O DESENVOLVIMENTO DA TABELA PERIÓDICA

 

 

No século XIX, quando os químicos tinham apenas uma vaga idéia sobre átomos e moléculas e não sabiam da existência dos elétrons e dos prótons, eles criaram a tabela periódica usando seus conhecimentos de massas atômicas. Medições rigorosas das massas atômicas de muitos elementos já tinham sido feitas. Ordenar os elementos de acordo com as suas massas atômicas em uma tabela periódica parecia-lhes lógico uma vez que achavam que o comportamento químico devia estar relacionado de algum modo com a massa atômica.

 

Figura 1. Tabela dos elementos de John Dalton, compilada no início do século XIX.

 


Em 1864, o químico inglês John Newlands observou que, quando os elementos eram colocados em ordem das massas atômicas, cada um deles tinha propriedades semelhantes com o oitavo elemento seguinte. Newlands referiu-se a essa estranha relação como a lei das oitavas. Contudo, essa “lei” tornou-se inadequada para os elementos além do cálcio, e o trabalho de Newlands não foi aceito pela comunidade científica.

Cinco anos mais tarde, o químico russo Dimitri Mendeleev e o químico alemão Lothar Meyer apresentaram, independentemente, uma tabulação muito mais extensa dos elementos baseada na repetição regular e periódica das propriedades. O sistema de classificação de Mendeleev foi um grande avanço em relação ao de Newlands por duas razões. Primeiro, agrupava os elementos de uma forma mais rigorosa de acordo com as suas propriedades. Igualmente importante, ela tornou possível prever as propriedades de vários elementos que ainda não tinham sido descobertos. Por exemplo, Mendeleev propôs a existência de um elemento desconhecido, ao qual chamou eka-alumínio e previu várias das suas propriedades. (Eka é uma palavra do sânscrito que significa “primeiro”, assim o eka—alumínio seria o primeiro elemento abaixo do alumínio no mesmo grupo.) Quando o gálio foi descoberto quatro anos mais tarde, as suas propriedades estavam de acordo com aquelas previstas para o eka-alumínio:

 

 

Eka-Alumínio (Ea)

Gálio (Ga)

Massa atômica

68 uma

69,9 uma

Ponto de fusão

Baixo

29,78º C

Densidade

5,9 g/cm³

5,94 g/cm³

Fórmula do óxido

Ea2O3

Ga2O3

Tabela comparando as propriedades do elemento gálio nos primórdios e atualmente.


No entanto, as versões iniciais da tabela periódica continham inconsistências gritantes. Por exemplo, a massa atômica do argônio (39,95 uma) é maior que a do potássio (39, 10 uma). Se os elementos estivessem organizados meramente de acordo com o aumento das massas atômicas, o argônio deveria aparecer na posição ocupada pelo potássio na nossa tabela periódica moderna. Mas nenhum químico colocaria o argônio, um gás inerte, no mesmo grupo do lítio e do sódio, dois metais muito reativos. Essa e outras discrepâncias sugeriam que deveria haver outra propriedade fundamental, que não a massa atômica, servindo de base da periodicidade observada.

Essa propriedade estava associada ao número atômico. Usando os resultados de experiências de difração de partículas α, Rutherford fez uma estimativa do número de cargas positivas no núcleo de alguns elementos, mas até 1913 não havia um procedimento para a determinação dos números atômicos. Nesse mesmo ano, um jovem físico inglês. Henry Moseley descobriu uma correlação entre o que ele chamou número atômico e a freqüência de raios X gerados bombardeando-se o elemento com elétrons de alta energia. Com algumas exceções, Moseley verificou que o número atômico aumenta na mesma ordem que a massa atômica. Por exemplo, o cálcio é o vigésimo elemento na ordem crescente de massas atômicas e tem número atômico 20. As discrepâncias que tinham intrigado anteriormente os cientistas, agora faziam sentido. O número atômico do argônio é 18 e o do potássio. 19, logo o potássio devia seguir-se ao argônio na tabela periódica.


Uma tabela periódica moderna, em geral, mostra o número atômico juntamente com o símbolo do elemento. Como já sabemos, o número atômico também indica o número de elétrons nos átomos de um elemento. As configurações eletrônicas dos elementos ajudam a explicar a repetição das propriedades físicas e químicas. A importância e a utilidade da tabela periódica reside no tato de podermos usar o nosso conhecimento das propriedades gerais e das tendências em um grupo ou período para prever com bastante rigor as propriedades de dado elemento, mesmo que esse elemento seja pouco familiar.


Classificação Periódica dos Elementos


Começando com o hidrogênio, vemos que as subcamadas são preenchidas na ordem descrita pelo Diagrama de Pauli. Conforme o tipo de subcamada que está sendo preenchida. os elementos podem ser divididos em categorias - os elementos representativos, os gases nobres, os elementos de transição (ou metais de transição), os lantanídeos e os actinídeos. De acordo com a Figura 2., os elementos representativos (também chamados de elementos do grupo principal) são os elementos dos Grupos 1A a 7A, em que todos têm as subcamadas s ou p parcialmente preenchidas. Com exceção do hélio, os gases nobres (os elementos do Grupo 8A) têm todos a subcamada p totalmente preenchida. (As configurações eletrônicas são 1s2 para o hélio e ns2 np6 para os outros gases nobres). Os metais de transição são os elementos dos Grupos 1 B e 3B a 8B (ou 3 a 11), que têm subcamadas d parcialmente preenchidas ou facilmente produzem cátions com subcamadas d parcialmente preenchidas. (Esses metais são, às vezes, chamados de elementos de transição do bloco d.) Os elementos do Grupo 2B ou 12 (Zn, Cd e Hg) não são nem elementos representativos, nem metais de transição. Não há nenhum nome especial para esse grupo de metais. Os lantanídeos e os actinídeos são, muitas vezes, chamados de elementos de transição do bloco f, pois têm subcamadas f parcialmente preenchidas. A Figura 2. mostra a tabela periódica juntamente com as configurações eletrônicas das camadas mais externas dos elementos no estado fundamental.

 

 

Figura 2. Configurações eletrônicas do estado fundamental dos elementos. Para simplificar, apenas são indicadas as configurações dos elétrons das camadas mais externas.

 


Referência:

CHANG, Raymond - Química Geral - Conceitos Essenciais, 4 ed. ; São Paulo : McGraw-Hill, 2006

 

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