HISTÓRIA DA TABELA PERIÓDICA - Parte 1  (QUIMICA) escrito em sexta 26 outubro 2007 16:39

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Blog de pre-vestibular :SÓ PARA AJUDAR O PESSOAL DO PRÉ-VESTIBULAR, HISTÓRIA DA TABELA PERIÓDICA - Parte 1

Fonte: Clube de Ciências do Centro Ciência Viva de Vila do Conde, Portugual

 

A HISTÓRIA

 

DA TABELA

 

PERIÓDICA

        

Textos extraídos dos trabalhos de:

Patrícia Isabel Magalhães Araújo; Sofia Raquel Magalhães Araújo;
Clara Ângela Magalhães Loureiro; Vânia Manuela Pereira Pinto;
Íris Raquel F. Sampaio da Costa,

do Clube de Ciências do Centro Ciência CV de Portugual.
SINTMOLB - Departamento de Química da UFMS.
C.A. dos Santos, do Instituto de Física da UFRGS

                              

Um pré-requisito necessário para construção da tabela periódica, foi a descoberta individual dos elementos químicos. Embora os elementos, tais como ouro (Au), prata (Ag), estanho (Sn), cobre (Cu), chumbo (Pb) e mercúrio (Hg) fossem conhecidos desde a antiguidade. A primeira descoberta científica de um elemento ocorreu em 1669, quando o alquimista Henning Brand descobriu o fósforo.

Durante os 200 anos seguintes, um grande volume de conhecimento relativo às propriedades dos elementos e seus compostos, foram adquiridos pelos químicos. Com o aumento do número de elementos descobertos, os cientistas iniciaram a investigação de modelos para reconhecer as propriedades e desenvolver esquemas de classificação.

A primeira classificação foi a divisão dos elementos em metais e não-metais. Isso possibilitou a antecipação das propriedades de outros elementos, determinando assim, se seriam ou não metálicos.

Veja, a seguir, um breve histórico:


ANTOINE LAVOISIER

E OS GRUPOS

Antoine Lavoisier (1743-94)

Primeiro químico a agrupar os vários elementos.

Classificação em grupos

Em 1789 Lavoisier publicou um dos livros mais influentes na química. Esse livro denominava-se de Traité Élémentaire de Chimie, e nele Lavoisier deu a conhecer uma lista de "substâncias simples que não poderiam ser decompostas por qualquer tipo de processo de análise", ou seja, deu a conhecer uma lista de elementos, dividindo-a em vários grupos.

No primeiro grupo ele colocou o oxigênio, o azoto ou nitrogênio, o hidrogênio, a luz e o calor.

No segundo grupo colocou o enxofre, o fósforo, o carbono, o cloro e o flúor. A estes elementos Lavoisier chamou-os de elementos "acídicos" uma vez que estes formavam um ácido quando reagiam com o oxigênio.

No terceiro grupo colocou os elementos metálicos: a prata, o arsênio, o bismuto, o cobalto, o cobre, o tungstênio e o zinco.

Finalmente no quarto grupo, colocou elementos a que chamou de simple earthy salt - forming substances: a lima (óxido de cálcio), a baryta (óxido de bário), a magnésia (óxido de magnésio), a alumina (óxido de alumínio) e a sílica (dióxido de silício). Lavoisier considerava este último grupo constituído por elementos uma vez que era difícil decompor estas substâncias em algo mais simples.

Sabemos agora que esses compostos não são mais do que combinações de vários elementos com o oxigênio que são difíceis de decompor.

J. W. DOBEREINER

E AS TRÍADES

J.W. Dobereiner (1780 -1849)

Agrupou os vários elementos em três
dando o nome de tríades.

O trabalho de Lavoisier foi bastante importante, uma vez que foi ele que implementou a idéia de que existe uma relação entre os vários elementos. Contudo, não conseguiu classificar os elementos tendo em conta uma propriedade específica desses mesmos elementos.

Foi Dobereiner, cientista alemão, que em 1817 tentou compor o "quebra-cabeça". Dobereiner percebeu que três elementos recentemente isolados, cálcio (Ca), estrôncio (Sr) e bário (Ba), tinham propriedades que eram muito semelhantes.

Pensou o seguinte: Se estes elementos eram muito semelhantes poderiam então ser relacionados quimicamente.

Observou o seguinte:

• O cálcio, o estrôncio e o bário existem naturalmente sob a forma de carbonatos e sulfatos que não se dissolvem na água e que não se decompõem facilmente quando aquecidos.

• Os cloretos de cálcio, estrôncio e bário são solúveis em água.

• Os óxidos quando dissolvidos em água dão origem a uma solução fortemente alcalina.

Estes três elementos foram isolados do mesmo modo; através da eletrólise de cloreto fundido por Davy em 1808.

Dobereiner observou também que a massa atômica relativa do estrôncio era praticamente a média aritmética das massas atômicas relativas dos elementos dos extremos, neste caso do cálcio, Ar (Ca) = 40, e do bário,  Ar (Ba) = 137, (40 + 138) : 2 = 88,5.

A massa atômica do elemento central da tríade era supostamente a média das massas atômicas do primeiro e terceiro membros. Lamentavelmente, muitos dos metais não podiam ser agrupados em tríades. Os elementos cloro, bromo e iodo eram uma tríade, lítio, sódio e potássio formava outra.

Elemento Massa Atômica
Cálcio 40
Estrôncio 88 >>> (40 + 137) / 2 = 8,5
Bário 137

A esta série de três elementos que apresentavam propriedades muito semelhantes ele denominou de Tríades. Em anos mais tarde descobriu mais dois grupos de tríades constituídos pelos seguintes elementos: cloro, bromo e iodo e lítio, sódio e potássio.

Dobereiner verificou que para além das propriedades serem semelhantes verificava-se ainda que a média aritmética das massas atômicas relativas dos elementos extremos era praticamente igual à massa atômica relativa do elemento do meio. Pensou então que tinha descoberto a chave do problema: todos os elementos da natureza deveriam ser agrupados em grupos de três.

A descoberta de Dobereiner ficou conhecida como a Lei das Tríades. Contudo, nem todos os elementos se podiam classificar deste modo. Surgiu então uma nova classificação.

JONH NEWLANDS

E AS OITAVAS

Propôs em 1863 a Lei das oitavas na qual os
elementos se
agrupavam em oito
tal como acontece na escala musical.

Antes de se propor uma nova classificação, era necessário descobrir as massas atômicas relativas dos vários elementos que eram conhecidos.

Em 1864, Newlands ordenou os elementos então conhecidos por ordem crescente de massas atômicas relativas. Newlands verificou que se considerasse J. A. R. Newlands, uma classificação baseada na massa atômica relativa, um dado elemento (por exemplo, o lítio) apresentava propriedades semelhantes ao oitavo elemento a contar a partir dele (isto é, o sódio). A esta relação Newlands chamou a Lei das Oitavas, que dizia ser uma espécie de repetição tal como ocorre com as oitavas da escala musical.

Apesar de ter sido ridicularizado pela Sociedade de Química de Londres, Newlands sugere, com a Lei das Oitavas, uma classificação sistemática onde surge pela primeira vez o princípio envolvido na atual classificação dos elementos.

Mas Newlands viu que a sua lei apenas funcionava corretamente para as duas primeiras oitavas, na terceira e nas seguintes não se verificava. Foram encontrados então dois grandes erros:

• em algumas colunas onde se encontram elementos com propriedades semelhantes, há elementos que não deveriam pertencer a essa coluna — por exemplo, os metais cobalto e níquel que se encontram entre o cloro e o bromo. Esta foi uma das razões para que a classificação de Newlands não fosse aceite.

Mas existe ainda mais um erro:

• O telúrio (Te) foi colocado antes do iodo, mas a sua massa atômica relativa é maior.

H Li Be B C N O
F Na Mg Al Si P S
Cl K Ca Cr Ti Mn Fe
Co,Ni C Zn Y In As Se
Br Rb Sr Ce,La Zr Di,Mo Ro,Ru
Pd Ag Cd Sn U Sb

Te

I Cs Ba,V Ta W Nb Au
Pt,Ir Os Hg Tl Pb Bi Th

        

LOTHAR MEYER

E AS CURVAS

(1830 – 95)

Relacionou o volume atômico
com o número atômico
dos elementos.

Em 1864 Lothar Meyer, químico alemão, estudou a relação existente entre o volume atômico dos elementos e as respectivas massas. Ele representou graficamente o volume atômico em função da massa atômica relativa.

Se repararmos, o lítio, sódio e potássio correspondem aos pontos mais altos da curva, assim como o rubídio e o césio, todos eles pertencem à mesma família. Foi fácil "construir" esta família, mas para formar outros grupos foi um pouco mais complicado uma vez que era mais difícil relacionar a sua posição relativa.

Da curva de Lothar Meyer foi possível chegar a uma classificação periódica dos elementos que tinham propriedades semelhantes.

Fonte: Marcelo Eichlere José Claudio Del Pino em Quím. Nova vol.23 n.6 São Paulo Dec. 2000

A curva demonstra que existe uma relação entre o volume atômico e a massa atômica relativa.

Dimitri Ivanovitch Mendeleev, um químico russo que trabalhava em conjunto com Lothar Meyer publicou em 1869 o seu trabalho. Mendeleev começou por estudar com especial cuidado os elementos constituintes de substâncias que se nos deparam no nosso dia-a-dia, como a água, os compostos orgânicos e o sal (cloreto de sódio).

Continuou o seu trabalho convencido de que todas as substâncias puras existentes, elementares ou compostas, eram formadas de diferentes modos, a partir das diversas classes de átomos — os elementos químicos  — resultando daí propriedades específicas para essas substâncias.

Pela análise cuidadosa, descobriu as propriedades de alguns elementos mais comuns na Natureza (hidrogênio, carbono, azoto, oxigênio, cloro, etc.), e anotou-as em cartões, um para cada elemento. Procurou, depois, dispor esses cartões de várias maneiras, de modo a encontrar a melhor forma de classificá-los.

E, aí, fez-se luz no seu espírito!

Os elementos ordenados segundo o valor do seu peso atômico apresentavam uma periodicidade nas suas propriedades! Eles deveriam, pois, ser arrumados de modo a que esta periodicidade fosse visível. Mendeleev tinha feito o mesmo que Newlands, mas com duas grandes diferenças:

• Mendeleev assumiu que a posição relativa de alguns elementos deveria ser alterada. Assim, por exemplo, o telúrio deveria ser colocado antes do iodo, embora a sua massa atômica relativa seja 127,60 e a do iodo seja 126,90. Assinalou também as inversões de outros pares de elementos como o árgon e o potássio, cobalto e níquel e tório e protactínio.

• Quando Mendeleev elaborou o seu quadro periódico alguns elementos ainda estavam por descobrir, pelo que deixou alguns espaços em branco.

A genialidade e ousadia de Mendeleev tornaram-se evidentes por ter previsto a existência de elementos então desconhecidos baseando-se na sua classificação.

Mendeleev deixou alguns espaços vazios na sua tabela para elementos como o ekaboro, o eka-alumínio e o eka-silício, que foram descobertos posteriormente e que se conhecem, atualmente, com os nomes de escândio, gálio e germânio, respectivamente.

Exemplo: No caso do germânio, Mendeleev previu uma massa atômica de 72 quando experimentalmente se verificou que é de 72,6 e uma densidade de 5,5 quando experimentalmente é de 5,47. Na tabela que construiu, Mendeleev associou os elementos de tal modo que:

• Os que constituem um grupo eram dotados de comportamento químico semelhante;

Havia um diferencial gradual nas propriedades reveladas pelos elementos dos vários grupos, sendo o sódio e o cloro os que mais se afastavam entre si pelos valores que apresentavam para essas propriedades;

Percorrendo a sua tabela, de elemento para elemento, por ordem crescente de massas atômicas, iam-se encontrando periodicamente os elementos de um mesmo grupo.

Daí a designação de Tabela Periódica dos Elementos.

O sistema periódico de Mendeleev obteve um grande êxito e é uma ferramenta imprescindível para os químicos atuais. Não obstante, esta classificação periódica não está isenta de defeitos. Assim, por exemplo, existem discrepâncias ao ordenar os elementos atendendo às suas massas atômicas. Também não é fácil encontrar uma única ligação para o hidrogênio dado que as suas propriedades são muito peculiares. Existe ainda uma separação nítida entre metais e não-metais, especialmente nos grupos centrais do sistema periódico.

Tabela periódica dealizada por Dimitri Mendeleev

Com o evoluir da Física no século XX e o conhecimento da estrutura do átomo, os cientistas começaram a interrogar-se sobre a periodicidade das propriedades químicas dos elementos, se esta não seria uma conseqüência da estrutura interna do átomo.

A descoberta do número atômico

Foi Moseley quem, ao considerar como unitária a carga do núcleo do átomo de hidrogênio, provou que as cargas positivas dos núcleos de todos os átomos são múltiplas daquele, designando-se esse número por número atômico que se representa por Z.

Em 1913, o cientista britânico Henry Moseley descobriu que o número de prótons no núcleo de um determinado átomo, era sempre o mesmo. Moseley usou essa idéia para o número atômico de cada átomo. Quando os átomos foram arranjados de acordo com o aumento do número atômico, os problemas existentes na tabela de Mendeleyev desapareceram.

Devido ao trabalho de Moseley, a tabela periódica moderna esta baseada no número atômico dos elementos. A tabela atual se difere bastante da de Mendeleyev. Com o passar do tempo, os químicos foram melhorando a tabela periódica moderna, aplicando novos dados, com as descobertas de novos elementos ou um número mais preciso na massa atômica, e rearranjando os existentes, sempre em função dos conceitos originais.

As últimas modificações 

A última maior troca na tabela periódica, resultou do trabalho de Glenn Seaborg, na década de 50. À partir da descoberta do plutônio em 1940, Seaborg descobriu todos os elementos transurânicos (do número atômico 94 até 102). Reconfigurou a tabela periódica colocando a série dos actnídeos abaixo da série dos lantanídeos.

Em 1951, Seaborg recebeu o Prêmio Nobel em química, pelo seu trabalho. O elemento 106 da tabela periódica é chamado seabórgio, em sua homenagem.O sistema de numeração dos grupos da tabela periódica, usado atualmente, é recomendado pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC). A numeração é feita em algarismos arábicos de 1 à 18, começando a numeração da esquerda para a direita, sendo o grupo 1, o dos metais alcalinos e o 18, o dos gases nobres.

Na Tabela Periódica moderna, os elementos são colocados em ordem crescente de número atômico.

     PRÓXIMO

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