MARCOS HISTÓRICO DA CONSTRUÇÃO DA TABELA PERÍODICA E SEU APRIMORAMENTO Ana Cristina Frutuoso Vila Nova1, Diana Patrícia Gomes de Almeida2 e Maria Angela Vasconcelos de Almeida3 Introdução A Classificação Periódica dos elementos é sem dúvida, uma das maiores e mais valiosas generalizações científicas1. Conhece-se hoje 118 elementos químicos diferentes, que estão organizados de forma sistemática facilitando o estudo das suas propriedades e características. Esta ordenação iniciou-se na década de 60, do século XIX, mas de lá para cá, novos elementos foram incorporados e com isto a Tabela Periódica (TP), enquanto estrutura conceitual, foi sendo gradualmente ampliada, com o desenvolvimento de teorias, experimentos e técnicas durante os séculos XX e XXI. Este artigo tem como objetivo descrever a evolução da TP, destacando as descobertas mais relevantes, sendo a discussão dividida em sete Marcos Históricos: 1º Necessidade de ordenação das substâncias elementares – segunda metade do século XVIII; 2° Primeira tentativa de organizar os elementos químicos a partir dos pesos atômicos; 3° O Congresso em Karlsruhe, na Alemanha; 4° Classificação após a segunda metade do século XIX; 5° Classificação de Lothar Meyer e Dmitri Mendeleiev e 6° Número atômico como lei independente da TP e 7º Aprimoramento da TP. Material e métodos O presente trabalho é fruto de uma pesquisa bibliográfica, bem como de uma análise documental, tendo como base livros, artigos científicos e monografias, vez que a pesquisa bibliográfica é imprescindível para a realização de estudos históricos [1]. Resultados 1° Marco Histórico: Necessidade de ordenação das substâncias elementares Durante o século XVIII, os cientistas já contavam com um número razoável de substâncias conhecidas e muitas propriedades dessas já haviam sido determinadas. Sentiu-se então a necessidade de organizar esses dados de uma maneira funcional [2], sendo um reflexo do “impulso classificatório”, uma tendência bastante forte na época para estabelecer uma sistemática no estudo dos matérias de cada campo específico. As primeiras dessas tentativas foram baseadas nas características e propriedades que as substâncias elementares apresentavam, uma vez que não se tinha ainda a idéia da natureza descontinua da matéria, pois a Química permanecia exclusivamente macroscópica. Lavoisier, no seu famoso livro Tratado Elementar de Química, apresenta uma Tabela contemplando 33 substâncias elementares [3]. Além disso, se fazia necessário construir um nomenclatura para a Química que, diferente da nomenclatura alquímica, permitisse que todos os químicos compreendessem a linguagem da disciplina. A sistematização de Linnaeus, serviu como inspiração para os químicos franceses que constituírem uma comissão composta por: Louis-Bernard Guyton (17371816), Claude - Louis Berthollet (1748-1822), Antoine Fourcroy (1755-1809) e Lavoisier (1743-1794), entre outros [4]. Essa comissão publicou em 1787, em Paris, a “Méthode de Nomenclature Chimique”. 2° Marco Histórico: Primeira tentativa de organizar os elementos químicos a partir do peso atômico O primeiro vislumbre de que poderia haver uma relação entre pesos atômicos e certas propriedades macroscópicas ocorreram, em 1828, mas de vinte anos depois da proposição da Teoria Atômica de Dalton. O químico alemão Johann Wolfang Döbereiner em 1828 observou que ao agrupar certos elementos químicos com propriedades semelhantes, em seqüência de três (que chamou de tríades), ocorriam curiosas relações numéricas entre os valores de seus pesos atômicos, ou seja, apresentavam uma diferença constante e uma relação simples entre seus pesos atômicos quando organizados em grupos de três (Fig. 1). Essa classificação ficou conhecida como as Tríades de Döbereiner [4]. 3° Marco Histórico: O Congresso de Karlsruhe, na Alemanha Na primeira metade do século XIX, ocorria uma intensa polêmica entre químicos atomistas e químicos equivalentistas. O fim de toda essa discussão teve início em setembro 1860, com a realização do primeiro Congresso Cientifico Internacional em Química, realizado na cidade de Karlsruhe (Alemanha), em ________________ 1. Primeira Autora é Mestranda em Ensino das Ciências pela UFRPE e Graduada em Licenciatura em Química pela UFRPE. E-mail: [email protected] 2. Segunda Autora é Mestranda em Ensino das Ciências pela UFRPE, Especialista em Ensino Interdisciplinar das Ciências pela UFRPE e Graduada em Licenciatura em Física pela UFPE. E-mail: [email protected] 3. Terceira Autora é desenvolve atividades de pesquisa e extensão na área de Educação e subárea de Ensino-Aprendizagem de Ciências, com ênfase em Química no departamento de química da UFRPE. Universidade Federal Rural de Pernambuco. Rua Dom Manuel de Medeiros, s/n, Dois Irmãos, Recife, PE, CEP 52171-900. 1860, contando com a presença de cento e quarenta químicos [5] convocados na tentativa de resolver essa polêmica. Uma definição clara sobre os pesos atômicos foi apresentada por Stanislao Cannizzaro, que, baseado nas idéias de Avogadro, demonstrou que era possível encontrar uma solução para o problema dos pesos atômicos x pesos equivalentes, no seu artigo “Sunto di un Corso di Filosofia Chimica” publicado no II Nuovo Cimento, em 1858. Esse artigo não recebeu a devida atenção antes e durante o congresso. Contudo, muitos químicos que participaram do evento, foram tocados pelas idéias de Cannizzaro, entre eles Mendeleev e Lothar Meyer [2,4,6]. 4° Marco Histórico: Classificação após a segunda metade do século XIX Mais de 30 anos se passaram depois da lei das Tríades de Döbereiner, para que fosse feita outra tentativa em descobrir um padrão entre os elementos [7]. As novas contribuições vieram de Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois, William Odling e John Newlands [2,8]. 5° Marco Histórico: Classificação de Lothar Meyer e Dmitri Mendeleiev Dez anos depois do Congresso de Karlsruhe, dois nomes ocuparam lugar de destaque na Historia da Ciência, pois souberam deslindar o amaranhado de idéias sobre os pesos atômicos e propriedades que nos meados do século XIX dominavam as pesquisas [4]. Foram eles, Julius Lothar Meyer e Dmitri Ivanovitch Mendeleiev, influenciados por Stanislao Cannizzaro. Ambos tinham o interesse pela classificação dos elementos por motivos pedagógicos, para ordenar o conjunto de elementos num manual de Química [5]. Em 1864 Meyer mostrou que a capacidade dos elementos em formar compostos uns com os outros variavam periodicamente com o peso atômico. Ele também examinou as propriedades físicas e químicas, e particularmente o volume ocupado por cada átomo (o “volume atômico”), que ele podia calcular a partir da densidade e do peso atômico [7]. Propondo uma forma de ordenação da Tabela Periódica (fig.2). Em 1869 Mendeleiev buscava as relações químicas entre os elementos químicos de maneira que formassem uma unidade. Mendeleiev argumentava que o peso atômico era a única característica fundamental de um elemento químico, pois este era independente da temperatura e de outras variáveis. Ele descobriu que ao dispor os elementos em ordem crescente de peso atômico (fig. 3) observava uma similaridade entre os elementos [8]. Sua proposta apresentava alguns avanços científicos: deixavam alguns espaços vazios, prevendo a existência de elementos ainda não descobertos; permitia prever as propriedades que estariam associadas a alguns elementos ainda não descobertos, graças à sua posição na Tabela Periódica [4]. 6° Marco Histórico: Número atômico como lei independente da Tabela Periódica Em 08 de novembro de 1895, o físico alemão Wilhelm Conrad Röntgen descobriu os raios X [9]. Essa descoberta levou Antoine H. Becquerel a fazer observações se substâncias fosforescentes ou fluorescentes emitiam raios X e chegou à conclusão de que a radiação penetrante era originária do próprio elemento e não tinha relação com o fenômeno da fluorescência. Esta radiação, que inicialmente ficou conhecida como raios de Becquerel, foi chamada de radioatividade pela polonesa Marie S. Curie em 1898 [10]. A compreensão da estrutura do núcleo do átomo ganhou terreno com a descoberta da radioatividade. O físico inglês H. G. J. Moseley estudando a emissão dos raios X verificou que a radiação X emitida era característica de cada elemento. Em seus estudos, mediante técnicas de raios X, Moseley desenvolveu o conceito de número atômico e interpretou fisicamente a ordem dos elementos na tabela periódica, fazendo com que o número atômico passasse a ser a variável independente da lei periódica, já que antes de 1913 o que determinada a posição de um elemento na Tabela Periódica era o seu peso atômico. [10,11]. 7º Marco Histórico: Aprimoramento da Tabela Periódica A Tabela Periódica atual (fig. 4) possui 118 elementos químicos diferentes, tendo o Ununócio como último elemento. A partir de 1925, os novos elementos que entraram para a Tabela Periódica foram produzidos pelos cientistas, através da fusão de átomos de diferentes substâncias. Mas a descoberta mais recente foi publicada oficialmente e reconhecida pela Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), em 2004, que foi a do elemento químico já previsto com número atômico 112, tornando o elemento mais pesado de toda a tabela, até agora. Descoberta atribuída ao für Schwerionenforschung do Gesellschaft (GSI) (centro para a pesquisa pesada do íon) em Darmstadt, Alemanha [12]. Discussão Os Marcos Histórico deste trabalho contribui significativamente para o progresso da Química e a evolução do conceito de elemento químico, bem como para novos avanços em pesquisas e descoberta de mais elementos químicos. A Classificação Periódica dos elementos químicos foi e é um trabalho árduo e coletivo, no qual vários cientistas puderam e podem contribuir para sua construção. E como a Ciência não caminha sozinha, sabemos que ela esta inserida no contexto históricosocial, e os fluxos de energias diversas que acompanham essa explosão de conhecimento, nos fazem reconhecer que a ciência é um “sistema vivo”, e que está em constante mudança, como pudemos observar na descrição do aprimoramento da Tabela Periódica e na inserção dos novos elementos químicos. AGRADECIMENTOS Primeiramente a Deus. À orientação da profª Angela Almeida e ao Mestrado no Ensino das Ciências da Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE). Referências 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. OLIVEIRA, Maria Marly de. Como fazer Pesquisa Qualitativa. 192. ed. Recife: Bagaço, 2005. SILVA, S. Dos pesos atômicos à descoberta da lei periódica. 1994. Monografia (especialização em licenciatura em química)- Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife. LAVOISIER, ANTOINE-LAURENT. Tratado Elementar de Química. Tradução Fulvio Lubisco. São Paulo : Madras, 2007. TOLENTINO, M. et al. Alguns aspectos da classificação periódica dos elementos químicos. Química Nova, São Paulo n 20,1997. BENSAUDE-VINCENT, Bernadete; STENGERS, Isabelle. História da Química. São Paulo: Instituto Piaget, 1992. THUILLIIER, P.. De Arquimedes a Einstein: a face oculta da invenção da ciência. Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 1994. Frutuoso, A. C. S. O uso da História nos livros didáticos de Química: o exemplo da Tabela Periódica. 2006. f. 49. Tríades Peso Atômico Lítio 6,51 Sódio 23,00 Potássio 39,11 Cálcio 20,00 Estrôncio 43,92 Bário 68,54 Cloro 35,5 Bromo 80,0 Iodo 127,0 Enxofre 32 Selênio 79 Telúrio 128 Diferença entre Pesos atômicos Monografia (graduação em licenciatura em química)Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife. 8. ATKINS, P.W. O reino periódico: uma jornada à terra dos elementos químicos. Tradução de Alexandre Tort; revisão técnica Filadelfo Cardoso Santos. Rio de Janeiro: Rocco, 1996. 9. HALLIDAY, David; RESNICK, Robert e WALKER, Jearl. Fundamentos de Física. Tradução: José Paulo Soares de Azevedo. Rio de Janeiro: LTC, v. 4, 6ª edição, 2001. 10. XAVIER, A. M; LIMA, A. G; VIGNA, C. R. M; VERBI, F. M; BORTOLETO, K. G; COLLINS, C. H e BUENO, M. I. M. S. Marcos da história da radioatividade e tendências atuais. Química Nova. Vol.30, n.1, p.83-91, 2007. 11. MARTINS, Roberto de Andrade. A descoberta dos Raios X: o primeiro comunicado de Röntgen . Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 20, 1998. 12. Site da IUPAC, acessado em 26.06.09, http://www.iupac.org/web/nt/2009-06-26_Uub Aproximadamente 16,46 16,11 23,92 2 x 8 = 16 3 x 8 = 24 24,62 44,50 6 x 8 = 48 47,00 47,00 49,00 6 x 8 = 48 Figura 3: Tabela de Mendeleiev - 1869 Figura 1. Tríades de Döbereine Figura4: Tabela Periódica Atual Figura 2: Tabela de Lothar Meyer