Introdução
Na química, os elementos estão dispostos em uma tabela, os critérios usados para organizar os elementos foram estabelecidos com o decorrer do tempo. Um importante passo foi dado no ano de 1869, através do professor da Universidade de São Petersburgo (Rússia), Dimitri Ivanovich Mendeleev (1834-1907), ele escreveu um livro sobre os elementos conhecidos até aquela época. Na época foi constatado cerca de 63 elementos, e Mendeleev os organizou em função da massa atômica de seus átomos, estabelecendo assim as famílias e grupos. Portanto, nesta abordagem irá falar-se do essencialmente do historia da tabela periódica.
Historial da Tabela Periódica
Definição
A tabela periódica é uma disposição sistemática dos elementos químicos ordenados por seus números atômicos, configuração eletrônica, e recorrência das propriedades periódicas. Este ordenamento mostra tendências periódicas, tais como elementos com comportamentos similares na mesma coluna. Também mostra quatro blocos retangulares com propriedades químicas similares. Em geral, dentro de uma linha (período) os elementos são metálicos na esquerda e não-metálicos na direita.
Historial
A Tabela Periódica atualmente adotada no mundo inteiro segue padrões estabelecidos pela IUPAC (sigla em inglês da União Internacional de Química Pura e Aplicada), mas a elaboração essencial dela envolveu o trabalho de várias pessoas ao longo de muitos anos. Embora o químico russo Dmitri Mendeleiev seja frequentemente citado como o inventor da Tabela Periódica, outros cientistas antes dele já vinham tentando elaborar um sistema de classificação dos elementos químicos.
Elementos como a prata, o ouro, o cobre e o chumbo já eram conhecidos desde os tempos antigos, mas a primeira descoberta científica de um elemento só aconteceu em 1669, quando o alquimista Henning Brand descobriu o fósforo. Nos próximos 200 anos após essa descoberta, dezenas de outros elementos foram encontrados na natureza. Com isso surgiu a necessidade de organizá-los, e então os cientistas iniciaram a busca por propriedades que servissem como critério de classificação.
Classificação da tabela periódica
Classificação de Döbereiner - Lei das Tríades (1829)
Johann W. Döbereiner (1780-1849), cientista alemão, observou que muitos elementos podiam ser agrupados três a três (tríades) de acordo a certas semelhanças com as massas atômicas:
• Proximidade
Fe = 56u
Co = 59u
Ni = 58u
Como se pode perceber, o Ferro, o Cobalto e o Níquel possuem massas atômicas muito próximas.
• Diferença comum
Li = 7u
Na = 23u
K = 39u
Observe que, a diferença entre as massas dos elementos consecutivos na ordem crescente é igual a 16. De fato: 23 - 7 = 16; 39 - 23 = 16.
• Média aritmética
Ca = 40u
Sr = 88u
Ba = 137u
Efetuando-se a média aritmética entre as massas do Cálcio e do Bário obtém-se a massa atômica aproximada do Estrôncio: 137+40 = 177; 177/2 = 88,5.
Classificação de Chancourtois - Parafuso Telúrico (1862)
Alexander Béguyer de Chancourtois (1820-1886), químico inglês, organizou os elementos da seguinte forma: inicialmente, dividiu a superfície de um cilindro em 16 colunas e inúmeras horizontais; atribuiu ao oxigênio a massa 16u; traçou uma linha helicoidal que começava pelo oxigênio (ponto 0) e terminava no décimo sexto elemento mais pesado, até onde a linha alcançava. Repetiu esse procedimento até que todos os elementos fossem alocados nas linhas divisórias.
A tabela adquiriu uma aparência similar a esta:
Considera-se elementos semelhantes aqueles que se encontram na mesma vertical, como o Carbono e o Silício; Nitrogênio e Fósforo.
Classificação de Newlands - Lei das Oitavas (1864)
John A. R. Newlands (1838-1898), professor de química e industrial inglês, idealizou a classificação dos elementos pela ordem crescente de massa atômica, em grupos de 7 e dispostos lado a lado. Logo percebeu que as propriedades químicas eram semelhantes ao primeiro e oitavo elementos – a contar da esquerda para a direita -, como as notas musicais que se repetem a cada oitava.
Assim, os elementos que seguem a mesma linha vertical possuem as mesmas características químicas, como o Lítio, o Sódio e o Potássio; o Magnésio e o Cálcio.
A Tabela Periódica dos Elementos de Mendeleiev
Dimitri Ivanovich Mendeleiev foi um químico russo que ficou conhecido como o pai da Tabela Periódica. Sua dedicação à sistematização dos elementos químicos começou em 1860, quando ele iniciou um trabalho de agrupamento dos elementos de acordo com suas propriedades comuns. A essa altura, já se sabia que os elementos tinham massas atômicas diferentes e era comum organizá-los em ordem crescente de massas atômicas. Mas Mendeleiev acreditava que isso não era tudo. Certa ocasião, após ter passado alguns dias revisando exaustivamente todo o seu conhecimento químico e as tentativas de sistematização já feitas por outros cientistas, ele começou a escrever os elementos agrupando-os conforme as propriedades químicas que eles apresentavam. O problema era que essa classificação juntava elementos de massas atômicas muito distantes entre si.
Ao mesmo tempo em que se sentia desanimado por saber que o padrão de organização observado em sua tentativa não se aplicava a todos os elementos conhecidos na época, Mendeleiev intuía que tal padrão não emergia por acaso. Afinal de contas, Chancourtois (que propôs o “parafuso telúrico”) também havia percebido um padrão e também havia esbarrado no mesmo problema: o fato dele não se aplicar a todos os elementos. Mendeleiev confiava no conhecimento químico de Chancourtois e não acreditava que ele pudesse estar errado, por isso continuou seguindo as mesmas pistas, mas sem sucesso.
As coisas começaram a ficar mais claras para Mendeleiev quando ele teve a idéia de associar a classificação dos elementos ao seu jogo de cartas preferido: o jogo de paciência. Foi então que ele tomou uma série de fichas de papel e começou a escrever em cada uma delas o nome de um elemento, acompanhado de sua massa atômica e propriedades químicas. Terminado o “baralho” de elementos químicos, Mendeleiev começou a ordenar os cartões como se faz no jogo de paciência: os elementos de propriedades químicas semelhantes eram como cartas pertencentes ao mesmo naipe, e dentro de cada um desses “naipes” a ordem crescente de massas atômicas era como a ordem numérica crescente das cartas. A ironia é que ele chamou esse jogo de “paciência química” sem saber que precisaria realmente de muita paciência em sua jornada. Depois de organizados os cartões, o químico percebeu que sua intuição estava conduzindo-o na direção certa, mas ainda assim a “paciência química” era imperfeita. Foi então que, vencido pelo cansaço, adormeceu sobre a mesa de estudo e teve um sonho. “Vi num sonho uma tabela em que todos os elementos se encaixavam como requerido. Ao despertar, escrevi-a imediatamente numa folha de papel”, contou Mendeleiev depois.
O sonho mostrou ao cientista como se encaixavam os conhecimentos que ele já tinha mas não conseguia articular conscientemente. Ao acordar e transpor para o papel o que havia sonhado, Mendeleiev percebeu a lógica por trás do esquema: quando os elementos são listados em ordem crescente de massas atômicas, as propriedades químicas apresentadas por eles se repetem periodicamente. Por essa razão, ele chamou o modelo de Tabela Periódica dos Elementos.
Duas semanas depois de ter feito a descoberta, Mendeleiev apresentou-a à comunidade científica publicando o artigo intitulado “Um sistema sugerido dos elementos”. O ano era 1869. A princípio, a Tabela listava os elementos verticalmente em ordem crescente de massas atômicas, e na horizontal os agrupava segundo suas propriedades químicas.
A Tabela Periódica, de certa forma, incorporava os modelos anteriores propostos por Döbereiner, Chancortouis e Newlands, mesmo que a validade desses padrões só fosse verificada em determinados trechos da Tabela. Além disso, nela se encaixavam todos os elementos conhecidos na época. Mas Mendeleiev ainda percebia incoerências em seu modelo. Uma delas eram os elementos que, embora estivessem no mesmo grupo que outros elementos de propriedades semelhantes, tinham massa atômica que não se encaixava na ordem crescente. Nesses casos, Mendeleiev desafiou a ciência ao defender que o problema não estava em seu sistema de classificação, e sim no cálculo da massa atômica do elemento, que estava errada.
Outra aparente falha da Tabela Periódica era a inexistência de elementos que apresentassem determinados valores de massas atômicas necessários à continuidade da sequência crescente. Para esse problema o cientista adotou uma solução simples, mas ousada: deixava lacunas correspondentes a eles e continuava a sequência com os elementos conhecidos. Ele tinha certeza de que os elementos correspondentes às lacunas existiam, apenas não tinham sido descobertos ainda. Sua segurança era tanta que o químico arriscou até mesmo prever as propriedades de alguns daqueles elementos desconhecidos, baseando seus palpites na massa atômica que eles deveriam ter e na posição que a lacuna ocupava na Tabela.
O Fracasso das classificações antigas e o modelo atual
Apesar de promissoras, os modelos antigos de classificação dos elementos apresentaram muitas incompatibilidades:
Lei das Tríades – Esse método de distribuição foi considerado ineficaz porque era muito restrito e só atendia a alguns elementos.
Parafuso Telúrico – A aceitação desse método foi pequena, pois os valores das massas atômicas eram, muitas vezes, errôneos e imprecisos.
Lei das Oitavas – Esse modelo também foi banido por apresentar problemas, novamente, com os valores das massas atômicas. Ou seja, alguns elementos estavam em lugares errados: o cloro e o flúor, por exemplo, não possuem características semelhantes ao Cobalto ou ao Níquel.
Apesar de fracassados, esses modelos contribuíram para o constante aperfeiçoamento sobre a classificação dos elementos químicos.
Dois cientistas trabalharam isoladamente um do outro, mas chegaram a resultados parecidos, foram eles: Julius Lothar Meyer (1830-1895) e Dmitri Ivanovitch Mendeleev (1834-1907), sendo o trabalho de Mendeleev mais ousado.
Mendeleev apresentou seu modelo de classificação dos elementos à real Sociedade Russa de Química, onde obteve grande aceitação. A sua teoria pode ser confirmada com algumas observações suas:
1. “Os elementos, se dispostos de acordo com as massas atômicas, revelam evidente periodicidade de propriedades;
2. Devemos esperar a descoberta de muitos elementos ainda desconhecidos; por exemplo, elementos análogos ao alumínio (eka-Alumínio) e ao silício (exa-Silício), cujas massas atômicas ficariam compreendidas entre 65 e 75”
Ou seja, Mendeleev afirmava que as propriedades dos elementos são uma função periódica de suas massas atômicas.
A tabela periódica atual não é uma cópia fiel da tabela de Mendeleev: é mais aperfeiçoada. Não pela aparição de elementos que ocupam os espaços vazios destinados a eles, mas por causa de um conceito estabelecido em 1913: o número atômico.
Henry G. L. Moseley definiu que a verdadeira identidade de um elemento não está relacionada diretamente com a massa dele, mas com a carga nuclear do átomo que o representa. Assim, modificou levemente a tabela proposta por Mendeleev, permanecendo sua essência até hoje.
Conclusão
Terminado o trabalho, concluiu-se que a tabela periódica dos elementos químicos é conhecida como uma ótima fonte de informação quando se deseja saber características sobre os elementos, como: verificar quais são metais, quais os mais densos, os mais pesados ou reativos. Entretanto, a tabela periódica nem sempre foi assim, organizada e completa: dispor os elementos obedecendo as suas semelhanças já foi motivo de muita discussão e estudo científico, e, embora a tabela atual seja mais eficiente, sua formação é derivada de tantas outras mais primitivas.
É importante realçar também que a tabela periódica é muto importante, pois, permite, por exemplo, prever o comportamento de átomos e das moléculas deles formadas, ou entender porque certos átomos são extremamente reativos enquanto outros são praticamente inertes.
Bibliografia
• MAHAN Bruce M., MYERS Rollie J. Química: um curso universitário, São Paulo – SP: Editora Edgard Blücher LTDA, 2005. 4ª tradução americana, 7ª reimpressão. 592 págs.
• SARDELLA, Antônio. Curso de química: Química geral, São Paulo – SP: Editora Ática, 2002. 25ª Edição, 2ª impressão. 448 págs.
• Scerri, Eric (2007). The periodic table: Its story and its significance. Oxford: Oxford University Press.
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