Tabela periódica completa 150 anos: conheça sua história

A ONU proclamou 2019 como o ano internacional da tabela periódica para a comemoração de seu aniversário

A tabela periódica está nas paredes de quase todos os laboratórios de química. O crédito para sua criação geralmente vai para Dimitri Mendeleev, um químico russo que, em 1869, escreveu os elementos conhecidos (dos quais havia 63 na época) em cartões e os organizou em colunas e linhas de acordo com suas propriedades químicas e físicas. Para celebrar o 150º aniversário deste momento crucial na ciência, a ONU proclamou 2019 como o ano internacional da tabela periódica.

Mas a tabela periódica não começou com Mendeleev. Muitos tinham trabalhado na organização dos elementos. Décadas antes, o químico John Dalton tentou criar uma tabela, bem como alguns símbolos bastante interessantes para os elementos. John Newlands também criou uma tabela classificando os elementos por suas propriedades.

A genialidade de Mendeleev estava no que ele deixou de fora de sua tabela. Ele reconheceu que certos elementos estavam faltando, ainda a serem descobertos. Então, onde Dalton, Newlands e outros publicaram o que era conhecido, Mendeleev deixou espaço para o desconhecido. Ainda mais surpreendente, ele previu com precisão as propriedades dos elementos que faltavam.

Você notou os pontos de interrogação em sua tabela acima? Por exemplo, ao lado de Al (alumínio) há espaço para um metal desconhecido. Mendeleev previu que teria uma massa atômica de 68, uma densidade de 6g/cm³ e um ponto de fusão muito baixo. Seis anos depois, Paul Émile Lecoq de Boisbaudran isolou o gálio e, com certeza, penetrou na abertura com uma massa atômica de 69,7, uma densidade de 5,9g/cm³ e um ponto de fusão tão baixo que se torna líquido na mão. Mendeleev fez o mesmo para escândio, germânio e tecnécio (que só foi descoberto em 1937, 30 anos após sua morte).

À primeira vista, a tabela de Mendeleev não se parece muito com a que estamos acostumados. Por um lado, a tabela moderna tem vários elementos que Mendeleev ignorou (e não deixou espaço para), principalmente os gases nobres (como hélio, néon, argônio). E a tabela é orientada de maneira diferente da nossa versão moderna, com elementos que agora colocamos juntos em colunas dispostas em linhas.

Mas quando você dá uma volta de 90 graus à tabela de Mendeleev, a semelhança com a versão moderna se torna aparente. Por exemplo, os halogênios – flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br) e iodo (I) (o símbolo J na tabela de Mendeleev) – todos aparecem próximos um do outro. Hoje eles são organizados na 17ª coluna da tabela (ou grupo 17, como os químicos preferem chamar).

Período de experimentação

Pode parecer um pequeno salto disso para o diagrama que conhecemos hoje mas, anos depois das publicações de Mendeleev, houve muita experimentação com layouts alternativos para os elementos. Mesmo antes de a tabela ter seu ângulo permanente, as pessoas sugeriram algumas reviravoltas estranhas e maravilhosas.

Um exemplo particularmente notável é a espiral de Heinrich Baumhauer, publicada em 1870, com o hidrogênio no centro e elementos com massa atômica crescente espiralando para fora. Os elementos que caem em cada um dos raios da roda compartilham propriedades comuns, assim como aqueles em uma coluna (grupo) o fazem na tabela de hoje. Havia também uma formulação bastante estranha de “halteres”, feita por Henry Basset em 1892.

No entanto, no início do século 20, a tabela se estabeleceu em um formato horizontal familiar com a versão impressionante de Heinrich Werner em 1905. Pela primeira vez, os gases nobres apareceram em sua posição na extremidade direita da tabela. Werner também tentou tirar uma folha do livro de Mendeleev, deixando lacunas, embora ele exagere no trabalho de adivinhação com sugestões de elementos mais leves que o hidrogênio e outro localizado entre hidrogênio e hélio (nenhum deles existe).

Apesar dessa tabela bastante moderna, ainda havia um pouco de rearranjo a ser feito. A versão de Charles Janet foi particularmente influente. Ele adotou a abordagem de um físico à tabela e usou uma teoria quântica recém-descoberta para criar um layout baseado em configurações eletrônicas. A tabela resultante da “etapa esquerda” ainda é preferida por muitos físicos. Curiosamente, Janet também forneceu espaço para elementos até o número 120, apesar de apenas 92 serem conhecidos na época (estamos com 118 agora).

 

Estabelecendo um design

A tabela moderna é na verdade uma evolução direta da versão de Janet. Os metais alcalinos e os metais alcalino-terrosos  foram deslocados da extrema direita para a extrema esquerda para criar uma tabela periódica muito ampla (forma longa). O problema com esse formato é que ele não cabe muito bem em uma página ou em um pôster, portanto, em grande parte por razões estéticas, os elementos do bloco f são geralmente cortados e depositados abaixo da tabela principal. É assim que chegamos à tabeça que reconhecemos hoje.

Isso não quer dizer que as pessoas não tenham lidado com os layouts, muitas vezes como uma tentativa de destacar as correlações entre elementos que não são aparentes na tabela convencional. Há literalmente centenas de variações (confira o banco de dados de Mark Leach), com espirais e versões em 3D sendo particularmente populares, para não mencionar as variantes mais explícitas.

O que você acha da minha própria fusão de dois gráficos icônicos, a tabela de Mendeleev e o mapa do metrô de Londres de Henry Beck abaixo?

Ou o conjunto vertiginoso de imitações que visam dar uma sensação científica à categorização de tudo, desde cerveja a personagens da Disney, e meu particular “absurdo irracional”. Tudo isso mostra como a tabela periódica de elementos se tornou o símbolo icônico da ciência.

* Mark Lorch é professor na Universidade de Hull (Inglaterra). O artigo foi publicado originalmente em inglês no site The Conversation.

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