T38. The Rock: Petra Genitrix by Haidi Fiedler e Faruk Nome, INCT-Catalysis, Universidade Federal de Santa Catarina, UFSC

C. Cell is interested in the geological structure and composition of the Earth, to help to understand metallurgical processes. Copper is one of seven ancient metals used by man and was commonly used thousands of years before the Christian era. Besides copper the other ancient materials are: gold, silver, tin, lead, mercury and iron. Initially men used only metals found in their natural form and simply hammered them into the desired shapes. The existing ancient cultures at the time (mainly in the region occupied today by Egypt, Jordan, Iran, Turkey and Iraq) dominated the "technology".

However, in archaeological sites dating from 4000 BC, researchers found furnaces, crucibles and molds used fuse minerals, using big bellows to add oxygen. The ovens are in effect a new matrix, an artificial womb that allowed the development of new materials. The first alloys appeared at that time, perhaps discovered by chance but marking periods of human history (e.g. the bronze age: bronze is an alloy of copper and tin). These are some of the earliest examples where chemistry played an important role in the development of our society. Man was no longer just using the forces of nature, but taking the first steps towards a knowledge-based society.

The beauty of precious stones has always seduced humans. In antiquity the Sanskrit name for Emerald was açmagarbhaja which means "born from rock." The chemical formula for emerald is well known: it contains beryllium, aluminum, silicon and oxygen [Be₃Al₂ (SiO₃)₆] with elements such as chromium and vanadium at very low levels. However, the natural beauty of an emerald, even today, is impossible to imitate. Diamonds are composed of pure carbon and their properties and price are directly related to their optical quality. In Europe, until the seventeenth century, the distinction between a crystal and a diamond was attributed to age difference: "the diamond is mature, while the crystal is immature, green, undeveloped". Sometimes, conceptual descriptions similar to embryology were used: "The Ruby, in particular, gradually takes birth in the ore-bearing earth; first of all it is white and gradually acquires its redness in the process of ripening. Thus it is that there are some which are completely white, others half white, half red… Just as the infant is fed on blood in the belly of its mother so is Ruby formed and fed."¹

University College London (X-Ray Studies of inclusions in diamond at UCL-Wilkins Building)

Today, with the modern techniques of diffraction and X-ray fluorescence, we know that the ruby's deep red and the emerald's clear green are related, in both cases to the presence of chromium in their chemical compositions. The stones appear to emit rays of light and a ruby, in particular, seems to glow with an inner fire. So, little by little the intrinsic beauty of the world of solid state physical chemistry, unknown in the Middle Ages, becomes part of everyday life: as scientific research serves and informs society.

Reference:

Eliade, M. 1978 "The Forge and the Crucible". The University of Chicago Press. ISBN:0-226-20390-5 LCN: 78-55040

AS ROCHAS: Petra Genitrix
Haidi Fiedler e Faruk Nome, INCT-Catálise, Universidade Federal de Santa Catarina, UFSC

C.Cell está interessado na estrutura geológica e composição da Terra, para ajudá-lo a entender os processos metalúrgicos. O cobre é um dos sete metais anciões usados pelo homem e era usado comumente milhares de anos antes da era cristã. Além do cobre, outros materias que também foram muito utilizados são: ouro, prata, estanho, chumbo mercúrio e ferro. Inicialmente era apenas o uso de metais encontrados nas formas naturais e martelados para conseguirem as formas desejadas. As culturas milenares existentes, naqueles tempos (principalmente nas regiões ocupadas hoje pelo Egito, Jordânia, Irã, Turquia e Iraque) dominavam esta "tecnologia".

Entretanto, em sítios arqueológicos com datas de 4000 AC foram encontrados fornos, crisóis e moldes para realizar a fusão dos minerais, utilizando foles para agregar oxigênio. Os fornos são na realidade uma nova matriz, um útero artificial que permite o desenvolvimento de novos materiais. Já naqueles tempos aparecem as primeiras ligas, talvez descobertas por casualidade, e que marcaram períodos da história da humanidade (e.g. idade do bronze formado pela liga entre cobre e estanho). Estes são alguns dos primeiros exemplos onde a Química possui um papel fundamental para a Sociedade. O homem deixa de usar apenas as forças da natureza, dando os primeiros passos na direção de uma sociedade baseada em conhecimento.

A beleza das rochas produtoras de jóias tem sempre seduzido aos seres humanos. Na antiguidade o nome Sânscrito para Esmeralda é açmagarbhaja, o qual significa "Nascida da rocha". A fórmula química da esmeralda é conhecida: Be₃Al₂(SiO₃)₆ que contém berílio, alumínio, silício e oxigênio e, em níveis muito baixos, elementos tais como cromo e vanádio. Entretanto, a beleza de uma esmeralda natural, ainda hoje, é impossível de imitar. Diamantes são constituídos apenas de carbono e as propriedades deles e preços estão diretamente relacionadas com as qualidades óticas dos mesmos. Na Europa, até o século XVII, a distinção entre um cristal e um diamante era feita pela diferença de idade, expresso em termos embriológicos, o diamante é maduro, enquanto o cristal é imaturo, verde, subdesenvolvido. Naquela época, as fórmulas das pedras preciosas eram desconhecidas, e descrevia-se: "O Rubi, em particular, nasce, pouco a pouco, na mina: a primeira pedra é branca e depois, quando maduro, lentamente torna-se vermelho, portanto, eles têm sido encontrados alguns brancos puros, outros vermelho e branco. De forma semelhante a uma criança, que se alimenta de sangue no útero, o rubi é formado e alimentado"¹

University College London (X-Ray Studies of inclusions in diamond at UCL-Wilkins Building)

Hoje em dia, com as técnicas modernas de difração e fluorescência de raios-X, sabemos que o vermelho profundo do rubi e o verde límpido da esmerada possuem, em ambas os casos relação com o cromo nas composições químicas delas. As pedras parecem que emitem raios de luz e, um rubi, em particular, a luz vermelha fluoresce, de modo que a pedra pisca com um fogo interior. Assim, pouco a pouco a beleza intrínseca do mundo da físicoquímica do estado sólido, desconhecida na Idade Média, passa a formar parte do cotidiano: como pesquisa científica serve e informa a sociedade.

Referência:

Eliade, M. 1978 "The Forge and the Crucible". The University of Chicago Press. ISBN:0-226-20390-5 LCN: 78-55040