Tabela Periodica

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HISTÓRIA DA DESCOBERTA DA TABELA PERIÓDICA DOS ELEMENTOS 
1º semestre de 2018
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
DISCIPLINA: HISTÓRIA DA QUÍMICA
Professora: Angela Almeida
Descobertas que antecederam a lei periódica
1 - Explosão demográfica dos corpos simples: 
1.1 - Antes de 1700, são 12 corpos simples.
1.2 – 1700-1799, são cerca de trinta e três “elementos”.
1.3 – 1800-1849, são cinquenta e sete “elementos”
1.4 – 1850-1899, são oitenta “elementos”.
A maior parte dos químicos classifica os corpos simples “elementos” entre metais e metalóides.
O estudo desses corpos simples (elementos) eram feitos através de longas monografias de suas propriedades químicas e físicas.
O rápido desenvolvimento da química orgânica dificulta ainda mais o estudo da Química devido ao rápido aumento dos corpos simples e compostos e das descrições monográficas dos mesmos.
Corpos simples para Lavoisier eram os “elementos” (visão macroscópica)
Antoine Laurent Lavoisier
A Teoria Atômica de Dalton
Os pesos atômicos propostos por Dalton explicam duas leis que regem as combinações químicas. 
1 – Lei das Proporções Constantes (Proust)
2 – Lei das Proporções Múltiplas (Dalton)
O átomo representa a unidade mínima de combinação, cuja existência real fica tão hipotético quanto a do átomo dos antigos gregos, embora permite a previsão para cada “elemento” de um valor positivo e numérico.
A Lei de Gay Lussac (1808) favorece a hipótese atômica (os volumes dos gases que se combinam estão entre si em relações simples).
A Hipótese de Avogadro (1811) e Ampere (1814) (volumes iguais de gases quaisquer, nas mesmas condições de temperatura e pressão contém o mesmo número de moléculas), é uma síntese da Lei de Gay Lussac e da Teoria Atômica de Dalton.
O Desenvolvimento da Química Orgânica
Gerhard tinha baseado a Química Orgânica na teoria dos tipos (moléculas), H2, H2O, NH3, CH4.
O conceito de valência de Frankland e junto com a teoria dos tipos levou Kekule a valência IV para o carbono: HIH, H2OII, NIIIH3, CIVH4 (os índices I para o H, II para o oxigênio e assim por diante representam as valências)
.
Em 1860 cerca de 140 químicos se reúnem na cidade de Karlsruhe – Alemanha, para discutir as controvérsias entre diversos conceitos Através da apresentação do trabalho de Cannizzaro foi possível estabelecer as diferenças entre átomos, moléculas, peso atômico e peso equivalente. 
O Congresso de Karlshure 
A Hipótese de William Prout (1785-1850)1 
Inicialmente Prout propõe a hipótese de que toda a diversidade dos corpos simples deve derivar do hidrogênio.
Quando muitos “elementos” começam a apresentar pesos atômicos como frações de números inteiros, Prout, em 1831, propõe uma versão modificada da sua hipótese. “Os pesos atômicos de todos os elementos devem ser múltiplos inteiros de uma fração do hidrogênio” (hipótese ad hoc, isto é, impossível de ser falsificada). 
Consequências da Hipótese de Prout
Encoraja os químicos à determinação dos pesos atômicos, levando Thomas Thomson a arredondar os pesos atômicos, enquanto Berzelius e outros buscam aperfeiçoar a determinação dos pesos atômicos, mas tendo como números inteiros ou fracionados ambos os pesos atômicos mantém a salvo a hipótese de Prout. 
É lançado o peso atômico como critério de classificação.
Orienta os químicos analíticos a procurarem parentescos entre os “elementos”, buscando agrupamentos por família, tentando constituir uma espécie de árvore genealógica da matéria inerte.
Tentativas de Classificação dos elementos a partir da Hipótese de Prout
Johann Dobereiner (Alemanha), descobre em 1817 uma relação entre os pesos equivalentes de certos corpos: óxido de estrôncio (50) é igual à média aritmética do óxido de cálcio (27,5) e do óxido de bário (72,5), para H=1 e oxigênio igual a 7,5.
Em 1827 ele propõe uma nova tríade, agora com os halogênios. Com resultados mais precisos de Berzelius sobre os pesos atômicos, Dobereiner propõe uma série de tríades que se fundamentam na correlação de analogias químicas e relações aritméticas.
Br = ½ (Cl + I) = ½ (35,470 + 126,470) = 80,970
Berrzelius havia estabelecido o P.A do bromo = 78,383.
1 - As tríades de Dobereiner (1780-1849)
Tríades de Döbereiner
 de 1816 – 1829
 Li » PA = 6,51; Na » PA = 23,97; K » PA = 39,11 
       Diferenças PA(Li) - PA(Na) = 16,46 (aproximadamente 2 x 8 = 16) 
       Diferenças PA(Na) - PA(K) = 16,14 (aproximadamente 2 x 8 = 16) 
       Ca » PA = 20,00; Sr » PA = 43,92; Ba » PA = 68,54 
       Diferenças PA(Ca) - PA(Sr) = 23,92 (aproximadamente 3 x 8 = 24) 
       Diferenças PA(Sr) - PA(Ba) = 24,62 (aproximadamente 3 x 8 = 24)
 Cl » PA = 35,50; Br » PA = 80,00; I » PA = 127,00 
       Diferenças PA(Cl) - PA(Br) = 44,50 (aproximadamente 6 x 8 = 48) 
       Diferenças PA(Br) - PA(I) = 47,00 (aproximadamente 6 x 8 = 48) 
       S » PA = 32,00; Se » PA = 79,00; Te » PA = 128,00
       Diferenças PA(S) - PA(Se) = 47,00 (aproximadamente 6 x 8 = 48) 
       Diferenças PA(Se) - PA(Te) = 49,00 (aproximadamente 6 x 8 = 48) 
2 – As famílias de Leopoldo Gmelin
Como Gmelin tinha como objetivo demonstrar a verdade da Hipótese de Prout concentra sua atenção nos números em detrimento das analogias químicas.
Agrupa os elementos em três classes.
Os que têm sensivelmente os mesmos pesos atômicos.
Os que têm pesos atômicos múltiplos.
Aqueles cujos pesos atômicos são médias aritméticas.
3 – Alexandre Béguyer de Chancourtois (1820-86) 
O geólogo francês Chancourtois propõe a Academia as 
grandes linhas de um sistema periódico dos elementos e declara:
 			“ É unicamente por tomar em consideração a 
 hipótese de Prout que eu chego a uma teoria 			 perfeitamente demonstrada”. 
Figura 1 - Parafuso telúrico
Representa os pesos atômico numa hélice contendo na vertical seguimento dos números que correspondem aos pesos atômicos.
O nome Parafuso Telúrico surge devido ao elemento telúrio ocupar uma posição central e tellus significa terra, no sentido mais positivo de terra produtiva.
Contudo, sua proposta apresenta graves defeitos ao misturar corpos simples (substâncias simples) com corpos compostos (substâncias compostas) e sua representação gráfica é complexa. Não alcançando o êxito esperado.
A procura de uma lei
4 - John Alexander Newlands (Inglês, 1837-98)
Publicou uma série de artigos na Chemical News chamando atenção para o fato dos “elementos” quando ordenados no número atômico crescente o oitavo elemento se relacionava com o 1º elemento do grupo, começando com o hidrogênio. No seu sistema deixou espaços prevendo a descoberta de novos elementos, mas fez suas premissas baseadas em falsas analogias.
Em março de 1866 produziu um esquema mais completo apresentando na Chemical Society (que tinha regras de não publicar trabalhos de natureza especulativa). Fez uma analogia com a escala musical, recebendo critica de um físico e químico aconselhando e sugerindo “se um arranjo dos elementos por ordem alfabética não teria revelado coincidências também interessantes”.
Lei das Oitavas de Newlands
O elemento berílio é chamado de glucídio Gl
5 - Quadro Periódico de William Odling (1865)
Odling a partir rigorosamente do peso atômico crescente ordena cinquenta e sete elementos dos sessenta conhecidos na época numa tabela. Ele chama atenção para as regularidades e diferenças nos pesos atômicos e conclui: 
“Entre os membros de cada grupo bem definido, a sequência das propriedades e a sequência dos pesos atômicos são estritamente paralelas uma a outra”. 
Também deixa um grande número de espaços vazios. Entre o N.A. 40 – 50 e 65-75. Contudo, nos anos seguintes não consegue aprimorar seu trabalho, propondo em 1868 um quadro menos abrangente. 
Quadro Periódico de Odling (1865)
Propriedades análogas dos elementos e dos seuscompostos comparando capacidade calorífica e volumes atômicos.
O elemento berílio é chamado de glucídio Gl.
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Julius Lothar Meyer (1830 – 1895)
Formado em medicina e professor de diversas universidades.
Participou do congresso de Karlsruhe e recebeu o artigo de Cannizaro.
 Introduziu os termos “monovalente”, “bivalente”, “trivalente” (atomicidade).
 Um livro que se propusesse a estudar os fatos químicos deveria ser baseado numa classificação satisfatória dos elementos químicos, que realmente unificasse os fatos estudados.
 Meyer calculou a relação entre os pesos específicos1 e os pesos atômicos de cada substância simples, o que chamou de volume atômico (hoje seria o volume ocupado por um mol da substância simples do elemento no estado sólido).
Meyer relatou, com coordenadas ortogonais, valores do seu volume atômico em função do peso atômico, em 1870, em um gráfico que refletia o periodismo dessa propriedade.
 1 - peso específico é definido como o pesoo por unidade de volume. No SI a unidade é: N/m³. É calculado multiplicando-se a massa específica do material kg/m³ pela aceleração percentual da gravidade m/s²
Lothar Meyer (1830 – 1895)
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Ele terminou essa tabela em 1868, mas só publicou em 1872
Quem foi Mendeleev?
Conhecido pelo anuncio da Classificação Periódica dos elementos e do seu livro texto “Princípios de Química” (1869), que foi reeditado oito vezes e traduzido para o inglês em 1891. 
Nasceu na Siberia (Rússia) filho do Diretor do Ginásio Tobolsk na Sibéria, e de Maria Kornileva sendo o último dos quatorze filhos.
Seu pai ficou cego e foi aposentado com uma pequena pensão que não permitia sustentar sua grande família. Sua mãe assumiu uma fábrica de vidro e cuidava da educação das crianças. A fabrica de vidro acabou sendo destruída e ela percebendo o potencial de Mendeleev foi com ele até Moscou, caminhando cerca de 1.400 milhas1, para completar sua educação. Mendeleev não conseguiu entrar na Universidade de Moscou por ser siberiano. Então seguiram para São Petersburg e, em 1850 ele conseguiu bolsa para estudar no Instituto Pedagógico. Nesse mesmo ano sua mãe faleceu de exaustão.
1 1 milha corresponde 1,4 Km
Quem foi Mendeleev?
Em São Petersburg teve oportunidade de estudar química orgânica com Liebig, e também as propriedades químicas e físicas de diversos metais.
Em poucos anos tornou-se professor de escola, mas quando adquiriu uma melhor condição financeira voltou para São Petersburg para aprimorar seu conhecimentos de Química, tornando-se professor de Química e Física.
Em 1859 o governo da Rússia sentiu a necessidade de melhorar o sistema de ensino e enviou Mendeleev para estudar na Europa, foi durante estes dois anos que teve a oportunidade de participar do 1º Congresso de Karlshure 
6 - Dmitri Mendeleev (1834-1907) 
Mendeleev inicia seu artigo que anuncia sua descoberta da Lei Periódica afirmando que “hoje em dia se confundem as expressões corpos simples e elementos (....) A expressão corpos simples corresponde a ideia de moléculas, deve-se usar elementos para caracterizar as partículas materiais que formam os corpos simples e compostos” 
Deve haver alguma ligação entre a massa e os elementos químicos e, como a massa de uma substância é definitivamente expressa ... no átomo, uma dependência funcional deve existir e ser descoberta entre as propriedades individuais dos elementos e seu peso atômico. 
 
Então, comecei a olhar em volta e anotar os “elementos” com seu peso atômico e propriedades típicas em cartões separados, e isso logo me convenceu de que as propriedades dos elementos estão na dependência periódica do seu peso atômico “ (Mendeleev, Princípios de Química).
 
 
Tabela Periódica de Mendeleev 
Enquanto professor universitário de Química, o objetivo inicial que o levou a propor a lei periódica foi encontrar a melhor maneira de apresentar aos seus alunos uma organização das substâncias que não se limitasse as apresentações monográficas de cada uma delas. Começa a escrever um livro didático e percebe a necessidade de uma lei geral para facilitar o processo de ensino.
Participa do Congresso de Karlsruhe e fica bastante impressionado com a apresentação do trabalho de Cannizzarro. 
Aprofunda suas pesquisas e ao pressentir o motivo da periodicidade, publica as possíveis consequências. Para agir assim ele devia estar muito seguro da sua descoberta. Ele tem a lei periódica como realmente essencial, isto é, existe de fato uma lei geral que deve ser seguida por todos os elementos e afirma:
“As leis naturais não sofrem exceções e é nisso que elas se distinguem das regras gramaticais, por exemplo. Uma lei pode ser confirmada apenas quando todas as consequências que dela podemos extrair se tenham submetido a sanção experimental”. 
Essa epistemologia está ligada a refutação da hipótese de Prout, pois Mendeleev foi de todos o que mais se opôs.
Lei da Periodicidade de Mendeleev (março de 1869)
Mendeleev considera que a única arma capaz de lutar contra a hipótese de Prout é encontrar uma lei que rege a totalidade dos elementos. Considera a Hipótese de Prout rival da Lei da Periodicidade e afirma:
“ A lei periódica domina os fatos e tende a aprofundar o princípio filosófico que rege a natureza misteriosa dos elementos. Esta tendência é da mesma categoria que a lei de Prout, com a diferença essencial de que a lei de Prout é aritmética e que a lei periódica assenta o seu espírito num encadeamento de leis mecânicas e filosóficas que constituem o caráter e a notabilidade do impulso atual das ciências exatas”.
Apesar da forte oposição a lei de Prout, por ironia os defensores dessa lei vão utilizar a lei da periodicidade de Mendeleev como uma brilhante confirmação da hipótese de Prout. Durante anos sua lei é desprezada, apenas após a descoberta dos novos elementos previstos por ele a lei periódica provoca entusiasmo, mas mesmo assim para confirmar a hipótese do Prout.
Por exemplo, William Crookes apodera-se da lei da periodicidade para comprovar sua própria hipótese do protilo.
Lei da Periodicidade de Mendeleev (março de 1869)
Diferenciando entre corpos simples (substâncias simples) e elementos
Mendeleev atribui á química um novo programa: por um lado aprofundar as relações entre corpos simples e composto e por outro os elementos que estão contidos neles. 
Distinção entre corpos simples e elemento
Alguns “elementos” apresentam o fenômeno de alotropia, que facilita vislumbrar (prever) a existência dos diferentes elementos, destronando a hipótese de Prout de um único elemento, permitindo a distinção entre corpos simples e elementos, que depois de Lavoisier eram vistos como sinônimos.
Por exemplo:
O elemento carbono se apresenta na natureza como substâncias simples: carvão, grafite e diamante.
Esse é o programa de Mendeleev, destronando os corpos simples de Lavoisier, visto como o conceito chave da química, substituindo pelo de elementos.
“O corpo simples não explica nada; ele é reenviado juntamente com o corpo composto para o lado das aparências, das manifestações. O elemento é o único princípio explicativo”. 
Tabela Periódica de Mendeleev
Comparação entre as Tabelas de Mendeleev e Julius Lothar Meyer (1830-95)
Em 1869 Mendeleev apresentou seu sistema de classificação num encontro das Sociedade Química da Rússia, mas recebeu pouco atenção até que Lothar Mayer que havia chegado as mesmas conclusões que ele de forma independente publicou o seu trabalho em 1870.
Meyer da mesma forma que Mendeleev foi professor de Química e sentiu as necessidade de escrever um livro didático, denominado “Uma Teoria Moderna da Química” sendo o 1º texto alemão a ter pesos atômicos essencialmente corretos. Meyer também esteve no Congresso de Karlsruhe .
A primeira versão de seu livro ordenou os elementos em relação a valência, mas não usou os pesos atômicos. Em 1868 revisou o texto para a 2ª edição, onde apresentava uma tabela com 16 colunas organizando os elementos em grupos periódicos, mas que sófoi publicado em 1870. Esse trabalhou reforçou o de Mendeleev, sendo mais um caso de disputa pela prioridade da descoberta científica. 
Bibliografia
BENSAUDE-VINCENT, Bernadette & STENGERS Isabelle. História da Química. Instituto Piaget, 1992.
BROCK, William H. The Norton History of Chemistry. W. W. Norton & Company – New York e London, 1992.