The Phlogiston Theory – Wonderfully wrong but fantastically fruitful

Há um tipo de adepto do ateísmo gnu e/ou do cientismo que tem uma atitude muito negra e branca para a definição da ciência e também para a história da ciência. Para estas pessoas, e são surpreendentemente muitas, as teorias ou são certas, e portanto científicas, e ajudam ao progresso da ciência ou erradas, e portanto não científicas, e dificultam esse progresso. É claro que do ponto de vista do historiador esta atitude ou ponto de vista é um que só pode ser considerado com incredulidade, já que o nosso ateu ateu defensor da ciência rejeita o geocentrismo, a teoria do phlogiston e o Lamarckismo como falsos e, portanto, a ser jogado no lixo da história enquanto aclama Copérnico, Lavoisier e Darwin como deuses da ciência que conduziram como fora do vale da ignorância para dentro do sol do pensamento racional.

Já abordei esta situação em mais de uma ocasião, mas como historiador da ciência, penso que é uma lição que precisa ser repetida em intervalos regulares. Porque é a “Semana Nacional de Química 2015” da Sociedade Americana de Química, vou reexaminar a Teoria do Clogistão cujo criador Georg Ernst Stahl nasceu em 22 de outubro de 1659 em Ansbach, que fica na Francônia Média, logo abaixo da estrada de onde vivo.

Stahl teve uma carreira bastante convencional, estudando medicina na Universidade de Jena de 1679 a 1684. 1687 tornou-se médico da corte do Duque de Sachen-Weimar e em 1694 foi nomeado professor de medicina na recém-fundada Universidade de Halle, onde permaneceu até 1715, quando se tornou médico pessoal de Friedrich Wilhelm I, Rei da Prússia. Stahl, como a maioria dos químicos do Período Moderno era um médico profissional, a química só existia dentro do contexto acadêmico como uma sub-disciplina da medicina.

Para entender a teoria do clogistão precisamos voltar atrás e dar uma breve olhada no desenvolvimento da teoria da matéria desde os antigos gregos. Empedocles introduziu a famosa teoria dos quatro elementos, Terra, Água, Ar e Fogo, no século V a.C. e esta permaneceu a teoria básica na Europa até o início do Período Moderno. No século IX a.C. Abu Mūsā Jābir ibn Hayyān adicionou enxofre e mercúrio aos quatro elementos como princípios, em vez de substâncias, para explicar as características dos sete metais. No século XVI d.C., Paracelsus assumiu al- Jābir’s Sulphur and Mercury adicionando o Sal como sua tria prima para explicar as características de toda a matéria. No século XVII, quando a influência de Paracelsus estava no auge, muitos alquimistas/químicos adotaram uma teoria de cinco elementos – Terra, Água, Enxofre, Mercúrio e Sal – deixando cair ar e fogo. Robert Boyle, no seu The Sceptical Chymist (1661), deitou fora tanto a teoria grega dos quatro elementos como a tria prima de Paracelso, tateando para um conceito mais moderno de elemento. Chegamos agora às origens da teoria do clogistão.

O alemão Johann Joachim Becher (1635-1682), médico e alquimista, era um grande fã de Boyle e das suas teorias e até viajou para Londres para aprender aos pés do mestre.

Like Boyle ele rejeitou tanto a teoria grega de quatro elementos como a tria prima de Paracelsus, na sua Physica Subterranea (1667) substituindo-as por uma teoria de dois elementos Terra e Água com Ar presente apenas como agente de mistura para as duas. No entanto ele basicamente reintroduziu a tria prima de Paracelso sob a forma de três tipos diferentes de Terra.

• terra fluida ou terra mercurial dando ao material as características, fluidez, finura, fugacidade, aspecto metálico
• terra pinguis ou terra gorda dando ao material as características oleosas, sulfuroso e inflamável
• terra lapidea glassy Earth, dando ao material a fusibilidade característica

Stahl retomou o esquema de elementos de Becher concentrando-se na sua terra pinguis, tornando-a a sua substância central e dando-lhe o nome de phlogiston. Na sua teoria, todas as substâncias inflamáveis contêm clogistão, que é abandonado quando queimam, cessando a combustão quando o clogistão se esgota. A demonstração clássica disto foi a combustão de mercúrio, que se transforma em cinza, na terminologia de Stahl (óxido mercúrico na nossa). Se esta cinza é reaquecida com carvão vegetal, o clogistão é restaurado (de acordo com Stahl) e com ele o mercúrio. (Na nossa opinião o carvão vegetal remove o oxigênio restaurando o mercúrio). Em uma série complexa de experiências Stahl transformou ácido sulfúrico em enxofre e voltou, explicando mais uma vez as mudanças através da remoção e retorno do phlogistão. Através da extensão Stahl, um excelente químico experimental, foi capaz de explicar, o que agora conhecemos como as reações redox e as reações ácido-base, com sua teoria do phlogistão baseada em experimento e observação empírica. A teoria do clogistão de Stahl foi assim a primeira explicação empírica “científica” de uma grande parte dos fundamentos da química. É um exemplo clássico do que Thomas Kuhn chamou de paradigma e Imre Lakatos de programa de pesquisa científica.

Visto a posteriori a teoria do phlogistão é gloriosa, maravilhosa e absolutamente errada em todos os seus aspectos, levando assim ao desprezo com que é vista pelo nosso defensor ateu do ateísmo gnu do cientismo, no entanto eles estão errados em fazê-lo. Eu prefiro o programa de pesquisa científica de Lakatos ao paradigma de Kuhn exatamente porque ele descreve muito melhor o sucesso da teoria do phlogistão. Para Lakatos é irrelevante se uma teoria está certa ou errada, o que importa é a sua heurística. Um programa de investigação científica que produz novos factos e fenómenos que se enquadram no âmbito descritivo do programa tem uma heurística positiva. Um que produz novos fatos e fenômenos que não se encaixam tem uma heurística negativa. Os programas de investigação científica têm heurística positiva e negativa simultaneamente ao longo das suas existências, desde que a heurística positiva seja superior à heurística negativa que o programa continua a aceitar. Este foi exatamente o caso da teoria do clogistão.

Quimista mais europeu do século XVIII aceitou e trabalhou no âmbito da teoria do clogistão e produziu uma grande quantidade de novos e importantes conhecimentos químicos. Os mais notáveis neste sentido são os chamados químicos pneumáticos, na sua maioria britânicos. Trabalhando dentro da teoria do clogistão Joseph Black (1728-1799), professor de medicina em Edimburgo, isolou e identificou o dióxido de carbono enquanto seu estudante de doutorado Daniel Rutherford (1749-1819) isolou e identificou o nitrogênio. O sueco Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) produziu, identificou e estudou oxigênio pelo qual não recebeu o crédito porque, apesar de ter sido o primeiro, atrasou-se na publicação de seus resultados e foi espancado até o soco por Joseph Priestley (1733-1804), que também tinha descoberto de forma independente a etiquetagem do oxigênio com ar erroneamente deshlog sofisticado. Priestley isolou de longe o maior dos químicos pneumáticos e identificou pelo menos oito outros gases, além de lançar as bases para a descoberta da fotossíntese, talvez sua maior conquista.

Henry Cavendish (1731-1810) isolou e identificou o hidrogênio, que ele pensou por um tempo que poderia ser na verdade o clogistão, antes de fazer a descoberta mais importante no âmbito da teoria do clogistão, a estrutura da água. Por uma série de experimentos cuidadosos, Cavendish foi capaz de demonstrar que a água não era um elemento, mas um composto constituído por duas medidas de clogistão (hidrogênio) com uma de ar deshlog sofisticado (oxigênio). Com o mesmo nível de precisão ele também demonstrou que o ar normal consiste em quatro partes de nitrogênio para uma de oxigênio ou melhor dizendo, não é bem assim. Ele constantemente encontrou algo que ele não conseguia identificar presente em um centésimo e vigésimo do volume de nitrogênio. No século XIX isto seria finalmente identificado como o argônio gasoso.

Todas estas descobertas devem ser contadas para a heurística positiva da teoria do clogistão. O que pesou fortemente no lado negativo é o fato de que à medida que a precisão da medição aumentou no século XVIII descobriu-se que as cinzas, de mercúrio por exemplo, deixadas para trás na queima eram mais pesadas do que a substância original sendo queimada. Isto era preocupante, pois a combustão deveria ser a libertação do clogistão. Alguns adeptos da teoria até sugeriram o phlogistão negativo para explicar esta anomalia. Esta sugestão, que nunca pegou, é particularmente ridicularizada hoje, algo que eu acho um pouco estranho em uma época que teve que aceitar a antimatéria e agora está sendo solicitada a aceitar matéria escura e energia escura para explicar as anomalias conhecidas nas teorias atuais.

Ironicamente foram as descobertas de oxigénio e a composição da água que deram a Lavoisier os blocos de construção necessários para desmontar a teoria do clogistão e construir a sua própria teoria concorrente, que no final se revelaria bem sucedida e comprometeria a teoria do clogistão com o monte de sucata da história da química. Entretanto, nunca se deve esquecer que foi exatamente essa teoria que lhe entregou as ferramentas necessárias para fazê-lo. Como escrevi no meu subtítulo até uma teoria que está maravilhosamente errada pode ser fantasticamente frutífera e deve ser tratada com respeito quando vista a posteriori.