como exatamente Mendeleev descobriu sua tabela periódica de 1869?

i just returned home from being interviewed for a new public television program on the mystery of matter and the search for the elements. Foi muito gratificante ver como os cineastas estavam ansiosos para entender exatamente como Mendeleev chegou a sua famosa tabela periódica de 1869., Isso, por sua vez, significou que eu tive que rever completamente a literatura sobre este episódio histórico particular, que vai formar a base deste blog.

a versão usual de como Mendeleev chegou à sua descoberta é algo assim. Enquanto no processo de escrever seu livro, os princípios da química, Mendeleev completou o livro, lidando com apenas oito dos então conhecidos sessenta e três elementos. Ele terminou o livro com os halogéneos, incluindo cloro, bromo e iodo., Passando ao segundo volume, ele percebeu que precisava de um princípio de organização para todos os elementos restantes. Antes de chegar a qualquer novo princípio de ordenação, ele começou o volume 2 discutindo outro grupo bem conhecido de elementos, os metais alcalinos que incluem lítio, sódio e potássio.

Figura 1. As anotações do Mendeleev na parte de trás do convite para visitar uma cooperativa de queijo local., As figuras mais baixas mostram seus cálculos das diferenças entre os pesos atômicos de sódio e lítio (23 – 14* = 9), potássio e magnésio (39 – 24 = 15), rubídio e zinco (85 – 56 = 20), césio e cádmio (133 – 112 = 21). A mais baixa linha de números é a comparação de Mendeleev de seus próprios cálculos com os pesos equivalentes de Dumas publicados anteriormente, nomeadamente lítio (7), magnésio (12), zinco (32) e cádmio (56).* De fato Mendeleev está usando o dobro do valor do peso atômico do lítio, que é sete, daí o valor de 14., Isto parece ser uma reflexão posterior, uma vez que os números escritos sob 14 e 9 parecem ser 7 e 16 em que Mendeleev considerou o valor real do lítio, ou seja, 7.

Mendeleev, em seguida, se perguntou quais os elementos que devem ser mencionadas ao lado e brincou com a idéia de virar para o alcalino-terrosos, como o cálcio, bário e estrôncio, ou talvez alguns elementos intermediários, incluindo o zinco e o cádmio, que partilham algumas, mas não todas as propriedades dos alcalino-terrosos., Outra possibilidade que ele contemplou foi um grupo contendo cobre e prata que mostram valências variáveis de +1 ou +2 e assim poderia representar um trampolim entre os metais alcalinos e as terras alcalinas que apresentam estados de oxidação de +1 e +2, respectivamente.

em Seguida, em 17 de fevereiro de 1869, Mendeleev do mundo praticamente parou, e assim continuou por mais 2 ou três dias, durante os quais ele, essencialmente, chegou à sua versão da tabela periódica e a que teve o maior impacto na comunidade científica., É geralmente acordado que esta foi a descoberta da tabela periódica, embora pelo menos cinco outras versões tenham sido previamente publicadas, embora rater tentativamente.no dia 17 de fevereiro, Mendeleev decidiu não fazer uma visita de consultoria a uma cooperativa local de queijos para ficar em casa para trabalhar em seu livro. Parece que, em algum momento da manhã, ele pegou o convite para a cooperativa de queijo e o entregou para esboçar algumas ideias sobre os elementos a tratar em seguida em seu livro (Figura 1). Este documento ainda existe no Museu Mendeleev em St., Petersburg e é frequentemente trazido para fora dos cofres para visitar documentários cineastas que querem capturar o momento crucial de Mendeleev de descoberta.

Os símbolos esboçados sugerem que a primeira tentativa de Mendeleev para comparar os metais alcalinos com o grupo intermediário contendo zinco e cádmio. Ele calculou diferenças entre pares de elementos pertencentes a cada um desses grupos na esperança de encontrar algum padrão significativo. Mas ele parece ter ficado desapontado porque as diferenças entre os elementos correspondentes que ele considerou não mostram nenhum padrão regular.,

no Entanto, Mendeleevdid não é bem rejeitar a ideia de seguir os metais alcalinos pelo grupo contendo zinco e cádmio, porque isso é exatamente o que ele fez em um segundo documento clássico em que ele agora muitos mais conhecidos grupos de elementos, na primeira de duas tabelas de elementos que aparecem na mesma folha de papel (figuras 2 e 3).,enquanto a tabela superior mostra o grupo zinco e cádmio diretamente acima dos metais alcalinos, a parte inferior das duas tabelas mostra um rearranjo no qual Mendeleev decidiu colocar os metais alcalinos típicos próximos aos metais alcalinos, movendo os metais alcalinos para cima da tabela como um bloco inteiro. O resultado líquido é que os halogéneos são seguidos pelos metais alcalinos, que por sua vez são seguidos pelas terras alcalinas. A consequência deste movimento é que a sequência de pesos atômicos agora parece mais ordenada do que na tabela superior anterior na mesma página., Como resultado desta simples mudança, Mendeleev parece ter percebido que uma tabela periódica de sucesso requer não só um agrupamento correto de elementos em linhas adjacentes, mas também um conjunto de sequências de pesos atômicos que aumentam suavemente.

Aqui está então o ‘Aha’ de Mendeleev ou ‘momento eureka’. Aqui é onde ele vê pela primeira vez que a tabela periódica é uma exibição de periodicidade química que é em si uma função da variação do peso atômico. Por exemplo, observe a sequência de peso atômico de Cl (35.,5), K (39) e Ca (40) na tabela inferior em comparação com a menos agradável, embora ainda crescente seqüência de S (32), Cl (35.5), Ca (40), na tabela superior que ele tinha chegado mais cedo no dia. Alternativamente, considere a colocação de K (39) que parece fora do lugar ao lado de Cu (63) na tabela superior em comparação com a sua proximidade com elementos de pesos atômicos similares na tabela inferior.

Figura 2. As duas tabelas periódicas preliminares de Mendeleev., Na tabela inferior os metais alcalinos foram levantados do fundo da tabela e colocados entre os halogéneos e as terras alcalinas.

O ponto essencial parece ser a de que Mendeleev começou considerados grupos de elementos quimicamente semelhantes e que a noção de ordenação de acordo com o peso atômico veio a ele mais tarde. E este documento parece ser precisamente onde ele chegou a esta conclusão.curiosamente, o atual diretor do Museu Mendeleev, Professor Igor Dimitriev, discorda deste relato do desenvolvimento., Considera que o documento apresentado no verso do convite da cooperativa “queijo” (Figura 1) não precedeu os dois quadros num único documento (Figuras 2 e 3). Ele não acredita que o documento mostrado na Figura 1 teve tal influência do desenvolvimento no processo de pensamento de Mendeleev como geralmente foi suposto.,as objeções de Dimitriev são baseadas em sua proposta de que grupos de elementos não foram amplamente reconhecidos neste momento e que foi a sequência de valores do número atômico que levou o caminho para Mendeleev no curso de sua descoberta da tabela periódica. Mas isso pode ser um pouco míope, na minha opinião, porque se olharmos mais adiante para a evolução anterior da tabela periódica entre outros químicos, trabalhando em outros países, descobrimos que grupos de elementos tinham sido bem reconhecidos por um longo tempo antes do trabalho de Mendeleev., Isso inclui o trabalho de Döbereiner, Gmelin, Lenssen, Pettenkoffer, de Chancourtois, Newlands, Odling, Hinrichs, e Lothar Meyer apenas para mencionar alguns nomes relevantes.

Há pouca dúvida em minha própria mente que a noção de grupos de elementos quimicamente similares foi bem estabelecida e que teria sido natural para Mendeleev, que seguiu os autores acima mencionados, para começar com esta noção., Por outro lado, a ideia de usar a sequência de aumento de pesos atômicos para ordenar os elementos não estava tão bem estabelecida e tinha sido apenas alguns anos desde a conferência de Karlsruhe de 1860, na qual os pesos atômicos tinham sido unificados e racionalizados para produzir uma lista mais ou menos definitiva de valores que todos os químicos concordaram.mas o leitor pode estar pensando: “mas certamente Dimitriev sabe tudo isso?”. Penso que a resposta a esta pergunta é sim e não. Suspeito que a sua custódia do St., O museu e arquivos de Petersburgo podem ter levado Dimitriev a concentrar-se no trabalho de Mendeleev acima do de todos os outros. Finalmente, poderia ser que Dimitriev, que como Mendeleev é um russo, pode ter permitido o orgulho nacional para influenciar o seu julgamento da questão e talvez para minimizar as contribuições de cientistas estrangeiros.

Figura 3. Clarificação da figura 2. Os metais alcalinos moveram-se de perto para a parte inferior da tabela superior para um lugar entre os halogéneos e as terras alcalinas na tabela inferior., Isto sugere a decisão de Mendeleev de deixar de colocar os elementos intermediários (Cu, Ag ou Zn, Cd) após os metais alcalinos, como mostrado na tabela superior.

mas vamos voltar à descoberta de Mendeleev. O que ele fez depois de ter produzido a mesa inferior na Figura 2? A história popular é que ele, em seguida, começou a jogar um jogo de solitário químico ou “paciência” usando um conjunto de cartas que ele tinha cuidadosamente inventado para incluir os símbolos para todos os 63 elementos conhecidos e seus pesos atômicos., O objetivo deste jogo bem conhecido é organizar as cartas em dois sentidos. Em primeiro lugar, as cartas devem estar em fatos separados e, em segundo lugar, devem estar por ordem decrescente de valores, começando com o rei, A Rainha, o Valete, dez e assim por diante, lendo da esquerda para a direita. Infelizmente, nenhum desses cartões foi encontrado entre os pertences de Mendeleev, o que levanta a questão de saber se a história pode ser meramente apócrifa. (A trama se complica ainda mais quando se descobre que Mendeleev manteve quase tudo assim que ele percebeu que ele se tornaria famoso., Nenhuma dessas cartas jamais foi encontrada, embora pudesse ser apenas que Mendeleev não tinha percebido bem a sua fama iminente nesta fase.)

mas eu não acho que realmente importa se a história das cartas é realmente verdade ou não. O jogo de solitário químico fornece uma analogia tão boa que é mais importante focar nisso do que tentar determinar se Mendeleev realmente usou esta abordagem ou não., No caso da tabela periódica, há uma bela analogia dado que os elementos são dispostos em grupos em oposição a naipes, e ao longo de outra direção eles são dispostos em ordem de aumento de valores de pesos atômicos, em oposição à diminuição de valores em cartões.embora Mendeleev tenha sido um verdadeiro gênio para descobrir a tabela periódica, há um sentido real em que o sistema periódico é inevitável e fornecido pela própria natureza. Era só uma questão de descobrir esta verdade profunda., O que eu estou tentando chegar é que Mendeleev não teve nenhuma escolha em como organizar os elementos. No final do dia, eles tinham que ser organizados da mesma forma que um baralho de cartas de jogar deve ser organizado no jogo da paciência. Não há duas maneiras de o fazer. Quando o jogo é concluído, todos podem vê-lo.

é o mesmo com a disposição dos elementos. Embora o padrão só pudesse ser visto vagamente no início, isso foi em parte por causa de valores imprecisos de pesos atômicos e porque o princípio de ordenação correta ainda não tinha sido reconhecido., Uma vez que foi reconhecido que o jogo estava virtualmente acabado e tornou-se uma questão de preencher os detalhes restantes. É claro que estes detalhes não foram tão triviais como posso estar a insinuar. Eles incluíram um grupo inteiro de elementos em falta que nem Mendeleev nem ninguém tinha previsto — os gases nobres. Eles incluíram a descoberta de vários elementos em falta, muitas de cujas propriedades Mendeleev conseguiu prever bastante bem. Eles também incluíram o fato irritante de que o peso atômico não fornece o princípio de ordenação ideal.,

Se a ordenação do peso atômico for seguida estritamente como quatro pares de elementos ocorrem em posições invertidas. Para esclarecer mais esta questão, teve que esperar até a descoberta do número atômico em 1913 e 1914, mas esse será o tema de um futuro blog. O esboço geral do solitário químico foi elaborado por Mendeleev acima de todos os outros colaboradores e foi vislumbrado pela primeira vez naquele famoso dia de 17 de fevereiro de 1869. (Esta é a data de acordo com o calendário juliano mais antigo que foi usado na Rússia neste momento., Difere do calendário gregoriano mais recentemente desenvolvido que foi introduzido em muitos outros países ocidentais em 1582. Em 1869, a diferença entre os dois calendários era de 12 dias.)

Créditos de Imagem:

Figura 1: ‘Mendeleev Dois Incompleta Tabelas de 17 de fevereiro de 1869″, de Igor S. Dmitriev, ‘descoberta Científica em statu nascendi: O caso de Demétrio Mendeleev Periódica da Lei”, Estudos Históricos em Ciências Físicas e Biológicas, Vol. 34, No. 2, 2004.Figura 2: “Os dois quadros incompletos de Mendeleev de 17 de fevereiro de 1869”, de B. M. Kedrov e D. N., Trifonov, ‘Zakon periodichnosti…, Moscow: Izdatel’stvo “Nauka”, 1969 ‘(via Heinz Cassebaum e George B. Kauffman,’ The Periodic System of The Chemical Elements: The Search for Its Discover’, Isis, Vol. 62, No. 3, 1971).

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