04. Astronomia - CURSO DE ASTRONOMIA GERAL, Notas de estudo de Física

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IOTA

CURSO DE ASTRONOMIA GERAL

ASTROFÍSICA

CCD

OBA

Sumário

Prefácio

Intelectuais pelo mundo afora assumem como dado que seus modelos serão mais inteligentes, farão melhores sugestões, terão melhor apreensão da realidade dos seres humanos do que esses próprios seres humanos.

Paul Feyerabend, Contra o Método

Estas são as apostilas do Curso de Astronomia Geral do CCD-OBA, versão ι. Nosso obje- tivo principal, com o curso, é enriquecer a formação dos seus participantes. Por “formação”, referimo-nos a um processo que é, em sua essência, individual e único, composto amplamente pelo conjunto de experiências vividas por alguém. Citando Hans-Georg Gadamer, “Não é casual que a palavra formação se pareça, neste aspecto, ao grego physis. Como a natureza, a formação não conhece objetivos que lhe sejam exteriores.” Isso quer dizer que a postura que procuraremos desenvolver se fundamenta na autonomia intelectual: cada indivíduo é senhor sobre a formação de seu próprio conhecimento. Tudo o que podemos fazer, enquanto organizadores do curso, é dar incentivo, buscando fornecer uma visão mais ampla a partir de nossas próprias experiências. Convidamos para este curso pessoas que têm grande vontade de saber, esperamos fornecer conhecimento até elas saciarem essa vontade e, então, perceberem que ter aprendido aquilo tudo não faz sentido se, de alguma forma, não for passado adiante. Com isso o processo se retroali- menta, individual e coletivamente. Individual porque sempre aprendemos muito quando alguém nos ensina, mas aprendemos ainda mais quando nós ensinamos alguém, quando fazemos o es- forço de pôr nosso conhecimento em frases organizadas e compreensíveis. Coletivamente porque os que aprenderem conosco agora estarão ensinando depois, como nós. Essa é precisamente a origem da CCD: ex-alunos da olimpíada que aprenderam muito, sozinhos e com a ajuda de livros, professores e astrônomos, e acabaram decidindo que precisavam escrever e organizar cur- sos com tudo o que sabiam. Dentre os autores desta versão ι do Curso, há nomes de pessoas que, um ano atrás, eram alunos felizes e curiosos pelo que viria a seguir.

Nesse contexto, a Astronomia, por mais encantadora e atraente que seja para a maioria de nós, não é pensada como um fim em si próprio, mas como um lugar de articulação de saberes. Mostramos, ao longo das apostilas, o quanto a astronomia tem a ver com o desenvolvimento da física, da química e da matemática; mas, mais do que isso, quais são suas relações com a histó- ria, a filosofia, as religiões, as diferentes expressões artísticas e, enfim, com as diferentes visões de mundo que surgiram aqui e ali ao longo das histórias humanas. Em suma, não queremos Astronomia pela Astronomia, mas Astronomia por Tudo! Assim, pretendemos desenvolver uma visão melhor e mais completa do mundo natural e, através disso, do mundo humano também. Fazemos isso, em particular, buscando desenvolver as seguintes habilidades/características individuais:

• Articulação lógica e formal (que tem a ver com a Linguagem)
• Capacidade de abstrair e imaginar (relacionado ao Pensamento)

Curso de Astronomia Geral - CCD/OBA \o/ Volume 4 - Astrofísica

• Cultura Experimental (característica da Ciência)
• Reflexão crítica sobre o conhecimento (papel da Filosofia)
• Contemplação estética (o que chamamos de Arte)

O material está dividido em cinco volumes, na ordem em que os assuntos pareceram mais naturais para nós. O Volume I, Céu, discute tudo o que pode ser observado. Discute também algumas interpretações, míticas, poéticas e teóricas, sobre as observações. Toda a matemática desenvolvida nele, portanto, está ligada à geometria dos céus, a Geometria Esférica. Talvez seja o volume com conteúdo mais diferente do que normalmente é visto no colégio. O Volume II, Me- didas, está mais ligado à idéia e à prática dos experimentos; sua introdução a como tratar dados experimentais é uma introdução à abordagem algébrica que virá nos volumes seguintes. Além disso, ele procura desenvolver uma intuição sobre as técnicas e medição e os instrumentos (em particular os telescópios) necessários para se desenvolver qualquer outro instrumento astronô- mico. O Volume III, Mecânica, é o primeiro que trata de física. Ele introduz a mecânica aprendida no colégio, mas com as intuições nascidas da nossa própria experiência. Discute também a física no contexto da mudança da visão sobre o universo nos séculos XVI e XVII, que culmina com o nascimento da Mecânica Celeste. Discute, finalmente, a construção da própria Mecânica Celeste, com uma abordagem geométrica (que é clássica mas também incomum nos estudos de física de hoje em dia) e procurando criar uma boa intuição sobre movimentos livres em campos gravita- cionais. O Volume IV, Astrofísica, também fala de física, mas de um caráter bem diferente: da constituição material do mundo, do caráter da luz e das interações atômicas. Nesse sentido, é um volume bastante ligado à química. Ele culmina com o estudo detalhado, dos pontos de vista teórico, experimental e observacional, de alguns objetos de interesse astronômico, passando por estrelas e sua evolução, mas também por aglomerados, galáxias e asteróides. Por fim, o Volume V, Universo, trata principalmente de Cosmologia, ou seja, da discussão sobre o universo como um todo. Como não poderia deixar de ser, ele alterna entre discussões filosóficas e matemáticas densas, pontuadas por alguns insights poéticos. Na segunda parte, há dois capítulos discutindo sobre a situação atual da pesquisa em astronomia no Brasil – o que é especialmente interessante para quem tem alguma pretensão de estudar ciência na universidade.

Além dessas apostilas, enviaremos outros materiais, como referências e algumas atividades práticas ao longo do curso. Incentivamos que as façam, de forma a complementar o conteúdo das apostilas. Aplicaremos também uma ou duas provas para selecionar os estudantes para a International Olympiad on Astronomy and Astrophysics (IOAA) e para a Olimpiada Latinoamericana de Astronomia y Astronáutica (OLAA). Além disso, esperamos engajar os participantes em algumas práticas, ligadas à noção de responsabilidade intelectual discutida acima: ensinar colegas, em discussões de grupo, aulas preparatórias para a próxima OBA ou aulas motivadoras em colégios de baixa renda; observar o céu com outros, em clubes de astronomia amadora e em star parties; envolver-se em projetos de pesquisa, junto a astrônomos amadores, professores universitários ou membros do CCD; integrar-se, por fim, ao nosso próprio grupo.

A primeira olimpíada internacional de astronomia foi fundada em 1996; é dois anos mais antiga, portanto, que a sua versão brasileira. Desde a fundação da OBA, há o compromisso de enviar times anualmente à olimpíada internacional – pelo qual sempre foi necessário fazer uma seleção justa e eficiente para montar as equipes. Este curso nasceu dessa necessidade: precisávamos, afinal, fornecer bases de conhecimento necessária aos que tivessem as habilidades e os interesses necessários. Nossos objetivos, contudo, já ultrapassaram em muito os objetivos da seleção. É o que esperamos que fique claro ao longo das páginas que se seguem.

Unidade I

Natureza das Coisas

O universo não é apenas mais estranho do que imaginamos, é mais estranho do que podemos imaginar.

Werner Heisenberg

Do que são feitas as coisas do mundo? Elas têm algo em comum, algo além do que vemos a olho nu? O que compõe as coisas, em que proporções? Com que organização? Qual o fundamento, qual a estrutura da matéria? Essas perguntas são muito antigas nas tradições humanas de pensa- mento. Em geral, coincidem com uma certa superação dos mitos, em algumas sociedades; afinal, os deuses de uma mitologia não são nada mais que o reconhecimento das grandes forças da na- tureza, que regem toda a vida da sociedade: o Sol, a Lua, as águas, o Inverno, a reprodução das plantas, dos animais, etc. Na falta de figuras melhores, essas entidades são, na maioria das vezes, representadas por figuras humanas. Mas acontece que, em certas tradições, a representação da natureza passa a assumir graus mais complexos e mais abstratos de reflexão; em muitas des- sas tradições (gregos, chineses, indianos, judeus, etc.), chegou-se a negar a representação mítica em favor de uma representação mais, digamos, unificada da natureza – buscando um princípio fundamental por trás dos fenômenos.

Capítulo 1

Matéria

Vejamos o caso dos gregos, que é o da nossa própria tradição. Eles tinham uma concepção de fundo que era a idéia de physis. Originária do verbo physein, brotar, seu sentido mais usual era algo como “tudo o que brota”, a natureza como um todo. Por volta do século VI a.C., pensadores gregos estavam negando a mitologia grega clássica – os deuses eram arbitrários demais; ali, estavam interessados em princípios fundamentais, ocultos sob as aparências, que formassem ou articulassem a physis. A seita dos pitagóricos, por exemplo, considerava as harmonias numéricas e geométricas as responsáveis pela organização do mundo. Mais especificamente, articulou-se uma tradição que buscava substâncias fundamentais, a partir das quais tudo o mais seria formado. Tales de Mileto afirmava que a água seria essa substância fundamental, já que ela pode tomar a forma de qualquer coisa. Seu aluno Anaximandro, porém, falava em uma substância apeiron (literalmente, sem forma), algo mais neutro, que não tivesse a propriedade de nenhum corpo material e, justamente por isso, pudesse ganhar as propriedades de qualquer um^1 Anaxímenes, aluno de Anaximandro, falava no ar, que, em diferentes concen- trações, formaria os diferentes materiais. Xenófanes de Cólofon colocava a terra como matéria fundamental, de onde tudo vem e para onde tudo vai. Heráclito de Éfeso, ressaltando o caráter eternamente mutável das coisas do mundo (“uma água nunca passa duas vezes sob a mesma ponte”), coloca o fogo como fundamento. Enfim, Empédocles de Agrigento faz algo mais articulado. Baseado no princípio dos pares de opostos^2 , articula sua Teoria dos Quatro Elementos: água, ar, terra, fogo – a qual vimos no Volume 2. Essa teoria fez sucesso, ainda mais depois que Aristóteles a utilizou no seu livro Physica^3 , incorporando-a em seu modelo físico e cosmológico (associando os quatro elementos às quatro causas, por exemplo). Essa investigação das substâncias fundamentais também foi praticada, de forma bastante parecida, em outras tradições culturais. Para os chineses, por exemplo, havia um só princípio para a Matéria (Qi) e outro para o vazio (Kung); mas essa matéria se manifestava sob cinco formas fundamentais: água, fogo, terra, metal e madeira. Cada um dos objetos era uma combinação de Qi em diferentes modos.

(^1) Repare que o conceito de apeiron pode ser comparado ao nosso conceito de células-tronco (embora eles não tenham nenhuma conexão causal, apenas semelhança). (^2) A idéia é que existem diversos pares de características opostas: quente-frio, seco-úmido, amor-ódio... E qualquer coisa pode ser descrita em termos de qual sua posição em cada um dos pares: se ela é mais quente ou mais fria, mais seca ou mais úmida, se tem mais amor ou mais ódio. Assim, os quatro elementos são: o frio e seco, o frio e úmido, o quente e seco, o quente e úmido. (^3) A Physica, em Aristóteles, é o saber responsável por estudar a physis, o mundo material, sensível.

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passaram a ser cada vez mais populares entre os que se ocupavam de História Natural^4 , contra a teoria clássica dos quatro elementos (que expusemos no Volume III). Newton, por exemplo, era um atomista convicto, e considerava seu tratado Óptica muito mais importante que o Prin- cipia – naquele tratado, ele estabeleceu diversas leis da propagação e do espalhamento da luz, considerando-a como formada por pequenas partículas luminosas se propagando. Descartes, por outro lado, era mais moderado: embora não fosse inteiramente partidário do atomismo (como já vimos, ele não acreditava no vácuo, e para ele qualquer corpo poderia ser dividido até o infinito), explicava a constituição da matéria a partir de três tipos fundamentais de partículas (lembram dos vértices que explicavam os movimentos orbitais?).

Paralelamente, havia o movimento dos alquimistas, que, desde a Idade Média, tratava de diversas misturas de substâncias, buscando, como objetivo último, transmutar elementos em ouro^5. Os alquimistas viviam em um universo à parte da filosofia natural. Eles não estavam nas universidades e nas sociedades de conhecimento discutindo sobre a natureza do universo; antes, eram os farmacêuticos, curandeiros e bruxos, aqueles que sabiam de fato manipular as substâncias e produzir efeitos nas pessoas e nas coisas. Assim, enquanto os físicos e filósofos discutiam a composição do mundo na Academia, os alquimistas manipulavam a composição do mundo. Entretanto, um aspecto importante da nova ciência que viria a nascer era justamente a fusão entre o conhecimento teórico do mundo, por um lado, e o conhecimento prático e a produção tecnológica, por outro. Assim, foi nesta época que começaram a surgir os tratados escritos de alquimia, cada vez com mais fundamentação filosófica e rejeitando a mais inocente alquimia anterior. Foi-se, então, constituindo a tradição da química moderna. A alquimia era completamente fundamentada na idéia aristotélica de elemento. O que os al- quimistas investigavam eram as transformações dos elementos. O mais famoso tratado alquímico é o de Paracelso, considerando por alguns o pai da medicina moderna. Nascido Philippus Aure- olus Theophrastus Bombastus von Hohenheim^6 , em uma vila onde hoje é a Suíça, ele já pertence à geração dos alquimistas filósofos. Em 1509 (30 anos antes da publicação do Revolutionibus por Copérnico), com 16 anos, Phillip ingressou na Faculdade de Medicina da Universidade de Basel; como tal, estudou as Artes Liberais, conhecendo assim lógica, retórica, astronomia e os grandes textos do grande mestre, Aristóteles. Além disso, como todo médico da época, era também pro- fundo conhecedor de astrologia. Contudo, a astrologia e a medicina tradicional grega-árabe não lhe eram suficientes; também dominava a alquimia e a transmutação de elementos. Em seus tratados alquímicos, Paracelso defende os quatro elementos aristotélicos. Mas ele identificava, além disso, três princípios por trás das substâncias: Sal, Enxofre e Mercúrio, associa- dos respectivamente a Corpo, Alma e Espírito. Como no corpo humano, o Sal é o que torna os corpos coesos, o Mercúrio é o que os torna fluidos e o Enxofre é o que os torna combustíveis. Nas palavras dele:

Uma espécie de Enxofre se encontra no ouro, outra na prata, uma terceira no chumbo (^4) O termo grego para historia significa “conhecimento adquirido mediante investigação”, o que é diferente da filosofia, um conhecimento adquirido mediante reflexão, e diferente ainda do que viria a ser o conhecimento teológico cristão, adquirido por revelação. Dessa forma, até a referida época, e ainda por mais tempo na frente, o termo história natural era usado para designar o conhecimento investigativo sobre a natureza, o que incluía conhecimentos herbários, alquímicos, astronômicos... Da mesma forma, usava-se o termo filosofia natural para as grandes classificações, os grandes modelos cosmológicos, etc. Entretanto, como os resultados dessas investigações eram geralmente expressos na forma de narrações ou descrições ordenadas, o termo história passou a ser usado num sentido mais próximo ao nosso, para se referir ao “relato de fatos em ordem cronológica”. (^5) Na tradição chinesa, a alquimia se desenvolveu, prioritariamente, na busca de substância que garantiria juventude eterna. (^6) Nesta época, era comum assumir um novo nome, latino, em livros e na vida intelectual, em oposição ao nome de batismo, em língua vulgar. Assim, Phillip tornou-se Teofrastus Phillipus, e mais tarde ainda assumiu o título de Paracelsus, significando “igual ou maior que Celsus”. Celsus era um enciclopedista romano.

Volume 4 - Astrofísica Capítulo 1: Matéria

e outra ainda no estanho e assim por diante. Existe também uma outra espécie de Enxofre nas pedras, na cal, nas nascentes, nos sais. Não só existem muitos Enxofres, mas também muitos Sais. Existe um Sal nas pedras preciosas, um outro nos metais, um terceiro nas pedras, e outros mais nos sais, no ácido sulfúrico e no alume. As mesmas afirmações valem também para o Mercúrio.

De Paracelso, saltemos um século, para o filósofo natural inglês Robert Boyle. O ano é 1661, quando Boyle publicou seu segundo trabalho, “The Sceptical Chymist”. Nesta época, já haviam passado Tycho, Galileu e Kepler, e o universo aristotélico já havia sido destruído. Entre os filó- sofos naturais, misticismos como os de Kepler ou, mais ainda, como os de Paracelso, não eram mais aceitos. O próprio título da obra de Boyle indica sua opinião quanto aos alquimistas que o precederam. Na obra de Boyle não há uma teoria sobre elementos químicos, mas sim uma tentativa de conceitualização do que seria um elemento. Como explicitado neste trecho:

O que entendo por elementos (... ) são certos corpos primários e simples, perfeita- mente sem mistura, os quais, não sendo formados por quaisquer outros corpos, nem uns pelos outros, são os ingredientes dos quais todos os corpos perfeitamente mistu- rados são feitos, e nos quais podem finalmente ser analisados.

É importante salientar que para Boyle não havia diferenças entre os corpos de diferentes elementos. A realidade deveria ser construída a partir de uma unidade singular: partículas unitárias, primárias e simples, que interagem formando os diferentes corpos que vemos macros- copicamente. Essa diferenciação entre o que é característica da substância e o que é característica do elemento lançou as bases para a criação da química moderna. Nesta nova química de investigação experimental, os elementos se multiplicavam profusa- mente. A Enciclopédia de Diderot, de 1751, já apresentava 44 elementos diferentes! Entre eles ainda figuravam o ar, a água e o éter (então chamado quinta essência). A água da chuva era um novo elemento, diferente da água. Em substituição ao fogo, havia o flogístico, um princípio de queima presente em todos os corpos. Os sais eram quatro: sal marinho, sal pedra, sal gema e sal amoníaco, além do ácido simples, ácido vitriolítico, ácido nítrico e ácido marinho, do enxofre simples, enxofre escuro, enxofre vivo e enxofre dos filósofos,dos metais ouro, cobre, ferro, alumina... E ainda apareciam como elementos os princípios de cristalização, de coagulação, de dissolução, de destila- ção... Até chifre-de-cervo (o material do chifre) aparecia na tabela como um elemento distinto!

Com o passar do tempo, a tradição atômica de parte dos mecanicistas foi penetrando nas teorias químicas, fundindo-se à tradição dos elementos. Um marco foi o inglês John Dalton, com sua Lei das Proporções Definidas. Como quase todas as inovações químicas até o século XIX, a Lei de Dalton era inteiramente experimental. O que se observava era o seguinte: se reagíssemos 12 g de carbono e 32 g de oxigênio, obteríamos, sempre, 43 g de gás carbônico. Primeiro ponto importante: as massas se conservam. Entretanto, se misturássemos 19 g de carbono, em vez de 12, com as mesmas 32 de oxigênio, continuariam se formando 43 g de gás carbônico, e sobrariam 7 g do carbono. Ou seja, as proporções de reação são fixas. 12 g de carbono reagem só com 32 de oxigênio; 24 g de carbono reagem com 64 g de oxigênio; 36 com 96, assim por diante. É diferente de um suco de garrafa que, quanto mais água se põe, mais transparente fica (mais diluído fica o extrato de suco). Isso porque o extrato do suco não se funde à água, apenas se mistura a ela; suas partículas ficam vagando entre as de água. As reações químicas – que têm como produto outra substância, não apenas “suco + água” – só acontecem em proporções definidas. Melhor que a lei experimental, entretanto, é a interpretação; embora Dalton não negasse a idéia de elementos, ele era partidário do atomismo – e sua lei era um bom argumento a favor dos átomos. É como se em 32 g de oxigênio houvesse tantas partículas quanto em 12 g de carbono,

Volume 4 - Astrofísica Capítulo 1: Matéria

C + O 2 → CO 2

e

C +

O 2 → CO

O 12 quer dizer que cada átomo de carbono reage com meia molécula de gás oxigênio. Como, na segunda reação, há duas vezes mais moléculas de carbono que de oxigênio, os átomos da molécula de oxigênio se separam, e fica um átomo com cada carbono. O gás tóxico da primeira reação é chamado de monóxido de carbono, e o gás carbônico agora será o dióxido de carbono.^8

Não vamos mostrar todas as reações para determinar todos os elementos; isso tornaria este capítulo difícil de ser lido até o fim deste ano. Mas merecem ser citadas algumas das conclusões que hoje são consensuais. Além do oxigênio, boa parte dos gases mais comuns (nitrogênio (N 2 ), hidrogênio (H 2 )) pos- suem moléculas duplas de si mesmo. Outros (como hélio (He) e neônio (Ne)) têm moléculas de um só átomo. Claro, há também gases que são composições de átomos diferentes, como o gás carbônico (CO 2 ), a amônia (NH 3 ),o metano (CH 4 ) e o gás cianídrico (HCN). Os metais mais famosos são, em sua maioria, elementos distintos: ouro (Au, latim aurum), prata (Ag, latim argentum^9 ), cobre (Cu), ferro (Fe) e zinco (Zn). Portanto, desafortunadamente, não se podia transformar outros elementos em ouro, prata, cobre ou bronze^10. Os cristais são combinações de elementos simples, em geral; mas neles importa muito mais a forma como os átomos estão distribuídos: átomos de carbono, quando ordenados em colunas com camadas hexagonais, são grafite; quando em estrutura tetraédrica, são diamante. Algumas outras substâncias que são elementos são o cloro (Cl), o flúor (F), o fósforo (P), o cálcio (Ca), o sódio (Na, natrium)... O enxofre (S, sulfur) ficou como nome para um só elemento, assim como o mercúrio (Hg, hydrargyrum^11 ). Os sais são de fato muitos (produto de quaisquer reações entre ácidos e hidróxidos simples); o sal de cozinha, por exemplo, é chamado cloreto de sódio (NaCl). O ácido clorídrico passaria a ser escrito como HCl; o ácido sulfúrico, como H 2 SO 4. As substâncias que formam os tecidos dos seres vivos – proteínas, carboidratos, etc – são todas formadas por loooongas cadeias de carbono (assim: C-C-C-C-... ), alguns deles ligados a oxigênios e hidrogênios^12 (a molécula de hemoglobina, por exemplo, tem 1252 carbonos!!^13 ). Justamente por serem muito grandes, elas são todas retorcidas, e a geometria dessas moléculas, mais até que para os cristais, é fundamental para prever seu comportamento. Boa parte das proteínas do corpo tem formatos específicos para, literalmente, se encaixar em outras! Todo

(^8) O monóxido de carbono é, no entanto, muito menos estável que o dióxido de carbono. Percebemos isso apenas pela exigência de temperaturas muito altas para obter o composto. O tipo de ligação que existe aí é a de dipolo induzido. Dessa forma, a molécula não se torna eletricamente neutra e tende a se ligar a outras muito mais facilmente. É por isso que é um gás tão tóxico; quando o respiramos, ele “gruda” diretamente com a hemoglobina do nosso sangue – que já não é eletricamente neutra para poder receber o oxigênio que nos mantém vivos. Com essa ligação, nosso sangue perde capacidade de transportar oxigênio, e nossas moléculas começam a sofrer danos sérios :S Se você não entendeu nada dessa nota, leia toda a Unidade e depois volte aqui. (^9) Sim, é daí que vem o nome Argentina; durante muito tempo os portos de lá foram responsáveis pelo escoamento clandestino de prata do Peru e do Alto Peru (hoje Bolívia). Depois das Reformas Bourbônicas (século XVIII), o recém- criado Vice Reino do Rio do Prata passou a ser um porto oficial de escoamento da produção, aumentando a riqueza oficial da província (que até então só tinha mesmo gado :P). (^10) O bronze é uma liga baseada no cobre, que é pouquíssimo resistente sozinho. Seres humanos fazem esta liga desde... bem, desde a Idade do Bronze. Geralmente a mistura é feita com estanho (Sn) ou zinco (Zn). (^11) Hydrargyrum é o nome em grego para “prata líquida”. (^12) Essas moléculas são chamadas de compostos orgânicos. (^13) A hemoglobina pode ser escrita como C 2952 H 4664 O 832 N 812 S 8 Fe 4.

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mundo conhece, por exemplo, a estrutura espiral da molécula de DNA – as fitas são longas tiras de carbono, e os encaixes são sub-moléculas de quatro tipos. Aliás, pesquisar sobre as sub-moléculas do DNA pode ser uma tarefa interessante!

No total, são pouco mais do que cem tipos de átomos (tá, cem é um número grande, mas é bem menor que o das milhares e milhares de substâncias que existem), todos listados na Tabela Periódica, da qual falaremos melhor mais adiante. Um outro exercício interessante é voltar ao início e rever os elementos dos antigos sob a ótica do nosso pensamento químico e da nossa visão de mundo. A água, por exemplo: para nós, ela tem moléculas com uma estrutura bem simples^14 : H 2 O. O ar atmosférico é uma mistura de diversos gases (77% de N 2 , 21% de O 2 , 2% de CO 2 , Ne e outros gases). O fogo é resultado da queima (ou seja, da oxidação) de alguma substância, o que faz com que se libere gás quente, luz e calor. A terra fofa em que pisamos é resultado da erosão das rochas da crosta terrestre, ou seja, vários restos de sais, de minerais, misturados a substâncias orgânicas (fruto da decomposição feita pelos fungos e bactérias) e a algumas minhocas (são os túneis das minhocas que deixam a terra fofa).

Falamos, no início do nosso argumento, que os tipos de átomos se diferenciam, fundamental- mente, segundo Dalton, pela sua massa e que, a partir das reações, podemos medir essas massas umas com relação às outras. Retomemos nosso primeiro exemplo: 12g de carbono tendo que se misturar com 32g de oxigênio. Nesse caso, se dissermos que um átomo de carbono tem massa de, digamos, 12 U.M.A. (Unidades de Massa Atômica – unidade que acabamos de inventar), teremos que dizer que a molécula de oxigênio tem massa 32 U.M.A., e um átomo de oxigênio, portanto, 16 U.M.A. Nesse mesmo sistema, o átomo de nitrogênio tem massa 14,o de ferro 56 e o de ouro 197, com a coincidência impressionante de serem todos números inteiros! Ou seja, todas as mas- sas atômicas são múltiplas da massa do hidrogênio, 1 U.M.A.! Um argumento muito similar vai aparecer daqui a pouco, e nos levar a outras boas conclusões.

Composições Químicas em Massa Do Universo^15 Da Terra Do Corpo Humano^16 H 60,4% Fe 35% O 65% He 36,6% O 30% C 18% O 1% Si 15% H 10% Ne 0,7% Mg 13% N 4% C 0,3% Ni 2,4% outros 3% outros 1% outros 4,6%

1- Repare que o elemento mais abundante do Universo ´e justamente o primeiro da tabela peri´odica; o mais simples e mais leve. E que o segundo mais abundante tamb´em ´e o segundo mais leve, hehe. Por que isso acontece? De onde devem vir ent˜ao os elementos qu´ımicos?

2- Repare tamb´em que os elementos que formam os planetas s˜ao bem mais pesados (e raros) no Universo. Se os planetas (pelo menos os similares `a Terra) s˜ao formados dos elementos pesados, onde est˜ao o hidrogˆenio e o h´elio, que deveriam ser a maior parte da massa do sistema solar? (^14) O gás hidrogênio (hydros = água | gennein = gerar) tem esse nome justamente porque é um gás que, quando queimado (ou seja, quando posto a reagir com oxigênio, o gerador da oxidação), gera água. (^15) Sem contar Matéria Escura, Energia Escura e outras coisas pouco claras (he!) que constituem quase 95% dele... (^16) A quantidade maior de oxigênio em relação ao carbono deve-se à quantidade de água em nosso corpo.