[Na vinda do congresso SciComPT 2025, que foi este ano na Ilha da Madeira, pude passar no Convento da Arrábida para preparar a atividade que vou realizar 5 e 6 de setembro de 2025 no III Encontro de Professores Portugueses de Física e Química. No convento foram muito simpáticos e, com base nesta visita, escrevi as notas que apresento a seguir. Eu já havia escrito sobre a Arrábida, mas não tinha tido ainda oportunidade de ir ao convento.]O convento de Nossa Senhora da Arrábida foi fundado em 1542 por Frei Martinho de Santa Maria (?-1546), religioso da Ordem de São Francisco, oriundo da alta nobreza espanhola, o qual havia sido convidado por D. João de Lencastre, primeiro Duque de Aveiro, após um encontro numa peregrinação ao Santuário de Nossa Senhora de Guadalupe, em Espanha, para usar os seus terrenos da Serra da Arrábida para a vida eremita que almejava. A congregação Franciscana aqui era bastante radical como se pode ver no local. Entretanto, as propriedades dos duques de Aveiro foram confiscadas em 1759 e o título foi extinto, na sequência da condenação dos Távoras. Embora, os monges não fossem provavelmente donos do local, em particular das casas do convento, o fim das ordens religiosas em 1834, acabou por propiciar o fim do convento que devido aos seu isolamento foi vandalizado ao longo dos anos, tendo os duques de Palmela adquirido o convento em 1863. Em 1990, o espaço foi adquirido pela Fundação do Oriente que, desde essa altura, tem procurado dar-lhe funções compatíveis com o seu uso anterior, nomeadamente através de cursos e retiros. Uma das imagens mais fortes do convento é a estátua de um monge com os olhos vendados, boca fechada com um cadeado, ouvidos tapados com o capuz e coração com uma fechadura, tendo numa das mãos um chicote e na outra uma vela. A estátua evoca o fundador do convento, Frei Martinho de Santa Maria, que está sobre um globo pisando uma serpente (disse a guia pois isso é pouco perceptível). Esta estátua deveria ser pintada pois nos pés ainda se notam restos de várias camadas de tinta. Também é pouco perceptível o que está escrito no globo. As leituras que fiz indicam que a estátua é de 1622 e há menções a Frei Martinho, aos fundadores e a uma passagem do Livro de Isaías (51:1), “olhai para a rocha de onde foste talhados, para a pedreira de onde fostes extraídos”.Uma coisa que notei é que os vidros das janelas são todos posteriores a cerca de 1950, não parecendo haver vidros mais antigos (uma provável indicação do vandalismo anterior). Como sabemos isso? Até esta data os vidros planos eram produzidos a partir do vidro fundido soprado e arrefecido estendendo-o ou passando-o em cilindros, tendo, assim, irregularidades que são visíveis. Alastair Pilkington desenvolveu um processo em que o vidro era solidificado em estanho líquido (ponto de fusão 232ºC) ficando com superfícies sem irregularidades e sem necessidade de ser polido (no caso da passagem por cilindros). Os únicos vidros que me pareceram mais antigos são os de algumas das relíquias visíveis na capela. Estas devem ter sido guardadas pela família Palmela que vendeu o convento à Fundação do Oriente. Há muitos canteiros com malva (Pelargonium graveolans). Esta planta atrai abelhões e besouros, mas parece repelir os mosquitos. Uma rápida consulta à literatura refere que a composição do seu óleo essencial, obtida por cromatografia gasosa acoplada a espetrometria de massa, tem diferentes percentagens de citronelol, formato de citronelilo, geraniol, formato de geranilo e linalool (estou a simplificar os nomes). Tratam-se de moléculas terpenóides com dez e quinze átomos de carbono. Hoje em dia, graças a técnicas instrumentais e à acumulação de literatura, a qual pode ser acedida via Internet, obtemos em minutos o que demoraria meses a obter, ou mesmo que não poderia ser obtido antes. Curiosamente não parece ter na composição do seu óleo essencial citronelal (1) que é muito usado em repelentes de mosquitos.Chamou-me também a atenção a boca-de-lobo (Antirrhinum majus) que tem vários usos medicinais, mas é sobretudo uma planta modelo para estudar vários efeitos e genéticos e ambientais. Numa base de dados que costumo consultar de artigos científicos indexados (Web of Science, WoS) aparecem mais de 1600 artigos quando se procura por “Antirrhinum majus” e mais de 400 quando se procura “Pelargonium graveolens”.
Encontram-se espalhados pelas sebes e canteiros, exemplares selvagens de Rubia peregrina que tal como a Rubia tintorum (que era cultivada), tinha usos tradicionais em tinturaria, em particular para tingir de vermelho. O pigmento era extraído das raízes, sendo conhecido como garança ou alizarina, sendo que a molécula responsável pela cor é a alizarina.
Os monges não tingiam as suas roupas que eram feitas de tecidos grosseiros e crus. Não encontrei indicação de que tecessem as suas próprias roupas ou que cultivassem as plantas (em particular o linho) para obter o fio, mas remendavam as roupas, o que é visível nas imagens presentes nos azulejos ao lado da capela.
Há vários exemplares de Agave americana no espaço do convento. Estes cactos são facilmente identificáveis pelo seu verde e as riscas mais claras dos lados. Das fibras destes cactos faziam-se cordas, podendo num deles ver-se as fibras. Estas fibras são de celulose. Só no século XX apareceram fibras sintéticas e cordas de nylon. Estas fibras são ditas sintéticas pois são fabricadas mas também podem ser consideradas artificias pois não existiam antes na natureza. Em qualquer dos casos, neste momento já fazem parte da Natureza, ou seja a Química contribuiu para estender a Natureza. No convento, dei conta da existência de um limoeiro. Um dos principais compostos relacionados com os limões é o limoneno, mas o cheiro a limão é muito complexo, envolvendo outros compostos como o citral. Embora haja por vezes a ideia de que o cheiro de laranjas tem que ver com um isómero do limoneno (isso até foi referido na versão popular do Prémio Nobel da Química de 2021), tal não é verdade. Também as laranjas têm limoneno, mas a mistura tem outras moléculas, originando o odor que identificamos como de laranja. Qual é a lição disto? Deve verificar-se tudo. Embora haja algumas fontes que nos parecem mais seguras, mesmo essas podem estar erradas. E devemos corrigir os erros, claro, mas ter alguma tolerância. Aliás, usando uma citação bastante engraçada de uma citação do livro "Science with a Smile": ficamos muitas vezes surpreendidos por haver alunos que hoje não sabem o que mais tarde damos conta de que está incorreto. Como os monges eram eremitas não recebiam peregrinos nem tinham botica para o exterior, mas em situações de epidemias, podiam acolher e tratar doentes. Na igreja, numa sala no segundo piso estavam os noviços. Como mostrou a guia, dessa sala podia assistir-se à missa, mas não ver o público que assistia à missa. Por outro lado, explicou a guia, os duques de Aveiro, donos dos terrenos, tinham acesso a uma janela de onde poderiam assistir à missa. A tinta branca em alguns dos edifícios é moderna, tendo o dióxido de titânio como pigmento. Esta tinta é também plástica e forma polímeros impermeáveis à água, originando assim deformações visíveis nas paredes. Faço notar que embora estas tintas tenham essa desvantagem, as tintas tradicionais têm muitos outros problemas. O pigmento branco poderia ser à base de carbonato básico de chumbo (alvaiade, que é venenoso e escurece por formação de sulfureto de chumbo), ou de cal (hidróxido de cálcio) que nesse último caso era absorvido pela parede (este efeito pode ver-se em várias partes). No último caso, as tintas de cal, tinham de ser aplicadas mais vezes, mas sendo permeáveis e não formando polímeros, não têm as clássicas "barrigas." Em várias paredes nota-se um corante vermelho que só uma análise confirmaria a composição, mas será provavelmente óxido de ferro (III). Há outras partes pintadas de amarelo, que na tinta tradicional envolve outro composto de ferro, o hidróxido de ferro (II). Os sais de ferro são muito versáteis. Podemos ter um verde de óxido de ferro (II) e até um escuro com óxido de ferro (II, III).O sistema hidráulico desenvolvido pelos monges é visível ao longo de todo o percurso e funciona por gravidade. Os canos antigos são feitos com telhas romanas e a água vai descendo das fontes situadas acima. A água, além de passar na cozinha vai ter a uma lavandaria onde os monges se purificavam com água corrente. No local onde era recolhida a água para o sistema hidráulico, havia formas de regular o caudal da água que desapareceram.
Salta à vista o que parece ser reciclagem de porcelanas, em arranjos artísticos: A guia explicou que eram porcelanas que ofereciam aos monges e que estes usavam para esse efeito quando se quebravam, ou que eram quebradas de propósito para os arranjos pois os monges recusavam o luxo. Ao longo de todo o espaço nota-se a preocupação em ter uma arquitetura e decorações “pobres”.Em vários sítios, em particular nas escadas para o coro alto, notam-se as dolomias, rochas de cor creme, que são de carbonato de cálcio e magnésio. A estrutura cristalina era bem conhecida, mas só há pouco tempo foi desvendado o mecanismo da sua formação através da simulação computacional do crescimento dos cristais, tendo-se concluído que estes crescem lentamente, sendo feita a lavagem dos defeitos cristalinos (2).
Na porta da capela e nas enxergas dos monges era usada cortiça. Este material isolava tanto do som como das condições climatéricas. A natureza é relativamente económica nas moléculas que fabrica, mas é muito imaginativa. A cortiça é essencialmente composta de suberina, lenhina e celulose. A suberina é um polímero natural com dois tipos de monómeros, uns aromáticos (compostos derivados do benzeno que têm anéis cíclicos de seis carbonos e seis hidrogénios) e outros alifáticos (compostos de cadeias lineares). Os compostos aromáticos aqui presentes são derivados do ácido cinâmico e os alifáticos são hidroxiacidos com dezoito carbonos. Já a lenhina é constituída por polímeros de vários monómeros, sendo na cortiça o mais comum o guaiacol. Há mais compostos, mas a seguir à suberina e lenhina, temos a celulose que é constituída de monómeros de glicose. É a organização espacial e emaranhado destes polímeros naturais que origina a cortiça.Numa palestra para juízes, Laborinho Lúcio refere que não se espera para estes nem o sacerdócio (o que acha ser demasiado) nem que sejam mercenários (o que considera ser muito pouco). Poderíamos dizer ao mesmo aos professores. Os exemplos dos monges da Arrábida e de Sebastião da Gama são inspiradores pois muitas vezes a entrega conduz à liberdade e à realização, mas é preciso não esquecer o pragmatismo e a organização que nos fazem obter os melhores resultados.
(1) Os químicos conhecem bem a diferença que faz uma letra. Citronelol é um álcool e citronelal um aldeído que provavelmente tem um odor mais adocicado.
(2) Kim et al. (2023). Dissolution enables dolomite crystal growth near ambient conditions. Science, 382, Issue 6673, 915-920. DOI: 10.1126/science.adi3690
Referências
Ana Assis Pacheco, “Humilde e abreviada arquitetura”: os arrábidos e a materialização da Estrita Observância (1542-1698), Lusitania Sacra, 44, 111-136, 2021.
José Tolentino Mendonça, A atualidade de Frei Agostinho da Cruz, Setúbal, 2020.
Eva Pascual. Conservar e Restaurar Cerâmica e Porcelana. Editorial Estampa, 2005.
Fundação do Oriente. Convento da Arrábida. 2025.
Paulo Pereira, Paula Benito. Convento da Arrábida: a porta do céu. Fundação do Oriente, 2006.
Apêndice
Nota sobre 2025 o Ano Internacional da Ciência e Tecnologia Quânticas
Gostaria de chamar a atenção para as coisas comuns que nos rodeiam que têm a ver com a mecânica quântica e que mais do que isso, só são possíveis devido a esta teoria. Poderíamos começar por qualquer lado, mas podemos iniciar por referir os telemóveis e o céu. Começando pelo último, sabemos hoje que é essencialmente composto por duas moléculas: o di-nitrogénio e o di-oxigénio. Sabíamos desde o final do século XVIII que a atmosfera tinha estes dois gases e no século XIX começámos a perceber que eram moléculas, mas, só no início do século XX, percebemos, finalmente, o que fazia com que a sua ligação ocorresse: as interações entre os seus núcleos e eletrões, regidas pelas leis da mecânica quântica. Também, só nessa altura, entendemos o que fazia com que essas moléculas se atraíssem a longas distâncias: as ligações de London. E mais espantoso, começámos a perceber que as leis que regiam as ligações dentro das moléculas e entre as moléculas eram de natureza quântica. Não vemos estas moléculas, mas sabemos que existem porque podemos estudá-las de várias formas. Digo que não as vemos, mas a cor azul do céu podemos ver. É também um fenómeno que tem a ver com a mecânica quântica. Para começar, é preciso lembrar que a luz tem um comportamento puramente quântico e se comporta como onda e partícula. E, ao interagir com as moléculas da atmosfera, é difundida em todas as direções, sendo que a intensidade dessa difusão é proporcional ao inverso do quadrado do comprimento de onda da luz recebida, sendo assim mais difundidas as cores violeta e azul pois têm comprimentos de onda menores. Como vemos melhor a cor azul, explica-se assim a cor. Os comprimentos de onda da radiação frontal são mais difundidos, mas não devemos olhar para o Sol normalmente. Quando o conseguimos ver mais de frente, por exemplo ao pôr-do-sol, vemos que são difundidas mais cores ficando o céu laranja. Em alguns casos pode ver-se fugazmente o verde, o que é conhecido como o “raio verde”. Tudo isto, os monges devem ter visto com o mesmo fascínio e admiração. Nós continuamos fascinados, mesmo quando sabemos a sua origem mecânico-quântica.
Os monges não tinham telemóveis, obviamente. Estes só apareceram nos anos 1980 e se popularizaram nos anos 1990. E só apareceram os smartphones a partir de 2007 (há menos de 20 anos). Os telemóveis usam radiação invisível da ordem das micro-ondas. Há várias bandas de frequências, mas estas não são ionizantes e não podem quebrar as moléculas. Quando muito poderiam aquecer, mas as frequências usadas tinham de corresponder a bandas de energia que fossem absorvidas e a intensidade teria de ser muitíssimo maior. Por vezes evoca-se, essa diferença, dizendo que as suas potências são de cerca de 3 watts ou menos e que um forno de micro-ondas típico usa cerca de 700 W. Assim, precisaríamos de mais de duzentos telemóveis todos juntos num espaço fechado para se obter um efeito semelhante em termos de potência, mas mesmo assim não seria suficiente para provocar o aquecimento. De facto, a energia rotacional está quantizada e, na água líquida, há uma enorme quantidade de estados muito próximos. Como o forno micro-ondas trabalha numa banda de frequência de 2.45+/-0.01 GHz a radiação poderia ser absorvida, mas essa absorção é muito pouco eficiente num espaço aberto que não tenha as dimensões adequadas. De facto, para aumentar muito a eficiência usam-se dimensões do forno específicas, relacionadas com as bandas das frequências (perto dos múltiplos de 12.5 cm, o comprimento de onda correspondente a essa frequência) e roda-se o material a aquecer, além de se rodar o emissor de radiação. Se fosse aumentada a frequência, aumentar-se-ia a absorção de radiação, mas também se baixaria a penetração da radiação. Ou seja, a frequência e as dimensões do forno são escolhidas para obter o melhor resultado. No caso dos telemóveis, não temos nada disso. É certo, que em Portugal, há uma banda de frequências perto da que é usada pelos fornos micro-ondas (2.6 GHz) mas as outras (2.1, 1.8, 0.9 e 0.8 GHz) são ainda mais baixas, sendo a possibilidade de absorção ainda menor. Além disso, não estão confinados dentro de um forno com dimensões adequadas, além de que a sua potência é muito menor, como já referi. Assim, podemos ter o espaço que nos rodeia coberto com ondas de rádio ou micro-ondas, que os efeitos não negligenciáveis. De qualquer forma, sugere o bom senso que não durmamos com o telemóvel junto à cabeça, entre outras possibilidades.
Falemos agora de coisas menos comuns, mas mesmo assim relacionadas com a luz e os telemóveis. Os telemóveis modernos acertam os seus relógios com as horas que são recebidas da operadora de telefones móveis, a qual por seu lado acerta as suas horas por relógios atómicos que se coordenam uns com os outros. Estes são baseados nos tempos de vibração de átomos particulares. A definição de segundo do Sistema Internacional corresponde a 9192631770 ciclos da vibração do estado fundamental do átomo de césio-133, como bem sabemos. O erro destes relógios é tão pequeno que estes se atrasariam (ou adiantariam) um segundo em milhões de anos. E para que precisamos de uma tal precisão. Por exemplo, para os satélites que se podem deslocar a milhares de quilómetros por segundo e para o GPS (Global Position System). Agora temos relógios ainda mais precisos, usando a vibração do estrôncio e do ião alumínio. Embora os fenómenos de emissão e absorção de radiação sejam essencialmente físicos, a caracterização dos materiais usados é de natureza química, assim como a sua obtenção e purificação.
Ainda menos usual e ainda na sua infância é o uso do fenómeno quântico do Interlaçamento para a criptografia quântica e o desenvolvimento da computação quântica.
Entretanto, o fenómeno que dá origem ao LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) é também quântico, mas muito mais conhecido. Mais uma vez, os materiais e a química são fundamentais para o desenvolvimento destas tecnologias.
Outras tecnologias em desenvolvimento são as da fotossíntese artificial. É preciso não esquecer que a fotossíntese natural das plantas, embora seja natural, envolve muitos fenómenos quânticos pouco usuais como as transferências de eletrão e protão, este último envolvendo o efeito de túnel que só existe na mecânica quântica.
Também os cálculos de estrutura eletrónica molecular são cada vez mais acessíveis e precisos, envolvendo sistemas cada vez mais complexos, permitindo fazer simulações cada vez mais úteis. Devemos também acrescentar que para realizar essas simulações precisamos de computadores e estes só são existem, pelo menos os digitais, devido à mecânica quântica.
Finalmente, refiro a visão que, mais uma vez, é um fenómeno puramente quântico e nos remete para os monges e as imagens que estes viram neste lugar maravilhoso,
Bibliografia
Peter Atkins, Ronald Friedman, Molecular Quantum Mechanics, Oxford University Press, 2004.
M. M. Ohseni, Y. Omar, R. G. Engel, M. B. Plenio (Eds.) Quantum Effects in Biology, Cambridge University Press, 2014.
Sérgio P. J. Rodrigues, Pedro Caridade, História da química computacional e do uso dos computadores em química, História da Ciência e Ensino, 25 (Volume Especial), 140-153, 2022. https://doi.org/10.23925/2178-2911.2022v25espp140-153
Michael Vollmer, Physics of the microwave oven, Physics Education 39(1) 74-81, 2004.
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