Revolução química - Chemical revolution

Tabela de afinidade de 1718 de Geoffroy : no topo de cada coluna está uma espécie química com a qual todas as espécies abaixo podem se combinar. Alguns historiadores definiram esta tabela como o início da revolução química.

A revolução química , também chamada de primeira revolução química , foi a reformulação moderna precoce de química que culminou com a lei da conservação da massa e do oxigênio teoria da combustão . Durante os séculos 19 e 20, essa transformação foi creditada ao trabalho do químico francês Antoine Lavoisier (o " pai da química moderna "). No entanto, trabalhos recentes sobre a história da química moderna inicial consideram a revolução química como consistindo em mudanças graduais na teoria e prática química que surgiram ao longo de um período de dois séculos. A chamada revolução científica ocorreu durante os séculos XVI e XVII, enquanto a revolução química ocorreu durante os séculos XVII e XVIII.

Fatores primários

Vários fatores levaram à primeira revolução química. Primeiro, havia as formas de análise gravimétrica que emergiram da alquimia e novos tipos de instrumentos que foram desenvolvidos em contextos médicos e industriais. Nessas situações, os químicos desafiavam cada vez mais as hipóteses já apresentadas pelos antigos gregos. Por exemplo, os químicos começaram a afirmar que todas as estruturas eram compostas por mais do que os quatro elementos dos gregos ou os oito elementos dos alquimistas medievais. O alquimista irlandês , Robert Boyle , lançou as bases para a Revolução Química, com sua filosofia corpuscular mecânica , que por sua vez dependia fortemente da teoria corpuscular alquímica e do método experimental que remonta ao pseudo-Geber .

Trabalhos anteriores de químicos como Jan Baptist van Helmont ajudaram a mudar a crença na teoria de que o ar existia como um único elemento para aquele em que o ar existia como uma composição de uma mistura de tipos distintos de gases. A análise de dados de Van Helmont também sugere que ele tinha uma compreensão geral da lei de conservação da massa no século XVII. Além disso, o trabalho de Jean Rey no início do século 17 com metais como estanho e chumbo e sua oxidação na presença de ar e água ajudou a identificar a contribuição e a existência de oxigênio no processo de oxidação.

Outros fatores incluíram novas técnicas experimentais e a descoberta do 'ar fixo' (dióxido de carbono) por Joseph Black em meados do século XVIII. Esta descoberta foi particularmente importante porque provou empiricamente que o "ar" não consistia em apenas uma substância e porque estabeleceu o "gás" como uma substância experimental importante. Perto do final do século 18, os experimentos de Henry Cavendish e Joseph Priestley provaram ainda que o ar não é um elemento e, em vez disso, é composto de vários gases diferentes . Lavoisier também traduziu os nomes das substâncias químicas para uma nova linguagem nomenclatural, mais atraente para os cientistas do século XIX. Essas mudanças ocorreram em um ambiente em que a revolução industrial aumentou o interesse público em aprender e praticar química. Ao descrever a tarefa de reinventar a nomenclatura química, Lavoisier tentou aproveitar a nova centralidade da química fazendo a afirmação um tanto hiperbólica de que:

Devemos limpar a casa completamente, pois eles fizeram uso de uma linguagem enigmática peculiar a eles, que em geral apresenta um significado para os adeptos e outro para o vulgar, e ao mesmo tempo não contém nada que seja racionalmente inteligível para aquele ou para o outro.

Instrumentos de precisão

Muito do raciocínio por trás de Antoine Lavoisier ser nomeado o "pai da química moderna" e o início da revolução química estava em sua capacidade de matematizar o campo, empurrando a química para usar os métodos experimentais utilizados em outras "ciências mais exatas". Lavoisier mudou o campo da química, mantendo balanços meticulosos em suas pesquisas, tentando mostrar que, por meio da transformação das espécies químicas, a quantidade total de substância era conservada. Lavoisier usou instrumentação para medições termométricas e barométricas em seus experimentos e colaborou com Pierre Simon de Laplace na invenção do calorímetro , um instrumento para medir as mudanças de calor em uma reação. Na tentativa de desmantelar a teoria do flogisto e implementar sua própria teoria da combustão, Lavoisier utilizou vários aparelhos. Isso incluía um cano de ferro em brasa, projetado para que a água corresse e se decomponha, e uma alteração do aparelho que implementava uma calha pneumática em uma extremidade, um termômetro e um barômetro. A precisão de suas medições foi um requisito para convencer a oposição de suas teorias sobre a água como um composto, com instrumentação projetada por ele mesmo implementada em sua pesquisa.

Apesar de ter medições precisas para seu trabalho, Lavoisier enfrentou grande oposição em sua pesquisa. Os proponentes da teoria do flogístico, como Keir e Priestley , afirmavam que a demonstração de fatos só era aplicável a fenômenos brutos e que a interpretação desses fatos não implicava precisão nas teorias. Eles afirmaram que Lavoisier estava tentando impor ordem aos fenômenos observados, ao passo que uma fonte secundária de validade seria necessária para dar prova definitiva da composição da água e da inexistência do flogisto.

Antoine Lavoisier

Os últimos estágios da revolução foram alimentados pela publicação em 1789 do Traité Élémentaire de Chimie (Elementos de Química) de Lavoisier . Começando com esta publicação e outras que se seguirão, Lavoisier sintetizou o trabalho de outros e cunhou o termo "oxigênio". Antoine Lavoisier representou a revolução química não apenas em suas publicações, mas também na forma como praticou a química. O trabalho de Lavoisier foi caracterizado por sua determinação sistemática de pesos e sua forte ênfase na precisão e exatidão. Embora tenha sido postulado que a lei da conservação da massa foi descoberta por Lavoisier, essa afirmação foi refutada pelo cientista Marcelino Berthelot. O uso anterior da lei da conservação da massa foi sugerido por Henry Guerlac , observando que o cientista Jan Baptist van Helmont aplicou implicitamente a metodologia ao seu trabalho nos séculos 16 e 17. Referências anteriores da lei da conservação da massa e seu uso foram feitas por Jean Rey em 1630. Embora a lei da conservação da massa não tenha sido explicitamente descoberta por Lavoisier, seu trabalho com uma gama de materiais mais ampla do que a maioria dos cientistas tinha disponível no o tempo permitiu que seu trabalho expandisse muito os limites do principal e seus fundamentos.

Lavoisier também contribuiu para a química, um método de compreensão da combustão e da respiração e prova da composição da água por decomposição em suas partes constituintes. Ele explicou a teoria da combustão e desafiou a teoria do flogisto com suas opiniões sobre o calórico . O Traité incorpora noções de uma "nova química" e descreve os experimentos e raciocínios que levaram às suas conclusões. Como os Principia de Newton , que foi o ponto alto da Revolução Científica, o Traité de Lavoisier pode ser visto como a culminação da Revolução Química.

O trabalho de Lavoisier não foi aceito imediatamente e levou várias décadas para ganhar impulso. Essa transição foi auxiliada pelo trabalho de Jöns Jakob Berzelius , que criou uma abreviatura simplificada para descrever compostos químicos com base na teoria de pesos atômicos de John Dalton . Muitas pessoas atribuem a Lavoisier e sua queda da teoria do flogístico a revolução química tradicional, com Lavoisier marcando o início da revolução e John Dalton marcando seu ápice.

Méthode de nomenclature chimique

Antoine Lavoisier, em um esforço colaborativo com Louis Bernard Guyton de Morveau , Claude Louis Berthollet e Antoine François de Fourcroy , publicou Méthode de nomenclature chimique em 1787. Este trabalho estabeleceu uma terminologia para a "nova química" que Lavoisier estava criando, que focou em um conjunto padronizado de termos, estabelecimento de novos elementos e trabalho experimental. Méthode estabeleceu 55 elementos que eram substâncias que não podiam ser divididas em partes compostas mais simples no momento da publicação. Ao introduzir uma nova terminologia no campo, Lavoisier encorajou outros químicos a adotarem suas teorias e práticas para usar seus termos e se manterem atualizados em química.

Traité élémentaire de chimie

Uma das principais influências de Lavoisier foi Étienne Bonnet, abade de Condillac . A abordagem de Condillac à pesquisa científica, que foi a base da abordagem de Lavoisier no Traité , era demonstrar que os seres humanos podiam criar uma representação mental do mundo usando evidências reunidas. No prefácio de Lavoisier ao Traité , ele afirma

É uma máxima universalmente admitida na geometria, e na verdade em todos os ramos do conhecimento, que, no progresso da investigação, devemos proceder dos fatos conhecidos ao que é desconhecido. ... Desse modo, a partir de uma série de sensações, observações e análises, surge uma sucessão de idéias, tão interligadas, que um observador atento pode rastrear até certo ponto a ordem e a conexão de toda a soma do humano. conhecimento.

Lavoisier vincula claramente suas idéias às de Condillac, buscando reformar o campo da química. Seu objetivo no Traité era associar o campo à experiência direta e observação, ao invés de suposições. Seu trabalho definiu uma nova base para as idéias químicas e definiu uma direção para o futuro curso da química.

Humphry Davy

Humphry Davy era um químico inglês e professor de química na Royal Institution de Londres no início do século XIX. Lá ele realizou experimentos que lançaram dúvidas sobre algumas das idéias-chave de Lavoisier, como a acidez do oxigênio e a idéia de um elemento calórico. Davy conseguiu demonstrar que a acidez não era devida à presença de oxigênio usando ácido muriático (ácido clorídrico) como prova. Ele também provou que o composto ácido oximuriático não continha oxigênio e, em vez disso, era um elemento, que ele chamou de cloro . Através do uso de baterias elétricas na Royal Institution Davy isolou primeiro o cloro, seguido pelo isolamento do iodo elementar em 1813. Usando as baterias, Davy também foi capaz de isolar os elementos sódio e potássio . A partir desses experimentos, Davy concluiu que as forças que unem os elementos químicos devem ser de natureza elétrica. Davy também foi um defensor da ideia de que o calórico era um fluido imaterial, argumentando, em vez disso, que o calor era um tipo de movimento.

John Dalton

John Dalton foi um químico inglês que desenvolveu a ideia da teoria atômica dos elementos químicos. A teoria atômica de elementos químicos de Dalton presumia que cada elemento tinha átomos únicos associados e específicos a esse átomo. Isso estava em oposição à definição de elementos de Lavoisier, que dizia que os elementos são substâncias que os químicos não podem decompor em partes mais simples. A ideia de Dalton também diferia da ideia da teoria corpuscular da matéria , que acreditava que todos os átomos eram iguais e tinha sido uma teoria apoiada desde o século 17. Para ajudar a apoiar sua ideia, Dalton trabalhou na definição dos pesos relativos dos átomos em produtos químicos em seu trabalho Novo Sistema de Filosofia Química, publicado em 1808. Seu texto mostrava cálculos para determinar os pesos atômicos relativos dos diferentes elementos de Lavoisier com base em dados experimentais pertencentes a as quantidades relativas de diferentes elementos em combinações químicas. Dalton argumentou que os elementos se combinariam da forma mais simples possível. A água era conhecida por ser uma combinação de hidrogênio e oxigênio, portanto Dalton acreditava que a água era um composto binário contendo um hidrogênio e um oxigênio.

Dalton foi capaz de calcular com precisão a quantidade relativa de gases no ar atmosférico. Ele usou a gravidade específica de azótico (nitrogênio), oxigênio, ácido carbônico (dióxido de carbono) e gases hidrogênio, bem como o vapor aquoso determinado por Lavoisier e Davy para determinar os pesos proporcionais de cada um como um percentual de um volume total de ar atmosférico . Dalton determinou que o ar atmosférico contém 75,55% de gás azótico, 23,32% de gás oxigenado, 1,03% de vapor aquoso e 0,10% de gás de ácido carbônico.

Jöns Jacob Berzelius

Jöns Jacob Berzelius foi um químico sueco que estudou medicina na Universidade de Uppsala e foi professor de química em Estocolmo. Ele baseou-se nas idéias de Davy e Dalton para criar uma visão eletroquímica de como os elementos se combinavam. Berzelius classificou os elementos em dois grupos, eletronegativos e eletropositivos, dependendo de qual pólo de uma bateria galvânica eles foram liberados quando decompostos. Ele criou uma escala de carga com o oxigênio sendo o elemento mais eletronegativo e o potássio o mais eletropositivo. Essa escala significava que alguns elementos tinham cargas positivas e negativas associadas a eles e a posição de um elemento nessa escala e a carga do elemento determinavam como aquele elemento se combinava com outros. O trabalho de Berzelius sobre a teoria atômica eletroquímica foi publicado em 1818 como Essai sur la théorie des proporions chimiques et sur l'influence chimique de l'électricité . Ele também introduziu uma nova nomenclatura química na química, representando elementos com letras e abreviações, como O para oxigênio e Fe para ferro. Combinações de elementos foram representadas como sequências desses símbolos e o número de átomos foi representado primeiro por sobrescritos e depois por subscritos.

Referências

Leitura adicional

links externos