O nascimento da tabela periódica

Crédito: Mike Sutton é um historiador da ciência baseado em Newcastle, Reino Unido.

O desejo de descobrir padrões em nosso entorno parece ser um traço humano fundamental. Milhares de anos atrás, nossos ancestrais remotos construíram monumentos de pedra maciços que foram precisamente alinhados a pontos significativos no ciclo solar anual. E no século 19, químicos pensativos notaram as semelhanças de família entre os elementos e tentaram incorporá-los em um paradigma explicativo.

Há um século e meio, Dmitri Mendeleev deu um passo crucial nessa busca de ordem entre os elementos, publicando o primeiro rascunho de sua tabela periódica. Em 2019, a comunidade mundial de químicos está comemorando este aniversário, e com razão. Como Stonehenge, a mesa reflete regularidades na natureza que eram devidas a causas que permaneceram misteriosas quando foram originalmente construídas. Mas como Mendeleiev veio para construir seu monumento?

O avanço veio no início de 1869, quando Mendeleev estava se preparando para outra turnê industrial – desta vez para investigar e melhorar as técnicas de fabricação de queijos. Enquanto isso, tendo completado o primeiro volume de seu livro, ele estava lutando para estabelecer uma estrutura para o segundo. Mais tarde, ele lembrou o processo da seguinte forma:

Então comecei a olhar e a escrever os elementos com seus pesos atômicos e propriedades típicas, elementos análogos e pesos atômicos em cartas separadas, e isso logo me convenceu de que as propriedades dos elementos estão na dependência periódica de seus pesos atômicos. … ‘ 
Mendeleev, Principles of Chemistry , 1905 (ênfase adicionada)

Mendeleiev expôs suas cartas em colunas e fileiras, como num jogo de paciência ou paciência – um passatempo favorito dele durante as viagens de trem. As colunas verticais listavam os elementos conhecidos em ordem crescente de peso atômico, com uma nova coluna sendo iniciada sempre que isso permitisse que ele encaixasse elementos com características semelhantes na mesma linha horizontal.

Como outros químicos notaram, alguns grupos de elementos – em particular os metais alcalinos e os halogênios – claramente pertenciam juntos. Mas muitos outros – especialmente os elementos de terras raras (lantanídeos) – apresentaram problemas, mas foram organizados. Neste ponto, Mendeleiev, ao contrário da maioria de seus antecessores, recusou-se a desistir da luta.

Se a posição de um elemento em sua mesa parecia anômala, ele estava disposto a ajustar seu peso atômico para dar a ele companheiros mais compatíveis. Por exemplo, ele propôs que a fórmula para o óxido de berílio era BeO, em vez do Be 2 O 3 aceito . Isso reduziu o peso atômico do berílio, permitindo que ele o localizasse com magnésio em vez de alumínio.

Em 6 de março de 1869, o primeiro esboço de sua mesa foi apresentado à Sociedade Russa de Química (uma organização que ele havia ajudado a fundar alguns meses antes). Mais tarde, naquele mesmo ano, o periódico da sociedade publicou uma versão mais ponderada, cujo breve resumo apareceu na tradução alemã. Ele atraiu pouca atenção fora da Rússia, mas Mendeleiev perseverou, continuando a distribuir mais cartas em sua mesa.

Mente as lacunas

O diagrama revisado Mendeleev publicado em 1871 parece mais familiar aos olhos modernos. Para compilar, ele fez outras suposições. Por exemplo, ele baixou o peso atômico do telúrio, tornando o vizinho iodo o mais pesado dos dois. Isso permitiu que ele colocasse iodo com os halogênios e telúrio com enxofre e selênio. Tais ajustes estavam indiscutivelmente dentro do intervalo de erro experimental naquele momento. Mas Mendeleiev não poderia prever que o número atômico, em vez do peso atômico, se tornaria mais tarde o princípio de ordenação da tabela, ou que a identificação de isótopos por espectrometria de massa acabaria explicando essas e outras anomalias.

Com igual audácia, Mendeleiev reforçou a coerência de sua mesa, deixando lacunas para elementos ainda não descobertos para completar o padrão que ele imaginava. Além de prever seu caráter químico, ele também atribuiu valores nocionais para propriedades físicas, como gravidade específica e ponto de fusão.

O primeiro – gálio – foi identificado espectroscopicamente por um químico francês, Paul Lecoq de Boisbaudran em 1875. Quando um volume suficiente se tornou disponível para testes, todas as propriedades do gálio coincidiam com as previsões de Mendeleiev – exceto sua gravidade específica, que parecia ser 4,7. No entanto, depois que Mendeleev recomendou novas medições, verificou-se ser 5,9 – praticamente idêntico ao seu valor previsto.

A descoberta do escândio em 1879 e o germânio em 1885 – ambos exibindo as propriedades que Mendeleiev previra para eles – persuadiram mais químicos de que sua mesa, apesar de suas anomalias remanescentes, era útil demais para ser ignorada. Enquanto isso, outros pesquisadores (notavelmente Lothar Meyer na Alemanha) também destacaram variações periódicas nas propriedades físicas dos elementos. Mendeleev observou mais tarde: “Embora eu tenha duvidado de alguns pontos obscuros, nunca duvidei da universalidade dessa lei, porque não poderia ser o resultado do acaso”. [Mendeleev, op cit ]

Enquanto ele estava certo sobre o princípio abrangente da periodicidade, Mendeleiev não era infalível como um profeta. Ele previu vários outros elementos que nunca foram encontrados. E ele argumentou até o fim de sua vida que o éter – um componente essencial, mas indetectável nas então aceitas teorias de luz e eletromagnetismo – era realmente um elemento químico, mesmo que ele não conseguisse isolá-lo em laboratório. Ele sugeriu que poderia ser o mais leve dos gases nobres, com um peso atômico de 0,17.

Anos depois

Em sua vida privada, Mendeleiev era desafiadoramente não convencional. Ele cortou o cabelo e cortou a barba apenas uma vez por ano, recusando-se a variar esse costume mesmo para uma audiência com o Czar. Além disso, seus arranjos domésticos eram um pouco irregulares. Em 1862 ele se casou com Feosva Lescheva, tendo sido conduzido em sua direção por uma irmã mais velha bem-intencionada que achava que era hora de se estabelecer. O casal teve dois filhos, mas depois de um período de crescente insatisfação mútua, eles concordaram em se separar, ocupando alternadamente a casa de Dmitri e seu refúgio rural.

Vários anos depois, Dmitri se apaixonou por Anna Popov, uma estudante de arte de 17 anos. Quando os pais de Anna a mandaram embora para continuar seus estudos em Roma, Dmitri a seguiu, e em 1881 a garota de 47 anos propôs casamento. Anna aceitou, mas mesmo depois que Dmitri e Feosva se divorciaram, restou outro obstáculo. A Igreja Ortodoxa Russa reconheceu os divórcios civis, mas exigiu um intervalo de sete anos antes de um casamento subseqüente. No entanto, em 1882, Dmitri encontrou um padre disposto (por uma quantia substancial) a realizar a cerimônia prematuramente, e apesar de sua ambígua – e tecnicamente bigamous – situação, o casal vivia feliz juntos e criou quatro filhos.

Na política, Mendeleiev também era um dissidente – um liberal franco que renunciou ao cargo de professor em 1890 para dissociar-se da dura supressão dos protestos estudantis do governo. Esse gesto foi aplaudido por seus alunos, mas provocou hostilidade nos círculos oficiais. No entanto, Sergius Witte, ministro da Fazenda da Rússia de 1892, apreciou o valor das contribuições de Mendeleiev e em 1893 nomeou-o chefe do bureau de pesos e medidas do governo. A partir dessa base, ele continuou aplicando conhecimento científico para auxiliar o desenvolvimento econômico da Rússia.

Em 1905, a Royal Society de Londres homenageou Mendeleev com sua medalha Copley, já tendo recebido sua medalha Davy em 1882. Em 1906 ele foi nomeado para o prêmio Nobel, mas embora o painel de química tenha apoiado sua candidatura, o comitê de premiação decidiu que sua descoberta não era recente o suficiente. para qualificá-lo para consideração. A decisão foi provavelmente influenciada pelo físico-físico sueco Svante Arrhenius, que havia entrado em confronto com Mendeleiev no passado.

Quase meio século após sua morte, em 1907, Mendeleev se juntou a um clube ainda mais exclusivo. Em 1955, físicos do campus da Universidade da Califórnia em Berkeley bombardearam o elemento 99 (einstênio) com partículas alfa para produzir traços do elemento 101. Oficialmente confirmado como “mendelévio”, esse novo elemento incorporou seu nome ao ícone que ele criara. A essa altura, o layout da mesa estava se tornando explicável em termos de estruturas subatômicas e trocas de energia quântica, em um nível de detalhe que Mendeleev nunca poderia ter previsto. No entanto, isso de forma alguma diminui a estatura de sua realização.

Outros antes dele sugeriram que a lista de elementos conhecidos poderia ser organizada em um padrão significativo. Eles notaram correspondências significativas, mas não encontraram um quadro definitivo. Mendeleiev, no entanto, estava convencido de que os elementos químicos deviam ser vistos como uma entidade coletiva. Armado com essa convicção, ele deu sua coerência na tabela revisando ousadamente as posições de alguns elementos conhecidos e deixando lacunas para outras ainda não descobertas. Embora algumas de suas previsões estivessem incorretas, ele marcou sucessos suficientes para estabelecer sua mesa como base para nossa compreensão dos elementos e para confirmar seu status como um dos fundadores da química moderna.

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Fonte: Chemistry World