O prelúdio da tabela periódica

Nos séculos 18 e 19, vários elementos foram sendo descobertos quase todas as décadas. Essa profusão de novos elementos com uma gama cada vez maior de propriedades logo começou a provocar questionamentos. Precisamente quantos elementos estavam lá? A maioria deles já havia sido descoberta? Ou talvez houvesse elementos inumeráveis? Isso logo levou a especulações mais profundas. De alguma forma, entre todos esses elementos, deve haver algum tipo de ordem fundamental. Dalton descobrira que os átomos de cada elemento tinham pesos diferentes – mas com certeza deveria haver mais do que isso? Berzelius notara que os elementos pareciam ter diferentes afinidades elétricas. Da mesma forma, parecia haver grupos de diferentes tipos de elementos com propriedades semelhantes – metais que resistiram à corrosão (como ouro, prata e platina), metais alcalinos combustíveis (como potássio e sódio), gases incolores e inodoros (como hidrogênio e oxigênio) e assim por diante. Era possível que houvesse algum tipo de padrão fundamental por trás de tudo isso?

A química alcançara seu status científico e seu sucesso contínuo, em grande parte por meio de experimentos, e esse pensamento teórico era visto, na melhor das hipóteses, como mera especulação. Por que deveria haver algum tipo de ordem entre os elementos? Afinal, não havia evidência real para tal coisa? Mas a raiva pela ordem é um traço humano básico, não menos importante entre os cientistas. E essas especulações eventualmente começaram a encontrar apoio, mesmo que apenas por fragmentos de evidência.

A primeira delas veio de Johan Dobereiner, professor de química da Universidade de Jena. Dobereiner era filho de um cocheiro e era em grande parte autodidata. Conseguiu obter um posto de farmacêutico e assistiu entusiasticamente às palestras públicas locais regulares sobre ciência. Em 1829, ele notou que o elemento bromo recentemente descoberto tinha propriedades que pareciam situar-se a meio caminho entre a escolha do cloro e o iodo. Não só isso, seu peso atômico estava exatamente a meio caminho entre a escolha desses dois elementos.

Dobereiner começou a estudar a lista dos elementos conhecidos, registrados com suas propriedades e pesos atômicos, e finalmente descobriu outros dois grupos de elementos com o mesmo padrão.

O estrôncio ficava a meio caminho (em peso atômico, cor, propriedades e reatividade) entre cálcio e bário; e selênio poderia ser similarmente colocado entre enxofre e telúrio. Dobereiner nomeou essas tríades de grupos e começou uma extensa pesquisa dos elementos para exemplos adicionais, mas não conseguiu mais encontrá-los. A “lei das tríades” de Dobereiner parecia se aplicar apenas a nove dos cinquenta e quatro elementos conhecidos, e foi rejeitada por seus contemporâneos como mera coincidência.

E foi isso, por enquanto. A química sofreu bastante com teorias equivocadas (quatro elementos, flogisto, etc.). O caminho a seguir agora era através do experimento.

Seria mais de trinta anos após a lei de tríades de Dobereiner antes que outra tentativa significativa fosse feita para descobrir um padrão nos elementos. Infelizmente, essa contribuição viria de um cientista cujo brilho era correspondido apenas por sua desobediência.

Alexandre-Emile Beguyer de Chancourtois nasceu em Paris em 1820. Seu primeiro amor foi a geologia. De Chancourtois não transformou seus talentos consideráveis ​​em química até os quarenta anos de idade. Em 1862 ele produziu um artigo descrevendo seu engenhoso “parafuso telúrico”, que demonstrou que de fato parecia haver algum tipo de padrão entre os elementos. O parafuso telúrico de De Chancourtois consistia em um cilindro no qual se desenhava uma linha espiral descendente. Em intervalos regulares ao longo desta linha de Chancourtois plotados cada um dos elementos de acordo com seu peso atômico. Ele ficou intrigado ao descobrir que as propriedades desses elementos tendiam a se repetir quando os elementos eram lidos em colunas verticais ao longo do cilindro. Parecia que a cada dezesseis unidades de peso atômico, as propriedades dos elementos correspondentes tendiam a exibir notáveis ​​semelhanças com aquelas verticalmente acima delas no cilindro. O trabalho de De Chancourtois foi devidamente publicado, mas infelizmente ele optou por reverter para termos geológicos ao se referir a certos elementos, e em um estágio até introduziu sua própria versão da numerologia (a alquimia da matemática, na qual certos números têm seu próprio significado esotérico) . Para tornar as coisas ainda piores, os editores omitiram incluir a ilustração do cilindro de Chancourtois, tornando assim o artigo praticamente incompreensível para todos, menos para o leitor mais persistente e informado. mas infelizmente ele optou por reverter para termos geológicos ao se referir a certos elementos, e em um estágio até introduziu sua própria versão da numerologia (a alquimia da matemática, na qual certos números têm seu próprio significado esotérico). Para tornar as coisas ainda piores, os editores omitiram incluir a ilustração do cilindro de Chancourtois, tornando assim o artigo praticamente incompreensível para todos, menos para o leitor mais persistente e informado. mas infelizmente ele optou por reverter para termos geológicos ao se referir a certos elementos, e em um estágio até introduziu sua própria versão da numerologia (a alquimia da matemática, na qual certos números têm seu próprio significado esotérico). Para tornar as coisas ainda piores, os editores omitiram incluir a ilustração do cilindro de Chancourtois, tornando assim o artigo praticamente incompreensível para todos, menos para o leitor mais persistente e informado.

Este assunto evidentemente atraiu um certo tipo de pensador científico habituado ao ridículo. Em 1864, o jovem químico inglês John Newlands apresentou seu próprio padrão de elementos, ignorando as pesquisas enigmáticas de Chancourtois. John Newlands nasceu em Londres em 1837, filho de um ministro presbiteriano.

Newlands descobriu que se ele listasse os elementos em ordem crescente de seus pesos atômicos, em linhas verticais de sete, as propriedades dos elementos ao longo das linhas horizontais correspondentes eram notavelmente semelhantes. Como ele disse: “Em outras palavras, o oitavo elemento a partir de um dado é uma espécie de repetição do primeiro, como a oitava nota em uma oitava de música”. Ele chamou isso de “lei das oitavas”. Na lista tabelada, o sódio de metal alcalino (o 6º elemento mais pesado) ficava horizontalmente ao lado do potássio muito semelhante (13º mais pesado). Da mesma forma, o magnésio (10º) estava alinhado ao lado do cálcio semelhante (17º). Quando Newlands expandiu sua tabela para incluir todos os elementos conhecidos, descobriu que os halogênios, o cloro (15º), o bromo (29º) e o iodo (42º), que exibiam propriedades semelhantes de graduação, todos caíram na mesma coluna horizontal. Já o trio de magnésio (10º), silênio (12º) e enxofre (14º), que também possuía propriedades similares, caiu na mesma linha vertical. Em outras palavras, sua lei das oitavas também parecia incorporar as semelhanças espalhadas observadas na lei das tríades de Dobereiner.

Infelizmente a lei tabular das oitavas de Newlands também tinha suas falhas. As propriedades de alguns elementos, especialmente aqueles de maior peso atômico, simplesmente não foram computados. Mesmo assim, a lei das oitavas de Newlands foi um avanço definitivo em qualquer ideia anterior. De fato, muitos agora a consideram a primeira evidência sólida de que realmente havia algum padrão abrangente nos elementos. Em 1865, Newlands relatou suas descobertas à Chemical Society, em Londres, mas suas ideias se mostraram mais avançadas do que nunca. Os dignitários reunidos meramente ridicularizaram sua lei das oitavas. Em meio à alegria geral, alguém até perguntou sarcasticamente se tentara organizar os elementos em ordem alfabética. Seria um quarto de século antes que a conquista de Newlands fosse finalmente reconhecida, quando a Royal Society lhe concedeu a Medalha Davy em 1887.

Dobereiner tinha visto semelhanças entre grupos isolados de elementos. De Chancourtois havia discernido um certo padrão de propriedades recorrentes. Newlands estendeu esse padrão e até incorporou os grupos de Dobereiner. Mas ainda assim a sua lei das oitavas não funcionou em geral. Isso se deveu em parte a erros de cálculo contemporâneos de vários pesos atômicos e em parte porque Newlands não fez concessões a elementos até então não descobertos. Mas também foi porque a rigidez do sistema de oitava de Newlands simplesmente não se encaixava.

Estava se tornando cada vez mais óbvio que havia algum tipo de padrão nos elementos, mas a resposta era evidentemente mais complexa. A química parecia estar tentadoramente perto de vislumbrar o projeto dos próprios elementos sobre os quais se baseava. Euclides havia estabelecido as fundações da geometria, a gravidade de Newton explicara o mundo em termos de física e Darwin explicara a evolução de todas as espécies – a química agora poderia descobrir o segredo que explicava a diversidade da matéria? Ali, possivelmente, estava o eixo que poderia unir todo o conhecimento científico.

Referência:

O sonho de Mendeleyv

Fonte: Popular Science