Revista eletrônica do Departamento de Química - UFSC
FLORIANÓPOLIS | Química - UFSC | QMCWEB: Ano 4
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QMCWEB apresenta 100
anos de Química: um
passeio pelas pesquisas
premiadas com o Prêmio
Nobel.
Por que o século 20 foi o mais
importante para a nossa ciência e
por que a Química é a ciência
central para a evolução do
homem.
Laureados com o Nobel em Química: [>] | [>>] | [>>>]
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.
Tal como o século 20, a entrega de Prêmios Nobel
O século do plástico
para a Química também iniciou em 1901. Entretanto,
No século passado a
na primeira década do século, a única tarefa da
palavra "plástico" sequer
academia foi decidir a ordem em que os ganhadores
existia em nosso
seriam premiados. Para o primeiro prêmio, 11 das 20 vocabulário. Graças ao
desenvolvimento da
nominações indicaram van't Hoff (Nobel_1901).
química orgânica e
sintética, no século 20,
Embora ele, neste momento, já tivesse publicado
os plásticos (polímeros
uma tese dizendo que o carbono apresentava quatro
sintéticos) se tornaram
ligações sob uma forma tetraédrica (base da química
onipresentes em nossa
vida. Os plásticos também já estiveram
orgânica moderna), o prêmio foi para o seu trabalho
presentes aqui no QMCWEB. Confira:
com cinética química, equilíbrio e pressão osmótica
arquivo://A.era.dos.Plásticos
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
Três dos prêmios da primeira década do século foram para
Desde os tempos mais remotos que o
pioneirismos na química orgânica: Fischer
homem busca, na natureza, substâncias
capazes de alterar seu estado físico e
(1902), Baeyer (1905) e Wallach (1910). Fisher
mental e suas percepções
desenvolveu metodologias para a classificação e síntese de sensoriais. Exemplos
carbo-hidratos. Baeyer deu importante contribuições para destas drogas naturais
são o ópio, a cafeína, o
a indústria química e para a síntese orgânica, sobretudo
álcool, a cocaína e a
em seus trabalhos com corantes orgânicos e terpenos.
mescalina. Mas foi
somente no século 20
Wallach estudou compostos alicíclicos, não somente o
que surgiram as drogas
terpeno, mas outros óleos etéreos. Dois prêmios foram
sintéticas, como o LSD, a heroína, o
pela descoberta de novos elementos: Ramsay (1904) pela ecstasy e, mais recentemente, o ICE. Tudo
descoberta de vários gases nobres e Moissan (1906) pelo graças aos avanços na síntese orgânica. O
QMCWEB já falou sobre o ecstasy! Confira
isolamento do flúor. Além desta descoberta, Moissan foi o em:
arquivo://Ecstasy.set.you.free
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.
Dos prêmios que foram dados a partir de 1911, 5 foram
distribuídos para cientistas que deram importantes
contribuições 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.
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
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 Nernst
ganhou 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.
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
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
aos alunos de química geral, foi desenvolvida por
Mulliken, o que lhe conferiu o prêmio Nobel em 1966.
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
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 e Kendrew (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.
Muitos dos trabalhos premiados com o Nobel viraram
aplicações 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).
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
A química orgânica praticamente nasceu neste
século, e vários prêmios foram dados para esta área.
Barton e Hassel (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 e Wikinson 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 Também em qualquer livro de química orgânica encontra-se o
"reagente de Grignard". Grignard recebeu o prêmio,
Vários artigos já publicados no
QMCWEB relacionam-se com temas pela criação deste versátil reagente, em 1912. Este prêmio foi
laureados pelo Nobel. Entre eles,
dividio com Sabatier, que desenvolveu métodos catalíticos de
destacam-se um sobre a
fentoquímica e outro sobre os
hidrogenação de compostos orgânicos. É por este método,
polímeros condutores,
por exemplo, que se obtém a margarina a partir do óleo
respectivamente os prêmios de
vegetal. Outras reações famosas foram laureadas com o Nobel.
1999 e 2000. Confira:
arquivo://Plásticos.Fantásticos
A produção de muitos polímeros, na indústria, envolve passos
arquivo://Fentoquímica
com a "reação de Diels-Alder". Diels e Alder diviram o
arquivo://Fora.CFC!
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,
com Willstatter, 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.
Alguns prêmios foram para trabalhos
envolvendo macromoléculas (polímeros ou
biomoléculas) em solução. O termo "macromoléula"
foi inventado por Staudinger (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.
>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.
Uma das áreas mais contempladas tem sido a
bioquímica. 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)
> A primeira mulher a receber o prêmio Nobel
em Química foi Marie Curie (1911). Mas ela não
pela teoria quimiostática, que explica a transferência
foi a única: Dorothy Hodgkin (1964) e Irene
de
elétrons por enzimas trans-membranas e a síntese
Joliot-Curie (1935) fazem parte deste restrito
do ATP; Leloir, um argentino (o único químico da
clube de mulheres agraciadas com o prêmio
Nobel em Química.
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 de Berg 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 por
Molina, 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!
criação: minatti