10. Uma linguagem química

 

TIO DAVE VIA TODA A CIÊNCIA como um empreendimento inteiramente humano, além de intelectual e tecnológico, e me pareceu natural que eu, por minha vez, também adotasse esse ponto de vista. Quando montei meu laboratório e comecei meus próprios experimentos químicos, queria aprender sobre a história da química de um modo mais geral, descobrir o que os químicos zeram, como pensaram, o ambiente dos séculos passados. Nossa família e nossa genealogia fascinavam-me havia muito tempo — as histórias dos tios que tinham partido para a África do Sul e do homem que fora o pai de todos eles, do primeiro ancestral de minha mãe de quem tínhamos conhecimento, um rabino com uma queda para a alquimia, um certo Lazar Weiskopf, que vivera em Lübeck no século XVII. Isso pode ter sido um incentivo a um amor mais geral pela história e a uma tendência, talvez, a vê-la sob a ótica familiar. Assim, os cientistas, os primeiros químicos sobre quem eu li se tornaram, em certo sentido, meus ancestrais honorários, pessoas com quem, em fantasia, eu tinha uma espécie de parentesco. Eu precisava entender como aqueles primeiros químicos pensavam, imaginar-me no mundo deles.

Li que a química como verdadeira ciência emergiu com o trabalho de Robert Boyle, em meados do século XVII. Vinte anos mais velho que Newton, Boyle nasceu numa época em que a prática da alquimia ainda predominava, e ele ainda conservava uma série de crenças e práticas da alquimia lado a lado com as da ciência. Acreditava que era possível criar ouro e que conseguira criá-lo (Newton, também alquimista, aconselhou-o a manter silêncio sobre isso). Era um homem de imensa curiosidade (de “santa curiosidade”, nas palavras de Einstein), pois todos os prodígios da natureza, julgava Boyle, proclamavam a glória de Deus, e isso o levou a investigar uma gama imensa de fenômenos.

Ele examinou cristais e sua estrutura, e foi o primeiro a descobrir seus planos de clivagem. Estudou as cores e escreveu sobre o tema um livro que in uenciou Newton. Inventou o primeiro indicador químico, um papel embebido em xarope de violetas que se tornava vermelho na presença de uidos ácidos e verde em contato com uidos alcalinos. Escreveu o primeiro livro em inglês sobre eletricidade. Inadvertidamente, preparou hidrogênio colocando pregos de ferro em ácido sulfúrico. Descobriu que, embora a maioria dos uidos se contraísse quando congelados, a água expandia-se. Demonstrou que um gás (posteriormente identi cado como dióxido de carbono) desprendia-se quando se despejava vinagre sobre coral pulverizado, e que as moscas morriam quando mantidas nesse “ar arti cial”. Ele investigou as propriedades do sangue e se interessou pela possibilidade da transfusão sanguínea. Fez experimentos sobre a percepção de odores e gostos. Foi o primeiro a descrever membranas semipermeáveis. Registrou o primeiro caso na história de acromatopsia adquirida, a perda total da visão das cores decorrente de uma infecção cerebral.

Todas essas investigações, e muitas outras, ele descreveu em uma linguagem de extrema simplicidade e clareza, totalmente diferente da linguagem obscura e enigmática dos alquimistas. Qualquer pessoa podia ler seus textos e repetir seus experimentos; ele propunha uma ciência aberta, em oposição ao sigilo fechado, hermético da alquimia.

Embora seus interesses fossem universais, a química parecia exercer sobre ele uma atração muito especial (mesmo quando jovem, ele chamava seu laboratório químico de “uma espécie de Eliseu”). Seu maior desejo era compreender a natureza da matéria, e seu livro mais célebre, O químico cético, foi escrito para refutar a doutrina mística dos Quatro Elementos e para unir o imenso conhecimento empírico de muitos séculos sobre alquimia e farmácia à nova e esclarecida racionalidade de sua época.

Para os antigos, havia quatro princípios ou elementos básicos: Terra, Ar, Fogo e Água. Acho que aos cinco anos essas também eram, em boa medida, minhas próprias categorias (embora os metais tenham se tornado para mim uma quinta categoria, especial), mas eu achava mais difícil imaginar os Três Princípios dos alquimistas, nos quais “Enxofre”, “Mercúrio” e “Sal” não signi cavam o enxofre, o mercúrio e o sal comuns, mas o Enxofre, o Mercúrio e o Sal “ losó cos”: o Mercúrio dava brilho e dureza a uma substância; o Enxofre, cor e combustibilidade, e o Sal, solidez e resistência ao fogo.

Boyle esperava substituir essas concepções antigas e místicas dos Elementos e Princípios por uma concepção racional e empírica; ele apresentou a primeira de nição moderna de elemento:

O que agora chamo de elementos são [...] certos corpos primitivos e

simples, ou perfeitamente sem mistura, que, não sendo feitos de

outros corpos, ou uns dos outros, são os ingredientes dos quais todos

os chamados corpos perfeitamente mistos são imediatamente

compostos, e nos quais eles essencialmente se decompõem.

Porém, como ele não deu exemplos desses “elementos” ou de como se poderia demonstrar que eram “perfeitamente sem mistura”, sua de nição pareceu demasiado abstrata para ter utilidade.

Embora O químico cético fosse ilegível para mim, quei fascinado com outro livro que Boyle escreveu em 1660, New experiments, em que ele expôs, em um estilo encantadoramente vívido e com grande riqueza de detalhes pessoais, mais de quarenta experimentos usando sua “Máquina Pneumática” (uma bomba de ar inventada por seu assistente, Robert Hooke), com a qual se podia retirar boa parte do ar de um recipiente

fechado.1 Nesses experimentos, Boyle efetivamente demoliu a antiga crença de que o ar era um meio etéreo que penetrava em tudo, demonstrando que se tratava de uma substância material com propriedades físicas e químicas próprias, que podia ser comprimido, rarefeito e até mesmo pesado.

Retirando o ar de um recipiente fechado contendo uma vela ou um carvão em brasa, Boyle descobriu que a combustão cessava assim que o ar se rarefazia, embora o carvão tornasse a esbrasear se o ar fosse reintroduzido — e com isso demonstrou que o ar era necessário para a combustão. Mostrou também que várias criaturas — insetos, aves, camundongos — cavam a itas ou morriam quando a pressão do ar era reduzida, mas podiam reviver se o ar fosse reintroduzido no recipiente. Ele se admirou com a semelhança entre a combustão e a respiração.

Boyle investigou se era possível ouvir um sino no vácuo (não era), se um ímã podia exercer sua força no vácuo (podia), se os insetos podiam voar no vácuo (isto ele não conseguiu descobrir, pois os insetos “desfaleciam” com a redução da pressão do ar) e examinou os efeitos da pressão do ar reduzida sobre o fulgor dos vaga-lumes (o brilho diminuía).

Encantei-me com a leitura desses experimentos e tentei reproduzir alguns deles — nosso aspirador de pó foi um bom substituto para a bomba de ar de Boyle. Adorei o estilo divertido do livro todo, tão diferente dos diálogos losó cos de O químico cético. (De fato, o próprio Boyle tinha consciência disso: “Não desprezo dar atenção mesmo a experimentos risíveis, e acredito que as brincadeiras de meninos às vezes podem merecer o estudo dos lósofos”.)

A personalidade de Boyle exercia sobre mim grande atração, assim como sua curiosidade onívora, seu apreço pela narrativa e seus ocasionais trocadilhos (por exemplo, quando escreveu que preferia trabalhar com coisas “lucíferas” e não “lucríferas”). Podia imaginá-lo como uma pessoa, e uma pessoa de quem eu gostava, apesar do abismo de três séculos entre nós.

Antoine Lavoisier, nascido quase um século depois de Boyle, se tornaria conhecido como o verdadeiro fundador, o pai da química moderna. Já existia, antes de sua época, um vasto conhecimento sobre química, um re namento no assunto, em parte legado pelos alquimistas (pois foram eles que criaram a aparelhagem e as técnicas de destilação e cristalização, bem como uma série de procedimentos químicos), em parte pelos boticários, e, sobretudo, naturalmente, pelos metalúrgicos e mineiros do passado.

Embora uma in nidade de reações químicas houvesse sido estudada, não havia uma avaliação ou mensuração sistemática dessas reações. Desconhecia-se a composição da água, como também da maioria das outras substâncias. Os minerais e os sais eram classi cados segundo sua forma cristalina ou outras propriedades físicas, e não por seus componentes. Não havia uma noção clara de elementos ou compostos.

Além disso, não existia uma estrutura teórica na qual inserir os fenômenos químicos; havia apenas a teoria um tanto mística do ogisto, que se supunha explicar todas as transformações químicas. O ogisto era o princípio do Fogo. Os metais eram combustíveis, supunha-se, porque continham algum ogisto, e quando se queimavam, o ogisto era liberado. Quando seus óxidos eram fundidos com carvão, inversamente, o carvão doava seu ogisto e reconstituía o metal. Assim, um metal era uma espécie de composição ou “composto” de seus óxidos e de ogisto. Todo processo químico — não só a fundição e a calcinação, mas as ações de ácidos e álcalis, bem como a formação de sais — podia ser atribuído à adição ou à remoção de ogisto.

O ogisto não tinha propriedades visíveis, era bem verdade: não podia ser envasado, demonstrado nem pesado; mas, a nal de contas, isso também não acontecia com a eletricidade (outra grande fonte de mistério e deslumbramento no século XVIII)? O ogisto tinha um encanto instintivo, poético, mítico — com ele o fogo era ao mesmo tempo um material e um espírito. Porém, apesar de todas as suas raízes metafísicas, a teoria do ogisto foi a primeira especi camente química (em contraste com a teoria mecânica, corpuscular, que Boyle elaborara na década de 1660): procurou explicar propriedades e reações químicas com base na presença ou ausência, ou na transferência, de um princípio químico especí co.

Foi nesse clima ao mesmo tempo metafísico e poético que Lavoisier — um homem prático, acentuadamente analítico e lógico, um lho do Iluminismo e admirador dos enciclopedistas — entrou na maioridade, na década de 1770. Aos 25 anos Lavoisier já realizara um trabalho geológico pioneiro, e mostrara grande habilidade química e polêmica (escrevera um ensaio premiado sobre o melhor modo de iluminar uma cidade à noite, além de um estudo sobre a colocação e a xação de

gesso), e fora eleito para a Academia.2 Mas foi na teoria do ogisto que seu intelecto e sua ambição se concentraram com intensidade. A ideia do

ogisto pareceu-lhe metafísica, insubstancial, e o modo de atacá-la, ele

percebeu imediatamente, seria realizando meticulosos experimentos quantitativos com a combustão. As substâncias de fato diminuíam de peso quando queimadas, como se esperaria caso perdessem ogisto? A experiência comum fazia pensar que isso de fato acontecia, que as substâncias “se consumiam” no fogo — uma vela diminuía de tamanho conforme se queimava, substâncias orgânicas carbonizavam-se e mirravam, o enxofre e o carvão desapareciam completamente, mas isso não parecia ocorrer no caso da queima de metais.

Em 1772, Lavoisier leu sobre os estudos de Guyton de Morveau, que con rmara, em experimentos marcados por precisão e cuidado extraordinários, que os metais aumentavam de peso quando submetidos

a ustulação [aquecimento com adução de ar].3 Como conciliar isso com a suposição de que alguma coisa — o ogisto — se perdia na queima? Para Lavoisier, era absurda a explicação de Guyton, para quem o

ogisto possuía “leveza” e boiava nos metais que o continham. Apesar

disso, os resultados impecáveis obtidos por Guyton incitaram Lavoisier mais do que nunca. Aquele era um fenômeno que, como a maçã de Newton, requeria uma nova teoria do mundo.

Lavoisier escreveu que o trabalho que tinha diante de si parecia-lhe “destinado a causar uma revolução na física e na química. Eu me vi forçado a ver tudo o que fora feito antes de mim como meramente sugestivo [...] como elos separados de uma grande cadeia”. Restava que alguém, que ele, pensou Lavoisier, unisse todos os elos dessa cadeia com “uma série imensa de experimentos [...] para conduzir a um todo contínuo” e formar uma teoria.

Enquanto con denciava esse pensamento grandioso aos seus apontamentos de laboratório, Lavoisier deu início a experimentos sistemáticos, repetindo boa parte do trabalho de seus predecessores, só que, dessa vez, usando uma aparelhagem vedada e pesando tudo meticulosamente antes e depois da reação, um procedimento que Boyle e até mesmo os químicos mais meticulosos da época de Lavoisier haviam negligenciado. Aquecendo chumbo e estanho em retortas fechadas até serem convertidos em cinzas, Lavoisier pôde mostrar que o peso total de seus reagentes não aumentava nem diminuía durante uma reação. Somente quando ele abriu as retortas e permitiu a entrada do ar o peso das cinzas aumentou — e exatamente na mesma quantidade em que os próprios metais haviam aumentado quando foram calcinados. Esse aumento, supôs Lavoisier, devia ser causado pela “ xação” do ar, ou de alguma parte dele.

No verão de 1774, Joseph Priestley, na Inglaterra, descobriu que quando se aquecia cal de mercúrio (óxido de mercúrio) ao rubro, ela desprendia um “ar” que, surpreendentemente, parecia ainda mais forte ou mais puro do que o ar comum.

Uma vela se queimou naquele ar [ele escreveu] com uma chama

espantosamente intensa; e um pedaço de madeira incandescente

rachou-se e queimou com prodigiosa rapidez, exibindo uma aparência

um tanto semelhante à do ferro branco-incandescente e lançando

fagulhas em todas as direções.

Fascinado, Priestley investigara mais a fundo, descobrindo que camundongos podiam viver naquele ar por um tempo quatro ou cinco vezes maior do que no ar comum. E assim, convencido de que aquele “novo” ar era benigno, ele próprio o experimentou:

A sensação que ele produz em meus pulmões não é perceptivelmente

diferente da do ar comum; mas tive a impressão de que meu peito

pareceu singularmente leve e relaxado durante algum tempo depois

disso. Quem sabe daqui a algum tempo esse ar puro possa tornar-se

um artigo de luxo em voga. Até o momento, apenas dois

camundongos e eu tivemos o privilégio de respirá-lo.

Em outubro de 1774, Priestley foi a Paris e falou a Lavoisier sobre seu novo ar “des ogisticado”. E Lavoisier viu ali o que Priestley não vira: a pista crucial para aquilo que o confundira e que lhe escapara, a verdadeira natureza do que estava ocorrendo na combustão e

calcinação.4 Ele repetiu os experimentos de Priestley, ampliou-os, quanti cou-os, re nou-os. A combustão, agora estava claro para ele, era um processo que envolvia não a perda de uma substância ( ogisto), mas a combinação do material combustível com uma parte do ar

atmosférico, um gás, para o qual ele cunhou o termo 5 oxigênio.

A demonstração, por Lavoisier, de que a combustão era um processo químico — oxidação, como agora podia chamar-se — implicava muito mais, e para ele era apenas um fragmento de uma visão muito mais abrangente, a revolução na química que ele intuíra. A ustulação de metais em retortas fechadas, mostrando que não havia um ganho de peso fantasmagórico advindo de “partículas de fogo”, nem uma perda de peso em razão da perda de ogisto, demonstrara para Lavoisier que não ocorria criação nem perda de matéria nesses processos. Além disso, esse princípio da conservação aplicava-se não só à massa total de produtos e reagentes, mas a cada um dos elementos individuais envolvidos. Quando se fermentava açúcar com levedo e água em um recipiente fechado para produzir álcool, como em um de seus experimentos, as quantidades totais de carbono, hidrogênio e oxigênio sempre permaneciam as mesmas. Podiam estar reagregadas quimicamente, mas suas quantidades

cavam inalteradas.

A conservação da massa implicava a constância da composição e decomposição. Assim, Lavoisier foi levado a de nir um elemento como um material que não podia ser decomposto pelos meios existentes, e isso lhe permitiu (com De Morveau e outros) elaborar uma lista de elementos genuínos — 33 substâncias elementares distintas,

indecomponíveis, substituindo os Quatro Elementos dos antigos.6 Isso, por sua vez, permitiu a Lavoisier elaborar o que ele chamou de “balancete”: uma contabilidade precisa de cada elemento em uma reação.

A linguagem da química agora precisaria ser transformada para adequar-se a essa nova teoria, julgou Lavoisier; ele efetuou então uma revolução também na nomenclatura, substituindo os termos antigos, pitorescos mas pouco informativos — como manteiga de antimônio, bezoar jovial, vitríolo azul, açúcar de chumbo, líquor fumegante de Libavius, ores de zinco — por termos precisos, analíticos e autoexplicativos. Se um elemento fosse composto com nitrogênio, fósforo ou enxofre, tornava-se um nitreto, um fosfeto, um sulfeto. Se fossem formados ácidos com a adição de oxigênio, podia-se falar em ácido nítrico, ácido fosfórico, ácido sulfúrico; e, para os sais desses elementos, diziam-se nitratos, fosfatos e sulfatos. Se estivessem presentes quantidades menores de oxigênio, podia-se falar em nitritos e fos tos em vez de nitratos e fosfatos, e assim por diante. Cada substância, elementar ou composta, teria seu verdadeiro nome, que denotava sua composição e caráter químico, e esses nomes, manipulados como em álgebra, indicariam instantaneamente como as substâncias poderiam reagir ou comportar-se em diferentes circunstâncias. (Embora eu soubesse muito bem das vantagens dos novos nomes, também sentia saudade dos nomes antigos, pois tinham poesia, transmitiam intensamente suas qualidades sensoriais ou antecedentes alquímicos, e isso estava totalmente ausente nos novos nomes químicos, sistemáticos e insípidos.)

Lavoisier não criou símbolos para os elementos nem usou equações químicas, mas forneceu a base essencial para essas duas coisas, e eu

quei maravilhado com sua ideia do balancete, dessa álgebra da

realidade para as reações químicas. Era como ver uma linguagem, ou a música, ser escrita pela primeira vez. Dada aquela linguagem algébrica, talvez não fosse preciso uma tarde no laboratório — podia-se fazer química num quadro-negro ou na cabeça.

Todos os empreendimentos de Lavoisier — a linguagem algébrica, a nomenclatura, a conservação da massa, a de nição de elemento, a formação de uma verdadeira teoria da combustão — estavam organicamente interligados, formavam uma única estrutura fascinante, uma recriação revolucionária da química tal como ele sonhara, com tanta ambição, em 1773. O caminho dessa revolução não foi fácil nem direto, embora Lavoisier o apresente como óbvio em Elementos de química; exigiu quinze anos do tempo de um gênio, que tateou por labirintos de pressuposições e lutou contra sua própria cegueira do mesmo modo que contra a de todos os demais.

Ocorreram violentos con itos e disputas durante os anos em que Lavoisier juntou lentamente sua munição, mas quando Elementos de química nalmente foi publicado — em 1789, apenas três meses antes da Revolução Francesa —, a obra conquistou o mundo cientí co. Sua arquitetura de pensamento era de um tipo inteiramente novo, comparável apenas a Principia, de Newton. Houve alguns recalcitrantes — Cavendish e Priestley foram os mais eminentes —, mas em 1791 Lavoisier pôde a rmar que “todos os jovens químicos adotam a teoria, e assim concluo que a revolução na química se consumou”.

Três anos depois, Lavoisier, no auge de suas capacidades, teve sua vida encerrada na guilhotina. O grande matemático Lagrange, lamentando a morte de seu colega e amigo, a rmou: “Foi preciso apenas um momento para decepar-lhe a cabeça, e cem anos, talvez, não bastarão para produzir outra igual”.

* * *

Ler sobre Lavoisier e os químicos “pneumáticos” que o precederam estimulou-me a também fazer mais experimentos com aquecimento de metais e produção de oxigênio. Eu queria produzi-lo aquecendo óxido de mercúrio — do modo como Priestley zera em 1774 —, mas antes da instalação do conduto de ventilação eu receava as emanações tóxicas do mercúrio. No entanto, era fácil prepará-lo, simplesmente aquecendo uma substância rica em oxigênio, como peróxido de hidrogênio ou permanganato de potássio. Recordo-me de inserir uma lasca de madeira em brasa em um tubo de ensaio cheio de oxigênio e vê-la in amar-se bruscamente, com um brilho intenso.

Também preparei outros gases. Decompus água por eletrólise e a recompus in amando hidrogênio e oxigênio juntos. Havia muitos outros modos de obter hidrogênio com ácidos ou álcalis — com zinco e ácido sulfúrico ou tampinhas de garrafa de alumínio e soda cáustica. Era uma pena deixar aquele hidrogênio simplesmente se esvair borbulhando; por isso, para tampar meus frascos, arranjei tampões de borracha e rolhas bem ajustados, alguns com orifício no meio para a passagem de tubos de ensaio. Uma das coisas que eu aprendera no laboratório do tio Dave era como amolecer um tubo de vidro numa chama de gás e delicadamente dobrá-lo em ângulo (e, mais emocionante, como moldar o vidro derretido soprando-o com leveza para produzir todo tipo de globos e frascos de paredes nas). Agora, usando tubos de ensaio, eu podia acender o hidrogênio quando ele emergisse do frasco arrolhado. Ele produzia uma chama incolor — não amarelada e fumacenta como as chamas dos jatos de gás do fogão da cozinha. Ou eu podia inserir o hidrogênio, usando um tubo de vidro graciosamente curvo, em uma solução de sabão para produzir bolhas de sabão preenchidas com hidrogênio; as bolhas, muito mais leves que o ar, subiam velozmente para o teto e explodiam.

Às vezes eu coletava hidrogênio sobre água em uma cuba invertida. Segurando a cuba, ainda invertida, eu podia levá-la ao nariz e inspirar — não tinha cheiro, nem gosto, não produzia nenhuma sensação, mas minha voz cava alta e esganiçada por alguns segundos, uma voz de Mickey Mouse que eu não reconhecia como a minha.

Eu despejava ácido clorídrico no gesso (embora até mesmo um ácido mais brando, como o vinagre, servisse), produzindo uma efervescência de um gás diferente, bem mais pesado, o dióxido de carbono. Podia coletar o pesado e invisível dióxido de carbono em um béquer e ver que um pequenino balão de ar, muito menos denso, utuava nele. Nossos extintores de incêndio em casa continham dióxido de carbono, e também os usei ocasionalmente para obter o gás.

Quando eu enchia um balão com dióxido de carbono, ele caía pesadamente no chão e ali permanecia — eu cava pensando como seria encher um balão com um gás muito denso, o xenônio (cinco vezes mais denso que o ar). Quando mencionei isso a Tio Tungstênio, ele me falou sobre um composto de tungstênio, o hexa uoreto de tungstênio, que era quase doze vezes mais denso que o ar — o vapor mais pesado que conhecemos, disse meu tio. Eu fantasiava alguém descobrindo ou produzindo um gás mais pesado que a água e se banhando nele,

utuando no gás como utuamos em água. Flutuar e afundar eram

coisas que continuamente me exercitavam e me davam energia.7

Fascinavam-me os gigantescos balões de barragem que utuavam no céu de Londres no tempo da guerra; pareciam enormes peixes-lua aéreos, com seu corpo rechonchudo recheado de hidrogênio e sua cauda bilobada. Eram feitos de um tecido aluminizado, por isso cintilavam quando atingidos pelos raios de sol. Ficavam presos ao solo por longos cabos, que (julgava-se) podiam enredar os aviões inimigos, impedindo-os de voar baixo demais. Os balões também eram nossos protetores gigantes.

Um desses balões cava amarrado em nosso campo de críquete, em Lymington Road, e se tornou objeto de minha especial e arrebatada atenção. Eu me esgueirava do campo de arremesso quando ninguém estava olhando e ia afagar aquele material brilhante e meio in ado; no solo, os balões pareciam pouco in ados, mas quando atingiam uma altitude adequada no ar, o hidrogênio em seu interior se expandia e os enchia inteiramente. Eu gostava de tocar os balões gigantes, uma sensação que era, sem dúvida, de fundo erótico, embora eu não tivesse noção disso na época. Muitas vezes eu sonhava com os balões de barragem à noite, imaginava-me aninhado, em paz, em seus gigantescos corpos macios, suspenso, utuando muito acima do mundo apinhado, num êxtase empíreo eterno. Todo mundo, acredito, gostava daqueles balões — seu esforço para subir representava o otimismo, fazia o coração bater mais rápido — mas, para mim, o balão de Lymington Road era especial: eu imaginava que ele reconhecia meu toque e respondia, estremecendo (como eu), numa espécie de êxtase. Não era humano, não era animal, mas, em certo sentido, era animado; foi meu primeiro objeto de amor, o precursor, quando eu tinha dez anos.

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