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ANO INTERNACIONAL DA QUÍMICA


Gilbert Newton Lewis.
O teórico da ligação química e da valência.


Gilbert Newton Lewis nasceu em 25 de outubro de 1875, em West Newton, Massachusetts (EUA). Criança precoce, recebeu a educação inicial em casa tendo, aos três anos, aprendido a escrever. Quando Lewis tinha nove anos, sua família mudou-se para o Nebraska. Lewis frequentou a Universidade de Nebraska por dois anos e, em 1893, foi transferido para a Universidade de Harvard, na qual, em 1893, recebeu seu B.S. (Bacharelado).

Depois de breve tempo como professor na Phillips Academy, em Andover, Massachussets, voltou a Harvard onde, em 1898, obteve seu mestrado (M.A. - Master of Arts). Na mesma universidade, em 1899, obteve o doutorado (Ph.D - Doctor of Philosophy). Estudou, posteriormente, nas universidades de Göttingen e Leipzig, na Alemanha (1900-1901), voltando para Harvard como instrutor (1901-1906). Em 1907, Lewis se tornou professor-assistente no Massachusetts Institute of Technology, onde rapidamente atingiu o posto de professor-titular.

Em 1912, Lewis aceitou a posição de diretor do Departamento de Química, da Universidade da Califórnia, Berkeley. Permaneceu em Berkeley pelo resto de sua vida e transformou o Departamento de Química da universidade em um centro de excelência mundial para pesquisa e ensino. Suas propostas de reformas na forma do ensino da química foram aceitas - um catalisador para a modernização da educação química -, tendo sido inteiramente adotadas em todo Estados Unidos. Lewis introduziu a termodinâmica no currículo e seu livro sobre este assunto se tornou um clássico. Ele trouxe também para o estudo da físico-química os conceitos de fugacidade, atividade, coeficiente de atividade e força iônica.



Gilbert Newton Lewis em seu laboratório na Universidade da Califórnia, em Berkeley.

Créditos: UCLA.


No começo do século XX, físicos tentaram relacionar a estrutura eletrônica de átomos para dois fenômenos básicos da química: ligação química (a atração entre átomos em uma molécula) e valência (qualidade que determina o número de átomos e grupos com os quais qualquer átomo único ou grupo irá se unir quimicamente e que também expressa esta habilidade de combinar relativamente ao átomo de hidrogênio). O químico alemão Richard Abegg foi o primeiro a reconhecer, em trabalho impresso, a estabilidade do grupo de oito elétrons, o arranjo de elétrons externos, que ocorre nos gases nobres e é frequentemente alcançado quando átomos perdem ou ganham elétrons para formar íons. Lewis chamou a isto de "grupo de oito" e Irving Langmuir, físico-químico americano, rotulou como "octeto".

Em 1902, em Harvard, enquanto explicava aos seus alunos as leis da valência, Lewis concebeu um modelo concreto para este processo, o que Abegg não tinha feito. Ele propôs que os átomos eram compostos de uma série concêntrica de cubos com elétrons em cada um dos oito vértices resultantes. Este "átomo cúbico" explicou o ciclo de oito elementos da Tabela Periódica e correspondeu à idéia de que as ligações químicas eram formadas pela transferência de elétrons, assim, cada átomo tinha um conjunto completo de oito elétrons. Lewis não publicou a teoria, não obstante, 14 anos depois, ela se tornou uma parte importante de sua teoria sobre a ligação envolvendo pares de elétrons compartilhados.

Em 1913, Lewis e seu colega de Berkeley, William C. Bray, propuseram uma teoria de da valência que diferenciou dois tipos diferentes de ligação: uma ligação polar, formada pela transferência de elétrons, e uma ligação apolar, não envolvendo transferência de elétrons.

Em 1916, Lewis publicou seu artigo seminal. Neste, sugeria que a ligação química era um par de elétrons compartilhado ou realizada em conjunto por dois átomos. Ele descrevia uma única ligação por dois cubos compartilhando um vértice, ou, de forma mais simples, por pontos duplos, que se tornaram conhecidos como estrutura de pontos de Lewis.

De acordo com a regra do octeto, de Lewis, cada átomo deveria ser circundado por quatro pares de elétrons, compartilhados, ou pares livres. Lewis derivou estruturas para moléculas de halogênios, para o íon amônio e oxiácidos, que mostraram um inexplicável acordo com as teorias anteriores de valência. Ele via as ligações polares como pares de elétrons desigualmente compartilhados. Dado que a completa transferência de elétrons era somente um caso extremo de polaridade, Lewis abandonou sua visão dualista anterior. A teoria polar tinha sido apenas um caso especial de sua teoria mais geral.

A teoria do par de elétrons compartilhados foi um pouco esquecida, até Langmuir tê-la revivido, no início de 1919. Tal teoria foi logo aceita como sendo a Teoria de Langmuir-Lewis, um dos conceitos mais fundamentais na história da química.

O conceito de ácido-base, de Lewis, é também bastante conhecido por alunos dos cursos introdutórios de química. Um ácido de Lewis - BF3, AlCl3 ou SO3 , entre outros -, é uma substância que pode aceitar um par de elétrons de uma base de Lewis, por exemplo, NH3 ou OH-, que é uma substância que pode doar um par de elétrons. Este conceito pode ser aplicado a várias áreas, por exemplo, na química de coordenação: o íon metálico é um ácido de Lewis, o ligante é uma base de Lewis e a ligação, por consequência, é uma ligação covalente coordenativa que correspondente a uma ligação ácido-base de Lewis.

Lewis deu valiosas contribuições à teoria das substâncias coloridas, radiação, relatividade, separação de isótopos, água pesada, fotoquímica, fosforescência e fluorescência. Uma de suas principais contribuições foi dada, enquanto major, ao U.S. Army Chemical Warfare Service, durante a Primeira Guerra Mundial, quando trabalhou nos sistemas de defesa contra gases tóxicos. De 1922 a 1935, Lewis foi indicado diversas vezes para Prêmio Nobel de Química. Lewis morreu enquanto media a constante dielétrica do cianeto de hidrogênio (HCN), em 23 de março de 1946, o que o impediu de receber o prêmio, prêmio este não concedido postumamente.

Chemistry Explained (Tradução - MIA).


Nota do Managing Editor: o texto apresentado acima é de autoria de George B. Kauffman.


Bibliografia

  • "Gilbert Newton Lewis: 1875-1946. "Papers presented at the 183rd National Meeting of the American Chemical Society, Las Vegas, NV. Journal of Chemical Education 61: (January 1984) 3-21, (February 1984) 93-116, (March 1984) 185-215.

  • Hildebrand, Joel H. (1958). "Gilbert N. Lewis. "Biographical Memoirs, National Academy of Sciences 31: 209-235.

  • Leicester, Henry M., ed. (1968). Source Book in Chemistry 1900-1950, pp. 100-106. Cambridge, MA: Harvard University Press.

  • Lewis, Edward S. (1998). A Biography of Distinguished Scientist Gilbert Newton Lewis. Lewiston, NY: Edwin Mellen Press.

  • Lewis, Gilbert N. (1916). "The Atom and the Molecule. "Journal of the American Chemical Society" 38: 762-785.

  • Lewis, Gilbert Newton (1923). Valence and the Structure of Atoms and Molecules. New York: Chemical Catalog Co. Reprinted, New York: Dover, 1966.

  • Lewis, Gilbert Newton, and Randall, Merle F. (1923). Thermodynamics and the Free Energy of Chemical Substances. New York: McGraw-Hill.


Nota do Scientific Editor: se quiser mais detalhes sobre Gilbert Newton Lewis, veja sua memória bibliográfica completa, escrita por Joel H. Hildebrand, publicada em 1958 pela National Academy of Sciences, dos Estados Unidos, clicando aqui.


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