28/08/2013

Existe um número infinito de elementos químicos?

28/08/2013 às 02:18:00

Aproveitando a onda da notícia da comprovação da existência do Ununpêntio (que saiu ontem, dia 27 de agosto) e do batismo dos elementos Ununhéxio e Ununquádio (Livermório e Fleróvio) no ano passado, engatamos esse assunto aqui neste artigo.

Algumas perguntas que você pode ter em mente são as seguintes:
  1. Por que esses elementos já haviam sido "descobertos" e previamente batizados se não haviam sido comprovados?
  2. Existe a possibilidade da descoberta de elementos que não estão na tabela periódica?
Bom, sabemos que os elementos são identificados pelo seu número atômico, certo? Para cada próton adicionado, o número atômico, Z, aumenta uma unidade. Muito bem, mas até onde poderíamos ir? Ou seja, existe um valor máximo para Z? 

Sabemos que o átomo é formado pelos prótons (partículas com carga positiva) e pelos nêutrons (partículas de carga neutra) que habitam o núcleo do átomo. O papel dos nêutrons é isolar os prótons, um do outro, para evitar a repulsão das cargas iguais. Mas e os elétrons? 

À medida que aumentamos a carga nuclear, aumentamos também a força de atração do núcleo pelos elétrons. Pela lei de Coulomb, o módulo da força com que um núcleo contendo Z prótons atrai um elétron qualquer do átomo é:

F = (Z . qp . qe)/d²

Onde qp é a carga do próton, qe é a carga do elétron (claro que qp = qe), Z é a carga nuclear e d é a distância do elétron ao núcleo.

Para escapar de serem “sugados” pelo núcleo, os elétrons terão de  se  movimentar  rapidamente.  E,  cada  vez  que  aumentamos  Z,  a velocidade  dos  elétrons  tem  de  aumentar,  já  que  a  força  de  atração
aumenta. Portanto, uma outra maneira de se colocar a pergunta que abre esta seção é: existe um limite para a velocidade dos elétrons num átomo?

A resposta é sim! Na natureza nenhum corpo pode se mover com velocidade maior do que a velocidade da luz. E isto vale também para qualquer elétron de um átomo. 

Sabendo desta limitação, podemos relacionar a força de atração do núcleo com a velocidade do elétron. Desta relação, podemos estabelecer um valor máximo para Z, que é aproximadamente 137.

Assim, usando o modelo atômico de Rutherford e o fato de que os elétrons não podem se movimentar com velocidade maior do que a da luz, podemos prever que não pode existir na natureza átomo algum com 
número atômico maior do que 137. Deve existir, portanto, um número limitado de elementos (diferentes tipos de átomo) na natureza. 

Esta previsão está correta? Corretíssima. Dos elementos naturais, ou seja, aqueles que são encontrados na natureza, desde a criação do mundo, o elemento de maior número atômico é o urânio (U), com Z = 92. 
Entretanto, a partir de 1940, físicos e químicos aprenderam a “fabricar” outros elementos, com Z > 92. Para distingui-los dos existentes na natureza, eles são chamados de elementos artificiais. E, por terem 
número atômico maior do que o do urânio, eles são também chamados de elementos transurânicos (trans = além do urânio).

Portanto, voltando às perguntas feitas no começo do artigo, temos que:

1. Por que esses elementos (Flevório, Ununpêntio e Livermório)  já haviam sido "descobertos" e previamente batizados se não haviam sido comprovados?

Sabendo que a carga nuclear possui um valor máximo devido a limitação da velocidade dos elétrons e, matematicamente, descobrindo o valor exato, pode-se  levar em conta a existência de outros elementos que AINDA não foram sintetizados com sucesso pelo homem. Mas, em teoria, existem.

A descoberta do Livermório foi relatada por cientistas norte-americanos em 1999 e russos em 2001 e seu nome provisório foi substituído em 2012. Já o Flevório foi sintetizado por uma equipe de cientistas russos da cidade russa (Dubna), em 1999 e, como o Livermório, seu nome provisório foi substituído em 2012.

O Ununpêntio, por sua vez, foi descoberto por cientistas russos e norte-americanos no início de 2004, porém os resultados (sua sintetização) ainda não haviam sido confirmados até ontem, dia 27 de agosto de 2013. Agora, os resultados aguardam a análise da União Internacional de Química Pura e Aplicada (Iupac) e da União Internacional de Física Pura e Aplicada (Iupap) para sua validação. Se tudo estiver, de fato, nas normas, o batismo do elemento ocorrerá como nos casos anteriores.

2. Existe a possibilidade da descoberta de elementos que não estão na tabela periódica?

A princípio sim. Caso a previsão matemática esteja correta, na qual diz que o número máximo da carga nuclear é aproximadamente 137, poderemos ter uma adição considerável na tabela periódica. O elemento de maior número atômico que é representado em ALGUMAS tabelas atuais é o Unonóctio (118). Embora na tabela periódica oficial da IUPAC ele não se encontre (tal como o ununtrio, ununséptio e por enquanto o ununpêntio).

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Fonte:
Aula 8: Por dentro do Átomo. Apostila da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) distribuída pela Fundação CECIERJ (Centro de Ciências do Estado do Rio de Janeiro), Consórcio CEDERJ (Centro Superior de Educação a Distância do Estado do Rio de Janeiro). Autor: Marco Antonio Chaer Nascimento.

Clique AQUI e baixe a aula mencionada.

Referência Bibliográfica da Aula:
RUSSEL, John B. Química geral. São Paulo: McGraw-Hill do Brasil, 1981.
Lucas

Tem vinte e um anos de idade e é o idealizador e designer do Química Suprema. É entusiasta na área de Divulgação Científica com ênfase nas Ciências Químicas e Farmacêuticas. Possui noções de linguagens de programação, e entende de Design Gráfico e manuseio de programas de edição. Em 2013 cursou Licenciatura em Química e em 2014 resolveu trocar para o curso de Farmácia. Estuda na UFF.


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