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QUÍMICA NOVA NA ESCOLA N° 17, MAIO 2003

Les Atomes

Os noventa anos de Les Atomes

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Recebido em 26/1/03, aceito em 12/3/03

HISTÓRIA DA QUÍMICA

Esta seção contempla a história da Química como parte da história da ciência, buscando ressaltar como o conhecimentocientífico é construído.

Em 1913, veio a lume, em Paris, olivro Les Atomes, escrito por JeanPerrin, professor de Físico-

Química na Fa-culdade de Ciên-cias da Universi-dade de Paris(Sorbonne). Aobra reunia, deuma forma muitoclara, precisa edidática, todasas evidências ex-perimentais, disponíveis então, sobrea realidade dos átomos e moléculas,causando um grande impacto e umamudança radical nas concepções demuitos cientistas e do grande público.

A muitos, pode parecer estranhoque isto tenha acontecido no começodo século XX, mas a teoria atômica deDalton, introduzida no início do séculoXIX, era, para muitos cientistas - quí-micos e físicos (principalmente paraestes últimos) - uma hipótese útil, po-rém impossível de ser demonstrada.Esta atitude era alimentada pelo Posi-tivismo de Augusto Comte, que consi-

Aécio Pereira Chagas

Em 1913, foi lançado, em Paris, o livro Les Atomes, de Jean Perrin. Este livro é um marco na história dasCiências, pois reuniu evidências experimentais sobre a existência dos átomos e moléculas. Naquela época,muitos cientistas, principalmente físicos, não aceitavam a existência dessas partículas. Jean Perrin, um físico-químico francês, foi um importante pesquisador que contribuiu para obter essas provas da realidade molecu-lar.

Jean Perrin, Les Atomes, realidade molecular

derava que a Ciência deveria tratarapenas com objetos e fenômenos per-ceptíveis pelos nossos sentidos, o que

não acontece com os áto-mos e as moléculas, e es-tes, portanto, não podiamser considerados comoalgo tratável pela Ciência.As idéias positivistas forammuito populares na Europa,no século XIX, tomando onome de em-piro-criticismo

nos países de fala germâ-nica. A isto somaram-setambém dificuldades nodesenvolvimento da teoriacinética da matéria (a fun-damentação da MecânicaEstatística).

No final do século XIX,houve um intenso debatecultural e, inclusive, umareação anti-positivista porparte de alguns cientistas,que envidaram esforços na resoluçãode diversos problemas de aplicaçãoda teoria cinética (Nye, 1972). Um dos

problemas que desafiavam os pesqui-sadores era o movimento browniano,ou seja, o movimento de partículascoloidais ou maiores, suspensas emum líquido e visíveis no microscópioótico. Explicações de caráter macros-cópico (convecção, gradiente térmicoetc.) não correspondiam às observa-ções experimentais. Por outro lado, osque afirmavam ser o movimento cau-sado por colisões moleculares do lí-

quido não conse-guiam provasteóricas ou expe-rimentais. No pe-ríodo de 1905 a1910, diversospesquisadores,independente-mente, atacaramo problema de di-ferentes ângulos;teóricos, comoEinstein, Smolu-chowski e Lan-

gevin, e experimentais, como Sved-berg e Perrin. De um modo geral, foipossível elaborar modelos que pu-deram ser testados experimental-mente e, aqui, merece destaque otrabalho de Perrin, inicialmente com a

O Positivismo de AugustoComte considerava que a

ciência deveria tratarapenas com objetos e

fenômenos perceptíveispelos nossos sentidos, o

que não acontece com osátomos e as moléculas.

Nesse sentido, Les Atomescausou uma mudança

radical nas concepções demuitos cientistas e do

grande público

No começo do século XX,a teoria atômica de Dalton,

introduzida no início doséculo XIX, era, para muitos

cientistas - químicos efísicos - uma hipótese útil,porém impossível de ser

demonstrada

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determinação da constante de Avoga-dro (NA) através de observação ao mi-croscópio da sedimentação de partí-culas de goma-guta1 (diâmetro de~500 nm), uma resina natural amarelasuspensa em água. Depois, com oteste do modelo de Einstein sobre odeslocamento e sobre a rotação deuma partícula em um sistema deste ti-po. O sucesso de Perrin foi devido àtécnica que ele desenvolveu (centrifu-gação fracionada) para preparar sus-pensões de goma-guta com partículasde mesmo tamanho.

O livro Les Atomesé, antes de tudo, umaresposta aos des-crentes da realidademolecular. Ele conse-gue encontrar um de-nominador comumpara um grande nú-mero de fenômenos aparentementedesconectados. No prefácio, datadode dezembro de 1912, Perrin discuteo problema geral da continuidade e dadescontinuidade e as leis da Termodi-nâmica, e menciona os dois tipos de

abordagens intelectuais nas CiênciasFísicas: a analogia e a explanação decomplexidades visíveis em termos desimplicidades invisíveis (Perrin, 1913).

Os oito capítulos do livro tratam de:Cap. I, A teoria atômica e a Química(moléculas, átomos, hipótese de Avo-gadro, estrutura das moléculas, as so-luções, limite superior das grandezasmoleculares); Cap. II, A agitação mole-cular (velocidade das moléculas,rotação ou vibração das moléculas,

livre percurso médiomolecular); Cap. III,Movimento browniano- emulsões (histórico ecaracterísticas gerais,o equilíbrio estáticodas emulsões); Cap.IV, Leis do movimentobrowniano (teoria deEinstein, controle ex-perimental); Cap. V,

Flutuações; Cap. VI, A luz e os quanta(o corpo negro, extensão da teoria dosquanta); Cap. VII, O átomo de eletri-cidade (ionização dos gases, estruturaatômica da eletricidade); Cap. VIII, Gê-nese e destruição dos átomos (trans-

Figura 1: Figura 1: Figura 1: Figura 1: Figura 1: Página de rosto da 9ª edição deLes Atomes, de 1924.

Tabela 1: Valores da constante de Avogadro, NA, nas 1ª e 9ª edições de Les Atomes (Perrin,1913 e 1924). A primeira coluna refere-se ao fenômeno através do qual se determinou aconstante, a segunda coluna ao valor de NA que aparece na 1ª ed., e a terceira coluna aovalor de NA na 9ª ed. Note-se que, nesta última, foram acrescentados dois métodos.

Fenômeno observado* “1a” NA/1022 “9a” NA/1022

Viscosidade de gases (teoria cinética, eq. Van der Waals) 62 62(?)

Repartição vertical de grãos (emulsão diluída) 68,3 68

Idem concentrada - 60

Movimento browniano:Deslocamentos 68,8 64Rotações 65 65Difusão 69 69

Flutuação de densidade em emulsões concentradas - 60

Opalescência crítica 75 75

Azul do céu 60(?) 65

Difusão da luz no argônio - 69

Espectro do corpo negro 64 61

Carga de partículas microscópicas 68 61

Radioatividade:Cargas projetadas 62,5 62Hélio produzido 64 66Rádio decomposto 71 64Energia irradiada 60 60

* Os itálicos referem-se aos métodos em que se poderia esperar, no futuro, uma determi-nação de grande precisão [nota de Perrin na 9ª edição].

mutações, contagens dos átomos, arealidade dos átomos, estrutura doátomo) e, finalizando, uma lista doselementos químicos com uma tabelade Mendeleiev (Perrin, 1913).

No último capítulo, Conclusions,Perrin apresenta uma tabela com osvalores da constante de Avogadro de-terminados por vários métodos. Essaconvergência de números é o pontoalto da obra. São 13 equações relati-vas a diferentes tipos de fenômenosque têm em comum a realidade mole-cular e o invariante NA. Nas palavrasde Perrin: “Estou atônito de admiraçãodiante do milagre da concordância tãoprecisa a partir de fenômenos tão dife-rentes”. A Tabela 1 é constituída porduas tabelas de diferentes edições doLes Atomes. A primeira coluna, Fenô-meno observado, indica o fenômenoutilizado, ou o método, para se deter-minar a constante de Avogadro. A se-gunda coluna, indicada por “1ª”, apre-senta os valores da primeira edição dolivro, de 1913, e a coluna “9ª”, os danona edição, de 1924, revista e am-pliada (Figura 1). Note-se que, nessaúltima edição, há três determinações

Les Atomes é, antes detudo, uma resposta aosdescrentes da realidademolecular. Ele consegue

encontrar um denominadorcomum para um grandenúmero de fenômenos

aparentementedesconectados

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Abstract: Ninety Years of the Les Atomes – In 1913, the book Les Atomes, by Jean Perrin, was issued in Paris. This book is a landmark in the history of sciences, since it assembled experimentalevidences on the existence of atoms and molecules. At that time, many scientists, mainly physicists, did not accept the existence of these particles. Jean Perrin, a French physical chemist, was an important

scientist that contributed to obtain these proofs of the molecular reality.

Keywords: Jean Perrin, Les Atomes, molecular reality

Notas e ReferênciasAL-KINDI (796-873 d.C.). Sobre a

Filosofia Primeira. Trad. R. Guerrero. In:Falsafa - A Filosofia entre os árabes. ATTIEFILHO, M. (Org.). São Paulo: Editora PalasAthena, 2002. Al-Kindi é tido como o pri-meiro dos grandes filósofos árabes. Dei-xou extensa obra, na qual introduziu Aris-tóteles no ambiente intelectual do Islã.

NYE, M.J. Molecular reality: a perspec-tive on the scientific work of Jean Perrin,Londres e Amsterdã: Macdonald and

Figura 2: F igura 2: F igura 2: F igura 2: F igura 2: Jean Perrin (1870-1942) (do siteweb.ccr.jussieu.fr/lcpmr/historique.html).

a mais e o valor médio está mais pró-ximo do valoratual2, refletindo oprogresso nestecampo em 11 anos.

Na 9ª edição,há a indicação deque esta completa16 mil exemplaresimpressos, emfrancês. Nye (1972)menciona que Les Atomes foi traduzi-

Elsevier, 1972.PERRIN, J. Les Atomes. 1a ed. Paris:

Alcan, 1913; 9a ed., 1924. A primeira ediçãoque utilizamos é uma cópia fac-similareditada por Flammarion (Paris, 1991).

Para saber maisAuguste Comte e o Positivismo

Os pensadores: Auguste Comte. SãoPaulo: Nova Cultural (1996). O capítulo in-trodutório, Vida e obra, consultoria de JoséArthur Giannotti, contém uma excelente

do para inglês, alemão,polonês, russo, sérvio ejaponês.

Jean Baptiste Perrin(Figura 2) nasceu em Lille(França), em 30 de setem-bro de 1870, estudou emLyon e depois em Paris, naÉcole Normal Supérieur.Doutora-se em 1897 e,logo a seguir, é nomeadochargé de cours de ChimiePhysique. Em 1910, passaa ocupar a cátedra deFísico-Química criada pa-ra ele, que ocupa até suamorte, em 1942. Recebeuo Prêmio Nobel de Físicaem 1926. Fez parte dogoverno socialista do FrontPopular em 1936, quandocriou o Centre Nacional dela Recherche Scientifique(CNRS). Dentre outrasatividades para o desen-

volvimento da ciência, destaca-se afundação do Institut deBiologie Physico-Chimique (1927), tendosido seu primeiro diretor,e a idealização do Palaisde la Découverte,fundado em 1938. Em1940, com a invasão dosalemães, deixa a França,indo para o norte da

África para ajudar a organizar a Resis-

súmula sobre o tema, inclusive sobre ainfluência do Positvismo no Brasil.

Sobre este tema, além das enciclopé-dias, há também diversos sítios na Internet.

Constante de AvogadroSobre seu significado, valor e determi-

nação, há muito em livros e sítios daInternet. Entretanto, destacamos o seguin-te artigo: MÓL, G. de S.; FERREIRA,G.A.L.; SILVA, R.R. da e LARANJA, H.F.Constante de Avogadro. Química Nova naEscola, n. 3, p. 32-33, 1996.

tance. Logo depois, volta à França,mas é obrigado a sair, indo para osEstados Unidos, falecendo logodepois em Nova Iorque (Nye, 1972).

E, para concluir, um pensamentode Al-Kindi: “Grande deve ser, pois,nosso agradecimento àqueles quetrouxeram um pouco da verdade, tantomais àqueles que nos trouxeram muitoda verdade, visto que nos fizeram par-ticipantes dos frutos de seus pensa-mentos e nos facilitaram o caminhospara as verdadeiras questões obscu-ras, ao mesmo tempo que nos bene-ficiaram com as premissas que nive-laram, para nós, o caminho da ver-dade” (Al-Kindi).

Notas

1. “Gomme-gutta” em francês,“gamboge” em inglês. De acordo comThe Merck Index (Rahway: Merck &Co., 1976), é uma resina obtida dolátex da planta Garcinia hanburyi Hook,nativa do sudeste da Ásia. Além daresina, o látex contém também ácidogambógico, C38H44O8. É utilizada comopurgativo.

2. Na 1ª ed., o valor médio de NA/1022 é 66, na 9ª ed., 63 e o valor atual,60,2.

Aécio Pereira Chagas (aecio@iqm.unicamp.br) ébacharel/licenciado em Química e doutor emCiências (Química) pela USP, e livre-docente(Físico-Química) pela Unicamp. Foi professor titu-lar de Físico-Química no Instituto de Química daUnicamp até 1994, quando se aposentou. Atual-mente é professor voluntário na mesma instituição.

Grande deve ser, pois,nosso agradecimento

àqueles que trouxeram umpouco da verdade, tanto

mais àqueles que nostrouxeram muito da

verdadeAl-Kindi