Lavoisier: pai da Química

Continuando a traduzir o capítulo 6 nós deparamos com Lavoisier, considerado não por acaso o pai da Química. Lavoisier foi um cientista de grande produção, desta forma há milhões de formas de abordar sua vida e produção. Deixo claro que tentei reproduzir ao máximo o escrito do autor, sem modificar ou adicionar outros fatos que conheço por ja ter estudado sobre. Assim o texto abaixo não foi complementado pela minha fala. Em uma outra oportunidade (ou seja, depois que o meu trabalho sobre Lavoisier for publicado) irei expor tudo que pesquisei ao longo desse ano e compartilhar com todos outros pontos de sua produção.
Como disse anteriormente eu estou fazendo essas traduções com objetivo de estudar e aumentar o meu contato com a lingua inglesa, assim peço desculpas e a colaboração daqueles que puderem ler e notarem algum erro.

Espero que gostem!

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Antoine Lavoisier (1743-94), justamente considerado pai da Química Moderna, é importante não só pelas suas descobertas originais, mas também por fornecer o melhor possível para seus contemporâneos. Em especial ele ter sido o primeiro a estabelecer a verdadeira natureza do fogo, embora os resultados experimentais que o permitiram chegar a essa conclusão não eram seus. Lavoisier com uma idéia única realizou com grande significância em pesquisa química realizada na segunda metade do século XVIII, não apenas na França, mas também na Inglaterra e na Suécia. O foco principal de sua pesquisa era o ar, e como ele responde à vários processos, em particular, ao ser aquecido. Ar e fogo são dois dos quatro elementos aceitos desde a antiguidade como fundamentais constituintes da matéria na Terra.

No século XVIII, a Química estava no foco da revolução científica. O século teve uma falsa partida com a teoria de combustão do flogístico, desenvolvida pelo químico Alemão Georg Stahl (1660-1734), que veio a ser aceita por explicar todas reações envolvendo calor e fogo. Flogístico era um fluído presente na combustão das substâncias, que é perdido quando a substância é queimada. Essa perda explica não apenas a transformação de uma substância em si, mas do ar ao seu redor. No fogo, a madeira perde o Flogístico sendo reduzida à cinzas, e o ar o ganhou com mudanças notáveis de propriedades – mas não para deixar de ser ar. Ao longo do século XVIII os muitos químicos engenhosos incorporaram essa teoria no resultado de seus experimentos, mesmo com seu efeito cumulativo, que a fazia a teoria de Stahl sempre mais improvável. Lavoisier, mostrando que o Flogístico não é preciso para explicar os resultados dos experimentos, iniciando o avanço para a química que conhecemos hoje.

Lavoisier, embora nascido em uma família grande, próspera e unida, cresceu em uma família muito ambiciosa, de forma que presenciou um pouco da primeira, e um pouco da última. Como filho único para viver além da infância, era natural que se tornasse advogado aceitando esse caminho de poder e influência, mas seu interesse era pela ciência. Desde muito jovem sua estratégia era olhar para escritórios e empregos que o recompensassem materialmente de forma que cobrisse os custos de sua prática científica, o que poderia ser considerável para alguém que se dedica à experimentação. No século XVIII, na França, talvez, a estratégia de Lavoisier poderia ter sido apenas favorecida se toda fatura fosse tomada da realidade política. Nos seus primeiros quarenta anos, sua vida não era somente de aceitar imposições do Estado centralizador, em que o Rei é o manancial de poder e amparo, mas também avançava em seus interesses.

Lavoisier, embora sempre compromissado com a vida pública na França, foi ainda sujeito às limitações do governo, tais como foram na França Pré-Revolucionária, e recebeu críticas ao longo de sua vida. Tanto que quando a iniciou-se a Revolução, Lavoisier paga com sua vida, pela sua aderência ao antigo regime.

Em 1760, Lavoisier completou dezessete anos, após sua brilhante escola de carreira, foi matriculado na Universidade de Paris para estudar Matemática e Filosofia. Após um ano, aproximadamente, comutada três anos de direito, mas sem abandonar seu interesse científico. Participou de leituras públicas, fez cursos privados, e trabalho de campo. Considerando que a Academia tem apenas cinqüenta e cinco membros, divididos entre seis diferentes ciências, com novas eleições dependentes de uma vaga, Lavoisier foi ambicioso para um homem na casa dos vinte. Não obstante, ele elaborou duas estratégias de frente que trouxeram seu sucesso quando ele estava apenas com vinte e cinco anos.

Primeiramente, com permissão real, Lavoisier participou de uma competição para desenvolver a melhor forma de iluminação para as ruas de Paris e foi premiado com a medalha de ouro pela Academia. Em seguida, com seu olhar voltado para a química – uma entre as seis Ciências reconhecidas- Lavoisier apresentou dois artigos sobre análise de gesso.

Cientificamente estas fora ousadamente inovadoras. Havia duas formas de análise, a úmida e a seca. A última, agora conhecida como análise destrutiva por calor, que era o padrão da química do século XVIII. Lavoisier aplicou isso também para descobrir que o gesso, quando aquecido, perde um quarto de seu peso em um vapor que se mostrou como água pura. O processo poderia ser reversível ao adicionar água posteriormente, por retornar ao seu estado inicial. O caminho úmido agora conhecido como análise com solvente, mostrou que o gesso é ‘um verdadeiro sal neutro que se torna sólido por fixação de água ao formar cristais’. Essa propriedade fez do gesso o material ideal para a fixação de ossos quebrados: este é o gesso original de Paris, que tem sido conhecido recentemente substituído por fibra de vidro em cirurgias ortopédicas.

Lavoisier escreveu seus experimentos com gesso em dois artigos para a Academia em 1765 e em 1766. Imediatamente após o segundo artigo surgiu a vaga para adjunto (a mais baixa) em química, mas Lavoisier embora apoiado a dentre pequena lista, não foi eleito. Um homem que não desiste nunca, Lavoisier continuou junto com sua parte experimental, pesquisando técnicas para determinar a massa específica dos líquidos. Isso significa comparar o peso do líquido, em comparação com o da água em condições padrão: ele trabalhou com hidrômetros, instrumentos feitos de duas formas, variando a imersão e com imersão constante. (a forma é familiar, sob a forma utilizada nas garagens para medir a acidez das baterias de carro.)

Esse trabalho complementa os resultados de Lavoisier já obtido com balanças de padrão acurado e alta precisão, produzindo importantes e novos resultados. Esses relacionados particularmente com a medida de acidez, à luz da hipótese de Lavoisier, eram causados por um único elemento. Mais uma vez artigos foram escritos para a Academia nos meses iniciais de 1768. Novamente surgiu uma vaga para químico adjunto, mas agora Lavoisier conseguiu a maioria dos votos. A nomeação, porém, teve a prerrogativa do Rei, embora tenha nominado outro candidato – em razão da antiguidade, e a serviço do Estado – também permitiu Lavoisier ser como um adjunto complementar. Em 1 de Junho de 1768 ele foi formalmente aceito como membro.

Antecipando não só a sua eleição, mas também os custos futuros com a continuação de seus experimentos, Lavoisier foi dar um passo inicial em 1768 o qual mais tarde viria a pagar com sua vida. Sua avó tinha morrido em janeiro e, seguindo o conselho de uma família amiga, ele investiu um considerável legado em um pedaço no Imposto Real da Fazenda. Sob a monarquia francesa isto assegurou-lhe receitas substanciais sobre a arrecadação de impostos- uma atividade suportada com todo o poder do Estado. Dado que um popular descontentamento na frança foi em grande parte causado por duros e injustos impostos, Lavoisier, sem querer, permitiu-se tornar refém de uma considerável fortuna. Como um membro da Academia, com uma força Record de serviços para o Estado, todos eles – em um tempo sem jornal do tablóide- não conta para muito no círculo de Lavoisier.

Para mais de vinte anos, o jovem acadêmico continuaria suas pesquisas, combinando as com uma sucessão de públicos apontamentos científicos. Lavoisier foi progressista em quase tudo que fez em esfera pública, foi focado no uso dos recursos nacionais da França, durante um Estado de extrema negligência, mas eficiente. Seu trabalho ampliou os horizontes de Paris, mas enquanto viajava, e em uma zona rural onde, há muito tempo, interesses especiais poderiam bloquear qualquer reforma, ele ainda guardava a grande transação. Ao mesmo tempo Lavoisier continuou com experimentos e publicações. A direção que ele estava se movendo em para estabelecer as propriedades químicas fundamentais do ar, um assunto que, quando ele teve a primeira idéia no começo de 1760, ele encontrou ser ‘composto de absolutamente incoerentes idéias e improváveis suposições... sem método de instruções, e... intocável pela lógica da Ciência’. O fenômeno no centro de sua pesquisa foi elementar, embora tenha sido pouco notado. Ferro e Cobre em pó, expostos ao ar mudam para ferrugem e azinhavre. Ao mesmo tempo aumentam sua massa. Por esse processo ar foi fixado em um sólido metálico.

Lavoisier também descobriu que a produção de ácido sulfúrico, foi feita por mistura de enxofre queimado com água, envolvendo o ganho de uma massa similar. O mesmo resultado poderia ser alcançado com o fósforo. A única explicação foi que no processo de queima, ar foi mais uma vez fixado no elemento. Acreditando que ‘ar’ era o constituinte universal dos ácidos, ele propôs o termo ‘oxigênio’, do grego oxys, significando ácidos. O oxigênio foi primeiramente descoberto por Joseph Priestley (1733-1804), como Lavoisier reconhece, mas quem foi apenas outro caso de uma descoberta britânica com uma explicação francesa. Lavoisier foi capaz de resumir seus resultados em termos gerais:

Existe ar em duas formas na natureza. Às vezes aparecem de forma altamente atenuada, altamente dilatada, como um fluído altamente elástico, tal que nós respiramos. Em outro momento o ar é fixado em substancias e combinados intimamente, perdendo suas propriedades iniciais. O ar nesse estado não é um fluído, mas torna-se solido, e só pode recuperar a sua fluidez se a substância com a qual ele foi combinado, for destruída.

Essa análise ainda é falha se pensarmos em termos da complexidade do ar existente na natureza. A atmosfera em nossa volta nos abastece com uma mistura de oxigênio e nitrogênio, porque o organismo animal precisa de oxigênio para a manutenção da vida. Ela também contém dióxido de carbono, essencial para a vida das plantas (no processo de fotossíntese), mas com a sua manutenção produzida pela respiração dos animais.

O dióxido de carbono (CO₂), produzido por reação entre ácido sulfúrico e carbonato, foi descrita por Joseph Black (17728-99) em 1754, de modo que o ‘ar fixo’ tornou-se o primeiro dos gases a analisado quimicamente. Black o produziu por calcinação, e mostrou que não suportava nem a vida, e nem a combustão. A existência de outros gases no ar foi demonstrada pela primeira vez, mas levaria muitos anos até que as suas aplicações começassem a aparecer – um processo no qual Lavoisier desempenhou um papel fundamental.

Paris, em 1772, tomou conhecimento que Priestley na Inglaterra obteve sucesso em fixar o novo ‘ar’ em água. Por um diferente e complicado processo reacional. Isso levou Lavoisier a usar a lente de focalização da Academia para ver o que acontecia com um diamante ao ser aquecido em uma câmara de vácuo. De fato uma reação ocorreu, mas sem combustão (que era sua expectativa), levou se a pesquisar para obter uma explicação geral como um por que ‘ uma chama, mas não concentrada de luz solar, irá levar substância inflamáveis a pegar fogo?’. Antes sua explicação, poderia ser completa, mas percebeu-se que ainda faltava muito.

Em 1766 o químico inglês Henry Cavendish (1831-1810), investigando o ‘Ar artificial’ que compunha a atmosfera terrestre, hidrogênio isolado. Seu nome é ‘Ar inflamável’ identificando-o como Flogístico, pelo seu poder de reagir quase que em combustão espontânea. Em 1783, Lavoisier, trabalhando com Pierre Simon de Laplace (1749-1827) – que mais tarde seria conhecido na física matemática. – utilizou seus experimentos para o ‘ar inflamável’ (produzindo por reação entre o ferro e o ácido sulfúrico). Essa associação entre a demonstração do o ‘ar inflamável’ e do ‘ar vital’, queimados simultaneamente, formam água. (Um ano após, em 1784, Cavendish obteve o mesmo resultado utilizando faísca elétrica para explodir o hidrogênio). Pela primeira vez a água foi provada não ser um elemento, mas um composto, uma descoberta que foi a abertura dos caminhos para o ‘conjunto de revolucionárias teorias de Química’. No mesmo ano, 1783, os irmãos Montgolfier, como relatado no capítulo 3, conseguiram lançar o primeiro balão de ar quente. Lavoisier fez imediatamente balões com hidrogênio, algo muito mais leve do que o ar quente – uma idéia de viagens aéreas realizadas no século XX que apresentaram conseqüências fatais.

Em 1774 Priestley visitou Paris e contou a Lavoisier das extraordinárias propriedades do ‘ar’ liberado pelo aquecimento, intensamente, a precipitação do mercúrio vermelho (um produto do aquecimento moderado do mercúrio metálico). Lavoisier investigando ‘ar’ produzido desta forma era muito melhor para a combustão e a respiração do que o ar atmosférico comum. A conclusão que ele chegou foi ‘o ar que nós respiramos contem um quarto de ar verdadeiro’, o resto, que não é respirável, é Nitrogênio, identificado por Priesley e um dos dois constituintes da amônia, e o outro sendo o hidrogênio. Amônia, em si, é um gás que Priesley descobriu por aquecimento de sais naturais em uma retorta (processo utilizado para descobriu muitos outros gases – como oxido nítrico, conhecido como gás hilariante). O desenvolvimento do experimento levou Lavoisier a separar o ar atmosférico em partes saudáveis e tóxicas. A primeira categoria consistia simplesmente de oxigênio, enquanto na outra categoria estavam os ‘ares’ produzidos pela respiração (isto é, dióxido de carbono), em uma porção não respirável de atmosfera (nomeado Moffete* por Lavoisier).

Lavoisier também utilizou os resultados dos experimentos conduzidos por Priestley e apresentados na Sociedade Real de Londres para explicar o papel do oxigênio na respiração. Para apoiar suas conclusões sobre a combustão e a respiração nos pulmões, ele observou que tanto sangue quanto metais como o mercúrio, chumbo e ferro, ficam de coloração avermelhada. Finalmente, em 12 de Novembro de 1777, ele apresentou à Academia sua Memoir on the General Nature of Conbustion ( com uma nota de que ainda eram necessários novos experimentos). Não obstante o artigo apresenta ‘a hipótese que explica de uma maneira satisfatória todos os fenômenos de combustão, calcinação, e mesmo, em parte, aqueles que acompanham a respiração dos animais.

Lavoisier, em seguida, procedeu para a eliminação da teoria do Flogístico, ao expor a sua explicação alternativa:

A matéria do fogo ou luz é muito sutil e elástico fluido circunda todas as partes do planeta que nos vivemos, que penetra com grande facilidade em todos os corpos de que são compostos, e que tende, quando livre, a se distribuir de maneira uniforme em tudo... Esse fluído dissolve um grande número de corpos,... Combina-se a todo instante com água, com sais, e ácidos combinam com metais... O corpo combinado e dissolvido no fluído do fogo realmente perde as suas propriedades iniciais e adquire novas que a tornam mais parecida com a matéria do fogo.

Com o benefício da retrospectiva, isso é muito insatisfatório: Lavoisier estava fora da frigideira dentro do fogo. Equiparar fogo com luz certamente era um avanço, mas Lavoisier claramente falhou ao observar o fogo pela perspectiva da violenta reação entre fogo e oxigênio e alguns combustíveis materiais. Lavoisier pode ter destruído o Flogístico, mas o Calórico, que ele colocou em seu lugar, deu mais problemas do que soluções.

O fogo aparece tanto como causa quanto como efeito de reações nas quais ele aparece. Lavoisier falhou, entretanto, ele percebeu essencialmente um subproduto, que era observado por incandescência. Dificilmente isso poderá ser utilizado contra ele, desde a física básica (descrito no capítulo 7) foi ignorado até a segunda metade do século XIX.

Quando a revolução iniciou na França, Lavoisier continuou a ser dominante no mundo da Ciência e, no capítulo 2 mostra sua importância no estabelecimento de um padrão internacional de um sistema de pesos e medidas. Não obstante, ele tinha sido um coletor de impostos, condenado à guilhotina em 1794. A perda desse homem da Ciência no algo de seu poder é incalculável. Como seu contemporâneo, o matemático Joseph Lagrange (1736-1813) disse,’Em apenas um instante cortaram sua cabeça, e provavelmente um século não será suficiente para produzir outra como essa.’ Com sua morte brutal, é hora de ver o que la perfide Albion, salvo da revolução, contribuiu para a química.

Continua...

* Não consegui uma tradução formal em meu dicionário e nem na internet, mas o significado da palavra, no que eu pesquisei, está ligado aos gases de atividade vulcânica fonte: http://www.thefreedictionary.com/mofette