2- A composição da água

A composição da água

Antes que nova teoria de Lavoisier pudesse ser aceita pelos outros químicos uma séria dificuldade deveria ser vencida.

Um metal como o estanho ou zinco quando dissolvidos em um ácido gera “ar inflamável” (H2) através de um forte aquecimento, e ao evaporar a solução e deixa o mineral do metal original, e partes do ácido usado.

O mesmo sal é formado quando o mesmo mineral mais o ácido reagem sem aquecimento

Para os adeptos da teoria do flogístico a resposta para essa simples questão era a seguinte:

1 ( minério + aquecimento) + ácido = Sal = ar inflamável (H2)

2 ( minério + ácido) = sal

Para esta questão Lavoisier não foi capaz de dar uma resposta

Em 1781 Priestley explodiu uma mistura de ar inflamável (H2) e ar deflogisticado( oxigênio) em uma garrafa e observou a deposição de humidade . Priestley disse que essa experiência aleatória confirmou uma opinião de warlite ,que o ar comum deposita sua humidade quando é flogisticado. Warltire explodiu uma mistura de gases por uma faísca elétrica em um globo de cobre e descobriu uma pequena diminuição no peso, a qual ele atribuiu ao escape do calor. Priestley comunicou estas experiências a James Watt e a Cavendish, que continuaram nas– com permissão de Priestley.

As experiências de Cavendish na formação da água do ar inflamável (H2) e ar deflogisticado (O2) foi a continuação do trabalho preliminar de Priestley e Warltire. Cavendish começou mostrando que quando os dois gases são explodidos num vaso de vidro ou cobre fechados não há perda de peso, como supôs Warltire .Pelo uso de várias misturas de gases Cavedish chegou a conclusão que :

Quando ar inflamável (H2) e o ar comum são explodidos em condições adequadas, quase todo ar inflamável (H2) e perto de um quinto do ar comum(O2) perdem sua elasticidade são condensados em humidade que revestem o vidro.

Para examinar melhor a natureza dessa humidade ,ele queimou os gases juntos ,e o ar queimado foi conduzido através de um tubo de vidro 2,40 mts para condensar a humidade, por esse meio fez subir água pelo tubo e foram condensadas no cilindro aproximadamente 10 gramas de água, que não possuía paladar, nem cheiro e não deixou nenhum sedimento sensível quando evaporada até secar, em resumo parecia água pura.

Cavendish repetiu a experiência de Priestley, em um globo de vidro, equipado com uma torneira de bronze, com capacidade de 570,23 gramas ,provocou vácuo no interior do globo e um dispositivo para inflamar a mistura por eletricidade.

Fechando a torneira e ajustando a sua boca um tubo de vidro e deixando a ponta do tubo dentro de uma jarra invertida sobre a água contendo uma mistura de 1263,5 gramas de O2 + 2347,5 gramas de H2 ,de modo que ao abrir a torneira , uma porção desse ar misturado correu através do tubo dobrado e encheu o globo, então ele acionou o dispositivo elétrico. O resultado da explosão dessa mistura do ar que desaparecia de ar inflamável,(H2) e ar desflogisticado (O2) era sempre 2,02para, isto estava em boa concordância com as experiências com o ar.

Cerca de 1,94 gramas de água foi coletada no globo, mas ele mostrou – se sensivelmente ácida ao paladar e pela saturação com alcalinos fixos e evaporação, e forneceu 0,13 gramas de salitre, que consistia de água unida a pequena quantidade de ácido nitroso . Quando o ar deflogisticado (O2) era usado em excesso havia mais formação de ácido, mas quando no Hidrogênio estava em excesso não havia formação de ácido, e nada se formava quando o H2 era explodido com ar comum. Cavendish ficou perplexo por esse ácido e iniciou uma pesquisa no que causava essa produção, o que atrasou a publicação de seu artigo. Entretanto ele afirma:

Eu creio que podemos afirmar que o ar deflogisticado (O2) não é nada realmente, mas água deflogisticada ou água privada de seu flogístico, ou em outras palavras, que á agua consiste do ar deflogisticado (O2) unido ao flogístico; e ao ar inflamável (H2) é puro flogístico, como o Dr Priestley e o Senhor Kirvan supõem, ou então água unida ao flogístico. Pode ser mencionado que o próprio Cavendish em 1776, supôs que o ar inflamável(H2) era puro flogístico. Das duas alternativas ele pensou que a segunda era a mais provável

1 ar deflogisticado (O2) = água – aquecimento

2 Ar inflamável (H2)= água + aquecimento.

A água formada portanto era suposta como pré existente nos gases , e a causa da explosão era a redistribuição do flogístico.

A razão para essa preferência e explicada como se segue. O ar comum ou ar deflogisticado(O2) combina- se a temperatura normal , com o ar nitroso (NO), o qual é composto de ácido nítrico e flogístico, e desde que o ácido nítrico é formado(na presença da água), o ar deflogisticado (O2) pode retirar o flogístico de sua combinação com o ácido nítrico. O ar inflamável (H2),entretanto não reage com o ar deflogisticado (O2) até ser aquecido em rubro, o que é difícil de explicar se ao ar inflamável (H2 ) está livre de flogístico.

Em um artigo impresso em 1784, há um aditivo de Cavendish dizendo que os resultados poderiam também ser explicados pela teoria de Lavoisier quando ”nós supormos ,que a água consiste de ar inflamável (H2) unida ao ar deflogisticado ( O2) ...e de fato... adicionando ar deflogisticado(O2) a um corpo , vem ser a mesma coisa que priva –lo de seu flogístico, e adicionar água a ele , mas “ o princípio comumente recebido do flogístico explica todos os fenômenos, tão bem como o Sr. Lavoisier, e portanto Cavendish adere á ele. Cavendish parece as vezes estar pensando nas linhas da nova teoria mas, com a antiga terminologia, quando ele diz que o precipitado vermelho é “somente quicksilver, um dos nomes como era chamado o mercúrio, que recebeu ar deflogisticado (O2) da atmosfera durante sua preparação”

Cavendish, em seu segundo livro de memórias publicado em 1785,encontrou uma explicação da causa da acidez da água. O ácido nítrico (que ele chama de nitros) é formado do Nitrogênio (ar flogisticado) contido como impureza no ar deflogisticado(O2) . O ácido não é formado na explosão do ar inflamável (H2) como ar comum porque a chama não é então suficientemente quente.

Cavendish provou por experiência que o ácido nítrico forma-se quando oxigênio e nitrogênio são inflamados por faísca na presença de solução de cloreto de potássio, quando é produzida salitre.

Uma mistura de dois gases foi fechada por Cavendish em um tubo de vidro dobrado e invertido sobre mercúrio, e também contendo uma solução de potassa. Os gases desapareceram gradualmente em faíscas e uma solução de salitre foi formada. O excesso de oxigênio foi removido com uma solução de fígado de enxofre e somente ficou uma pequena bolha de gás.” Certamente não mais do que 1/120 do volume total.

Este resíduo de gás foi depois de longo tempo demonstrado por Rayleigh e Ramsay como sendo o argônio e sua descoberta é atribuída a Cavendish pela sua esplendida habilidade experimental e sua absoluta honestidade. Ele afirmou que as experiências provaram que “Que o ar flogisticado ( N) foi obtido pelo meio de uma centelha elétrica para unir ou formar uma combinação química com o ar deflogisticado,(O2) e foi desse modo reduzido a ácido nitroso, o qual unido a sabão formou uma solução de salitre; nesta experiência os dois ares despareceram e em seus lugares foi realmente formado ácido nitroso.

A grande habilidade de Cavendish foi também demonstrada pro sua observação que embora a solução tenha dado um precipitado com nitrato de prata, isto não foi devido ao ácido hidroclórico, desde que partes de salitre fortemente aquecidas com o ar deflogisticado (O2)e deixa um resíduo que sendo dissolvido em água precipita nitrato de prata ( como nitrito de prata)

Esta propriedade da salitre flogisticada chamou a atenção dos químicos, e por outro lado eles algumas vezes incorreram em enganos, ao pesquisarem a presença de ácido hidroclórico de solução de prata”. Desde que alguns químicos expressaram dúvidas sobre a exatidão dos resultados de Cavendish, um comitê da Royal Society , repetiu as experiências de Cavendish em 1787 1788 e os resultado de Cavendish foram completamente confirmados.

A controvérsia da água

Enquanto Cavendish estava realizando suas experiências Priestley não estava ocioso. Ele tinha obtido seu ar inflamável pelo aquecimento de pequenos pedaços de carvão em uma retorta de barro , de modo que contivesse monóxido de carbono, e seu ar deflogisticado(O2) pelo aquecimento de salitre, para que contivesse algum nitrogênio. Ao explodi - los juntos ele obteve ar fixo(dióxido de carbono) e ácido nítrico, como o esperado. O peso da água formada pela explosão foi determinada pelo esfregar do globo com papel de filtro e repesando - o, e Priestley disse que ele não ficou satisfeito ,e desejaria um melhor equilíbrio de resultados, “quase sempre encontrado, como pude julgar, o peso do ar decomposto na humidade adquirida pelo papel”

As duas cartas escritas por James watt datadas de 26 de abril de 1783 para Priestley e a segunda escrita em 26 de Novembro de 1783 para De Luc deu a explicação de Watt sobre as experiências de Priestley.

Priestley , enviou a carta de watt datada de 26 de abril para Sir Joseph Banks, então presidente da Royal Society e ela foi vista por Blagden. E ela foi lida, mas watt pediu para que a leitura dessa carata pela sociedade fosse adiada, para que ele tivesse tempo para executar algumas novas experiências, isso foi dito por Priestley para que sua teoria fosse contradita. O artigo de Cavendish ( Experiências com o ar) foi lido em 15 de Janeiro de 1784,depois do que Watt pediu que suas cartas fossem lidas, o que foi feito. Isto foi em consequência de algumas representações maldosas para Watt por De Luc , um colega estrangeiro , que Cavendish estava tentando roubar sua teoria. Nesta carta à Priestley, Watt sugere que “a água é composta de ar deflogisticado (O2) e flogístico privado de seu calor latente ou elementar “ Desde que Watt afirma que que o flogístico é o mesmo que hidrogênio, supõem se que a sua pretensão de ter sido o primeiro a afirmar a composição da água tem muito a recomenda-lo como seu autor. Na realidade, Watt nunca pareceu ter entendido completamente, o que ele quis dizer. Em uma carta posterior, de Novembro de 1783 escrita para De Luc ,ele afirma” minha afirmação foi simplesmente que ar, era água privado de seu flogístico e unidos para aquecer”.

É provável que a teoria de Watt foi o resultado de algumas cartas de Priestley nas quais ele dizia que ele tinha convertido água em ar por ferve-la em retortas porosas de cerâmica. Watt escreveu para Boulton em 10 de dezembro de, 1782 “ eu sempre disse que se a água pudesse ser aquecida ao rubro ou algo mais, ela seria provavelmente convertida em alguma espécie de ar, porque neste caso o vapor terá perdido todo o seu calor latente ,o qual teria se tornado apenas em calor sensível , e provavelmente uma total mudança da natureza do fluído se seguiria. “ O Dr. Priestley provou isso experimentalmente” * Davy em uma carta de 1799,teria dito que Watt a Keir “ainda são flogistas” e a reivindicação de Watt – um homem de altíssimo caráter moral _ parece ter sido superestimada . A resultante “Controvérsia da Água”, na qual ambos eminentes químicos e eminente advogado tomaram parte ,pode ser encontrada no livro de Wilson Vida de Cavendish(Londres 1851) e na correspondência do falecido James Watt sobre a sua teoria da descoberta da composição da água publicada por Muirhead (Londres 1846) que contém a maioria dos documentos originais ,e também relata as reivindicações de Lavoisier. seja qual for o veredito que possa ser dado a favor ou contra Watt, não pode haver muita controvérsia quanto a Lavoisier. Ele não tem a pretensão de ter estabelecido os fatos sobre essa controvérsia até ele ser informado das experiências de Cavendish ,mas ele foi o primeiro a dar a interpretação correta dessas experiências entretanto os fatos como se segue: em maio ou Junho de 1783 Blagden que era assistente de Cavendish visitou paris e contou a Lavoisier sobre a descoberta de Cavendish. Lavoisier estivera pesquisando pelo ácido que ele pensava deveria ser formado pela combustão do ar inflamável (H2)em oxigênio ,mas sem sucesso . Em sua biografia Lavoisier menciona que Macquer em 1776 1777 notara o depósito de gotas de água em um pires de porcelana fria “lambido” por uma chama de hidrogênio, e que Bucquet tinha suspeitado que o ar fixo(CO2) seria o produto da combustão, ao passo que Lavoisier pensou queque deveria ser formado ácido sulfuroso ou ácido sulfúrico. Ele descreve uma experiência feita por Bucquet e ele mesmo em 1777 ,refutando ambas teorias. Após a reunião com Blagden, em 24 de Junho de 1783,Lavoisier,fez uma experiência de queima bruta de Hidrogênio em Oxigênio e recolheu a água formada. Esta experiência não foi de caráter quantitativo, ainda no dia seguinte ele mandou um ensaio científico para a academia ,no qual ele afirmou que o peso da água formada pela combinação do Hidrogênio e o Oxigênio era igual a soma dos pesos dos gases, e que a água é portanto “composta, peso por peso da ar inflamável(H2) e ar vital (O2).

Este resultado não poderia ter sido estabelecido pelas próprias experiências de Lavoisier, e não existem dúvidas que ele baseou a sua experiência no que ele ouviu do trabalho de Cavendish através de Blagden. Cavendish , entretanto quase não é mencionado no documento, o que foi noticiado que Cavendish tinha queimado os dois gases em um recipiente fechado e tinha obtido uma quantidade de água. Quando o documento apareceu em 1784,num volume de memórias da academia francesa datada de 1781(essa publicações ficaram alguns anos retardas) e foram certamente retocadas sendo que elas foram apresentadas em 1783 ,porque elas mencionam Blagden como secretário da Royal Society . Blagden entretanto não se tornou secretário da Royal Society até maio de 1784, de modo que o documento que foi finalmente apresentado por Lavoisier foi alguns meses depois da apresentação do trabalho de Cavendish lido perante a Royal Society em janeiro de 1784.para aumentar a confusão , a reimpressão dos documentos de Cavendish de 1783 foram datados por engano como sendo de 1784. Blagden em uma carta publicada no Crell,s Annalen em 1786 ,isto é durante a vida de Lavoisier foram feitos agudos ataques contra o grande químico francês de plagiar Cavendish, e Lavoisier praticamente admitiu esse fato nem 1790( Anais da química ,1790 capítulo 7 pg 257) Arago, que estudou todos os documentos e as cartas não publicadas de Watt embora decidindo pala prioridade de Watt, não crê necessário considerar uma reivindicação de Lavoisier

Em 1784 Lavoisier e Meusnier fizeram algumas experiências, descrita nos anais da academia Francesa datada de 1781,nos quais um cano de arma de fogo revestido exteriormente com argila foi aquecido em um forno em uma posição ligeiramente inclinada e deixou-se a água escorrer lentamente dentro de uma pequena banheira aquecida ,a partir de um funil de estanho ,ligado a extremidade superior. A parte inferior do cano de arma de fogo foi ligada a um tubo em espiral preso á um frasco tubular para coletar a água no estado líquido vindo de cima, e o hidrogênio foi recolhido através de uma calha pneumática. Uma experiência modificada desta foi descrita em 1789, na qual o vapor que passou sobre ferro aquecido em um tubo de vidro, deu a seguinte composição por peso da água como 85 de oxigênio e 15 de hidrogênio.

Monge também fez experiências explodindo oxigênio e hidrogênio em um globo de vidro por uma faísca elétrica e obteve uma grande quantidade de água. Estas experiências publicadas em 1786, foram realizadas em Mézières e sem o conhecimento de Cavendish. Os resultados foram menos acurados do que os resultados de Cavendish.

Em 1788 Lavoisier disse : A água não é nada mais do que hidrogênio oxigenado ,ou o produto imediato da combustão do gás de oxigênio e do gás de Hidrogênio, privados da luz e calor que se liberta durante a combustão.

Lavoisier usando um metal como zinco, dissolvendo em ácido diluído ,toma o oxigênio da água para formar óxido de zinco, que é dissolvido no ácido para formar um sal , e o hidrogênio da água é liberado

Zinco +(hidrog~enio + oxigênio) = óxido de zinco + hidrogênio,

Óxido de Zinco + ácido sulfúrico + sulfato de zinco

Lavoisier considerou o ácido como um óxido ; até o presente ele é considerado como (óxido e água), SO3 + H2O= H2SO4 , de modo que o Hidrogênio realmente vem do ácido .

A partir de 1785 a teoria do flogístico rapidamente desapareceu. No início do século XIX praticamente todos os químicos a abandonaram .

Bibliografia

A Short History Of Chemistry J . R. Partington Macmollan and co,Limited London 1951

O sonho de Mendeilev A verdadeira História da Química Paul Strathern Jorge Zahar editor 2002

The Historical Development of Chemical Concepts Roman Mierzecki Polish Scientific Publishers Varsóvia 1985

História da Química Bernard Vidal Edições 70 Lda Lisboa 1986

Texto desenvolvido por: Sidney Cormanich