Átomos (1) - Eles são as letras do alfabeto que escreve a natureza

Entre os séculos 12 a.C e 6 a.C, na Grécia Antiga, os seres humanos procuravam explicar o mundo ao seu redor e as coisas que nele havia recorrendo à mitologia, criando deuses e heróis fantásticos que, em tempos imemoriais, tinham criado tudo o que existia.

A partir do século 5 a.C., porém, as explicações mitológicas já não pareciam satisfatórias. Os pensadores ou filósofos desejavam novas explicações para o mundo, que se baseassem em causas naturais.

Um desses filósofos, Empédocles (490-430 a.C.), afirmava que tudo o que existia na Terra era composto por quatro elementos ou "raízes eternas": a água, o ar, a terra e o fogo, que se misturavam em diferentes concentrações. Essas misturas se sujeitavam à ação do amor e do ódio, que organizavam e desorganizavam os quatro elementos básicos. Assim, segundo ele, formavam-se todos os componentes do universo.

Desse modo, tudo o que se encontrava no estado sólido era classificado como terra, fosse pedra, madeira, metal ou mesmo gelo. Já todos os gases - fumaça, nuvens, neblina - eram considerados como ar. Os líquidos, como o sangue ou o vinho, por exemplo, eram enquadrados na categoria de água. Quanto ao fogo, sua definição era mais difícil de ser feita, embora fossem percebidas suas características, como a luminosidade, o calor e o movimento.

De acordo com essa concepção antiga, bastava um elemento mudar de estado físico que já passava a ser considerado outro. Evidentemente, essas ideias estavam longe de chegar a uma explicação clara do que ocorre na realidade. E muitos séculos se passariam até chegarmos ao conhecimento científico de que dispomos hoje. Para isso, foram necessárias muitas descobertas e reflexões.

Os gases e o flogístico

No século 17 de nossa Era, o belga Van Helmont (1580-1644) descobriu que a fumaça produzida na combustão de sólidos e fluidos era diferente do ar e do vapor d'água. Para essa fumaça ele deu o nome de "gás". Esse cientista, um dos pioneiros da química, também demonstrou a existência de vários tipos de gases.

Para tentar explicar o fogo, em 1723, o físico alemão Georg Ernest Stahl (1660-1734) publicou um livro conhecido como "Os Fundamentos da Química", no qual lançava suas ideias sobre o "princípio do fogo", que chamava de "flogístico". Tratava-se, segundo Stahl, de um elemento imponderável e inapreensível, contido em todos os corpos combustíveis, ou seja, que queimam ou pegam fogo.

Sua crença era a seguinte: quando entram em combustão, os corpos perdem o flogístico. Por não possuí-lo mais, após a queima, eles perdem a propriedade de combustão. Essas ideias vigoraram desde o final do século 17 até o começo do 18. Foi quando o francês Antoine Lavoisier (1743-1794) conseguiu explicar o que não era explicável pela teoria do flogístico:

a) o fato de a queima de um corpo cessar no interior de um recipiente fechado;
b) a diminuição de massa que ocorre na queima do papel, porque quase todos os produtos dessa combustão são gases que se dispersam na atmosfera;
c) o aumento do peso dos metais após a combustão, pois eles "absorvem" oxigênio e com isso ganham massa.

Os estados físicos da matéria

Essa nova compreensão, aprimorada, do processo de combustão permitiu identificar o que chamamos hoje de os três estados físicos da matéria: sólido, líquido e gasoso. Com esse novo conhecimento, foi possível entender que o gelo não era terra - como pensava Empédocles, lembra? - mas água no estado sólido. Assim também, a fumaça que saía da água durante a fervura era a mesma água, só que no estado gasoso.

Aos poucos, os pesquisadores foram percebendo que era possível extrair alguns materiais de outros, embora houvesse também materiais dos quais não se podia extrair mais nada. Por exemplo, pode-se extrair carvão da madeira ou até da carne, mas é impossível extrair carne ou madeira do carvão, do qual não se extrai mais nada.

Através de vários experimentos com a água, Lavoisier percebeu que ela se dividia em dois elementos, o oxigênio e o hidrogênio. Com esse e muitos outros experimentos, ele conseguiu listar 33 dos elementos químicos que conhecemos hoje.

Elementos químicos são conjuntos de átomos de mesma característica. Quando se agrupam, os átomos desses elementos formam as substâncias químicas. O exemplo é a própria água, que é uma substância formada por dois átomos do elemento hidrogênio e um do oxigênio (H2O).

Letras do alfabeto

Depois de Lavoisier, novos elementos químicos foram sendo descobertos. No século 19, já eram conhecidos cerca de 60. Atualmente, são conhecidos 116 elementos químicos, sendo 90 naturais e os restantes produzidos em laboratório pelo ser humano. Mas o que explica a existência dessa variedade tão grande de substâncias ou materiais no mundo? A resposta, na verdade, é bem simples.

Vamos fazer uma comparação... Quantas palavras podemos escrever com as 27 letras do alfabeto? Podemos escrever um número enorme de palavras, com as letras que representam os sons do nosso idioma; outras tantas, com as que representam sons utilizados nos outros idiomas; ou até mesmo combiná-las aleatoriamente, de modo que não tenham sentido nenhum. Mas o que nos interessa é a ideia de agrupar. Cada grupamento de letra tem um sentido e uma função diferentes, quando os grupos forem diferentes.

Na natureza ocorre exatamente a mesma coisa. Só que as letras da natureza são os átomos. Com os 116 tipos diferentes de átomos existentes, que se agrupam de diferentes maneiras, são formados os diferentes materiais ou substâncias que conhecemos: vidro, plástico, cera, algodão, madeira, açúcar, cobre...

Fenômenos físicos e fenômenos químicos

Voltemos então ao velho problema da Antiguidade: o fogo. Quando queimamos um pedaço de madeira - como dissemos - parte de sua massa é transformada em vapor d'água e em gases diversos, além de fuligem e carvão.

Para ocorrer a combustão, é necessária a existência de um combustível (o material a ser queimado - a lenha), um comburente (o material que garante a existência do fogo - o oxigênio) e uma energia que dê início ao processo (a energia inicial - riscar um fósforo, por exemplo).

Quando a combustão acontece, essas substâncias sofrem um desarranjo e um novo arranjo de seus átomos, transformando-se quimicamente. E sempre que ocorre um desarranjo e um novo arranjo dos grupamentos atômicos, ocorre também uma transformação dos tipos de energia.

Assim, na combustão, a energia química se transforma em calor e luz (ou energia térmica e luminosa).

Pois bem, quando ocorre uma transformação ou modificação em um grupamento atômico, esse fenômeno é conhecido como fenômeno químico. Quando a transformação é apenas energética, chamamos isso de fenômeno físico, como na mudança de estado físico da água.

Levando tudo isso em consideração, é possível compreender a famosa frase de Antoine Lavoisier, que ficou conhecida como Lei da conservação da massa:

"Na natureza nada se cria, nada se perde: tudo se transforma".