United Nations elected 2019 a year devoted to the Periodic Table of the Elements, in deference to the original contribution by Dmitri Ivanovich Mendeleev in 1869. Since then, the impact of the Periodic Table in Science has been tremendous, becoming an icon today as the Chemistry Portal, leading to a better acquaintance of the chemical elements. In this article, modern aspects of the Periodic Table of the Elements are presented, complementing an existing historical presentation in this Journal, with special emphasis on the quantum distribution models and on the remarkable role of the elements in Science and Nanotechnology.
Dos 48 artigos inicialmente analisados com a temática sobre a Tabela Periódica, 28 artigos foram classificados em um dos dois critérios pré-estabelecidos. Os 20 artigos restantes foram excluídos após o refinamento durante a análise do texto completo, pois não foi observado, durante a leitura, nenhum dos critérios propostos. A título de exemplo, destacamos alguns desses artigos.
Mendeleev previu a existência de elementos ainda não descobertos bem como suas propriedades. Foi o caso do germânio (Ge), o qual ele chamou de eka-silício.
Os grupos 3 a 12 contemplam o bloco d, pois esses elementos terminam sua configuração eletrônica sempre em ns2(n-1)dx, em que n é o número do período do elemento e x é o número de elétrons no subnível d.
O próprio ouro milenar, que sempre foi símbolo de riqueza, com seu brilho amarelo (dourado), na escala nano ganha outra cor, vermelha, sem perder a nobreza. O vermelho das nanopartículas de ouro provém da oscilação dos elétrons de superfície quando atingidos pela luz, comportando-se como ondas ou plásmons. Isso acontece porque a luz é uma radiação eletromagnética conduzida pelo fóton que se propaga no espaço transportando campos elétricos e magnéticos oscilantes. Os elétrons das nanopartículas de ouro respondem aos campos elétricos oscilantes da luz, mas a eficiência máxima com que isso ocorre e que leva à ressonância, depende do ambiente local (dielétrico) em que se encontram. Quando se altera o ambiente químico ao redor da nanopartícula acontecem muitas coisas, incluindo mudanças de cor, geralmente de vermelho para azul. É assim que as nanopartículas de ouro sinalizam a presença de moléculas, fármacos e células, além de refletir uma luz que pode ser captada e trabalhada pelos instrumentos, permitindo chegar à detecção de apenas uma única molécula na superfície. No organismo, seu direcionamento por ser dirigido por meio de anticorpos até a célula cancerosa, e isso pode ser usado para sinalizar tumores e até destruí-los sob ação da luz. Essas nanopartículas são de fato teranósticas, associando terapia e diagnóstico. Tudo isso já é possível com esse elemento bem conhecido de todos, ainda considerado inerte e inócuo, porém que adquire nova personalidade quando em uma escala dimensional bem menor do que estamos acostumados.
Em suma, os artigos utilizados como exemplos demonstram a preocupação das pesquisas (de seus autores) em apresentar discussões sobre a Tabela Periódica com foco no ensino de Química, conforme classificamos o critério 4.
Muito se aprendeu na química nuclear com o estudo desses elementos artificiais, principalmente a existência de ilhas de estabilidade na correlação entre os números de massa e os números atômicos. Novos elementos foram previstos em função dessas ilhas, e confirmados na última década com a síntese desses elementos superpesados que faltavam para completar a última linha da Tabela Periódica. O elemento nihônio (113) foi sintetizado pelo bombardeamento de núcleos de elementos pesados como o bismuto (Z = 83), com átomos de zinco (Z = 30) nos aceleradores lineares da Riken no Japão. Embora a fusão de partículas pesadas seja considerada bastante improvável, em alguns casos a colisão pode resultar em transientes como o nihônio (113), cujo tempo de vida é de alguns milésimos de segundo. Esse elemento sofre quatro decaimentos alfa sucessivos, gerando o dúbnio, Db Foi essa cadeia de transformações que forneceu a pista que levou à validação da descoberta do novo elemento. Os elementos 114 (fleróvio, Fl), 115 (moscôvio, Mc), 116 (livermório, Lv), 117 (tenesso, Ts), e 118 (oganessônio, Og) também foram sintetizados de forma semelhante, em aceleradores de partículas em Dubna (Rússia), Califórnia, e Tennessee (Estados Unidos).
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Eletronegatividade: a habilidade de um átomo em atrair elétrons para si em uma ligação química. Quanto menor o átomo, maior a eletronegatividade.
Optou-se pela revisão sistemática de literatura como procedimento metodológico a fim de investigar as produções no ensino de Química relacionadas com a tabela periódica, de forma a conhecer as discussões que permeiam estas produções. Esta pesquisa possui natureza exploratória e descritiva, pois tem como procedimentos técnicos na coleta de dados um processo de busca sistemática.
Densidade: o elemento mais denso da Tabela Periódica é o ósmio (Os), assim, a densidade dos elementos aumenta quanto mais próximos do ósmio eles estão. A densidade não faz referência à massa do átomo dividida por seu raio atômico, mas sim à sua substância simples mais estável.
Raio atômico: é uma propriedade utilizada para dimensionar o tamanho dos átomos. Quanto mais à esquerda e mais abaixo, maior o raio do elemento. Assim, o frâncio (Fr) é o elemento de maior raio. Contudo, os elementos do quinto e sexto períodos do bloco d possuem raios semelhantes, por conta de um efeito que ocorre nos lantanídeos chamado de contração lantanídica ou contração lantânica. Tal fenômeno, causado pela menor eficiência de blindagem dos subníveis f, faz com que haja um decréscimo no raio atômico do cério (Ce) ao lutécio (Lu), fazendo com que elementos como prata (Ag) e ouro (Au) ou paládio (Pd) e platina (Pt) tenham raios atômicos de tamanhos semelhantes.
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Os resultados obtidos nesta pesquisa permitiram identificar um perfil das produções analisadas. Nesse sentido, realizamos uma análise com relação à quantidade de artigos envolvendo a Tabela Periódica ao longo dos dez anos. Além disso, apresentamos uma síntese do número total de trabalhos analisados, que realizamos para todas publicações a leitura do título, do resumo e das palavras-chaves de cada um dos 5016 artigos publicados.
Mediante o exposto, esta pesquisa revelou que desde trabalhos envolvendo cartas a trabalhos envolvendo o digital, a Tabela Periódica sempre esteve presente nas publicações dos periódicos de Química.
A substância química que está poluindo as águas de rios brasileiros, em função do garimpo de ouro, no seu estado elementar, é um:
A partir dos 48 trabalhos primários pré-selecionados encontrados na análise das plataformas dos periódicos, 28 artigos científicos contemplavam todos os critérios necessários para a pesquisa. Embora seja amplamente discutido nos encontros científicos, observamos que o uso da Tabela Periódica no ensino de Química é relativamente pouco abordado (menos de 1%) quando comparado ao número de trabalhos publicados nas seis revistas investigadas. Ressaltamos que nos periódicos com publicações voltadas exclusivamente para a educação/ensino de Química (QNEsc, EQ e RBEQ) o periódico QNEsc apresenta maior percentual (4,2%) de publicações sobre a temática, todavia, ainda é um número relativamente baixo. Destacamos também que a QNEsc foi o único periódico que apresentava pelo menos uma publicação anualmente sobre a Tabela Periódica.
A segunda categoria identificada na pesquisa discutia sobre o “nível de ensino” que as publicações eram abordadas. Observamos que 57% destas publicações estavam voltadas para estudantes do Ensino Médio. Os trabalhos categorizados como “Não se aplica” representavam 25% das publicações. Destacamos que nesta categoria (Não se aplica) foram incluídas as pesquisas teóricas, levantamentos bibliográficos, entre outros que não estavam relacionados com as demais categorias. Apenas 7% dos trabalhos discutiam sobre o uso da Tabela Periódica no ensino de Química com foco no ensino superior. As categorias “estratégias” e “Recurso didático/pedagógico” serão discutidos na seção “Quais foram as estratégias?”.