Portal:Formação Intermediária/Química/Introdução

Introdução

Figura 1: Frutas e verduras bagunçadas

Imaginem se frutas e verduras fossem colocadas todos misturados no mercado como na figura 1 acima?

Figura 2: Frutas e verduras organizadas

É muito mais fácil fazermos compras quando temos as verduras, legumes e frutas organizados como na figura acima.

Os alimentos da foto podem ser organizados de diferentes maneiras em sua casa ou em um supermercado.

A organização mais comum coloca em um mesmo lugar todas as frutas; em outro, próximo a elas, todos os legumes; e em um terceiro lugar, também próximo, todas as verduras.

No entanto, os critérios de classificação dos alimentos poderiam ser outros e considerar relevantes sua cor, sua textura, ou mesmo seus nomes (por exemplo, colocá-los em ordem alfabética).

Se fossem separados por cores? Como seria?

Se fossem por ordem alfabética? Como seria?

Para qualquer critério escolhido, tem-se um objetivo: facilitar a vida de quem os utiliza.

Evolução histórica da classificação dos elementos

Até ao final do século XVIII, apenas 33 elementos químicos tinham sido descobertos. Entretanto, durante o século XIX, acompanhando o grande desenvolvimento tecnológico e industrial, o número de elementos químicos conhecidos triplicou – somente nas duas décadas desse século foram descobertos 17 novos elementos, mais da metade de tudo o que fora descoberto até agora. Esse ritmo acentuado de descobertas de elementos químicos levou a necessidade de buscar meios de agrupá-los de acordo com suas propriedades. Várias tentativas foram feitas, como você verá a seguir.

AS TRÍADES DE DÖBEREINER

Figura 3: Johann Wolfgang Döbereiner (químico alemão)

Em 1817, Döbereiner tentou estabelecer uma correlação entre a massa e as propriedades de alguns elementos. Ele analisou 3 elementos químicos: cálcio,estrôncio e bário e percebeu que eles apresentavam uma relação simples entre suas massas atômicas e as propriedades desses compostos. Também observou o mesmo efeitos para outras tríades (trios) de elementos químicos. Como por exemplo: cloro/bromo/iodo e enxofre/selênio/telúrio. O PARAFUSO TELÚRICO DE CHANCOURTOIS

Figura 4: Alexandre de Chancourtois (geólogo e mineralogista francês)

Em 1862, Chancourtois dispôs os elementos químicos conhecidos em ordem crescente de suas massas atômicas numa linha espiral em volta de um cilindro, conforme a figura 4 e ao redor deste cilindro foram feitas dezesseis divisões.

Figura 5: Parafuso Telúrico

Os elementos com propriedades semelhantes apareciam uns sobre os outros em voltas consecutivas da espiral. Ele estava sugerindo que as propriedades dos elementos estavam relacionadas ao número que o elemento ocupava na sequência. AS OITAVAS DE NEWLANDS

Figura 6: John Newlands (químico inglês)

Amante da música, Newlands organizou os elementos em ordem crescente de suas massas atômicas em linhas horizontais, contendo 7 elementos cada. O oitavo elemento apresentava propriedades semelhantes ao primeiro e assim por diante, numa relação periódica que lembra a periodicidade das notas musicais. Como havia muitas exceções a essa “regra”, suas ideias não foram bem aceitas pela comunidade científica. Ao apresentá-lo aos membros dessa entidade, um deles teria perguntado sarcasticamente se ele já teria tentado organizar os elementos na ordem alfabética das letras iniciais dos nomes. Entretanto seu trabalho foi reconhecido cerca de duas décadas mais tarde, por ser um precursor das ideias de Mendeleev. A TABELA DE MENDELEEV

Figura 7: Dmitri Mendeleyev (químico russo)

Mendeleyev registrou as propriedades de cada um dos 63 elementos conhecidos em fichas de papel, cada ficha para um elemento, manipulou as fichas e organizou-as em ordem crescente da massa dos átomos de cada elemento. Mendeleyev percebeu que nessa sequência apareciam, a intervalos regulares, elementos com propriedades semelhantes, de modo similar ao que Newlands fizera. Havia periodicidade, ou seja, uma repetição nas propriedades dos elementos.

Por exemplo: sódio, potássio e rubídio: reagem explosivamente com a água, combinando-se com o cloro e o oxigênio formando, respectivamente, compostos de fórmulas ECℓ e E₂O; e magnésio, cálcio e estrôncio: reagem com a água, mas não tão violentamente; combinam-se com o cloro e o oxigênio formando, respectivamente, compostos de fórmulas ECℓ₂ e EO.

Em 1869, Mendeleyev pode organizar os elementos em uma tabela, na qual aqueles com propriedades semelhantes apareciam numa mesma coluna. Elaborando melhor sua descoberta, ele percebeu que pareciam estar faltando alguns elementos para que ela fosse completa, então, resolveu deixar alguns locais em branco nessa tabela, julgando que algum dia alguém descobriria novos elementos químicos que pudessem ser encaixados nesses locais, com base em suas propriedades. Mendeleyev chegou a prever algumas das propriedades que esses elementos teriam. Por exemplo, abaixo do silício, Mendeleyev suspeitou que deveria existir um elemento que ele denominou eka-silício e cujas propriedades ele previu. Esse elemento foi descoberto em 1886 pelo alemão Clemens Winkler que o chamou de germânio. As propriedades do germânio são espantosamente próximas das previstas por Mendeleyev.

Figura 8: Tabela de Mendeleyev

Mendeleyev também percebeu que em alguns locais da tabela seria melhor fazer pequenas inversões na ordem dos elementos. Em 1871, ele publicou uma versão aprimorada de seu trabalho. Antes de Mendeleyev, outros cientistas já haviam percebidos que alguns elementos têm propriedades semelhantes, mas o mérito do químico russo foi o de fazer extensiva organização dos elementos com base em suas propriedades, realizar pequenos ajustes necessários e deixar locais para elementos que poderiam existir mais ainda não haviam sido descobertos. MOSELEY E O NÚMERO ATÔMICO: RUMO À TABELA PERIÓDICA ATUAL

Figura 9: Henry Gwyn Jeffreys Moseley (físico inglês)

Em 1913 Moseley mediu as frequências das linhas espectrais dos raios X característicos de cerca de 40 elementos, com isso fez importantes descobertas; ele descobriu uma característica numérica dos átomos de cada elemento que ficou conhecida como número atômico e que posteriormente foi associada ao número de prótons. A repercussão imediata deste resultado foi a alteração da tabela periódica, onde os elementos não estão dispostos na tabela periódica atual por ordem crescente de massa atômica, mas sim por ordem crescente de número atômico. De modo geral, à medida que o número atômico cresce, a massa atômica também cresce.

Tabela Periódica Atual

A tabela periódica tem seus elementos distribuídos em quadrinhos que nas suas junções formam linhas e colunas.

1- PERÍODOS: são as 7 linhas horizontais da tabela periódica.

2- FAMÍLIAS OU GRUPOS: são as 18 colunas da tabela periódica (sequências verticais), numeradas de 1 a 18.

- a disposição dos elementos na tabela periódica e tal que elementos com propriedades semelhantes ficam num mesmo grupo.

Alguns grupos, por sua importância para a Química, recebem nomes especiais:

- a família 1 é a família dos METAIS ALCALINOS.

- a família 2 é a família dos METAIS ALCALINO-TERROSOS.

- a família 16 é a família dos CALCOGÊNIOS.

- a família 17 é a família dos HALOGÊNIOS.

- a família 18 é a família dos GASES NOBRES.

Temos varias divisões da tabela periódica, uma delas separa os elementos em representativos (Famílias 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17, 18), transição (Famílias 3 a 12) e de transição interna (Série dos lantanídeos e actinídeos).

A tabela periódica tem outra separação importante existente na Classificação Periódica, onde divide os elementos em METAIS, NÃO-METAIS (AMETAIS) e SEMIMETAIS. Por isso a tabela é dividida em cores para facilitar a identificação.

Figura 10

METAIS: são elementos sólidos (exceto o mercúrio) em geral duros, com brilho característico denominado brilho metálico, densos, de pontos de fusão e de ebulição altos, bons condutores de calor e de eletricidade, maleáveis (podem ser transformados em laminas finas), dúcteis (podem ser transformados em fios finos) e que formam íons positivos (cátions).

NÃO-METAIS: formam substâncias simples, tem propriedades opostas as dos metais, ou seja, não conduzem bem o calor nem a corrente elétrica, não são facilmente transformados em laminas ou em fios. A maioria forma substâncias simples gasosas.

SEMIMETAIS: tem propriedades intermediárias entre os metais e os não-metais.

GASES NOBRES: tem comportamento químico específico.

CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA AO LONGO DA TABELA PERIÓDICA

Analisando a tabela periódica, nós descobrimos como vai terminar sua configuração eletrônica sem usar o Diagrama de Linus Pauling.

Figura 11: Configuração eletrônica ao longo da Tabela Periódica