Um dos objetos mais conhecidos e lembrados quando se fala de química é a
Tabela Periódica. A estrutura atual foi proposta por Dmitri Ivanovich
Mendeleiev em 1869 com o objetivo de reunir os sessenta elementos químicos então
conhecidos e agrupá-los de acordo com semelhanças em suas propriedades químicas.
Edição a partir da versão publicada pela IUPAC em 4
de maio de 2022.
Com diferentes formatações e quantidades de elementos que variam ao
longo do tempo, a Tabela Periódica é fonte de consulta preciosa tanto para
iniciantes quanto para os mais experientes. Existem até, propostas por novos
formatos como abaixo:
Tabela periódica em espiral.
Uma observação minha é que não importa muito a disposição dos elementos,
se estão em colunas ou espiral, uma vez que eles se encontram em ordem
crescente de número atômico, uma propriedade periódica. Mas, como você pode
imaginar, não faz muito sentido falar de tabela periódica ou de propriedades
periódicas sem antes falarmos dos elementos que a constituem. Sendo assim, a
pergunta mais importante agora é: o que é um elemento químico? Você verá, ao
longo deste tópico, que o significado de elemento não foi fácil de ser desenvolvido.
Tanto que sua história se confunde com a da própria tabela periódica.
QUATRO ELEMENTOS
Terra, água, ar e fogo.
A palavra elemento (do grego stocheion) não é nova para a humanidade
e os gregos (Tales de Mileto, Heráclito, Anaximandro e Anaxímenes) propuseram,
em momentos distintos, diferentes elementos como a fonte de onde a matéria se
originou. Sendo que Empédocles consolidou a hipótese dos quatro elementos,
incluindo a terra, formando assim, as quatro entidades de elementos que seriam
mantidos pelos alquimistas.
Empédocles (495 a 430 aec)
A concepção de que a mudança na proporção quantitativa dos elementos
constituintes podia levar à mudança nas propriedades e aparência dos corpos foi
a base teórica para a crença na transmutação de metais menos nobres naquele,
cuja combinação de qualidades seria a mais perfeita possível: o ouro. Em outras
palavras, mais ou menos fogo, seguido de água, terra ou ar era o suficiente
para alterar o estado de um corpo e transformá-lo em outro material. Por mais
absurdo que isto pareça hoje, mesmo para um estudante de ensino médio, fazia
sentido naquela época. Afinal, sabia-se que, com fogo, a carne se transformava
completamente ao assar. Mas era apenas uma pequena parte.
Essas tentativas foram empreendidas por alquimistas árabes e europeus
durante o período medieval. Nesse período, os quatro elementos de Empédocles e,
posteriormente, de Aristóteles, eram considerados como existentes em todas as
substâncias; os metais, por exemplo, não eram considerados como corpos simples.
“O QUÍMICO CÉTICO”
Capa do livro “The Sceptical Chymist”.
A partir do desenvolvimento do método científico, o uso de práticas e
explicações alquímicas para a natureza perderam cada vez mais o suporte em
evidências. No livro “The Sceptical Chymist”, de 1661, Robert Boyle afirma que os
elementos eram os constituintes que resultavam da análise química, ou seja, “os
verdadeiros limites extremos da análise química”. Isto deu início a uma
abordagem científica da química ao indicar uma direção na tentativa de definir
elemento químico.
Representação de uma reação de decomposição.
Em termos modernos o que Boyle viu, mas não conseguiu se expressar
adequadamente, foi que, quando se promove um fenômeno químico classificado como
análise ou decomposição, substâncias compostas são transformadas (ou
decompostas) nas substâncias simples dos elementos que a constituem, como se os
estivesse separando. Quando não é mais possível separar os elementos por
análise, significa que se chegou a um limite, à substância mais simples
possível.
Robert Boyle (1627
a 1691) em 1689.
Ainda em linguagem atual, substâncias compostas são constituídas de
átomos pertencentes a mais de um elemento químico, substâncias simples são
constituídas por átomos pertencentes a apenas um elemento químico. Mas observe,
a ideia de Boyle surgiu 142 anos antes de Dalton propor seu modelo atômico. Não
foi por incompetência ou incapacidade a forma como ele se expressou, apenas
apontou o que as evidências lhe diziam. Afinal, ele estava seguindo o método
científico.
Óxido de mercúrio no
estado sólido.
Um exemplo de reação de análise é a decomposição do óxido de mercúrio (HgO)
em gás oxigênio (O2) e mercúrio (Hg) líquido por aquecimento dele. Foi
assim que, em 1774, Joseph Priestley descobriu o gás oxigênio. Veja a equação
abaixo corretamente balanceada:
Joseph Priestley (1733 a 1804) entre 1794 e 1797.
“TRATADO ELEMENTAR DE QUÍMICA”
O ano de 1789, ano da publicação de “Traité Élémentaire de Chimie”,
trouxe um novo avanço na construção daquela que viria a ser a tabela periódica.
Lavoisier publicou nele uma lista com trinta e três substâncias elementares,
isto é que não podiam ser decompostas em reações químicas, e das quais muitas
fazem parte da tabela atual. Lavoisier classificou tais elementos em quatro
grupos: substâncias simples, metálicas, não metálicas e salificáveis ou
terrosas.
Capa do livro “Traité Élémentaire de Chimie”.
Sobre a ideia de substância simples, no livro “História da Química”, de
1992, Bensaude-Vincent e Stengers afirmam o seguinte:
“Se associarmos ao nome de elementos ou de princípios dos corpos a ideia
do último termo ao qual chega a análise, todas as substâncias que não podemos
decompor por meio algum são para nós elementos: não que possamos assegurar que
estes corpos, que nós consideramos como simples, não sejam eles mesmos
compostos de dois ou mesmo de um maior número de princípios, mas como estes
princípios jamais se separam, ou antes, como não temos nenhum meio de os
separar, eles comportam- se para nós como os corpos simples, e não devemos
supô-los compostos senão no momento em que a experiência e a observação nos
tenham fornecido a prova”.
Com a sistematização da Lei das proporções definidas por Joseph Louis
Proust e a lei da conservação da massa por Lavoisier, foi consolidado o
conhecimento que permitiu a John Dalton formular a lei das proporções múltiplas
pela qual os átomos se combinavam numa proporção fixa. Isto permitiu o cálculo
da massa atômica relativa dos átomos e, embora houvesse erros no cálculo de
alguns elementos, como o oxigênio, permitiu a identificação e relação
inequívoca entre os átomos e, consequentemente, as massas atômicas dos
elementos.
A proposta de Lavoisier e colaboradores (Louis Bernard Guyton de
Morveau, Claude Louis Berthollet e Antoine François de Fourcroy) de introduzir
uma nova nomenclatura para as substâncias químicas teve como princípio geral que
o nome da substância refletisse a sua composição; para tanto, a nova definição
de elemento foi essencial.
Na imagem acima temos Marie-Anne Paulze (esposa Lavoisier, esquerda),
Claudine Picardet (esposa de Morveau, com um livro), Claude Louis Berthollet,
Antoine-François Fourcroy, Antoine Lavoisier (sentado) e Louis-Bernard Guyton
de Morveau (direita). Imagine esta gente parada por horas nestas posições, faz
qualquer manequim challenge parecer coisa de criança.
Humor à parte, em seu livro, Lavoisier apresenta os resultados de quase vinte
e cinco anos de trabalho. Entre eles, uma tabela com aquelas que ele reconhece
serem substâncias simples, incluindo oxigênio, nitrogênio, hidrogênio, fósforo,
mercúrio, zinco e enxofre. Os resultados de decomposições de substâncias
compostas ou substâncias que não mais sofriam mais decomposição alguma. Uma
análise desta tabela demonstra que ele já reconhecia os metais como substâncias
simples. Apesar de se equivocar em relação a algumas, que são, na verdade,
substâncias compostas. Chamam mais a atenção ele tratar a luz e o calórico
(calor) como elementos.
Outro detalhe que compensa observar é o fato de Lavoisier usar em seu livro
as palavras “princípio”, “elemento”, “substância simples” e “corpo simples”
para referir a elemento químico. Pode parecer um erro grosseiro ou infantil aos
olhos do menos atento, mas passa longe disso. O conceito de elemento químico se
fundamenta no conceito de átomo. Como o trabalho de Lavoiser serviu de
inspiração para Dalton desenvolver o primeiro modelo atômico moderno, não havia
como ele acertar.
Tabela de substâncias simples de Antoine Lavoisier.
Lavoisier definiu um elemento como uma substância cujas unidades menores
não podem ser divididas em uma substância mais simples.
MASSA ATÔMICA
Em 1808, Dalton publicou um método provisório para se calcular as massas
atômicas dos elementos então conhecidos, isto se deu a partir de cálculos estequiométricos
inferências razoáveis.
Em 1815, o médico e químico britânico William Prout notou que as massas
atômicas pareciam ser múltiplas das massas atômicas do elemento hidrogênio.
TRÍADES
Em 1817, o físico alemão Johann Wolfgang Döbereiner começou a formular
uma das primeiras tentativas de classificar os elementos. Mas apenas em 1829,
ele descobriu que poderia organizar alguns dos elementos em grupos de três, com
os membros de cada grupo tendo propriedades relacionadas. Ele chamou esses
grupos de tríades. A relação entre as propriedades era a seguinte: o elemento
do meio tinha massa atômica igual à média aritmética simples entre as massas
dos outros dois.
Johann Wolfgang Döbereiner (1780 a 1849)
Por exemplo: carbono (C), nitrogênio (N) e oxigênio (O) possuem massas
12 u, 14 u e 16 u, respectivamente. 14 é a média aritmética simples entre 12 e
16. Na década de vinte do século XIX as massas conhecidas eram outras e ele
observou isto para quatro trios:
I — cálcio (Ca), estrôncio (Sr) e Bário (Ba);
II — enxofre (S), selênio (Se) e telúrio (Te)
III — cloro (Cℓ), bromo (Br) e iodo (I);
IV — lítio (Li), sódio (Na) e potássio (K).
Dessa forma, se você tentar aplicar o método dele aos elementos com suas
massas conhecidas hoje, talvez não seja tão preciso. Para se ter uma ideia a
respeito das massas atômicas conhecidas naquele período, as massas calculadas para
carbono, nitrogênio e oxigênio eram 5, 5 e 7, muito distantes de suas massas
reais.
Entre 1843 e 1857, já eram conhecidas dez tríades, três grupos de quatro
(tétrades) elementos e um grupo de cinco (pêntadas) elementos. Vários químicos identificaram
relações entre pequenos grupos, mas faltava ainda um esquema que pudesse
abranger todos.
Lista de Dalton (1806) para alguns elementos
conhecidos por massa atômica.
PARAFUSO TELÚRICO
O geólogo francês Alexandre-Émile Béguyer de Chancourtois notou que os
elementos, quando ordenados por suas massas atômicas, exibiam propriedades
semelhantes em intervalos regulares. Em 1862, ele criou um gráfico
tridimensional, chamado de "vis telurique", literalmente traduzido
como “parafuso telúrico”, em homenagem ao elemento telúrio, que caiu perto do
centro do diagrama.
“Desenho do parafuso telúrico”.
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Alexandre-Émile Béguyer de Chancourtois (1820 a
1886)
Organização original de de Chancourtois dos
elementos.
Com os elementos dispostos em espiral na superfície lateral de um
cilindro por ordem crescente de peso atômico, de Chancourtois viu que elementos
com propriedades semelhantes se alinhavam verticalmente. Infelizmente ele publicou
o trabalho de forma que que os químicos pouco se atentaram para suas ideias.
Usou termos de geologia e não apresentou gráficos.
VALÊNCIA E MASSA RELATIVA
Em 1964, duas tabelas semelhantes foram publicadas. A primeira delas
duas se baseava no conceito de valência, um número que indica a capacidade que
um átomo de um elemento tem de se combinar com outros átomos, do mesmo elemento
ou de outros.
Tabela periódica
proposta por Meyer em 1864.
O conceito de valência foi uma contribuição, entre tantas outras, de
August Kekulé. O químico alemão Julius Lothar Meyer publicou essa tabela com 44
elementos. Pela primeira vez uma tabela periódica que não dependesse de massas
atômica era proposta.
Julius Lothar Meyer (1830 a 1865)
O químico inglês William Odling publicou um arranjo de 57 elementos
ordenados com base em suas massas atômicas relativas. Apesar de algumas
irregularidades e espaços, ele notou que parecia haver uma periodicidade de
massas atômicas entre os elementos.
LEI DAS OITAVAS
Entre 1863 e 1866 publicou artigos com uma classificação dos 62
elementos conhecidos. Ele notou tendências recorrentes nas propriedades físicas
dos elementos em intervalos recorrentes de múltiplos de oito na ordem do número
de massa. De forma semelhante às notas musicais, onde uma nota dó, por exemplo,
só sucede outra nota dó após passarmos pelas sete notas musicais,
completando-se a volta na oitava.
Tabela periódica de Newlands, apresentada em 1866 e
baseada na lei das oitavas.
Em música, uma oitava é o intervalo entre uma nota musical e outra com a
metade ou o dobro de sua frequência. Se você já ouviu falar os termos “uma
oitava acima” ou “uma oitava abaixo”, estas expressões significam dizer que uma
nota está uma oitava acima significa dizer que a nota é a mesma, porém ela está
em uma região mais aguda do instrumento. Na oitava abaixo, está na região mais
grave.
John Alexander Reina Newlands (1837 a 1898)
A ideia foi boa, mas tinha problemas. Pois não deixou lacunas para
possíveis elementos futuros e, em alguns casos, tinha dois elementos na mesma
posição na mesma oitava. As propriedades do ferro não são parecidas com as do
enxofre e as do oxigênio, e nem o comportamento do manganês lembra o do fósforo
ou o do nitrogênio. Observe a segunda linha, lítio (Li), sódio (Na), potássio
(K), rubídio (Rb) e césio (Cs) apresentam muito em comum entre si, mas cobre
(Cu), prata (Ag) e ósmio (Os) não.
Em virtude da comparação com a escala musical, a Chemical Society se
recusou a publicar seu trabalho. Uma curiosidade: William Odling era o presidente
da Chemical Society naquela ocasião.
Conta-se mesmo que, em ocasião em que Newlands exibia seu trabalho
perante os membros da London Chemical Society, o físico Carey Foster teria
perguntado a Newlands se este, por acaso, não teria descoberto também alguma
lei distribuindo os elementos na ordem crescente das iniciais de seus nomes.
A TABELA DE MENDELEEV
Elementos carbono (C), nitrogênio (N) e oxigênio (O) em ordem crescente
de massa da esquerda para a direita.
Em 1869, o químico russo Dmitri Mendeleev arranjou 63 elementos distribuindo-os
em várias colunas por ordem crescente de massa atômica, observando propriedades
químicas recorrentes em todas elas. Mendeleev os organizou em cartões,
escrevendo seus símbolos e massas atômicas neles.
Como sabia algumas de suas propriedades fez o seguinte: Posicionou os
cartões contendo os respectivos símbolos e massas dos elementos em ordem
crescente da esquerda para a direita. Partiu do lítio (Li), e chegou no flúor
(F). Após este, o próximo cartão disponível era o do sódio (Na), com
propriedades químicas bem semelhantes às do lítio. Deixou vago o espaço à
direita do flúor e posicionou o sódio abaixo do lítio. Deixando clara sua
intenção de organizar algo de modo a unir os elementos de acordo com suas
propriedades químicas.
A imagem acima é uma ilustração da estrutura obtida por Mendeleev. Anos
mais tarde, onde não havia cartão (elemento) para preencher, outros elementos
foram encontrados, como o Gálio (Ga) e o Germânio (Ge). Inclusive com estes
apresentando massas atômicas intermediárias a seus vizinhos. Da forma como se
apresenta parece e muito com a Lei das Oitavas de Newlands. Veja como foi sua
primeira tentativa:
Primeira tentativa de Mendeleev em 1869.
Dois fatores distinguem a tabela de Mendeleev em relação à “lei das
oitavas”. A primeira diferença reside no espaçamento entre os elementos para
que outros, diferentes dos demais e ainda não descobertos, ocupassem essas vagas
ociosas. Convém lembrar que Meyer também propôs isto. A segunda, e mais
importante decisão, foi ignorar ocasionalmente a ordem sugerida pelas massas
atômicas e trocar elementos adjacentes, tais como o telúrio (Te) com iodo (I) e
níquel (Ni) com cobalto (Co), para classificá-los corretamente nas famílias
químicas. Veja que, em parte, isto se deve à dificuldade em obter as massas atômicas
corretamente. Isto, por sua vez, vinha da falta de técnicas adequadas para
purificar as substâncias onde esses elementos eram encontrados.
Veja que a aparência é bem diferente da atual. Mas já se observa ali os
metais alcalinos (Li, Na, K, Rb e Cs) e os halogênios (F, Cℓ, Br e I)
corretamente alinhados. Os metais alcalinos terrosos se encontram separados,
mas em dois grupos apenas. Cromo (Cr), molibdênio (Mo) e tungstênio (W) são uma
mesma coluna na tabela atual. O mesmo se observa para cobre (Cu) com prata (Ag)
e zinco (Zn) com cádmio (Cd). Em resumo, não está perfeita, mas já se observa
uma forma. Veja a segunda versão:
Segunda versão em 1870.
Veja o canto direito da tabela ampliado:
Note os metais alcalinos terrosos (Be, Ca, Sr e Ba) estão alinhados,
resta o magnésio (Mg) se juntar a eles. Por outro lado, o sódio (Na) e o flúor
(F) se separaram dos metais alcalinos e halogênios, respectivamente. Nunca é
demais lembrar que ele estava tateando no escuro até encontrar a forma ideal.
Veja cobre (Cu), prata (Ag) e outro (Au) alinhados com o sódio (Na) e
hidrogênio (H). Mesmo detalhe para magnésio (Mg) em relação a zinco (Zn),
Cádmio (Cd) e mercúrio (Hg).
Mesmo quando Mendeleev corrigiu as posições de alguns elementos, ele
pensou que alguns relacionamentos que ele poderia encontrar em seu grande
esquema de periodicidade não poderiam ser encontrados porque alguns elementos
ainda não foram descobertos, e que as propriedades de tais elementos não
descobertos seriam deduzidas de suas relações esperadas com outros elementos.
Em 1870, ele tentou caracterizar os elementos ainda não descobertos e deu
detalhes previsões por três elementos, que ele chamou eka-boro, eka-alumínio e
eka-silício. Observe os traços abaixo de boro (B), alumínio (Aℓ) e silício
(Si).
TERRAS RARAS
Em 1871, Mendeleev expandiu ainda mais suas previsões. Publicou uma
terceira versão de sua tabela.
Na versão de 1871, alguns deles estão em oito colunas e já se observa algo
mais parecido com as versões mais modernas. Mas não foi um quebra-cabeças fácil
de resolver. Mendeleev abandonou suas tentativas de incorporar os metais de
terras raras no final de 1871. Sua ideia foi continuada pelo químico
austríaco-húngaro Bohuslav Brauner, que procurou encontrar um lugar na tabela periódica
para os metais de terras raras. Mendeleev mais tarde se referiu a ele como
"um dos verdadeiros consolidadores da lei periódica".
Versão de 1871 da tabela periódica.
As terras raras ou metais de terras raras são, de acordo com a
classificação da IUPAC, um grupo relativamente abundante de 17 elementos
químicos, dos quais 15 pertencem na tabela periódica dos elementos ao grupo dos
lantanídeos (elementos com número atómico entre Z = 57 e Z = 71, isto é do
lantânio (La) ao lutécio (Lu)), aos quais se juntam o escândio (Sc), de Z = 21
e o ítrio (Y) de Z = 39. Elementos que ocorrem nos mesmos minérios e apresentam
propriedade físico-químicas semelhantes.
Além das previsões de escândio (Sc), gálio (Ga) e germânio (Ge), a
tabela de Mendeleev em 1871 deixou muito mais espaços para elementos não
descobertos, sem, no entanto, deixar previsões detalhadas de suas propriedades.
No total, ele previu dezoito elementos, sendo que apenas metade deste número foi
descoberta posteriormente.
Tanta dificuldade em desvendar a forma da tabela e as reais posições dos
elementos tinha motivo. Falta uma parte muito importante do quebra-cabeças. E
esta parte não estava explícita na tabela periódica em si. Ela dependia dos
trabalhos de físicos e químicos que ainda estavam por vir. Falo dos modelos
atômicos., o arranjo atual da tabela periódica, assim como qualquer área da
química, só faz sentido se analisado sob a ótica dos modelos atômicos.
Nenhuma das propostas foi aceita de imediato ou aclamada como uma grande
descoberta. Muitos contemporâneos acharam abstrato demais para ter algum valor
significativo. Dos que propuseram suas versões, Mendeleev foi quem mais se
esforçou para promover sua visão de periodicidade.
Nas duas décadas que se seguiram, elementos previstos por Mendeleev
foram descobertos e sua versão da tabela periódica foi universalmente
reconhecida como um conhecimento químico básico. Mas o debate sobre a posição
dos metais de terras raras continuava.
Bohuslav Brauner (1855 a 1935)
GASES NOBRES
O final do século XIX e o início do XX trouxeram descobertas que
impactaram a ciência como um todo, isto não é nenhuma novidade. É de se
esperar, portanto, que a tabela periódica também seja impactada por parte
dessas descobertas. Ainda mais quando elas têm origem nas mesmas pessoas que
contribuíram para o desenvolvimento dos modelos atômicos.
Em 1894, os britânicos William Ramsay (químico) e Lorde Rayleigh (físico)
isolaram o gás argônio do ar e determinou tratar-se de um novo elemento. O
argônio (Ar), no entanto, não se envolveu em nenhuma reação química, algo
incomum para um gás. Sua descoberta levou à especulação de uma coluna entre os
halogênios e os metais alcalinos. Mas um elemento só não justificaria a criação
de uma coluna.
Sir William Ramsay (1852 a 1916)
Em 1896, Ramsay testou os dados de um relatório no qual era dito haver
um gás inerte obtido de uma amostra de uraninita (U3O8).
Ao realizar o mesmo experimento com a cleveíta (UO2), verificou que
o gás inerte era um novo elemento. Esta descoberta foi corrigida pelo químico
britânico William Crookes, pois dados espectrais deste novo elemento combinaram
outros obtidos da luz do sol em 1868, identificando este novo elemento como o
hélio (He). Ele sugeriu a existência de um gás entre hélio (massa 4) e argônio
(massa 36) com uma massa atômica igual a 20.
Fragmento de uma tabela periódica publicada por
Ramsay em 1896.
Em 1898, o próprio Ramsay identificou o neônio, criptônio (Kr) e o
xenônio (Xe) ao separar os gases componentes do ar. Em um intervalo de tempo
inferior a cinco anos, cinco gases inertes se encontravam recém-descobertos (agora
gases nobres) e foram colocados em uma única coluna na tabela periódica.
Fragmento de uma tabela periódica publicada por
Ramsay em 1900.
A descoberta dos gases nobres e a necessidade de incluir os elementos terras
raras na tabela periódica levou Alfred Werner, químico e suíço, em 1905, a
propor uma tabela com trinta e duas colunas. Ele determinou que os elementos de
terras raras (lantanídeos), treze dos quais eram conhecidos, estavam dentro
dessas novas colunas.
Alfred Werner (1866 a 1919)
A proposta de Werner deixou a tabela periódica de 1905 mais parecida
ainda com sua versão atual. Na de nossos duas são encontradas as mesmas trinta
e duas colunas separadas em duas regiões, uma maior acima e outra menor abaixo.
Tabela de 32 colunas de Werner.
RADIOATIVIDADE E NÚMERO ATÔMICO
O estudo da radioatividade contribuiu de forma direta e indireta para a
atualização da tabela periódica. Foram os estudos de minérios de urânio, um
elemento radioativo, por exemplo, que permitiram a descoberta do gás hélio. As
partículas alfa foram imprescindíveis no desenvolvimento do modelo de Rutherford
e na descoberta do número atômico.
Este mesmo gás hélio que, em 1902, Ernest Rutherford percebeu estar
relacionado à transmutação de vários elementos radioativos, entre eles o rádio
(Ra), actínio (Ac), tório (Th) e o próprio urânio (U). Esses elementos
radioativos (denominados "radioelementos") foram colocados na parte
inferior da tabela periódica, pois eram conhecidos por terem massas atômicas
maiores que os demais elementos, embora sua ordem exata não fosse conhecida. Os
pesquisadores acreditavam que ainda havia mais elementos radioativos seriam
descobertos.
Em 1907, descobriu-se que o tório e o radiotório, produtos de decaimento
radioativo, eram fisicamente diferentes, mas quimicamente idênticos; isso fez
com que Frederick Soddy propusesse, em 1910, que eles eram o mesmo elemento,
mas com diferentes pesos atômicos. Mais tarde, Soddy propôs chamar esses
elementos com identidade química completa: “isótopos”, do grego para "o mesmo lugar".
Em 1913, o holandês e físico amador Antonius van den Broek foi o
primeiro a propor que o número atômico (carga nuclear) é determinante para a
colocação de elementos na tabela periódica. Ele calculou corretamente o número
atômico de todos os elementos até o número atômico 50. No entanto, Van den
Broek não tinha nenhum método para verificar experimentalmente o número atômico
de elementos; assim, eles ainda eram considerados uma consequência da massa
atômico, que permaneceu em uso na ordem de elementos.
Antonius Van den Broek (1870-1926)
Como já foi citado no tópico sobre o modelo atômico de Bohr, Henry Moseley
estava determinado a testar a hipótese de Van den Broek. Após um ano de
investigação das linhas de Fraunhofer de vários elementos, ele encontrou uma
relação entre o comprimento de onda do raio-X de um elemento e seu número
atômico. Com isso, Moseley obteve as primeiras medições precisas de números
atômicos e determinou uma sequência absoluta para os elementos, permitindo que
ele reestruturasse a tabela periódica. A pesquisa de Moseley resolveu imediatamente
discrepâncias entre as massas atômicas e as propriedades químicas, onde o sequenciamento
por massa atômica somente resultava em grupos contendo elementos com
propriedades químicas inconsistentes entre si. Por exemplo, suas medições de
comprimentos de onda de raios-X permitiram-lhe colocar corretamente argônio (Ar),
de Z = 18, antes potássio (K), de Z = 19, cobalto (Co), de Z = 27, antes níquel
(Ni), de Z = 28, bem como telúrio (Te), de Z = 52, antes do iodo (I), de Z = 53,
em conformidade com tendências periódicas. A determinação dos números atômicos
também esclareceu a ordem dos elementos quimicamente semelhantes de terras
raras; também foi usado para confirmar ou refutar reinvindicações pelas descobertas
de novos elementos.
Karl Manne Siegbahn (1886 a 1978)
O físico sueco Karl Siegbahn continuou o trabalho de Moseley para
elementos mais pesados que o ouro (Au), de Z = 79, e constatou que o elemento
mais pesado conhecido na época, urânio, tinha o número atômico 92. Ao
determinar o maior número atômico identificado, as lacunas na sequência
numérica atômica foram determinadas conclusivamente e, quando um número atômico
não tinha um elemento correspondente conhecido, eventualmente ela foi
preenchida com a descoberta do elemento.
TABELA PERIÓDICA NA ATUALIDADE
O formato popular da tabela periódica, também conhecido como forma comum
ou padrão, é atribuído ao químico estadunidense Horace Groves Deming.
Versão de Deming da tabela
periódica publicada em 1928.
Horace Groves
Deming (1885 a 1970)
Em 1923, Deming publicou uma versão curta semelhante à de Mendeleev e com
dezoito colunas. A empresa farmacêutica Merck preparou um guia com a forma de
18 colunas de Deming em 1928, esta versão foi amplamente distribuída nas
escolas estadunidenses. Por volta da década de 1930, a tabela estava aparecendo
em livros-textos e enciclopédias de química.
METAIS E AMETAIS
Desde então a tabela periódica recebeu o acréscimo de elementos quando
eles foram descobertos, sejam eles elementos naturais ou artificiais.
Totalizando os elementos químicos atualmente conhecidos, de números atômicos 1
a 118 (em maio de 2023) estão dispostos em dezoito colunas, denominadas grupos
ou famílias (verticais) e sete períodos (horizontais). Os lantanídeos e actinídeos
se encontram separados em linhas abaixo, mas pertencem ao sexto e sétimos
períodos, respectivamente. Nela, os elementos estão divididos em duas
principais categorias: metais e ametais.
Tabela periódica atual com os ametais em destaque.
Os metais em geral possuem cor brilhante, são bons condutores de calor e
eletricidade, são maleáveis e dúcteis, ou seja, são facilmente moldados em fios.
Os ametais, por sua vez, podem se apresentar na forma líquida, gasosa ou sólida,
não são bons condutores de calor ou eletricidade e não podem ser moldados. Observa-se
a formação de uma “escada” na “fronteira” entre metais (vermelho) e ametais
(azul), veja:
Com a tabela completa fica assim:
Tabela periódica recente com uma linha separando
metais de ametais.
REPRESENTATIVOS E DE TRANSIÇÃO
Os elementos são divididos em outro par de categorias: representativos e
de transição. Esta última se divide ainda entre os de transição interna e os de
transição externa. Dividindo a tabela periódica em elementos de transição
(vermelho) e elementos representativos (azul), fica assim:
Se dividirmos a tabela em dezoito colunas. Os representativos se
encontram nas colunas 1, 2 e de 13 a 18. Os de transição externa se encontram
nas colunas de 3 a 12 e os de transição se encontram no setor abaixo das
dezoito colunas.
Note que, com isto, algumas observações são possíveis. Todos os ametais
(azul) são elementos representativos, mas nem todos os elementos
representativos são ametais, alguns deles são metálicos (laranja). Todos os
elementos de transição são metais, mas nem todos os metais são elementos de
transição, sendo que estes se dividem em transição externa (vermelho) e interna
(vermelho escuro).
FAMÍLIAS E PERÍODOS
Apesar de termos 18 grupos verticais, apenas cinco deles recebem nomes
próprios, devido a suas propriedades. Os metais alcalinos (vermelho) são assim
chamados por formarem bases fortes, também nomeadas de álcalis ou hidróxidos pelos
químicos, os alcalinos terrosos (amarelo) também formam hidróxidos e são pouco
solúveis em água, por isto o sobrenome terroso na família.
Para explicar as duas próximas famílias é importante que você entenda de
onde vem o termo “gênio” em alguns contextos, que tem sua origem na palavra “gênese”,
que significa criação. Depois desta enrolação, chamamos os calcogênios (rosa) assim
por eles serem os formadores de cal, nome antigo dado a muitos minérios. Já os
halogênios (azul) são os formadores de sais (halo).
Os gases nobres (marrom), por sua vez, são assim chamados por seus
átomos não se combinarem com outros átomos para formar substâncias. Formam
substâncias monoatômicas e só. Ao menos era isto o que pensavam quando foram
descobertos. E é assim que trataremos até o momento adequado.
Destacam-se também nesta última tabela as duas linhas horizontais à
parte dela: são as séries dos lantanídeos ou lantanoides (verde) e a dos actinídeos
ou actinoides (laranja). Os nomes delas se devem aos elementos lantânio (La) e actínio
(Ac) que, respectivamente, estão à esquerda dessas séries.
Quanto aos períodos, trata-se das linhas horizontais da tabela
periódica. São em um total de sete, por enquanto, variam de tamanho devido às
quantidades de elementos que abrigam.
O primeiro período possui apenas dois elementos, hidrogênio (H) e hélio
(He). O segundo e o terceiro possuem oito elementos cada. O quarto e o quinto
possuem dezoito elementos cada. Por fim o sexto e o sétimo possuem trinta e
dois elementos cada. Por isto a tabela é mais larga em sua base quando a
comparamos com a parte superior.
Não é demais lembrar que as séries dos lantanídeos e actinídeos pertencem
ao sexto e sétimo períodos, respectivamente.
OUTRAS TABELAS PERIÓDICAS
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