Evolução dos materiais inorgânicos

 Evolução dos materiais inorgânicos

Diariamente vemos muitas pessoas movimentando-se de um lugar para o outro, este movimento tem origem nas necessidades e disponibilidades. Tanto como o Homem primitivo a movimentação deles tinham como origem suas necessidades e disponibilidades dos locais. A necessidade essencial, comum a todos os selvagens, era a alimentação, e ela provinha basicamente da proteína animal, ou seja, o Homem primitivo (hominídeos) era um caçador e qualquer outro trabalho tanto como caça não se faz apenas com as mãos, os hominídeos tiveram que construir instrumentos para conseguir caçar e ter seus alimentos.

Apesar de serem nómadas, ao descobrirem um território fértil tanto em caça como em matérias-primas para a produção de artefactos domésticos e de caça, os hominídeos tinham que demarcar e defender o território correspondente contra os avanços de tribos semelhantes. A partir daí surge a necessidade de desenvolvimento de artefactos bélicos, os quais representariam a força de uma tribo à medida que fossem mais contundentes e fabricados de maneira mais fácil e em maior quantidade.

Manutenção de vastos territórios e o crescimento populacional estavam directamente relacionados com as disponibilidades (alimento e matérias-primas) da área sob domínio e da capacidade do grupo dominante em explorá-la e defendê-la contra inimigos. Quando uma dessas premissas não era atingida, as tribos, por seu próprio comportamento nómada, partiam em buscas de outras paragens.

 A busca por alimentação, matérias-primas e ou a dispersão causada pelas lutas territoriais fizeram com que os hominídeos se deslocassem por áreas muitas vezes inabitáveis e os primitivos tiveram que cobrir seus corpos cada vez mais desprovidos de pelos. Os animais agora não serviam apenas como fonte de alimentos, mas de vestimentas (feitas com suas peles) e de instrumentos mais elaborados (feitos com seus ossos e chifres). Mesmo naquela época, a caça não era tão farta assim, de forma que os hominídeos tiveram que domesticar e criar esses animais. Tornaram-se, então, cada vez menos nómadas e assumiram uma postura sedentária, para os padrões de então, ao desenvolverem a agricultura e a criação de animais. Essa nova postura não só criou a necessidade de desenvolvimento de um outro tipo de ferramentas como também o estabelecimento de outro tipo de moradia: os hominídeos abandonaram as cavernas e passaram a construir suas primeiras habitações.

Ainda durante seus deslocamentos e tendo em vista as novas necessidades, os hominídeos travaram contacto com rochas mais duras e cujas lascas produziam artefactos mais resistentes e contundentes. Algumas delas, por ocasião das fogueiras para aquecimento corporal ou transformação de alimentos apresentaram comportamento até então desconhecido: o amolecimento (a fusão) e posterior endurecimento (solidificação); outras, por outro lado, menos consistentes originavam pós que assumiam consistência quando molhados, assim como determinados depósitos de solo de regiões alagadas ou que antes faziam parte de pequenos lagos que secaram. Desse ponto em diante, os hominídeos, alguns já pertencentes à mesma espécie do Homem moderno, tomaram conhecimento de novas e mais versáteis matérias-primas.

Para cada nova mudança de comportamento correspondiam o domínio e o uso de uma nova matéria-prima e aqueles mais eficientes nesse aspecto preponderavam sobre os outros, principalmente, porque, desde sempre, as matérias-primas novas se destinavam em primeiro lugar para fins bélicos e só depois assumiam um aspecto doméstico. Assim como hoje, preponderava quem detinha o conhecimento e reservas do que se configurava como estratégico e, assim como os alimentos, os materiais sempre acompanharam o Homem ao longo de sua história evolutiva: quanto mais avançada a civilização, mais estratégicos os materiais à sua disposição e mais elaborados e eficientes os artefactos e equipamentos produzidos.

Como qualquer História está ligada ao desenvolvimento de factos, partindo do mais simples para os mais complexos, também os materiais obedeceram certas etapas de desenvolvimento meramente ligadas a História da Humanidade e estas etapas são:  

• Idade da Pedra
• A Era da Argila,
• Idade dos Metais
• Eras do Bronze,
• Idade do Ferro
• Do Fim da Idade do Ferro ao Início da Era Moderna: A Idade do Aço

Idade da Pedra

É considerada como sendo o período que compreende a aparição dos primeiros utensílios produzidos pelo Homem (700.000/600.000 A.C.) e o início da Era dos Metais. Esse período muito longo, que representa cerca de 98% do tempo da existência do Homem na terra, para fins de uma melhor compreensão, é dividido em dois períodos principais: Paleolítico ou da Pedra Lascada e Neolítico ou da Pedra Polida. O próprio período Paleolítico é subdividido em três partes, cada parte correspondendo a um avanço tecnológico no trabalho com a pedra. No período inicial, os achados em sítios da África, china e sudeste asiático mostram que foram os Australoptecus os primeiros a desenvolverem a primitiva técnica de manejo das pedras, seguidos pelo Homo erectus que desenvolveu as técnicas do entalhe para a produção de machados. Esses machados eram obtidos a partir do choque de uma pedra sobre a outra com o objectivo de produzir superfícies amoladas. Essa técnica posteriormente foi aperfeiçoada pelo uso de madeira e ossos de animais como instrumentos de entalhe de pedra em lugar da própria pedra.

Ainda no Paleolítico, no seu período médio, hominídeos já pertencentes à mesma espécie do homem moderno, Homo sapiens, como o Homem de Neandertal e o Cro-Magnon, desenvolveram a técnica de entalhe de pedra. Isso tornou possível a produção de artefactos mais elaborados como instrumentos para raspar, pontas e lâminas cortantes a partir de pequenas lascas de pedra e de facas feitas de lascas de sílex. Além de funções bélicas, esses novos instrumentos tinham como função a caça de animais e a separação de carnes para alimentação e de pele e ossos para a produção de artefactos domésticos e vestimentas agora necessárias devido à quarta glaciação da terra que baixou em muito a temperatura ambiente.

Data dessa época o aparecimento de artefactos como agulhas, buris, pás e enxadas, reforçando a teoria da necessidade de vestimentas assim como de moradias além das cavernas utilizadas até então. As pedras passaram a ser fontes de matérias-primas para o mobiliário e outras peças que representavam status superior ou imitavam formas humanas.

A Era da Argila

O favorecimento da agricultura e o manejo do solo levaram ao desenvolvimento de vasos cerâmicos necessários ao transporte e acondicionamento de alimentos e produtos agrícolas, assim como o contacto com outras matérias-primas como a porcelana de Antrin, cuja fonte eram as lateritas terciárias, mineral bauxítico rico em ferro, derivada da acção térmica do tempo sobre lavas balsaticas, as quais permitiram a confecção de peças com grau espantoso de sofisticação artística ate aos dias actuais.

A prática da construção de casas durante o Neolítico apresentou algumas e marcantes inovações tecnológicas, principalmente, no que tange ao uso de materiais estruturais e suas combinações que até então não tinham sido usados. Dentre as inovações tecnológicas encontra-se a estratégia de construção de casas pelo uso de argila reforçada por resíduos vegetais. Essas construções aparentemente rudimentares apresentavam características superiores as das actuais casas de taipa ainda hoje populares no mundo.

Dada a disponibilidade territorial, era fácil para os hominídeos Neolíticos construírem suas moradias em bases sólidas sobre as rochas e longe da acção das águas de rios e lagos. Alguns instrumentos e vasilhames, provavelmente, foram criados para o trabalho duro no solo (escavações) e para transportá-los e misturá-los com água. Quanto à mistura de materiais para estruturação da argila, inicialmente pensou-se tratar de mero acaso, visto que resto de vegetação poderia vir junto com o solo extraído, mas a presença de palhas e resíduos de cereais, às vezes de cereais inteiros, mostra que havia intenções de fazer esta mistura como forma de reforçar a argila.

Vários materiais de construção faziam parte da estratégia de construção do homem do Neolítico. Nesse grupo de materiais estão incluídos madeira e restos vegetais encontrados no ambiente, como gramíneas existentes em solos encharcados que podem ter sido acidental ou intencionalmente incorporados à argila de construção, e materiais vegetais que foram cultivados pelo Homem como o trigo. Esse último material sendo usado em seus resíduos como palhas e debulhos ou mesmo o grão todo. A presença de partes do trigo na construção de residências é uma evidência muito significativa. O trigo inicialmente domesticado e produzido para fins alimentícios, ao mesmo tempo, as evidências mostram que partes do trigo não-consumidas pelos hominídeos ou animais domésticos foram secundariamente usadas como material reforçador na construção de casas. Em termos de engenharia isso sugere que palhas cortadas, grama ou outros materiais vegetais foram incorporados à argila encharcada com fins de aglutinação, facilitar a secagem e distribuir melhor as trincas formadas. As razões da escolha, ainda assim, suscitam discussões se intencionais ou não.

Idade dos Metais

A metalurgia tem sido motivo de controvérsias, o que parece ser comum na Arqueologia. Alguns autores, com base no método usado para definição do início da Idade da Pedra, definem o início da Era ou Idade dos Metais como sendo o tempo em que os artefactos de pedra começaram a escassear em sítios arqueológicos que datam do período que ainda poderia ser considerado como Neolítico; outros, por outro lado, determinam o início dessa Era bem antes a partir da análise de marcas em ossos feitas por metais, as quais são substancialmente diferentes das feitas por artefactos de pedra. Esse método cresceu em importância, principalmente, a partir de trabalhos pioneiros de Olsen que demonstrou que a lâmina cortante de um metal produz nas peças de ossos ranhuras e cortes mais precisos e com padrões definidos e uniformes em contraste com os cortes irregulares, disformes e com profundidades diversas e mais marcantes das feitas por instrumentos de pedra. Esse método define o início da Idade dos Metais por volta de 4.500/4.000 A.C.

Eras do Bronze

A definição do início da Idade dos Metais não encerra em si o fim da discussão a respeito da incipiente metalurgia. A própria distribuição das Eras da Humanidade como mostrado desde a Figura 1 já é um grande avanço. O que hoje é considerada a Idade do Cobre, também chamada de Período Calcolítico, por muito tempo foi considerada como pertencente à Idade do Bronze.

Como define a metalurgia moderna, bronze é o nome genérico de ligas metálicas que contêm cobre (Cu) e estanho (Sn) como componentes principais, em geral na proporção de 90% de Cu para 10% de Sn. Achados da época inicial da então chamada Era do Bronze continham como componentes principais cobre e arsénio (As) [8]. Peças mais antigas continham tão pouco As que esse componente foi considerado como mera impureza [9]. Dessa forma, como os achados metálicos contendo Cu e Sn mais antigos datavam de época posterior, a Idade do Bronze teve seu início deslocado de 4.5000/4.000 A.C. para 3.300/3.150 A.C. Além do aspecto meramente constitucional, os artefactos oriundos dos períodos Calcolítico e dos estágios iniciais da Era do Bronze são conceitualmente diferentes. O período Calcolítico ainda apresentava uma forte presença das características existentes nos fins da actualmente considerada Idade da Argila, agora com inclusões de cobre seja no revestimento seja em pequenos detalhes decorativos.

A partir do que se tem convencionado chamar de Média Idade do Bronze (2.400 a 2.100/1.900 A.C.), os artefactos de bronze tomaram aspectos mais elaborados e passaram a contar em sua composição não só com um maior teor de Sn como conteúdos significativos de outros elementos de liga, especialmente, o chumbo (Pb) além de outras impurezas como as existentes nas peças originárias da antiga Canaã (Era Final do Bronze, 2.100/1.900 a 1.200 A.C.) que compreendia um território onde hoje se encontram Israel, Síria e Líbano. O período final da Era do Bronze foi caracterizado não só pelas peças de alta liga e por artefactos mais bem elaborados como também pela presença crescente de artefactos feitos a partir de outros metais notadamente de prata.

Idade do Ferro

Convencionalmente, a Idade do Ferro é tomada como tendo iniciado ao final da Era do Bronze prosseguindo até o início da dominação da Civilização Romana (1.200 a 586 A.C.). Trabalho recente lança uma provocação, alertando para o fato de que a manipulação intencional de componentes tão diversos como Cu, Sn e Pb era uma actividade bem mais complexa do que manipular o minério de ferro presente na crosta terrestre, tanto na forma de óxidos quanto em fragmentos de meteoritos que se chocaram com o solo, assim como o arseniato de cobre (CuAs) minério abundante no Período Calcolítico. Baseados não só na questão subjectiva relacionada à facilidade ou dificuldade de manipulação de minérios diferentes para a produção de ligas mais complexas do que apenas reduzir óxidos minerais, mas em evidências calcadas em achados arqueológicos irrefutáveis, alguns pesquisadores advogam o deslocamento do início da Idade do Ferro para 7.000 A.C, ou seja, juntamente com o início do Período Calcolítico que também seria deslocado.

Bem antes de Sherby e Wadsworth, a literatura já produzia evidências para o deslocamento do início da Idade do Ferro. Waldbaum  documentou a descoberta de peças de ferro, provenientes de locais diferentes, que datavam de período anterior a 3.000 A.C., uma delas achada no território do actual Iraque datada de 5.000 A.C. Após analisarem uma peça de ferro encontrada no interior da pirâmide de Kefron (3.700 A.C.), El Gayan e Jones afirmaram que: a evidência metalúrgica dá suporte à evidência arqueológica que sugere que a placa foi incorporada à pirâmide no tempo em que sua estrutura estava sendo construída”. Apesar das evidências, a actual controvérsia em relação à real posição das Eras dos Metais reside na obtenção do bronze que exige técnicas metalúrgicas complexas. O ferro, ao contrário, além de existir em minérios e fragmentos de meteoritos dispostos no solo, não necessita de técnicas elaboradas para se transformar em artefactos. Para tanto, basta que seja fundido ou mesmo martelado quando aquecido. Essa última operação, bem simples, é suficiente para produzir peças com dureza e resistência duas vezes maior do que a do cobre associado ao arsénio e equivalente aos bronzes de alta liga. Se forem tomadas por base as técnicas ainda hoje utilizadas por ferreiros, o ferro trabalhado em temperaturas moderadas poderia ter sido perfeitamente manipulado em tempos tão longínquos quanto a época do Homem de Neandertal (300.000 a 40.000 A.C.). Ventos fortes e o carvão vegetal existentes nos locais habitados por esses hominídeos eram suficientes para produzir temperaturas de cerca de 1.200 ⁰C adequadas para a transformação de óxidos de ferro em artefactos primitivos. Sítios arqueológicos desse período da Espanha, e onde existe grande quantidade de minério de ferro, dão mostras de terem sido intensamente minerados. O facto

dessa tecnologia não ter progredido tem mais a ver com aspectos antropológicos do que técnicos: o Homem de Neandertal, que provavelmente dominou essa tecnologia, foi suplantado pelo Homem de Cro-magnon ao mesmo tempo mais valentes e primitivos na técnica de manipulação de matérias-primas para transformá-las emartefatos úteis. Com base nisso e assumindo que 7.000 A.C. é onde verdadeiramente ocorreu a transição da Idade da Pedra para a dos Metais.

Do Fim da Idade do Ferro ao Início da Era Moderna: A Idade do Aço

O período compreendido entre o fim da Idade do Ferro (586 A.C.) até o fim do último período Islâmico ou início da Era Moderna (1918 D.C.) foi um período que se caracterizou, em sua maior parte, por um declínio no progresso tecnológico, sobretudo no Ocidente. Em parte, isso se deve ao obscurantismo causado pelo crescimento do pensamento e comportamento religiosos. Mas, as batalhas decorrentes da expansão dos povos movidos pela necessidade de impor seu poder, sua religião e sua cultura levaram ao adensamento populacional em locais mais abrigados de ataques inimigos, o que fez com que as técnicas de construção de moradia assumissem padrões que privilegiavam a segurança; assim como o comércio e a busca de mercados alternativos levaram ao desenvolvimento das técnicas de navegação, da própria navegação e da construção de embarcações. Nesse aspecto, destacaram-se a madeira, a pedra trabalhada para construção de fortes, castelos e cidadelas e de ferramentas, maquinárias e equipamentos e armamentos de aço e ferro fundido. Esses novos materiais, ao contrário das antigas peças de ferro malhado, eram feitos a partir das ligas Fe-C diferenciando-se apenas quanto ao teor de carbono na liga. No que tange aos aços, parece que a nova tecnologia ficou confinada ou desenvolveu-se mais no Oriente do que no Ocidente. Conta para tanto o surgimento no final da Idade do Ferro das famosas espadas de Damasco e Persa, cuja técnica de produção, ainda hoje, é motivo de discussão dado ao apuro artístico e técnico de produção e à excelente qualidade da matéria-prima utilizada.

Baseado em relatos históricos, arqueólogos e metalurgistas acreditam que as espadas orientais, de Damasco, Persa e Japonesa, eram feitas a partir da mesma matéria-prima utilizada por ferreiros persas: a Indian Wotz proveniente da Índia. Essa matéria-prima foi bastante utilizada até durante a Idade Média, quando produziu na Rússia os famosos aços Bulat que atingiu cotações superiores à do ouro. As armas brancas orientais foram, provavelmente, o ponto de desequilíbrio que permitiu o domínio do Ocidente pelos Bizantinos e posteriormente pelos Islâmicos de 324 A.C. até 1918 D.C.

 Na tentativa de retomar o poder territorial sobre a Europa e permitir o livre acesso dos ocidentais ao comércio no Mediterrâneo e aos locais sagrados pelos cristãos existentes no Oriente, os cristãos europeus empreenderam, nos Séculos XII e XIII D.C, uma vasta campanha contra o mundo muçulmano. Essas expedições bélicas, chamadas de Cruzadas, em sua maioria, redundaram em fracasso coma perda de vários soldados por parte dos exércitos cristãos que lutavam com espadas de bronze contra os orientais com suas espadas de aço.

Avanços científicos alcançados após a Renascença (séculos XIV e XV D.C.), principalmente após os trabalhos de Newton (fins do Século XVII e início do Século XVIII D.C.) propiciaram a Revolução Industrial iniciada em meados do Século XVIII D.C. que libertaram o pensamento científico de Deus e do pensamento religioso. Mas é a partir Revolução Industrial entre os Séculos XVIII e XIX, com o surgimento da grande indústria moderna, principalmente na Grã-Bretanha, que substituiu a oficina artesanal.

Num aspecto mais amplo, pode-se considerar o inicio da Revolução Industrial ainda no Século XIII, quando da introdução das primeiras máquinas hidráulicas na indústria têxtil. Deste ponto em diante, a exploração industrial do carvão mineral e do minério de ferro, no fabrico do aço, sabão, açúcar, cerveja, pólvora, objectos de cobre, estanho, latão, papel favoreceu a introdução de novas indústrias e a aplicação de novos métodos a velhas indústrias, além da descoberta e aplicação de novas técnicas. Mas é no período considerado como sendo aquele em que realmente aconteceu uma “revolução”, nos Séculos XVIII-XIX, quando surgiram algumas novidades na produção industrial, como a metalurgia do coque, a utilização da máquina a vapor na mineração e na laminação, a invenção de máquinas nos sectores de fiação e tecelagem, algumas já a vapor, o emprego de novos métodos e materiais na cerâmica, na engenharia civil e nos transportes, sobretudo canais e ferrovias. O mundo estava então preparado para o início da Era Moderna e com ela um crescimento jamais experimentado no desenvolvimento e uso de novos materiais e no alargamento das aplicações dos materiais tradicionais submetidos a modificações críticas em suas formulações e estruturas.

Actualmente várias ciências como por exemplo a Arqueologia, a Electrónica, a Biologia e a Química surgiram com propósitos importantes no estudo dos materiais inorgânicos. Esta última ciência surge no século XVII a partir dos estudos de alquimia populares entre muitos dos cientistas da época. Considera-se que os princípios básicos da química foi vista pela primeira vez na obra do cientista britânico Robert Boyle: The Sceptical Chymist (1661). A química, como denominada actualmente, começa a ser explorada um século mais tarde com os trabalhos do francês Antoine Lavoisier e as suas descobertas em relação ao oxigénio com Carl Wilhelm Scheele, à lei da conservação da massa.

O princípio do domínio da química (que para alguns antropólogos coincide com o princípio do homem moderno) é o domínio do fogo. Há indícios de que faz mais de 500.000 anos, em tempos do Homo erectus, algumas tribos conseguiram este sucesso que ainda hoje é uma das tecnologias mais importantes. Não só dava luz e calor na noite, como ajudava a proteger-se contra os animais selvagens. Também permitia o preparo de comida cozida, reduzindo microorganismos patogênicos e era mais facilmente digerida. Assim, baixava-se a mortalidade e melhoravam as condições gerais de vida.

O fogo também permitia conservar melhor a comida e especialmente a carne e os peixes, secando-os e defumando-os. Finalmente, foram imprescindíveis para o futuro desenvolvimento da metalurgia, materiais como a cerâmica e o vidro, além da maioria dos processos químicos.

No século XIX, mais precisamente em 1860, os químicos Marcellin Berthelot, francês, e o russo Dmitri Mendeleiev (o criador da primeira versão da conhecida Tabela Periódica dos Elementos Químicos) propuseram a idéia de que é comum a ocorrência do metano no interior da terra, sendo então possível a formação de hidrocarbonetos em grandes profundidades, sustentando dessa forma que o petróleo é formado nas profundezas da terra por processos não-biológicos. O geólogo russo Nikolai Alexandrovitch Kudryavtsev, no início dos anos 50, com as pesquisas que realizou nas areias de Athabasca, em Alberta, no Canadá, teve a oportunidade de analisar a geologia dos arenitos daquele local, concluindo que nenhuma rocha poderia formar o grande volume de hidrocarbonetos lá presentes. Conclusão Durante as pesquisas realizadas no âmbito da História da evolução dos componentes e materiais inorgânicos, chegamos a conclusão de que: “Desde milhares de anos antes de Cristo, está intrinsecamente ligada ao desenvolvimento da humanidade, já que abarca todas as transformações de matérias e teorias correspondentes”, uma vez os materiais são substâncias cujas propriedades as tornam utilizáveis em estruturas, máquinas, dispositivos ou produtos”. Desta forma, necessitamos conhecer as características, propriedades dos materiais e a evolução destes, de acordo com a sequência de evolução partindo da 1a fase que é considerada como idade da pedra até a idade do aço.    Todos os produtos manufacturados, de qualquer tipo, dependem das características e qualidades dos materiais empregados. Assim, a qualidade de um produto está directamente relacionada com as qualidades e propriedades dos materiais. Um produto pode ser fabricado de acordo com um projecto excelente e por um processo de confecção também perfeito e mesmo assim apresentar defeito. Portanto, este trabalho é o reflexo dos conhecimentos adquiridos no processo de consultas bibliográficas e na leitura de vários editais na internet. Bibliografia GARCEZ; Carlos A. G., Companhia de Gás de São Paulo.

JOHN; b. Russell; Química geral; 2^a edição; vol I; são Paulo; 2008.

NAVARRO; R. F; Revista Electrónica de Materiais e Processos; ISSN 1809-8797; 2006.

PAULING; Linus; Química geral; 1^a edição; vol I; California; 1979.

Internet:

• www.at.gov.mz/Pauta_Aduaneira/pau_c28.htm
• www.colegioweb.com.br/.../compostos-inorganico
• pt.wikipedia.org/wiki/Composto_inorgânico
• www.universitario.com.br/.../evolucao/.../teorias.
• www.brasilescola.com/.../quimica-organica.htm