Tabela Periódica: a morada das substâncias puras

A imagem que representa o universo

Chama-se Tabela Periódica dos Elementos Químicos. E, como o nome indica, apresenta num único quadro todas a substâncias puras que a Humanidade já identificou. Num longo processo de descoberta – e que com a evolução da tecnologia pode ainda não ter terminado – foram identificados, descritos e batizados 118 elementos que estão na base de tudo o que existe.

Ao celebrar o Ano Internacional da Tabela Periódica, em 2019, a UNESCO referiu que esta “é mais do que apenas um guia ou catálogo de todos os átomos conhecidos”. Trata-se de uma ferramenta que pode ser usada para prever as propriedades dos elementos, mesmo daqueles que ainda não foram descobertos, por comparação com os existentes. As suas colunas e linhas indicam elementos que partilham características similares, facilitando a compreensão das tendências do comportamento dos materiais, até para os alunos nas salas de aula.

Para os cientistas, estabelece padrões que ajudam a controlar experiências sobre a forma como os elementos reagem e se associam, permitindo criar novos compostos. É por isso fundamental em áreas industriais como a farmacêutica, a química e as novas energias, mas também para estudar o ambiente, quer ao nível da poluição, da composição do solo ou da qualidade da água.

E, por mais simples que pareça o formato que a Tabela Periódica exibe atualmente, possível de imprimir numa folha A4, esta é o resultado de mais de um século de trabalho de vários cientistas, e da permanente curiosidade do Homem sobre o que constitui o mundo visível e invisível.

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Nascimento e construção da bíblia da química

O Ano Internacional da Tabela Periódica assinalou a passagem de 150 anos desde que Dmitri Mendeleiev publicou a sua classificação, em colunas, dos elementos com propriedades similares.  Inicialmente, o químico russo utilizou a massa atómica como critério de organização. Porém, em 1913, o físico britânico Henry Moseley utilizou raios-X para descobrir o número atómico (a quantidade de protões no núcleo de um átomo), e a tabela assumiu a configuração atual: os números dos elementos, do 1 (hidrogénio) ao 118 (oganésson), correspondem à sua carga de protões.

Muitos outros nomes contribuíram, no entanto, para a história por detrás da descoberta dos elementos químicos. No século V a.C., o filósofo grego Empédocles desenvolveu uma teoria inicial de que tudo o que existia na natureza teria por base quatro elementos principais: Terra, Água, Fogo e Ar. Depois, por volta de 800 a.C., o alquimista árabe Jabir ibn Hayyan isolou o arsénio e o antimónio, embora tenha sido necessário esperar até 1669 para ser feita a primeira descoberta química de um elemento, o fósforo, pelo alemão Henning Brand.

Em 1789, Antoine Lavoisier tentou agrupar os elementos em metais e não metais e, 40 anos depois, o físico alemão Johann Wolfang Döbereiner observou semelhanças nas propriedades químicas e físicas de certos elementos, que juntou em grupos de três. Em 1860, saiu da primeira conferência internacional de química, que decorreu na Alemanha, a publicação de uma lista de elementos e da sua massa atómica, com o consenso de que seria atribuído ao hidrogénio o peso atómico de 1 e que o dos outros elementos seria decidido em comparação com este.

Sir William Ramsay acrescentou à tabela de Mendeleiev, no final do século XIX, os gases nobres, assim designados por se encontrarem na natureza na forma isolada, sendo muito raro vê-los combinados com outros elementos. Em 1945, no âmbito do Projeto Manhattan foram descobertos novos elementos radioativos. E, por fim (ou talvez não), em 2016, foram adicionados quatro novos nomes: tenesso (Ts), nipónio (Nh), moscóvio (Mc) e oganésson (Og).
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Uma viagem que ainda não terminou

A mais recente versão da Tabela Periódica é de 2022, numa recomendação da International Union of Pure and Applied Chemistry (Iupac), a autoridade mundialmente reconhecida no desenvolvimento de padrões para denominação dos elementos e compostos químicos. No entanto, pode não ser a última, tendo em conta a criação de elementos artificiais, que se iniciou em 1940 com o neptúnio e o plutónio, e já contabiliza 28.

As descobertas mais recentes foram sintetizadas em laboratório e estes elementos são chamados de superpesados por conterem no núcleo um número de protões muito superior ao dos elementos químicos encontrados na natureza, pelo menos na Terra. O nipónio tem o número atómico 113 e foi descoberto em 2003, no mesmo ano que o moscóvio, que tem o número 115. O tenesso, criado em 2010, é o 117 e o oganésson, sintetizado em 2002, tem o número 118, o último da tabela, o que significa que é a substância conhecida com mais protões no seu núcleo. São todos elementos altamente radioativos e que se desintegram tão depressa que os pesquisadores só têm segundos para os estudar. O mais estável dos átomos do moscóvio, por exemplo, dura 0,65 segundos.

A busca por novos elementos continua, mas torna-se cada vez mais difícil sintetizá-los porque embora seja possível adicionar mais protões a elementos já existentes, quando isso acontece estes tendem a ficar cada vez mais instáveis. Nas tentativas de síntese de novos elementos, realizadas até ao 127, chamado ununséptio, todos permaneceram meramente hipotéticos. Mas os estudos com modelos computorizados sugerem que será possível existir o elemento 173. Após esse número o núcleo colapsaria criando o caos quântico.

Enquanto não surgem novas substâncias que obriguem a uma revisão da Tabela Periódica, continua a ser importante celebrar o legado da existente. Afinal, como refere a UNESCO, trata-se de “uma janela essencial para o universo, que ajuda a expandir o nosso conhecimento do mundo que nos rodeia”.