150th anniversary of the Periodic Table of Chemical Elements



 150 anos da Tabela Periódica 

De classificação para lei, de lei para sistema, de sistema para tabela. De 1869 para 2019.


2019 é o Ano Internacional da Tabela Periódica dos Elementos Químicos. Uma resolução das Nações Unidas e da UNESCO para celebrar a criação de uma das ferramentas mais importantes na história da ciência.


Em 1869 Dmitry Mendeleev criou o Sistema Periódico dos Elementos Químicos. Passados 150 anos celebramos a criação do instrumento que nos permite prever as propriedades dos elementos na terra ou em qualquer parte do universo.

 

 

 Até 12 Janeiro 2020* 
Exposição gratuita

Dmitry Mendeleev ficou na história por criar o Sistema Periódico dos Elementos Químicos, que atualmente chamamos de Tabela Periódica. No ano em que o mundo celebra os 150 anos deste acontecimento, que perguntas teríamos para lhe fazer nos dias de hoje?

A exposição interativa “E se Mendeleev estivesse aqui?” celebra uma das ferramentas mais importantes da ciência. Foi o génio de Mendeleev que, depois de várias tentativas de outros cientistas, conseguiu chegar a esta organização que mudou a história da ciência. Um puzzle que começou com 63 peças, mas que ao longo destes 150 anos tem sido completado. Em 2019 conhecemos 118 elementos. Se o puzzle está completo? Só o futuro dirá!


* Confirme as datas disponíveis para visita.
Se quiser visitar esta exposição com um grupo maior do que 20 pessoas, por favor informe-nos para reservas@pavconhecimento.pt.



 Os módulos 

“Ai... onde é que já vão as aulas de Físico-Química?!” A Tabela Periódica pode suscitar alguma apreensão tanto em miúdos como em graúdos mas esta exposição promete transformar os indiferentes... em fãs da matéria!


A Tabela Periódica sai do papel e chega ao Pavilhão do Conhecimento num módulo tridimensional que contém os elementos químicos e os minerais de onde alguns são extraídos, acompanhada ainda por um ecrã táctil onde os visitantes vão poder explorar todo o seu conteúdo de forma interativa. Espectroscópio de Kirchhoff-Bunsen, Bico de Mecker, Ampola de Crookes, Célula para eletrólise... Estes nomes dizem-lhe alguma coisa? Sem eles, a Física e a Química não seriam hoje as mesmas! Nesta exposição vamos poder vê-los e imaginar como eram usados estes instrumentos de investigação.


E, claro, vamos também conhecer a figura de Mendeleev. É o protagonista principal desta história e a exposição é marcada pela sua biografia, lado-a-lado com os principais momentos históricos da construção da tabela e ainda a cronologia da descoberta dos elementos químicos. No livro ilustrado “Dmitry Mendeleev – Um dia sem Nobel” descobrimos mais sobre Mendeleev, sob a perspetiva dos alunos do Ar.Co que o desenvolveram em resposta ao desafio lançado pela Ciência Viva.


Ah! E muita atenção aos detalhes que se encontram no chão. Nada é por acaso!
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* Nota: a exposição não estará disponível ao público nos dias 19, 20 (apenas disponível de manhã), 27, 29 e 30 de Novembro, 1, 4-7, 13 e 19 de Dezembro. Não inclui acesso à área expositiva




 Tabela 

Dos 118 elementos químicos atualmente conhecidos apenas 92 se encontram na natureza, sendo os restantes obtidos em laboratório. Tudo o que está à nossa volta é constituído pelo menos por um deles.


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Cada elemento é caracterizado por um número atómico que corresponde ao número de protões, existentes no núcleo dos seus átomos. Na tabela periódica os elementos encontram-se organizados por ordem crescente do seu número atómico, em sucessivas linhas horizontais, ficando na mesma coluna vertical os elementos com propriedades químicas e físicas semelhantes.


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As linhas horizontais da tabela periódica são denominadas períodos e as colunas verticais são denominadas grupos. Os elementos químicos do mesmo grupo têm o mesmo número de eletrões de valência ou seja, têm o mesmo número de eletrões no último nível de energia. Por exemplo, todos os átomos do grupo 1, têm um eletrão de valência.


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Os elementos do mesmo período têm o mesmo número de níveis energéticos. Por exemplo, todos os átomos dos elementos do segundo período, distribuem-se por dois níveis energéticos. Há propriedades que variam de modo periódico ao longo de um grupo ou de um período, como por exemplo o raio atómico.


 Raio atómico 

Os átomos dos vários elementos químicos terão todos o mesmo tamanho? O valor do raio atómico dos elementos varia entre 30 e 300 pm, cerca de 1 milhão de vezes mais pequeno que um glóbulo vermelho.


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O raio atómico é uma propriedade periódica. De um modo geral, aumenta ao longo do grupo e diminui ao longo do período. Ao longo de um grupo o número de níveis de energia com eletrões aumenta, os eletrões de valência encontram-se numa camada mais exterior provocando um aumento do raio atómico. Ao longo de um período, cada elemento apresenta mais um eletrão e mais um protão do que o seu antecessor mas o número de níveis de energia não aumenta. O aumento da carga nuclear provoca uma maior atração entre o núcleo e os eletrões de valência, provocando uma diminuição do raio atómico.



 Carta de Dmitri Mendeleev a Baltazar Osório 

Baltasar Osório (1855-1926) foi professor de Zoologia na Escola Politécnica de Lisboa. Lecionou química durante algum tempo, mas desistiu do concurso para professor catedrático de química. Foi membro da Academia das Ciências de Lisboa.
No contexto desta exposição, apresenta-se a única carta conhecida de Mendeleev para um interlocutor português, na qual se toma conhecimento que Baltasar Osório enviara a Mendeleev, anteriormente e em documento não encontrado, os resultados dos seus trabalhos relativos à determinação do peso atómico do iodo, cujas propriedades conhecidas apontavam para que fosse colocado na Tabela Periódica em posição a seguir ao telúrio, embora o contrário fosse sugerido se se tivesse em atenção o seu peso atómico. Esta anomalia que ficou conhecida por anomalia iodo-telúrio teve outros casos idênticos que só foram resolvidos mais tarde com o conhecimento do conceito de isótopo.



 Instrumentos / Livros 

Ampola de Crookes para observação da deflexão de feixe

A ampola de Crookes é constituída por uma ampola (eventualmente com formatos diferentes) em que se rarefez o ar interior e que contém dois elétrodos nas extremidades. Submetendo estes a uma grande diferença de potencial, observa-se uma luminescência na parede oposta ao cátodo (elétrodo negativo) independentemente do gás que esteja dentro da ampola. A experiência foi concebida por William Crookes (1836-1919), químico e físico britânico, que se dedicou ao estudo da passagem de descargas elétricas através de gases rarefeitos. Investigou as propriedades dos raios (conhecidos por raios catódicos), mostrando que se propagam em linha reta (por exemplo, com a cruz de Malta), causam fosforescência nos objetos sobre os quais incidem e produzem calor no impacto. A interpretação teórica de Crookes sobre os mesmos verificou-se não ser correta. Mais tarde, J. J. Thompson (1856 -1940) demonstrou que se tratava de feixes de partículas carregadas, mais pequenas que os átomos, os eletrões. O trabalho experimental de Crookes nesta área foi a base de descobertas que mudaram substancialmente toda a química e a física.


Espectroscópio de Kirchhoff-Bunsen

Instrumento composto por prisma ou rede de difração, suporte graduado e luneta de observação que permite analisar a interação da radiação eletromagnética com a matéria. Os métodos espectroscópicos de análise consistem na medida da quantidade de radiação emitida ou absorvida por moléculas ou átomos. Isaac Newton, no início do século XVIII, mostrou que a luz solar é dispersada por um prisma numa série de cores e que estas podem ser recombinadas em luz branca quando passadas através de um segundo prisma orientado de forma oposta. Em 1802, Wollaston encontrou linhas escuras no espectro solar e Joseph von Fraunhofer fez uma descrição detalhada de cerca de 700 destas linhas escuras, marcando as mais proeminentes com letras a partir de "A" na extremidade vermelha do espectro solar. Gustav Kirchhoff e Robert Bunsen, em 1859 e 1860, explicaram a origem das linhas de Fraunhofer. Observaram que as linhas de emissão de diversos átomos quando aquecidos num queimador coincidiam com as linhas escuras, e verificaram que as linhas D eram originárias do sódio e as linhas A e B do potássio, presentes na atmosfera solar. Kirchhoff notou que os espectros de absorção/emissão eram característicos de cada elemento. Estas análises permitiram a descoberta de novos elementos, iniciando pelo césio e rubídio em 1860. Com base no trabalho de Kirchhoff, o astrónomo inglês Joseph Norman Lockyer descobriu, em 1868, uma nova linha no espectro solar que ainda não havia sido explicada. Como cada elemento tem uma assinatura espectroscópica própria, Lockyer batizou o novo elemento de "Hélio", que em grego significa Sol. O Hélio só veio a ser descoberto na Terra 27 anos depois, quando o químico inglês William Ramsay descobriu na vaporização do urânio uma linha na mesma posição espectral daquela encontrada por Norman no espectro do Sol.


Bico de Mecker

Os bicos de gás fornecem chamas muito mais quentes e mais intensas do que as lamparinas de álcool. A temperatura da chama que um bico de gás produz depende do tipo de gás utilizado e da quantidade de ar que entra no queimador. Dos bicos de gás clássicos comummente encontrados em laboratório destacam-se o bico de Bunsen e o bico de Mecker.
Kirchhoff sugeriu a Bunsen que a cor da chama vaporizada no bico de gás seria melhor observada se fosse passada através de um conjunto de lentes e um prisma. Durante muitos dias os dois cientistas vaporizaram diversas substâncias sobre a chama do bico, entre eles o sódio, mercúrio e cálcio. Cada elemento vaporizado produzia riscas em diferentes posições do espectro: o sódio produzia linhas amarelas, o mercúrio produzia linhas amarelas e verdes e o cálcio produzia linhas em diversas posições, com predominância no vermelho, verde e amarelo.
Após muitas observações Kirchhoff e Bunsen concluíram que cada elemento químico produzia as suas próprias linhas o que significava que, vistos através do prisma, cada um tinha uma assinatura própria. Não satisfeitos, substituíram a luz solar pela produzida por um sólido incandescente e notaram que, ao passar pelo vapor do sódio, o espectro continha as mesmas linhas escuras produzidas pelo Sol, na posição das linhas amarelas de sódio. Após uma série de experiências, Kirchhoff concluiu que o Sol só podia ser formado de gás ou um sólido quente envolto por um gás mais frio.



 Cientistas 

Guyton de Morveau (1737 – 1816)

Guyton de Morveau foi um químico, político e balonista, francês que teve um importante papel na criação do primeiro método sistemático de nomenclatura química juntamente com Antoine Lavoisier, Fourcroy e Berthollet Em 1782, Morveau propôs que as substâncias elementares recebessem nomes simples e que as substâncias compostas recebessem nomes que dessem indicação sobre os seus constituintes de modo a facilitar a sua compreensão.


Robert Boyle (1627 – 1691)

Robert William Boyle foi filósofo natural e inventor irlandês, membro fundador e demonstrador na recém-criada Royal Society, nascido em Lismore, County Waterford, Irlanda. Destacou-se no campo experimental, no âmbito da química e da física, e no desenvolvimento de estudos sobre a natureza do ar. Boyle é considerado nos dias de hoje como um dos fundadores da química moderna e do método científico experimental. Em 1662, publicou o resultado dos seus estudos sobre o comportamento dos gases, New Experiments Physico-Mechanicall, Touching the Spring of the Air, and its Effects..., de onde advém a que ficou conhecida por lei de Boyle, que descreve a relação de proporcionalidade inversa entre a pressão e o volume de um gás num sistema fechado. Entre os trabalhos publicados encontra-se a obra The Skeptical Chymist considerada fundamental no campo da química, onde desenvolve diálogo relativo à natureza e número dos de elementos.


John Dalton (1766-1844)

Dalton iniciou a sua carreira como professor, tendo-se dedicado ao estudo da matemática e da física. É um dos pioneiros na meteorologia, iniciando as suas observações em 1787 com instrumentos por ele desenvolvidos. Em 1794, escreveu sobre a incapacidade de distinguir algumas cores, anomalia de visão da qual se pensa que sofria, que passou a ser conhecida por Daltonismo. As suas observações experimentais permitiram-lhe elaborar teorias sobre o vapor de água e misturas de gases, apresentando, em 1801, a lei das pressões parciais, numa mistura de gases. Entre 1803 e 1804, desenvolveu e apresentou os princípios da teoria atómica, sendo um dos primeiros cientistas a defender que a matéria é feita de pequenas partículas, os átomos, (esféricos, maciços, indivisíveis e indestrutíveis), para explicar a constituição da matéria. Na sua obra New system of chemical philosophy (1807), apresentou as bases da sua teoria.


Richard Feynman (1918-1988)

A atitude irreverente, divertida e profundamente curiosa assim como a perspicácia e persistência que sempre o acompanharam ao longo da vida, fizeram de Richard Feynman um dos físicos mais brilhantes do século XX. O seu percurso académico passou inicialmente pelo MIT, em Boston e, posteriormente, por Princeton, onde obteve o doutoramento, em 1942. No início dos anos 60, foi convidado pelo Instituto de Tecnologia da Califórnia, a lecionar física geral aos alunos dos primeiros anos, numa tentativa de combater o grande insucesso associado à aprendizagem das ciências. Desta experiência, resultaram as chamadas “Feynman Lectures on Physics”, um marco para todos aqueles que se dedicam à compreensão da ciência do ponto de vista dos seus conceitos mais básicos. Em 1965, ganhou, juntamente com Schwinger e Tomonaga, o Prémio Nobel da Física pelo seu trabalho em Eletrodinâmica Quântica (QED), que teve profundas consequências para o estudo e compreensão das partículas elementares. Especialmente como cientista e professor, mas também como divulgador da ciência, Feynman deixou um legado notável em obras que são contributos inestimáveis para a ciência e para a sua divulgação.



 Galerias 

Veja aqui algumas imagens dos eventos do Ano Internacional da Tabela Periódica
no Pavilhão do Conhecimento


 Algumas curiosidades 

Aprenda nesta secção algumas curiosidades sobre a tabela periódica.



Mendeleev começou por criar uma carta de papel para cada um dos 63 elementos conhecidos. De seguida, dispondo as cartas em linha por ordem crescente de massa atómica, e por coluna elementos com propriedades semelhantes, reparou que existia uma rede de relações verticais, horizontais e diagonais entre os elementos.

Apesar de existirem buracos vazios, mantendo a lógica do sistema, a posição de um elemento permitia-lhe identificar quais as suas propriedades físico-químicas.

Postulou que os espaços em branco eram de elementos por descobrir – mas que poderia prever as suas propriedades por serem periódicas. Acertou em sete. Dmitry Mendeleev morreu sem receber nenhum prémio Nobel, no entanto, recebeu uma honra mais exclusiva. É um dos 15 cientistas que têm o nome atribuído a um elemento químico.

 

 


Há 350 anos, foi isolado e produzido em laboratório o primeiro elemento químico, o fósforo. O feito foi conseguido pelo alquimista alemão Henning Brand, que na expectativa de encontrar ouro concentrou e aqueceu a alta temperatura a própria urina. Como resultado o material queimou-se sob uma chama branca e luzidia.

Brand chamou-lhe “Phosphorus”, que em latim significa o que dá luz. Em 1855 o fósforo passou a dar nome e função a um objecto que todos conhecemos, seu homónimo. No entanto, pela facilidade de combustão à mínima fricção, o elemento passou da ponta do palito para a lixa, onde se encontra numa versão mais estável para nossa segurança.

 

 

Rejeitada pela Universidade de Varsóvia por ser mulher, Marie Skłodowska mudou-se da sua cidade natal para Paris onde estudou química e conheceu o físico Pierre Curie, seu futuro marido e colega. O casal juntou-se a Henry Becquerel no estudo da radiação de alguns tipos de materiais. Exploraram toda a tabela periódica em busca de elementos que denominaram de radioactivos. Descobriram dois, o rádio e o polónio – uma homenagem de Marie à sua pátria. 

Em 1903 foi atribuído o prémio Nobel da Física aos três cientistas pela descoberta da radioactividade. Marie foi a primeira mulher do mundo laureada com este prémio. Depois da morte de Pierre, Marie Curie provou que a radioactividade não partia da interacção de moléculas, mas que provinha do átomo em si, apercebendo-se também do seu poder letal. 

Em 1911 conquistou o Nobel da Química, tornando-se a primeira pessoa a conquistar o prémio em duas categorias. Morreu de leucemia em 1934 provocada pela radioactividade. Em 1995 o seu corpo foi transladado para o Panteão Nacional de Paris, onde permanece. Toda a sua roupa e objectos têm ainda de ser guardados num local próprio. Um exemplo singular de devoção à ciência e humanismo.

 

Em 1913, Henry Moseley acrescentou uma alteração importante à tabela periódica. Pela análise dos espectros de raios-x dos 83 elementos conhecidos, o físico britânico encontrou uma relação matemática entre o comprimento de onda e o número atómico de cada elemento.

O seu trabalho esclareceu algumas das inconsistências deixadas por Mendeleev. Moseley provou, contrariamente ao que era aceite, ser o número atómico a informação mais importante para prever o comportamento dos elementos. Segundo a sua lei periódica, as propriedades dos elementos repetem-se com regularidade quando são colocados por ordem crescente de número atómico. Moseley refez a tabela periódica segundo o novo critério – o utilizado hoje em dia.

 

 

 Sente-se preparado? 

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Quem é o criador da tabela periódica?
Qual é o elemento mais leve de todos?
A palavra átomo provem do grego. Significa…
Qual é o elemento mais abundante na atmosfera da terrestre?
A tabela periódica tem 118 elementos. Quantos podemos encontrar na natureza?
Qual destes elementos nos permite desinfectar água para beber?
Do latim, Hydrargyrum, significa:
A matéria pode ser constituída por átomos, moléculas ou…
Do latim, Natrium, significa:
Ganhou o nome através do diminutivo, em espanhol, para prata:
Cheira a gás! Cheira a quê?
Quem foi o primeiro cientista a ter o seu modelo atómico na história da ciência?
O seu nome provém da palavra grega para pedra
Quem definiu átomo como matéria indivisível?
Qual o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre?
Se as forças de atracção das partículas impedem o movimento livre, a substância é:
A fotossíntese é processo com que a maioria das plantas incorporam o:
A respiração é processo com que a maioria dos seres-vivos capturam o:
A tabela chama-se periódica porque as propriedades dos elementos se verificam
Que elemento permitiu provar que a terra tinha mais do que 24 milhões de anos?
A massa atómica é a soma da massa dos neutrões e dos...
O elemento principal dos calcários provém do:
Júpiter, um planeta gasoso, é constituído principalmente por hidrogénio e...
Vestimos t-shirts de hidratos de carbono se forem feitas de...
Quantos tipos de partículas elementares constituem um átomo?

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1. Escolha um Elemento Químico

2. Preencha o campo da cidade local introduzindo o código do Pavilhão do Conhecimento SC19 Lisboa

3. Responda às 15 perguntas sobre os Elementos Químicos



Caso responda a mais de 12 respostas correctas receberá um certificado de mérito da IUPAC,


e será automaticamente inscrito para o Nobelium Contest, uma prova criativa mundial, cujo


prémio será uma Tabela Periódica oficial da IUPAC, autografada por um prémio Nobel de Química.



 Para professores 

Poderá consultar aqui todos os recursos educativos e formações da Academia de Professores da Ciência Viva referentes à Tabela Periódica. Ao longo do ano disponibilizaremos protocolos de ensino experimental, posters, tabelas e muitos outros. Acompanhe.