o pai da tabela periódica

a necessidade de descobrir padrões em nosso entorno parece ser uma característica humana fundamental. Milhares de anos atrás, nossos ancestrais remotos construíram enormes monumentos de pedra que estavam alinhados precisamente a pontos significativos no ciclo solar anual. E no século XIX, químicos pensativos notaram semelhanças familiares entre os elementos e tentaram incorporá-los em um paradigma explicativo.,

um século e meio atrás, Dmitri Mendeleev deu um passo crucial nesta Busca por ordem entre os elementos, publicando o primeiro rascunho de sua tabela periódica. Em 2019, a comunidade mundial de químicos celebra este aniversário, e com razão. Como Stonehenge, a tabela reflete regularidades na natureza que foram devidas a causas que permaneceram misteriosas quando foi originalmente construída. Mas como Mendeleev veio construir o seu monumento?,

os Primeiros anos

Dmitri cresceu na Sibéria, na borda externa da civilização ocidental. Sua casa, Tobolsk, está 1000km mais perto de Pequim do que de Paris, e seu caminho de lá para a eminência científica foi difícil., Ele era o mais novo de mais de uma dúzia de irmãos Mendeleev, e logo após seu nascimento, em 1834, a doença forçou seu pai Ivan, um professor do ensino médio, a se aposentar. A insuficiência da pensão de Ivan levou sua esposa Maria a assumir a gestão de uma obra de vidro semi-abandonada, anteriormente dirigida por seu irmão.esta empresa apoiou a família até 1848, quando ardeu. Em seguida, Ivan morreu, e em 1849 Maria levou seus dois filhos mais novos para Moscou, esperando que seu irmão ajudasse Dmitri a entrar na universidade lá., Quando este plano falhou, eles se mudaram para São Petersburgo e em 1850 Dmitri foi aceito (um pouco relutantemente) pelo colégio onde seu pai havia treinado como professor. Um professor lá – Alexander Voskresensky, que havia estudado na Alemanha sob Justus Liebig-encorajou o interesse de Dmitri em Química.

graduou – se em 1855, e sua dissertação – sobre isomorfismo e outras relações entre a forma física e composição química-foi publicada em um jornal de mineração. Outros artigos para periódicos científicos e técnicos se seguiram, mas ele não tinha uma renda segura., Nessa altura, tanto a sua mãe como a sua irmã tinham morrido, e ele próprio estava a sofrer do que parecia ser tuberculose. No entanto, um ano de ensino no clima mais benigno da Crimeia melhorou significativamente a sua saúde, e um novo médico confiantemente descartou o diagnóstico anterior.no outono de 1856, Mendeleev defendeu com sucesso uma tese de mestrado sobre as relações entre os volumes específicos de substâncias e as suas propriedades cristalográficas e químicas. Pouco tempo depois, a Universidade de São Petersburgo licenciou-o como professor de química, permitindo-lhe o acesso ao seu laboratório., Em 1859 recebeu financiamento do estado por dois anos de Estudos Avançados no exterior.

estabelecendo uma carreira

na Universidade de Heidelberg em Gemany, Mendeleev fez pesquisas sobre vários tópicos, incluindo tensão superficial, capilaridade e evaporação, e manteve um interesse em forças intermoleculares ao longo de sua carreira. Em 1860 participou da Conferência de Karlsruhe, onde o químico italiano Stanislau Cannizzaro entregou um artigo inovador sobre pesos atômicos (agora chamado de massas atômicas relativas)., Este foi um passo crucial para o sistema periódico, como anteriormente havia havido considerável disputa sobre a atribuição de pesos atômicos para os elementos.alguns químicos alegaram que estes pesos eram irrelevantes,ou negaram a existência física dos átomos. Outros preferiram um sistema baseado em um peso atômico de oito para o oxigênio, assumindo que a fórmula da água era HO, em vez de H2O. mas em Karlsruhe Cannizzarro reviveu as idéias de seu compatriota Amadeo Avogadro para apoiar a fórmula da água H2O, e um peso atômico de 16 para o oxigênio., Durante a década de 1860, a opinião mudou em seu favor – felizmente para Mendeleev, pois as regularidades que o apontavam para a tabela periódica teriam sido menos visíveis no sistema mais antigo.

Depois de retornar a São Petersburgo em 1861, Mendeleev retomou o ensino na universidade, enquanto também lecionava no Instituto Tecnológico da cidade. Além disso, ele publicou um livro de química orgânica e vários artigos para uma enciclopédia técnica, bem como viajar amplamente em busca de oportunidades para aplicar descobertas científicas para o desenvolvimento econômico da Rússia., Uma visita aos campos petrolíferos de Baku em 1863 iniciou o seu compromisso a longo prazo com a emergente indústria petroquímica, por exemplo.a tese de doutorado de Mendeleev (sobre teoria da solução) foi aceita em 1865, e em 1867 a Universidade nomeou-o professor de Química Geral. Ele foi obrigado a dar uma palestra sobre Química Inorgânica, e como não havia um livro satisfatório russo, ele começou a escrever um. Isto focou sua mente no desafio de organizar os elementos químicos em um padrão ordenado., Vários outros – incluindo Leopold Gmelin na Alemanha, Jean Baptiste Dumas na França e John Newlands na Inglaterra-tentaram isso, com sucesso limitado. Mendeleev estava ciente de alguns desses esforços, mas sua própria abordagem era distinta em aspectos importantes.a descoberta veio no início de 1869, quando Mendeleev estava se preparando para outra turnê industrial – desta vez para investigar e melhorar as técnicas de produção de queijo. Enquanto isso, tendo completado o primeiro volume de seu livro, ele estava lutando para estabelecer uma estrutura para o segundo.,tomic pesos e propriedades típicas, análogo elementos, e como pesos atômicos em cartões separados, e isso logo me convenceu de que as propriedades dos elementos são periódicas dependência de seus pesos atômicos…’
D Mendeleev, Princípios de Química, de 1905 (grifo do autor)

Mendeleev colocado para fora as suas cartas em linhas e colunas, como se em um jogo de solitário ou paciência – um passatempo favorito de sua durante ferroviária de viagens., As colunas verticais listaram os elementos conhecidos para aumentar o peso atômico, com uma nova coluna sendo iniciada sempre que isso lhe permitia encaixar elementos com características semelhantes na mesma linha horizontal.como outros químicos observaram, alguns grupos de elementos – em particular os metais alcalinos e os halogéneos – pertenciam claramente. Mas muitos outros – especialmente os elementos de terras raras (lantanídeos) – apresentaram problemas no entanto eles foram arranjados. Neste ponto, Mendeleev, ao contrário da maioria de seus antecessores, se recusou a desistir da luta.,se a posição de um elemento em sua mesa parecia anômala, ele estava disposto a ajustar seu peso atômico para lhe dar companheiros mais compatíveis. Por exemplo, ele propôs que a fórmula para o óxido de berílio era BeO, ao invés do Be2O3 aceito. Isso reduziu o peso atômico de berílio, permitindo-lhe localizá-lo com magnésio em vez de alumínio.no dia 6 de Março de 1869, o primeiro esboço de sua mesa foi apresentado à sociedade química russa (uma organização que ele havia ajudado a encontrar alguns meses antes)., Mais tarde naquele ano, a revista da sociedade publicou uma versão mais considerada, um resumo breve da qual apareceu na tradução alemã. Ele atraiu pouca atenção fora da Rússia, mas Mendeleev perseverou, continuando a colocar mais cartas em sua mesa.

Mind the gaps

the revised diagram Mendeleev published in 1871 looks more familiar to modern eyes. Para compilá-lo, ele fez outras suposições. Por exemplo, ele reduziu o peso atômico do telúrio, fazendo com que o iodo vizinho fosse o mais pesado dos dois., Isto permitiu-lhe colocar iodo com os halogéneos, e telúrio com enxofre e selénio. Tais ajustes estavam, sem dúvida, dentro do intervalo de erro experimental na época. Mas Mendeleev não poderia ter previsto que o número atômico ao invés do peso atômico viria a se tornar o princípio ordenador da tabela, ou que a identificação de isótopos por espectrometria de massa poderia eventualmente explicar estas e outras anomalias.,

Com igual audácia, Mendeleev reforçada a coerência de sua mesa, deixando lacunas para o ainda não descoberto elementos para completar o padrão que ele previa. Além de prever seu caráter químico, ele também lhes atribuiu valores nocionais para propriedades físicas como gravidade específica e ponto de fusão.,o primeiro – gálio-foi identificado espectroscopicamente por um químico francês, Paul Lecoq de Boisbaudran, em 1875. Quando o suficiente dele ficou disponível para Testes, Todas as propriedades do gálio coincidiram com as previsões de Mendeleev – exceto sua gravidade específica, que parecia ser 4,7. No entanto, após Mendeleev ter recomendado novas medições, descobriu – se que era 5,9-virtualmente idêntico à sua figura prevista.,

a descoberta do escândio em 1879 e germânio em 1885 – ambos exibindo as propriedades que Mendeleev havia previsto para eles – persuadiu mais Químicos de que sua mesa, apesar de suas anomalias remanescentes, era muito útil para ignorar. Enquanto isso, outros pesquisadores (notavelmente Lothar Meyer na Alemanha) também destacaram variações periódicas nas propriedades físicas dos elementos. Mendeleev observou mais tarde: “embora eu tenha tido minhas dúvidas sobre alguns pontos obscuros, no entanto, nunca duvidei da universalidade desta lei, porque ela não poderia ser o resultado do acaso., enquanto ele estava correto sobre o princípio da periodicidade, Mendeleev não era infalível como profeta. Ele previu vários outros elementos que nunca foram encontrados. E ele argumentou até o final de sua vida que o éter – um componente essencial, mas indetectável, em então aceitas teorias de luz e eletromagnetismo – era realmente um elemento químico, mesmo que ele não tivesse conseguido isolá-lo no laboratório. Ele sugeriu que poderia ser o mais leve dos gases nobres, com um peso atômico de 0,17.,

anos posteriores

em sua vida privada, Mendeleev foi desafiadoramente não convencional. Ele tinha seu cabelo cortado e barba aparada apenas uma vez por ano, declinando para variar este costume, mesmo para uma audiência com o Czar. Além disso, os seus arranjos domésticos eram algo irregulares. Em 1862 casou-se com Feosva Lescheva, tendo sido guiado em sua direção por uma irmã mais velha bem intencionada que achava que era hora de se instalar. O casal teve dois filhos, mas após um período de crescente infelicidade mútua eles concordaram em se separar, alternadamente ocupando a casa da cidade de Dmitri e seu retiro de campo.,vários anos depois, Dmitri apaixonou-se por Anna Popov, uma estudante de arte de 17 anos. Quando os pais de Ana a mandaram embora para continuar seus estudos em Roma, Dmitri a seguiu e, em 1881, os 47 anos propuseram casamento. Ana aceitou, mas mesmo depois de Dmitri e Feosva se divorciarem, um outro obstáculo permaneceu. A Igreja Ortodoxa Russa reconheceu divórcios civis, mas exigiu um intervalo de sete anos antes de um casamento subsequente., No entanto, em 1882 Dmitri encontrou um sacerdote disposto (por uma taxa substancial) a realizar a cerimônia prematuramente, e apesar de sua ambígua – e tecnicamente bígamo – situação, o casal viveu feliz juntos e criou quatro filhos.Mendeleev foi também um liberal sem escrúpulos que renunciou ao cargo de professor em 1890 para se dissociar da severa repressão dos protestos estudantis do governo. Este gesto foi aplaudido por seus alunos, mas provocou hostilidade nos círculos oficiais., No entanto, Sergius Witte, ministro das Finanças da Rússia a partir de 1892, apreciou o valor das contribuições de Mendeleev e em 1893 nomeou-o chefe do gabinete de pesos e medidas do governo. A partir desta base ele continuou a aplicar o conhecimento científico para ajudar o desenvolvimento econômico da Rússia.

Em 1905 Real de Londres Sociedade honrado Mendeleev, com a sua medalha Copley, já tendo recebido o respectivo Davy medal, em 1882., Em 1906 ele foi nomeado para o Prêmio Nobel, mas embora o painel de química apoiou sua candidatura, o Comitê de prêmios decidiu que sua descoberta não foi recente o suficiente para qualificá-lo para consideração. A decisão foi provavelmente influenciada pelo físico-químico sueco Svante Arrhenius, que havia entrado em conflito com Mendeleev no passado.quase meio século depois de sua morte em 1907, Mendeleev se juntou a um clube ainda mais exclusivo. Em 1955, físicos do Campus Berkeley da Universidade da Califórnia bombardearam o elemento 99 (einsteinium) com partículas alfa para produzir traços do elemento 101., Oficialmente confirmado como “mendelevium”, este novo elemento incorporou seu nome no ícone que ele havia criado. Até então, o layout da tabela estava se tornando explicável em termos de estruturas subatômicas e trocas de energia quântica, a um nível de detalhe que Mendeleev nunca poderia ter previsto. No entanto, isso não diminui de forma alguma a estatura de sua realização.

outros antes dele tinham sugerido que a lista de elementos conhecidos poderia ser arranjada em um padrão significativo. Observaram correspondências significativas, mas não encontraram uma imagem definitiva., Mendeleev, no entanto, estava convencido de que os elementos químicos devem ser vistos como uma entidade coletiva. Armado com esta convicção, deu coerência à sua mesa, revendo corajosamente as posições de alguns elementos conhecidos, e deixando lacunas para outros ainda por descobrir. Embora algumas de suas previsões fossem incorretas, ele marcou sucessos suficientes para estabelecer sua tabela como base para a nossa compreensão dos elementos, e para confirmar seu status como um dos fundadores da química moderna.,

Mike Sutton é um historiador da ciência com base em Newcastle, reino UNIDO

além disso, a leitura

a l H o Brock, O Fontana História da Química, Fontana Press, 1993
M Fontani, M Costa e M V Orna, A perda de Elementos: A Tabela Periódica do Lado da Sombra, Oxford University Press, 2015
E R Scerri, A Tabela Periódica: sua História e seu Significado, Oxford University Press, 2006