The teaching of historical and philosophical aspects of chemistry and the XX century's acid-base theories

Quimica nova

Chagas, Aécio Pereira¹ 

[1]Universidade de Campinas, Campinas

关键词: acid-base theories;    ";    good";    theories;    history and philosophy of chemistry. ;     ;    INTRODUÇÃO Uma tendência atual;    no ensino da Química;    tem sido a de enfatizar aos estudantes os aspectos sociais;    num amplo sentido;    associados ao desenvolvimento e aplicações desta Ciência. E aqui se inclui obviamente a História da Química. Independentemente de qualquer crítica que se possa fazer a esta tendência;    não tem havido uma boa compreensão da mesma;    e quando há;    nem sempre a prática corresponde à proposta. Há por parte dos professores uma grande dificuldade em se lidar com a História da Química;    o que é compreensível;    pois;    como se costuma dizer: ";    História da Química é mais difícil que Química";    . Entretanto;    parte da dificuldade é devido aos assuntos que são escolhidos;    muitas vezes relacionados com o desenvolvimento dos aspectos relativos à estrutura nuclear e eletrônica dos átomos;    temas mais complexos do ponto de vista histórico. Neste artigo pretende-se mostrar que há um outro tema histórico que pode ser apresentado aos estudantes sem grandes dificuldades: é o desenvolvimento das teorias ácido-base no século XXa. Além do lado histórico;    é interessante que se discuta também alguns aspectos da disciplina denominada Filosofia da Ciência;    que procura estudar as Ciências em seus aspectos filosóficos: lógico;    epistemológico;    estético;    ético etc.. A Filosofia da Ciência procura também determinar se um dado conhecimento pode ser considerado científico ou não. Esta questão;    que está longe de ser resolvida satisfatoriamente;    é muito importante;    face ao marcante impacto das ciências nas atividades humanas nos últimos duzentos anos. É comum ver na mídia expressões do tipo: ";    ...foi cientificamente provado que o creme dental X combate as cáries..";    .. Da mesma forma como se apela aos recônditos desejos humanos do sexo;    do poder etc.;    para se incrementar o consumo de alguma coisa;    apela-se também para a Ciência;    tendo em vista justamente sua importância adquirida nestes últimos tempos. Isto por si só já justifica o estudo da Filosofia da Ciência. Para se procurar uma caraterização da Ciência;    a Filosofia utilizou (e utiliza) muito da História da Ciência;    procurando analisar a produção do conhecimento tido como científico e verificar o que ele tem de comum e no que ele difere de outros tipos de conhecimento. Esta análise;    de caráter mais lógico e epistemológico;    acabou por mostrar que não existe propriamente alguma coisa que se pode chamar de ";    método científico";    comum às Ciências maduras (Física;    Química e Biologia);    e mostrou;    por outro lado;    a importância das teorias na gênese deste conhecimento. Esta importância epistemológica das teorias é um dos raros pontos de consenso entre os filósofos da ciência. Por teoria entende-se aqui;    em uma primeira aproximação;    um conjunto de conhecimentos devidamente organizados que procura ordenar;    unificar;    explicar;    interpretar etc.;    um certo domínio de fenômenos ou acontecimentos. Na realidade a teoria é alguma coisa nova;    qualitativamente diferente do simples arranjar desses fatos. Porém;    os filósofos da Ciência ainda estão longe de um consenso na maioria dos outros pontos. De algumas décadas para cá;    surgiu também uma abordagem diferente;    denominada ";    sociológica";    que procura caracterizar também a Ciência como uma atividade humana;    estudando a gênese do conhecimento através das relações entre aqueles que são reconhecidamente considerados ";    cientistas";    pela sociedade;    a estrutura dos grupos que estes formam etc. Parece que a abordagem conjunta destes vários aspectos;    filosóficos e sociológicos;    tem sido a mais promissora;    quando eles convergem;    para a caracterização da Ciência. Esta parte da caracterização da Ciência;    em geral;    não será desenvolvida neste artigo. Para mais detalhes o leitor pode consultar as referências citadas;    que foram selecionadas menos pela sua abrangência;    mais por ser;    em sua maioria;    em língua portuguesa e portanto mais fácil de ser encontradas em bibliotecas e livrarias1-4. Voltando-se à questão do creme dental e partindo-se do princípio de que o mesmo foi realmente testado no combate às cáries;    estes testes podem ser considerados científicos ou não. Que critérios se pode adotar para tal? A resposta a esta questão passa pela caracterização do que é um conhecimento científico. Como já foi dito isto não é uma tarefa fácil e no presente caso qualquer tentativa de resposta é inócua;    uma vez que não sabemos realmente como foram feitos os testes. No entanto uma anedota serve para o leitor pensar no assunto: Um certo cientista realizava;    em seu laboratório;    experiências com aranhas. Tomou de uma delas;    colocou-a sobre a mesa e disse em bom tom: ";    Anda";    . E a aranha saiu andando. Pegou-a;    cortou uma de suas pernas e colocou-a de novo sobre a mesa e tornou a dizer: ";    Anda";    . E a aranha saiu andando;    meio mancando. Procedeu da mesma maneira com a segunda perna;    com a terceira;    até a sétima;    sendo que a aranha ainda conseguia mover-se. Após cortar a oitava disse mais uma vez: ";    Anda";    . E a aranha não andou. Concluiu então: ";    Aranha sem pernas não ouve";    . Os aracnologistas dizem que as pernas das aranhas são realmente sensores de vibrações muito sensíveis. Obviamente há alguma diferença entre sentir vibrações;    e ouvir. Principalmente em ouvir um imperativo como ";    anda";    . Muitas ";    pesquisas científicas";    são como esta;    às vezes publicadas em revista de prestígio internacional;    e até divulgadas pela mídia.  ;    CARACTERÍSTICAS DE UMA ";    BOA TEORIA";    Mencionou-se acima a importância das teorias na Ciência. Como porém elas se comportam do ponto de vista do desenvolvimento histórico? A Ciência tem um caráter progressivo e as teorias vão se sucedendo;    as ";    velhas";    dando lugar às ";    novas";    . Costuma-se dizer que uma teoria ruim é suplantada por uma teoria boa. Como se realiza este processo? Quando uma teoria é aceita por uma comunidade de cientistas? Em outras palavras;    quando uma teoria é ";    boa";    ou ";    ruim";    ? As características de uma boa teoria é o que se pretende mostrar aqui;    neste artigo;    e obviamente a teoria que não satisfizer estes critérios será uma teoria ruim. As idéias aqui apresentadas são uma síntese de várias visões sobre este assunto;    existentes na literatura;    e procurou-se realçar mais o aspecto didático;    na História da Química;    que propriamente o aspecto filosófico;    apresentando-se uma visão esquemática e parcial do tema. Pode-se considerar que uma teoria é ";    boa";    quando satisfaz a três características: C-1. Ordena e explica os fatos de seu domínio. Uma teoria tem dois aspectos. Um deles meio oculto;    não explicitado;    que considera um conjunto de fatos e não outros. É como se fosse um critério de classificação;    separando de todos os acontecimentos que se sucedem;    aqueles que vão interessar. Muitas concepções já estão na base deste aspecto;    permitindo que um dado fato seja visto de uma determinada maneira e não de outras. O outro aspecto da teoria é o mais explícito;    mais evidente;    mais racional inclusive;    que procura inicialmente classificar;    ordenar os fatos de seu domínio (aqueles previamente selecionados);    de acordo com critérios definidos;    claros;    e estes critérios muitas vezes se confundem com um corpo de princípios que compõe a própria teoria. Após deixar bem claro e mapeado o domínio dos fatos tratados;    a teoria procura então explicar os fatos através de algum esquema;    mecanismo;    modelo;    metáfora etc. Não vamos detalhar o significado disto;    o que não importa no momento. O que importa é que a teoria possa explicar;    mostrar racionalmente uma relação de causa e efeito entre as entidades ou conceitos relativos aos fatos que ela ordenou em seu próprio domínio. C-2. Propõe problemas. Como a Ciência é progressiva;    está sempre crescendo;    uma boa teoria deve contribuir para isto;    alimentando os cientistas com problemas que possam ser resolvidos em seu âmbito. Por exemplo;    a teoria atômica proposta por Dalton;    considerava que as relações entre as massas dos elementos encontradas na análise química eram também as relações entre os pesos atômicos. A determinação acurada destes foi um dos problema mais importantes na Química do século XIX. Dentre os problemas que uma teoria pode propor;    um tipo muito importante são aqueles que estão prevendo fatos novos;    no âmbito da própria teoria;    é claro. São as chamadas previsões. Estes fatos;    quando encontrados;    não apenas contribuem para este lado progressivo;    mas corroboram;    testificam a teoria. Muitos acham que este poder de previsão é uma das maiores forças da Ciência. Por exemplo;    quando Mendeleiev apresentou sua Classificação Periódica;    ele previu;    com base na mesma;    a existência de três novos elementos e sua posterior descoberta mostrou a importância e a certeza da Classificação. C-3. Ser prática;    simples;    funcional. As teorias são para serem usadas. Se elas não atenderem a estas características não serão usadas para explicar;    para resolver problemas;    para prever. Elas também devem utilizar conceitos condizentes com sua época. Explicações ";    avançadas";    para o seu tempo não têm utilidade. Por outro lado;    muitas teorias já foram abandonadas por não explicarem satisfatoriamente os fatos de seu domínio;    porém sua linguagem;    seu esquema de raciocínio ainda permanecem em uso devido a esta funcionalidade. Por exemplo;    a teoria do calórico;    ou seja;    a teoria que considera o calor como um fluido imponderável que se transfere para os corpos com diferentes temperaturas;    foi abandonada após a primeira metade do século XIX. No entanto as equações de Fourier;    concebidas dentro desta teoria e que permitem cálculos de transferência de calor;    estão em uso e;    em Nutrição;    a concepção das ";    calorias ingeridas nos alimentos;    e que são queimadas";    ainda é de uso corrente. No vocabulário químico há palavras da época medieval: pureza;    sublimação etc. (ver o item Origem de Alguns Termos e Alguns Fatos Históricos Importantes). Outras características podem ser acrescentadas;    porém;    como já foi mencionado;    não é nosso intento fazer uma ";    teoria das teorias";    mas apenas fornecer um esquema didático para ser utilizado por professores e estudantes. Enquanto uma teoria for ";    boa";    ou seja;    satisfizer as características acima;    ela permanece em uso;    podendo ser deixada de lado quando estas características tendem a diminuir. A maneira como uma teoria é apresentada e divulgada é também importante;    principalmente por sua presença nos textos didáticos. O ";    polimento";    dado à mesma pelos professores;    geralmente contribui para um aumento de C-3. Vale a pena lembrar uma afirmação de Einstein: ";    A marcha da Ciência é mais determinada pelos autores dos livros didáticos que pelo trabalho daqueles que ganharam o prêmio Nobel";    5.  ;    AS TEORIAS ÁCIDO-BASE: O QUE SIGNIFICAM Como será visto mais adiante;    o que se pode chamar de comportamento ácido-base foi reconhecido há muito tempo. Desde que isto ocorreu os químicos têm elaborado teorias que procuram explicar este comportamento. Essas teorias procuram definir o que seja um ácido e uma base e como reagem;    além de outros aspectos que podem ser considerados secundários. O interessante é que atualmente;    segundo algumas teorias;    grande parte das substâncias conhecidas apresentam este comportamento;    o que torna o tema interessante e fundamental também para o estudo da Química. Do ponto de vista histórico este tema;    a nosso ver;    apresenta as seguintes vantagens: As partes de seu desenvolvimento;    que serão destacadas;    ocorreram neste século;    o que traz menos dificuldades no que se refere ao entendimento do contexto cultural da época. Tem um desenvolvimento praticamente linear com o tempo (caso raro);    o que facilita muito o seu entendimento. Pode ser correlacionada facilmente com a parte química propriamente dita;    inclusive na parte experimental. Permite discutir;    com certa facilidade;    o desenvolvimento das teorias científicas;    inclusive nos aspectos lógicos e filosóficos;    se isto for o caso. Permite mostrar que a Química é a associação de uma teoria e uma prática;    ou seja;    um pensar em termos moleculares e um proceder empírico;    fenomenológico;    pois um mesmo fato pode ser interpretado de vários pontos de vista. Cabe aqui também um parêntese a respeito do que estamos chamando de teorias ácido-base. Alguns autores preferem dizer definição;    ao invés de teoria;    pois em alguns casos tem-se definições do que seja um ácido e uma base dentro de uma teoria mais geral;    como as definições de Arrhenius dentro de sua Teoria da Dissociação Eletrolítica6. Estes autores não deixam de ter razão;    porém a nosso ver a simples definição tornou-se algo muito mais amplo com o passar do tempo;    da mesma forma como determinadas hipóteses (como a hipótese de Avogadro) acabaram até por se tornar fatos;    apesar de muitos ainda continuarem utilizando o nome de batismo. Utilizaremos a denominação de teoria para englobar a definição de ácido e base e o conjunto de idéias;    conceitos;    procedimentos;    experimentais inclusive;    etc.;    inerentes à própria teoria. Esta visão corresponde ao conceito de teoria apresentado na Introdução deste artigo. Serão;    a seguir;    apresentados: origens de alguns termos e alguns fatos importantes antes do século XX;    aspectos gerais do desenvolvimento das teorias ácido-base neste século;    um breve sumário de cada uma das teorias;    aspectos lógicos e filosóficos das mesmas.  ;    ORIGENS DE ALGUNS TERMOS E ALGUNS FATOS HISTÓRICOS IMPORTANTES Alguns dos termos que se utilizam ainda hoje têm sua origem na Antiguidade: ÁCIDO: do latim acidus;    a;    um;    significando azedo;    ácido7. ÁLCALI: do árabe al qaliy;    significando cinzas vegetais6. SAL: do latim sal;    salis;    significando sal marinho. Para Plínio;    o Velho (sec. I DC);    o sal é o sólido resultante da evaporação da água;    o que obviamente inclui o sal marinho;    e também outros materiais que podem ser assim obtidos. BASE: termo mais recente;    introduzido pelo francês Duhamel du Monceau em 1736;    sendo depois adotado e popularizado por G. F. Rouelle (1754)6. Plínio;    o Velho;    o célebre naturalista romano supracitado;    menciona;    em seus escritos;    a caustificação da soda;    ou seja;    a reação entre o carbonato de sódio natural (conhecido por natron;    e hoje denominado vulgarmente de soda ou barrilha) e a cal (hidróxido de cálcio);    em solução aquosa;    precipitando carbonato de cálcio e ficando uma solução de hidróxido de sódio (a vulgar soda cáustica)7. A equação representativa é: Na2CO3(aq) + Ca(OH)2(aq) = CaCO3(s) + 2 Na(OH)(aq) (1) Robert Boyle;    em 1664;    publica;    na Inglaterra;    o livro ";    Experimental History of Colours";    onde relata seu trabalho com as substâncias coloridas;    cujas cores se alteram com a presença de ácidos ou álcalis. Dentre as substâncias que ele estuda estão o tornassol e o corante vermelho extraído do pau-brasil (Brazilwood). Interessante é que Boyle apresenta;    também;    resultados obtidos por estudiosos do século anterior8. No século XVII;    já se conhecia a reação: ácido + álcali = sal (2) tendo sido utilizada;    por exemplo;    por Glauber para preparar vários compostos9. Em 1754;    Rouelle;    conforme mencionado acima;    começa a utilizar o termo base;    significando os álcalis (Na2CO3;    K2CO3;    NaOH);    as terras (CaO;    MgO) e os metais (Fe;    Zn). As terras eram também denominadas cales ou cais (cal no singular)6. Conseqüentemente passou a se ter: ácido + base = sal (3) W. Homberg;    em 1699;    realiza as primeiras tentativas de medir as quantidades relativas de ácidos e bases;    porém somente em 1729;    C. Geoffroy realiza a primeira titulação (soda;    Na2CO3;    com vários tipos de vinagre). W. Lewis;    em 1767;    utiliza pela primeira vez um indicador em uma titulação6;    8. Como parte de seu Sistema do Oxigênio;    que englobava também uma teoria da combustão;    A. Lavoisier;    em 1789;    afirmava que ";    o oxigênio é o princípio acidificante";    . Em outras palavras;    dizia que todo ácido deveria ter oxigênio. Entretanto;    já nesta época;    C. Berthollet (1787);    e depois H. Davy (1810);    descreveram vários ácidos que não apresentavam o oxigênio: HCN;    H2S;    HCl etc.6. É interessante destacar aqui duas afirmações feitas no século XIX: A. Ure;    em 1823: ";    ...não há um princípio [elemento] acidificador;    nem critério absoluto da escala de força entre os diferentes ácidos ... [acidez e alcalinidade dependem mais] do modo como os constituintes estão combinados que da natureza dos constituintes em si";    6. J. Liebig;    em 1838: ";    ácidos são compostos de hidrogênio;    nos quais o hidrogênio pode ser substituído por metais";    6. Estas duas posições irão permear as discussões ácido-base no século XX;    a de Ure;    afirmando que o comportamento ácido-base é algo dependente do modo que os elementos estão combinados;    da estrutura;    como se diria hoje;    e a de Liebig;    atribuindo a um dado elemento;    o hidrogênio;    este comportamento ácido-base. O séc. XIX marca também o desenvolvimento da Teoria Molecular e este conceito de Liebig é o que prevalece. Por que prevalece este conceito e não o de Ure? Estou certo que o leitor encontrará a resposta após a leitura deste artigo. Estes aspectos da química ácido-base foram apenas para servir de preâmbulo ao que nos interessa. Muitos aspectos históricos e químicos interessantes foram deixados de lado.  ;    ASPECTOS GERAIS DAS TEORIAS ÁCIDO-BASE NO SÉCULO XX;   

DOI  :  10.1590/S0100-40422000000100023

学科分类：化学（综合）

来源: Sociedade Brasileira de Quimica

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