Os blocos de construção da criação

VEJA as coisas ao redor de si na terra. O que consegue ver? Ninguém consegue deixar de ficar emocionado com a sublime beleza das colinas e das montanhas, com as fascinantes cores e formas das plantas e das árvores, e com as deleitosas habilidades dos animais, das aves e dos insetos. A própria complexidade da criação simplesmente constitui um desafio à imaginação.

Já ficou pensando do que provém toda esta profusão de coisas lindas e assombrosas? Quais são os blocos de construção da criação? Como são ajuntados tais blocos de construção, a fim de produzirem as inumeráveis coisas materiais por toda a nossa volta? Quando olhamos a multidão de criações maravilhosas, vemos um mundo aparentemente sólido. Ficaria surpreso de saber que tudo isto é construído de blocos básicos de construção que, em si mesmos, são constituídos em 99,9 por cento de nada ou de vazio?

Por milhares de anos, o homem tenta desvendar o segredo do que constitui exatamente a matéria. O dicionário define matéria como “aquilo de que algo é feito”. Mas, do que é feita ela mesma? Tem sido apenas neste século, deveras, apenas nos últimos trinta ou quarenta anos, que os cientistas realmente começaram a entender a natureza fundamental das coisas materiais. Agora os pesquisadores nos dizem que todas as coisas materiais, quer sejam rochas, plantas, animais, rios ou outra coisa qualquer com que nos podemos familiarizar pelo uso de nossos sentidos físicos, são feitas de blocos de construção que são eles próprios constituídos de três partículas básicas.

Estas três partículas básicas, dependendo do número de cada uma presente no bloco de construção, determinam a natureza e as propriedades de cada bloco ou “átomo” que formam.a

Primeiro, porém, vamos esclarecer bem nossas definições. Por “átomo” queremos dizer “a menor partícula de um elemento”, e “elemento” tem sido definido como “substância que não pode ser decomposta por meios químicos em substâncias mais simples”. Por exemplo, se obtivéssemos uma amostra do elemento que conhecemos como ouro e a dividíssemos em pedaços cada vez menores, por fim seria impossível dividi-la ainda mais sem perder sua identidade química original. Esta menor porção é o átomo. Qualquer outra divisão significaria dividir o átomo nas partes mencionadas acima, chamadas prótons, neutros e elétrons.

Os prótons e os neutros têm peso quase igual, a diferença neles sendo que, ao passo que o próton tem carga elétrica positiva, o neutros não tem carga, por isso é neutro. Falando-se de forma relativa, os prótons e os neutros são enormes, em comparação com os elétrons, tendo massa umas 2.000 vezes maior. Os diminutos elétrons têm carga elétrica negativa, e, visto que sempre igualam o número de prótons, então o átomo é um corpo neutro.

Estas três partículas fundamentais são acumuladas em números presentes para formar os átomos dos elementos diferentes, ou os blocos de construção da criação. Quantos existem? Por longo tempo, pensava-se que havia simplesmente quatro elementos: a saber, ar, fogo, terra e água, mas, ao crescer o conhecimento, foram identificados gradualmente diferentes elementos. As listas de elementos agora mostram mais de cem, alguns deles sendo artificiais e instáveis, feitos pelo homem.

O que dizer, porém, destes 99,9 por cento de nada? Se pudéssemos ver um único átomo de qualquer das coisas maravilhosas ao redor de nós, qual seria sua aparência? Que espécie de estrutura

Estrutura Atômica

Todos os átomos têm um núcleo central composto duma combinação de prótons e neutros, cercados pelos elétrons em órbita. A única exceção é o átomo do elemento mais simples, o hidrogênio, que tem apenas um único próton como seu núcleo, com um único elétron em órbita ao redor dele.

Assim, obtemos um quadro mental de uma espécie de sistema solar em miniatura, com os elétrons em órbitas comparativamente grandes ao redor do núcleo pequeno, compacto, semelhante a como os planetas giram em órbita ao redor do sol. Este sistema planetário microscópico é diferente para cada elemento e é reproduzido em cada um dos átomos daquele elemento. Que poder e precisão produziram tudo isso? Tome, por exemplo, um átomo do elemento carbono, conforme representado pelo seguinte diagrama esquemático:

Naturalmente, não podemos ver um único átomo, porque o átomo é tão infinitesimamente pequeno. Cada um destes diminutos ‘sistemas planetários’ mediria meros cem milionésimos de uma polegada de diâmetro! E o núcleo central ou ‘sol’ só teria cem milésimos do tamanho do átomo inteiro em diâmetro!

Visto que o número de elétrons no átomo pode variar de um a mais de cem, dependendo de que elemento se acha sob consideração, é assombroso, não é, considerar o arranjo maravilhosamente intricado dentro do espaço incrivelmente pequeno de cada átomo?

É fascinante compreender que todas as coisas materiais, todas as coisas aparentemente sólidas, desde a grama verde, o rabo da vaca até as montanhas, são feitas de milhões de milhões destes diminutos átomos, cada um dos quais é predominantemente o vazio e espaço entre o núcleo central e os elétrons orbitastes. Sim, um átomo é quase que inteiramente espaço vazio. Assim, o volume Matter (Matéria) da Biblioteca Científica Life afirma: “Se cada átomo caísse numa esfera não maior do que seu próprio núcleo, então a massa do Monumento a Washington [de 168,5 metros de altura] poderia ser colocada num espaço menor do que a borracha de um lápis.”

Os elétrons em cada átomo orbitam no que são mencionados como “camadas de elétrons”, cada “camada” se achando a determinada distância do núcleo. A medida que os átomos ficam cada vez mais complexos pela adição de mais das partículas básicas, os elétrons adicionais orbitam nestas “camadas”.

Por exemplo, a ilustração do átomo de carbono o apresenta com dois elétrons em sua camada interna e quatro em sua camada seguinte. Um átomo de alumínio teria dois elétrons em sua primeira camada, alto em sua camada seguinte e três em sua camada externa. Em outras palavras, não há uma massa desgovernada de elétrons sem qualquer padrão fixo, mas, antes, há um arranjo ordeirissimo em tudo isso.

Visto estarmos interessados em como estes blocos de construção são ajuntados para produzir todas as coisas maravilhosas que nos deleitam tanto, então, estamos especialmente interessados nestas partículas diminutas, os elétrons. Como assim? Porque é o arranjo destes elétrons em suas órbitas que determina as capacidades de combinação de cada átomo. Esta capacidade de combinação é chamada “valência”.

Combinação Pelo Empréstimo de Elèctrons

Ao progredir a pesquisa sobre o átomo, verificou-se que qualquer elemento com um número completo de elétrons (usualmente oito) em seu anel de valência (camada que adquire ou que empresta) era extremamente estável; isto é, não se combinava prontamente com outros átomos. Estes elementos estáveis ou inertes são conhecidos como gases raros — o hélio, neônio, argônio, eriptônio, xenônio e radônio.

Gradualmente, um quadro foi feito das camadas de elétrons de todos os elementos. Verificou-se que os átomos tendiam a tentar constituir uma camada estável exterior de elétrons. A teoria da valência explica isto por mostrar como os átomos fazem isto, quer por adquirir ou emprestar elétrons, quer por partilhar elétrons com outros átomos. O elemento que possua sete elétrons em sua camada exterior, tal como o cloro, adquirirá um elétron de um elemento que tenha um elétron em sua camada exterior, como o sódio, por exemplo. Veja o seguinte diagrama para entender como isto aconteceria:

O sódio, um metal macio, prateado, descoberto em 1807, é um elemento ativíssimo que reage violentamente com a água. Tem um total de onze elétrons, as camadas tendo dois, oito e um elétrons respectivamente. O cloro, descoberto em 1774, é um gás amarelo-esverdeado. Tem sido usado como alvejante, desinfetante e também como gás venenoso. O átomo de cloro tem dezessete elétrons, suas camadas contendo dois, oito e sete respectivamente. Mostrando apenas a camada exterior de elétrons, o diagrama representa como estes blocos de construção se combinam e o que resulta desta combinação.

O átomo de cloro adquire um elétron do átomo de sódio, tornando-se de carga negativa no processo, pela adição deste elétron extra, ao passo que, vice-versa, o átomo de sódio se torna de carga positiva. Estes átomos carregados, agora chamados “Íons”, são atraídos mutuamente por causa de suas cargas opostas, e se apegam para formar o composto conhecido como cloreto de sódio, ou sal comum.

De dois blocos de construção aparentemente dessemelhantes, com suas próprias propriedades distintas, obtemos o sal comum, tão vital à vida. Este rearranjo com respeito a apenas um elétron produz uma substância completamente nova! Uma combinação como esta é chamada de ligação eletrovalente.

Combinação por Partilhar Elétrons

Outra espécie de combinação é chamada de ligação co-valente. Nesta espécie de ligação, os vários átomos partilham elétrons para formar as exigidas camadas externas estáveis de elétrons. Exemplo disto é quando dois átomos de carbono, seis átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio se combinam para formar uma molécula de álcool etílico, o ingrediente embriagante de muitas bebidas. As ligações co-valentes de cada par de elétrons compartilhados são indicadas na fórmula estrutural por um travessão no seguinte diagrama:

Por partilharem assim pares de elétrons, os átomos de carbono e o átomo de oxigênio adquirem uma camada externa estável de oito elétrons, ao passo que os átomos de hidrogênio adquirem camadas externas de elétrons com dois elétrons.

Interação Mais Complexa

Naturalmente, a interação e a atração entre os diferentes átomos se torna muito mais complicada na formação das moléculas mais complexas que entram na constituição dos compostos orgânicos, os que têm carbono em suas moléculas. Um exemplo de uma destas substâncias orgânicas serve bem para ilustrar isto. Eis aqui um diagrama que mostra a fórmula estrutural de uma molécula daquela surpreendente substância chamada clorofila:

Pense só: Eis aqui 72 átomos de hidrogênio, 55 átomos de carbono, 5 átomos de oxigênio, 4 átomos de nitrogênio e 1 átomo de magnésio, alguns deles já combinados em unidades pré-fabricadas, por assim dizer, que constituem uma única molécula de clorofila, um dos pigmentos mais importantes da vegetação. Esta é a substância que é responsável pelo verde na região campestre e que forneceu às plantas a maravilhosa capacidade de converter a energia radiante do sol em energia química para uso das plantas.

Pode imaginar a incrível interação entre os elétrons, ao girarem em suas órbitas, a fim de ligar os vários átomos de modo a constituir até mesmo uma única molécula de clorofila? Quando se considera que levaria milhões de milhões de tais moléculas para cobrir o ponto no fim desta sentença, só pode crescer e aprofundar-se a admiração da pessoa pelo Arquiteto de tal arranjo.

Os cientistas apenas começam a desvendar os fatos relativos a como e por que os diferentes blocos de construção se combinam, mas, sabem que há leis fixas e ordeiras que governam tais combinações. Ficam assombrados com a forma inimaginavelmente inteirada de as células vivas, tremendamente complexas, de todas as formas de vida, constituírem estas já complicadas substâncias na abundância de coisas vivas na terra.

Esta construção, à base de átomos imperceptivelmente pequenos, de toda a magnífica obra-prima da criação é delineada no seguinte diagrama:

Olhe ao seu redor, e reflita na sabedoria e inteligência que governou a produção de todas as coisas materiais que conhecemos, desde a mais diminuta semente até o universo ilimitado — e tudo à base de blocos de construção que são, eles mesmos, compostos em 99,9 por cento de nada.

[Nota(s) de rodapé]

[Diagrama na página 17]

(Para texto formatado, veja publicação)

O átomo de carbono tem um núcleo com 6 prótons e 6 neutros, e tem 6 elétrons, dois na camada interior e quatro na exterior.

[Diagrama na página 18]

(Para texto formatado, veja publicação)

Combinação de Átomos de Sódio e Cloro

Sódio Cloro + -

Átomos (mostrando apenas Íons - formando o camadas externas de elétrons) cloreto de sódio

[Diagrama na página 19]

(Para texto formatado, veja publicação)

Molécula de Álcool Etílico

C: átomo de carbono

H: átomo de hidrogênio

0: átomo de oxigênio

[Diagrama na página 19]

(Para texto formatado, veja publicação)

Molécula da Clorofila “a.”

H: átomo de hidrogênio (72)

C: átomo de carbono (55)

O; átomo de oxigênio (5)

N: átomo de nitrogênio (4)

Mg: átomo de magnésio (1)

[Diagrama na página 20]

(Para texto formatado, veja publicação)

Três Partículas Básicas

prótons

neutros

elétrons

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