Mendeleev e os 150 anos da Tabela Periódica

A tabela periódica é um dos grandes ícones materiais da Química. Ela pode ser encontrada em laboratórios de pesquisa, salas de aula e materiais didáticos. Sua influência não se restringe apenas ao meio educacional. A estética da tabela periódica tem inspirado inclusive obras da cultura pop como o logo de abertura da série de TV Breaking Bad e, também, estampado uma diversidade de camisetas parcialmente ou totalmente baseada nela.

Apesar de termos uma imagem viva da tabela periódica, sendo capaz de reconhecê-la com facilidade, seu significado ainda continua de difícil compreensão pelo público em geral. É comum estudantes iniciando seus estudos em Química questionarem: Professor(a), por que inventaram a tabela periódica? Para que ela serve?

Essas questões podem ser abordadas de diferentes maneiras, uma delas é através da História da Química. Esta possibilita compreender como a tabela periódica foi construída e, também, como a ciência se desenvolve. Conhecer um pouco sobre essa história pode esclarecer seu significado e importância para a Química.

Um dos personagens que contribuiu para a elaboração da tabela periódica foi o químico russo Dmitri Mendeleev, que nasceu em 8 de fevereiro de 1834 e faleceu em 1907. Mendeleev era o caçula de uma família de 14 filhos. Sua família residia na Sibéria, distante em mais de 2.000 Km da capital Moscou. Longe dos grandes centros urbanos e sem perspectivas de obter uma boa educação em nível universitário na Sibéria, Mendeleev deslocou-se para São Petersburgo a fim de prosseguir seus estudos.

Depois de concluir seu doutorado na área de Química, Mendeleev tornou-se professor da Universidade de São Petersburgo em 1867. Ao assumir esse cargo, ele foi encarregado de ensinar química para estudantes de física e matemática. Ele buscou por livros didáticos que pudesse recomendar aos seus estudantes, porém, não encontrou nenhum livro em russo adequado. Por conta disso, ele decidiu escrever um livro de química aos seus estudantes.

Na época que Mendeleev começou a escrever o livro, os químicos conheciam aproximadamente 65 elementos químicos (atualmente são conhecidos 118 elementos químicos – 92 naturais e 26 artificiais). O grande problema enfrentado por Mendeleev e pelos demais químicos era: É possível organizar e classificar esses elementos químicos? Existe algum ordenamento lógico na apresentação deles ou eles podem ser apresentados de maneira aleatória?

Mendeleev não acreditava e nem considerava adequado educacionalmente apresentar os elementos químicos e suas substâncias de maneira aleatória. A quantidade e diversidades de substâncias e reações químicas era significativa naquela época. Para ele, deveria haver algum princípio da Natureza que pudesse orientar na organização dos elementos químicos conhecidos.

Para cada elemento químico conhecido, Mendeleev escreveu em um cartão o seu símbolo, sua massa atômica e algumas de suas propriedades químicas. Por exemplo, no metal potássio ele escreveu o símbolo K, massa atômica de 39 e que esse reagia com água produzindo gás hidrogênio e a base hidróxido de potássio. Ele usou essa estratégia para todos os elementos químicos e começou a organizar os cartões em ordem crescente das massas atômicas.

Ao realizar isso, Mendeleev começou a perceber que os elementos químicos poderiam ser organizados em grupos ou famílias. Por exemplo, não apenas o metal potássio, mas também, o metal sódio e o lítio reagiam com a água formando gás hidrogênio e a base correspondente. Esses metais constituiriam um grupo específico por apresentar propriedades químicas semelhantes.

Mendeleev aplicou esse raciocínio para os demais elementos químicos e conseguiu estabelecer outros grupos ou famílias, cada grupo apresentando um conjunto de propriedades químicas e físicas semelhantes. A primeira versão de sua tabela periódica foi publicada em 1869.

A primeira versão da tabela periódica de Mendeleev é sensivelmente diferente da imagem que temos atualmente dela: os elementos químicos com semelhança de propriedades foram dispostos em linhas horizontais, enquanto que hoje eles são dispostos em colunas na vertical. Mas, para além de uma diferença de forma, Mendeleev deixou de fora 7 elementos conhecidos na época, por provavelmente não conseguir encaixá-los na sua organização. Além disso, em alguns casos, ele não foi fiel em ordenar os elementos em ordem crescente de massa atômica, como no caso do telúrio que encontra-se antes do iodo. Para ele, as propriedades do telúrio estavam mais próximas do grupo do oxigênio do que do grupo do flúor.

Mendeleev não foi o único químico na época a apresentar uma organização dos elementos químicos em ordem crescente de massa atômica e organizá-los de acordo com suas propriedades químicas semelhantes. Sendo assim, por que Mendeleev recebe os créditos por essa descoberta?

Sem dúvida, existem inúmeros motivos para isso, mas, o principal deles se refere às previsões feitas por Mendeleev utilizando a sua tabela periódica. Ele deixou inúmeros espaços vazios em sua tabela periódica e previu que nesses espaços deveriam existir novos elementos químicos. Não bastando, Mendeleev previu quais seriam as propriedades desses novos elementos químicos. Para isso, ele utilizou as informações conhecidas dos elementos químicos imediatamente acima e abaixo desse novo elemento químico. Por exemplo, ele calculou que entre o alumínio e o índio, elementos conhecidos na época, deveria existir um novo elemento químico com 68 de massa atômica e ter uma densidade de 5,9 g/cm³. Poucos anos depois dessa previsão, descobriu-se um novo elemento com 69,9 de massa atômica e 5,94 g/cm³, conhecido atualmente como gálio. Além do gálio, Mendeleev previu com sucesso a existência do germânio e do escândio.

Ao longo da sua vida, Mendeleev aperfeiçoou sua tabela periódica. As mudanças foram sendo incorporadas nas novas edições do livro didático que iniciou a sua jornada, “Os Princípios da Química”. A obra tornou-se um sucesso, sendo traduzida para diferentes idiomas como o alemão e o inglês. ´

Apesar das mudanças, as últimas versões feitas por Mendeleev ainda apresentavam problemas. A descoberta de uma série de elementos químicos chamados “terras-raras” causou extrema dificuldade para classifica-los. Esses elementos químicos apresentam propriedades químicas muito próximas, tornando difícil organiza-los em diferentes grupos. Outra dificuldade era a inversão, em alguns casos, da ordenação em ordem crescente das massas atômicas. Esses problemas só seriam resolvidos nas primeiras décadas do século XX, após a morte de Mendeleev, com a descoberta que os elementos químicos seriam melhor organizados por seus números atômicos (número de prótons presentes no núcleo).

Essa breve história ilustra um pequeno capítulo da tabela periódica. Mendeleev é um dos personagens que contribuíram para a sua elaboração, mas para alcançarmos a tabela periódica atual, um longo caminho foi percorrido, demandando tempo e os esforços de muitos outros cientistas.

Para conhecer mais leia:
ARAUJO NETO, W. N. Tabela Periódica: uma questão de arrumação. Ciência Hoje, São Paulo, p. 14 – 20, 10 jul. 2019.

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Sobre o Autor:

|Evandro Fortes Rozentalski

Bacharel e Licenciado em Química pela Universidade Federal do Paraná (2009). Mestre em Ensino de Ciências (Modalidade Ensino de Química) pelo Programa de Pós-Graduação Interunidades em Ensino de Ciências da USP (2013). Doutor em Ciências pelo Programa de Pós-Graduação Interunidades em Ensino de Ciências da USP (2018). Atua principalmente em História e Filosofia da Química, especialmente suas implicações e contribuições para a área de Ensino de Química. Atualmente é Professor adjunto A na Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI), no Instituto de Física e Química (IFQ), campus Itajubá.