O que lhe diz o número 118?

Uma resolução das Nações Unidas e da UNESCO decretou 2019 o Ano Internacional da Tabela Periódica dos Elementos Químicos, uma das ferramentas mais importantes na história da ciência. Sérgio Rodrigues, docente da Universidade de Coimbra, traça ao Educação Internacional a evolução do pensamento que conduziu ao seu surgimento em 1869 e analisa a importância dos elementos químicos para a indústria, a humanidade e o planeta.

O que é e porque foi criada a Tabela Periódica? Quantos elementos tinha inicialmente?
A Tabela Periódica ordena o conhecimento que temos sobre a constituição do mundo material e é um símbolo do sucesso da imaginação humana na procura do entendimento da Natureza.

Uma procura que é quase tão antiga como o mundo.
A busca da compreensão da matéria e da organização e relações entre os elementos sempre existiu. Na teoria dos quatro elementos – água, terra, ar e fogo – eram as suas combinações em diferentes proporções que estavam na origem de tudo o que nos rodeia. Mais tarde, as tabelas de afinidades irão procurar organizar os dados conhecidos, mas não contemplavam a ideia da existência de novos elementos. Com o desenvolvimento da ciência moderna foram descobertos cada vez mais materiais que resistiam à sua separação noutros por processos químicos e são, por isso, considerados elementos químicos ou substâncias elementares.

A tabela surgiu quando? Quantos elementos tinha?
Mendeleiev, em 1869, propôs uma tabela com linhas e colunas, que procurava organizar os 63 elementos químicos conhecidos de acordo com as semelhanças nas suas propriedades, deixando espaços com as previsões de elementos desconhecidos. Embora vários elementos propostos por Mendeleiev não tivessem sido confirmados, a descoberta do escândio e do gálio mostraram o valor dessa ideia genial. Desde essa data, a Tabela Periódica tem estado em evolução, integrando novos elementos e atualizando a forma como os elementos se organizam – baseada atualmente no número de protões de cada elemento e na distribuição dos eletrões nos átomos destes-, mas a ideia básica da tabela mantém-se.

Dos elementos da Tabela Periódica, quantos existem na natureza e quantos são criados pelo homem em laboratório?
A Tabela Periódica contempla 118 elementos. Atualmente, considera-se que 94 desses elementos são naturais e 24 são artificiais e de existência fugaz, conhecidos por terem sido criados em laboratórios usando energias altíssimas e condições extremas. No entanto, há alguma arbitrariedade na definição de elementos naturais. De fato, cerca de 90 elementos existem de forma estável e cerca de uma dezena pode ser encontrada, embora de forma temporária, na natureza, totalizando 98 elementos que foram já encontrados sem produção humana. A existência de novos elementos artificiais, para além do 118, tem sido discutida, e poderá ser um resultado teórico e tecnológico notável, mas não terá tanto impacto nas nossas vidas como o que resultará de haver ainda muito para descobrir sobre os cerca de 90 elementos naturais. E, em particular, sobre os milhões de compostos que existem na natureza ou podem ser sintetizados a partir de um número relativamente pequeno de elementos que nos são familiares tais como o hidrogénio, o oxigénio, o carbono e o nitrogénio. O que a tabela periódica apresenta é fundamental, mas o que pode desvendar é que é realmente interessante!

Qual a importância dos elementos químicos para a indústria, a humanidade e o planeta?
A importância é obviamente enorme e fundamental. Toda a matéria é feita de elementos químicos, a vida e os seres humanos dependem dos elementos químicos e todas as transformações químicas, biológicas e industriais envolvem elementos químicos. Esta afirmação geral e trivial não deve obscurecer a importância da questão: sem elementos químicos não existiria matéria. Mas podemos ser mais concretos.

O que quer dizer com isso?
Dos cerca de noventa elementos naturais, várias dezenas são necessários à vida e esta não depende apenas da existência dos elementos, depende fundamentalmente dos compostos formados a partir destes. Precisamos de oxigénio para respirar e de vários outros elementos, como carbono, hidrogénio, nitrogénio, combinados entre si de variadas formas. E essas muitas combinações podem ter papéis diferentes. O oxigénio combinado com o carbono pode ser o monóxido de carbono que é perigoso nas nossas casas, mas é também um reagente importante em algumas reações industriais, ou pode ser o dióxido de carbono que as plantas usam para produzir oxigénio ou que, por sua vez, está relacionado com o efeito de estufa devido aos combustíveis fósseis. E estes são só alguns exemplos dos muitos milhões de combinações e reações químicas possíveis. De facto, conhecemos hoje mais de cem milhões de compostos e outro tanto de reações químicas e todos os dias são descobertos ou inventados mais de quinze mil novos compostos, para além dos milhões de sequências biológicas conhecidas, sendo todos estes compostos constituídos por um número reduzido de elementos.

Há elementos em risco de se extinguirem? Se sim, quais?
Extinguirem-se não, pois uma das características dos elementos naturais é serem estáveis, mas poderemos vir a ter no futuro escassez de alguns deles no nosso planeta. Não é muito preocupante por agora, mas esta escassez pode manifestar-se de duas maneiras. A mais comum é não existir, ou não estar disponível, quantidade suficiente do elemento para as aplicações de que necessitamos, como são os casos do fósforo para a agricultura, ou do gálio, o índio, o ítrio, o tântalo e o arsénio para aplicações tecnológicas em computadores e telemóveis, entre outras. Um caso diferente e mais drástico é do hélio, necessário para aparelhos de ressonância magnética, por exemplo. Trata-se de um elemento muito leve que muito lentamente abandona o planeta de forma mais rápida do que conseguimos armazená-lo. Mas esta escassez poderá evitar-se com melhor optimização dos recursos, reciclagem e reutilização.

Podemos procurá-los no Espaço?
Podemos também sonhar com a exploração dos recursos do Espaço, um clássico da fição científica, mas, embora a necessidade e a ganância sejam aceleradores de avanços científicos e tecnológicos, são também estas narrativas que nos mostram que é mais sensato vivermos bem no nosso planeta antes de procurarmos ir para os outros planetas.