1) No século 18, descobertas laboratoriais levaram ao isolamento e identificação de novos elementos e gases como indivíduos químicos. 2) Joseph Black realizou estudos que mostraram que gases podem se combinar quimicamente com sólidos, abrindo caminho para nova compreensão da natureza dos gases. 3) Suas observações sobre calor específico e latente lançaram as bases da termodinâmica.

1. CAPÍTULO XIII
DESCOBERTAS LABORATORIAIS DO SÉCULO
XVIII: A QUÍMICA DOS GASES
Enquanto as teorias químicas se desenvolviam lentamente e era comumente
incorretas. Descobertas laboratoriais eram feitas com crescent rapidez no Século
XVIII. Isso era principalmente o resultado da apreciação aumentada da importância
dos métodos quantitativos e do grande número de novas substâncias e reações que
se tornaram conhecidas. No início do século era ainda possível para os químicos
pensar em princípios abstratos como essenciais aos elementos químicos; no fim,
mesmo calor e luz eram considerados materiais.
Muitas das principais descobertas do período estavam no campo da química
orgânica. Particularmente na Suécia e Alemnha métodos para análise qualitativa e
quantitativa de minerais atingiram um elevado estado de desenvolvimento, e, como
resultado, novos compostos e elementos eram constantemente encontrados.
Os procedimentos analíticos mais antigos (a “via seca”) eram realizados em
elevadas temperaturas e envolviam principalmente fusões e destilações. Tais
métodos continuaram uma ferramenta comum de laboratório. Isso foi primeiro usado
pelos sopradores de vidro Florentinos em 1660, mas foi introduzido no laboratório
analítico pelo químico sueco A. F. Cronstedt (1722­1765). Os suecos tornaram­se
especialmente adeptos dessa metodologia. Torben Bergman usou­a
extensivamente, e seu aluno J. G. Gahn (1745­1818) era ainda mais habilidoso. Seu
mais famoso defensor foi o mestre químico sueco do Século seguinte, J. J.
Berzelius.
Ao mesmo tempo, o uso de reações em solução (a “via úmida”) tornou­se
crescentemente importante. Por causa da sua maior conveniência e adaptabilidade
tais reações permitiam que análises fossem realizadas mais rapidamente e
acuradamente. Andreas Sigismund Marggrai (1709­1782) na Alemanha fez muito
para extender o uso desses métodos, embora o trabalho pelo qual é mais conhecido
seja sua descoberta da possibilidade de produzir açúcar a partir de beterravas. Essa
descoberta foi primeiro aplicada em larga escala na França Napoleônica.
A maior expansão dos métodos de análise por via úmida foram devidos a Torben
Bergman. Ele estava muito interessado na composição de águas minerais e

2. analisou uma grande quantidade delas. Ele introduziu a prática de pesar sais
precipitados ao invés do método mais laborioso de isolar os metais livres. Seus
resultados não eram sempre acurados, parcialmente porque ele pesava seus sais
como cristais e não os aquecia até a secura. A última prática foi introduzida pelo
químico alemão Martin Heinrich Klaproth (1743­1817), reconhecido como o melhor
analista do seu período. Ele foi o primeiro a reportar a verdadeira composição
percentual determinada por análise, ao invés de recalcular seus valores de tal forma
que a soma fosse exatamente 100%, como os analistas anteriores costumavam
fazer. Isso permitiu a descoberta de erros nas análises e também em alguns casos
o reconhecimento de novos elementos nos minerais analisados.
Como resultado desses métodos laboratoriais, um número considerável de novos
elementos foi isolado durante o Século. A definição de elemento não estava ainda
fixada, mas ninguém duvidava que aquelas novas substâncias eram metais, e assim
a antiga doutrina dos sete metais era finalmente descartada. Os elementos
positivamente identificados durante o século foram o Cobalto (1735), Bismuto
(1757), Platina, que tinha sido descoberta na América do Sul em 1740­1741 e foi
muito estudada por causa das suas propriedades incomuns, Zinco (1746), Níquel
(1754), Manganês (1774), Molibdênio (1781), Telúrio (1782), Tungstênio (1785), e
Cromo (1798). Os óxidos de Zircônio, Estrôncio, Titânio, e Ítrio foram também
reconhecidos como novas substâncias. O isolamento de elementos gasosos
nitrogênio, cloro, hidrogênio e oxigênio, que também desempenharam papal nesse
século, serão discutidos adiante.
O brilhante investigador sueco Carl Wilhelm Scheele (1742­1786), a despeito de seu
mais famoso trabalho sobre gases, realizou valiosos estudos sobre a química do
Manganês, Molibdênio, Tungstênio, e Arsênio. Ele descobriu o ácido fluorídrico e
isolou muitos compostos orgânicos, incluindo cianeto de hidrogênio (cujo gusto ele
descreveu), ácidos lático, cítrico, málico, e glicerol.
G. F. Rouelle (1703­1770), o professor de Química de Lavoisier, introduziu o nome
“base” para os álcalis em 1754 e ampliou o conceito de sais, que tinham sido
previamente sido descritos como compostos neutros e solúveis. Ele quase deu ao
nome sal o seu significado moderno ao demonstrar que quando ácidos e bases
reagiam eles poderiam formar sais ácidos, neutros ou básicos, e que muitos dos
sais verdadeiros eram insolúveis. Assim a palavra sal finalmente perdeu seus vários
significados místicos que tinham sido previamente atribuídos a eles, apesar da
aceitação da terminologia de Rouelle não ter sido aceita logo de início.
Durante o Século XVIII, a Quimica estava adquirindo seu caráter moderno. Ainda
não existia uma nomenclatura sistemática, e a base teórica da teoria do flogisto
ainda era insatisfatória, mas os químicos daquels dias podiam sentir­se mais a

3. vontade em um laboratório dos dias atuais do que em qualquer um dos laboratórios
dos períodos passados. O maior avanço em descobertas laboratoriais do Século
XVIII recai no isolamento e identificação dos gases como indivíduos químicos. Esse
avanço forneceu o último pilar requerido para erigir a nova química Uma vez que a
descoberta tenha sido feita, os novos desenvolvimentos vieram com uma rapidez
que mostrou o quão longe a química tinha ido. Nos séculos anteriores cada passo a
frente tinha requerido muitos anos antes que sua completa significância tivesse sido
apreciada.
Próximo do início do século um clérigo Inglês com um interesse em botânica,
Stephen Hales (1677­1761), investigou as quantidades de “ar” que se desprendiam
de várias substâncias por aquecimento. No curso do seu trabalho ele aperfeiçoou a
bomba pneumática para coletar gases que eram borbulhados na água à medida que
estes eram formados. Ele provavelmente obteve muitos dos seus gases comuns
durante esses estudos, mas ele não se deu conta que eles diferiam quimicamente.
Para ele os gases eram todos “ar” com várias impurezas incidentais. Sua
descoberta da bomba pneumática, entretanto, forneceu um aparato de grande valor
para trabalhadores posteriores no campo da química dos gases.
Boerhaave, influenciado pelo trabalho de Hales, sugeriu inferencialmente que o ar
tinha alguma função química, assim como as propriedades puramente físicas que
muitos dos químicos da época atribuíam a ele. Os ensinamentos de Boerhaave não
foram recebidos em nenhum lugar com maior entusiasmo do que na Escócia, e foi lá
que o amplo significado da sua sugestão foi plenamente percebido. No meio do
século, Joseph Black (1728­1799) realizou estudos que completamente mudaram a
compreensão da natureza química dos gases. Ele reportou seus resultados em sua
tese para obtenção do grau de Doutor em Medicina na Universidade de Edimburgo.
A parte química do seu trabalho foi publicada em 1756 sob o título “Experimento
sobre Magnesia Alba, Cal Viva, e Algumas Outras Substâncias Alcalinas.”. Em seu
trabalho ele mostrou que magnésia alba (carbonato básico de magnésio) perdia um
gás quando era aquecido e assim convertido a “magnésia calcinada,” que dava com
os ácidos os mesmos sais que a magnésia alba, mas sem efervescência. O
tratamento de magnésia calcinada com “álcali” (carbonato de sódio ou de potássio)
dava a magnésia alba original. Uma série análoga de experimentos com calcário
fornecia cal viva e o mesmo gás, e a cal viva podia ser regenerada com álcali. O gás
era o gás silvestre de Van Helmont, e Black nomeou­o de “ar fixo” porque ele estava
fixo na forma sólida pela magnésia ou pelo calcáreo.

4.
Esse trabalho alterou completamente o pensamento dos químicos. Pela primeira
vez foi mostrado que um gás podia se combinar quimicamente com um sólido (ser
“fixado” por ele) para produzir um novo composto com propriedades diferentes, ao
invés de ser preso por alguma força física indefinida. O efeito sobre os
contemporâneos de Black é graficamente descrito por seu colega, John Robinson,
na introdução da versão impressa das leituras de Black sobre Quimica, publicadas
postumamente em 1803:
Ele descobriu que uma polegada cúbica de mármore consistia de cerca de metade
do seu peso de calcário puro e tanto ar que poderia preencher um vaso do tamanho
de seis galões de vinho.
O que pode ser mais singular do que encontrar uma substância tão sutil quanto ar
existente na forma de uma pedra dura, e sua presença acompanhada por uma tal
mudança nas propriedades da pedra?

5. Seu trabalho finalmente eliminou a ideia de Van Helmont de que um gás não
poderia tomar parte em reações químicas, e assim abriu o caminho para uma nova
abordagem das substâncias químicas.
Em adição ao seu trabalho sobre gases, Black lançou as fundações para a ciência
da Termodinâmica que seria desenvolvida no próximo século. Antes do seu tempo
mesmo grandes químicos como Boerhaave falharam em distinguir entre quantidade
e intensidade de calor, o último representando o conceito de temperatura. Black fez
essa distinção e então veio a desenvolver as importantes ideias de calor específico
e latente. Ele observou que quando o mercúrio aquecido a 150ºC era misturado com
água a 100ºC a temperatura resultante era apenas 12ºC. O mercúrio tornava­se
“menos quente” por um valor de 30ºC enquanto a água tornava­se “mais quente”
por um valor de 20]C. Cada substância atraía sua própria quantidade particular de
calor, seu calor específico.
Back mediu a entrada de calor emu ma quantidade de gelo que estava derretendo,
e observou que a temperature não mudava até que todo o gelo estivesse derretido.
No congelamento, uma igual quantidade de calor escapava. Ele notou o similar
efeito de calor latente de evaporação. Essas observações foram feitas por volta de
1760 e foram incorporadas em suas leituras nas discussões com amigos, mas não
foram publicadas até após sua morte. Entretanto, James Watt (1736­1819) usou
suas ideias no desenvolvimento da sua máquina a vapor.
Uma vez que o trabalho de Black estabeleceu que os gases eram tanto indivíduos
químicos quanto físicos da mesma forma que sólidos ou líquidos, e quando ele
percebeu que diferentes gases existiam, seu estudo procedeu rapidamente. Em
1766 um rico e ecênctrico cientista inglês, Henry Cavendish (1731­1810), publicou
um estudo sobre as propriedades do ar inflamável (hidrogênio) e ar fixo. O
Hidrogênio tinha sido obtido incidentalmente por vários pesquisadores prévios, e
Boyle tinha descrito sua inflamabilidade em 1670, mas ele não tinha sido
previamente caracterizado como uma substância individual. Cavendish o obteve
pela ação de ácidos diluídos sobre Zinco, Ferro e Estanho, medindo as quantidades
formadas por similares quantidades de diferentes metais. Ele determinou a
gravidade epecífica com ua boa acuracidade por dois diferentes métodos. As
propriedades notáveis desse gás levaram­no a sugerir que ele podia ser flogisto
puro, pois, como muitos dos seus contemporâneos, Cavendish era um
flogiostionista. Ele então aplicou os mesmos métodos para um estudo das
propriedades do ar fixo, o qual ele obteve de diferentes fontes. Essas investigações
representaram as primeiras aplicações dos métodos quantitativos aos gases e
mostraram que suas propriedades físicas eram tão significantes como as suas
propriedades químicas.

6. Em 1772 Daniel Rutherford (1749­1819), um aluno de Black, eliminou do ar
ordinário todos os gases que podiam ser removidos pela respiração ou combustão.
Ele reconheceu que o resíduo era um novo gás, o qual ele chamou de “ar mefítico.”
Quase ao mesmo tempo Cavendish e também Scheele obtiveram esse gás, nosso
nitrogênio, embora eles não tenham publicado seus resultados. Cavendish, que
tinha uma paixão por medições quantitativas, determinou sua gravidade específica e
a quantidade requerida para prevenir a combustão. Todos esses três homens
determinaram as proporções aproximadas de oxigênio e nitrogênio no ar ordinário,
apesar de eles ainda não terem claramente percebido a natureza do oxigênio.
Responsável pelo isolamento e caracterização de mais gases que quaisquer dos
seus contemporâneos foi Joseph Priestley (1733­1804), um clérigo dissidente, e,
com Cavendish, o chefe dos químicos amadores da sua época. Priestley era
completamente não­treinado em química e nem mesmo começou suas
investigações até que completasse trinta e oito anos de idade. A casualidade é que
ele residia próximo a uma cervejaria da qual um grande suprimento de gás
carbônico podia ser obtida e isso o levou a estudar esse gás, com o resultado
prático que em 1772 ele inventou a água gaseificada. Sua reivindicação à fama
reside em uma base mais sólida que isso, entretanto, pois durante os próximos
cinco anos ele estudou um vato número de gases que tinham sido previamente
totalmente desconhecidos. Pelo uso de mercúrio na bomba pneumática ele foi
capaz de obter diversos gases cuja solubilidade em água tinha prevenido outros
químicos de os isolar.
Um dos primeiros gases que Priestley estudou foi o “ar nitroso” (óxido nítrico), que
ele preparou pelo tratamento de metais com “espírito do nitro” (ácido nítrico). A
produção de um gás marrom e solúvel quando misturado com “ar comum”
interessou muito a ele. Ele observou que, quando ar era usado na combustão ou
respiração, a quantidade de gás marrom que ele formava com ar nitroso decrescia.
Ele então assumiu que a quantidade de tal gás marrom era uma medida da “pureza
relativa” do ar. Ele construiu um aparato, o eudiômetro (de duas palavras gregas
significando “medida da qualidade do ar”), para determinar sua pureza. Ele não
sabia, naturalmente,que ele estava na verdade medindo a quantidade de oxigênio
no ar, mas mais tarde essa reação foi de grande importância para ele quando
conseguiu isolar o oxigênio.
Além de óxido nítrico, monóxido de carbono, dióxido de enxofre, cloreto de
hidrogênio, e amônia foram primeiramente isolados e caracterizados por Priestley.
Em todo o seu trabalho ele tinha um forte suporte da teoria do flogisto. Ele explicava
todos os seus resultados em termos dela. Desde que ele era mais habilidoso nas
manipulações de laboratório do que em raciocínios teóricos, suas explicações não
eram sempre consistentes.

7.
Em 1774 Priestley obteve um grande frasco de vidro para queima e começou a
estudar os gases que evoluíam de várias substâncias sujeitas aos fortes
aquecimentos que esse equipamento podia proporcionar. Entre as substâncias que
ele estudou estavam os calcinados de mercúrio per se e o “precipitado vermelho,”
ambos os quais eram o óxido de mercúrio, embora sua identidade não fosse
conhecida. A ação do calor sobre essa substância tinha sido reportada previamente
em 1774 por Pierre Bayen (1725­1798), ms o químico francês não reconheceu o
gás que ele obteve como uma nova substância. Priestley obteve uma grande
quantidade desse gás a partir da sua reação, e por algum tempo ele ficou muito
intrigado com sua natureza. Em 1775 ele estudou o gás mais seriamente, e por
aplicação do seu teste do óxido nítrico ele descobriu que era um gás “ainda mais
puro” que ar comum. Ele suportava a combustão muito fortemente, e animais viviam
mais tempo do que em ar comum. Era obviamente um novo gás, e, desde que
Priestley acreditava que o ar que não suportava combustão tinha se tornado
completamente deflogistificado, ele o batizou de “ar deflogistificado”. Em seus
estudos posteriores, Priestley descobriu que plantas verdes liberavam ar
deflogistificado na presença de luz. Essa observação, confirmada e extendida por
Jan Ingenhousz (1730­1799) e Jean Senebier (1742­1889), foi a base para todos os
estudos posteriores sobre fotossíntese.
O brilhante trabalho de Priestley sobre o oxigênio foi precedido pela descoberta
desse gás por Scheele. O farmacêutico sueco em sua curta vida descobriu uma
surpreendente quantidade de compostos importantes, alguns dos quais já tinham
sido mencionados. Seu estudo clássico dos compostos de manganês em 1774
levaram­no à descoberta do cloro, o qual ele chamou de ácido marinho
deflogistificado, pois ele também era uma apoiador de teoria do flogisto. Por
diversos anos antes desse ele esteve estudando o oxigênio, o qual ele chamou de
“ar ígneo.” Seu livro, ​Chemische Abhandlung von der Luft und dem Feuer”​, no qual
ele descrevia seus resultados não foi publicado até 1777, e assim o primeiro crédito
pela descoberta do Oxigênio coube a Priestley. Agora se reconhece que Scheele e
Priestley descobriram o gás independentemente.
Esse novo gás, o qual seus descobridores tentaram tão duramente ajustar na teoria
do flogisto, era a ligação final na cadeia de evidências que de uma vez por todas
derrubou a teoria. Ele forneceu a evidência conclusiva necessária para que
Lavoisier estebelecesse sua nova teoria. Scheele morrer antes que ele pudesse
apreciar o novo trabalho, e Priestley, embora tenha vivido até 1804, nunca
abandonou completamente a teoria de Stahl, embora em seus últimos anos tenha
reconhecido que o tempo poderia provar que ele estava errado. Dentro de vinte
anos após a descoberta do oxigênio, a Química tornou­se basicamente o que ela é
hoje.

8.
QUESTIONÁRIO
1) Como o trabalho de Martin Heinrich Klaproth ajudou outros químicos a isolar
novos elementos químicos?
2) Como Joseph Black ajudou a acabar com a ideia de Van Helmont de que
gases não podiam tomar parte em reações químicas?
3) Como o isolamento do oxigênio por Priestley (e Scheele) ajudou a derrubar
de vez a teoria do flogisto de Stahl?