História e Classificação dos elementos

Vamos ver um pouco da história dos elementos , como tudo começou .

Lei periódica de Mendeleev

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.

Em homenagem a este brilhante cientista, foi dado o seu nome ao elemento de número atômico 101 - Mendelévio.

Caracteristicas e importância da tabela periódica

Vamos ver um vídeo explicando melhor a tabela periódica e seus elementos e importância.

Raio Atômico

Volume Atômico

Vamos ver um vídeo sobre volume atômico feito no colégio christus anexo.

Número Atômico

Vamos ver um pouco de número atômico no vídeo de prapa si.

Densidade

Este vídeo demonstra a densidade de algumas matérias.

Elétrons

Densidade

A densidade (também massa volúmica ou massa volumétrica ou massa específica) de um corpo, define-se como o quociente entre a massa e o volume desse corpo^[1][2]. Desta forma pode-se dizer que a densidade mede o grau de concentração de massa em determinado volume. O símbolo para a densidade é ρ (a letra grega ró) e a unidade SI para a densidade é quilogramas por metro cúbico (kg/m³).
Densidade relativa é a relação entre a densidade da substância em causa e a massa volúmica da substância de referência (a água é geralmente tomada como referência). É uma grandeza adimensional, devido ao quociente. Quando se diz que um corpo tem uma densidade de 5, quer dizer que tem uma massa volúmica 5 vezes superior à da água (no caso dos sólidos e líquidos).
A densidade da água à pressão normal e à temperatura de 25 °C, é de 1,00 g/cm³, e a 4 °C, onde se atinge sua densidade máxima, é de 1,03 g/cm³.
O gelo ou, água no estado sólido, possui uma massa volúmica inferior àquela apresentada pela água em seu estado líquido (0,97 g/cm³), propriedade rara nos líquidos, que se explica pela polaridade da molécula da água e pelo aumento da distância média entre partículas.

Elétrons

O elétron ^{(português brasileiro)} ou electrão ^{(português europeu)} (do grego ήλεκτρον, élektron, "âmbar"), geralmente representado como e^-, é uma partícula subatômica que circunda o núcleo atômico, identificada em 1897 pelo inglês John Joseph Thomson. Subatómica e de carga negativa, é o responsável pela criação de campos magnéticos e eléctricos.
No modelo padrão ele é um lépton, junto com o muon, o tau e os respectivos neutrinos. O elétron foi proposto como partícula subatómica por J. J. Thomson em 1897. A carga do elétron é de -1,60217733 ×10^-19 C, e a sua massa é de 9,1093897 ×10^-31 kg, ou 511,0 keV/c². Normalmente, em física nuclear, a carga do elétron é definida como sendo uma unidade.
É o número de electrões de um átomo que define a sua carga, sendo que um número de electrões igual ao número de protões origina uma partícula electricamente neutra. Nas escalas de distâncias dos átomos o comportamento da partícula é regido pela mecânica quântica, segundo a qual os electrões ficam "espalhados" pela maior parte do átomo, numa área denominada "nuvem electrónica". Por outro lado, o núcleo que comporta a carga positiva do átomo está localizado no centro deste.
O elétron, além de interagir com outras partículas pela força electromagnética, também interage pela força nuclear fraca, onde normalmente vem acompanhado do seu neutrino associado. Sua antipartícula é o posítron, com a mesma massa, mas carga positiva.

Número Atômico

Número atómico  (Z) é um termo usado na física e na química para designar o número de prótons (protões em português europeu) encontrados no núcleo de um átomo. Num átomo com carga neutra, o número de elétrons é idêntico ao número atômico,ou seja o número atómico e a identidade do átomo. O mesmo não acontece nos íons, átomos com falta ou excesso de elétrons nas últimas camadas. A descoberta do número atômico foi associada ao físico britânico Henry Moseley, o qual conseguiu determinar a carga do núcleo atômico, e sabendo a carga do mesmo, é possível determinar a quantidade de prótons em qualquer átomo.
O número atômico é o que caracteriza cada elemento químico, ou seja, não existem átomos de elementos químicos diferentes com o mesmo número atómico, se têm o mesmo número atômico são o mesmo elemento.

Todos os átomos de cálcio possuem 20 prótons, portanto, o número atômico é igual a 20.

Todos os átomos de magnésio possuem 12 prótons, portanto, número atômico é igual a 12.

A convenção determina que, na representação do símbolo de um elemento, o número atômico deva estar à esquerda do símbolo na parte inferior:

Para o cálcio: ₂₀Ca e, para o magnésio: ₁₂Mg.

Quando o átomo é neutro, ou seja, a quantidade de cargas positivas (prótons) é igual à quantidade de cargas negativas (elétrons), o número atômico indica também o número de elétrons.
Algumas convenções são adotadas para manipulação de dados com referência aos átomos:
A = Massa; Z = Número Atômico; N = número de nêutrons.
Fórmula Geral:
A=Z+N ou N=A-Z
Exemplo: Um elemento tem 118 nêutrons e número atómico 79.
A = 79 + 118, ou seja, A = 197 N = 197 - 79, ou seja, A = 118

Volume Atômico

Volume atômico designa o volume ocupado por um mol átomos de um elemento numa fase condensada (líquida ou sólida). É expresso em cm³/mol. Assim, o volume atômico sempre se refere ao volume ocupado por 6,02 . 10²³ átomos e pode ser calculado relacionando-se a massa desse número de átomos com sua densidade. Assim temos:
Volume Atômico = massa de 6,02 . 10²³ átomos do elemento x densidade do elemento no estado sólido
Para os gases usa-se a densidade da fase líquida no ponto de ebulição.
Por meio de medidas experimentais, verifica-se que: numa mesma família, o volume atômico será aumentado com o aumento do raio atômico; num mesmo período, o volume atômico cresce do centro para as extremidades.

Raio Atômico

O raio atômico é a distância entre o centro de um átomo e os limites da sua eletrosfera. Ao contrário do que se poderia pensar, o raio atômico não depende apenas do peso do átomo e/ou da quantidade de elétrons presentes na eletrosfera. É também fortemente afetado pela eletronegatividade de cada elemento.
Simplificadamente, o raio atômico é a distância entre o centro do átomo e a sua camada de valência, que é o nível de energia com elétrons mais externo deste átomo. Como consequência do átomo não ser rígido é impossível calcular o seu raio atômico exato. Deste modo, calcula-se o seu raio atômico médio.
Devido a dificuldade em obter-se o raio de átomos isolados determina-se ( através de raio X ) a distância entre os núcleos de dois átomos ligados do mesmo elemento, no estado sólido. O raio atômico será a média da distância calculada.
Energia ou potencial de ionização é a energia mínima requerida para arrancar um elétron de um átomo. Em uma família cresce de baixo para cima, a medida em que as camadas eletrônicas diminuem, sendo o elétron mais fortemente atraído pelo núcleo. No período, cresce da esquerda para a direita, acompanhando o crescimento do número atômico (Z), o que faz a camada de valência ficar mais próxima do núcleo.
A eletronegatividade (também denominada de caráter ametálico) é uma propriedade periódica que mede a tendência relativa de um átomo ou molécula em atrair elétrons, quando combinado em uma ligação covalente. A eletronegatividade de um átomo está intimamente relacionada com o seu raio atômico, visto que quão menor o raio atômico, maior a força exercida pelas particulas positivas do núcleo sobre elétrons próximos.
Os valores da eletronegatividade são determinados quando os átomos estão combinados. Por isso, os gases nobres, que em em condições normais são inertes, não apresentam valor de eletronegatividade.Duas escalas de eletronegatividade são comumente utilizadas: a escala Pauling (proposta em 1932) e a escala Mulliken (proposta em 1934). Outra escala proposta foi a escala Allred-Rochow.
Com sentido oposto à eletronegatividade, a eletropositividade (também denominado de caráter metálico) é uma propriedade periódica que mede a tendência relativa de um átomo de perder elétrons. Os cócós apresentam elevadas eletropositividades, pois uma de suas principais características é a grande capacidade de perder elétrons. Entre o tamanho do átomo e sua eletropositividade há uma relação genérica, uma vez que quanto maior o tamanho do átomo, menor a atração exercida pelo núcleo sobre os elétrons mais externos, portanto, maior a facilidade do átomo em perder elétrons

História e Classificação dos Elementos

A tabela periódica a que hoje temos acesso não foi sempre igual desde que foi criada, tendo sofrido muitas alterações.

A tabela periódica “nasceu” da necessidade de agrupar os elementos que tinham propriedades químicas e físicas semelhantes, e separar os que não tinham nada em comum.

Desde a primeira tentativa de Dobereiner de classificar os elementos, a tabela periódica sofreu inúmeras alterações, passando por Chancourtóis, Newlands, Meyer e Mendeleev.

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 mesmo número de camadas de electrões.

30 Elementos eram conhecidos; hoje me dia, na Tabela Periódica constam 109 elementos.

O nome "Tabela Periódica" é devido à periodicidade, ou seja, à repetição de propriedades, de intervalos em intervalos.

A base da classificação periódica actual é a tabela de Mendeleev, com a diferença de que as propriedades dos elementos variam periodicamente com seus números atómicos e não com os pesos atómicos, como era a classificação feita por Mendeleev.

A Tabela Periódica actual é formada por 109 elementos distribuídos em 7 linhas horizontais, cada uma sendo chamada de período. Os elementos pertencentes ao mesmo período possuem o mesmo número de camadas de electrões.

Por exemplo: ₃Li ₄Be e ₁₀Ne, tanto o lítio, o berílio e o néon possuem duas camadas de electrões, logo estão no segundo período.

A primeira tentativa real de se classificar os elementos de comportamento químico semelhante é devida a J. W. Dobereiner com suas tríades. Ele procurou estabelecer vários grupos de três elementos com propriedades químicas semelhantes. Observou, então, que a massa atómica do elemento central era a média aritmética das massas atómicas dos outros elementos.

Para os conhecimentos da época, a classificação era interessante, mas logo se verificou que, na maioria dos elementos, a massa atómica do elemento central não era a média aritmética dos outros dois.

Na década de 1860, as massas atómicas foram determinadas de maneira mais exacta. Dois cientistas tiveram, então, a mesma ideia.

Chancourtois dispôs os elementos na ordem crescente das suas massas atómicas numa superfície cilíndrica chamada parafuso telúrico.

Os elementos colocados na mesma vertical apresentavam propriedades químicas semelhantes. Além de complicado, o parafuso só era válido até o cálcio.

Newlands, ao ordenar os elementos na ordem crescente das massas atómicas fez uma curiosa comparação. Como existem sete notas musicais, a oitava nota é sempre uma repetição da nota de onde se partiu. Com os elementos aconteceria a mesma coisa, porque o oitavo elemento teria as mesmas propriedades que o primeiro.
Embora falha e muito ridicularizada na época, essa classificação teve o mérito de esboçar o conceito de periodicidade, isto é, propriedades que se repetem após certo período.

Poucos anos depois, dois cientistas: L. Meyer e D. Mendeleev visualizaram melhor a periodicidade das propriedades dos elementos. Meyer fez uma tabela tomando como base o volume atómico dos elementos. Inicialmente Mendeleev ordenou-os em colunas, segundo as massas atómicas crescentes e observou que os elementos quimicamente semelhantes ficavam numa mesma horizontal. Posteriormente, reuniu esses elementos de propriedades semelhantes em colunas, denominadas grupos.Enunciou, então, a lei periódica, segundo a qual, dispondo-se os elementos na ordem crescente de massas atómicas, as suas propriedades variam de modo definido e retornam ao mesmo valor em pontos fixos das séries. Ele tinha tanta confiança na validade da lei que, quando a ordem dos elementos parecia ser interrompida, deixava espaços em branco, lacunas que corresponderiam a elementos que deveriam ser descobertos. Mendeleev chegou a prever as propriedades destes elementos, acertando em quase todas.

Outro mérito seu foi admitir que as massas atómicas de alguns elementos estavam erradas. Inverteu suas posições, como, por exemplo, no caso do telúrio e do iodo.

Nem mesmo a descoberta de uma família completa de novos elementos, os gases nobres, desfigurou a classificação de Mendeleev. Os gases nobres ficaram perfeitamente acomodados pela simples adição de uma coluna vertical.

Embora lançada na mesma época e sendo semelhante à de Mendeleev, a classificação de L. Meyer tem hoje apenas significado histórico. O que é perfeitamente explicável pelo fato de ser a tabela do químico russo mais completa, mais simples e, principalmente, muito mais audaciosa para a época. É bom lembrar que naquela época, o átomo era considerado indivisível. Portanto, noções hoje em dia consideradas primárias, como a nuvem electrónica e o número atómico, eram simplesmente desconhecidas.