Um século de Química Moderna

Um século de Química Moderna Uma das definições da Química diz que "é a ciência que estuda a matéria e suas transformações e procura adaptá-las para o bem estar do homem". É graças a química que, hoje, temos automóveis, computadores, máquinas de lavar louças, sabonetes hidratantes, remédios e colchões ortopédicos. O conforto é um produto do século 20 - uma consequência da evolução da Química! O século 20 foi, sem dúvida alguma, o de maior significado para a química. O acúmulo de conhecimentos nesta ciência foi maior nos últimos cem anos do que em toda a história anterior. Uma das formas de ter uma visão panorâmica da evolução da química no século 20 é através de uma revisão dos prêmios Nobel conferidos desde 1901 até 2000. O QMCWEB apresenta todos os ganhadores do Prêmio Nobel de Química e as suas pesquisas premiadas.  O século do plástico No século passado a palavra "plástico" sequer existia em nosso vocabulário. Graças ao desenvolvimento da química orgânica e sintética, no século 20, os plásticos (polímeros sintéticos) se tornaram onipresentes em nossa vida. Os plásticos também já estiveram presentes aqui no QMCWEB. Confira: arquivo://A.era.dos.Plásticos Tal como o século 20, a entrega de Prêmios Nobel para a Química também iniciou em 1901. Entretanto, na primeira década do século, a única tarefa da academia foi decidir a ordem em que os ganhadores seriam premiados. Para o primeiro prêmio, 11 das 20 nominações indicaram van't Hoff (Nobel_1901). Embora ele, neste momento, já tivesse publicado uma tese dizendo que o carbono apresentava quatro ligações sob uma forma tetraédrica (base da química orgânica moderna), o prêmio foi para o seu trabalho com cinética química, equilíbrio e pressão osmótica em soluções, publicados em 1884 e 1886. Segundo van't Hoff, a pressão osmótica de soluções da maioria das substâncias era igual à pressão gasosa que estas substâncias exerceriam se estivessem na ausência do solvente. Uma excessão, entretanto, ocorria quando o solvente era a água e o soluto era um ácido, uma base ou um sal. Arrhenius mostrou que isto poderia ser explicado, assumindo que estas substâncias, em água, dissociam-se em íons. Arrhenius apresentou esta idéia em sua tese de doutorado, em 1884. A sua proposta não foi bem aceita pela comunidade científica; mesmo assim, Ostwald viajou até Uppsala para trabalhar com Arrhenius. Em 1903, Arrhenius foi laureado com o Prêmio Nobel em Química. Em 1909, foi a vez de Ostwald, por seus trabalhos com cinética e catálise de reações. Paz & Amor Desde os tempos mais remotos que o homem busca, na natureza, substâncias capazes de alterar seu estado físico e mental e suas percepções sensoriais. Exemplos destas drogas naturais são o ópio, a cafeína, o álcool, a cocaína e a mescalina. Mas foi somente no século 20 que surgiram as drogas sintéticas, como o LSD, a heroína, o ecstasy e, mais recentemente, o ICE. Tudo graças aos avanços na síntese orgânica. O QMCWEB já falou sobre o ecstasy! Confira em: arquivo://Ecstasy.set.you.free Três dos prêmios da primeira década do século foram parapioneirismos na química orgânica: Fischer (1902), Baeyer (1905) e Wallach (1910). Fisher desenvolveu metodologias para a classificação e síntese de carbo-hidratos. Baeyer deu importante contribuições para a indústria química e para a síntese orgânica, sobretudo em seus trabalhos com corantes orgânicos e terpenos.Wallach estudou compostos alicíclicos, não somente o terpeno, mas outros óleos etéreos. Dois prêmios foram pela descoberta de novos elementos: Ramsay (1904) pela descoberta de vários gases nobres e Moissan (1906) pelo isolamento do flúor. Além desta descoberta, Moissan foi o primeiro a utilizar o forno elétrico no laboratório de química. Com este forno, altas temperaturas puderam ser alcançadas, representando um salto na química experimental. A transmutação de um elemento em outro, sonho dos alquimistas, foi descoberta por Rutherford, conferindo-lhe o prêmio Nobel em 1908. Ele também recebeu várias indicações para o Nobel em Física. Nesta década, um dos prêmios foi para um trabalho que mostrou que uma teoria antiga estava errada. A teoria da Força Vital era defendida mesmo por Louis Pasteur, que garantia que a fermentação do álcool ou de açúcares somente poderia ocorrer na presença de células vivas (fermento biológico). Em 1987 Buchner mostrou que a fermentação é um processo catalítico que resulta da ação de enzimas, sem a necessidade de células vivas. O experimento de Buchner é tido como o nascimento da bioquímica. Ele ganhou o prêmio Nobel em 1907.  Além do chazinho A medicina do século 19 não ia além de chás de ervas medicinais e duvidosos elixires milagrosos. Hoje temos farmácias, com um sem número de remédios e vacinas para as mais diversas doenças. O estudo da ação biológica das mais diversas substâncias (a grande maioria inéditas) levou ao conhecimento das causas e curas para muitos males. E tudo isto aconteceu no século 20. O QMCWEB já falou sobre a química medicinal. Confira em: arquivo://Química.Medicinal Dos prêmios que foram dados a partir de 1911, 5 foram distribuídos para cientistas que deram importantescontribuições para a química Geral e fundamental: Richards (1914), que determinou a massa atômica de vários elementos; Aston (1922), descobridor de vários isótopos e invenção do espectrômetro de massa; Langmuir (1932), que estudou fenômenos de superfície em interfaces; Herzberg (1971) e Ernst (1991), o inventor do NMR. O NMR é muito utilizado na química e, hoje, encontra aplicações na medicina e biologia. Embora o primeiro prêmio Nobel, para van't Hoff possa ser, em parte, considerado relacionado à Termodinâmica, foi somente a partir da segunda década que esta área passou a ser laureada com o prêmio. Já em 1920 Nernstganhou o prêmio, por estudos em termoquímica; ele não somente descobriu a "terceira lei da termodinâmica" como mostrou que é se possível calcular a constante de equilíbrio de uma reação com bases em dados térmicos. Sua versão para a 3a lei da termodinâmica foi melhorada por Arrhenius e foi demonstrada correta, experimentalmente, por Giauque, que ganhou o prêmio Nobel de 1949. Ele também demonstrou que é se possível determinar a entropia através de dados espectroscópicos. Outro prêmio para a Termodinâmica foi para o trabalho de Onsager, que lidava com a termodinâmica de processos irreversíveis. Com a ajuda da mecânica estatística, Onsager desenvolveu a teoria das relações recíprocas, que lhe conferiu o prêmio Nobel em 1968. Em 1977 foi a vez de Prigogine, com sua teoria de estruturas dissipativas, em sistemas fora do equilíbrio. O quê somos nós?! Não tínhamos idéias de nossa composição química no século 19. Ninguém sabia que existiam proteínas, ácidos nucléicos, lipídeos ou colesterol. Embora a anatomia humana já tivesse sido bastante explorada anteriormente, foi só no século 20 que passamos a conhecer a composição química dos seres vivos. O QMCWEB publicou vários artigos sobre temas relacionados; entre eles, um sobre proteínas e comunicação intercelular. Confira em: arquivo://O.mundo.das.Proteínas Tudo o que sabemos sobre ligações químicas vem de trabalhos feitos neste século. Pauling recebeu o prêmio Nobel em Química em 1954, por vários trabalhos relacionados à ligação química. São deles os livros "Introduction to Quantum Mechanics" (1935) e "The Nature of the Chemical Bond" (1939). Em 1962, Pauling também foi laureado com Prêmio Nobel da Paz, sendo este a única pessoa a receber dois prêmios Nobel inteiros até hoje. A teoria o orbital molecular, comumente ensinada aos alunos de química geral, foi desenvolvida por Mulliken, o que lhe conferiu o prêmio Nobel em 1966. A elucidação de estruturas químicas é uma arte que, no século 20, se tornou uma tarefa rotineira. Debye (1936) ganhou o primeiro prêmio por aplicação de difração de raios-X na química, embora tenha sido para a determinação de momento de dipolos em gases. Entretanto, esta técnica passou, logo, a ser usada na determinação de estruturas. Muitos prêmios foram conferidos pela determinação de estruturas de macromoléculas.Sanger ganhou dois: em 1955, sozinho, pela determinação da estrutura da insulina; e 1980, dividiu o prêmio por métodos no sequenciamento de nucleotídeos em amino-ácidos. Perutz eKendrew (1962) dividiram o prêmio pela elucidação da estrutura da hemoglobina. Dois anos depois, Hodgkin ganhou o prêmio pela elucidação da estrutura da penicilina e vitamina B12. A estrutura tridimensional de proteínas e enzimas, entretanto, somente foi determinada após os trabalhos de Michel e Deisenhofer, que descobriram como cristalizar proteínas e enzimas. Juntamente com Huber, eles dividiram o prêmio Nobel de 1988. Alguns prêmios foram para a química inorgânica. O primeiro foi em 1913, para Werner, que estudou compostos de coordenação. Ele praticamente criou este campo de estudo que, hoje sabe-se, foi extremamente importante para o desenvolvimento tecnológico do século 20. A síntese da amônia, a partir de seus elementos, foi o motivo da premiação para Haber(1918); o aprimoramento desta técnica e o desenvolvimento do método industrial deu a Bosh o prêmio, em 1931, juntamente com Bergius.  O código da vida Neste século que passou, graças aos avanços da química, descobrimos que todas as instruções para a construção de um determinado ser vivo estão impressos em algumas macromoléculas, residentes em cada uma de suas células. Terminamos o século com o mapeamento completo de todo o genoma humano e, logo, entraremos na era da medicina genética. O QMCWEB já falou sobre o código genético e a origem da vida. Confira em: arquivo://A.Origem.da.Vida Muitos dos trabalhos premiados com o Nobel viraramaplicações na indústria ou na medicina. É o caso do trabalho de Hevesy (1943), com marcadores radioativos, que também tem aplicações na geoquímica, ou a datação de carbono-14, criada por Libby (1960). A química orgânica praticamente nasceu neste século, e vários prêmios foram dados para esta área. Barton eHassel (1969) dividiram um prêmio por suas contribuições no estudo da conformação espacial de átomos em moléculas, a estereoquímica. Em 1975, o prêmio também foi para a estereoquímica, para Warcup e Prelog. Fischer eWikinson dividiram o prêmio de compostos rganometálicos, os "sanduíches", em 1973. Lehn, Cram e Pedersen (1987) criaram estruturas orgânicas capazes de interagir com cátions metálicos, mimetizando o comportamento de enzimas e proteínas. Olah (1994) ganhou o prêmio por suas contribuições na química do carbocátion - tema frequente nas aulas de química orgânica! Curl, Kroto e Smalley descobriram os fulerenos, onde 60 ou 70 átomos de carbono estão ligados covalentemetne para formar uma espécie de bola. Nobel no QMCWEB Vários artigos já publicados no QMCWEB relacionam-se com temas laureados pelo Nobel. Entre eles, destacam-se um sobre a fentoquímica e outro sobre os polímeros condutores, respectivamente os prêmios de 1999 e 2000. Confira: arquivo://Plásticos.Fantásticos arquivo://Fentoquímica arquivo://Fora.CFC! Também em qualquer livro de química orgânica encontra-se o "reagente de Grignard". Grignard recebeu o prêmio, pela criação deste versátil reagente, em 1912. Este prêmio foi dividio com Sabatier, que desenvolveu métodos catalíticos dehidrogenação de compostos orgânicos. É por este método, por exemplo, que se obtém a margarina a partir do óleo vegetal. Outras reações famosas foram laureadas com o Nobel. A produção de muitos polímeros, na indústria, envolve passos com a "reação de Diels-Alder". Diels e Alder diviram o prêmio Nobel em 1950, embora seu trabalho já tivesse sido publicado em 1928. Woodward (1965) é conhecido como o pai da síntese orgânica moderna, devido a suas rotas sintéticas propostas para várias substâncias naturais, como o colesterol, a clorofila e a vitamina B12. Um tratado teórico da síntese orgânica foi feito por Corey (1990); esta sistematização permitiu-o a sintetizar vários compostos biologicamente ativos complexos, e lhe conferiu o prêmio Nobel. A Química dos Produtos Naturais começou a ser contemplada ainda em 1915, comWillstatter, que descobriu que o grupo heme da hemoglobina e a clorofila eram estruturalmente similares, e que o primeiro liga-se ao íon ferro, enquanto que o segundo ao íon magnésio. Wieland (1927) e Windauss (1928) ganharam prêmios no estudo de esteróides. Harworth (1937) foi o primeiro químico a sintetizar a vitamina C, permitindo sua produção industrial, e estabeleceu a estrutura cíclica da glucose. Kuhn (1938) estabeleceu a estrutura da vitamina B2 e trabalhou com carotenóides. Em 1947, Robinson foi premiado pelo seu imenso estudo com alcalóides, como a morfina.Vigneaud (1955) ganhou o prêmio pela síntese de dois hormônios peptídicos, a vasopressina e a oxitocina. Todd (1957) foi premiado pela síntese da ATP e ADP, além da determinação da estrutura da FAD.  Estatísticas do Nobel >Os primeiros 100 anos de Prêmios Nobel para Química fornecem um ponto de vista do desenvolvimento da Química moderna. Os prêmios vão desde a química básica, teórica à bioquímica e química aplicada. A Química Orgântica recebeu 25 prêmios: a mais premiada de todas as áreas. A físico-química, envolvendo cinética, termodinâmica e química espectroscópica recebeu 13 prêmios. A bioquímica recebeu 11, embora muitos dos outros prêmios possam, também, ser classificados nesta área. A análise estrutural recebeu 8 prêmios. >Dentre os países, USA domina com 46 premiações, seguido da Alemanha, com 26 premiados, acompanhado de perto pela Inglaterra, com 25. A França, quarta colocada, tem 7. O único país da américa latina com um prêmio Nobel em química é a Argentina. > A primeira mulher a receber o prêmio Nobel em Química foi Marie Curie (1911). Mas ela não foi a única: Dorothy Hodgkin(1964) e Irene Joliot-Curie (1935) fazem parte deste restrito clube de mulheres agraciadas com o prêmio Nobel em Química. Alguns prêmios foram para trabalhos envolvendo macromoléculas (polímeros ou biomoléculas) em solução. O termo "macromoléula" foi inventado porStaudinger (1953), que mostrou que os polímeros eram constituídos pela repetição de várias unidades monoméricas. Ziegler e Natta (1963) diviram o prêmio por seus trabalhos com a utilização de compostos organometálicos como catalizadores em reações de polimerização. Flory (1974) desenvolveu um tratado fundamental teórico e experimental da físico-química de macromoléculas. Uma das áreas mais contempladas tem sido abioquímica. Harden (1929), por estudos sobre a fermentação; von Euler (1929), pela determinação da estrutura do NAD+; Calvin (1961) pela elucidação do ciclo do carbono na fotossíntese. Mitchell (1978) pela teoria quimiostática, que explica a transferência de elétrons por enzimas trans-membranas e a síntese doATP; Leloir, um argentino (o único químico da américa do sul a ser laureado), ganhou o prêmio, em 1970, pela descoberta dos nucleotídeos e sua função na síntese de carbo-hidratos. Muitos trabalhos com ácidos nucléicos foram contemplados, tais como os deBerg e Gilbert (1980); Altman e Cech (1989) e Mullis e Smith (1993). A química pode ser estudada, também, para a resolução de certos problemas específicos. É aí que esta se torna a química aplicada. Foi o caso do trabalho de Virtanen (1945), que tentava encontrar maneiras de evitar a fermentação e putrefação dos montes de fenos estocados para o inverno. O problema do buraco na camada de ozônio foi elucidado porMolina, Rowland e Crutzen (1995). Foram eles que mostraram como a emissão de CFCs estava ligada ao desaparecimento do ozônio. Hoje, todos sabemos o que é e qual é a importância do ozônio, e vários países assinaram um tratado para eliminar a emissão de CFCs nos próximos anos.  A Química, se comparada a um humano, acaba de entrar na puberdade. Neste século que se inicia, as conquistas desta ciência serão ainda mais fantásticas. É difícil prever o que vai acontecer nos próximos 100 anos, da mesma forma que ninguém, em 1901, seria capaz de adivinhar o que estaria por vir no século 20. Mas podemos, ao menos, tentar: para o QMCWEB, os Prêmios Nobel para a Química no século 21 serão, provavelmente, distribuídos para inovações na química dos materiais, computacional e na bioquímica de sinalização intercelular. Resta-nos esperar para ver... e conferir, sempre, aqui, no QMCWEB!