Aston e a Descoberta Dos Isotopos

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32 QUÍMICA NOVA NA ESCOLA Aston e os Isótopos N° 10, NOVEMBRO 1999 HISTÓRIA DA QUÍMICA O s resultados de uma recente pesquisa realizada por nós entre estudantes do ensino médio, assim como entre estudantes universitários de química e de física, revelaram um enorme desencontro entre suas compreensões da teoria atômica e suas distintas capacidades de enunciar o conceito de isótopos 1 . Ainda que os detalhes daquela pes- quisa sejam extensos demais para se- rem discutidos no escopo deste artigo, ao menos um resultado merece ser comentado. Parcela representativa dos entrevistados demonstrou acreditar que átomos de um mesmo elemento têm masas iguais. Quando questiona- dos sobre a conceituação dos isóto- pos, uma parte não soube o que responder. Dentre os que forneceram respostas aceitáveis para aquele con- ceito, a quase totalidade não chegou a perceber o desencontro entre a con- ceituação apresentada e a crença em algo extremamente semelhante ao se- gundo postulado de Dalton para a teoria atômica. Esse desencontro revela-nos o quanto a idéia revolucionária da exis- tência de isótopos na natureza é ensi- nada de modo descontextualizado da história de sua construção. Ignorando as dificuldades e as disputas travadas ao longo da história, o conteúdo pare- ce ser apresentado de modo assép- tico, desprovido de significado para o Aston e a descoberta dos isótopos Alexandre Medeiros A descoberta dos isótopos foi decisiva na história da ciência, servindo para definir conceitos importantes para a química e para a física na primeira metade deste século. O trabalho de Aston foi dos mais significativos e é central na história da construção do conhecimento, por isso seu destaque nesta seção de Química Nova na Escola. Aston, espectrógrafo de massa, isótopos estudante. O intuito deste artigo é oferecer um pequeno resgate histórico da cons- trução do conceito de isótopos que possa vir a ser útil aos interessados na problemática da construção das idéias cientí- ficas. Afinal, como afirmou Weinberg (1990, p. 82), Prêmio Nobel de Física de 1979: “ne- nhuma dis- cussão dos pesos atômi- cos estaria completa sem um rela- to de como nossa moderna compreensão dos isó- topos veio a se desenvolver” 2 . A trajetória inicial de Aston Francis William Aston ganhou o Prêmio Nobel de Química em 1922 pela descoberta, realizada em 1919, de isótopos de grande número de ele- mentos não-radioativos, assim como pelo enunciado da regra do número inteiro — a afirmação de que todos os isótopos têm números massas atô- micas relativas muito próximas de números inteiros em relação ao 16 O (ou como diríamos hoje, em relação ao 12 C). Aston utilizou, para isso, um novo instrumento, por ele mesmo construí- do: o espectrógrafo de massa. É importante assinalar, no entanto, que Aston não foi o primeiro a utilizar o conceito de isótopo, mas sim o primei- ro a estabelecer evidências convincen- tes de que tal conceito não se restringia aos elementos radioativos, ou seja, que a existência dos isótopos era mais uma regra que uma exceção. Por outro lado, essa não foi uma descoberta for- tuita ou casual, produto de algum feliz acidente histórico, como freqüente- mente são caricaturadas as desco- bertas científicas. Não estamos afirmando com isso a inexistência da ca- sualidade nas descobertas científicas, mas apenas ressal- tando que para que uma tal casualidade possa vir a ter significado é preciso que o cientista tenha uma carga teó- rica apropriada. Como afir- maram Watson e Crick, ao receberem o Prêmio Nobel pela descoberta do DNA: “nós descobrimos ouro tateando, mas era ouro o que estávamos procurando”. De modo análo- go, também, Alexandre Fleming, descobridor da penicilina, afirmou certa vez que: “o espírito despreparado não vê a mão que a sorte lhe oferece”. Nesse sentido, a contribuição de Aston para a descoberta dos isótopos não-radioativos corresponde a um esforço planejado e à busca de uma solução para uma disputa travada, à época, no seio da ciência, a respeito da inexatidão dos valores dos então denominados pesos atômicos dos ele- mentos. Recuemos, portanto, um pou- co no tempo para que possamos com- preender melhor a origem e a própria Aston não foi o primeiro a utilizar o conceito de isótopo, mas sim o primeiro a estabelecer evidências convincentes de que tal conceito não se restringia aos elementos radioativos, ou seja, que a existência dos isótopos era mais uma regra que uma exceção

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QUÍMICA NOVA NA ESCOLA Aston e os Isótopos N° 10, NOVEMBRO 1999

HISTÓRIA DA QUÍMICA

Os resultados de uma recentepesquisa realizada por nósentre estudantes do ensino

médio, assim como entre estudantesuniversitários de química e de física,revelaram um enorme desencontroentre suas compreensões da teoriaatômica e suas distintas capacidadesde enunciar o conceito de isótopos1.Ainda que os detalhes daquela pes-quisa sejam extensos demais para se-rem discutidos no escopo deste artigo,ao menos um resultado merece sercomentado. Parcela representativa dosentrevistados demonstrou acreditarque átomos de um mesmo elementotêm masas iguais. Quando questiona-dos sobre a conceituação dos isóto-pos, uma parte não soube o queresponder. Dentre os que forneceramrespostas aceitáveis para aquele con-ceito, a quase totalidade não chegoua perceber o desencontro entre a con-ceituação apresentada e a crença emalgo extremamente semelhante ao se-gundo postulado de Dalton para ateoria atômica.

Esse desencontro revela-nos oquanto a idéia revolucionária da exis-tência de isótopos na natureza é ensi-nada de modo descontextualizado dahistória de sua construção. Ignorandoas dificuldades e as disputas travadasao longo da história, o conteúdo pare-ce ser apresentado de modo assép-tico, desprovido de significado para o

Aston e a descoberta dosisótopos

Alexandre Medeiros

A descoberta dos isótopos foi decisiva na história da ciência,servindo para definir conceitos importantes para a química e para afísica na primeira metade deste século. O trabalho de Aston foi dosmais significativos e é central na história da construção doconhecimento, por isso seu destaque nesta seção de Química Novana Escola.

Aston, espectrógrafo de massa, isótopos

estudante.O intuito deste artigo é oferecer um

pequeno resgate histórico da cons-trução do conceito de isótopos quepossa vir a ser útil aos interessadosna problemática da construção dasidéias cientí-ficas. Afinal,como afirmouW e i n b e r g(1990, p. 82),Prêmio Nobelde Física de1979: “ne-nhuma dis-cussão dospesos atômi-cos estariac o m p l e t asem um rela-to de comonossa moderna compreensão dos isó-topos veio a se desenvolver”2.

A trajetória inicial de AstonFrancis William Aston ganhou o

Prêmio Nobel de Química em 1922pela descoberta, realizada em 1919,de isótopos de grande número de ele-mentos não-radioativos, assim comopelo enunciado da regra do númerointeiro — a afirmação de que todos osisótopos têm números massas atô-micas relativas muito próximas denúmeros inteiros em relação ao 16O (oucomo diríamos hoje, em relação ao

12C). Aston utilizou, para isso, um novoinstrumento, por ele mesmo construí-do: o espectrógrafo de massa.

É importante assinalar, no entanto,que Aston não foi o primeiro a utilizar oconceito de isótopo, mas sim o primei-ro a estabelecer evidências convincen-tes de que tal conceito não se restringiaaos elementos radioativos, ou seja,que a existência dos isótopos era maisuma regra que uma exceção. Por outrolado, essa não foi uma descoberta for-tuita ou casual, produto de algum felizacidente histórico, como freqüente-mente são caricaturadas as desco-bertas científicas.

Não estamos afirmandocom isso a inexistência da ca-sualidade nas descobertascientíficas, mas apenas ressal-tando que para que uma talcasualidade possa vir a tersignificado é preciso que ocientista tenha uma carga teó-rica apropriada. Como afir-maram Watson e Crick, aoreceberem o Prêmio Nobelpela descoberta do DNA: “nósdescobrimos ouro tateando,mas era ouro o que estávamosprocurando”. De modo análo-

go, também, Alexandre Fleming,descobridor da penicilina, afirmoucerta vez que: “o espírito despreparadonão vê a mão que a sorte lhe oferece”.

Nesse sentido, a contribuição deAston para a descoberta dos isótoposnão-radioativos corresponde a umesforço planejado e à busca de umasolução para uma disputa travada, àépoca, no seio da ciência, a respeitoda inexatidão dos valores dos entãodenominados pesos atômicos dos ele-mentos. Recuemos, portanto, um pou-co no tempo para que possamos com-preender melhor a origem e a própria

Aston não foi oprimeiro a utilizar oconceito de isótopo,mas sim o primeiro a

estabelecer evidênciasconvincentes de quetal conceito não se

restringia aoselementos radioativos,

ou seja, que aexistência dos

isótopos era mais umaregra que uma exceção

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natureza dessa mencionada disputa,assim como a maneira pela qual Astonveio a inserir-se na mesma.

Aston nasceu em 1877 em Harbor-ne, no condado de Birmingham, naInglaterra. Estudou naescola paroquial locale posteriormente naMalvern School, ondeo seu interesse peloestudo da ciência pa-rece ter sido desper-tado, chegando mes-mo a montar um pe-queno ‘laboratóriocom sucatas’ nafazenda de seu pai.Em 1894 ingressou noMason College, quelogo depois viria a setransformar na Univer-sidade de Birmin-gham. Lá estudou quí-mica com Frankland efísica com Poynting,que viriam a orientaras suas primeiras pesquisas.

Edward Frankland, ex-aluno deRobert Bunsen, havia se notabilizadopelos seus trabalhos na teoria dosequivalentes químicos, pela descober-ta dos compostos organometálicos eprincipalmente pela descoberta do ele-mento hélio, no Sol, uma conseqüênciade seus estudos na nascente ciênciada espectroscopia. Frankland era ain-da um entusiasta das aplicações daquímica no estudo dos alimentos, naanálise das águas, na purificação deesgotos e na prevenção da poluiçãoda água.

Aston iniciou suas pesquisas emespectroscopia após ganhar uma bol-sa de estudos em 1898, estudandosob a orientação de Frankland as pro-priedades óticas dos derivados doácido tartárico. Após terminar suagraduação, abandonou a vida acadê-mica por três anos, dedicando-se a tra-balhar como químico no laboratório deuma cervejaria. Ali, interessou-se pelosdispositivos mecânicos de evacuaçãode recipientes, o que o levou aodesenvolvimento de novos tipos debombas de vácuo. Os trabalhos coma tecnologia do vácuo o aproximaramnovamente da vida acadêmica, pas-sando a interessar-se pelo estudo,

então dominante na química, dosfenômenos resultantes das descargaselétricas em tubos com gases rare-feitos. Retornou então, em 1903, comuma nova bolsa de estudos, para a já

denominada Univer-sidade de Birmin-gham. Seu intuito erainvestigar, sob a orien-tação de Poynting, aspropriedades do “es-paço escuro de Cro-okes”, uma regiãosem luminosidadeque aparecia na traje-tória dos raios cató-dicos durante as des-cargas nos tubos deCrookes. Aston obte-ve evidências que cor-roboraram a expli-cação dada por sir J.J.Thomson de que oreferido espaço escu-ro era uma região departículas positivas

movendo-se em direção ao cátodo.Como conseqüência de tais estudos,descobriu ainda um outro espaçoescuro, quase imperceptível, próximoao cátodo, que viria a ser denominado“espaço escuro de Aston”. No final de1909 foi convidado por Thomson, en-tão já uma celebridade, para trabalharcomo seu assistente nos laboratóriosCavendish, na Universidade de Cam-bridge, em um estudo sobre os raioscanais, ou raios positivos. É nesseperíodo, até o início da Primeira Guer-ra Mundial, em 1914, que Aston encon-trou evidências da existência de doisisótopos do neônio.

Como começaram, no entanto, osestudos sobre a existência dos isó-topos? E como veio Aston a inserir-senuma tradição de pesquisas — e dis-putas — já existentes, àquela época,sobre esse tema?

A polêmica sobre o segundopostulado de Dalton

Nossa história pode ser reconsti-tuída, em boa parte, com base nos pró-prios escritos de Aston, como o traba-lho por ele publicado na revista Nature,no início do século, intitulado “Isotopesand atomic weights” (“Isótopos e pe-sos atômicos”), assim como no discur-

so de apresentação do Prêmio Nobelde Química de 1922. Acompanhar talhistória pode fornecer ao professoruma visão mais ampla para enfocar aspróprias dificuldades encontradas porseus alunos na utilização da idéia daexistência de isótopos.

Aston lembra-nos que o segundopostulado da teoria atômica, enuncia-do por Dalton em 1801, estabeleciaque: “átomos de um mesmo elementosão semelhantes uns aos outros eiguais em peso”. Por mais de um sé-culo essa concepção foi hegemônicaentre os atomistas e, embora tenhasido superada devido aos trabalhos deAston, parece muito semelhante àsidéias freqüentemente encontradasentre estudantes, segundo dados denossas próprias pesquisas. Se isso éum fato, conhecer um pouco do ca-minho que levou a seu abandono podeser de alguma utilidade para os pro-fessores.

Apesar de o segundo postulado deDalton ter sido aceito pelos atomistas,no século XIX, como algo dogmático,uma série de dificuldades, origina-riamente não relacionadas ao mesmo,foram sendo acumuladas. A questãoligava-se à inexplicável variação dosvalores determinados experimental-mente para os pesos atômicos dos ele-mentos. Por maior que fosse o rigorexperimental adotado, algo que deinício parecia fruto de simples erros nasmedições insistia em manter-se inalte-rável. A questão não poderia ser resol-vida simplesmente com mediçõesmais acuradas — era necessária umaautêntica mudança conceitual, umanova maneira de interpretar os dadosdas observações experimentais. Emoutras palavras, o problema estava nateoria que conferia significado aos da-dos experimentais coletados. Munidosda crença no segundo postulado deDalton, a maior parte dos químicos efísicos do século XIX tentou justificaros desencontros nas determinaçõesexperimentais dos valores dos pesosatômicos de um mesmo elemento pormeio de fórmulas estatísticas quedessem conta daquelas flutuações. Asobservações, carregadas da teoria vi-gente à época, indicavam exatamenteque os valores dos pesos atômicos deum mesmo elemento — por pressu-

No final de 1909 foiconvidado por

Thomson, então já umacelebridade, para

trabalhar como seuassistente nos labora-tórios Cavendish, na

Universidade de Cam-bridge, em um estudosobre os raios canais,ou raios positivos. Énesse período, até o

início da PrimeiraGuerra Mundial, em

1914, que Aston encon-trou evidências daexistência de doisisótopos do neônio

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posto considerados iguais entre si —estavam flutuando segundo uma esta-tística a ser identificada. A idéia de queátomos de um mesmo elemento pu-dessem ter efetivamente pesos diferen-tes e que as flutuações experimentaisobservadas pudessem ser interpre-tadas como flutuações na distribuiçãode tais átomos, e não nos erros expe-rimentais das medidas, era algo quenecessitava de um salto conceitualrevolucionário.

Na verdade, as grandes desco-bertas não são feitas necessariamentequando novos fatos experimentais sãoencontrados, mas, no mais das vezes,quando dados experimentais já conhe-cidos são enquadrados em uma novaestrutura teórica que lhes confere umnovo significado. E isso, tanto do pontode vista do desenvolvimento da ciênciaquanto da educação, é sempre umenorme desafio. Não existe talvez ta-refa mais difícil do que pedir a alguémque veja de um modo completamentediferente um conjunto de coisas quejá esteja acostumado a interpretar dedeterminada maneira, pois é neces-sária uma transformação na própriamente do observador. Os educadoresadeptos da mudança conceitual teriamtalvez mais a aprender com o estudodas investigações históricas do quecom uma corrida desenfreada ao potedos ‘experimentos cruciais’. Isso nãosignifica em absoluto negar o enormevalor dos experimentos na ciência. Aquestão é que a compreensão de tais

experimentos tem sempre uma cargateórica interpretativa que a investi-gação histórica pode nos revelar, e queé costumeiramente negligenciada nassalas de aula. É exatamente por issoque parece bastante educativo acom-panhar a história do desenvolvimentoda crise do segundo postulado deDalton, do aparecimento das dúvidase das disputas interpretativas até asíntese revolucionária provocada pelasnovas evidências apresentadas porAston. Embora a história não possa,evidentemente, ser tida como a solu-ção dos problemas pedagógicos noensino das ciências, ela pode conferiro necessário apoio para a interpreta-ção das diferentes maneiras de com-preender os experimentos, inclusiveem salas de aula. Ignorar essa impor-tância da história seria cair num objeti-vismo que confere aos experimentosum papel que eles não podem efeti-vamente desempenhar. Tomemos, porexemplo, a atmosfera do final do sécu-lo passado — no tocante à interpre-tação dos experimentos relacionadosàs relações ponderais —, nas palavrasdo renomado químico escocês WilliamRamsey, que viria a ganhar o PrêmioNobel de Química de 1904 pela des-coberta de vários gases nobres.

Em 1897, ano da descoberta daradioatividade,quando Astonera ainda estu-dante de gra-duação em Bir-m i n g h a m ,Ramsey sinte-tizava da se-guinte maneira,num encontroda SociedadeBritânica para oAvanço da Ci-ência, a atmos-fera de incertezas da época:

”Tem havido inúmeras tenta-tivas para reduzir as diferençasentre os pesos atômicos a umaregularidade por meio da buscade alguma fórmula que possaexpressar os números querepresentam os pesos atômicos,com todas as suas irregula-ridades. Seria desnecessário

dizer que tais tentativas não têmsido bem-sucedidas. Sucessosaparentes têm sido obtidos àcusta de descuidos na precisãoe os números reproduzidos nãosão aqueles aceitos como osverdadeiros pesos atômicos.Tais tentativas, em minha opi-nião, são fúteis. Mais ainda, amente humana não pode secontentar com o mero registrode tais irregularidades; ela esfor-ça-se para compreender porque uma tal irregularidade de-veria existir (...) Foi lançada peloprofessor Schutzenburger, emais tarde por Crookes, a idéiade que aquilo que denomina-mos peso atômico de um ele-mento é uma média; que quan-do dizemos que o peso atômicodo oxigênio é 16, estamos ape-nas afirmando que o peso atômi-co médio é 16 — e não é incon-cebível que um certo número demoléculas tenha um peso algomaior que 32, enquanto um cer-to número tenha um peso me-nor.”

A idéia da existência de isótopos,ainda que tal denominação tenha sidointroduzida apenas em 1913, por Fre-

derick Soddy, começava já agerminar e a orientar pesqui-sas que pudessem fornecerevidências de sua existência.Ainda que os velhos resul-tados estatísticos pudessemser reinterpretados, ba-seados agora na idéia daisotopia, isso não parecia, noentanto, convincente parauma parcela representativados cientistas. Parecia ne-cessário isolar experimen-talmente essas que até então

eram ‘construções teóricas’. Osprimeiros avanços nessa direção vie-ram dos recentes estudos das trans-formações dos elementos radioativos,realizados por Ernest Rutherford e seuscolaboradores, por volta de 1907. Osdados coletados por Rutherford pare-ciam indicar a existência de algunselementos que possuíam proprieda-des químicas idênticas, para efeitospráticos, mas cujos átomos apresenta-

Aston em 1922, ano em que ganhou oPrêmio Nobel de Química.

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Embora a história nãopossa, evidentemente,

ser tida como asolução dos problemaspedagógicos no ensinodas ciências, ela podeconferir o necessário

apoio para ainterpretação das

diferentes maneiras decompreender os

experimentos

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vam pesos diferentes. As transmuta-ções, por exemplo, de materiais radio-ativos em certos tipos de chumbo, compropriedades químicas idênticas maspesos atômicos diferentes, ofereciamuma classe de evidências que dificil-mente poderia ser atribuída a errosexperimentais.

Apresentava-se agora, como umaconjectura arrojada, a idéia de que oselementos não-radioativos, aquelesmais comuns para todos nós, pudes-sem consistir também de misturas deisótopos que fossem inseparáveispelos métodos químicos tradicionais.E nesse caso, os trabalhos com subs-tâncias radioativas não pareciam serde grande ajuda.

Aqui entram em cena as contribui-ções dos estudos das descargas elé-tricas nos gases rarefeitos, já emdesenvolvimento desde o século XIX,abrindo-se um novo flanco na batalhacontra o segundo postulado de Dalton.Os trabalhos desenvolvidos porThomson sobre os raios positivos, ou‘raios canais’, em tubos contendo ogás neônio, forneceram um campo deestudos no terreno dos elementos maisleves e não-radioativos. O desloca-mento desses raios por campos eletro-magnéticos forneceram evidências,pelas curvaturas observadas, de quedois tipos de átomos estariampresentes, com pesos atômicos 20 e22. Dado que o peso atômico aceitopelos métodos tradicionais era de 20,2,parecia plausível conjecturar que oneônio fosse na verdade uma misturade dois isótopos, numa proporção talque justificasse aquele valor tradi-cionalmente aceito. Porém, as pri-meiras tentativas de separação parcialpor fracionamento não deram bonsresultados e a idéia da existência dosisótopos, por mais atraente que pudes-se parecer, continuava no plano dasconjecturas arrojadas.

É exatamente nessa época, 1909,que surge o convite de Thomson a As-ton para trabalhar como seu assistente,na Universidade de Cambridge. Essaaliança marcará, sobretudo, um aper-feiçoamento nos métodos de análisedos desvios eletromagnéticos e nabusca incessante dos isótopos.

As tentativas de Aston naprocura dos isótopos

As primeiras comparações experi-mentais dos pesos atômicos dos ele-mentos feitas por Thomson com o seumétodo dos desvios parabólicos dosraios canais submetidos a campos elé-tricos e magnéticos perpendicularesderam origem, no entanto, a contra-evi-dências da existência dos isótopos.Assim como a ausência da paralaxedas estrelas havia se constituído inicial-mente em uma contra-evidência àrevolução copernicana, os primeirosexperimentos de Thomson apontavampara um fundamento experimental danão existência dos isótopos não-ra-dioativos. Tanto naquele caso comoneste foi a obstinação trazida por umaconvicção teórica que fez os pesqui-sadores perseverarem em suascrenças apesar dos resultados contrá-rios das observações. De fato, subme-tidos ao teste dos desvios parabólicosno aparelho de Thomson, muitos doselementos pareciam obedecer aosegundo postulado de Dalton, pro-duzindo parábolas que pareciam provirde grupos de átomos com diferentesvelocidades, mas com as mesmasmassas. Apenas os inconclusivosresultados com o neônio pareciamalimentar a crença na existência dosisótopos não-radioativos.

Por volta de 1913, Aston obteve osprimeiros bons resultados na sepa-ração dos isótopos do neônio, utilizan-do a técnica da difusão, após a reali-zação de milhares de experimentos.Mudanças aparentes de 0,7 nasdensidades das frações mais leves emais pesadas foram, porém, todo oresultado do seu trabalho. Segundo opróprio Aston, no início da Primeira

Guerra Mundial várias linhas de racio-cínio já apontavam para a idéia de queo neônio devia ser uma mistura deisótopos, mas nenhuma delas forneciaevidências convincentes para umdesenvolvimento tão importante quan-to aquele.

Após o final da guerra, embora ateoria dos isótopos já fosse aceita paraos elementos radioativos, permaneciaainda como matéria especulativa dedebates para os demais elementos.Tendo o método da difusão se mos-trado lento e trabalhoso, Aston voltou-se novamente para os estudos dosdesvios dos raios positivos em tubosde descarga, aperfeiçoando o apa-relho de Thomson. Naquele aparelho,um feixe de partículas positivas, os‘raios canais’, era defletido por umcampo eletromagnético, formandocurvas visíveis, cada uma das quaisassociada a um certo valor da relaçãocarga/massa da partícula. O grandeproblema do instrumento estava exata-mente nas imagens difusas, que nãopermitiam mais que uma estatísticadas densidades dos possíveis isóto-pos presentes. Aston planejou diversasmaneiras para melhorar a calibraçãodo aparelho, conseguindo finalmenteum novo arranjo dos campos eletro-magnéticos defletores que permitiafocalizar os raios defletidos com bas-tante nitidez sobre uma chapa fotográ-fica. A necessidade de focalizaçãoconduziu Aston ao princípio do espec-trógrafo de massa. A principal diferen-ça entre o aparelho de Thomson e oespectrógrafo de Aston estava em queno aparelho de Thomson os camposelétricos e magnéticos eram aplicadosde maneira perpendicular e simultâ-nea, enquanto no espectrógrafo eleseram aplicados consecutivamente e

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Aparelho usado por Thomson em 1910 para investigar raios positivos (‘raios canais’). C éo eletrodo negativo (cátodo). O feixe é defletido pelos pólos MM de um eletroímã e pelasplacas paralelas PP conectadas a uma fonte de eletricidade. Este aparelho simples foi oprotótipo dos espectrógrafos de massa.

SP

P

M

M

C

+

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em um mesmo plano. Foi esse novoarranjo das peças já presentes queconduziu à invenção de um novo erevolucionário instrumento. Colimandoos feixes das partículas através de fen-das e defletindo-os com o novo arranjodo campo eletromagnético, Astonconseguiu obter imagens sobre umachapa fotográfica que lembravam osespectros obtidos classicamente nastécnicas espectroscópicas ao fazerpassar um feixe de luz através de umprisma. Possuía, assim, um registrográfico, em filme, que lhe permitia, pelocálculo dos deslocamentos dos raios,tratados como projéteis, determinar amassa das partículas constituintes dosmesmos — daí o nome do novo instru-mento: o espectrógrafo de massa.

De posse desse novo instrumentoe do conceito de isótopos, Aston pôde,num curto espaço de tempo, determi-nar as massas de 212 isótopos natu-rais, estabelecendo assim uma novaclasse de evidências que fizeram ovelho segundo postulado de Daltoncair rapidamente em descrédito. Aindaassim, as disputas interpretativas nãocessaram de imediato, e o próprioThomson chegou a levantar sériasdúvidas sobre os resultados de Aston.De fato, no final de 1921, em uma reu-nião da Royal Society, Thomson con-fessou que não estava plenamenteconvencido de que formações híbridasnas condições artificiais dos tubos dedescarga não pudessem fornecerexplicações alternativas aos resultadosde Aston e que a não existência signi-ficasse necessariamente a evidênciados isótopos não-radioativos. Assimsendo, no caso dos isótopos do cloro,35Cl e 37Cl, Thomson argumentava queaquele último poderia ser apenas oClH2. Thomson mostrava-se sobretudocético quanto à precisão de uma parteem 103 defendida por Aston para seuespectrógrafo. Podemos apenas espe-cular sobre as razões das críticas deThomson, até então um fervorosoadepto da existência dos isótopos não-radioativos mas subitamente transfor-mado num feroz adversário da mesma.Ainda que fatores psicológicos pos-sam ser invocados na tentativa deexplicar a referida disputa, vale salien-tar que Thomson não estava sozinhonaquele debate, tendo apenas sido,

paradoxalmente, o último dos grandecombatentes da idéia dos isótoposnão-radioativos, que ele mesmo haviaperseguido longamente. A disputacausou uma cisão entre os próprioscomponentes dos laboratóriosCavendish, tendo Rutherford, quehavia sido convidado para trabalhar emCambridge pelo próprio Thomson, to-mado o partido de Aston. Soddy foimais além, afirmando que os trabalhosde Aston eram “uma das mais brilhan-tes combinações de análise matemá-tica e habilidades experimentais queeste século já produziu”. Soddy, numaclara referência a Thomson, chegou aafirmar ainda que: “não acho que osquímicos tenham alguma razão paraduvidarem da precisão dos trabalhosde Aston. Nós químicos estamos satis-feitos, mesmo que vocês físicos nãoestejam”.

Apesar de toda a acesa disputa quemarcou a longa história do segundopostulado de Dalton, foi só a partir dostrabalhos de Aston que a denominaçãode isótopos, cunhada em 1913 porSoddy para explicar as séries radioa-tivas, passou a ter uma aceitação querapidamente se tornaria hegemônica,embora a busca pelos isótopos doselementos estáveis ainda se prolon-gasse por mais de 30 anos. A com-posição isotópica de alguns elementosestáveis só veio a ser encontrada nadécada de 50, mas a maior parte dosisótopos estáveis já havia sido des-coberta na década de 20.

A idéia de isótopos como átomosde massas diferentes mas com asmesmas propriedades químicas, e quepor isso ocupariam o mesmo lugar natabela periódica, passou a ser aceitadesde então de forma tão dominanteque ganhou contornos de lugar-co-mum. Aquilo que por muito tempopareceu a vários cientistas de renomeum autêntico absurdo e que requereuum intenso esforço e uma acesa dis-puta para seu estabelecimento, emmeio a uma crítica vigorosa, foi sendoincorporado ao ensino como algo deaspecto quase trivial. Não é à toa por-tanto que, retirado do contexto histó-rico que lhe deu origem, o conceito deisótopo seja tão fácil de ser enunciadopelos professores quanto de ser es-quecido pelos estudantes, que em

última instância se recordam da defi-nição tal como nos lembramos de umverso, sem se dar conta da extensãodas conseqüências que tal conceitocarrega.

Professores interessados em queseus alunos compreendam de maneiramais significativa precisariam, portan-to, fazer um esforço para romper o ape-lo inegável exercido por convicçõessemelhantes ao segundo postulado deDalton, entre seus alunos, em vez depresenteá-los com uma definição his-toricamente descontextualizada doque são isótopos. Se evitarmos o riscode apresentar as respostas antes queas perguntas tenham sido ao menosidentificadas, a história da ciência comcerteza será uma importante contribui-ção ao ensino.

Alexandre Medeiros, licenciado em física pelaUFPE, mestre em ensino de física pela USP e doutorem edudação em ciências pela Universidade deLeeds, Inglaterra, é professor da Universidade Fed-eral Rural de Pernambuco.

Notas

1. Trabalho apresentado no IIEncontro Nacional de Pesquisa emEducação nas Ciências (Valinhos, set.1999) sob o título: “Com isótopos namente e Dalton no coração”. Parainteressados nos detalhes das entre-vistas realizadas, o CD com as atas doencontro encontra-se disponível paravenda na secretaria da Abrapec([email protected]).

2. Embora modernamente sejaimportante estabelecer a conceituaçãode massa atômica, em lugar de pesoatômico, como fazemos nas concei-tuações mais recentes apresentadasno presente texto, nas incursões histó-ricas adotamos a denominação maisantiga de peso atômico em respeito àsinterpretações da época. É importante,nesse sentido histórico, destacar o pró-prio título do célebre artigo de Aston:“Isotopes and atomic weights”, assimcomo o trecho mencionado do dis-curso de Ramsey. Desse modo, nãohá por que nos prendermos exclusiva-mente à denominação atualmenteconsagrada de massa atômica, se qui-sermos estar mais atentos à questãohistórica.

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QUÍMICA NOVA NA ESCOLA Aston e os Isótopos N° 10, NOVEMBRO 1999

Uma grande “PequenaHistória da Química”

O professor de Química (aposen-tado) da Universidade Federal de San-ta Catarina, Juergen Heinrich Maar,brinda-nos com uma excelente: Peque-na história da Química descrita em umalentado livro de 848 páginas - o nomeda obra e o número de páginas expli-cam o título desta resenha. Este volu-me, a primeira parte, até porque se en-cerra com a Revolução Lavoisierana(que Maar prefere considerar comouma Evolução), prenuncia uma conti-nuação para esta História. No términosomos informados que conhecemosaté aqui o desenvolvimento da Químicaaté o “grande século de Lavoisier”onde a Química chega, ainda, comouma criança. A sua juventude virá nacontinuação cuja primeira parte é real-

Resenha

mente sumarenta.É importante escutar o autor falan-

do de sua obra quando diz “Esta é umaHistória da Química inteligível nãoapenas para químicos. Concebeu-seesta História da Química como parteintegrante da Ciência como um todo,integrando esta por sua vez à históriacultural da Humanidade. Deixandodeliberadamente de lado a visão inter-nalista (que só químicos entenderiam)e a visão externalista (que muito prova-velmente não seria atraente para osquímicos), trilhou-se um caminho inter-mediário, e muito embora o autor nãoabra mão de expor, sempre que o jul-gasse necessário, sua visão pessoalsobre determinado assunto, isto é feitosem impor à redação do livro uma filo-sofia, uma ideologia ou uma concep-ção de Ciência da qual o leitor devacompartilhar”. Pareceu difícil a existên-

cia deste caminho intermediário no tex-to; mas ele está muito presente.

Não há como não concordar como autor. A Pequena história da Químicaé uma História da Química inteligívelnão apenas para químicos. Acreditoque aqueles que quiserem ampliarseus conhecimentos terão neste textouma fonte de encantamento intelec-tual. Aos químicos permito-me aconse-lhar enfaticamente este texto, poissegundo se afirma na frase capitularda abertura da obra quem nada enten-de além de Química, também desta na-da entende.

(Attico Chassot - UNISINOS)Pequena história da Química - pri-

meira parte - dos primórdios a Lavoisier.Juergen Heinrich Maar. Florianópolis:Papa-livro, 1999, 848 p. ISBN 85-7291-049-2.

EventosXIX ENCONTRO DE DEBATESDE ENSINO DE QUÍMICA

O XIX EDEQ - mais antigo eventobrasileiro que reúne educadores envol-vidos com Educação Química ocorreueste ano na Universidade Federal dePelotas de 21 a 23 de outubro comquase meio milhar de participantescom mais de 100 trabalhos inscritos.O tema central “O ensino de Químicaem uma sociedade globalizada” estevemuito presente em várias discussõesque reuniu um significativo número deestudantes de licenciatura o que trazexpectativa de continuidade para o

movimento que há 20 anos reúne edu-cadores gaúchos com adesão de cole-gas de vários outros estados.

XX EDEQ / X ENEQ / II ELEQ De 12 a 15 de julho de 2000, na

Pontifícia Universidade Católica do RioGrande do Sul - Porto Alegre vão ocor-rer em conjunto três eventos: XXEncontro de Debates de Ensino deQuímica (EDEQ) – RS, X Encontro Na-cional de Ensino de Química (ENEQ)e II Encontro Latino-americano Ensinode Química (ELEQ). Os Edeqs são en-contros anuais que ocorrem no RioGrande do Sul, desde 1980. Os ENQs

são encontros nacionais bianuais, cu-jas edições anteriores foram na UNI-CAMP (1982), USP (1984), UFPR(1986), USP (1988), UFRGS (1990),USP (1992), UFMG (em 1994, quandosurgiu Química Nova na Escola), UFMS(1996) e UFSE (1998). O I ELEQ ocor-reu em 1998 em Santiago do Chile.

O tema central dos três eventos é‘A educação em química pela pes-quisa: um desafio para a sala de aula’.No sítio www.pucrs.br/quimica/edeq2000/edeq.htm há mais informa-ções sobre a apresentação de traba-lhos e inscrições.