domingo, 21 de junho de 2009

A História da alquimia e da iatroquímica



Alquimia

Vista sob diversos aspectos, a Alquimia pode ser interpretada de inúmeras maneiras. A hipótese de que ela seria a verdadeira precursora da Química é a mais aceita, já que os relatos comprovam que, mesmo tendo-se incerteza a respeito da realização ou não da Grande Obra, muitas substâncias foram encontradas, desenvolveram-se diversas técnicas e foram obtidos resultados muito interessantes no que diz respeito aos processos químicos. A discussão que envolve sua raiz científica ou pseudocientífica também pode ser realizada levando-se em conta pontos de vista de diversos autores. Como verdadeira precursora da Química, a característica de ciência é a mais correta. Já como obra de charlatanismo ou da ilusão dos antigos cientistas ou pseudocientífica também pode ser realizada levando-se em conta pontos de vista objetivos do homem atual podem levá-lo à autodestruição, com o uso indevido das práticas químicas.
Mistério e obscuridade cercam as origens da Alquimia. A hipótese de que ela teria surgido no Egito é a mais provável, mas há relatos de que seus princípios teriam sido utilizados pelos chineses em tempos mais remotos, o que não deixa, portanto, certeza absoluta a respeito de sua data exata de início e de transição para a química moderna. A versão mais tradicional para a origem da Alquimia é a de que tudo teria começado a se desenvolver em Alexandria, centro de convergência cultural da idade clássica que atraía estudiosos de todas as partes do mediterrâneo para sua grande biblioteca, o Templo das Musas. A difusão de três correntes é tida como a responsável pela existência da arte alquímica. Seriam elas a filosofia grega, o misticismo proveniente do Oriente e a tecnologia egípcia. A absorção de ciências ocultas dos mais variados lugares do mundo como Síria, Mesopotâmia, Pérsia, Caldéia e Egito, resultaram em um caráter místico. Mas a sabedoria espiritual não era o principal objetivo dos alquimistas. Estes queriam realizar a Grande Obra Alquímica, a Pedra Filosofal, nome que segundo a língua sagrada significava a pedra que traz o signo do Sol. Com o passar do tempo, o caráter místico da alquimia foi desaparecendo, e no final do século XI, na época da Inquisição, muitos dos alquimistas que trabalhavam para a nobreza européia tornaram-se médicos e astrólogos.
Há quem diga que os alquimistas conseguiram realizar seus maiores sonhos, que seriam a Pedra Filosofal e o Elixir da Longa Vida, possibilitando, assim, o surgimento dos laboratórios, de novos elementos químicos, de grandes sucessos na metalurgia, na produção de papiros e, certamente, iniciando uma nova ciência que mais tarde viria a ser denominada Química.



A iatroquímica

A iatroquímica pode ser reconhecida como um conjunto de idéias que explicavam o funcionamento do corpo humano e as doenças segundo processos químicos. Neste contexto, a principal inovação desta escola foi a introdução de compostos químicos no tratamento de doenças, em contraposição à idéia dos galenistas de que apenas forças ocultas, aliadas às ervas medicinais, surtiriam efeito na cura dos males do corpo.
Surgida sob os punhos de Paracelsus e organizada sob a mente de Van Helmont, a iatroquímica reinou absoluta durante o século VII, até a introdução das idéias iatromecânicas de caráter oposto à iatroquímica. A escola iatromecânica explicava as doenças e o funcionamento do corpo humano segundo processos puramente mecânicos e representou, de certa forma, uma complementação das idéias iatroquímicas.
As idéias da iatroquímica eram carregadas de um cunho sobrenatural e influenciadas pelos galenistas. O próprio Van Helmont achava que os fenômenos vitais eram determinados por uma força misteriosa chamada “arqueus” situada na região estomacal.
A grande causa do surgimento da iatroquímica foi o desenvolvimento da alquimia. Segundo esta, era possível a transformação de quaisquer metais em ouro, ou seja, “a transmutação pela pedra filosofal”. Procurar o processo que permitiria tal proeza fez com que muitos alquimistas realizassem experiências sem critérios científicos bem estabelecidos, sem um método, o que gerou uma grande quantidade de resultados que não atingiram o objetivo da transmutação. Com tantos experimentos, muitas novas substâncias químicas foram descobertas, o que incentivou seu uso no tratamento de doenças, exatamente o que era pregado pela iatroquímica.
Obviamente, surgiram resistências a este tipo de abordagem. A Faculdade de Medicina de Paris, ainda galenista, não adotava as idéias iatroquímicas enquanto que a Faculdade de Montpellier as adotava. O tiro de misericórdia às idéias galenistas foi dado quando o rei da França declarou ter sido curado de uma enfermidade após ter ingerido vinho com antimônio e proclamou a excelência deste último como medicamento.
A maioria dos iatroquímicos era formada por médicos que foram severamente criticados por suas idéias. Dizia-se que eram mais especuladores, mais cientistas de gabinete do que homens ligados à realidade das doenças e da morte. Apesar das críticas e do cunho sobrenatural que ainda permeavam a iatroquímica, não se pode negar que esta estendeu os limites dos tratamentos de doenças, muitos foram modificados e outros surgiram, fornecendo condições para o desenvolvimento da farmacologia.



Durante todo o processo de desenvolvimento da Alquimia, alguns nomes destacaram-se da grande massa de alquimistas, por realizarem importantes evoluções na arte alquímica. Como: Nicolas Flamel, Nostradamus, Paracelso, Isaac Newton, Roger Bacon.

A História da estrutura atômica



450 a.C. - Leucipo

Concluiu que a matéria pode se dividir em partículas cada vez menores.

400 a.C. - Demócrito

Responsável pela denominação átomo para a menor partícula de matéria (a= não; tomo= divisível). É considerado o pai do atomismo grego.

60 a.C. - Lucrécio

Autor do poema “De Rerum Natura”, através do qual foi consolidado o atomismo de Demócrito.

1661 – Boyle

Autor do livro “Sceptical chemist”, no qual defendeu o atomismo e deu o primeiro conceito de elemento com base experimental.

1808 - Dalton

Responsável pelo primeiro modelo atômico com base experimental. Concluiu que o átomo seria uma partícula maciça e indivisível. Seu modelo, também conhecido como “Bola de bilhar” vingou até 1897.

1834 - Faraday

Realizou um estudo quantitativo de eletrólise, através do qual surgiu a idéia da eletricidade associada aos átomos.

1859

Primeiras experiências de descargas elétricas em gases a pressão reduzida (ao redor de 10 mmHg). Descoberta dos "raios" posteriormente chamados catódicos.

1874 - Stoney

Admitiu que a eletricidade estava associada aos átomos em quantidades discretas. Primeira idéia de quantização da carga elétrica.

1879 - Crookes

Primeiras experiências de descarga elétrica a alto vácuo.

1886 - Goldstein

Descargas elétricas em gases a pressão reduzida com cátodo perfurado. Descoberta dos raios canais ou positivos.

1891 - Stoney

Deu o nome de elétron para a unidade de carga elétrica negativa.

1895 - Röentgen

Descoberta dos raios X.

1896 - Becquerel

Descoberta da radioatividade.

1897 – Thomson

Descargas elétricas em alto vácuo (tubos de raios catódicos- Tudo de Crookes) levaram à descoberta do elétron. Propôs o modelo em que o átomo seria uma partícula maciça, mas não indivisível. Seria formado por uma geléia com carga positiva, na qual estariam incrustados os elétrons. Esse modelo atômico ficou conhecido como “Pudim de passas”. Determinação da relação carga/massa (e/m) do elétron.

1898 - Casal Curie

Descoberta do polônio e do rádio.

1900 - Max Planck

Teoria dos quanta.

1905 - Einstein

Teoria da relatividade. Relação entre massa e energia (e = mc2). Esclarecimento do efeito fotoelétrico. Denominação fóton para o quantum de energia radiante.

1909 - Millikan

Determinação da carga do elétron.

1911 - Rutherford

Afirmou que o átomo não seria maciço nem indivisível. O átomo seria formado por um núcleo muito pequeno, com carga positiva, onde estaria concentrada praticamente toda a sua massa. Ao redor do núcleo ficariam os elétrons, neutralizando sua carga. Este é o modelo do átomo nucleado, um modelo que foi comparado ao sistema planetário, onde o Sol seria o núcleo e os planetas seriam os elétrons.
Em 1.911, Rutherford e sua equipe de colaboradores utilizaram o polônio como fonte de partículas alfa. Esse elemento radioativo emite contínua e espontaneamente partículas alfa de seus átomos. Já se sabia que essas partículas eram dotadas de carga elétrica positiva, com massa 4 x 1.836 vezes maior que a dos elétrons, e eram emitidas com velocidade da ordem de 20.000 Km/s. As partículas alfa são invisíveis, porém, ao colidir em substâncias fluorescentes, como o sulfeto de zinco (ZnS), produzem cintilações que podem ser detectadas.
Um fragmento de polônio foi colocado no interior de um bloco de chumbo com um orifício através do qual saía um feixe de partículas alfa provenientes do polônio.
Diante do feixe de partículas alfa foi colocada uma chapa recoberta internamente com material fluorescente (ZnS), para que nela se registrassem as cintilações provocadas pela colisão das partículas alfa.
Colocando uma lâmina fina de ouro (Au) interceptando o feixe de partículas alfa, Rutherford e seus colaboradores notaram que a grande maioria das partículas alfa atravessava livremente a lâmina, como se nada existisse em seu caminho, e continuava produzindo cintilações numa região da chapa fluorescente, o que indicava que as partículas alfa se propagavam na mesma direção, sem sofrer nenhum desvio. Ocasionalmente, porém, algumas partículas alfa eram desviadas de sua trajetória, ao atravessar a lâmina, e iam produzir cintilações em pontos afastados da região de incidência da grande maioria das partículas alfa.



Muito raramente, algumas partículas alfa eram refletidas ao incidir sobre a lâmina de ouro.
Para esclarecer a passagem das partículas alfa através da lâmina delgada de ouro como se nada existisse em sua trajetória, Rutherford admitiu que a massa dos átomos constituintes da lâmina deveria estar concentrada em pequenos núcleos.
Para explicar o desvio de algumas partículas, Rutherford admitiu que esses núcleos teriam carga positiva; como as partículas alfa são positivas, as que passam muito próximo dos núcleos dos átomos da lâmina sofrem um desvio em sua trajetória, pelo fato das cargas de ambos, das partículas alfa e do núcleo do átomo de ouro serem positivas, elas repelem-se entre si.
As partículas alfa que colidiam frontalmente com o núcleo eram refletidas. Como o tamanho do núcleo é muito pequeno em relação ao tamanho do átomo, a probabilidade de uma partícula alfa passar próximo ao núcleo ou colidir frontalmente com ele é muito pequena. Por isso, a grande maioria das partículas alfa atravessava a lâmina de ouro sem sofrer desvio em sua trajetória. Finalmente, como a massa da partícula alfa é 4 x 1.836 vezes maior que a do elétron, ela não poderia sofrer desvios na colisão com ele
Com essa experiência, Rutherford conclui que: átomo é formado por um núcleo muito pequeno em relação ao átomo, com carga positiva, no qual se concentra praticamente toda a massa do átomo. Ao redor do núcleo localizam-se os elétrons neutralizando a carga positiva. Assim, ele "criou" seu modelo atômico.
1913 - Bohr

Modelo atômico fundamentado na teoria dos quanta e sustentado experimentalmente com base na espectroscopia. Distribuição eletrônica em níveis de energia. Quando um elétron do átomo recebe energia, ele salta para outro nível de maior energia, portanto mais distante do núcleo. Quando o elétron volta para o seu nível de energia primitivo (mais próximo do núcleo), ele cede a energia anteriormente recebida sob forma de uma onda eletromagnética (luz).

1916 - Sommerfeld

Modelo das órbitas elípticas para o elétron. Introdução dos subníveis de energia.

1920 - Rutherford

Caracterização do próton como sendo o núcleo do átomo de hidrogênio e a unidade de carga positiva. Previsão de existência do nêutron.

1924 - De Broglie

Modelo da partícula-onda para o elétron.

1926 - Heisenberg

Princípio da incerteza.

1927 - Schrödinger

Equação de função de onda para o elétron.

1932 - Chadwick

Descoberta do nêutron.

Modelo atômico atual

Hoje em dia, consideram-se os seguintes conceitos:

Carga elétrica

Natureza Valor relativo Massa relativa
Próton Positiva +1 1
Nêutron Não existe 0 1
Elétron Negativa -1 1/1836


Camadas eletrônicas

Os elétrons estão distribuídos em camadas ou níveis de energia:

núcleo camada
K L M N O P Q
1 2 3 4 5 6 7
nível

Número máximo de elétrons nas camadas ou níveis de energia:

K L M N O P Q
2 8 18 32 32 18 2


Subníveis de energia

As camadas ou níveis de energia são formados de subcamadas ou subníveis de energia, designados pelas letras s, p, d, f.

Subnível s p d f
Número máximo de elétrons 2 6 10 14

Subníveis conhecidos em cada nível de energia:

Subnível 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 7s

Nível 1 2 3 4 5 6 7
K L M N O P Q

Subníveis em ordem crescente de energia:

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d

Preenchimento dos subníveis

Os subníveis são preenchidos sucessivamente, na ordem crescente de energia, com o número máximo de elétrons possível em cada subnível. (Regra de aufbau)
Os números quânticos indicam a energia do elétron no átomo e a região de máxima probabilidade de se encontrar o elétron.
O número quântico principal (n) indica o nível de energia. Varia de n = 1 a n = ¥, respectivamente, no 1º, 2º, 3º, ... nível de energia.
O número máximo de elétrons em cada nível é dado por 2n2. Entre os átomos conhecidos, no estado fundamental, o número máximo de elétrons num mesmo nível é 32.
O número quântico secundário ou azimutal (l) indica a energia do elétron no subnível. Nos átomos conhecidos, no estado fundamental, há quatro subníveis, representados por s, p, d, f, em ordem crescente de energia.

Subnível s p d f
Número quântico azimutal l = 0 l = 1 l = 2 l = 3

Orbitais

Os subníveis são formados de orbitais. Orbital é a região da eletrosfera onde há maior probabilidade de estar localizado o elétron do átomo. O número máximo de elétrons em cada orbital é 2.
A cada orbital foi atribuído um número quântico magnético (m) cujo valor varia de -l a +l, passando por zero.

subnível s um só orbital s (0)
subnível p três orbitais p (-1) (0) (+1)
subnível d cinco orbitais d (-2) (-1) (0) (+1) (+2)
subnível f sete orbitais f (-3) (-2) (-1) (0) (+1) (+2) (+3)

O orbital s tem forma esférica. Os orbitais p têm forma de duplo ovóide e são perpendiculares entre si (estão dirigidos segundo três eixos ortogonais x, y e z.

Spin

Spin é o movimento de rotação do elétron em torno de seu eixo. Pode ser paralelo ou antiparalelo. A cada um deles foi atribuído um número quântico: + 1/2 e -1/2.

Princípio da exclusão de Pauli

Em um mesmo átomo, não existem dois elétrons com quatro números quânticos iguais.
Como conseqüência desse princípio, dois elétrons de um mesmo orbital têm spins opostos.
Um orbital semicheio contém um elétron desemparelhado; um orbital cheio contém dois elétrons emparelhados (de spins opostos).

Regra de Hund

Ao ser preenchido um subnível, cada orbital desse subnível recebe inicialmente apenas um elétron; somente depois de o último orbital desse subnível ter recebido seu primeiro elétron começa o preenchimento de cada orbital semicheio com o segundo elétron.
Elétron de maior energia ou elétron de diferenciação é o último elétron distribuído no preenchimento da eletrosfera, de acordo com as regras estudadas.

Geometria Analítica: René Descartes




René Descartes, filósofo e matemático, nasceu em La Haye, conhecida, desde 1802, por "La Haye-Descartes", na Touraine, cerca de 300 quilômetros a sudoeste de Paris, em 31 de Março de 1596, e veio a falecer em Estocolmo, Suécia, a 11 de Fevereiro de 1650.

O francês René Descartes (1596-1650) é anunciado como o pai da Geometria Analítica, por ter escrito sua mais famosa obra: Discurso do método para bem conduzir a razão e procurar a verdade nas ciências. Quase todos os livros didáticos de matemática apontam Descartes como o criador da Geometria Analítica.


Descartes diz no seu livro: “Todo problema de geometria pode facilmente ser reduzido a termos tais que o conhecimento dos comprimentos de certos segmentos basta para a construção”, deste modo, podemos perceber que seu objetivo era, em geral, uma construção geométrica, diferentemente da redução da geometria à álgebra como se pensa. A geometria tem duas seções: “Como os cálculos de aritmética se relacionam com operações e geometria” e “Como a multiplicação, a divisão e a extração de raízes quadradas são efetuadas geometricamente”, mostrando que as cinco operações aritméticas correspondem a construções com régua e compasso. O que é mais representativo na geometria é uma teoria de equações algébricas onde Descartes propõe um método para se determinar o número de raízes falsas (negativas) e verdadeiras (positivas) de uma equação.


Descartes imaginando o sistema de coordenadas de um ponto, construiu as bases da Geometria Analítica. Em homenagem a esse fato, denominam-se ainda hoje cartesianos os referenciais em que se representam graficamente as funções.
René Descartes , criou a Geometria analítica no intuito de relacionar a álgebra com a Geometria, possibilitando um estudo mais aprofundado de objetos geométricos. Com o auxílio da Geometria Analítica (GA) podemos, através de métodos algébricos, estudar as propriedades do ponto, da reta e de figuras. No estudo da GA trabalharemos constantemente com o Plano Cartesiano.

Isaac Newton (Dinâmica)


Isaac Newton nasceu em Londres, no ano de 1643, e viveu até o ano de 1727. Cientista, químico, físico, mecânico e matemático, trabalhou junto com Leibniz na elaboração do cálculo infinitesimal. Durante sua trajetória, ele descobriu várias leis da física.

O Princípio fundamental da dinâmica

O princípio fundamental da dinâmica enuncia que a taxa de variação no tempo da quantidade de movimento de um ponto material é igual à soma das forças aplicadas neste ponto. Este princípio é chamado também de Segunda Lei de Newton. F = m x a onde F é a resultante das forças que se aplicam no corpo, m a massa do corpo, e a representa a aceleração do corpo.

As leis da dinâmica

O princípio fundamental da inércia e o princípio fundamental da dinâmica são exatos em certos referenciais galileanos. O princípio fundamental da inércia, o princípio fundamental da dinâmica e o princípio fundamental de ação e reação, são válidos tanto na mecânica clássica, quanto na mecânica relativística.
Na mecânica relativística porém, as leis da mecânica de Newton podem ser tratadas como um caso especial. Por exemplo, são consideradas verdadeiras se a velocidade do movimento do corpo estudado é muito menor do que a velocidade da luz.
A dinâmica então é a parte da física que estuda os movimentos e as suas causas.



As três Leis de Newton (Dinâmica)

A primeira lei e a segunda lei de Newton, escritas em latim, na edição original, de 1687.
Isaac Newton publicou estas leis em 1687, no seu trabalho de três volumes intitulado Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. As leis explicavam vários comportamentos relativos ao movimento de objetos físicos e foi um extenso trabalho no qual ele dedicou-se. A forma original na qual as leis foram escritas é a seguinte:
1ª lei: Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que seja forçado a mudar aquele estado por forças imprimidas sobre ele.
2ª lei: A mudança de movimento é proporcional à força motora imprimida, e é produzida na direção da linha reta na qual aquela força é imprimida.
3ª lei: A toda ação há sempre oposta uma reação igual, ou, as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas a partes opostas.


1- Dinâmica : É a parte da Mecânica que analisa os movimentos, fazendo as relações entre causas e efeitos. As lei de Newton explicam a mêcanica.

Primeira Lei de Newton
1ª Lei de Newton (princípio da inércia): Quando a resultante das forças que atuam sobre um corpo for nula, esse corpo permanecerá em repouso ou em movimento retilíneo uniforme.

Segunda Lei de Newton

2ª Lei de Newton: Princípio Fundamental da Dinâmica

Newton conseguiu estabelecer, com sua 1ª lei, a relação entre força e movimento. Entretanto, ele mesmo percebeu que apenas essa lei não era suficiente, pois exprimia somente uma relação qualitativa entre força e movimento: a força altera o estado de movimento de um corpo. Mas, com que intensidade? Como podemos relacionar matematicamente as grandezas envolvidas?

Nessa 2º lei, o princípio fundamental da dinâmica, ou 2º princípio, as idéias centrais são as mesmas do 1º princípio, só que formalizadas agora com o auxílio de uma expressão matemática, como segue:

F=m.a

Terceira Lei de Newton

Quando dois corpos A e B interagem, se A aplica sobre B uma força, esse último corpo aplicará sobre A uma outra força de mesma intensidade, mesma direção e sentido contrário.

Fab=-Fba

sábado, 20 de junho de 2009

STANLEY MILLER: A ORIGEM DA VIDA





A Terra formou-se há cerca de quatro a cinco bilhões de anos. Há fósseis de criaturas microscópicas de um tipo de bactéria que prova que a vida surgiu há cerca de três bilhões de anos. Em algum momento, entre estas duas datas - a evidência molecular indica que foi há cerca de quatro bilhões de anos - deve ter ocorrido o incrível acontecimento da origem da vida.

Numa experiência pioneira, no início dos anos 50, o cientista americano Stanley Miller recriou a provável atmosfera primitiva. Misturou num recipiente hermeticamente fechado hidrogênio (H2), vapor d'água (H2O), amônia (NH3) e metano (CH4).
Fez passar através dessa mistura fortes descargas elétricas para simular os raios das tempestades ocorridas continuamente na época e obteve então aminoácidos - "tijolos" básicos das proteínas. Outras experiências testaram os efeitos do calor, dos raios ultravioletas e das radiações ionizantes sobre misturas semelhantes à de Miller - todas simulando a atmosfera primitiva.



No balão (lado direito)foram colocados os gases :hidrogênio, metano, amoníaco, dióxido de carbono e azoto, simulando a atmosfera primitiva. Havia também vapor de água vindo do balão do lado esquerdo. Este simulava os mares primitivos muito quentes que tinham forte evaporação. Os gases do balão foram submetidos a descargas eléctricas de 60.000 volts, durante uma semana, simulando as trovoadas e os ultravioleta. O vapor de água e gases eram condensados no lado direito do aparelho, simulando as chuvas primitivas. Ao fim de uma semana de trabalho contínuo deste aparelho a água estava amarelada e ,depois de analisada ,verificou-se conter aminoácidos (alamina, glutamato, ácido aspártico) e ácidos orgânicos (fórmico, acético, propiônico, láctico e succínico) tudo isto moléculas orgânicas.