Guia de estudos_Química Estrutural_paginado

GUIA DE ESTUDOS
Química Estrutural: conhecendo os
caminhos que levaram ao seu
desenvolvimento
Flávio Silva Rezende
Prof ª. Dr ª. Salete Linhares Queiroz
São carlos
2005
99
arlsruhe, 3 de setembro de 1860. Um
importante
evento,
o
primeiro
congresso internacional de Química,
iniciava-se na pitoresca cidade alemã.
O seu idealizador, Friedrich August
Kekulé, justificou a necessidade de sua realização
nos seguintes termos: “o grande desenvolvimento
que tem ocorrido na Química nos últimos anos, e
as diferenças no que diz respeito às opiniões
teóricas que têm surgido, tornam o Congresso
oportuno e útil”. Esta justificativa, somada a uma
lista contendo o nome de 45 renomados
cientistas1, que expressavam o apoio ao evento,
encontrava-se exposta no convite endereçado à
comunidade de químicos da época (ver Apêndice
1). Cerca de 140 membros desta comunidade
atenderam ao chamado (ver Apêndice 2) e
participaram de importantes discussões que
permitiram o desenvolvimento da “Teoria
Química Estrutural”. Certamente, alguns dos
cursos nos quais você está matriculado neste
semestre, possuem os seus fundamentos
ancorados nas conclusões advindas dos debates
travados entre eminentes cientistas durante os três
dias do Congresso. Apresentar as principais
questões debatidas e estabelecer as conexões
entre elas e o estado do conhecimento químico da
época é o intuito deste minicurso. (Q.1, Q.2,
Q.3, Q.4)
o início do século XIX, a química
enveredou por um caminho que a
conduziu para um estado caótico. O
significado de palavras como
“átomo”, “molécula” e “equivalente”
era obscuro, sendo este período denominado por
alguns historiadores como a “Era da Confusão”
ou a “Era Negra da Química Orgânica”. A
inexistência de consenso sobre um sistema único
de pesos atômicos fazia com que as fórmulas
químicas variassem de laboratório para
1
Babo*, Blalard, Beketoff, Boussingault*, Brodie, Bünsen*, Bussy,
Cahours, Cannizzaro*, H. Deville, Dumas*, Engelhardt, O. L.
Erdmann*, Fehling*, Frankland, Fremy, Fritzsche, Hlasiwetz*,
Hofmann, Kekulé*, Kopp*, Liebig, Malaguti, Marignac*
Mitscherlich, Odling*, Pasteur, Payen, Pebal*, Peligot, Pelouse, Piria,
Regnault, Roscoe*, Shötter, Socoloff, Staedeler, Stas* Strecker*,
Weltzein, Will*, Williamson, Wöhler, Wurtz* e Zinin*. Os asteriscos
indicam os cientistas que compareceram ao Congresso.
laboratório. O peso atômico do oxigênio, por
exemplo, para alguns possuía valor 8, enquanto o
valor 16 era aceito por outros. Berzelius, cientista
da época, expressava o seu sentimento com
relação ao estado da química afirmando o
seguinte: “o demônio deve escrever livros de
Química, porque em poucos anos todas as coisas
mudam”. Provavelmente, você mostrar-se-ia
solidário com Berzelius, se vivesse em uma época
em que eram encontradas na literatura dezenove
diferentes fórmulas para o ácido acético. Algumas
destas fórmulas encontram-se ilustradas na Figura
1 e foram listadas por Kekulé em 1861.
C 4 H 3 O 2 .O +
C 2 (C 2 H 3 )O 2
H
C 4H 3O 2
H
}O
HO
}O
2
T e o ria d o R a d ic a l
W u rtz
T e o ria d o s T ip o s (G e rh a rd t)
2
}
C 2 H 3 (C 2 O 2 ) O
2
H
M e n d iu s
Figura 1 – Lista de algumas fórmulas para o ácido
acético, encontrada no trabalho de Kekulé “Lehrbuch
der organischen Chemie”. (Q.5,
Q.6)
Alguns dos dilemas que pairavam no
ar por volta de 1860, ano do Congresso de
Karlsruhe, haviam sido instaurados cerca de meio
século antes, com a publicação, por Dalton, da
Teoria Atômica, da tabela de pesos atômicos
relativos e de pesos moleculares. (Q.7, Q.8)
Com relação à Teoria Atômica, Dalton
afirmava que os átomos eram indivisíveis e se
combinavam em proporções numericamente
simples. Para estabelecer os valores dos pesos
atômicos, ele usou um sistema comparativo,
tendo o hidrogênio como elemento padrão para
este sistema, e seu valor igual 1. O processo para
determinação de um peso atômico consistia em
combinar o elemento, cujo peso atômico se queria
determinar, com o elemento padrão (no caso da
tabela publicada por Dalton, em 1803, o
hidrogênio). Então, analisando o composto e
considerando válida a Lei das Proporções
Definidas de Proust, podia-se determinar a
relação ponderal entre os seus componentes e a
partir daí, por simples cálculos, o valor do peso
atômico desejado (com relação ao peso padrão).
1
Para calcular, por
exemplo, o peso atômico do
oxigênio, Dalton levou em
consideração as análises de
Lavoisier, que formulava a
água como HO e indicavam
85% de oxigênio e 15% de
hidrogênio e determinou o seu
peso atômico como sendo 5,5
(posteriormente,
quando
análises mais precisas sobre a
água foram feitas, ele alterou
este peso para 7). Este tipo de
raciocínio é razoável caso se
conheça o número de átomos
de hidrogênio e oxigênio na
água, porém naquela época, não se tinha esta
informação exata.
Para vencer esta dificuldade, Dalton
estabeleceu arbitrariamente a Regra da Máxima
Simplicidade. Considerou que as moléculas eram
tão simples, que combinações atômicas
obedecendo a razão de 1 para 1 sempre deveriam
existir.
Com base nesta regra e considerando
que na época conhecia-se apenas um composto de
hidrogênio e oxigênio, Dalton assumiu que a
composição da água era HO. De forma similar, a
composição da amônia era NH. (Q.9)
Esta base arbitrária, aliada
a
valores
analíticos
incorretos
apresentados por Dalton, dificultou a
aceitação de suas propostas pela
comunidade científica da época. Em
particular, a Tabela de Pesos Atômicos
de Dalton, que foi veementemente
contestada pelos químicos da época,
entre eles, Wollaston (1766-1828),
químico inglês, que sugeria, ao invés
do uso dos pesos atômicos, o uso dos
pesos equivalentes (ou pesos de
combinação),
valores
empíricos
obtidos
relacionando-se os valores percentuais de
numerosas análises sempre a um mesmo valor,
arbitrariamente fixado, de um elemento padrão,
por exemplo, H = 1, ou O = 1 ou = 100. (Q.10,
Q.11)
químico
Ainda no início do século XIX, o
francês
Gay-Lussac,
realizando
experimentos quantitativos nos quais media
o volume dos gases, concluiu em analogia
à imaginação de Dalton, sobre o que
acontecia com os átomos:
“Os gases se combinam sempre na
relação mais simples quando interagem
entre si, sendo estas relações de 1:1, 1:2 e
1:3”. \
Estes resultados experimentais jamais
foram aceitos por Dalton, que chegou a
constituir hipótese da existência de erros
nos valores obtidos pelo colega.
A sua contrariedade pode ser entendida, em
parte, se considerarmos que Gay-Lussac
também demonstrou que a água era constituída
por exatamente dois volumes de gás hidrogênio
para cada volume de gás oxigênio, contradizendo
o que foi dito por Dalton em sua regra arbitrária.
Embora a crença de Dalton na composição da
água como OH tenha persistido, o trabalho de
Gay-Lussac serviu de fundamento para estudos e
descobertas relevantes realizadas por Avogadro e
Berzelius.
Apesar de trazer novas idéias ao cenário da
Química, a Lei da Combinação de Volumes dos
Gases, enunciada por Gay-Lussac, também gerou
polêmicas e descrédito. Uma
das polêmicas dizia respeito
do monóxido de carbono
que, formado por um átomo
de oxigênio e por um átomo
de carbono, deveria ser mais
denso que o oxigênio e, no
entanto, era menos denso.
Outro argumento contrário a
Gay-Lussac está no fato de
que um volume de nitrogênio
combinado com um volume
de oxigênio levava à
produção de dois volumes de
óxido nítrico, ao invés de um único volume,
contradizendo fortemente a Teoria Atômica: os
átomos de nitrogênio e oxigênio precisariam ser
divididos para justificar o resultado observado.
Uma possibilidade de reconciliação entre as
propostas de Dalton e Gay-Lussac foi
vislumbrada por Amadeo Avogadro, em 1811.
Ele assumiu que um gás como hidrogênio,
2
consistia não apenas em um átomo de hidrogênio,
mas de dois átomos quimicamente ligados. O par
de átomos foi denominado de molécula de
hidrogênio. Ou seja, o hidrogênio gasoso não era
apenas H, mas HH ou H2. A hipótese enunciada
por Avogadro, de que “iguais volumes de todos
os gases, sob as mesmas condições de
temperatura e pressão, contêm os mesmos
números de moléculas”, não foi testada em
laboratório e nem podia ser verificada (nenhuma
balança era sensível o suficiente para pesar
moléculas). No entanto, possuía a chave para
resolver as “incoerências” apontadas na época,
com relação aos resultados experimentais de GayLussac, sem ferir a Teoria Atômica.
cética. Mais tarde, Jean Stas, químico belga,
descobriu um erro no valor do peso atômico do
carbono. Toda a lista de pesos atômicos de
Berzelius passou a ser questionada. Experimentos
foram elaborados em muitos laboratórios da
Europa na busca por novos erros. Porém, os
resultados apenas respaldaram a exatidão dos seus
valores. Você pode chegar às suas próprias
conclusões sobre esta polêmica analisando a
Tabela 1, que ilustra os pesos atômicos propostos
por Dalton, Berzelius e os atualmente utilizados
no curso de química.
(Q.12)
Infelizmente, a hipótese de Avogadro foi
rejeitada. Dalton nunca a aceitou, uma vez que
repudiava fortemente a lei de Gay-Lussac, com a
qual Avogadro se identificava. No entanto, uma
das principais razões que justificava o descaso
com que esta hipótese foi recebida, reside no fato
dela não estar relacionada com a Teoria
Dualística de Berzelius, amplamente aceita na
época.
Antes de introduzirmos esta teoria, vamos ver a
contribuição dada, também pelo trabalho de GayLussac a Berzelius, com
relação à determinação
dos pesos atômicos e
moleculares. Baseandose inicialmente na lei
volumétrica dos gases
de
Gay-Lussac,
Berzelius admitia que a
fórmula da água como
H2O e, do amoníaco,
H3N (1813). No ano
seguinte,
Berzelius
constitui sua primeira
tabela
de
pesos
atômicos contendo 43
elementos. O elemento
padrão era o oxigênio, cujo peso atômico ele
fixou em 100.
O desenvolvimento de técnicas e aparelhagens
permitiu a Berzelius publicar, em 1826, uma nova
Tabela de Pesos Atômicos. Os seus números não
foram imediatamente aceitos e a Associação
Britânica Para o Avanço da Ciência mostrou-se
Tabela 1 – Pesos Atômicos propostos por Dalton, por
Berzelius e os atualmente recomendados pela IUPAC.
3
Teoria Dualística Eletroquímica
buscava explicar a combinação
química com base em fenômenos
elétricos.
Berzelius
realizou
experimentos nos quais observava a
formação de um ácido e uma base durante a
eletrólise de vários sais. Com base nos resultados
desses experimentos, ele concluiu que a
combinação química deveria ser de natureza
elétrica. Para Berzelius, os átomos de diversos
elementos eram considerados como dipolos
elétricos com carga predominantemente positiva
ou negativa, deste modo sua teoria estabelecia
que a atração entre essas cargas mantinha os
compostos unidos. (Q.13, Q.14)
O texto a seguir ilustra as idéias de
Berzelius, segundo suas próprias palavras:
“Se estas idéias eletroquímicas são
corretas, resulta que toda combinação
química depende unicamente de duas
forças opostas, positiva e negativa, e que
cada combinação deve ser composta de
duas partes unidas pelo efeito de sua
reação eletroquímica, fazendo com que
não exista uma terceira força. Como
conseqüência, cada substância composta,
independentemente do número dos seus
principais constituintes, pode ser dividida
em duas partes, sendo uma eletricamente
positiva e a outra negativa. Assim, por
exemplo, sulfato de soda não é composto
de enxofre, oxigênio e sódio, mas por
ácido sulfúrico (SO3) e soda (NaO) sendo
que ambos podem ser divididos em dois
elementos, um positivo e outro negativo”.
Assim, segundo a teoria, era
impossível a formação de moléculas pela ligação
de átomos de um mesmo elemento, como
declarava Avogadro. Uma vez que, os átomos,
sendo igualmente carregados, seriam repelidos e
não formariam uma espécie diatômica.
A Teoria Dualísitica de Berzelius
mostrou-se viável e produtiva para o estudo de
compostos inorgânicos. O surgimento de um
número elevado de compostos orgânicos e a
necessidade de sistematizá-los levou Berzelius a
estender o sistema dualístico eletroquímico para
tais compostos, ponderando que:
“Tentando-se formar uma idéia sobre
as composições orgânicas, temos até hoje
somente um caminho inegavelmente certo
e
constatado por inúmeros fatos:
precisamos partir de comparações com
compostos inorgânicos. Na química
inorgânica concordou-se em considerar
todos os compostos binários, consistindo
de um componente positivo e um
negativo”. (Q.15)
A interpretação das combinações
químicas com base no sistema dualístico, veio
somar-se à confusão estabelecida pela utilização
de pesos atômicos errôneos (e variáveis), e à
controvérsia entre o uso de pesos atômicos ou
pesos equivalentes, impedindo o progresso da
ciência no início do século XIX. No meio deste
turbilhão de dúvidas, algumas teorias foram
propostas e serviram para pavimentar o caminho
que levaria às discussões em Karlsruhe e,
posteriormente, às bases da Química Estrutural.
Entre elas estavam a Teoria dos Radicais, Teoria
da Substituição, Teoria do Núcleo, Teoria dos
Resíduos e Teoria dos Tipos.
s polêmicas, os embates e os
pronunciamentos sarcásticos por
parte dos cientistas que se eram
constantes e um número extenso de
páginas se faria necessário para que
fossem retratadas. No entanto, sendo o objetivo
do minicurso apresentar de forma resumida os
ânimos da época e as principais diferenças entre
as teorias, começaremos por considerar a Teoria
dos Radicais. Esta teoria expressa a ligação das
idéias presentes na Teoria Dualística de Berzelius
e no trabalho de Lavoisier sobre a sistematização
de ácidos. Lavoisier, a partir deste trabalho
apresentou, pela primeira vez, a noção de radicais
como “grupos de elementos em um composto que,
juntos, funcionam como uma unidade” e
Berzelius, na extensão da Teoria Dualística a
compostos orgânicos, postulou que as substâncias
orgânicas eram óxidos de compostos radicais
(que usualmente consistiam de um carbono e um
hidrogênio, e algumas vezes nitrogênio), unidos
por forças eletrostáticas.
4
Nenhuma ênfase especial havia sido
dada ao conceito de radical até 1828, quando
Dumas e Boullay propuseram o etileno como um
radical, denominado por eles de radical “etherin”,
que poderia ser a base para formação de álcoois e
compostos similares. Neste contexto, álcool
etílico, éter etílico, acetato de etila, cloreto de
etila e sulfato de etila eram produtos da adição de
uma ou mais moléculas ao etileno. Por exemplo:
A Teoria dos Radicais pautou a
realização de várias pesquisas e permitiu a
criação do conceito de radical orgânico por
Dumas (grupo de elementos orgânicos que
funcionavam como uma unidade). Alguns
exemplos que ilustram a idéia de Radicais
encontram-se na Tabela 2, apresentando o
radical Etileno e Benzoil, e alguns de seus
derivados.
C2H4 + H2O = C2H6O
(etileno)
(água)
(álcool etílico)
Radical Etileno e
Alguns dos Seus
Derivados
Radical Etileno
C2H4
Radical Benzoil e
Alguns dos Seus
Derivados
Radical Benzoil
C14H10O2
Álcool
Ácido Benzóico
C14H10O2 . (OH)2
Éter Hidroclorídrico C2H4, HCl
Cloreto de Benzoíla
C14H10O2 . Cl2
Éter Nítrico
C2H4, HNO2
Cianeto de Benzoíla C14H10O2 . C2N2
Éter Acético
C2H4, C2H4O2
Benzamida
C2H4, H2O
C14H10O2 . N2H4
Tabela 2 - Radical Etileno, Radical Benzoil e alguns dos seus derivados.
A Teoria dos Radicais foi fortalecida com
a apresentação do trabalho de Liebig e Wöhler sobre
o óleo de amêndoas. A partir deste óleo foi obtida
uma família de compostos: benzaldeído, ácido
benzóico, cloreto de benzoíla,
brometo de benzoíla, entre outros.
Em todos os compostos,
eles
encontraram
evidências
analíticas da presença de um grupo, o
C14H10O2 (atualmente C7H5O).
Tal grupo foi denominado
radical benzoil, e concluíram que
todos os compostos obtidos eram
produtos de adição ao radical benzoil.
Alguns dos derivados do radical
benzoil são encontrados na Tabela 2.
Por volta de 1830, novos
radicais orgânicos foram encontradas,
entre eles o radical etil, C4H10
(atualmente C2H5); o radical acetil, C4H6
(atualmente C2H3O); entre outros, reinando um
consenso considerável sobre a possibilidade de
classificação dos compostos orgânicos como
derivados de vários destes radicais.
Em 1837, a descoberta por Bunsen do
radical cacodil (C4H12As2), o mais
complexo radical obtido até aquela
data. Além de ter lhe custado a visão
do olho direito perdida em uma
explosão sua investigação sedimentou
ainda mais as idéias vigentes sobre o
assunto.
Quando uma teoria entra
em um estado de relativa aceitação
cabe
perguntar
qual
foi
a
receptividade encontrada por ela junto
a autores de teorias vigentes. (Q.16)
5
Assim, o que achou Berzelius, um
renomado químico, sobre a Teoria dos Radicais? No
que ela consolidou ou abalou a sua Teoria
Dualísitica? Com relação a esta questão: Berzelius
não demostrou entusiasmo com a proposta de Dumas
e Boullay. A ausência do oxigênio no radical etileno
o incomodava (recorde a forma como Berzelius
estendeu a sua Teoria Dualística aos compostos
orgânicos para entender a sua posição) e manifestou
ser interessante a forma de representação sugerida
pelos químicos franceses, porém apresentava dúvidas
se os compostos realmente se formavam daquela
maneira.
Em contrapartida, recebeu de melhor
grado a descoberta de Liebig e Wöhler do radical
benzoil, que diferentemente do radical etileno,
continha três elementos, incluindo o oxigênio.
(Q.17, Q. 18)
m baile real no Palácio de Tuileries, em
Paris, e as consequências daí advindas,
golpearam ainda mais fortemente a
Teoria Dualística. Durante o evento,
quando as velas colocadas sobre a mesa
foram acesas vários convidados passaram a tossir. O
organizador do baile questionou o fabricante sobre a
causa do problema. Dumas, eminente químico da
época, foi convocado para investigar a situação e
concluiu ser o cloreto de hidrogênio o causador da
irritação. O fabricante da cera utilizada na vela havia
descoberto uma nova forma de branquear uma
batelada particularmente amarela de que dispunha,
aquecendo-a com o gás cloro. Dumas descobriu que
parte do gás cloro havia se combinado com a gordura
animal usada no processo e, enquanto estudava como
se dava tal combinação, concluiu que em alguns
compostos orgânicos o átomo de cloro podia
substituir o átomo de hidrogênio.
Baseado nestas investigações, Dumas
enunciou a Teoria da Substituição, afirmando que:
“quando uma substância contendo hidrogênio é
submetida à ação do cloro, bromo, iodo, oxigênio,
etc., para cada átomo de hidrogênio que é perdido,
um átomo de cloro, bromo, iodo ou meio átomo de
oxigênio é ganho”.
Berzelius descartou as conclusões que
vinham no bojo desta descoberta. Elas não
respaldavam a sua Teoria Dualística, na qual um
elemento eletronegativo, como o cloro, não poderia
substituir um elemento eletropositivo, como o
hidrogênio. Mesmo tendo protestado veementemente
contra elas, jovens químicos da época deram crédito
à descoberta de Dumas. Um deles, chamado Auguste
Laurent, discípulo de Dumas, delineou em sua tese
de doutorado uma nova teoria, a Teoria do Núcleo,
utilizando a idéia de substituição introduzida por seu
mentor.
De acordo com sua Teoria do Núcleo,
uma derivação da Teoria dos Radicais, os compostos
eram formados por núcleos (radicais) nos quais
podiam ocorrer substituições. Portanto, o núcleo
original poderia ser modificado a um núcleo
derivado, que retinha muitas das propriedades de sua
forma original. A proposição de tal modificação à
Teoria dos Radicais originou uma grande confusão:
Liebig
considerando-a
como
não-científica;
Berzelius, tomando Dumas erroneamente como autor
da mesma (uma vez que Laurent era seu aluno e
assistente), disse que a idéia não era merecedora
sequer de um comentário. Vendo-se criticado por
grandes cientistas da época, Dumas recuou e
declarou-se isento de qualquer responsabilidade
quanto à Teoria do Núcleo:
“Eu não sou responsável por qualquer
exagero assoberbado com o qual Laurent
investiu a minha teoria”
A partir deste episódio Laurent
antagonizou-se com Dumas para sempre, sendo o
mais prejudicado, pois Dumas era o mais renomado e
poderoso químico na França. Desde então, Laurent
foi apoiado profissional e financeiramente por
Charles Gerhardt, seu colaborador e grande amigo.
Surpreendentemente, Dumas lançou posteriormente
uma teoria que em muito se assemelhava à Teoria do
Núcleo, a Teoria dos Tipos.
A Teoria dos Tipos foi concebida com
base nos experimentos de Cloração do ácido acético
realizados por Dumas. Ele conseguiu preparar o
ácido tricloroacético através da reação do ácido
acético com cloro e demonstrou que ambos
apresentavam propriedades similares. Com isto,
chegou à conclusão que “nos compostos orgânicos
existem certos Tipos que permanecem mesmo
quando no lugar do hidrogênio eles apresentam um
6
igual volume de cloro, bromo ou iodo”. Assim, os
compostos orgânicos eram classificados como
“Tipos Químicos” quando continham o mesmo
número de equivalentes químicos, eram unidos de
forma semelhante e apresentavam as mesmas
propriedades químicas fundamentais.
Gerhardt,
o
amigo
de
Laurent
mencionado anteriormente, também contribuiu para
fomentar as discussões sobre os compostos orgânicos
propondo a Teoria dos Resíduos (também conhecida
como Teoria da Decomposição Dupla). A reação de
certos compostos orgânicos formam compostos
inorgânicos muito estáveis, água ou dióxido de
carbono, como produtos. Ou seja, a partir da
combinação de duas moléculas, as partes eliminadas
se unem para formar uma molécula inorgânica,
enquanto os resíduos das moléculas orgânicas
formam novos compostos. Por exemplo:
A Teoria dos Resíduos foi fortemente
atacada, pois Gerhardt não considerava os resíduos
como sendo positiva ou negativamente carregados,
como exigia a Teoria Dualística. Ademais, ela não se
mostrou muito consistente, uma vez que existem
muitas reações não são de decomposição dupla e não
se encaixavam na proposição de Gerhardt. No
entanto, os estudos que o levaram a propor a teoria,
também o conduziram a uma revisão dos valores dos
pesos atômicos/moleculares e a um esquema de
classificação dos compostos orgânicos, sendo de
inestimável valor para o entendimento de
importantes aspectos da Química de sua época.
Analisando os pesos atômicos e
moleculares empregados na época, Gerhardt
observou que, para muitos gases, os pesos
moleculares utilizados pelos químicos inorgânicos
eram a metade daqueles usados pelos químicos
orgânicos, e propôs a uniformização entre os dois
ramos da química através da duplicação dos pesos
moleculares dos compostos inorgânicos simples, ou
dividindo os pesos dos compostos orgânicos. Ele
sublinhava a vantagem da utilização do padrão doisvolumes, que além de ser mais simples, concordava
com as idéias pouco consideradas de AvogradoAmpére. Para o seu melhor entendimento, no jargão
da época, para a molécula de água, por exemplo, o
padrão dois-volumes indicava a fórmula H2O e o
padrão quatro-volumes indicava a fórmula H4O2.
O esquema de classificação, proposto por
Gerhardt, agrupava compostos orgânicos em
famílias.
Estas famílias abrigavam substâncias com
o mesmo número de átomos de carbono (ou seja, em
séries homólogas).
Controvérsias
e
disputas
vieram
novamente à tona, pois Dumas havia feito o mesmo
procedimento para os ácidos graxos e exigia o
reconhecimento da idéia como de sua autoria. O fato
é que, não se levando em conta as origens desta
classificação, ela serviu para fortalecer e generalizar
a Teoria dos Tipos, e a partir de então, vários
compostos orgânicos foram sistematizados. Por
exemplo, a amônia, formada por um átomo central de
nitrogênio rodeado por três átomos de hidrogênio, foi
identificada como um Tipo, o Tipo Amônia.
Compostos deste tipo eram aqueles em que ocorria a
troca de um, dois ou três átomos de hidrogênio por
radicais orgânicos na molécula de amônia. Em
analogia, compostos do Tipo Água eram formados
por um átomo de oxigênio central, nos quais ocorria
a substituição de um ou dois átomos de hidrogênio
por radicais orgânicos. O esquema abaixo ilustra
exemplos de compostos do Tipo Amônia e Água:
Em suma, as teorias e idéias apresentadas,
algumas aceitas e outras refutadas, clamavam para a
introdução de uma visão do composto que existisse
7
como uma unidade completa, em substituição à visão
dualística de Berzelius, que considerava os
compostos como sendo formados por duas unidades
eletricamente carregadas. A necessidade por soluções
para a confusão entre peso equivalente e peso
atômico e de introduzir uma distinção clara entre
átomos e moléculas era evidente. Consequentemente
era necessário repensar os conceitos fundamentais.
Tendo agora uma percepção sobre o
estado do conhecimento químico da época, podemos
ir á Karlrushe e conhecer as principais idéias
discutidas durante o Congresso. Porém, antes e até
para não interpretar de uma forma simples o que leu
até agora, tenha em mente as palavras de Heinrich
Rheinboldt no seu livro História da Balança: A Vida
de J.J. Berzelius, “Uma teoria, mesmo se mais tarde
considerada errada e condenada a desaparecer, que
estimula séries de trabalhos conduzindo a
descobertas de tal importância, não pode ser julgada
sem valor; ela provou realmente seu valor
heurístico”.
Kekulé, que enfatizou a necessidade da distinção
entre moléculas e átomos. Entre os debates
ocorridos, estavam também aqueles que tinham
como intuito definir uma notação química. Sobre o
assunto, Kekulé expôs suas idéias e acentuou que
tanto uma notação atômica-molecular quanto uma
em equivalentes poderiam ser empregadas. O
importante era não misturar as duas notações,
tornando-as menos confusas (veja na Tabela 3 cada
uma das notações para algumas moléculas.
Considere que az = nitrogênio).
As desvantagens decorrentes de tais
confusões foram enfatizadas em uma das seções.
Wurtz pronunciou-se a favor da
manutenção dos pesos atômicos de Berzelius, em
oposição às proposições feitas posteriormente por
Gerhardt, e já citadas neste texto
Tabela 3: Notação de compostos na forma atômica
molecular, de equivalentes e atual.
m setembro de 1860, de várias partes do
mundo, eles chegaram. Da França vieram
Béchamp e Wurtz. Anderson, Frankland e
Roscoe representavam a Inglaterra. A
Alemanha estava representada por Liebig,
Wöhler, Mitscherlich, Erdmann, Erlenmeyer e
Bunsen. Mendeleev viera da Rússia e a Itália enviara
Cannizzaro. A Química foi esquecida no jantar de
confraternização. No dia seguinte, os trabalhos
tiveram lugar e entraram em pauta questões
formuladas por um comitê composto por Béchamp
(chairman), Canizzaro, Erdman, Fresenius, Kekulé,
Schischkoff, Strecker e Wurtz.
As questões abordadas versavam sobre
átomos, moléculas, radicais e equivalentes e
discussões foram iniciadas com as colocações de
Na última seção do Congresso, Canizzaro
defendeu as idéias de Gerhardt, que segundo ele,
tinham como fonte a Teoria de Avogrado-Ampère.
Sendo um profundo conhecedor desta teoria,
Canizzaro teceu argumentos a seu favor e, além de
frisar as diferenças existentes entre as idéias de
Berzelius e aquelas de Avogadro, Ampère e
Gerhardt, rogou pela adoção de pesos atômicos
baseados nos princípios desta teoria.
Os debates seguiram-se, opiniões
conflituosas foram emitidas, e o Congresso foi
encerrado com um
Mendeleev
certo
ar
de
incerteza.
Deve
parecer aos seus
olhos que o mesmo
foi um fracasso. No
entanto, graças a
uma atitude tomada
por Angelo Pavesi,
amigo
de
Cannizzaro,
o
Congresso rendeu
bons frutos. Ele
8
distribuiu entre os presentes, cópias de um artigo de
Cannizzaro, Sunto di um Corso di Filosofia Chimica,
publicado em 1858 na revista Il Nuovo Cimento, no
qual era enfatizada a importância das distinções entre
átomo e molécula, feitas por Avogadro, para a
interpretação de fenômenos químicos.
Certamente, uma boa parte das cópias foi
descartada em alguma lata de lixo.
No entanto, alguns dos participantes do
Congresso leram com atenção o seu conteúdo, entre
eles Mendeleev e Lothar Meyer. Este último utilizou
as sugestões de Cannizzaro como base para o seu
livro “Die Modernen Theorien der Chemie”. Outras
conseqüências da defesa de Cannizzaro sobre as
idéias de Avogadro se fizeram notar nos anos
seguintes: Odling inclui os pesos atômicos sugeridos
por Avogadro em um manual de Química e Hermann
Kopp, reconhecido historiador da época, que não
havia sequer escutado falar de Avogadro até então, o
mencionou em uma nova edição do seu livro. Assim,
não é coerente subestimar o impacto dos eventos
desencadeados a partir do Congresso de Karlsruhe
com a apresentação da Hipótese de Avogadro. As
confusões
relacionadas
ao
peso
atômico
desapareceram quase completamente nos anos
seguintes e os pesos moleculares passaram a ser
estabelecidos com maior certeza.
Podendo contar com a possibilidade de
determinação correta das fórmulas moleculares, os
passos na direção do estabelecimento da Química
Estrutural se deram de forma mais bem sucedida.
Na Química Orgânica, os trabalhos de
Kekulé, Couper e Butlerov destacaram-se entre os
demais, estabelecendo as bases para a estrutura dos
compostos orgânicos.
Na Química Inorgânica, os trabalhos de
Sophus Jorgensen e Alfred Werner levaram ao
entendimento das estruturas dos Compostos de
Coordenação, que você estudará futuramente no seu
curso de Química.
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QUESTÕES SOBRE O CONTEÚDO DO GUIA DE ESTUDOS PARA
DISCUSSÕES EM SALA DE AULA
Q.1 – Observe a lista com o nome dos químicos no rodapé da folha. Você reconhece algum
deles? Se sim, qual deles? Quando e como você tomou conhecimento da sua existência?
Q.2 – Existe alguma(s) qualidade(s) que você costuma associar a um cientista? Qual (is)?
Q.3 – Nesta introdução você encontra Kekulé organizando um evento.
● Esta é uma atividade que você costuma associar ao trabalho de um cientista? Se você tivesse
que contar para alguém sobre as atividades que os cientistas desempenham, qual(is) você
mencionaria?
Q.4 – Falamos sobre a realização do Primeiro Congresso Internacional de Química.
●Você já participou de alguma congresso/evento científico? Qual?
● Se não participou, como você imagina que sejam estes eventos?
● Você acha que estes eventos são importantes para o progresso da ciência? Por que?
Q.5 – Falamos neste parágrafo sobre a inexistência de consenso sobre o sistema de pesos
atômicos no início do século XIX.
●A ciência consegue progredir sem a existência de consenso?
●Quais são as etapas que costumam ser seguidas antes do estabelecimento de um consenso na
comunidade científica?
Q.6 – Quais problemas você consegue imaginar que poderiam ser decorrentes da falta de acordo
entre os pesos atômicos dos elementos. Use a sua imaginação e o seu senso de humor !! (Se
quiser, desenhe ou faça esquemas para melhor ilustrar as suas idéias).
Q.7 – Você lembra o que dizia a Teoria Atômica de Dalton?
“nascimento” de uma teoria, como a de Dalton?
Como você acha que se dá o
Q.8 – Você ainda lembra da Lei das Proporções Definidas de Proust? E a lei da Conservação das
Massas? Por que elas recebem o nome de LEI e não de TEORIA? Qual a diferença entre elas?
Q.9 – Você acha que a saída encontrada por Dalton, de estabelecer de uma regra, a regra da
máxima simplicidade para a solução de um problema, é comum na prática dos cientistas? Por
que?
Q.10 – Neste parágrafo falamos sobre a dificuldade que Dalton encontrou para ter as suas
propostas aceitas pela comunidade científica da época. Isto mostra que os cientistas nem sempre
concordam entre si.
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● Você se recorda de outros exemplos similares ao acima citado, no passado ou no presente da
Química? Qual (is)?
Q.11 – Como podemos ver, os químicos da época, a exemplo de Dalton, possuíam formação em
áreas diferentes. Você tinha conhecimento sobre isto? O que você acha deste tipo de formação?
Q.12 – Nestes últimos parágrafos encontram-se expressas idéias diferentes sobre a composição
da água, uma delas é a de Dalton (em concordância com Lavoisier) e a outra é de Gay-Lussac.
De forma similar, verificamos que a hipótese de Avogadro, que parecia ser uma ponte entre as
idéias de Dalton e de Gay-Lussac, não teve grande repercussão na comunidade científica.
● Na sua opinião, quais fatores podem colaborar para que uma hipótese ou teoria seja descartada
ou desvalorizada pela comunidade científica? Ou seja, nestas situações, como os cientistas
decidem quais hipóteses/teorias devem ser aceitas e quais devem ser rejeitadas?
Q.13 – Posicione-se criticamente quanto a esta idéia colocada na Teoria Dualística Eletroquímica
de Berzelius. Você concorda com ela? Se não, explique a razão e, se possível, exemplifique.
Q.14 – Você consegue identificar em que aspecto a Hipótese de Avogadro contrariava a Teoria
Dualística?
Q.15 – Você acha que existe alguma correlação entre o que Dalton fez, com relação à sugestão da
regra da máxima simplicidade com o que Berzelius fez ao ampliar a sua Teoria Dualística
Eletroquímica aos compostos inorgânicos? Justifique a sua resposta.
Q.16 – A sua idéia sobre o conceito de “radical” é coincidente com aquela apresentada no texto?
Por que?
Q.17 – Escreva a sua opinião, da forma mais clara possível, sobre o que você acredita que
aconteça nestas situações. Levante suas hipóteses, se for o caso.
Q.18 – O que você acha que significou para Berzelius o fato da Teoria dos Radicais estar, àquela
época, começando a se estabelecer e a ser reconhecida pela comunidade científica?
Q.19 – O que você achou da atitude dele diante do fato acima mencionado? Era uma atitude
esperada por você, ou ela o(a) surpreendeu?
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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