Por Mike McRae
Publicado na ScienceAlert
Dragões se escondem nas bordas do mapa dos elementos conhecidos – gigantes atômicos tão delicados e tão raros que são um desafio para serem estudados.
Um desses gigantes finalmente desistiu de pelo menos alguns de seus segredos. Os químicos conseguiram reunir einstênio suficiente para dar corpo a detalhes importantes sobre a química do elemento misterioso e a sua capacidade de formar ligações.
Durante a maior parte dos últimos 70 anos, os isótopos de einstênio se mostraram frustrantemente difíceis de estudar. Ou são muito difíceis de construir ou têm meia-vida de menos de um ano, e o pouco que é criado começa a desmoronar como um castelo de areia na maré alta.
Presume-se que o comportamento do elemento siga os padrões de seus pares menos robustos na série dos actinídeos. Isso está muito claro. Mas, devido ao seu tamanho, estranhos efeitos relativísticos tornam mais difícil prever como ele reagirá em certos processos químicos.
Normalmente, essa confusão é facilmente esclarecida simplesmente conduzindo uma série de experimentos.
O Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, do Departamento de Energia dos Estados Unidos, finalmente reuniu o suficiente para fazer exatamente isso.
Mais informalmente conhecido como Laboratório de Berkeley, o famoso instituto já é responsável pela descoberta de uma parte significativa dos limites superiores da tabela periódica dos elementos.
Uma dúzia delas foi obra do físico nuclear Albert Ghiorso, pesquisador do Laboratório de Berkeley pela maior parte de sua vida, cujo no início de carreira desenvolveu detectores de radiação como parte do Projeto Manhattan.
No início da década de 1950, Ghiorso detectou traços obscuros de dois elementos radioativos ainda não identificados na poeira aerotransportada por aviões que voaram após o primeiro teste em escala real de um dispositivo termonuclear.
Um desses elementos foi mais tarde apelidado de einstênio, em homenagem a ninguém menos que o próprio famoso teórico nascido na Alemanha.
Com uma massa atômica de 252 e contendo impressionantes 99 prótons, o elemento não é nada leve. Como acontece com todos os elementos transurânicos – elementos mais pesados que o urânio – o einstênio requer um pouco de física pesada para ser produzido.
Não há nenhuma fonte conveniente ou estoque para mergulhar. Cozinhar um lote requer chocá-lo com parentes menores, como o cúrio, com um monte de nêutrons em um reator nuclear, e então ter muita paciência.
Os primeiros esforços na década de 1960 produziram apenas o suficiente para ver a olho nu, pesando minúsculos 10 nanogramas. As tentativas posteriores funcionaram um pouco melhor, embora principalmente resultando em lotes impuros.
Desta vez, os pesquisadores descobriram cerca de 200 nanogramas do isótopo de einstênio E-254, enquadrado como parte de um complexo com uma molécula baseada em carbono chamada hidroxipiridinona.
Chegar até aqui não foi fácil, pois o experimento foi prejudicado pela contaminação de elementos menores e, em seguida, pelo impacto inevitável do fechamento do laboratório em meio a pandemia – exatamente o que ameaçava um experimento dependente de um material em decomposição rápida.
“É uma conquista notável podermos trabalhar com essa pequena quantidade de material e fazer química inorgânica”, disse a pesquisadora Rebecca Abergel.
“É significativo porque quanto mais entendemos sobre seu comportamento químico, mais podemos aplicar esse entendimento para o desenvolvimento de novos materiais ou novas tecnologias, não necessariamente apenas com o einstênio, mas com o resto dos actinídeos também. E podemos estabelecer tendências na tabela periódica.”
Ao sujeitar a pilha em decomposição de átomos de E-254 quelados a testes de absorção de raios-X e medições fotofísicas, foi revelado detalhes importantes sobre a distância de ligação do elemento e, ao mesmo tempo, demonstrou comportamentos de emissão de deslocamento de comprimento de onda não vistos em outros actinídeos.
O einstênio está bem no limite do que podemos alcançar usando a química úmida. Embora existam elementos maiores, sua circunferência crescente o coloca fora do alcance da capacidade da tecnologia atual de criar o suficiente para análise.
Porém, quanto mais aprendemos sobre átomos pesados como o einstênio, maior o potencial para encontrar meios de construir gigantes que estão em algum no limite do mapa periódico.
“Semelhante aos elementos mais recentes que foram descobertos nos últimos 10 anos, como o tenesso, que usava um alvo de berquélio, se você fosse capaz de isolar einstênio puro suficiente para fazer um alvo, você poderia começar a procurar outros elementos e se aproximar para a (teorizada) ilha de estabilidade”, disse Abergel.
Esta pesquisa foi publicada na Nature.
