A química e suas fasanhas

Dimitri Mendeleev (1834-1907)

Dimitri Mendeleev foi um químico russo muito famoso. É considerado pela comunidade científica um dos maiores gênios da química. Mendeleev nasceu em Tobolsk, na Sibéria, em 1834. Doutorou-se na Universidade de São Petersburgo, onde começou a lecionar em 1866. O conceito de periodicidade química deve seu desenvolvimento, em especial, a dois químicos, Lothar Meyer (alemão) e Dimitri Mendeleev (russo). Trabalhando independentemente, chegaram a um correlacionamento mais detalhado das propriedades dos elementos e suas massas atômicas. Isso proporcionou uma melhor visualização da periodicidade das propriedades dos elementos. Vários cientistas contribuíram para que se chegasse à classificação periódica dos elementos; porém o trabalho de Mendeleev destacou-se por ser o mais completo e ousado.

Mendeleev iniciou sua pesquisa sobre a periodicidade dos elementos ao iniciar seu trabalho como professor na Universidade de São Petersburgo. Mendeleev sentiu a necessidade de organizar os dados da Química Inorgânica e começou a colecionar todas as informações sobre os elementos conhecidos na época. Os dados eram anotados em cartões, que eram fixados na parede de seu laboratório e, conforme observava alguma semelhança, mudava a posição dos cartões.

Esse quebra-cabeça deu origem a uma Tabela Periódica, na qual os elementos foram dispostos em filas horizontais, de acordo com as massas atômicas crescentes, e colunas verticais, com elementos de propriedades semelhantes.

Em 1869 Mendeleev apresentou à comunidade científica a sua lei periódica dos elementos. Sentindo-se muito seguro da validade de sua classificação, Mendeleev deixou posições vazias na sua tabela, dedicada a elementos que eram desconhecidos. Predisse, com uma precisão surpreendente, as propriedades dos mesmos quando viessem a ser conhecidos. Para isso utilizou como base as propriedades dos elementos vizinhos.

Vamos ver um exemplo da verdadeira genialidade de Mendeleev?

A tabela abaixo mostra as propriedades do germânio e as propriedades previstas por Mendeleev para esse elemento, que na época era desconhecido e o qual Mendeleev nomeou de eka-silício.

Propriedades	Propriedades previstas por Mendeleev para o eka-silício (1871)	Propriedades determinadas experimentalmente para o germânio (Ge) (1885)
Massa atômica	72	72,6
Densidade (g/cm3)	5,50	5,47
Cor	Cinzento	Cinzento claro
Densidade (g/cm3) do óxido	4,7	4,7

O trabalho desenvolvido por Mendeleev foi surpreendente, pois suas pesquisas foram desenvolvidas em uma época em que muitos elementos naturais eram desconhecidos como, por exemplo, os gases nobres. Não se conhecia a estrutura atômica e os números atômicos que são utilizados na organização dos elementos da tabela atual. Somente em 1913 Henry G. L. Mosely estabeleceu o conceito de número atômico; porém essa descoberta não provocou grandes alterações na classificação dos elementos feita por Mendeleev, apenas alguns rearranjos.

Fonte:http://www.cdcc.usp.br/quimica/galeria/mendeleev.html

Aplicações de  elementos químicos presentes na Tabela Periódica:

Plutônio

PU

Elemento metálico, prateado, transurânico, denso, radioativo, pertencente ao grupo dos actinídeos na Tabela Periódica. Z = 94; configuração eletrônica: [Rn]5f67s2; isótopo mais estável: MA = 255; (meia vida = 7,6 x 107 anos); d = 19,84g.cm-3; PF = 641°C; PE = 3232°C. São conhecidos treze isótopos, sendo que o 239Pu (meia vida = 2,44 x 104 anos) é muito mais importante que os demais, pois sofre fissão nuclear com nêutrons lentos e portanto é fonte crucial de energia para armas nucleares. Cerca de 20 toneladas de plutônio são produzidas anualmente por reatores nucleares. O elemento foi produzido pela primeira vez por Seaborg, McMillan, Kennedy e Wahl em 1940.

Fonte: www.cdcc.sc.usp.br

CÉRIO

CE

Elemento metálico prateado pertencente à família dos lantanídeos. Z = 58; configuração eletrônica: [Xe] 4f1 5d1 6s2; MA = 140,12; d = 6,77 g.cm-3 (20° C); PF = 798°C; PE = 3433°C. Ocorre na alanita, bastnasita, cevita e monazita. Apresenta 4 isótopos naturais: 136Ce, 138Ce, 140Ce e 142Ce. Já foram identificados 15 radioisótopos. O cério é usado em ligas especiais (mischmetal) de metais de terras raras (50% em Ce, 25% em La, 18% em Nd, 5% em Pr e 2% em outros elementos) usada em foguetes sinalizadores luminosos. O óxido é usado na indústria de vidros. O elemento foi descoberto por M. H. Klaproth em 1803.

Fonte: www.cdcc.sc.usp.br

NOBÉLIO

NO

Elemento metálico, radiativo, transurânico, pertencente ao grupo dos actinídeos. Z = 102; configura ção eletrônica: [Rn]5f147s2; número de massa do isótopo mais estável = 254; (meia vida = 55 segundos). São conhecidos sete isótopos. O elemento foi identificado por A. Ghiorso e G. T. Seaborg em 1966. O nome alternativo unnilbium também foi proposto para este elemento

CÁLCIO

CA

Elemento metálico cinza, mole, pertencente ao Grupo II, dos metais alcalino-terrosos da Tabela Periódica. Z = 20, configuração eletrônica: [Ar] 4s2, d = 1,55 g.cm-3, PF = 840ºC, PE = 1484ºC. Os compostos de cálcio são comuns na crosta terrestre por exemplo no calcáreo, mármore (CaCO3), gipsita (CaSO4 . 2 H2O) e fluorita (CaF2). O elemento é extraído por eletrólise de cloreto de cálcio fundido e é usado em sistemas a vácuo e como desoxidante em ligas metálicas não ferrosas. É usado como agente redutor na extração de metais como tório, zircônio e urânio. O cálcio é um elemento essencial dos organismos vivos sendo necessário para o crescimento e desenvolvimento.

Amostras de calcita, CaCO3. Depois do quartzo é o mineral mais abundante na crosta terrestre.

Tem brilho vítreo e varia de transparente a opaco. Ocorre em várias cores. É abundante no Brasil.

Fonte: www.cdcc.sc.usp.br

ESCÂNDIO

SC

Elemento metálico, mole e prateado pertencente à família dos metais de transição da Tabela Periódica. Z = 21, configuração eletrônica: [Ar] 4s2 3d1, MA = 44,956, d = 2,985 g.cm-3 (forma alfa), d = 3,19 g.cm-3 (forma beta), PF = 1540ºC, PE = 2850ºC. O escândio ocorre freqüentemente em minérios de latanídeos, a partir dos quais pode ser separado devido à maior solubilidade do seu tiocianato em éter. O único isótopo natural, que não é radioativo, é o 45Sc. Tem nove isótopos radioativos de vidas relativamente curtas. Devido à alta reatividade do metal e ao seu alto custo, não há usos substanciais para ele nem para seus compostos. A existência do escândio foi prevista por Mendeleev em 1869. O óxido (chamado escândia) foi isolado por Nilson em 1879.

Fonte: www.cdcc.sc.usp.br

Subníveis de Energia

Com o advento de novas descobertas na área da mecânica quântica entre os séculos XIX e XX, o modelo de Rutheford-Bohr, consolidado em 1913, o qual se aplicava muito bem aos átomos  com um só elétron, não foi capazde explicar fenômenos envolvendo átomos com mais elétrons, por isso surgiu a necessidade de aperfeiçoar o modelo, segundo as observações experimentais, resultando no conceito de subníveis atômicos ou subníveis de energia.
Nos experimentos com espectroscopia com a difração da luz  emitida pela transição eletrônica dos átomos, foi possível observar que havia uma raia de diferentes comprimentos de onda emitidos, dentro de uma mesma estreita faixa, de um mesmo nível de energia. Foi então que, em 1919, o físico inglês Arnold Sommerfeld (1868-1951) buscou uma solução, ele propôs que os elétrons deveriam assumir órbitas elíptcas variadas dentro de um mesmo nível, com mesma energia, permitindo um “espectro de raias” na emissão de luz. Cada órbita recebeu o nome de subnível e, cada qual, foi identificado com uma letra: s, p, d ou f (letras relacionadas as palavras do inglês: sharp, principal, diffuse e fundamental;  visto a descriçao do comportamento de cada orbital).
Em 1924, o físico inglês Edmund Clifton Stoner(1889-1973) chegou ao número máximo de elétrons comportado por cada subnível:

s: 2 elétrons, p: 6 elétrons, d: 10 elétrons e f:14 elétrons.

Fonte: http://www.infoescola.com/fisico-quimica/subniveis-de-energia/

Distribuição dos elétrons nos subníveis (configuração eletrônica)
Os subníveis são preenchidos em ordem crescente de energia (ordem energética). Linus Pauling descobriu que a energia dos subníveis cresce na ordem:
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d…
É nessa ordem que os subníveis são preenchidos. Para obter essa ordem basta seguir as diagonais no Diagrama de Pauling abaixo:

Fonte:http://www.infoescola.com/quimica/distribuicao-eletronica/