Como a tabela periódica sobreviveu a uma guerra para garantir o futuro da química

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Háfnio é um metal de transição que leva o nome do nome latino de Copenhague (Hafnia), onde o elemento foi descoberto. Crédito: Klaudia Kilman/Alamy

O háfnio não é um elemento particularmente notável. Não é o sódio explosivo, o mercúrio cintilante ou o enxofre fedorento. É um metal acinzentado e é comumente usado como absorvedor de nêutrons nas hastes de controle de usinas nucleares e submarinos nucleares, e como isolante em chips de computador. Mas a descoberta do háfnio, relatada na Nature há um século esta semana1, foi de importância desproporcional. O elemento foi identificado por dois cientistas que trabalham em Copenhague: o físico holandês Dirk Coster e o químico húngaro Georg von Hevesy. A descoberta garantiu não apenas o legado da tabela periódica, mas também o futuro da química. O háfnio também representou uma vitória duramente conquistada contra aqueles determinados a minar a descoberta baseada em evidências.

A tabela periódica dos elementos de Dmitri Mendeleev, criada em 1869, surgiu da constatação de que elementos químicos como o oxigênio e o hidrogênio compartilham certas relações. A contribuição de Mendeleev e a do químico alemão Julius Lothar Meyer, trabalhando de forma independente, forneceram uma ordem para os elementos, juntamente com critérios para classificá-los em grupos organizados. Notavelmente, tanto os esquemas de Mendeleev como os de Lothar Meyer basearam-se na estrutura subatómica dos elementos – várias décadas antes da descoberta dos electrões e dos protões.

Quando Mendeleev desenvolveu a forma aproximada da tabela periódica, ele começou com 63 elementos conhecidos. Para que a mesa funcionasse, ele teve que deixar espaços onde elementos ainda não descobertos pudessem ser colocados. Esses elementos logo começaram a aparecer. Por exemplo, o “elemento 68” previsto, o gálio, foi identificado alguns anos mais tarde, em 1875. Em 1914, restavam apenas sete lacunas.

Um avanço ocorreu em 1913, quando Henry Moseley, um físico britânico, mostrou que os elementos podiam ser organizados pelo seu número atómico, ou pelo seu número de protões. O trabalho de Moseley forneceu um 'mapa de lacunas' mais preciso e um método para identificar elementos dos espectros produzidos pela exposição de elementos candidatos aos raios X.

A batalha por trás das últimas adições à tabela periódica

Mas a descoberta (e a nomeação) do elemento 72, háfnio, não foi nada simples. O químico francês Georges Urbain propôs originalmente, em 1911, que o elemento 72 pertencia aos elementos de terras raras da tabela periódica e chamou-o de celtium. Mas cerca de uma década depois, o físico dinamarquês Niels Bohr — que utilizou a teoria quântica para desenvolver um modelo do átomo no qual os electrões orbitam o núcleo — previu que o elemento 72 estaria entre os metais de transição, e mais próximo do zircónio (elemento 40). Isto foi finalmente confirmado por Coster e von Hevesy — ambos trabalhando no laboratório de Bohr em Copenhague — que pesquisaram o elemento em minerais de zircônio2. A dupla batizou sua descoberta de háfnio, em homenagem ao nome latino de Copenhague. Eles obtiveram os espectros de raios X em dezembro de 1922 e seu artigo1 foi publicado em janeiro de 1923.

Mas isto estava longe de ser o fim da controvérsia, porque Urbain recusou-se obstinadamente a desistir, embora já tivesse sido avisado de que o material que chamou de celtium não estava em conformidade com os critérios do elemento 72. Em 1914, Moseley e Urbain colaboraram. em um estudo de raios X não publicado que não conseguiu mostrar que o celtium era o elemento 72. Urbain explicou isso, dizendo que o método de raios X simplesmente não era sensível o suficiente3 - uma avaliação que o físico neozelandês Ernest Rutherford, escrevendo na Nature , concordou com4. Urbain também sugeriu que a equipa de Copenhaga estava a tentar receber o crédito pelo seu trabalho5; na sua resposta, Coster e von Hevesy recusaram-se a personalizar a disputa e argumentaram com base nos seus resultados6.

O debate continuou, com cientistas dos Países Baixos, da Alemanha e da Escandinávia ao lado da equipa de Copenhaga, enquanto os da França e do Reino Unido (que apoiavam um boicote à ciência alemã na sequência da Primeira Guerra Mundial) assumiram a posição contrária. . O háfnio foi aceito pela União Internacional de Química Pura e Aplicada apenas em 1930, alguns anos após o término formal do boicote. Na França, o celtium continuou a ocupar o lugar do elemento 72 entre os elementos de terras raras até o início da década de 19402.