PPGCEM LEI DE MOSELEY

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Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
Nome: Igor Nonato Almeida Pereira 
Os Raios X e a Tabela Periódica: A Lei de Moseley
Por volta de 1913, Moseley mediu as freqüências das linhas espectrais dos raios X característicos de cerca de 40 elementos. A partir do gráfico da raiz quadrada da freqüência versus o número atômico Z do elemento, ele obteve a seguinte relação
f1/2=An(Z-b),
onde An e b são constantes que dependem da linha espectral.
A repercussão imediata deste resultado foi a alteração da tabela periódica. Antes do trabalho de Moseley o número atômico era associado à posição do átomo na tabela periódica de Mendelev, a qual distribuía os elementos de acordo com o seu peso.
Moseley mostrou, por exemplo, que o argônio deveria ter Z=18, ao invés de Z=19 (conforme a tabela de Mendelev). Por outro lado, o potássio deveria ter Z=19, ao invés de Z=18. Ele também mostrou que o cobalto deve preceder ao níquel, apesar do peso atômico do Co ser maior do que o do Ni. De acordo com Mendelev, o número atômico era aproximadamente igual à metade do peso atômico. Moseley definiu o peso atômico como igual ao número de elétrons do átomo eletricamente neutro.
Esse trabalho de Moseley teve papel importantíssimo na consolidação e aceitação internacional do modelo de Bohr. Na verdade, foi o primeiro dos trabalhos experimentais a confirmar as predições de Bohr. Logo que tomou conhecimento do trabalho de Bohr, Moseley mostrou que sua expressão para a radiação Ka podia ser escrita da seguinte forma:
nKa = R(Z-1)2(1/12 - 1/22),
onde R é a constante de Rydberg (veja o capítulo sobre o modelo de Bohr).
Dificuldades experimentais levaram Moseley a examinar linhas mais moles, do tipo La, Ma, etc., para elementos além da prata. Para as raias La, Moseley obteve a seguinte expressão:
nLa = R(Z-7.4)2(1/22 - 1/32).
Comparando-se as expressões obtidas por Moseley com a fórmula de Balmer-Rydberg deduzida por Bohr, vê-se que elas diferem pela presença de uma constante subtrativa ao valor de Z. Moseley explicou-a como sendo devido ao efeito de blindagem da carga nuclear pelos elétrons orbitais mais intensos.
A lei de Moseley apresentava resultados bastante diferentes daqueles do paradigma científico vigente. Através dela Moseley deduziu que entre o hidrogênio e o urânio, deveria haver exatamente 92 tipos de átomos, cujas propriedades químicas eram governadas por Z, e não pelo peso atômico. Isto significava dizer que a tabela periódica devia seguir a ordem crescente do número atômico e não a do peso atômico. Obedecida essa seqüência, os lugares correspondentes a Z = 43, 61, 75, 85 e 87 ficaram vagos.
Em 1925, o casal Noddack descobriu o rênio, o elemento com Z=75. O elemento 87, descoberto em 1939, por Marguerite Perey, recebeu o nome de frâncio e pertence a uma família radioativa natural. Os elementos 43 (tecnécio), 61 (promécio) e 85 (astatínio) foram obtidos artificialmente. Sendo suas vidas-médias muito curtas, esses elementos não podiam ser naturalmente produzidos, ou pelo menos observados.
Moseley mostrou, por exemplo, que o argônio deveria ter Z=18, ao invés de Z=19 (conforme a tabela de Mendelev). Por outro lado, o potássio deveria ter Z=19, ao invés de Z=18. Ele também mostrou que o cobalto deve preceder ao níquel, apesar do peso atômico do Co ser maior do que o do Ni. De acordo com Mendelev, o número atômico era aproximadamente igual à metade do peso atômico. Moseley definiu o peso atômico como igual ao número de elétrons do átomo eletricamente neutro.
Esse trabalho de Moseley teve papel importantíssimo na consolidação e aceitação internacional do modelo de Bohr. Na verdade, foi o primeiro dos trabalhos experimentais a confirmar as predições de Bohr. Logo que tomou conhecimento do trabalho de Bohr, Moseley mostrou que sua expressão para a radiação Ka podia ser escrita da seguinte forma:
nKa = R(Z-1)2(1/12 - 1/22),
onde R é a constante de Rydberg (veja o capítulo sobre o modelo de Bohr).
Dificuldades experimentais levaram Moseley a examinar linhas mais moles, do tipo La, Ma, etc., para elementos além da prata. Para as raias La, Moseley obteve a seguinte expressão:
nLa = R(Z-7.4)2(1/22 - 1/32).
Comparando-se as expressões obtidas por Moseley com a fórmula de Balmer-Rydberg deduzida por Bohr, vê-se que elas diferem pela presença de uma constante subtrativa ao valor de Z. Moseley explicou-a como sendo devido ao efeito de blindagem da carga nuclear pelos elétrons orbitais mais intensos.
A lei de Moseley apresentava resultados bastante diferentes daqueles do paradigma científico vigente. Através dela Moseley deduziu que entre o hidrogênio e o urânio, deveria haver exatamente 92 tipos de átomos, cujas propriedades químicas eram governadas por Z, e não pelo peso atômico. Isto significava dizer que a tabela periódica devia seguir a ordem crescente do número atômico e não a do peso atômico. Obedecida essa seqüência, os lugares correspondentes a Z = 43, 61, 75, 85 e 87 ficaram vagos.
Em 1925, o casal Noddack descobriu o rênio, o elemento com Z=75. O elemento 87, descoberto em 1939, por Marguerite Perey, recebeu o nome de frâncio e pertence a uma família radioativa natural. Os elementos 43 (tecnécio), 61 (promécio) e 85 (astatínio) foram obtidos artificialmente. Sendo suas vidas-médias muito curtas, esses elementos não podiam ser naturalmente produzidos, ou pelo menos observados.
Referências:
1. PERUZZO, Francisco Miragaia (Tito); CANTO, Eduardo Leite; Química na Abordagem do Cotidiano, Ed. Moderna, vol.1, São Paulo/SP- 1998.
ATKINS, Peter; JONES, Loreta; Princípios de Química: questionando a vida moderna e o meio ambiente, Porto Alegre: Bookman, 2001.
FELTRE, Ricardo; Fundamentos da Química, vol. Único, Ed. Moderna, São Paulo/SP – 1990.