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Cientistas descobriram algumas de suas propriedades químicas básicas pela primeira vez.
Os cientistas estudaram com sucesso o einstênio – um dos elementos mais difíceis e pesados da tabela periódica – pela primeira vez em décadas. A conquista aproxima os químicos de descobrir a chamada “ilha de estabilidade”, onde acredita-se que alguns dos elementos mais pesados e de vida mais curta residam.
O Departamento de Energia dos Estados Unidos descobriu o einstênio pela primeira vez em 1952, no resultado do primeiro teste de bomba de hidrogênio. O elemento não ocorre naturalmente na Terra e só pode ser produzido em quantidades microscópicas usando reatores nucleares especializados. Também é difícil de separar de outros elementos, é altamente radioativo e decai rapidamente, tornando-o extremamente difícil de estudar.
Pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) da Universidade da Califórnia criaram recentemente uma amostra de 233 nanogramas de einsteínio puro e realizaram os primeiros experimentos com o elemento desde os anos 1970. Ao fazer isso, eles foram capazes de descobrir algumas das propriedades químicas fundamentais do elemento pela primeira vez.
Muito difícil de estudar
Os físicos não sabem quase nada sobre o einstênio.
“É difícil fazer apenas por causa de sua posição na tabela periódica”, disse a co-autora Korey Carter, professora assistente da Universidade de Iowa e ex-cientista do Berkeley Lab.
Como outros elementos da série de actinídeos – um grupo de 15 elementos metálicos encontrados na parte inferior da tabela periódica – o einstênio é feito bombardeando um elemento alvo, neste caso o cúrio, com nêutrons e prótons para criar elementos mais pesados. A equipe usou um reator nuclear especializado no Laboratório Nacional Oak Ridge, no Tennessee, um dos poucos lugares no mundo onde o einstênio pode ser feito.
No entanto, a reação é projetada para produzir califórnio – um elemento comercialmente importante usado em usinas nucleares – e, portanto, produz apenas uma pequena quantidade de einstênio como subproduto. Extrair uma amostra pura de einsteinium do califórnio é um desafio devido às semelhanças entre os dois elementos, o que significa que os pesquisadores acabaram com apenas uma pequena amostra de einsteinium-254, um dos isótopos mais estáveis, ou versões, do elemento indescritível.
“É uma quantidade muito pequena de material”, disse Carter. “Você não pode ver, e a única maneira de saber é por meio do sinal radioativo.”
No entanto, obter o einsteinium é apenas metade da batalha. O próximo problema é encontrar um lugar para mantê-lo.
Einsteinium-254 tem meia-vida de 276 dias – o tempo para metade do material se decompor – e se decompõe em berquélio-250, que emite radiação gama altamente prejudicial. Pesquisadores do Laboratório Nacional de Los Alamos, no Novo México, projetaram um porta-amostras especial impresso em 3D para conter o einstênio e proteger os cientistas do Laboratório de Berkeley dessa radiação.
Porém, a degradação do elemento também criou outros problemas para os pesquisadores.
“Ele está se deteriorando de forma consistente, então você perde 7,2% de sua massa todo mês ao estudá-lo”, disse Carter. “Você tem que levar isso em consideração quando estiver planejando seus experimentos.”
A equipe do Berkeley Lab estava acostumada a lidar com outros elementos com meia-vida curta. Mesmo assim, a equipe começou seu trabalho pouco antes do início da pandemia COVID-19, o que significava que eles perderam um tempo valioso e foram incapazes de concluir todos os experimentos planejados.
Resultados surpreendentes
A principal descoberta do estudo foi a medição do comprimento da ligação do einstênio – a distância média entre dois átomos ligados – uma propriedade química fundamental que ajuda os cientistas a prever como ele irá interagir com outros elementos. Eles descobriram que o comprimento da ligação do einsteínio vai contra a tendência geral dos actinídeos. Isso é algo que foi teoricamente previsto no passado, mas nunca foi provado experimentalmente antes.
Comparado com o resto da série de actinídeos, o einsteínio também apresenta luminescência de forma muito diferente quando exposto à luz, o que Carter descreve como “um fenômeno físico sem precedentes”. Mais experimentos são necessários para determinar o porquê.
O novo estudo “estabelece as bases para ser capaz de fazer química em quantidades realmente pequenas”, disse Carter. “Nossos métodos permitirão que outros ultrapassem os limites estudando outros elementos da mesma maneira.”
A pesquisa da equipe também pode facilitar a criação de einsteinium no futuro. Nesse caso, o einsteínio poderia ser potencialmente usado como um elemento alvo para a criação de elementos ainda mais pesados, incluindo aqueles não descobertos como o elemento hipotético 119, também chamado de ununênio. Um dos objetivos finais para alguns químicos seria então descobrir hipotéticos elementos superpesados que têm meia-vida de minutos ou mesmo dias – o que significa que eles “vivem” nesta ilha de estabilidade – em comparação com microssegundos no máximo para a meia-vida de outros elementos pesados.
Publicado em 04/02/2021 07h27
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