Evolução da:
Marco Pereira
Nº
14
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ºI
Disciplina: F.Q
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Introdução Antoine Lavoisier As Tríades de J. W. Döbereiner O parafuso telúrico de Chancourtois As oitavas de Newlands As curvas de Lothar Meyer A tabela de Dmitri Mendeleev Lei periódica de Moseley A série de actinídeos de Glenn Seaborg A tabela periódica actual Conclusão Bibliografia
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Em resposta à variedade e complexidade dos fenómenos químicos no mundo material, os químicos tentaram compreender o que se passava, procurando a explicação mais simples possível. Para isso, organizaram os elementos químicos de acordo com as respectivas propriedades físicas e químicas. Conseguiram, assim, construir uma tabela – a tabela periódica – onde os elementos formam grupos, que constituem as colunas da tabela, e períodos, que constituem as linhas. A tabela actual é o resultado de uma longa evolução. Um dos grandes contributos foi dado por Dmitri Mendeleev, como poderemos verificar mais adiante no trabalho.
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Antoine Lavoisier foi um cientista, físico e químico experimental, funcionário público e político francês. Ordenou e sistematizou um conjunto de observações e hipóteses, que deu origem à química científica. Em 1789 publicou o “Tratado elementar da química”. Lavoisier foi o primeiro cientista que se preocupou em agrupar os elementos químicos, em 1790. Este agrupou os elementos em quatro grupos, os gases, como o oxigénio, o azoto, ácidos, como o enxofre, o cloro, metais, como a prata, o cobalto, o cobre, o chumbo e o zinco e os terrosos. Após ter agrupado todos os elementos, conhecidos na época, construiu e mais tarde publicou, a primeira tabela periódica, com apenas 31 elementos químicos (pois eram só estes que se conheciam na altura).
Antoine Lavoisier
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No início do século XIX, valores aproximados para a massa atómica dos átomos de alguns elementos químicos já tinham sido estabelecidos. Em 1829, o químico alemão J. W. Döbereiner procurou estabelecer vários grupos de três elementos, com propriedades químicas semelhantes, chamadas as “Tríades”. Primeiro observou que no cálcio (Ca), no estrôncio (Sr) e no bário (Ba), a massa atómica do elemento central, ou seja, o estrôncio, era a média das massas atómicas dos dois outros elementos químicos, o cálcio e o bário. Também observou o mesmo efeito para outras “Tríades”, como por exemplo, lítio/sódio/potássio, cloro/bromo/iodo e enxofre/selêncio/telúrio. 40Ca
Média entre Cálcio (massa atómica 40) e Bário (massa atómica 137)
88Sr 137Ba
7Li 23Na
Média entre Lítio (massa atómica 7) e Potássio (massa atómica 39)
39K
17Cl
Média entre Cloro (massa atómica 17) e Iodo (massa atómica 53)
35Br Massa atómica do
53I
bromo = 35
17
+ 53
2
=
35
Para os conhecimentos daquela época esta classificação era bastante interessante, mas logo se verificou que na maioria dos elementos a massa atómica do elemento central não era a média dos outros dois. Esta descoberta tinha o inconveniente de formar um número limitado de tríades, permanecendo inúmeros elementos químicos isolados. Döbereiner ficou conhecido, por ter sido o primeiro cientista a mostrar as relações existentes entre os elementos químicos conhecidos . 5
Foi em 1862, que o geólogo francês Alexandre Chancourtois, dispôs os elementos químicos conhecidos por ordem crescente das suas massas atómicas, numa linha espiralada, de 45º graus, traçada sobre a superfície lateral de um cilindro. Tal distribuição ficou conhecida como “O parafuso telúrico de Chancourtois”.
“O parafuso telúrico de Chancourtois”
Os elementos colocados na mesma linha vertical apresentavam propriedades químicas semelhantes. À volta da superfície cilíndrica foram feitas dezasseis divisões e os elementos com propriedades semelhantes apareciam uns sobre os outros, em voltas consecutivas da espiral. Com esta teoria, Chancourtois estava a sugerir que as propriedades dos elementos estavam relacionadas com o número que o elemento ocupava na sequência da espiral. As regularidades que foram encontradas, com esta nova teoria, não funcionavam para todos os elementos conhecidos. Para além disso, esta teoria, mistura corpos simples e corpos compostos, a sua representação gráfica é muito complexa e só elementos com número atómico inferior a 40 podem ser representados no “parafuso”. Por estes motivos a ideia de Chancourtois não recebeu muita atenção.
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Em 1864, o inglês John Newlands, um amante da música, ao ordenar os elementos químicos na ordem crescente das massas atómicas, em linhas horizontais, contendo cada linha apenas sete elementos, fez uma curiosa comparação. Como ele era um amante da música pensou que como existem sete notas musicais e a oitava é sempre uma repetição da nota de onde partiu, o mesmo também aconteceria com os elementos químicos. John Newlands
Dó 1 Hidrogénio Ré 2 Lítio Mi 3 Berílio
Dó 8 Flúor
Ré 9 Sódio Mi 10 Magnésio Fá 4 Boro Fá 11 Alumínio Sol 5 Carbono Sol 12 Silício Lá 6 Nitrogénio Lá 13 Fosfato Si 7 Oxigénio Si 14 Enxofre Esta ideia foi ridicularizada na época pois relacionava a Química com a Música, o que levou a que Newlands sofresse desprezo por parte dos membros da Sociedade de Química de Londres. Embora não fosse bem aceite pelos membros, esta nova teoria esboçou o conceito de periodicidade, ou seja, as propriedades repetiam-se após um certo período, neste caso, de oito em oito. A esta repetição de propriedades dentro da sequência, o inglês deu o nome de “Lei das oitavas”. Mais tarde foi reconhecido por ter sido um precursor das ideias de Mendeleev.
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Julius Lothar Meyer, alemão formado em medicina, que mais tarde se dedicou à Química. Após um congresso em 1860, Meyer procurou calcular o volume atómico dos elementos químicos descobertos até então, que eram 63. Em 1870, Meyer mostrou a relação da periodicidade entre volume atómico e massa atómica, desenhando um gráfico destas propriedades.
Como não chegou a fazer nenhuma distinção entre elemento e corpo simples, não corrigiu as massas atómicas relativas e também não previu as propriedades dos elementos que ocupariam os lugares vazios.
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Dmitri Mendeleev foi um químico russo muito famoso. É considerado pela Comunidade Científica um dos maiores génios da química. Dmitri Mendeleev foi professor universitário, na Rússia, e fez uma importante descoberta na história da Ciência. Para facilitar a aprendizagem da Química aos seus alunos, Mendeleev organizou os dados da Química Inorgânica e começou a recolher todas as informações sobre os elementos conhecidos na época, que eram 63. Os dados eram anotados em cartões, que eram fixados na parede do seu laboratório e, conforme observava alguma semelhança, mudava a posição dos cartões. Ao ordenar as suas fichas, Mendeleev organizou-as de acordo com a ordem crescente da massa dos átomos de cada elemento. Notou que essa sequência aparecia periodicamente em intervalos regulares, sugerindo assim elementos com propriedades semelhantes. Esta observação foi similar à que Newlands fizera, anos atrás. Em 1869, organizou as suas fichas numa tabela, na qual os elementos foram dispostos em 12 linhas horizontais, de acordo com as massas atómicas crescentes, e 8 colunas verticais, com elementos de propriedades semelhantes. Percebeu que em certos lugares estavam a faltar elementos químicos, embora na altura estes não fossem conhecidos. Assim, Mendeleev previu a descoberta de novos elementos químicos assim como as suas propriedades, ainda não descobertos, acertando em quase todos. Mendeleev também percebeu que em alguns locais da tabela seria melhor fazer pequenas inversões, na ordem dos elementos. O trabalho desenvolvido por Mendeleev foi surpreendente, pois as suas pesquisas foram desenvolvidas numa época em que muitos elementos naturais eram desconhecidos, como por exemplo, os gases nobres. Não se conhecia a estrutura atómica e os números atómicos que são utilizados na organização dos elementos da tabela actual.
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Em homenagem a este brilhante cientista, foi dado o seu nome ao elemento de número atómico 101 - Mendelévio.
Henry Gwyn-Jeffreys Moseley era físico e colaborador de Rutherford. Em 1913, o cientista britânico descobriu que o número de protões no núcleo de um determinado átomo era sempre o mesmo e que átomos de elementos químicos diferentes possuíam diferentes números de carga positiva no núcleo. Este valor de carga ficou conhecido como número atómico, o que caracteriza casa elemento químico. Esta foi uma importante descoberta para a classificação periódica dos elementos, uma vez que, a antiga classificação, ficava para trás e a relação real de periodicidade das propriedades dos elementos era colocada em função do número atómico. Sendo assim, Moseley reordenou os elementos químicos mas por ordem crescente dos seus números atómicos. Tabela Periódica de Moseley
H Li Be Na Mg K Ca Rb Sr Cs Ba Fr Ra
He B C N O F Ne Al Si P S Cl Ar Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Ac Unq Unp Unh Uns Uno Une Uun Uuu
Devido ao trabalho de Moseley os problemas existentes na tabela periódica de Mendeleev desapareceram e foi neste momento que a tabela periódica começou a ter uma aparência semelhantes à actual.
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Glenn T. Seaborg era químico e tornou-se doutor em Química, em 1937. Seaborg foi um dos cientistas que mais contribuiu para reescrever a tabela periódica dos elementos químicos e foi o único cientista, até à data, a ser homenageado em vida, em 1997, com o nome do elemento químico 106, a que chamaram de “seaborgio”. Para além da homenagem recebeu o Prémio Nobel da Química em 1951, por ter descoberto o elemento químico plutónio. Seaborg foi de grande importância na descoberta e desenvolvimento de novos elementos químicos, como por exemplo, o plutónio, amerício, cúrio, berquélio, califórnio, einstéinio, férmio, mendelévio e o nobélio. Glenn Seaborg foi o responsável pela descoberta e identificação de mais de 100 isótopos de elementos químicos. Por volta de 1940, foram produzidos os elementos netúrio, plutónio, armerício, cúrio, berquélio, califórnio, einstéinio, férmio, mendelévio, nobélio e laurêncio. Estes novos elementos também pertenciam à série dos actinídeos, mas possuíam electrões que preenchiam a orbital 5f, o que lhes deu características diferentes. Esta série forma um grupo de 14 elementos, excluindo o actínio. Em 1945, publicou uma tabela periódica, na qual aparece uma nova série de elementos, a série dos actinídeos ou actinóides. Essa nova série de elementos possuía, no início, apenas o tório, o protactínio e o urânio, como elementos naturais. Actiníde os
T h
P a
U
Np
Pu
A m
C m
Bk
Cf
Es
F m
Md
No
Lr
Após a descoberta dos elementos transurânicos, do número atómico 94 até 102, Seaborg reconfigurou a tabela periódica colocando a série dos actnídeos abaixo da série dos lantanídeos
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Lantaníde os Actinídeo s
C e T h
Pr
Nd
Pm
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
P a
U
Np
Pu
A m
C m
Bk
Cf
Es
F m
Md
No
Lr
O estudo destes novos elementos possibilitou a síntese de outros elementos de transição, os chamados transactinídeos, que se iniciam a partir do número atómico 104.
A tabela periódica actual organizada em linhas e
é uma estrutura colunas, sendo as linhas
os períodos (que são 7) e as colunas os grupos (que são 18), tendo por base a lei periódica. Os elementos que pertencem ao mesmo período possuem o mesmo número de camadas de electrões e os elementos que se encontram no mesmo grupo possuem o mesmo número de electrões de valência. As propriedades físicas e químicas variam gradualmente ao longo do mesmo período. Nesta tabela os elementos químicos estão ordenados, por ordem crescente, segundo o seu número atómico. A posição de cada elemento na tabela fornece informações extensas sobre o seu carácter químico. Outro tipo de dados químicos e físicos, não periódicos, são, hoje em dia, integrados na tabela periódica, aumentando em muito a sua utilização. Na tabela existem três grupos distintos: os metais, os semi-metais e os não-metais. Os elementos que se encontram nos grupos 1 e 2 são chamados metais alcalinos (orbital s), os elementos situados nos grupos 3 a 12 são chamados de metais alcalinos-terrosos (orbital d), os elementos que se encontram no grupo 17 chamam-se halogéneos (orbital p) e os que se encontram no grupo 18 chamam-se gases nobres ou inertes (orbital p). Os elementos de transição internos situam-se entre os números atómicos 58 a 71 e do 90 ao 103 (orbital f).
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A tabela periódica surgiu devido à crescente descoberta de elementos químicos e das suas propriedades, os quais necessitavam ser organizados segundo as suas características. Até 1800 aproximadamente só 30 elementos eram conhecidos mas nos dias de hoje a tabela periódica contém 109 elementos. Com a Tabela Periódica podemos analisar uma série de propriedades dos elementos. O nome "Tabela Periódica" é devido à periodicidade, ou seja, à repetição de propriedades, de intervalos em intervalos. Após muitos anos de estudo, experiências e conflitos, podemos hoje usufruir de um material bastante útil tanto na aprendizagem como no trabalho. A tabela periódica foi um dos grandes passos na história da Química.
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Livros consultados: o
o
o
PAIVA, João; entre outros, 10 Q, Ciências Físico-Químicas, Química 10º ano, Texto Editora, Lisboa, 2003 CALDEIRA, Cremelinda; entre outros, Viver melhor na Terra (Componente de Ciências Físico-Químicas, 3º Ciclo do Ensino Básico), Abril 2004 Diciopédia – O PODER DO CONHECIMENTO – 2001 - Porto Editora – Multimédia
Sites consultados: o
o o o
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o
http://pt.wikipedia.org/wiki/Distribui%C3%A7%C3%A3o_eletr %C3%B4nica http://profmarialuiza.vilabol.uol.com.br/historia_tabela.htm http://www.quiprocura.net/biografias/meyer.htm javascript: %20fillitin('Boro','5','10.81','2,3','2p1','2300%20C','2550%20C',' Do%20mineral%20bórax:%20borato%20de%20sódio %20idratado','Joseph%20L.%20Gay%20Lussac%20/%201808'); http://www.quiprocura.net/biografias/seaborg.htm http://www.cdcc.sc.usp.br/quimica/galeria/mendeleev.html http://www.geocities.com/Area51/Hollow/9495/tabelape.htm http://images.google.pt/images?svnum=10&hl=ptPT&lr=&q=Moseley http://www.quiprocura.net/elementos/descricao/acta.htm
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