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A História Química de Uma Vela de Michael Faraday

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O prefácio à edição portuguesa, de Sebastião Formosinho, Professor Catedrático da Universidade de Coimbra que viveu nos anos sessenta o ambiente científico da Royal Institution, dá-nos um enquadramento pessoal desta obra. A tradução, de Maria Isabel Prata e Sérgio Rodrigues, é acompanhada por notas modernas tanto culturais como científicas, que procuram esclarecer alguns aspetos menos conhecidos da obra e da época em que foi escrita. VERSÂO COMPLETA: http://www.uc.pt/imprensa_uc/catalogo/documentos/vela
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Michael Faraday
COIMBRA 2011
História
Química de uma Vela
A
A História Química de uma Vela
Série
Documentos
Imprensa da Universidade de Coimbra
Coimbra University Press
2011
O prefácio à edição portuguesa, de Sebastião Formosinho, Professor Catedrático
da Universidade de Coimbra que viveu nos anos sessenta o ambiente científico da
Royal Institution, dá-nos um enquadramento pessoal desta obra.
A tradução, de Maria Isabel Prata e Sérgio Rodrigues, é acompanhada por notas
modernas tanto culturais como científicas, que procuram esclarecer alguns aspectos
menos conhecidos da obra e da época em que foi escrita.
Curso de seis lições
Michael Faraday
Michael Faraday (1791-1867) é um dos cientistas mais respeitados de todos os
tempos. Embora seja mais conhecido pelos seus trabalhos na área da Física,
os seus trabalhos na área da Química são também notáveis, nomeadamente a
descoberta do benzeno e o desenvolvimento da electroquímica.
De origens modestas, Faraday começou como aprendiz de encadernador o que
lhe permitiu estudar muitas obras a que de outra forma não teria acesso. As suas
qualidades ímpares foram descobertas por Humphry Davy, após ter recebido
do jovem Faraday notas detalhadas das lições que havia proferido na Royal
Institution, às quais Faraday havia assistido. Tendo iniciado a sua carreira científica
como assistente de Davy foi director da Royal Institution e fellow da Royal Society.
Faraday foi também um grande divulgador de ciência, em especial junto dos
jovens. Este livro, que continua a ser citado 150 anos depois da sua edição
original, é um testemunho de um tempo em que a divulgação da ciência era
avidamente procurada por jovens e adultos e um exemplo clássico e sempre actual
de excelência pedagógica.
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1
D
O C U M E N T O S
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2
ed ão
Imprensa da Universidade de Coimbra
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coordenação ed it ori al
Imprensa da Universidade de Coimbra
con ce ã o g r áf i ca
António Barros
p -impressão
António Resende
rev is ão
Maria de Fátima Lopes
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Sereer, Soluções Editoriais
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978-989-26-0087-1
depósito le ga l
..........................
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3
COIMBRA 2011
PREFÁCIO À EDIÇÃO PORTUGUESA DE SEBASTIÃO FORMOSINHO
TRADUÇÃO DE MARIA ISABEL PRATA E SÉRGIO RODRIGUES
Michael Faraday
História
Química de uma Vela
A
Curso de seis lições
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5
sumário
Prefácio .................................................................................................................. 7
Nota dos Tradutores ..............................................................................................19
Prefácio da Edição Original ...................................................................................23
Lição 1 ...................................................................................................................25
Lição 2 ...................................................................................................................41
Lição 3 ...................................................................................................................55
Lição 4 ...................................................................................................................71
Lição 5 ...................................................................................................................85
Lição 6 .................................................................................................................101
Notas da Edição Original ....................................................................................117
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7
prefácio
A Royal Institution foi fundada em 1799 por proposta de Benjamin
Thomson, Count Rumford. Um instituto para manter exposições permanen-
tes de indústrias novas, proporcionar conferências sobre ciência aplicada
e manter um laboratório para a realização de experiências científicas. Por
Maio do mesmo ano, o grupo de Proprietários conseguiu reunir dinheiro
suficiente para comprar um prédio em Albemarle Street e realizar obras
importantes de adaptação, nomeadamente a construção de um auditório
no jardim da casa. Ser “Proprietário Permanente” requeria uma dádiva de
pelo menos 50 guinéus.
O Doutor Garnett foi o primeiro Professor de Filosofia Natural da insti-
tuição, mas as suas conferências eram feitas com um certo vagar e pautadas
por hesitações, que acabaram por levar à sua resignação do cargo, pois
não suscitava o entusiasmo da audiência.1 Por recomendação do Dr. Hope
de Edimburgo, Rumford convidou Humphry Davy para o substituir em
Fevereiro de 1801, com o cargo de Assistant Lecturer de Química e Director
do Laboratório, com um salário de 100 guinéus por ano. Dispunha de aco-
modação no edifício, bem como lhe era proporcionado carvão e velas («coal
and candles»).2 Em linguagem dos nossos dias, com direito a acomodação,
aquecimento e iluminação. Mas queremos realçar a palavra inglesa candle,
para nos situar no contexto da época: o que as velas representavam para a
iluminação quotidiana, num tempo em que ainda não recorríamos à elec-
tricidade. Davy e Faraday vão dar o seu contributo neste novo domínio
1 hartl ey, Harold – “Humphry Davy”. Wakefield: Open University, 1972, pp. 38-39.
2 Id., p. 40.
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8
científico, mas a seu tempo. E a “vela” é o focal da obra de Michael Faraday
que, por ocasião do Ano Internacional da Química em 2011, o Doutor Sérgio
Rodrigues quis lançar em língua portuguesa, enriquecida com anotações.
Davy, vindo de Bristol onde trabalhava no Pneumatic Institute do
Dr.Beddoes sobre aplicações de gases, como o óxido nitroso, à medicina,
e chegado à Royal Institution (RI) em 11 de Março de 1801, seis semanas
depois já proferia o seu primeiro ciclo de conferências sobre galvanismo,
com pleno agrado dos Proprietários da instituição, pois as finanças da RI já
se encontravam um pouco em baixo. Como Director do Laboratório, tinha o
intento de prosseguir as suas investigações em electroquímica a expensas da
RI. Os Curadores, porém, tinham visões mais utilitárias para o novo Director e,
seguindo o espírito de Rumford, cometeram-lhe um conjunto de conferências
sobre a arte de tratar os couros, a começar em 2 de Novembro do mesmo
ano. E depois em Dezembro sobre corantes e práticas do tingimento de
tecidos ou impressão a cores de tecidos de algodão, lã, linho. Davy passou
os meses de Julho e Agosto a visitar vários estabelecimentos de curtumes
e em Setembro regressou ao laboratório para investigar sobre as substân-
cias usadas nestas práticas. Ignorou a recomendação de dar conferências
separadas sobre os tópicos sugeridos pelo Curadores e, bem, incorporou
estes desideratos num único ciclo de conferências sobre “química geral”.3
Em Abril de 1801, os Curadores nomearam Thomas Young como Professor
de Filosofia Natural da RI. Não obstante o sucesso inicial de Humphry Davy,
claramente Rumford não estava satisfeito com o curso que as actividades
da RI tomavam, pois não via nele a busca dos objectivos filantrópicos
que o tinham levado a propor este tipo de instituição. A verdade, porém,
é que, no decorrer do ano de 1801, os próprios Curadores começaram a
reconhecer a impossibilidade de levar à letra todos os projectos iniciais de
Count Rumford, que lentamente vão sendo abandonados «the industrial
school for artisans, the social clubhouse and the school of cookerie».4 Uma
escola industrial para artesãos, um clube social para a indústria e ciência
3 Id., pp. 40-41.
4 Id., p. 41.
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aplicada e uma escola de alta cozinha. Conferências estimulantes e capazes
de atrair bastante público havia de ser a grande fonte de rendimento da
Royal Institution e este espírito permaneceu até aos dias de hoje, graças a
Humphry Davy.5
A RI ficou um local de moda, as finanças melhoraram e voltaram a dar
solvência à instituição, graças à mudança de política introduzida. Em 1802,
Rumford, quiçá desiludido com a mudança de projectos, foi para Paris.6
Para Davy, a hora de triunfo chegou em 21 de Janeiro de 1802 com a
sua conferência inaugural do ciclo de palestras de química. Um jovem de
24 anos, com uma boa formação clássica, talvez o mais romântico cientista
da sua época e nascido no condado mais romanesco da Grã-Bretanha, a
Cornualha, com interesses em poesia – graças à sua amizade com Coleridge
havia publicado aos 20 anos poemas da sua juventude, “Lyrical Ballads,
provido de uma fascinante imaginação, lidando com a audiência de uma
elite londrina que ele sabia cativar como ninguém e capaz de trazer novi-
dades fruto da investigação própria que realizava, eis os ingredientes desta
“alta cozinha” para a divulgação da nova ciência emergente no século XIX,
em larga medida a Química.
Em Dezembro de 1803, John Dalton veio a Londres para proferir um con-
junto de palestras na RI, tendo aí ficado instalado junto ao apartamento de
Davy. Dalton deixou registo escrito de que recebeu muito apoio de Davy para
as conferências que iria dar, muito em particular para a primeira. «Mr.Davy
told me to labour my first lecture: he told me that people would be inclined
to form their opinion from it». Por isso Dalton escreveu inteiramente a sua
primeira palestra. No dia anterior foram os dois para o Auditório, tendo-se
Davy sentado lá no fundo para tomar notas. Depois foi o contrário, Davy
leu a conferência escrita por Dalton e ambos exerceram o seu espírito crí-
tico para o melhor sucesso da palestra. Dalton teve uma audiência de umas
150 a 200 pessoas, muito mais do que estava à espera, e aplaudiram-no.7
5 Id.
6 Id., p. 44.
7 Id., p. 46.
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38
Mas agora vamos soprar na chama
de cima para baixo, e vemos que a
chama também se inverte. Antes de
terminarmos estas lições, tenho que
vos mostrar uma pequena chaminé
em que a chama se dirige para cima
e o fumo para baixo, ou a chama para
baixo e o seu fumo para cima. Vejam
que podemos alterar o rumo da chama
em diferentes direcções.
Há ainda outros pontos a analisar. Muitas destas chamas que aqui vêem
variam muito a sua forma pelas correntes de ar que sopram segundo direcções
diversas em torno delas, mas, se o desejarmos, podemos produzir chamas
com um padrão regular e podemos fotografá-las de modo a que para
nós permaneçam estáticas, se pretendermos analisá-las com profundidade.
Mas este não era o único assunto que eu hoje queria abordar. Se eu
tiver uma chama suficientemente grande, ela não se manterá homogénea,
a sua forma e estado serão dinâmicos, como se possuíssem vida, o que é
maravilhoso. Vou agora usar outro tipo de combustível, mas que continue a
representar verdadeiramente a cera ou o sebo de uma vela. Tenho aqui uma
grande bola de algodão que me vai servir de pavio. Vou agora mergulhá-
-la numa bebida alcoólica forte e acendê-la; existe alguma diferença em
relação a uma vela normal? A maior diferença está na vivacidade da chama,
vejam estas finas línguas de fogo da chama crescente. Inicialmente a chama
tem uma disposição semelhante à de uma vela, mas depois aparecem estas
línguas que não se observam no caso da chama de uma vela. E porque é
que assim é? Vou explicar e, se conseguirem compreender bem o que vos
digo agora, estarão preparados para me seguir no que explicarei daqui
para a frente. Imagino que muitos de vós já realizaram a experiência que
vou agora demonstrar. Estarei certo ao supor que todos vós já jogastes ao
snapdragon?42 Não conheço nenhuma ilustração mais feliz da “filosofia” de
42 O snapdragon era um jogo de salão popular no Inverno, especialmente no Natal, em
muitos países anglo-saxónicos, durante os séculos XVI a XIX, sobre o qual podem ser encontradas
referências em textos de Shakespeare, Dickens, Lewis Carroll, entre outros. Trata-se de um jogo,
Fig. 5
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39
uma vela do que o jogo do snapdragon. Comecemos pelo prato; se vocês
querem jogar bem ao snapdragon, devem aquecer o prato, devem também
aquecer as passas de uva e o brandy, que por acaso não tenho aqui. Quando
colocam o brandy, têm representados a taça e o combustível de uma vela,
e não é verdade que as passas de uvas podem servir de pavios?
Coloco agora as passas no prato e pego fogo; vejam as lindas línguas de
fogo que se formam. O ar crepita nas bordas do prato formando línguas de
fogo. Porquê? Porque, através da força da corrente e da irregularidade da
acção da chama, o ar não consegue formar um fluxo contínuo. O ar flui de
uma forma tão irregular que, o que de outro modo seria uma única imagem,
se parte numa variedade de formas, e cada uma destas pequenas línguas
de fogo tem existência independente das outras. Podemos dizer que temos
aqui múltiplas velas independentes. Não devem pensar que, só porque vêem
todas as línguas ao mesmo tempo, se trata de uma única chama com essa
forma particular. Uma chama com esta forma seria impossível. Nem sequer
a chama que vocês vêem emergir da bola de algodão tem a forma que
parece ter. Na verdade, é composta por uma multiplicidade de diferentes
formas, umas sucedendo às outras, tão rapidamente que o olho só é capaz
de reconhe-las como um todo. uns tempos eu analisei uma destas
chamas e este diagrama mostra-vos as diferentes partes por que é com-
posta. Não ocorrem todas ao mesmo tempo, mas, porque se sucedem com
grande rapidez, nós percepcionamo-las
como se coexistissem. Infelizmente
não pudemos ir muito longe com o
jogo do snapdragon, mas não devo de
maneira nenhuma ultrapassar o tempo
desta lição. Tenho que aprender, numa
próxima lição, a cingir-me ao que é es-
sencial e não usar tanto do vosso tempo
com divagações como as de hoje.
cuja realização poderá ser considerada impensável pelos padrões actuais, no qual as crianças
participantes retiravam passas de uva ou de ameixa em chamas de um prato com brandy a arder
e apagavam a chama na boca, rapidamente para não se queimarem, comendo as passas em
seguida. Cf. http://en.wikipedia.org/wiki/Snap-dragon_(game). (NT)
Fig. 6
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41
lição 2
Uma vela: o brilho da chama o ar necessário para a combustão
produção de água
No nosso último encontro concentrámo-nos na parte fluida da vela e
no modo como esse fluido sobe até ao local da combustão. Vejam que,
quando temos uma vela a arder suavemente numa atmosfera equilibrada,
a sua chama terá uma forma semelhante à que foi mostrada no diagrama,
parecendo muito uniforme, mas com características muito interessantes.
E agora peço a vossa atenção para a forma como nos vamos deter numa
parte particular da chama, de modo a descobrirmos o que aí acontece, como
e onde acontece, e, no final, para onde vai toda a vela; porque, vocês sa-
bem muito bem, uma vela, quando queimada, acaba por desaparecer; e se
for queimada da forma correcta, nem um traço de sujidade deve restar no
candelabro, o que é muito curioso. De modo a podermos observar esta vela
com cuidado, imaginei este aparato, e já vão ver o que fazer com ele. Aqui
temos uma vela e vou colocar este tubo de vidro no meio da chama – até
chegar ao local que o velho Hooker
representou a negro no seu diagrama,
e que vocês poderão sempre notar se
se aproximarem cuidadosamente sem
soprar na vela. Vamos então observar
em primeiro lugar a parte negra.
Agora pego neste tubo curvo de vi-
dro e introduzo uma das extremidades
nesta parte da chama, e vocês podem Fig. 7
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42
observar que qualquer coisa vinda da chama sai pela outra extremidade; se
colocar ali um frasco, vão ver que qualquer coisa vinda da parte interna da
chama é drenada, passa pelo tubo e entra gradualmente no frasco e que,
dentro do frasco, se comporta de uma forma muito diferente do que quando
deixada ao ar livre. Não se escapa pela extremidade do tubo como cai
no fundo do frasco como se se tratasse de uma substância pesada, o que
na realidade é. Vemos que se trata da cera da vela transformada num fluido
de vapor – não num gás. (Têm que aprender a distinguir gás de vapor: um
gás permanece sempre gás, enquanto que vapor é algo que pode conden-
sar.) Se vocês soprarem uma vela sentirão um cheiro muito desagradável
proveniente da condensação deste vapor. Este é muito diferente do que o
que temos no exterior da vela; e de modo a que se torne mais claro para
vós, vou produzir fogo com uma grande quantidade deste vapor, do qual
temos apenas uma pequena porção na vela. Para que se compreenda bem,
agiremos como filósofos, aumentando a escala de um fenómeno, se tal for
necessário para podermos observar cada uma das suas partes. E agora o
Sr.Anderson vai dar-me uma pequena fonte de calor e eu vou mostrar-vos
em que consiste este vapor. Tenho aqui cera num frasco de vidro e vou
aquecê-la, tal como estão quentes a chama de uma vela e a matéria em
torno do pavio. [O conferencista coloca cera num frasco de vidro e aquece-a
com uma lamparina.] Diria que está suficientemente quente. Observem
que a cera derreteu e que há formação de um pequeno fumo. Rapidamente
veremos subir o vapor. Continuando a aquecer, obtemos mais vapor, de
modo a poder retirá-lo do frasco, recolhê-lo neste recipiente e aproximar-lhe
fogo. Trata-se exactamente do mesmo vapor que temos no meio da vela e,
para que vocês tenham a certeza de que assim é, vamos analisar um pouco
do vapor libertado pela vela real [retira o frasco que recolhia o vapor da
vela e põe lá dentro um pavio incandescente] – vejam como arde. Este é o
vapor do interior da vela, produzido pelo seu próprio calor, e é uma das
primeiras coisas que vocês têm que considerar quando analisarem o que
acontece à cera no decorrer da sua combustão. Vou colocar outro tubo, de
forma cuidadosa, sobre a vela e não sei se vamos conseguir, agindo cuida-
dosamente, transportar o vapor ao longo do tubo a à outra extremidade
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43
onde o vamos acender, obtendo a chama da vela a uma distância razoável
da própria vela. Ora vejam. Não é uma bela experiência?
Falamos de canalizar um gás – por-
quê, quando podemos na realidade
canalizar uma vela! E vocês podem ver
que existem dois fenómenos distintos,
um que é a produção de vapor, e outro
que é a combustão do vapor, e que
ocorrem em locais distintos da vela.
Não obtenho vapor a partir da parte
da vela que ardeu. Se eu levantar
o tubo (ver Figura 7) até atingir a parte superior da chama e logo que o
vapor desaparece, a substância que sai da vela já não é combustível: porque
já está queimada. Queimada como? Porquê queimada? Porque no meio da
chama, onde se encontra o pavio, encontra-se também o vapor combustível;
em redor da chama existe o ar necessário à combustão; entre esses dois
locais ocorre intensa actividade química, o ar e o combustível a reagirem
um com o outro, e, à medida que obtemos luz, o vapor é destruído. Se
vocês examinarem onde se encontra o calor da vela, vão verificar como é
curiosa a sua distribuição. Suponham que eu pego nesta vela e coloco uma
folha de papel por cima da sua chama; onde se encontra a porção quente
da chama? Conseguem ver que não é na sua parte mais interna? Está neste
anel, exactamente onde eu vos disse que ocorria a reacção química; e mes-
mo com a minha maneira desajeitada de executar a experiência, se eu não
perturbar muito a chama, continuaremos a observar este anel. Esta é uma
experiência interessante e que vocês podem fazer em casa. Peguem numa
tira de papel, mantenham a sala livre de correntes de ar e coloquem a folha
de papel através do meio da chama (eu não devo falar enquanto realizo a
experiência); verão que o papel vai queimar em dois sítios e muito pouco ou
nada no meio; e, quando tiverem feito esta experiência uma ou duas vezes,
de modo a realizarem-na na perfeição, vocês ficarão muito entusiasmados
por saberem onde está o calor e por verificarem que se encontra no sítio
exacto onde o ar e o combustível se misturam.
Fig. 8
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44
Isto é muito importante para podermos prosseguir com este assunto. O ar
é absolutamente necessário à combustão; e mais, vocês deverão perceber
que é necessário ar fresco, pois de outra forma estaríamos a ser imperfeitos
no nosso raciocínio e nas nossas experiências. Tenho aqui um frasco de
ar e vou colocá-lo por cima da vela; de início a vela vai continuar a arder
bem, demonstrando que o que eu vos disse é verdade, mas rapidamente
vai ocorrer uma mudança. Vejam como a chama vai diminuindo, primeiro
enfraquecendo e depois extinguindo-se. E porque é que a chama se ex-
tingue? Não é porque precise de ar, porque o frasco tem tanto ar agora
como no princípio, mas porque precisa de ar fresco. O frasco está cheio
de ar, parcialmente intacto, parcialmente alterado, mas não contém uma
quantidade suficiente de ar fresco para permitir a combustão da vela. Estes
são os pontos principais que nós, como jovens químicos, temos que reter
e, se olharmos mais cuidadosamente para estes fenómenos, vamos poder
encontrar certos passos de raciocínio extremamente interessantes. Por
exemplo, temos aqui uma lâmpada de óleo que vos mostrei anteriormente,
uma excelente lâmpada para as nossas experiências, uma velha lâmpada de
Argand.43 Vamos fazer com que se comporte como uma vela [obstruindo
a passagem de ar no centro da chama]; temos aqui o algodão, e o óleo
a subir através dele, e a chama cónica. Está a queimar de forma ineficaz
porque lhe estamos a restringir o acesso ao ar. Não pode entrar mais ar
vindo de fora porque o pavio é grosso, mas, e porque Argand concebeu
tão bem esta lâmpada, se eu abrir uma passagem no meio da chama e
deixar que o ar chegue lá, hão-de ver que bela chama obteremos. Se eu
retirar o ar, vejam quanto fumo se forma; porque será? Temos agora uma
série de problemas interessantes para estudar. Temos o caso da combustão
43 A lâmpada de Argand, patenteada em 1780, é uma espécie de candeeiro com uma
chaminé cilíndrica de vidro no qual um pavio, colocado entre dois tubos ocos, era alimentado
com óleo combustível por gravidade de um depósito ligeiramente mais elevado, ao mesmo
tempo que o ar entrava pela parte de baixo entre os tubos e a chaminé. A sua luz era muito
brilhante, tendo sido muito utilizada em faróis, por exemplo. No final da década de 1850, com
a descoberta do querosene, surgiram os candeeiros a petróleo que, embora produzissem
bastante fumo, eram mais práticos e seguros. Uma visão geral dos meios de iluminação antigos
e mais recentes pode ser encontrada na obra História da luz e das cores (2.º vol.) de Luis
Miguel Bernardo, Editora da Universidade do Porto, 2007, pp. 133-198. (NT)
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45
da vela; o caso da vela que se apaga por falta de ar fresco; e temos agora
esta combustão ineficiente na lâmpada; isto é tão interessante para nós que
quero que estudem tão bem este fenómeno como o da vela a queimar nas
melhores condições. Vou agora produzir uma chama muito grande porque
precisamos que o efeito seja bem visível. Temos aqui um pavio grande [uma
bola de algodão embebida em terebintina.] No fundo, todas estas coisas se
comportam como velas. Tendo um grande pavio, vamos precisar de mais ar
para que a combustão seja perfeita. Observem agora esta substância negra
que se dirige para a atmosfera num fluxo regular. Eu fiz isto de maneira
a eliminar a parte queimada de forma imperfeita, para não vos aborrecer
com ela. Vejam a fuligem que sai da chama; vejam como resulta de uma
combustão incompleta, porque não ar suficiente. O que é que está a
acontecer? Algumas das condições necessárias à combustão de uma vela
estão ausentes e, de acordo com isso, obtemos maus resultados, mas, por
outro lado, vimos o que acontece quando uma vela arde numa atmosfera
pura e apropriada. Quando vos mostrei a carbonização provocada pelo anel
da chama num dos lados do papel, também deveria ter-vos mostrado, vendo
as coisas por outro lado, que uma vela a arder produz a mesma espécie de
fuligem: carbono, ou seja, carvão.
Mas, antes de observarmos isso, deixem-me explicar-vos, porque nos vai
ser útil esta explicação, que, apesar de eu ter uma vela e vos ter mostrado
como funciona a sua combustão, formando-se uma chama, temos que veri-
ficar se uma combustão se processa sempre da mesma forma ou se existem
processos de combustão diversos; vamos ver em breve que e que são
muito mais importantes para nós. Eu penso que, sendo a minha audiência
constituída por jovens enérgicos, devo mostrar resultados que sejam forte-
mente contrastantes. Temos aqui um pouco de pólvora. Sabem que a pólvora
arde com chama – sim, podemos chamar-lhe chama. A pólvora contém carvão
e outros materiais que, em conjunto, fazem com que arda produzindo uma
chama. E temos aqui ferro pulverizado ou limalha de ferro. Proponho que
queimemos estas duas substâncias em conjunto. Tenho aqui um pequeno
almofariz onde os vou misturar. (Antes de continuar, quero dizer-vos que
espero que nenhum de vós vá repetir esta experiência por graça e causar
algum acidente. Estas coisas têm que ser usadas com cuidado e, se assim o
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112
É de facto muito curioso, porque vocês podem verificar que o oxigénio
e o hidrogénio se encontram exactamente nas mesmas proporções com que
formam a água e por isso podemos dizer que o açúcar é composto de 72
partes de carbono e de 99 partes de água; e é o carbono no açúcar que se
combina com o oxigénio transportado pelo ar no processo da respiração –
fazendo-nos semelhantes às velas –, produzindo estas acções calor e outros
maravilhosos resultados que sustentam o nosso corpo desta forma tão sim-
ples e bela. Para tornar isto ainda mais fantástico, vou usar um bocadinho
de açúcar ou, para a experiência ser mais rápida, vou usar xarope, que
contém três quartos de açúcar e um pouco de água. Se eu colocar sobre
o xarope um pouco de óleo de vitríolo,70 este eliminará a água e deixará
uma massa negra de carbono [o conferencista mistura as duas substâncias].
Vejam como se forma carbono e rapidamente teremos uma massa sólida
de carvão que resultou totalmente do açúcar. O açúcar, como sabem, é um
alimento, e aqui obtivemos um pedaço sólido de carbono que vocês não
esperariam obter. E, se eu tivesse planeado as coisas de modo a ter oxidado
o carbono do açúcar, o resultado seria ainda mais espectacular. Tenho aqui
açúcar e aqui um oxidante mais rápido do que a atmosfera, e vamos oxidar
este combustível por um processo diferente da respiração, na forma mas
não na espécie. É a combustão do carbono por contacto com o oxigénio
que o corpo lhe forneceu. Se eu puser isto a funcionar, vocês observarão a
combustão produzida. Tal como acontece nos meus pulmões – retirando o
oxigénio de outra fonte, a atmosfera –, tem lugar de um modo muito rápido.
Vão ficar muito admirados quando eu vos contar qual é a quantidade de
carbono envolvida neste jogo. Uma vela pode arder quatro, cinco, seis ou
sete horas. Que enorme será a quantidade diária de carbono que vai para
a atmosfera na forma de ácido carbónico! Que maravilha de transforma-
ção sofre o carbono durante a respiração ou combustão! Um homem em
vinte e quatro horas converte tanto como sete onças de carbono em ácido
carbónico; uma vaca leiteira converte setenta onças e um cavalo setenta
e nove onças, através da respiração. O que significa que um cavalo,
em vinte e quatro horas, queima setenta e nove onças de carvão ou de
70 O óleo de vitríolo corresponde ao ácido sulfúrico. (NT)
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carbono nos seus órgãos de respiração para fornecer o seu calor natural
no mesmo período de tempo. Todos os animais de sangue quente obtêm o
seu calor deste modo, por conversão do carbono, não no seu estado livre,
mas combinado. E que extraordinária noção isto nos dá das alterações que
ocorrem na atmosfera! Tanto como 5.000.000 libras ou 548 toneladas de
ácido carbónico são formadas através da respiração somente em Londres
em vinte e quatro horas. E para onde é que vai tudo isto? Sobe para o ar.
Se o carbono fosse como o chumbo que eu vos mostrei, ou como o ferro,
que quando arde produz uma substância sólida, o que é que aconteceria?
A combustão não poderia prosseguir. Como o carvão, quando arde, se
transforma em vapor e passa para o ar, que é um excelente veículo, um
fantástico transportador para o levar para outros locais. E depois o que lhe
acontece? É maravilhoso pensar que esta alteração produzida pela respiração,
e que parece que nos é prejudicial (porque não podemos respirar o mesmo
ar duas vezes), é a vida e o suporte das plantas e vegetais que crescem à
superfície da terra. O mesmo acontece debaixo da superfície da terra, nos
grandes lençóis de água: os peixes e outros animais respiram segundo o
mesmo princípio, embora não exactamente pelo contacto com a atmosfera.
Esses peixes, como os que tenho aqui [apontando para um aquário de
peixes dourados], respiram o oxigénio que se encontra dissolvido na água
e produzem ácido carbónico; todos eles trabalham de modo a tornarem o
reino animal e o reino vegetal dependentes um do outro. E todas as plan-
tas que crescem à superfície da terra, tal como estas que vos trago como
exemplo, absorvem carbono; estas folhas obtêm o seu carbono da atmosfera
à qual o fornecemos na forma de ácido carbónico, e as plantas crescem e
prosperam. Dêem-lhes um ar puro como o nosso e elas não conseguirão
viver nele; dêem-lhes carbono com outras matérias e elas vivem e reju-
bilam.71 Este pedaço de madeira captou todo o seu carbono, tal como as
71 Trata-se também de uma simplificação. De facto, o ar fresco contém uma pequena
quantidade de dióxido de carbono (cerca de 0.03%), a qual é suficiente para que as plantas
prosperem. Actualmente a percentagem de dióxido de carbono tem subido na atmosfera, o
que tem sido associado ao denominado aumento do efeito de estufa, mas, no que concerne às
plantas, também a um ligeiro aumento dos seus ritmos de desenvolvimento. (NT)
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árvores e as plantas, da atmosfera que, como vimos, transporta para longe
de nós o que é mau para nós e ao mesmo tempo bom para eles – o que é
doença para uns é saúde para outros. E por isso somos dependentes, não
só das criaturas como nós, mas de todos os seres vivos, a Natureza reunida
pelas leis que fazem com que uma parte se conduza para o bem da outra.
ainda um pequeno ponto que eu gostava de focar antes de termi-
narmos estas lições, um ponto que respeita a todas estas operações: ainda
mais curioso e belo é verificar a sua associação às substâncias que nos
interessam – o oxigénio, o hidrogénio e o carbono nos diferentes estados
da sua existência. Mostrei-vos já algum chumbo pulverizado, que coloquei
a arder (nota 18); e verificaram que, logo que o combustível entra em
contacto com o ar, entra em acção, mesmo antes de sair da garrafa – logo
que o ar consegue penetrar nele, entra em acção. Estamos em presença
de um caso de afinidade química pelo qual todas as actividades ocorrem.
Quando respiramos, as mesmas operações acontecem dentro de nós. Quando
queimamos uma vela, ocorre atracção entre as diferentes partes. O mesmo
está aqui a acontecer com o chumbo, e é um belo exemplo de afinidade
química. Se os produtos da combustão abandonarem a superfície, o chumbo
entrará em combustão e arderá até ao fim; mas, como se recordam, existe
uma diferença entre o carvão e o chumbo – enquanto que o chumbo en-
tra em acção como um todo, se estiver em contacto com o ar, o carbono
pode assim ficar durante dias, semanas, meses ou anos. Os manuscritos
de Herculano72 foram escritos com tinta carbonácea, e assim ficaram por
1800 anos ou mais, não se alterando de todo por contacto com a atmosfe-
ra, embora tenham contactado com ela em circunstâncias diversas. Então o
que é que faz com que o chumbo e o carbono assim se comportem a este
respeito? É impressionante verificar que a matéria que foi destinada a actuar
como combustível espere pela sua acção; não comece a arder sozinha como
o chumbo, ou outras substâncias que vos podia mostrar, mas com as quais
não quis sobrecarregar esta mesa, mas espere pelo momento de agir. Esta
72 Manuscritos de Herculano designa um conjunto de cerca de oitocentos papiros encontrados
em 1753 perto da cidade romana de Herculano, que foi destruída por uma erupção vulcânica
no ano 79 d. C.; alguns deles foram examinados por Humphry Davy anos mais tarde. (NT)
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espera é um fenómeno curioso e belo. As velas estas velas japonesas,
por exemplo não entram em acção de uma vez só, como o chumbo ou
o ferro (porque o ferro finamente dividido comporta-se exactamente como
o chumbo), mas podem aguardar anos, eras, sem sofrerem qualquer mo-
dificação. Tenho aqui um fornecimento de gás de carvão. Embora esteja a
libertar gás neste jacto, vejam que ele não produz fogo, antes fica no ar e
quando está suficientemente, quente começa a arder. Se eu o aquecer
suficientemente começará a arder. Se eu o expulsar daqui, o gás que vem a
seguir aguardará por sua vez, até que lhe seja aplicada uma chama. É muito
curioso verificar como as diferentes substâncias aguardam – e como algumas
aguardarão que a temperatura suba um pouco, enquanto outras necessitam
que a temperatura se eleve bastante. Tenho aqui um pouco de pólvora e
aqui um pouco de nitrocelulose; mesmo estas substâncias diferem na maneira
como vão arder. A pólvora é composta por carbono e outras substâncias que
fazem com que seja altamente combustível; e a nitrocelulose é outro tipo
de preparação combustível. Ambas esperam pela combustão, mas entrarão
em actividade perante diferentes graus de aquecimento, ou sob diferentes
condições. Aplicando um arame aquecido a cada uma das substâncias, va-
mos ver qual inicia a actividade mais rapidamente [tocando a nitrocelulose
com o ferro aquecido]. Vejam que a nitrocelulose desapareceu, mas nem
a porção mais quente do ferro foi suficiente para iniciar a combustão da
pólvora. O que vos mostra, de uma forma muito bela, a diferente gradação
com que as substâncias agem. Num caso, a substância esperará que todos
os corpos associados sejam activados pelo calor, enquanto que no outro
caso, e o mesmo ocorre com a respiração, não espera. Nos pulmões,
logo que o ar entra, une-se ao carbono, mesmo às mais baixas temperaturas
que o corpo pode suportar antes de congelar; a acção ocorre de uma vez
só, produzindo o ácido carbónico da respiração;73 e assim tudo ocorre de
uma forma adequada e correcta. Por isso, vêem como a analogia entre a
respiração e a combustão é tão bela e impressionante.
73 Ver nota 71 sobre a analogia entre a respiração e a combustão da vela. (NT)
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Na verdade, há ainda mais uma coisa que eu queria aqui deixar antes de
encerrarmos estas lições (porque nalgum momento vamos ter que chegar ao
fim): queria expressar o meu desejo de que vocês, na vossa geração, possam
ser comparáveis a uma vela; que possam como ela brilhar e iluminar aque-
les que se encontram à vossa volta; e que todas as vossas acções possuam
a beleza do pavio, tornando as vossas realizações honrosas e eficazes no
cumprimento do dever para com os nossos companheiros.
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notas da edição original
1 – O Royal George afundou-se em Spitheah em 29 de Agosto de 1782
e o Coronel Pasley começou os trabalhos de remoção do navio naufragado
por explosão de pólvora em Agosto de 1839. A vela que Faraday exibe
deve, por conseguinte, ter estado exposta à água salgada por mais de cin-
quenta e sete anos.
2 – A gordura ou sebo é uma combinação química de ácidos gordos com
glicerina. A cal reage com os ácidos palmítico, oleico e esteárico e isola a
glicerina. Depois de lavado, o sabão insolúvel é decomposto por acção de
ácido sulfúrico quente. Os ácidos gordos liquefeitos vêm para a superfície
na forma de óleo e são decantados. São então lavados e vertidos em placas
finas. Quando frios, são colocados entre esteiras de fibra de coco e sujeitos
a pressão intensa. Deste modo, o ácido oleico é eliminado enquanto que os
ácidos palmíticos e esteáricos, mais duros, se mantêm. São de novo purifi-
cados por pressão a alta temperatura e lavados com ácido sulfúrico quente
e estão então prontos para se transformarem em velas. Estes ácidos são
mais duros e brancos, e simultaneamente mais limpos e com maior poder
combustível, do que as gorduras que os originaram.
3 – Um pouco de bórax ou de um sal fosfórico é muitas vezes adicionado
para facilitar a fusão das cinzas.
4 – A atracção ou a repulsão capilar é a causa que determina o movimento
ascendente ou descendente de um fluido através de um tubo capilar. Se um
pedaço de um capilar de um termómetro, aberto nas duas extremidades,
for mergulhado em água, esta subirá no tubo até a uma altura superior à
do nível exterior. Pelo contrário, se o tubo for mergulhado em mercúrio,
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aparecerão forças de repulsão em vez de atracção e o líquido ficará no
tubo a um nível inferior ao do líquido exterior.
5 O último Duque de Sussex foi, assim o cremos, o primeiro a de-
monstrar que um camarão pode ser lavado segundo este princípio. Se a
cauda, depois de retirada a parte do leque, for colocada num copo de água,
ficando a cabeça pendurada para fora, a água será sugada pela cauda devido
à atracção capilar e continuará a sair pela cabeça até que a água do copo
fique tão baixa que a cauda deixe de estar imersa.
6 – O álcool tinha cloreto de cobre dissolvido, o que produz uma linda
chama verde.
7 Licopódio é um amarelo proveniente do “fruto” de um musgo,
Lycopodium Clavatum. É usado no fogo-de-artifício.
8 Bunsen74 calculou esta temperatura como sendo 8061 ºC. A tem-
peratura de combustão de hidrogénio no ar é de 3259 ºC e a temperatura
produzida pela combustão de gás de carvão no ar é de 2350 ºC.
9 – O que se segue é a acção do ácido sulfúrico inflamando a mistura
de sulfureto de antimónio e de clorato de potássio. O clorato de potássio é
parcialmente decomposto pelo ácido sulfúrico originando óxidos de cloro,
bissulfato de potássio e perclorato de potássio. Os óxidos de cloro infla-
mam o sulfureto de antimónio, que é uma substância combustível, e toda
a massa “explode” instantaneamente em chama.
10 O “queimador a ar”,75 muito útil no laboratório, deve as suas
propriedades a este princípio. Consiste numa chaminé metálica cilíndrica
coberta no cimo por uma rede larga de ferro. É colocado por cima de um
queimador de Argand de modo a que o gás se possa misturar na chaminé
com ar suficiente, a fim de queimar simultaneamente o carbono e o hidro-
génio, sem separação do carbono na chama e consequente deposição de
fuligem. A chama, por impossibilidade de passar na rede metálica, arde de
uma forma estável e quase invisível por cima desta.
74 Cf. Kirchhoff, G.; Bunsen, R. – Phil. Mag. 4 série, 20 (1860) 89-109. Actualmente
admitem -se valores significativamente mais baixo. (NT)
75 Air-burner ou gauze-burner refere-se a um queimador anterior ao bico de Bunsen. (NT)
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11 – A água está no seu estado mais denso a 39.1 ºF [4 ºC].76
12 – A mistura de sal e gelo picado reduz a temperatura de 32 ºF [0 ºC]
para 0 ºF [-18 ºC] – o gelo funde ao mesmo tempo.
13 O potássio, a base metálica da potassa, foi descoberto por Sir
Humphry Davy em 1807, que o isolou da potassa usando uma bateria vol-
taica. A sua elevada afinidade para o oxigénio provoca a decomposição da
água, libertando-se hidrogénio que se incendeia com o calor produzido.
14 – O Professor Faraday calculou que é necessária tanta electricidade
para decompor um grão de água como num forte relâmpago.
15 – Uma solução de acetato de chumbo submetida à acção da corrente
voltaica origina chumbo no pólo negativo e peróxido de chumbo no pólo
positivo. Uma solução de nitrato de prata, nas mesmas condições, originará
prata metálica no pólo negativo e peróxido de prata no pólo positivo.
16 – O gás que é empregue para testar a presença do oxigénio é o bió-
xido de nitrogénio, ou ácido nitroso. É um gás incolor que, em contacto
com oxigénio, se liga a este, originando ácido hiponítrico, o gás vermelho
referido.77
17 – O mármore é um composto de ácido carbónico e cal. O ácido muriá-
tico, sendo o mais forte dos dois, toma o lugar do ácido carbónico, que se
escapa como gás, formando o resíduo muriato de cal ou cloreto de cálcio.
18 – O chumbo piróforo é obtido por aquecimento de tartarato de chum-
bo num tubo de vidro (fechado num extremo e afunilado no outro) até
que não se libertem mais vapores. A extremidade aberta do tubo é então
selada. Quando o tubo é quebrado e o seu conteúdo agitado no ar, queima
com uma faísca vermelha.
76 Graus Celsius e Fahrenheit podem ser convertidos usando a seguinte expressão °C =
= (°F – 32)/1,8. (NT)
77 O gás que Faraday utiliza como teste para o oxigénio é o gás incolor, monóxido de
nitrogénio, que reage rapidamente com o oxigénio originando o gás castanho (vermelho)
dióxido de nitrogénio. A nota original, que mantemos por razões históricas, utiliza uma
nomenclatura que reflecte uma estequiometria que hoje consideramos incorrecta dos gases
envolvidos e da reacção. (NT)
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