DO CRISTAL-PEDRA DE TEOFRASTO À FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO

PRIMEIRA PARTE: DA ANTIGUIDADE AOS FINAIS DO SÉCULO XVIII

Aristóteles (384-322 a. C.) chamava cristal ao gelo (krystallos, em grego) e é sabido que, desde então e até ao século XVIII, se acreditou que os cristais de quartzo hialino, isto é, o incolor e transparente, eram ocorrências de água no estado sólido, num grau de congelação tão intenso que era impossível fazê-los voltar ao estado líquido. E foi assim, sob este nome, que a variedade hialina de quartzo passou aos domínios da alquimia, primeiro, e da mineralogia, depois.

Theofrasto (372-287 a. C.) distinguia o cristal-água (o gelo) do cristal-pedra (o quartzo hialino). Os romanos mantiveram este entendimento, latinizando o nome para cristallus, como se pode ler num dos 38 volumes da “História Natural”, de Plínio, o Velho (23-79 d. C.).

A expressão cristal-de-rocha, aplicada ao quartzo hialino, surgiu muito mais tarde (no séc. XIX) para distinguir o mineral do vidro de alta qualidade, produzido e comercializado sob o nome de cristal. A palavra cristal aplicou-se, depois, aos corpos sólidos, poliédricos, minerais ou orgânicos, naturais ou artificiais, e acabou por se generalizar a toda a porção de matéria sólida, limitada ou não por faces planas, cuja estrutura interna se caracteriza pela repetição periódica de um motivo (composto por átomos) nas três direcções do espaço.

O termo cristal foi, assim, usado como étimo do nome da disciplina – cristalografia – que estuda a matéria cristalina, afirmada como ciência, em finais do século XVIII, em França, com Romé de l'Isle e René-Just Haüy. Domínio de investigação nascido da mineralogia e inicialmente de cariz puramente geométrico e matemático, habitualmente referido por cristalografia morfológica, deu apoio, como complemento, tido por indispensável, à caracterização e diagnose dos minerais, até às primeiras décadas do século XX.

Alargou-se, depois, com o advento dos raios X e com o desenvolvimento da cristaloquímica, para, a partir daí, se irmanar com a física do estado sólido, com recurso às modernas tecnologias de análise. Constituiu-se, então, como um nova linha de investigação, a cristalografia estrutural, de âmbito alargado a todos os sólidos cristalinos, sejam eles inorgânicos ou orgânicos, naturais e artificiais ou sintéticos.

No século XVII, o anatomista dinamarquês Nicolau Steno (1638-1696) revelou, em 1669, que os “ângulos diedros, formados pelas faces homólogas dos cristais de quartzo, são constantes e independentes da forma e da dimensão das mesmas”. Esta sua revelação, que ainda tem um âmbito restrito, mas que alguns referem com Lei de Steno, está na base da conhecida Lei da Constância dos Ângulos (esta, sim, uma verdadeira lei), formulada um século mais tarde, pelo francês Romé de l'Isle.

Um pouco mais recente, Domenico Guglielmini (1655-1710), matemático e médico italiano, foi o primeiro a interessar-se pelos sais e pela cristalização destes, tendo chamado a atenção para a constância das formas cristalinas próprias de cada um deles, dando mais um passo no caminho do conhecimento dos cristais.

Na Rússia, Mikhayl Vasilyevich Lomonosov (1711-1765) produziu valioso trabalho de prospecção mineira e foi autor de um catálogo de minerais com várias centenas de espécies e variedades. Independentemente de Nicolau Steno, apercebeu-se da constância dos ângulos diedros entre faces homólogas de cristais da mesma espécie mineral.

Lomonosovite, um silicato complexo, co titânio, sódio e fósforo, é uma homenagem à sua memória.

Jean-Baptiste Louis Romé de l'Isle (1736-1790), antigo oficial de marinha francês, desenvolveu o gosto pela mineralogia durante um período de cerca de três anos em que, juntamente com Georges Balthazar Sage (fundador da École Royale des Mines de Paris), ficou prisioneiro dos ingleses nas Índias Orientais. Influenciado pelas ideias de Lineu, procurou estabelecer uma sistemática dos minerais em função das respectivas formas externas, em especial, dos seus cristais, tendo enunciado o conceito de “forma primitiva”. A mineralogia abriu-lhe, assim, o caminho da cristalografia. Autodidacta de génio, de l’Isle rodeou-se de colaboradores de grande craveira, como o naturalista e mineralogista francês, Arnould Carangeot (1742-1806), inventor do goniómetro de aplicação.

Servindo-se deste instrumento rudimentar, de l’Isle mediu os ângulos diedros dos cristais, o que lhe permitiu conceber a Lei da Constância dos Ângulos, que formulou com carácter genérico, na sequência dos estudos anteriores de Nicolau Steno, Domenico Guglielmini e Mikhail Lomonosov. Esta lei fundamental diz que “os ângulos diedros formados por faces homólogas são constantes para os cristais da mesma espécie mineral”.

Reforça-se, assim, o início de uma nova disciplina que, durante mais de dois séculos, como se disse atrás, constituiu um precioso complemento na diagnose mineralógica. Romé de l'Isle teve, ainda, o apoio de Swebach Desfontaines, escultor que, com base nos elementos que lhe forneceu, produziu a primeira colecção de modelos cristalográficos, em barro, num total de 448 “cristais” de referência.

O “Essai de Cristallographie”, de Romé de l'Isle, editado em 1772, teve uma segunda edição, em 1783, em 3 volumes, acompanhada de um atlas, tendo sido esta edição que o tornou conhecido e lembrado como o “Pai da Cristalografia”.

Sendo um mineralogista, celebrizou-se como cristalógrafo, distinção que lhe valeu ser eleito membro estrangeiro da Academia Real das Ciências da Suécia.

Romeíte, um antimoniato de cálcio, é uma homenagem à sua memória.

Um outro francês, seu contemporâneo, o abade René Just Haüy (1743-1822) deu grande desenvolvimento à cristalografia morfológica que caracterizou o século XIX e boa parte do XX ao enunciar, em 1784, a Lei da Racionalidade dos Índices. Também conhecida por Lei de Haüy, corresponde a uma abordagem matemática, entendida como um passo significativo no sentido da cristalografia moderna e que diz: “as relações paramétricas que definem as faces possíveis dos cristais são sempre números racionais geralmente pequenos”.

Uma outra contribuição deste pioneiro da cristalografia foi a sua concepção de “molécula integrante” que definiu como um paralelepípedo ínfimo e indivisível, característico de cada espécie mineral que, em justaposição com outros idênticos, edificava os cristais das respectivas espécies.

Esta inovação é considerada uma notável antevisão da estrutura triperiódica da matéria cristalina, estrutura confirmada mais tarde por Bravais, em 1847. Haüy foi ainda pioneiro no estudo e na compreensão da piroelectricidade. No seu “Traité de Minéralogie” descreve mais de uma centena de espécies, muitas delas conservando o nome original que lhes deu.

Haüy foi nomeado, em 1802, ao tempo de Napoleão, professor de mineralogia no Museu Nacional de História Natural de Paris, mas, em 1814, foi afastado desse lugar pelo Governo da Restauração.

Entre os seus discípulos conta-se o luso-descendente José Bonifácio de Andrada e Silva (1763-1838), um dos introdutores da mineralogia e da metalurgia em Portugal e patriarca da independência do Brasil.

Hauyna ou hauynite, um tectossilicato.

A. Galopim de Carvalho

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