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Coisas do Átomo
(Parte 5 -
dos
isômeros aos insociáveis)
Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br
Isômeros: Os
gêmeos não idênticos da Química
Um dos primeiros compostos novos preparados por
Wöhler quando estudava com
Berzelius foi o cianeto de prata. Ao
mesmo tempo, outro jovem químico alemão,
Justus von Liebig (1803 -1873), trabalhava no laboratório
de Gay-Lussac, em Paris. Liebig sempre
se tinha interessado pelos fogos de artifício, e ocupava-se com o
estudo dos produtos químicos explosivos conhecidos sob o nome de
fulminatos. Durante suas pesquisas, Liebig preparou um composto novo
e estranho que tinha a mesma composição atômica do cianeto de prata
de Wöhler, embora suas propriedades físicas e químicas diferissem
grandemente. Aquilo era algo que intrigava profundamente. Como
poderiam dois compostos feitos das mesmas espécies de átomos,
precisamente nas mesmas proporções, ter propriedades tão diferentes?
Aparentemente, a velha regra, "uma composição, um composto",
já não podia ser aceita como um artigo de hipótese razoável.
Os dois
jovens cientistas entraram em contato e tornaram-se amigos por toda
a vida. Quando Berzelius soube da
descoberta, reconheceu sua tremenda importância, e cunhou o termo
isômeros para designar os compostos
químicos que têm a mesma composição, mas propriedades diferentes.
Despertou-se grande interesse pelo isomerismo e logo foram
descobertas muitas substâncias com dúzias de isômeros. Por exemplo,
mais de uma centena de compostos podem ser produzidos pela
combinação de nove átomos de carvão, dez de hidrogênio e três de
oxigênio. O isomerismo dos compostos do carvão ajuda a explicar a
enorme quantidade de compostos na química orgânica - número este que
aumenta à razão de vários milhares por ano.
A arquitetura da Química
Dalton tinha concebido a molécula como uma certa
quantidade de átomos ligados de maneira a formar um padrão molecular
definido. A descoberta do isomerismo feita por Liebig levou ao
reconhecimento de que as propriedades de um composto dependem do
arranjo particular dos átomos em uma molécula, e não apenas de sua
composição. Exatamente como os tijolos podem ser dispostos em vários
padrões, assim também os átomos podem ligar-se de diferentes
maneiras dentro da molécula. Cada estrutura diferente produz um
composto com propriedades diferentes.
Nosso
conhecimento de um isômero é completo apenas quando sabemos a
estrutura interna ou constituição da molécula. Somente então pode
ser estabelecido um método razoável de sintetizar um composto, ou de
formá-lo, partindo de materiais mais simples. Um grande progresso
neste sentido foi proporcionado em 1858 por
Archibald Couper e
Friedrich Kekulé. Eles mostraram
que o isomerismo podia ser compreendido escrevendo-se fórmulas
gráficas para os isômeros. A idéia deles foi representar a união
de dois átomos como uma linha (ou ponto), de acordo com a valência
do átomo. Podemos ilustrar o conceito escrevendo a fórmula gráfica
para o composto hidrocarboneto, metano, CH4. O metano
contém um átomo de carbono e quatro de hidrogênio (a).

(a)-
metano |

(b)-
propano |

(c)-
butano |

(d)-
isobutano |
O carbono
tem a valência de quatro, e o hidrogênio, um. Podemos considerar um
átomo de carbono como possuindo quatro lugares distintos que têm a
tendência de unir-se com outros átomos. O hidrogênio, com a valência
um, dispõe apenas de um desses lugares. Assim sendo, cada linha ou
ligação representa uma valência igual a um. O átomo de carbono tem
quatro ligações de valência associadas com ele, ao passo que cada
átomo de hidrogênio tem uma.
Outro
hidrocarboneto da mesma série do metano é o propano, C3H8,
que pode ser representado graficamente como em (b), na
ilustração acima.
Esta fórmula também pode ser escrita de maneira mais simples, CH3.CH2.CH3,
conhecida como fórmula "estrutural" ou "constitucional". Cada ponto
da fórmula representa uma ligação entre átomos adjacentes de carbono
na molécula. O arranjo mostrado acima é o único possível para o
hidrocarboneto propano.
Mas são
possíveis dois arranjos atômicos para o butano, C4
H10: butano normal e isobutano, (c) e (d)
na ilustração acima. O butano tem uma cadeia direta e o
isobutano tem uma cadeia ramificada.
O número de isômeros possíveis aumenta rapidamente à medida que
aumenta o número de átomos de carbono. Pode haver três pentanos
(C5H12), cinco hexanas (C6H14),
nove heptanas (C7H16) e dezoito
octanos (C8H18).
Os
compostos exemplificados acima são chamados de hidrocarbonetos
saturados, porque os átomos de carbono unem-se por apenas uma
ligação de valência. Compostos saturados não podem aceitar
hidrogênio adicional. Nos compostos não saturados, um par de
átomos de carbono pode ser unido por duas ou três ligações: CH2:CH.CH3
(propeno) e CH...CH [considere os 'três pontos' na
vertical](acetileno).
A química
orgânica utiliza estes conceitos estruturais para sintetizar os
incontáveis produtos novos que tornaram nossa vida tão agradável.
Eles nos deram os antibióticos, os anestésicos e muitas outras
drogas maravilhosas; milhares de corantes sintéticos; incontáveis
plásticos feitos pelo homem; novos e melhores combustíveis; as
"fibras miraculosas", como o nylon, orlon e dacron;
borracha sintética; melhores fertilizantes e inseticidas para o
agricultor; novos detergentes; e uma quantidade de produtos
indispensáveis que encontram aplicação em todas as fases da
atividade humana.
Tudo isto se tornou possível devido à teimosa persistência de um
homem que lutou contra o dogma estabelecido de seu tempo --- a
crença universal de que a "força vital" colocara para sempre os
corpos orgânicos além do alcance do homem.
A história da Ciência é uma repetição de histórias de grandes homens
que tiveram a visão e a coragem de duvidar das crenças sustentadas
universalmente. Entretanto, os preconceitos mais profundamente
enraizados parecem ser os que mais provavelmente serão destruídas.
Os grandes cientistas do passado realizaram seus trabalhos mais
notáveis duvidando do óbvio, e rejeitando os ensinamentos dogmáticos
da autoridade. Em algum ponto dos princípios aceitos pela ciência
moderna há uma falácia, e algum dia um cientista talentoso a exporá.
E uma vez mais o conhecimento da natureza recentemente adquirido
pelo homem explodirá em um chuveiro de benefícios para toda a
Humanidade.
Átomos de 'eletricidade'
A idéia de átomos de eletricidade, ou "elétrons" ,
como diríamos, desenvolveu-se muito lentamente. O primeiro passo
para a descoberta do elétron foi dado em 1833 pelo grande
Michael Faraday (1791-1867) que
começou sua carreira científica como lavador de garrafas no
laboratório de Sir Humphrey Davy.
Nesse mesmo laboratório Davy usara uma corrente elétrica da pilha
voltaica para isolar tantos metais novos.
Uma das
contribuições importantes de Faraday foi a descoberta de que a
'eletricidade' parece existir em múltiplos de pequenas quantidades
definidas. A quantidade de 'eletricidade' nesses elétrons ou,
quantidade de carga elétrica, para usar o termo moderno, é
sempre fixa --- nunca mais nem menos que uma quantidade
especificada. Faraday fez tal dedução em decorrência de experiências
cuidadosas nas quais uma corrente elétrica foi passada através de
vários corpos químicos dissolvidos em água --- a eletrólise
das soluções aquosas.
Faraday
começou com um aparelho semelhante ao abaixo ilustrado, e descobriu
que algumas soluções permitem o percurso de corrente elétrica
através delas, enquanto que outras não o fazem.
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Aparelho
de Faraday para o estudo
da eletrólise |
As
substâncias cujas soluções conduzem a 'eletricidade' são chamadas de
"eletrolíticas", e as que não o fazem são chamadas de "não
eletrolíticas".
Faraday experimentou muitas soluções eletrolíticas, descobrindo que
elas se decompõem de uma ou de outra maneira por ação da corrente
elétrica. Quando tentou o sulfato de cobre, por exemplo, o cobre
metálico foi depositado no elétrodo negativo da solução. Em todas
essas experiências, verificou que
o peso do metal
depositado é proporcional à quantidade de 'eletricidade' que
passa pela solução.
Faraday
deu então um passo à frente. Passou precisamente a mesma intensidade
de corrente através de várias soluções diferentes e descobriu uma
relação entre o número de átomos liberados pela corrente e a
valência daqueles átomos.
Para ilustrar, imaginemos que a mesma quantidade de 'eletricidade' é
passada através de três soluções: ácido clorídrico (HCl),
sulfato de cobre (CuSO4), e cloreto de ferro (FeCI3).
Se limitarmos nossa atenção ao elétrodo negativo em cada solução,
três elementos são liberados: hidrogênio, cobre e ferro. O
hidrogênio, sendo um gás, borbulha pela solução até a superfície,
onde pode ser coletado e pesado. Os metais, cobre e ferro,
coletam-se nos terminais negativos e também podem ser pesados. Se
dividirmos esses três pesos pelos pesos atômicos relativos do
hidrogênio, cobre e ferro, obteremos o número relativo de átomos de
cada elemento liberados pela mesma quantidade de 'eletricidade'.
Suponhamos que são liberados x átomos de hidrogênio.
Verificamos também que (1/2). x átomos de cobre e
(1/3). x átomos de ferro foram produzidos.
Os números relativos de átomos desses três elementos estão na
proporção 1 : 1/2 : 1/3.
Sabemos
agora que esses números estão relacionados com a valência do
hidrogênio (1), cobre (2), e ferro (3), nos
compostos originais HCl, CuSO4, e FeCI3.
Estes resultados sugerem que cada espécie de átomo é capaz de
conduzir apenas uma quantidade definida de 'eletricidade', igual a
um múltiplo da carga existente em um elétron. A menor unidade de
'eletricidade' está associada com o átomo de hidrogênio. O átomo de
cobre pode conduzir exatamente duas vezes aquela quantidade, e o
átomo de ferro pode conduzir três vezes a mesma quantidade.
A lei
de Faraday aponta claramente para a existência de uma quantidade
mínima de 'eletricidade' --- de um átomo elementar de carga. Ela
também sugere que as ligações de valência que mantêm juntos os
átomos são de natureza elétrica.
Desta maneira, a Química estava fazendo grandes progressos sob a
influência da Ciência da 'Eletricidade'.
Muitas
teorias elétricas foram aventadas nos anos subseqüentes para
explicar essas observações. Faraday concebeu compostos divididos em
"fragmentos" pela corrente elétrica. Chamou-os de íons (que
quer dizer "errantes" em grego), porque eles "passeiam" com uma
carga elétrica para um elétrodo ou para o outro, na solução. Outros
elaboraram teorias diferentes, mas nenhuma conseguiu aceitação
universal. A explicação moderna foi aventada em 1887 por um jovem
estudante sueco de Química chamado Svante
Arrhenius (1859-1927). Longe de ser imediatamente aceita,
a teoria iônica de Arrhenius provocou uma violenta
controvérsia, que dividiu o mundo da Química. Mais tarde, Arrhenius
recebeu o "Prêmio Nobel de Química de 1903" pelas suas pesquisas.
Esta é a maior honra que um químico pode conquistar.
Íons versus Átomos
Em 17 de maio de 1883, Svante estava dando os retoques finais em sua
dissertação para obtenção do título de doutor na Universidade de
Upsala, a mesma universidade de Berzelius. Já tinha realizado
centenas de experiências com eletrólitos e estava analisando
cuidadosamente os resultados e escrevendo seu relatório. Então,
subitamente, uma nova idéia perpassou em sua mente, e ele não
conseguiu dormir naquela noite até ter examinado todo o problema. A
nova doutrina que resultou daí ateou uma chama que incendiou todo o
mundo da Química.
Sua nova
e impressionante idéia era simplesmente esta. Quando um sal sólido,
como o sal de mesa comum (cloreto de sódio) é dissolvido em água,
ocorre uma mudança fundamental. A mudança --- embora invisível ---
altera enormemente as propriedades da substância. Tanto a água como
o cloreto de sódio são não-condutores de 'eletricidade', mas uma
solução de cloreto de sódio em água é boa condutora de
'eletricidade'. Arrhenius disse que as moléculas de cloreto de sódio
separam-se ou "dissociam-se" em partículas que Faraday chamou de
"íons". Ele declarou ainda, que esses íons não eram causados pela
corrente elétrica, mas estavam presentes na solução antes mesmo de
ser passada a corrente. Somente esses íons tomam parte nas reações
químicas.
Esta
opinião pouco ortodoxa quase custou a Arrhenius seu grau de doutor.
Exceto uns poucos amigos íntimos, todo o mundo científico rejeitou
suas idéias revolucionárias. Ele argumentou que os dois íons da
molécula de cloreto de sódio eram completamente separados --- livres
para flutuarem independentemente em todas as direções, dentro da
solução. Nenhuma molécula de NaCl estava presente; somente
íons de sódio e de cloro existiam na solução.
Se as
moléculas se dissociam, perguntaram os céticos, por que a solução
permanece clara e branca? Onde estaria a cor amarelo-esverdeada do
venenoso átomo de cloro? Arrhenius replicou que o íon de cloro é
diferente do átomo de cloro, porque o primeiro contém uma carga
elétrica. O átomo não tem carga elétrica, e é eletricamente neutro.
A dissociação tinha dividido a molécula de NaCl em íons, em vez de
átomos. Hoje em dia, designamos o íon de cloro da seguinte
maneira: Cl-, com um sinal menos sobrescrito para
mostrar que contém uma unidade de carga negativa. Similarmente, o
íon de sódio é escrito como Na+, porque contém
uma carga positiva. O número de unidades de carga elétrica em um
determinado íon é igual à sua valência no composto de que procede.
Radicais químicos
A maior parte dos íons positivos consiste de apenas um
elemento metálico: Li+ (lítio), Ca++ (cálcio),
Al+++ (alumínio). Ainda aqui, a carga de cada íon
corresponde à valência do elemento correspondente. Algumas vezes, um
elemento tem mais de uma valência. O ferro, por exemplo, pode
existir como íon férrico (Fe+++) ou íon ferroso (Fe++).
A terminação "ico" representa a valência maior.
Íons
negativos freqüentemente consistem de um não-metal, seja isolado,
como para o Cl- (cloro), O-- (oxigênio), ou S---
(enxofre), ou em combinação com outros elementos, NO3-(nitrato),
SO4-- (sulfato), CO3--
(carbonato), ClO3- (clorato) ou OH-
(hidróxido). Embora poucos íons positivos consistam de mais de um
elemento, o íon de amônio, NH4+, é muito
comum. Grupos de elementos como estes, que podem ser transferidos de
um composto para outro como uma unidade, são usualmente chamados de
radicais.
Através
da teoria iônica, os campos da Eletricidade e da Química
tornaram-se estreitamente relacionados. As forças que mantêm os
átomos juntos pareciam, mais do que nunca, ser de natureza elétrica.
Quando um eletrólito é dissolvido em água, ele se dissocia em íons
de carga elétrica igual mas oposta. Essas partículas conduzem
'eletricidade' através da solução durante a eletrólise.
A teoria também explica por que o hidrogênio e o cloro são liberados
quando é passada uma corrente por uma solução de HCl. Os íons H+
são atraídos para o terminal negativo, onde sua carga é
neutralizada. Isto transforma o íon H+ em um átomo de
hidrogênio. Dois átomos de hidrogênio juntam-se para formar uma
molécula H2 de hidrogênio gasoso, que escapa da solução.
Mudanças análogas ocorrem com os íons Cl- no terminal
positivo. Se um dos íons de uma solução for um metal como o cobre ou
a prata, ele é depositado no elétrodo negativo. Poderosas
transformações similares ocorrem cada vez que um ácido inorgânico,
álcali ou sal é submetido à eletrólise.
A
eletrólise é hoje usada extensivamente para incrustar metais caros
em objetos feitos de metais mais baratos. É também usada para
incrustar metais resistentes à corrosão como o cromo, cádmio e o
níquel, em objetos feitos de metais resistentes como o aço, que de
outra maneira se enferrujariam excessivamente.
A
eletrólise é também responsável pela grande indústria de alumínio.
Desde 1825, Wöhler tinha isolado alguns pedaços de alumínio no
laboratório, mas o processo era demasiado dispendioso para aplicação
comercial. O minério comum de alumínio, a bauxita, tem a fórmula Al2O3,
que é semelhante ao óxido de ferro Fe2O3, ou
hematita. Há séculos que os químicos sabiam que o carbono é capaz de
remover o oxigênio da hematita, para produzir ferro metálico.
Entretanto, o carbono não pode separar o alumínio do seu companheiro
químico, o oxigênio. O alumínio tem atração muito mais forte pelo
oxigênio que o carbono. Falando de outra maneira, o alumínio é um
agente redutor mais poderoso que o carbono.
Se o
óxido de alumínio fosse solúvel na água, teria sido possível separar
o metal passando a corrente pela solução. Infelizmente, a bauxita
não se dissolve na água. Mas mesmo esta dificuldade pode ser vencida
se o composto puder ser fundido a uma temperatura razoavelmente
baixa. Como as soluções aquosas, os compostos fundidos também podem
conduzir 'eletricidade'. Lamentavelmente, a bauxita funde-se a uma
temperatura muito elevada --- demasiado elevada para ser
comercialmente praticável.
O impasse foi contornado em 1886 pelo jovem químico
Charles Martín Hall, que teve uma
idéia original. Talvez ele pudesse encontrar na natureza um mineral
que dissolvesse o óxido de alumínio a uma temperatura razoavelmente
baixa. Trabalhando no barracão de madeira de seu pai, ele tentou um
mineral após outro. Logo ele surgiu com uma rocha branca e de
aspecto vítreo da Groelândia, chamada criolita. Ela se funde
facilmente e, quando a bauxita foi lançada sobre ela, rapidamente se
dissolveu. Com grande excitação, Hall passou uma corrente elétrica
pela solução quente e viu alumínio branco e metálico depositar-se no
elétrodo negativo!
Usando seu novo processo, Hall organizou uma companhia para
fabricação de alumínio, que foi chamada de Aluminum Company of
America. Esta é, ainda hoje, o maior produtor de alumínio do mundo.
Utilizando o processo de Hall, os produtores fazem milhões de
toneladas de alumínio todos os anos, vendendo-o a poucos pence a
libra.
Na tabela
periódica existem muitos metais cuja extração do minério é ainda
custosa e ineficiente. Talvez um lampejo de gênio na mente de algum
jovem químico possa logo liberar um ou mais deles para o serviço do
homem. As rochas comuns que nos cercam contêm riquezas que podem ser
reveladas por um cientista que tenha a idéia certa.
Linhas estranhas no espectro da luz
Ao lado da 'eletricidade', o estudo da luz encontrou
finalmente o caminho da Química. Em 1802,
W. H. Wollaston (1766 -1828) observou faixas escuras no
espectro da luz solar --- luz esta que tinha passado por um prisma.
Ele presumiu que tais faixas fossem os limites das cores naturais.
Em 1814, o fabricante bávaro de instrumentos,
Joseph Fraunhofer (1787 -1826)
construiu um poderoso instrumento ótico novo, chamado
espectroscópio, e fez cuidadosas observações com ele. Conforme
ilustramos abaixo, um feixe de luz é formado por meio de uma
estreita ranhura e uma lente. Essa estreita faixa de luz é passada
por um prisma e vista através de um pequeno telescópio. A luz é
refratada pelo prisma, sendo cada cor infletida em grau diferente.
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O
espectrocópio |
O
observador vê tantas linhas quantas são as cores (ou comprimentos de
onda) existentes na fonte de luz. A luz branca comum dá uma
quantidade infinita de linhas, que se juntam ou sobrepõem para
formar um espectro contínuo. Mas quando Fraunhofer observou a luz
solar através de seu espectroscópio, descobriu muitas linhas escuras
no espectro, como se certas cores estivessem faltando. Essas linhas
mantinham sempre a mesma posição no espectro --- cada uma
correspondendo a um determinado comprimento de onda que, de alguma
maneira, tinha desaparecido da luz solar. ele constatou as mesmas
linhas escuras em todas as formas de luz solar, direta ou refletida
pelas nuvens, pela Lua ou pelos planetas. Entretanto, estranhamente,
os espectros das estrelas tinham distribuições diferentes de linhas.
Em 1859,
Gustav Kirchoff (1824 -1887),
trabalhando com Robert Bunsen
(1811 -1899), mostrou que há uma conexão entre essas linhas e certas
espécies de matéria. Kirchoff vaporizou vários elementos em uma
chama não-luminosa, e descobriu que cada elemento produz uma série
característica de linhas brilhantes, quando vista através de um
espectroscópio. Enquanto um sólido incandescente produz um espectro
contínuo de todas as cores, um elemento vaporizado produz apenas uma
série de linhas brilhantes discretas. A localização de tais linhas
brilhantes no espectro - seu padrão de cor - é diferente para cada
elemento. Estava ali, então, um modo novo e maravilhoso de detectar
a presença de um elemento pelas linhas brilhantes reveladoras que
ele emite. Como essas linhas são emitidas por substâncias
vaporizadas, são chamadas "espectros de linha brilhante" ou "de
emissão".
Kirchoff mostrou também que as linhas brilhantes relacionavam-se com
as linhas escuras observadas por Wollaston e Fraunhofer no espectro
solar. Ele descobriu que os elementos, em sua forma gasosa, são
capazes de absorver os mesmos comprimentos de onda (cores) que são
capazes de emitir, e somente esses. Quando a luz solar passa através
da atmosfera do Sol, os elementos gasosos daquela atmosfera absorvem
certos e determinados comprimentos de onda. Isto acarreta linhas
escuras correspondentes no espectroscópio, em contraste com o fundo
brilhante do espectro contínuo. Por exemplo, o sódio produz duas
linhas amarelas bastante próximas, quando é vaporizado em uma chama.
Mas se a luz incandescente (que contém todos os comprimentos de
onda) passar através de vapor de sódio, a luz correspondente às duas
linhas amarelas é absorvida e não pode atingir o espectroscópio. O
espectro resultante é chamado de "espectro de linha escura" ou "de
absorção". Com a descoberta dos espectros de linha escura e de linha
brilhante, tornou-se possível analisar quimicamente a atmosfera do
Sol e das estrelas, bem como as substâncias da Terra.
Os elementos insociáveis
A análise espectral da luz do Sol mostrou que a
cromosfera, um envoltório de gás incandescente em torno do Sol,
consiste principalmente de hidrogênio, cálcio e algo que dá uma
linha espectral amarela não observada anteriormente na Terra.
Joseph Lockyer (1836 -1920)
concluiu em 1868 que a linha era causada por um elemento novo, que
ele chamou de helium, palavra grega que significa "sol". Não
obstante, o hélio não foi aceito imediatamente como um novo
elemento. Mendeléev nem mesmo o incluiu em sua tabela, porque ele
não se ajustava a nenhuma coluna. Mais tarde,
Hillebrand descreveu um gás
expelido pela cleveíte. William Ramsay
(1852 -1916) obteve uma amostra do gás do mesmo mineral, vaporizou-a
e detectou a linha espectral do hélio de Lockyer. Tinha descoberto
um novo elemento, que não se combina com qualquer outro elemento
para formar um composto; um elemento que não se enquadra em nenhum
lugar da tabela periódica de Mendeléev. Aquele era o primeiro de uma
série de estranhos novos elementos, jamais sonhados em toda a
história, elemento esse que foi primeiramente detectado pela análise
espectroscópica do Sol.
Em 1892,
Lorde Rayleigh (1842 -1919)
observou que o nitrogênio do ar é mais denso que o nitrogênio dos
compostos químicos. Talvez o gás atmosférico que resta quando são
extraídos do ar o oxigênio e o dióxido de carbono não seja
nitrogênio puro. Talvez esse gás seja uma mistura de nitrogênio com
um ou mais gases até então não descobertos. Lorde Rayleigh e Ramzay
planejaram uma série de investigações para isolar o gás
desconhecido. Fizeram passar o nitrogênio do ar sobre magnésio
quente, que se combina com o nitrogênio para formar nitrito de
magnésio, Mg2N2. Quando todo o nitrogênio já
se esgotara, ainda restava uma pequena quantidade de gás. Esse gás,
que não combinava com qualquer elemento conhecido, foi chamado de
argônio, da palavra grega argos: inerte ou inativo. O
argônio era cerca de dez vezes mais pesado que o hélio.
Depois da
descoberta do hélio e do argônio, Ramsay concluiu que
devia existir uma família inteiramente nova de elementos. Predisse,
e mais tarde descobriu (juntamente com Travers), três novos gases:
neônio, criptônio e xenônio. Todos os três
foram obtidos do ar líquido em quantidades extremamente pequenas. Em
1909, Ramsay e Gray descobriram um sexto gás da família, o rádon
radioativo, que é emitido pelo rádio. Como os outros gases inertes,
o rádon (radônio) revelou-se quimicamente inativo.
Os seis
gases chamados nobres - jamais
sonhados, mesmo por Mendeléev - constituíam um novo e estranho grupo
de elementos. Mais tarde, foi chamado de grupo zero da tabela
periódica. Esses elementos insociáveis
recusavam-se a unir com os metais sódio e potássio, que são
extremamente ativos. Mesmo o flúor, o mais violento dos não-metais,
não podia induzi-los a formar compostos. Além de serem ermitões
químicos, esses elementos do grupo zero são incolores e inodoros.
Não admira que sua presença tivesse escapado a qualquer observação
durante tanto tempo.
A
despeito de sua inércia aparente, os elementos do grupo zero estão
desempenhando trabalho importante. Vários deles são usados nos
sinais elétricos; o hélio provê um substituto seguro e efetivo para
o hidrogênio utilizado nos balões; e o argônio é usado nos bulbos
das lâmpadas elétricas, para aumentar sua duração.
Desde a
publicação da Tabela Periódica dos Elementos de Mendeléev,
vinte e três novos elementos foram descobertos, elevando o total
para oitenta e seis. A teoria atômica de Dalton foi comprovada no
laboratório e levou a um conhecimento novo e profundo da própria
substância do mundo. Materiais novos e maravilhosos surgiram dos
tubos de ensaio, modificando completamente o modo de vida antigo. A
Química assumiu seu lugar de direito, ao lado da Física, da
Astronomia e das matemáticas, como uma atividade dinâmica e
frutífera do espírito científico. Mas ainda havia muitas perguntas
não respondidas. O átomo supostamente imutável apresentava provas
inconfundíveis de modificação, transformando-se a si mesmo de átomo
para íon. Como podiam as propriedades do cloro modificar-se tão
drasticamente entre os dois estados? Como a 'eletricidade'
desempenha seu papel nesse mistério? Por que a 'eletricidade' se
propaga em íons e não em átomos?
Perguntas desta espécie deixavam perplexos os grandes espíritos da
época. Sua solução levou eventualmente à grande explosão do
conhecimento científico que o mundo está agora (e sempre)
presenciando. Mas antes de discutirmos as relações entre a
'eletricidade' e a matéria, é importante retomar o fio de nossa
história, que havia sido interrompido com a derrubada do flogístico.
O elemento fogo já não era um elemento; mas ainda exigia uma
explicação, pois a vida e toda atividade humana somente se processam
com sua ajuda.
Voltemos, portanto, ao estudo desta quantidade importante e
'misteriosa', o calor.
Nota: Era
1962, Meil Bartlett, da Universidade da Colúmbia Britânica, produziu
um composto de xenônio, platina e flúor. A química dos gases nobres
inclui agora muitos compostos, e promete ainda lançar nova luz sobre
a natureza da ligação química.
*** Segue
Gelo, água e vapor postos a trabalhar ***
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