Por que 2019 é o ano da tabela periódica

[Fúria da cidade]

A tabela periódica dos elementos químicos ajudou a sistematizar e a organizar o conhecimento científico Imagem: Getty Images

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Iniciativa faz parte de esforço simbólico da ONU para 'aumentar a consciência global e a educação em ciências básicas'.

Ela está presente em todos os laboratórios - dos escolares aos mais sofisticados centros de pesquisas científicas do mundo. Estampa livros e apostilas didáticas, pode ser o terror de alunos do Ensino Médio, mas também é um ícone pop. As releituras fazem a alegria de nerds.

Ela, a Tabela Periódica dos Elementos Químicos, ajudou a sistematizar e a organizar o conhecimento científico e é a homenageada deste ano de 2019 pela Organização das Nações Unidas (ONU).

A ONU proclamou 2019 como sendo o Ano Internacional da Tabela Periódica, em um esforço simbólico para "aumentar a sua consciência global e a educação em ciências básicas", conforme declarou em comunicado oficial.

A tabela original reúne os 63 elementos químicos conhecidos, listados em ordem de sua massa atômica e agrupados por suas propriedades físico-químicas.

O anúncio foi celebrado pela comunidade científica. Quando a ONU tornou pública a decisão, a presidente da União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC, na sigla em inglês), Natalia Tarasova, afirmou que se sentia "satisfeita e honrada" pelo ano de 2019, enfatizando a importância da "comunicação do conhecimento químico em benefício da humanidade".

A IUPAC emitiu ainda uma nota afirmando que a ONU estava reconhecendo "a importância de aumentar a conscientização global de como a química promove o desenvolvimento sustentável e fornece soluções para desafios globais em energia, educação, agricultura e saúde".

Mendeleev

A escolha do ano não foi por acaso. Há 150 anos, um cientista russo chamado Dmitri Mendeleev (1834-1907) criou a primeira tentativa de organização dos elementos químicos em um formato semelhante ao atual.

Ele foi engenhoso em sua concepção. Primeiro, fez uma cartela para cada um dos então 63 elementos conhecidos - cada qual com seu símbolo, sua massa atômica e suas propriedades físico-químicas. Então as organizou em ordem crescente, conforme suas massas atômicas. Agrupou ainda os elementos com propriedades semelhantes. Nascia sua Tabela Periódica.

"A genialidade de Mendeleev está em sua longa dedicação e empenho na organização dos elementos. Anteriormente outros pesquisadores já organizavam os elementos segundo alguns critérios de periodicidade, mas foi com Mendeleev que atingimos um determinado ápice nesta organização", analisa o químico Luís Roberto Brudna Holzle, professor da Universidade Federal do Pampa em entrevista à BBC News Brasil.

As vantagens em relação aos modelos anteriores eram visíveis. A tabela do russo permitia vislumbrar semelhanças e relações, em análises na vertical, na horizontal e na diagonal. Mendeleev foi ainda o primeiro a deixar espaços vazios, prevendo a descoberta de novos elementos.

"Muitas pessoas criaram tabelas de elementos antes de Mendeleev e alguns perceberam as lacunas possíveis nela. Mas Mendeleev não apenas sugeriu os lugares onde os elementos faltantes poderiam ficar, como também previu suas propriedades", comenta à BBC News Brasil o químico e escritor Mark Lorch, professor de comunicação científica da Universidade de Hull, na Inglaterra.

"Outro ponto fundamental é que ele reconheceu que o peso atômico de um elemento não era o fator importante para descobrir onde ele deveria ser colocado. Em vez disso, Mendeleev priorizou as propriedades do elemento", explica Lorch.

A biografia de Mendeleev também é fascinante. Ele nasceu na cidade de Tobolsk, na Sibéria, caçula em uma família de 17 irmãos. Seu pai era diretor de escola - mas acabou perdendo o cargo quando ficou cedo, no mesmo ano em que o futuro cientista nasceu. A mãe trabalhava em uma fábrica de cristais que havia sido fundada por seu avô.

O menino destacava-se na escola. Quando seu pai morreu e um incêndio destruiu a fábrica onde sua mãe trabalhava, ela decidiu usar todas as economias não para reconstruir o patrimônio, mas sim para investir na educação do filho. Mudaram-se então para Moscou e, em seguida, para São Petersburgo - onde Mendeleev cursaria a universidade.

A organização dos elementos em sua tabela foi feita em 1869 quando ele escrevia um livro de química inorgânica. Ele tinha 35 anos.

"Mendeleev não apenas tabulou os elementos. Ele notou padrões em suas propriedades e então deixou lacunas para os elementos que ainda não haviam sido descobertos. Ele também previu com precisão as propriedades químicas e físicas dos elementos ausentes", afirma Lorch.

"À primeira vista, a tabela de Mendeleev não se parece muito com a que estamos acostumados", completa o professor. "Mas quando você dá uma volta de 90 graus à tabela de Mendeleev, a semelhança com a versão moderna se torna aparente. Por exemplo, os halogênios - flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br) e iodo (I)- todos aparecem próximos um do outro."

Vodca

Uma história muito atribuída ao químico é de que ele teria sido inventor da fórmula contemporânea da vodca. Segundo a versão, ele teria padronizado em 40% o teor alcoólico do destilado, quando nomeado, pelo governo russo, responsável por definir as regras básicas da produção.

Essa lenda chegou a ser utilizada até pelo marketing da marca Russian Standard, que chegou a produzir materiais dizendo que "em 1894, Dmitri Mendeleev, o maior cientista de toda a Rússia, recebeu a missão de estabelecer o padrão de qualidade imperial da vodca russa" e que a bebida produzida por eles hoje segue os parâmetros "da mais alta qualidade de vodca russa conforme regras aprovadas pela comissão do governo liderada por Mendeleev".

Mas não é bem assim. É verdade que o cientista foi o chefe do Arquivo de Pesos e Medidas de São Petersburgo, a partir de 1892, e que capitaneou o órgão em um sua transformação em agência governamental. Contudo, pesquisadores afirmam que tal instituição nunca definiu normas da produção de vodca - mas, sim, zelava pela existência daquela que já existia. A proporção etílica de 40% da bebida foi definida pelo governo russo em 1843 - na época, Mendeleev tinha apenas 9 anos.

Importância da tabela

Ao organizar de forma clara as informações importantes e facilitar a criação de relações, a Tabela Periódica de Mendeleev contribuiu para os avanços científicos do século 20. E segue contribuindo.

"O modo mais importante pelo qual a tabela ajuda a desenvolver a ciência é graças à maneira incrivelmente elegante com que ela apresenta uma grande quantidade de informações químicas e físicas", acredita o professor Lorch. "Por isso, é uma ferramenta incrivelmente útil."

"Para um químico, basta uma olhada na tabela para saber como um elemento pode reagir, se é um bom condutor elétrico, qual sua maleabilidade e muito mais", acrescenta Lorch.

O químico Holzle compara a tabela de Mendeleev a um quebra-cabeças, em que as peças faltando passaram a servir de pistas para que futuros pesquisadores descobrissem e caracterizassem os demais elementos. "Após preencher tais espaços, a tabela serviu - e ainda serve - como uma espécie de mapa de comunicação", explica.

"A padronização internacional permite a facilitação na fluência de comunicação entre os químicos de diversas nacionalidades", ressalta o professor. "Além disso, também é útil na área educacional, permitindo a troca de materiais, ideias e criatividade entre professores e estudantes."

"O desenvolvimento da Tabela Periódica dos Elementos é uma das realizações mais significativas da ciência e um conceito científico unificador, com amplas implicações em astronomia, química, física, biologia e outras ciências naturais", enfatiza o comunicado da IUPAC. "É uma ferramenta única que permite aos cientistas prever a aparência e as propriedades na matéria na Terra e no Universo."

"Elementos químicos desempenham um papel fundamental em nossas vidas diárias e são cruciais para a humanidade", afirma a instituição.

Embora a ONU tenha definido que todo o ano de 2019 será em homenagem à Tabela Periódica, sem delimitar uma data exata, algumas são possíveis de ser consideradas. Conforme lembra o professor Lorch, convencionou-se reservar ao 7 de fevereiro o Dia da Tabela Periódica. "É porque foi nesta data, em 1863, que o químico inglês John Newlands publicou uma tabela de elementos baseada naquilo que ele chamou de 'lei das oitavas'", conta.

Um dos tantos precursores da Tabela Periódica, Newlands, que viveu entre 1837 e 1898, propôs uma classificação em que fez uma analogia às oitavas da música - em seu caso, cada elemento químico foi organizado de modo a ter um comportamento semelhante ao oitavo seguinte da tabela.

"Uma alternativa seria celebrar o 6 de março", sugere Lorch. "Afinal, foi nesta data, em 1869, que Mendeleev apresentou sua tabela para a Sociedade Química Russa."

Descobertas recentes

Em termos de design, a Tabela Periódica contemporânea é uma evolução a partir do conceito de Mendeleev. Não foi uma criação estanque.

Tabela periódica em formato de linha de metrô, concebida pelo professor Mark Lorch Imagem: Tabela Periódica.org

"A genialidade de Mendeleev estava no que ele deixou de fora de sua tabela. Ele reconheceu que certos elementos estavam faltando, ainda a serem descobertos. Então, onde outros se limitaram a publicaram o que era conhecido, Mendeleev deixou espaço para o desconhecido", pontua Lorch. "Ainda mais surpreendente, ele previu com precisão as propriedades dos elementos que faltavam."

"Os quatro elementos mais recentes da Tabela Periódica, os 113, 115, 117 e 118, foram totalmente adicionados à Tabela Periódica, com a aprovação de seus nomes e símbolos, em 28 de novembro de 2016", informa a IUPAC.

Nihônio (Nh), moscóvio (Mc), tennessino (Ts) e oganessono (Og) estão na sétima linha da tabela e são elementos que não existem na natureza. Foram criados por aceleradores de partículas a partir de colisões de elementos menores. Seus átomos sobrevivem por apenas frações de segundo. Nihônio foi criado três vezes por cientistas japoneses entre 2004 e 2012. Um grupo de pesquisadores americanos e russos produziram moscóvio, tennessino e oganessono.

Outras versões da Tabela Periódica vez por outra são propostas. Professor Lorch fez uma tabela periódica inspirada naquele estilo tradicional de mapas de metrô. No site TabelaPeriodica.org, o professor Holzle disponibiliza uma curiosa versão em códigos QR - basta apontar o celular para cada elemento para obter as informações completas sobre o mesmo.

https://noticias.uol.com.br/ciencia.../por-que-2019-e-o-ano-da-tabela-periodica.htm

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[Giuseppe]

Acho muito joia a tabela periódica do jeito que ela é. Dificilmente vão trocar por outra.

 

[Fúria da cidade]

Pra mim o que mais gosto na tabela periódica é que os nomes da grande maioria dos elementos são no idioma "mãe" dos que mais gosto: latim.

Ah se a Informática tivesse nascido bem mais cedo como eu amaria infinitamente mais se as linguagens de programação fossem em latim.

 

[Fúria da cidade]

Tabela periódica faz 150 anos

Em 1869, o químico russo Dmitri Mendeleev apresentou a 1ª versão da tabela, organizando os elementos então conhecidos numa forma bem próxima da atual

Elementos da tabela periódica do professor Henrique Toma no Institudo de Química da USP

Gabriel Cabral/Folhapress
31.mar.2019 às 2h00
Gabriel Alves
São Paulo

Há 150 anos, quando pouco mais de 60 elementos químicos eram conhecidos, o químico russo Dmitri Mendeleev, professor da Universidade de São Petersburgo, apresentou ao mundo a primeira versão de um dos maiores ícones da ciência moderna: a tabela periódica.

Àquela altura, a alquimia, uma espécie de ancestral mística da química, já havia ficado pra trás, e o conhecimento científico se acumulava rapidamente. Poucos, porém, se dedicavam a sistematizar o que já havia sido descoberto.

No fim do século 18, Lavoisier e outros cientistas já separavam os elementos em grupos como metais e gases, mas ainda se sabia pouco sobre suas propriedades químicas —como os elementos interagem uns com os outros e também a presença de características semelhantes em diferentes elementos.

O que Mendeleev fez foi criar um sistema que, além de catalogar os elementos, permitiu a previsão de propriedades como densidade, reatividade e estabilidade por causa da organização deles, como explica Henrique Toma, professor titular de química da USP, entusiasta de tudo que envolve a tabela periódica e colecionador de elementos químicos, exibidos em um grande mostruário em forma de tabela periódica no Instituto de Química da universidade.

Pela sequência proposta por Mendeleev, os elementos que estão um ao lado do outro na linha horizontal têm propriedades químicas que se repetem de tempos em tempos, a tal periodicidade. E os elementos com características semelhantes ficam na mesma coluna, ou grupo.

Um dos grupos mais famosos é o dos metais alcalinos, o primeiro da tabela e lembrado até por quem saiu da escola faz tempo graças à frase Hoje Li Na Kama Robinson Crusoé em Francês —um jeito de decorar a ordem de lítio, sódio, potássio, rubídio, césio e frâncio. O hidrogênio não é um metal, mas fica logo ali acima e entrou na brincadeira.

Todos os metais alcalinos compartilham características como a formação de sais com os elementos da família dos halogênios e a alta reatividade de suas formas metálicas puras na água, que podem causar intensas explosões graças à formação de gás hidrogênio (H2).

Tabela periódica na cultura pop

Em 1869, fazia poucas décadas que o sódio (Na), o potássio (K) e o magnésio (Mg) haviam sido isolados em suas formas metálicas pelo britânico Humphry Davy. Para isolar o sódio, ele esquentou e derreteu soda cáustica (NaOH) com o auxílio de uma corrente elétrica, técnica conhecida como eletrólise.

Essa é só uma das maneiras de separar elementos químicos que muitas vezes só aparecem na natureza conjugados a outros átomos, como óxidos, sais e minerais —basicamente, terra e pedras.

Outro jeito de identificar elementos é promover reações com ácidos, capazes de corroer materiais e liberar gases, queimá-los e analisar a cor da chama, além de esquentar, fundir e separar elementos —técnicas aprendidas e refinadas desde a Idade do Bronze, milênios antes de 1869.

O primeiro elemento descoberto por um indivíduo provavelmente foi o fósforo (P), em 1669. O alquimista alemão Hennig Brand processou centenas de litros de urina em uma sucessão de etapas até obter poucos gramas do elemento. Duzentos anos depois, em 1869, já se sabia que carbono, silício e estanho apresentavam algumas propriedades químicas semelhantes, especialmente a forma como se ligam a outros elementos, como o oxigênio e o hidrogênio.

Linha do tempo

1. 1789 - Antoine Lavoisier (1743-1794)
   No século 18 nasceu a ciência que hoje conhecemos como química. Lavoisier catalogou os elementos por tipos como metais, não metais e gases
   
   
2. 1869 - Dmitri Mendeleev (1834-1907)
   Foi quem apresentou uma forma mais inteligente de reunir os elementos, organizando os cerca de 60 conhecidos de acordo com sua massa e suas propriedades químicas -- como reagem com outros elementos
   
   
3. 1904 - William Ramsay (1852-1916)
   Ao longo das décadas seguintes, Mendeleev continuou aperfeiçoando sua tabela. Uma das mais importantes adições foi o grupo dos chamados gases nobres, como o hélio e o argônio, isolados pelo químico escocês William Ramsey e colaboradores
   
   
4. 1925 - Henry Moseley (1887-1915)
   Antes de morrer na 1ª Guerra Mundial, aos 27 anos, Moseley estabeleceu com uma técnica chamada espectroscopia de raio X que a sequência de elementos químicos na tabela e suas propriedades tinham a ver com a carga de seus núcleos, e não exatamente com a massa
   
   
5. 1955 - Glenn Seaborg (1912-1999)
   Ao longo do século 20, diversos elementos químicos foram descobertos (inclusive pela síntese de elementos não presentes na natureza). As descobertas do americano Glenn Seaborg e seu grupo permitiram que a tabela ganhasse seu formato atual, com as últimas linhas dos lantanídios e actinídios

Publicações em revistas especializadas e alguns congressos acadêmicos tentavam dar ordem ao conhecimento que se multiplicava, mas só em 1892 houve um encontro, realizado em Genebra, na Suíça, para lidar com a questão dos nomes dos elementos. A Iupac (União Internacional de Química Pura e Aplicada), responsável por reconhecer as descobertas e aprovar os nomes, só nasceria em 1919.

Visionário, Mendeleev pensava que elementos químicos, unidades formadora de compostos como sais, óxidos e ácidos, poderiam ser categorizados apenas pela massa atômica. Mesmo com conhecimento escasso, previu que alguns deles deveriam ser descobertos com determinados valores de massa —um deles era acertadamente o germânio.

A ideia era boa, mas não estava correta. O que define a maior parte das propriedades químicas de um elemento é a quantidade de prótons no núcleo de um átomo, conhecimento que só veio décadas depois. Mesmo assim, a tabela de Mendeleev, que foi sendo aperfeiçoada ao longo do tempo, já era muito próxima da que temos hoje, com os grupos químicos (colunas) apresentados praticamente da forma como conhecemos.

A partir do urânio (92), os elementos não foram descobertos por reações químicas ou decompondo substâncias por eletrólise, mas, sim, criados em laboratório a partir da colisão entre átomos e entre átomos e partículas subatômicas —as chamadas reações nucleares.

Quem tem especial interesse nessa área são os físicos nucleares, mas são os químicos que estão sempre a postos para batizar e reconhecer elementos.

A desavença entre as sociedades de química (Iupac) e física (Iupap) teve auge no fim de 2015 e no início de 2016, quando a primeira anunciou sozinha o reconhecimento dos elementos 113, 115, 117 e 118, antes mesmo do aval do comitê formado por cientistas também da Iupap.

É também a partir do urânio que os elementos criados começam a ser batizados com nomes inspirados em pessoas ou lugares: férmio (do físico italiano Enrico Fermi), mendelévio (do criador da tabela, Mendeleev), nobélio (do sueco Alfred Nobel, inventor da dinamite e idealizador do prêmio Nobel), rutherfórdio (do físico Ernest Rutherford), seabórgio (o primeiro a homenagear uma pessoa viva, o químico americano Glenn Seaborg), tennessínio (em homenagem ao estado do Tennessee) entre muitos outros.

Tabela periódica de Henrique Toma

Todos os elementos a partir do urânio são radioativos, e alguns, especialmente os mais pesados, são particularmente instáveis, decompondo-se em frações de segundo, o que torna muito difícil a identificação e a caracterização físico-química deles.

Mesmo assim, nas últimas décadas, houve grande empenho em completar a sétima linha da tabela, em especial de grupos alemães, russos, americanos e japoneses. O feito se deu com a descoberta do oganessônio (elemento 118), em 2002, e seu reconhecimento formal em 2016.

Agora os físicos nucleares miram nos elementos de número 119 em diante, mas obtê-los não será fácil. A meta é encontrar e caracterizar a chamada ilha de estabilidade desses elementos superpesados, ou seja, a combinação ideal de prótons e nêutrons em cada núcleo a fim de fazer elementos mais duráveis.

Tabela periódica, que faz 150 anos - Reprodução
Com esse conhecimento, além de um aprendizado importante sobre física quântica, pode ser descoberto algum meio de se obter energia nuclear de forma mais eficiente.

A partir do conhecimento atual, contudo, é difícil até mesmo definir o que seria estabilidade nesses casos —se esses elementos durariam dias, horas ou meros segundos. De todo modo, cientistas já caminham para o número 119 e além.

Apesar de hoje já se saber quase tudo com relação aos elementos químicos, na área de nanomateriais (estruturas com dimensões da ordem de nanômetros, ou milionésimos de milímetro) ainda há muito a ser explorado, diz o químico da USP Henrique Toma.

Esses materiais apresentam propriedades eletrônicas, mecânicas e ópticas (forma como interagem com a luz) bem diferentes dos elementos em suas apresentações usuais. Toma aposta que essa é a próxima fronteira da pesquisa ligada aos elementos químicos.

Os grupos de cada cor

Hidrogênio
Diferentemente dos outros componentes da coluna, ele tem a forma de gás. Compõe a maior parte do Universo visível, e é a partir da energia que resta da transformação dele em hélio (He) no Sol que recebemos luz e calor na Terra

Metais alcalinos 
Tirando o hidrogênio, os elementos da primeira coluna —lítio, sódio, potássio, rubídio, césio e frâncio— são os metais alcalinos que, em contato com a água, formam gás hidrogênio, altamente inflamável. São leves, brilhantes e moles

Metais alcalinos terrosos 
Nesta família estão berílio, magnésio, cálcio, estrôncio, bário e rádio. Todos ocorrem na natureza. Esses metais tendem a ser prateados e também são relativamente moles e reagem com a água liberando hidrogênio (com exceção do berílio)

Elementos (ou metais) de transição 
O bloco central da tabela tem os famosos ferro, ouro, cobre, platina e titânio. Eles tendem a ser duros e sólidos (a exceção é o mercúrio, líquido à temperatura ambiente); muitos deles fazem parte da indústria siderúrgica

Terras raras
As duas últimas linhas são dos elementos conhecidos como terras raras. Os actinídios, que abrangem urânio e plutônio, são radioativos. Entre os lantanídios está o neodímio, elemento a partir do qual são feitos poderosos imãs.

Metais ordinários
Ocupando um “triângulo” na tabela periódica e com elementos como alumínio, estanho e chumbo, esses metais são moles ou quebradiços e são facilmente fundidos.

Metaloides
Elementos dessa “diagonal” estão numa área cinzenta entre os metais e os não metais. Têm aparência metálica, mas não conduzem bem a eletricidade. São quebradiços e hoje são usados em lentes e em semicondutores.

Não metais
Carbono, nitrogênio, oxigênio, fósforo, enxofre e selênio—, assim como os das duas colunas seguintes —funcionam como isolantes térmicos e elétricos. Tendem a ser reativos e, desses seis, apenas o oxigênio é gasoso à temperatura ambiente

Halogênios
Flúor, cloro, bromo, iodo e astato também são não metais, mas têm características especialmente reativas e formam sais com outros elementos (como o sódio, que forma o NaCl, o sal de cozinha).

Gases nobres
Hélio, neônio, argônio, criptônio, xenônio, radônio —são pouco reativos, o que permite que sejam usados para criar ambientes inertes, que protegem outras substâncias.