As Leis Ponderais de Lavoisier e Proust

As leis ponderais refletiam o desejo de construir uma base teórica para a Química que apagasse seus fundamentos metafísicos, afastando de uma vez por todas qualquer influencia do seu passado alquímico.

Esse desejo foi uma característica do movimento iluminista no século XVIII. Vários cientistas procuraram eliminar qualquer referência metafísica na ciência.

Lavoisier viveu nessa época e seu país, a França, foi um dos países onde o iluminismo teve a sua maior expressão. Pesar substâncias e investigar elementos com muito rigor eram práticas recorrentes no seu cotidiano.

Lavoisier procurou estabelecer suas explicações apoiadas em fatos quantitativos, de modo que a lei obtida pudesse ser expressa em linguagem matemática.

Como os nomes das substâncias ainda evocavam as referências alquímicas, Lavoisier concluiu que era necessário criar uma nova nomenclatura que banisse da Química as referências religiosas e místicas do seu passado. Por exemplo, o gás obtido da combinação do nitrogênio com o hidrogênio podia ser chamado indiferentemente de amônia, amoníaco, ou álcali volátil urinoso. Nomes como manteiga de estanho, fígado de enxofre, régulo de antimônio ou cáustico lunar eram antigas heranças da alquimia. Isso causava muita confusão e do ponto de vista didático a situação era bastante insatisfatória.

Em 1787, Lavoisier publicou juntamente com Guyton de Mourveau, Berthollet e Antoine Fourcroy o Método de Nomenclatura Química. Nessa obra propôs novos termos para designar os elementos químicos: nomes simples deveriam estar associados a substâncias simples, nomes compostos a substâncias compostas e nomes arbitrários a substâncias desconhecidas. Logo no início Lavoisier escreveu:

"... É tempo de desembaraçar a Química dos obstáculos de toda espécie que retardam seu progresso; de introduzir nela um verdadeiro espírito de análise, e nós estabelecemos suficientemente que era pelo aperfeiçoamento da linguagem que esta reforma deveria operar-se ".

Dos seus estudos sobre a acidez, Lavoisier concluíra que o ar eminentemente respirável, participante dos processos de combustão e de calcinação, era também o formador de ácidos e, portanto, o nome adequado para esse gás deveria ser oxigênio, pois em grego oxus quer dizer ácido. Outros nomes como hidrogênio, azoto (atual nitrogênio), também foram criados por Lavoisier. A nomenclatura tinha um conteúdo ideológico muito importante, pois estava intimamente relacionada com a teoria desenvolvida por Lavoisier sobre a combustão, a composição da água, do ar, dos ácidos etc.

O Tratado Elementar de Química surgiu em 1789 e é uma obra a abrangente pois une teoria à prática. Em dois volumes, no primeiro Lavoisier se ocupa da formação dos gases e de suas reações químicas, da combustão das substâncias simples e da formação dos óxidos. Trata também das reações dos ácidos com as bases e da formação dos sais. O segundo volume é um manual prático de laboratório no qual descreve os aparelhos e técnicas usuais no trabalho experimental. As ilustrações são de Madame Lavoisier.

O princípio da Conservação da Matéria já existia, desde a Grécia antiga na forma de um enunciado mais geral: " do nada, nada sai; e nada se torna nada" . Difundido como: "Na natureza nada se cria e nada se perde, tudo se transforma", não foi enunciado dessa forma por Lavoisier. No seu livro Tratado ELementar de Química (1789), ele assim se expressou:

"Podemos estabelecer como um axioma incontestável, que em todas as operações da arte e da natureza nada é criado: existe uma quantidade igual de matéria antes e depois do experimento; a qualidade a quantidade dos elementos permanecem precisamente as mesmas e nada acontece além de variações e modificações nas combinações desses elementos. Deste princípio depende toda a arte de executar experimentos químicos: devemos sempre supor uma igualdade exata entre os elementos do corpo examinado e aqueles dos produtos de sua análise".

Para saber mais

O Tratado de Lavoisier teve 23 edições integrais entre 1789 e 1805 em sete países, das quais 7 foram na França. Houve também mais três edições parciais, uma delas no México em 1897.

A tabela dos elementos de Lavoisier foi denominada Tabela das substâncias simples e contém 33 elementos divididos em quatro classes. A primeira classe é constituída de por 5 substâncias das quais as duas primeiras são imponderáveis: luz, calórico, oxigênio, azoto e hidrogênio que são substâncias que pertencem aos três reinos. A segunda classe é formada por seis "substâncias oxidáveis e acidificáveis": enxofre, fósforo, carbono,radical fluórico, radical borácico, radical muriático. A terceira classe é formada por dezessete "substâncias metálicas, oxidáveis e acidificáveis": antimônio, prata, arsênico, bismuto, cobalto, cobre, estanho, ferro, manganês, mercúrio, molibdênio,níquel, ouro, platina, chumbo, tungstênio, zinco. A quarta classe é a das cinco "substâncias salificáveis terrosas": cal, magnésia, barita, alumina, e sílica.

Frontispício da primeira edição do Tratado Elementar de Química de Lavoisier /Tabela das 33 substâncias simples ou elementos com o novo nome e o nome antigo, entre os quais Lavoisier incluiu a luz e o calórico.

Em 1799, Proust demonstrou que o carbonato de cobre preparado artificialmente era idêntico em composição aquele descoberto na natureza. Proust sugeriu que a composição constante poderia ser um critério para os compostos químicos diferenciando-os de misturas e soluções.

Proust formulou sua lei com se segue:

"Nós devemos reconhecer uma mão invisível que mantém a proporção na formação dos compostos. Um composto é uma substância para o qual a natureza estabelece uma razão fixa, isto é, um ser que a natureza nunca cria outro, a não ser na mesma proporção, peso e medida ".

Embora atualmente essa lei pareça evidente, no início do século XIX ela não era aceita por todos. Proust se envolveu em uma famosa controvérsia com Berthollet que defendia a idéia de que a composição era variável.

Berthollet tinha a seu favor, entre outros, a existência de vários óxidos de ferro diferentes, o que levava à suposição de que uma quantidade de ferro fosse capaz de se combinar com qualquer quantidade arbitrária de oxigênio e que a mudança na composição fosse contínua. A lista de Berthollet sobre compostos de composição variável incluía ainda soluções, ligas, vidros e óxidos de outros metais como os de estanho, chumbo etc. Era muito comum nessa época que compostos e misturas ainda fossem confundidos.

Berthollet acreditava que a afinidade química era uma força semelhante à gravidade e achava que qualquer tipo de combinação entre substâncias era uma expressão dessa mesma força. Não havia nenhuma diferença fundamental entre solução e combinação química e desse modo a Lei das Proporções Constantes era apenas um caso especial da lei geral da afinidade.

Durante os próximos nove anos Proust se dedicou a purificar e a analisar compostos para dar suporte a Lei das Proporções Constantes e para demolir os argumentos de Berthollet que era, então, um químico bastante influente.

Eis um caso interessante, havia uma falha geral para reconhecer e estudar compostos nos quais íons de tamanho e carga semelhantes pudessem se permutar em um cristal e produzir uma variação na composição. Talvez, o desconhecimento de tais compostos nesse tempo tenha favorecido o desenvolvimento da Teoria Atômica, uma vez que a Lei das Proporções Constantes era um dos pilares da Teoria atômica de Dalton.

A utilização desta linguagem contém no seu significado elementos da teoria. Trata-se aqui da implicação da teoria na descrição. A própria nomenclatura química escolhida para os elementos por Lavoisier já implica em reconhecer a teoria através da descrição.