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O químico russo que corrigiu a medida de um elemento que nunca viu
Em 1871, Dmitri Mendeleiev previu a densidade do gálio. Em 1875, o francês que achou o metal mediu outro número, e errou.
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O gálio, que derrete na mão, previsto em 1871
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5,9 gramas por centímetro cúbico, 1871. Foi o peso que o químico russo Dmitri Mendeleiev atribuiu, numa revista científica alemã, a um metal que ninguém no planeta tinha segurado na mão.
O metal não tinha nome. Mendeleiev o chamava de eka-alumínio (do sânscrito eka, "um", ou seja, "o que vem uma casa abaixo do alumínio"), porque ele ocupava um buraco vazio na tabela que o russo vinha montando desde 1869.
A tabela era uma grade. Os elementos conhecidos, 63 na época, estavam enfileirados pelo peso atômico (a massa de um átomo comparada à do hidrogênio), e quem tinha comportamento químico parecido caía na mesma coluna.
Onde a regra não fechava, Mendeleiev deixava a casa em branco. Outros químicos já tinham tentado ordenar os elementos, mas preenchiam toda lacuna à força. Ele preferiu apostar que faltavam peças.
Para o eka-alumínio, a aposta veio detalhada. Peso atômico perto de 68. Ponto de fusão baixo. Um óxido com dois átomos do metal para três de oxigênio. E a densidade de 5,9.
Quatro anos se passaram. Em agosto de 1875, em Cognac, no sudoeste da França, o químico Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran examinava um minério de zinco trazido da mina de Pierrefitte, nos Pireneus.
Boisbaudran trabalhava com espectroscópio (o aparelho que separa a luz de uma chama em faixas de cor). Cada elemento queimado deixa um desenho próprio de linhas, como uma impressão digital.
No minério apareceram duas linhas violetas que nenhum elemento conhecido produzia. Ele isolou o material, conseguiu alguns miligramas de um metal prateado e o batizou de gálio, de Gallia, o nome latino da França.
Em seguida, mediu a densidade e chegou a 4,7.
A notícia chegou a São Petersburgo pelos relatórios da Academia de Ciências de Paris. Mendeleiev leu, reconheceu o seu eka-alumínio e fez uma jogada rara entre cientistas: escreveu ao francês dizendo que a medida estava errada.
O russo nunca tinha visto um grama do metal. Boisbaudran tinha o metal em cima da mesa do laboratório.
O que estava em jogo nessa carta, e quem tinha razão, é o assunto das três partes a seguir.
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I A Curiosidade do Dia
A carta que contestou a balança
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Dmitri Ivanovich Mendeleiev nasceu em 1834, em Tobolsk, na Sibéria, o caçula de uma família numerosa. Em 1869, já professor da Universidade de São Petersburgo, apresentou a primeira versão da tabela periódica à Sociedade Russa de Química.
A tabela nasceu de um problema de professor. Mendeleiev escrevia um livro didático, Princípios de Química, e queria uma ordem lógica para apresentar os elementos aos alunos.
Ele anotou nome, peso e propriedades de cada elemento em cartões e passou meses rearranjando as fileiras. Quando o peso e o comportamento entravam em choque, ele confiava no comportamento e desconfiava do peso medido.
O berílio é o exemplo mais conhecido. Os químicos da época davam a ele um peso que o jogava na coluna errada; Mendeleiev mudou o valor por conta própria, e medições posteriores lhe deram razão.
As lacunas foram a parte mais ousada. Em 1871, num artigo longo publicado na revista alemã Annalen der Chemie und Pharmacie, Mendeleiev descreveu três elementos que faltavam: o eka-boro, o eka-alumínio e o eka-silício.
A carta sobre o gálio partiu dessa certeza. Mendeleiev escreveu à Academia de Ciências de Paris que o metal de Boisbaudran devia pesar entre 5,9 e 6,0 gramas por centímetro cúbico, e sugeriu que a amostra ainda estava impura.
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Mendeleiev contestou a medida de um metal que nunca tinha tocado, só com base no lugar vazio da tabela, e a correção dele se mostrou certa.
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Boisbaudran não gostou. Em resposta pública, ele lembrou que o gálio tinha sido encontrado pelo espectroscópio, sem nenhuma ajuda de tabela, e que a descoberta era dele.
Mesmo assim, voltou ao laboratório. A amostra era minúscula e tinha saído de toneladas de minério; qualquer resto de outro material pesava no resultado.
O suspeito principal era o sódio, usado no processo de separação. O sódio é muito leve, e uma pitada dele presa no gálio puxava a densidade para baixo.
Boisbaudran purificou o metal de novo. Em 1876, refez a medição e encontrou 5,935 gramas por centímetro cúbico, encostado no número que o russo tinha escrito cinco anos antes.
Boisbaudran publicou o novo valor sem rodeio. O peso atômico também batia: ele calculou perto de 69,9, e o russo tinha escrito 68.
O gálio passou a ser a primeira prova pública de que a tabela não era só uma lista arrumada. Ela previa a natureza.
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II A História Por Trás
O metal que derrete na palma da mão
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Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran nasceu em 1838, em Cognac, numa família que produzia conhaque. Aprendeu química quase sozinho, com livros e um laboratório montado em casa, e passou anos medindo espectros de chamas.
A busca dele tinha método próprio. Boisbaudran acreditava que as linhas de cor seguiam um padrão de família, e procurava, no minério de zinco, linhas que esse padrão dizia que deveriam existir.
Ou seja, ele também previa. Só que a previsão dele vinha das cores da luz, e a de Mendeleiev vinha da química dos vizinhos na tabela.
O metal que os dois perseguiam tem um comportamento estranho. O gálio derrete a 29,76 graus Celsius, abaixo da temperatura do corpo humano: uma barrinha segurada na mão vira uma poça prateada em poucos minutos.
Ele também incha ao endurecer, como a água ao virar gelo. Um frasco de vidro cheio de gálio líquido pode rachar quando o metal solidifica dentro dele.
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O gálio tem densidade de 5,9 e derrete a menos de 30 graus, e as duas marcas confirmaram as contas que Mendeleiev fez sem nunca ver o metal.
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O nome também deu briga. Logo depois da descoberta, correu a suspeita de que Boisbaudran tinha batizado o metal com o próprio sobrenome: Lecoq lembra "le coq", o galo, que em latim se diz gallus.
Boisbaudran negou. Num artigo de 1877 nos relatórios da Academia de Paris, ele escreveu que o nome homenageava a França, e só a França. Não há documento que prove o trocadilho; a hipótese segue como fofoca de laboratório.
As outras duas lacunas fecharam logo. Em 1879, o sueco Lars Fredrik Nilson achou o escândio, que era o eka-boro. Em 1886, o alemão Clemens Winkler achou o germânio, o eka-silício, com propriedades quase idênticas às que Mendeleiev tinha descrito.
Depois do germânio, os químicos europeus pararam de tratar a tabela como curiosidade russa.
Hoje o gálio está no bolso de quase todo mundo. Combinado com arsênio ou nitrogênio, ele forma os chips de LEDs, de lasers e dos carregadores rápidos de celular.
O nitreto de gálio (a mistura de gálio com nitrogênio) rendeu até um Nobel. Em 2014, os japoneses Isamu Akasaki e Hiroshi Amano e o americano Shuji Nakamura receberam o prêmio de Física pelo LED azul, feito com esse material.
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