um merecido repouso.

Colocou em um frasco uma quantidade de estanho pesada meticulosamente, fechando-o hermeticamente, de maneira que nenhum ar adicional pudesse entrar durante a experiência. Aqueceu então o frasco, até calcinar o estanho. Depois disso, pesou novamente o frasco, verificando que o peso não se havia modificado. Isto desmentiu a idéia avançada por Boyle e outros de que partículas pesadas de fogo entravam pelo frasco, juntando-se aos resíduos. Quando, mais tarde, ele abriu o frasco, observou que o ar nele penetrou rapidamente. O frasco agora pesou mais do que quando estivera fechado. Pesou então o resíduo de estanho e verificou que ele tinha ganho em peso precisamente a mesma quantidade que o frasco, depois da entrada do ar. Obviamente, o estanho combinara-se com alguma coisa no ar durante a calcinação, aumentando de peso correspondentemente.

Logo que Lavoisier soube da descoberta de Priestley relativa ao “ar deflogistificado”, tornou-se clara para ele a verdadeira explicação de sua experiência. A calcinação, como a queima e a respiração, era meramente a união de uma substância com uma parte do ar. Chamou a essa parte de “ar vital”, e mais tarde, de oxigênio. O novo composto formado pela calcinação pesava mais que o metal original, devido ao peso do oxigênio que se havia combinado com ele. Isto era bastante simples. Nada de peso negativo, do flogístico misterioso, nem também das partículas pesadas de fogo — e as melhores balanças do mundo ali estavam para amparar suas conclusões. Hoje descrevemos a calcinação ou oxidação do estanho com a seguinte equação:

Lavoisier também mostrou experimentalmente que o “ar fixo” é um composto de oxigênio e de carbono. Aqueceu resíduos de mercúrio (o óxido vermelho de mercúrio) junto com carvão vegetal, obtendo “ar fixo”. Ele sabia que teria sido produzido o oxigênio, se não tivesse sido incluído o carbono; assim sendo, o “ar fixo” devia ser um composto de oxigênio e de carbono. Anteriormente, ele tinha queimado um diamante em um vaso de vidro fechado, obtendo também “ar fixo”. Então, o diamante era muito semelhante ao carbono. Ambos combinam-se com o oxigênio para formar “ar fixo”.

Com a ajuda de suas balanças, Lavoisier determinou que o dióxido de carbono contém 72,1 por cento de oxigênio — uma boa aproximação para o dado correto, que é 72,7.

Lavoisier mostrou também que o fósforo e o enxofre combinam-se com o oxigênio para produzir ácidos, quando dissolvidos em água. Isto deu ao oxigênio o seu nome — fazedor de ácidos. A idéia do oxigênio como um gerador de ácidos teve que ser revista mais tarde, quando se descobriu que os ácidos clorídricos e cianídrico não contêm oxigênio. Percebam ... essa é a beleza e a força da Ciência!

Em 1783, Lavoisier confirmou a descoberta de Cavendish sobre a natureza da água. Aqueceu oxigênio e hidrogênio provenientes de tubos separados e produziu uma quantidade de água pura. No mesmo ano, executou a experiência em ordem inversa, e obteve o hidrogênio da água. Fez passar vapor de água sobre pedaços de ferro quente e colheu o hidrogênio produzido pela reação. O ferro retirou o oxigênio do vapor de água (H₂O), liberando uma quantidade de hidrogênio.

ferro + vapor de água = óxido de ferro + hidrogênio

Por volta de 1785, a teoria do flogístico estava em declínio, e a nova química ganhava aceitação, sob a liderança de Lavoisier. A Ciência Química atingiu sua maior expressão em seu clássico livro texto Traité Elémentaire de Chemie, que apareceu por volta de 1789. Nele, Lavoisier explicou os conhecimentos químicos com base em suas novas idéias. Infelizmente, ele não viveu para ver o triunfo final de seu novo movimento. 
A publicação do livro coincidiu com a Revolução Francesa. Embora tivesse assistido ao novo governo em seus primeiros dias, o Reinado do Terror que se seguiu “não tinha necessidade de sábios”. Foi julgado sob acusações forjadas e decapitado em 8 de maio de 1794 — apenas um mês depois da saída de Priestley da Inglaterra. Perdendo Lavoisier, a Ciência tinha perdido o maior químico da época.

 Segue *** Coisas do Átomo  (parte 1) ***

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