A cristalografia antes da difração de raios-X

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Goniômetro de contato, instrumento usado por Hauy para medir ângulos de cristais.

Publicado na Sociedade Brasileira de Física

Hoje destacamos um artigo da sessão de História da Física da RBEF, escrito pela vencedora do Prêmio Joaquim da Costa Ribeiro deste ano, Yvonne Primerano Mascarenhas.

A Profa.Yvonne, participou do grupo fundador da USP de São Carlos, onde desenvolveu atividades de pesquisa pioneiras em cristalografia de raios X, iniciando uma sólida comunidade científica nessa área no Brasil. A cristalografia moderna utiliza a difração de raios X para determinar a estrutura atômica de sólidos cristalinos e de moléculas. Mas muito antes do desenvolvimento dessas técnicas pelo físico inglês W. H. Bragg (1862-1942) e seu filho, W. L. Bragg (1890-1971), os fundamentos teóricos da estrutura da matéria cristalina foram estabelecidos por matemáticos, ainda no século 19. “É formidável que, quando surgiu da difração de raios X, todo esse arcabouço teórico já estava pronto”, a professora contou ao site da SBF.

“Gosto muito de História, e sempre achei muito interessante que a cristalografia se desenvolveu inicialmente pelas observações e medidas goniométricas dos cristais macroscópicos, feitas pelo abade e mineralogista francês Renée Just Haüy (1743-1822). Ele criou uma série de conceitos sobre a constituição de um cristal, com a ideia de que o cristal seria formado pela justaposição de pequenas unidades, as chamadas células unitárias, com a mesma aparência externa que o próprio cristal macroscópico. Essa hipótese contribuiu para a ideia de descontinuidade da matéria, que já vinha desde a Grécia Antiga, mas que foi rejeitada por Aristóteles”.

“A partir daí até o século 19, os matemáticos foram construindo toda uma teoria de como seria a distribuição da matéria dentro da célula unitária ou, na linguagem moderna, quais seriam suas simetrias. Primeiro, desenvolveram a simetria do grupo pontual, isto é, as simetrias em torno de um ponto fixo. Depois surgiu a teoria das simetrias em três dimensões, deduzindo matematicamente a existência de 230 grupos espaciais”.

“É uma demonstração de que todo desenvolvimento teórico, quando fundamentado em observações físicas e na linguagem adequada da matemática, pode levar a conclusões perfeitamente válidas, mas que muitas vezes não podem ser confirmadas no momento em que são propostas, como foi a existência dos 230 grupos espaciais, comprovada anos depois, quando surgiu o instrumental necessário para investigar a estrutura interna dos sólidos cristalinos”.

Confira o artigo na íntegra e outros no site da RBEF.

Referência