Mendeleiev: O pai da tabela periódica

Mendeleiev  em seu gabinete

Dimitri nasceu  em Tobolsk, oeste da Sibéria, e era o caçula de 14 ou 17 irmãos (ninguém sabe ao certo) e pelo esforço de sua mãe, em 1847, Maria Dmitrievna, ,que após a morte de seu pai e o incêndio que destruiu a fábrica de vidros da família partiu para Moscow levando o pequeno Dmitri, com 15 anos e sua irmã, Liza.

Não tendo sucesso de matricular Dmitri em uma universidade de Moscow, a família se deslocou para a capital São Petersburgo, onde no Instituto Pedagógico Central conseguiu uma pequena bolsa do governo para estudar matemática e ciência natural.

"Abstenha-se de ilusões, insista no trabalho e não em palavras. Busque pacientemente a verdade divina e científica" foi os dizeres de sua mãe, em seu leito de morte.

Apesar de todas as dificuldades, mesmo sendo diagnosticado com uma tuberculose, onde lhe foi dado apenas alguns meses de vida, em 1855 Mendeleiev formou-se com professor secundário, ganhando ainda a medalha de ouro de melhor aluno.

Passando de docente em Simferopol, na Criméria, onde conheceu o renomado cirurgião Perogov que após um check-up diagnosticou sua doença como não fatal, Mendeleiev retornou a São Petersburgo onde aos 22 anos de idade foi designado como privat Dozent, uma espécie de professor que não é contratado nem remunerado, dependendo da contribuição pagas pelos alunos que frequentava seu curso.

Sentindo que ali, não poderia prosperar, em 1859 Mendeleiev conseguiu verba do governo para estudar no exterior. Seu primeiro destino foi Paris onde estudou sob os olhares de Henri Regnaut, o mais consagrado experimentalista da época e o primeiro a estabelecer que o zero absoluto era - 273 graus Celcius.

Após passar uma temporada em Paris, Mendeleiev deslocou-se para Heidelberg, Alemanha. Ali assistiu aulas de Gustav Kirchhoff e trabalhou com o grande parceiro dele, Robert Bunsen (inventor do bico de Bunsen, ainda encontrado em qualquer laboratório de química). Por trabalhar com Bunsen, Mendeleiev viu-se no lugar certo tendo acesso privilegiado com os últimos desenvolvimentos no campo dos elementos químicos e sobre os estudos para estabelecer um padrão para as massas atômicas dos elementos químicos.

Em 1861 Mendeleiev retorna a São Petersburgo assumindo o cargo de professor assistente no Instituto Técnico chegando até a escrever uma obra de química orgânica de 500 páginas por não haver um manual russo de química orgânica e posteriormente tornando-se professor titular em 1864.

Aos 32 anos, casado e pais de um casal de filhos, foi nomeado professor de Química Geral na Universidade de São Petersburgo, cargo bastante prestigioso para um jovem e grande conhecedor pelo seu conhecimento enciclopédico dos elementos químicos.

Além do cargo de professor, Mendeleiev dava consultorias para os produtores de queijo da Cooperativa Econômica  Voluntária de Tver. Em suas longas viagens de trem, Mendeleiev costumava passar o tempo jogando paciência sob seu baú de madeira apoiado em seus joelhos. Essa organização das cartas do baralho em ordem descendente despertou-o.

Diz a lenda, que em uma manhã, Mendeleiev, em seu gabinete, escreveu nas superfícies de cartões brancos de papel o símbolo dos 63 elementos químicos conhecidos, bem como suas massas atômicas e algumas propriedades características dispondo-os em grupos.

Após inúmeras tentativas e exausto deste afazer e percebendo que certas propriedades similares repetindo-se em intervalos regulares, Mendeleiev debrucou-se sobre a mesa, repousando a cabeça em seus braços, adormeceu...e teve um sonho!

Agrupamento dos elementos conhecidos por Mendeleiev. Note

os elementos de número de massa 68 e 70 previstos

pelo químico, que posteriormente foram descobertos como Gálio

e Germânio.

Em suas palavras "Vi num sonho uma tabela em que todos os elementos se encaixavam como requerido. Ao despertar, escrevi-a imediatamente numa folha de papel." Ele compreendeu que os elementos eram organizados na ordem de suas massas atômicas, suas propriedades se repetiam em uma série de intervalos periódicos no qual chamou sua descoberta de Tabela Periódica dos Elementos.

Sua genialidade não se limitou somente em organizar os elementos. Ele fez previsões de propriedades físicas e químicas de elementos ainda não descobertos na época, como o Gálio e o Germânio.

Essa genialidade também foi posto a prova em uma das maiores paixão russa: A Vodka. Esta bebida que em russo significa "aguinha", e foi criada em 1893, foi aperfeiçoada por Mendeleev. Após um ano de estudo, chegou-se a fórmula perfeita desta paixão russa que apresenta 40% de álcool (etanol) e 60% de água a qual foi registrada por lei a fórmula proposta pelo químico russo.

Mendeleiev morreu em 2 de Fevereiro de 1907, mas o que ele descobriu em 17 de fevereiro de 1869 viverá para sempre. Em 1955 o elemento químico 101 foi descoberto, tomando seu lugar na tabela periódica e levando o nome de Mendelévio (Md), sendo este um elemento instável, sujeito a fissão espontânea, exatamente como temperamento do gênio citado neste texto.


Essa história pode ter sido só uma lenda, mas de qualquer maneira, não deixa de ser fascinante!!

Fonte: O sonho de Mendeleiev, de Paul Strathern

Michael Faraday

Michael Faraday (1791-1867)

Físico e reverenciado químico inglês, nascido em Newington, Surrey, subúrbio de Londres, descobridor da indução eletromagnética (1831) e cujos conceitos da física experimental e do eletromagnetismo abriram caminho para o progresso da eletrônica e da eletrotécnica. Suas concepções teóricas, entre as quais as que tratam das linhas de força, serviram de base aos trabalhos de Maxwell para o estabelecimento da moderna teoria das ondas eletromagnéticas. 

Filho de um pobre ferreiro dos 13 aos 20 anos trabalhou como encadernador e, enquanto isso, autodidata, lia tudo que lhe era entregue para encadernação, principalmente os textos científicos, sobretudo os de química. Passou a freqüentar a Sociedade Filosófica e depois a Royal Instituition, onde chamou a atenção de Humphrey Davy, passando a ser seu assistente no laboratório da Royal Institution e também nas suas viagens ao exterior do país. Apesar de poucos conhecimentos teóricos, seu espírito de experimentação o levou a importantes descobertas para a química e a física. Publicou seu primeiro trabalho de notoriedade (1816), sobre análises químicas de determinados calcários. 

Atraído pela experiência do físico dinamarquês Oersted, que demonstrou a propriedade da corrente elétrica de modificar a direção de uma agulha magnética, descobriu o efeito contrário dos magnetos sobre os condutores e com essa experiência, fundamental para o desenvolvimento tecnológico posterior, criou o primeiro motor eletromagnético (1821). 

Especialista na pesquisa com fluxo de eletricidade através dos líquidos, descobriu a eletrólise (1823). No mesmo ano conseguiu liquefazer o gás cloro com o abaixamento da temperatura e aumento da pressão, procedimento em que seu mestre havia fracassado anteriormente, causando-lhe até uma certa dose de ciúmes e, a partir daí, conseguiu liquefazer praticamente todos os gases conhecidos. 

No ano seguinte (1824), graças à notoriedade conquistada por suas descobertas, entrou para a Royal Society. Em prosseguimento de suas experiências, em isolou o benzeno (1825) e, retomando os estudos sobre o eletromagnetismo, descobriu a indução eletromagnética (1831), um fenômeno, já entrevisto por Arago e por Ampère, só então foi definitiva e cientificamente explicado. 

A formulação da lei da indução eletromagnética, demonstrou a possibilidade da transformação direta de energia mecânica em energia elétrica (quase que simultaneamente com Joseph Henry, nos EEUU). Através de experiências com limalhas de ferro, descobriu e designou as linhas de força (1831), e esclareceu a noção de energia eletrostática. 

Foi o responsável pela introdução no Conselho de Whewell (1833) de uma nova terminologia na química, que é empregada até hoje, como eletrólise, íons, ânion, anodo, cátion, catodo, etc. Formulou as leis da eletrólise (1834) e, por isso, denominou-se faraday a quantidade de eletricidade necessária para libertar um equivalente-grama de qualquer substância. 

Definiu corrente elétrica como resultado da vibração provocada pelas rápidas alternâncias de tensão nas moléculas dos bons condutores (1838). Morreu em Hampton Court, Middlesex.

Orientações para o TCC

Esta postagem é parte da postagem do Prof. Dr. Ivan Cláudio Guedes, Geógrafo e Pedagogo, professor do curso de Pedagogia da Faculdade Progresso.

O professor Ivan elaborou algumas vídeo-aulas (muito úteis) sobre a elaboração do Trabalho de Conclusão de Curso, algo que deixa muitos alunos formandos sem dormir por meses!!!

Além dessas, há também dicas práticas para a elaboração da apresentação oral do TCC, algo que também devemos nos atentar.

Assistam aos vídeos abaixo.

Referencia: GUEDES, I. C. Apresentar um TCC para a banca. Disponível em: http://www.icguedes.pro.br/apresentar-um-tcc-para-a-banca/ Acesso em 09/05/2016

Os novos Elementos da Tabela Periódica

A IUPAC anuncia a verificação das descobertas dos quatro novos elementos químicos: O 7º período da tabela periódica dos elementos está completo.

O quarto / IUPAP Grupo de Trabalho Conjunto IUPAC (JWP) sobre a prioridade dos créditos para a descoberta de novos elementos reviu a literatura relevante para os elementos 113, 115, 117, e 118 e determinou que os pedidos de descoberta desses elementos fossem cumprida, de acordo com os critérios para a descoberta de elementos do Grupo de Trabalho Transfermium IUPAP / IUPAC (TWG). Estes elementos completam a 7ª linha da tabela periódica dos elementos, e os pesquisadores do Japão, da Rússia e dos EUA serão agora convidados a sugerir os seus nomes e símbolos permanentes. Os novos elementos e as prioridades atribuídas da descoberta são as seguintes:

• Elemento 113 (Nihônio, Nh)

A colaboração da equipe RIKEN no Japão tenham cumprido os critérios para o elemento Z = 113 e foram convidados a propor um nome permanente e símbolo.

• Elementos 115 (Moscóvio, Mc)
• Elemento 117 (Tenessino, Ts)
• Elemento 118 (Oganessônio, Og)

A colaboração entre o Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear, em Dubna, na Rússia; Laboratório Nacional Lawrence Livermore, Califórnia, EUA; e Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tennessee, EUA cumpriram os critérios para o elemento Z = 115, 117 e foram convidados a propor nomes e símbolos permanentes.

A colaboração entre o Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear, em Dubna, na Rússia e Laboratório Nacional Lawrence Livermore, Califórnia, EUA cumpriram os critérios para o elemento Z = 118 e foram convidados a propor um nome permanente e símbolo.

As prioridades para quatro novos elementos químicos estão sendo introduzidos em simultâneo, após a verificação cuidadosa das descobertas e prioridades. As decisões são detalhadas em dois relatórios do Grupo de Trabalho Conjunto (JWP), que inclui especialistas vindos de IUPAC e IUPAP (União Internacional de Física Pura e Aplicada). Estes relatórios serão publicados em uma edição de 2016 da revista IUPAC Química Pura e Aplicada (PAC).

O JWP reviu a literatura pertinente pertencente a várias reivindicações destes novos elementos. O JWP determinou que a colaboração RIKEN ter cumprido os critérios para a descoberta do elemento com número atômico Z = 113. Vários estudos publicados 2004-2012 foram interpretados como sendo suficientes para ratificar a descoberta e as prioridades.

No mesmo relatório do PAC, o JWP também concluiu que o trabalho de colaboração entre cientistas do Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear, em Dubna, na Rússia; do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, Califórnia, EUA; e de Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tennessee, EUA (as colaborações Dubna-Livermore-Oak Ridge), a partir de 2010, e posteriormente confirmado em 2012 e 2013, reuniram-se os critérios para a descoberta dos elementos com número atômico Z = 115 e Z = 117.

Finalmente, em um artigo separado PAC a colaboração Dubna-Livermore começou em 2006 é relatado como tendo cumprido os critérios para a descoberta do elemento Z = 118.

Os nomes e símbolos propostos foram verificados pela Divisão de Química Inorgânica da IUPAC pela sua consistência, traduzido para outras línguas, possível uso histórico prévia para outros casos, etc. 

Novos elementos podem ser nomeados após um conceito mitológico, um mineral, um lugar ou país , uma propriedade ou um cientista. 

Os Objetos de Aprendizagem (OA)

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Objeto de aprendizagem (OA) é uma unidade de instrução/ensino reutilizável. De acordo com o Learning Objects Metadata Workgroup, objetos de aprendizagem (Learning Objects) podem ser definidos por "qualquer entidade, digital ou não digital, que possa ser utilizada, reutilizada ou referenciada durante o aprendizado suportado por tecnologias".

O Ministério da Educação em parceria com o Ministério da Ciência e Tecnologia mantém um Repositório de Objetos de Aprendizagem e possui objetos educacionais de acesso público, em vários formatos e para todos os níveis de ensino. Acesse os objetos isoladamente ou em coleções.

Nesse momento o Banco possui 19.842 objetos publicados, 174 sendo avaliados ou aguardando autorização dos autores para a publicação.

É uma ótima opção para alunos e professores acessarem.

Além deste, há um local onde é possível encontrar diversas simulações interativas de ciências (química, física e biologia) e matemática.

Trata-se do site PhET (Physic Education Technology) . O PhET é um programa da Universidade do Colorado fundado pelo ganhador do Nobel de Física de 2001, o físico Carl Wieman, que pesquisa e desenvolve simulações na área de ensino de ciências e as disponibiliza em seu portal para serem usadas on-line ou serem baixadas gratuitamente pelos usuários que podem ser alunos, professores ou mesmo curiosos.

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Os fundadores do PhET acreditam que suas abordagem com base em pesquisa incorpora descobertas de pesquisas prévias, habilitando os alunos a fazerem conexões entre os fenômenos da vida real e a ciência básica, aprofundando a sua compreensão e apreciação do mundo físico.

A Metodologia Científica

Pode-se definir pesquisa como o procedimento racional e sistemático que tem como objetivo proporcionar respostas aos problemas que são propostos. A pesquisa é requerida quando não se dispõe de informação suficiente para responder ao problema, ou então quando a informação disponível se encontra em tal estado de desordem que não possa ser adequadamente relacionada ao problema.

O Método Científico

A pesquisa é desenvolvida mediante o concurso dos conhecimentos disponíveis e a utilização cuidadosa de métodos, técnicas e outros procedimentos científicos. Na realidade, a pesquisa desenvolve-se ao longo de um processo que envolve inúmeras fases, desde a adequada formulação do problema até a satisfatória apresentação dos resultados.

Objetivos das pesquisas

Há muitas razões que determinam a realização de uma pesquisa. Podem, no entanto, ser classificadas em dois grandes grupos: razões de ordem intelectual e razões de ordem prática. As primeiras decorrem do desejo de conhecer pela própria satisfação de conhecer. As últimas decorrem do desejo de conhecer com vistas a fazer algo de maneira mais eficiente ou eficaz.

Tem sido comum designar as pesquisas decorrentes desses dois grupos de questões como “puras” e “aplicadas” e discuti-las como se fossem mutuamente exclusivas. Essa postura é inadequada, pois a ciência objetiva tanto o conhecimento em si mesmo quanto as contribuições práticas decorrentes desse conhecimento. Uma pesquisa sobre problemas práticos pode conduzir à descoberta de princípios científicos. Da mesma forma, uma pesquisa pura pode fornecer conhecimentos passíveis de aplicação prática imediata.

Necessidades das pesquisas

Qualidades pessoais do pesquisador.

O êxito de uma pesquisa depende fundamentalmente de certas qualidades intelectuais e sociais do pesquisador, entre as quais são:

• conhecimento do assunto a ser pesquisado;
  
• curiosidade;
• criatividade;
  
• integridade intelectual;
• atitude autocorretiva;
  
• sensibilidade social;
• imaginação disciplinada;
• perseverança e paciência;
• confiança na experiência.
• Recursos humanos, materiais e financeiros.

É muito difundida a visão romântica de ciência que procura associar as intenções e descobertas exclusivamente à genialidade do cientista. Não há como deixar de considerar o papel capital das qualidades pessoais do pesquisador no processo de criação científica, mas é também muito importante o papel desempenhado pelos recursos de que dispõe o pesquisador no desenvolvimento e na qualidade dos resultados da pesquisa. Ninguém dúvida de que uma organização com amplos recursos tem maior probabilidade de ser bem-sucedida num empreendimento de pesquisa que outra cujos recursos sejam deficientes.

Por essa razão, qualquer empreendimento de pesquisa, para ser bem-sucedido, deverá levar em consideração o problema dos recursos disponíveis. O pesquisador deve ter noção do tempo a ser utilizado na pesquisa e valorizá-lo em termos pecuniários. Deve prover-se dos equipamentos e materiais necessários ao desenvolvimento da pesquisa. Deve estar também atento aos gastos decorrentes da remuneração dos serviços prestados por outras pessoas. Em outras palavras, isso significa que qualquer empreendimento de pesquisa deve considerar os recursos humanos, materiais e financeiros necessários a sua efetivação.

A queda do Vitalismo e a química do Carbono

Voltando cerca de 3 bilhões de anos atrás, a terra tinha boas condições para começar sua vida...temperatura ideal e estável, energia solar abundante, massa suficiente para reter uma atmosfera propícia e os poucos ingredientes que compões basicamente toda forma de vida: Carbono, Hidrogênio, Oxigênio e Nitrogênio. Acredite...esses quatro elementos estão presentes em 98% dos tecidos vivos.

Esquema da química da evolução da vida
Fonte: http://www.mma.gov.br/port/cgmi/nossoamb/agua/agua/ndx04.html

Como a vida começou? Segundo Alexandre Oparin, químico russo, as primeiras moléculas orgânicas, chamados de precursores da vida, aparecerem em um mundo que dispunha de pouco ou nenhum oxigênio. A atmosfera era, então, formada por vapor de água, dióxido de carbono, nitrogênio, amônia e metano. O sol iluminava a Terra, nuvens formavam-se, os raios e a chuva caíam. As substâncias radioativas decaíam, adicionando sua energia à do ambiente. Segundo Oparin, foi neste ambiente hostil e caótico que as primeiras moléculas orgânicas formaram-se e vida parecia possível. Os gases decompuseram-se e as reações químicas mais complexas foram ocorrendo.

Jöns Jacob F. Berzellius
(1779-1848)

Em 1807, o químico sueco Jöns J. F. von Berzellius foi o primeiro a utilizar o termo composto orgânico para descrever substâncias extraídas, exclusivamente, de material vivo, ou seja, de sistemas organizados. Berzellius foi médico, químico e professor sueco, nascido em Väfversunda Sörgard, próximo a Linkoping. Foi ainda inventor dos símbolos químicos e considerado um dos fundadores da Química moderna. Desenvolveu seus primeiros estudos em Linkoping, formou-se em medicina na Universidade de Uppsala e doutorou-se Universidade de Estocolmo em 1802. Com seu interesse por química das correntes elétricas, publicou resultados de pesquisas sobre os efeitos do galvanômetro e em 1807 tornou-se professor de botânica e farmácia em Estocolmo. 

Berzellius acreditava que os compostos orgânicos possuíam uma "força vital", além dos elementos químicos que os compunham, e que seria impossível sintetizar compostos orgânicos a partir dos seus elementos tanto quanto converter a matéria inorgânica em uma criatura viva. 

Frederich Wöhler
(1800-1882)

Entretanto, a popularidade da teoria da "força vital" ou "teoria do vitalismo" foi diminuindo na medida que as evidências analíticas iam se acumulando e mostrando que as leis usuais válidas para os materiais inorgânicos, tais como as leis das proporções múltiplas, funcionavam também para os compostos orgânicos.

A teoria da força vital sofreu um severo golpe em 1828, quando um químico alemão,nascido em Eschersheim, próximo de Frankfurt, Frederich Wöhler, discípulo e grande amigo de Berzellius, descobriu que a evaporação de uma solução aquosa do cianato de amônio, um sal inorgânico, produzia uréia, idêntica ao produto natural. Era a síntese de um composto orgânico típico, a partir de um composto inorgânico típico, sem a interferência de um organismo vivo que lhe comunicasse a "força vital". Wöher estudou medicina na Universidade de Heidelberg, mas mudou para química em 1824 e deu outras contribuições para química como a obtenção do o alumínio metálico a partir da argila no ano de 1827 e descobriu o berílio e a obtenção do acetileno a partir do carbonato de cálcio em 1828. Também se dedicou bastante à divulgação da Química: traduziu para o alemão o Tratado de Química de Berzelius e fundou, junto com Liebig, a revista Anais de Química e Farmacologia.

Então, hoje conhecemos a Química Orgânica, como a Química do Carbono. Mas por que o carbono? O carbono é o elemento essencial, isto é, em torno do qual desenvolveu-se a química da vida. AS proteínas por exemplo, apenas um dos tipos de compostos de carbono, existem em uma variedade surpreendente de forma e funções. São moléculas complexas, com massas moleculares que vão de alguns milhares a milhões. Conhece-se a estrutura completa de cerca de um pouco mais de 50 proteínas, e só recentemente foi possível sintetizar uma das mais simples em laboratório. 

Mas por que o carbono é tão apropriado aos processos vitais? Por que nenhum dos outros elementos conhecidos? Encontramos a resposta quando examinamos a estrutura atômica do carbono, pois é esta estrutura que lhe permite a formação de uma enorme variedade de compostos muito maior do que dos demais elementos. O carbono apresenta 4 elétrons na camada de valência (última camada). Cada um desses elétrons pode ser compartilhado com outros elementos que sejam capazes de completar suas camadas eletrônicas por meio de ligações covalentes. Nitrogênio, Oxigênio e Hidrogênio estão entre os elementos que podem se ligar desta maneira aos átomos de Carbono.

A característica mais importante do átomo de carbono, que o distingue de todos os demais elementos (exceto silício) e que explica seu papel fundamental na origem da evolução da vida, é sua capacidade de partilhar elétrons com outros átomos de carbono para formar ligações carbono-carbono. Este fenômeno simples éa base da Química Orgânica. É ele que permite a formação de estruturas lineares, ramificadas, cíclicas com a participação de hidrogênio, oxigênio e nitrogênio e outros átomos capazes de formar ligações covalentes. Apenas aqueles poucos elementos que contém quatro elétrons em sua camada de valência são capazes de formar ligações covalentes repetitivas com o mesmo elemento. Destes, silício é o único elemento, além do carbono, capaz de formar tais ligações de forma semelhante. Porém, compostos contendo ligações silício-silício não resistem a atmosfera oxigenada da Terra, oxidando-se para formar sílica (óxido de silício), o principal constituinte da areia e do quartzo, materiais incapazes de sustentar a vida. Assim, pelo menos em nosso planeta, apenas o carbono é capaz de fornecer a espinha dorsal dos compostos moleculares dos seres vivos.

Exemplos de alguns compostos orgânicos

Fonte: ALLINGER, N. L. Química Orgânica. LTC ed. 1976.