história

A história e as descobertas dos elementos químicos da tabela periódica. Desde a alquimia até Mendeleev. Com vídeos, imagens e textos.

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usada na descoberta do elemento químico astato
Uma cobaia foi usada para descobrir o astato, o elemento mais raro do mundo.

Às vezes, a descoberta científica requer uma ferramenta incomum.

Por Sam Kean

Qual é o elemento mais raro? Parece uma pergunta direta. Uma explosão de supernova há 4,5 bilhões de anos levou à criação de nosso Sistema Solar e, com ele, todos os elementos da tabela periódica até o urânio. Mas alguns desses elementos (por exemplo, tecnécio e promécio) não possuem isótopos estáveis ​​e, dada à rapidez com que decaem, podemos estar certos, estatisticamente, de que não restarão mais átomos originais. Portanto, a resposta deve ser um empate, com todos esses elementos tendo uma abundância zero.

Essa não é toda a história, no entanto. Alguns dos elementos radioativos mais pesados, especialmente o urânio, decaem de várias maneiras, emitindo partículas diferentes ou dividindo seus núcleos em pedaços de tamanhos diferentes. E, dependendo dos detalhes dessas divisões e decaimentos, os elementos que deviam estar extintos podem reaparecer repentinamente. Eles são os celacantos da tabela periódica.

Mesmo assim, alguns elementos mal apenas são repostos. Isso é especialmente verdade com astato e frâncio, os dois candidatos ao título de mais raros do mundo. Dos dois, o frâncio é mais frágil. Se você tivesse um milhão de átomos de astato, metade deles se deterioraria em outra coisa (normalmente polônio) em cerca de 7 horas. (Em outras palavras, 7 horas é a meia-vida do astato.) Um suprimento similar de frâncio seria reduzido em 20 minutos. Então o bom senso diz que o frâncio deveria ser mais raro.

Mas o senso comum está errado. Os cientistas calculam que entre 20 e 30 onças [0,57 e 0,85 kg] de francium existem na Terra a qualquer momento. Ao mesmo tempo, há apenas uma onça [0,028 kg] de astato. Como isso é possível? Como pode um elemento 20 vezes mais frágil ser 20 vezes mais abundante? A resposta é que o caminho de decaimento do urânio para o frâncio é mais fácil de seguir do que o caminho de decaimento do urânio para o astato; o resultado líquido é que mais átomos de urânio são convertidos em frâncio. O astato é, portanto, o elemento mais raro na tabela periódica, porque é o mais difícil de produzir.

Tão difícil de produzir, de fato, que os cientistas que o criaram em 1939 não puderam detectar sua existência diretamente e tiveram que recorrer a um truque. Eles criaram um pouquinho de astato dentro de uma amostra de bismuto bombardeando o bismuto com partículas de um ciclotron. Eles então alimentaram uma cobaia com isso. O astato fica abaixo do iodo na tabela periódica, dando aos dois elementos propriedades semelhantes. E depois de algumas horas de digestão, a glândula tireoide da cobaia faminta por iodo filtrou e concentrou o astato. Permanece como o único elemento descoberto por um não humano.

Mesmo depois de coroar o astato como o elemento mais escasso, no entanto, temos que qualificar essa afirmação: é apenas o elemento natural mais raro. Além do urânio, há duas dúzias de elementos feitos pelo homem e, a menos que encontremos provas de inteligência extraterrestre algum dia, podemos estar bastante confiantes de que a maioria dos elementos além do urânio (os transurânicos) nunca existiram fora de um laboratório científico aqui na Terra.

Quão raros estamos falando? Produzir um elemento ultra-pesado pode levar uma década de trabalho – e, afinal de contas, os cientistas podem ter encontrado cinco ou seis átomos, no total, nenhum dos quais sobreviveu por mais de um segundo. (Para comparação, o registro de um esforço para reunir átomos de frâncio em um único lugar é de 10.000.) E se você está pensando que parece muito fútil, você está em boa companhia: sempre que eu dou palestras sobre a tabela periódica, a pergunta mais comum que me perguntam é por que os cientistas se importam. De que adianta fazer elementos ultra-pesados?

A maioria das pessoas que perguntam são genuinamente curiosas. De vez em quando, porém, alguém começa a tagarelar, beirando a raiva: a questão deles é realmente um desafio. Às vezes é o dinheiro que os incomoda: eles vêem a ciência como um jogo de soma zero, e cada centavo não gasto em, digamos, curas médicas é um centavo desperdiçado. Mas mesmo quando eu explico os efeitos da pesquisa (isso pode levar a novas formas de produzir isótopos médicos), eles não são acalmados. Realmente, é o desprezo intencional por praticidade que os consome. A ideia de que os cientistas possam dedicar suas vidas à criação de algo que não tem, e nunca terá, qualquer valor prático quase ofende-os.

No final, costumo sorrir e dizer que precisamos abraçar a inutilidade desses elementos, até mesmo celebrá-los. Em um cálculo utilitarista, não se pode justificar a produção de elementos ultra-pesados ​​e ultrararos – exceto para dizer que eles contribuem para a soma do conhecimento e felicidade humanos, o que não é pouca coisa. Mais do que isso, a criação deles satisfaz a necessidade humana de ir além de nossas fronteiras naturais, explorar o máximo possível de nosso pequeno espaço do universo. São necessários todos os tipos para fazer uma tabela periódica, e se alguns desses elementos são tão raros e fugazes quanto um pica-pau de bico de marfim, eles são ainda mais bonitos por isso.

Sam Kean é autor dos best-sellers “O Duelo dos Neurocirurgiões” e “A Colher Que Desaparece“.

Este texto é uma tradução autorizada oficialmente – do original ‘Tiny Productions’ publicado na revista Distillations Magazine.

Traduzido por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle, professor na Universidade Federal do Pampa – Bagé ( luisbrudna@gmail.com ).

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liga metálica de cor dourado avermelhada
Por ser um metal bastante leve o berílio poderia ter uma grande variedade de aplicações, mas por ser bastante tóxico e raro esse uso fica bastante restrito.

Maxim Thoisoi demonstra como o berílio reage lentamente em uma solução concentrada de hidróxido de sódio – liberando gás hidrogênio.

Com ácido clorídrico a reação é mais intensa formando cloreto de berílio e também hidrogênio.

Um comentário interessante feito por Maxim, no vídeo abaixo, é que compostos com berílio costumam ter um sabor doce. E que não é uma boa ideia experimentar por causa da elevada toxicidade. E por esse motivo o elemento chegou a ser chamado de glucinum ou glucinium – com breve aparição nas primeiras tabelas de elementos químicos (abreviado como G ou Gl).

John Alexander Reina Newlands
Tabela de John Alexander Reina Newlands, publicada em 1865

Uma fina camada de óxido formado sobre a superfície do berílio metálico praticamente impede que ele seja ‘queimado’ sob a chama de um maçarico, além de ter um alto ponto de fusão (1287°C).

O berílio encontra aplicação em ‘janelas’ de equipamentos de raios X; por sua elevada transparência neste comprimento de onda. Em reatores nucleares é utilizado refletor e moderador de nêutrons. E o óxido de berílio tem uma excelente condutividade térmica aliada a uma baixa condutividade elétrica – tornando uma boa opção para aplicações científicas muito específicas.


Vídeo com legenda em português. Clique aqui e veja como ativar a visualização.

Texto e legenda escritos por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ).

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soldados vendados após sofrer ataque por gas cloro
O Professor Martyn Poliakoff lembrou, em 22 de abril de 2015, os 100 anos que se passaram desde o primeiro uso do gás cloro como arma química durante a Primeira Guerra Mundial.

Os alemães usaram contra as tropas francesas na localidade belga de Ypres. Nesta ocasião foram utilizadas mais de 100 toneladas de gás cloro, que chegaram até as trincheiras inimigas, causando queimaduras e severo desconforto ao entrar em contato com as mucosas; inclusive a morte por sufocamento pelo acúmulo de fluídos nos pulmões.

A principal figura por trás do uso do cloro como arma química era o químico alemão Fritz Haber; cujos feitos são extremamente ambíguos, como a sua participação no desenvolvimento do processo Haber-Bosch para a síntese da amônia – que pode ser usada tanto para se fazer fertilizantes como na síntese de explosivos.

Veja mais sobre essa história e em como infelizmente o uso de armas químicas ainda se faz presente na atualidade.

O vídeo possui legendas em português. Ative a legenda pelo botão CC que aparece na parte inferior do vídeo (YouTube).

Texto escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle.

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O cobre era o metal preferido pelos Egípcios na fabricação de utensílios e ferramentas. O ferro, apesar de seu intenso uso atualmente, demorou a ser dominado pelos artesãos da época. Feita a curiosa exceção ao ferro coletado em meteoritos.

De acordo com artigos científicos publicados em 2013 nos periódicos Journal of Archaeological Science, e Meteoritics & Planetary Science, pesquisadores confirmam que a 5000 anos atrás, os egípcios usaram pedaços de um meteorito rico em ferro para forjar contas de um colar decorativo.

pedaços de ferro corroído
Imagem das contas originais encontradas em um sítio arqueológico em Gerzeh, Egito.

Estes antigos registros de amostras de ferro foram encontrados na cidade de Gerzeh (em antigo cemitério do Egito). O material fazia parte de um total de nove contas desse metal em um cordão decorativo. Sendo estas uma das mais antigas evidências de manipulação metalúrgica do ferro, a cerca de 3200 aC.
O estudo realizado pelo professor Thilo Rehner, especialista na área de arqueologia e metalurgia antiga, comprovou não apenas a origem do ferro, mas também a sua composição. Para determinar a sua formação foi utilizada a mais alta tecnologia de nêutrons não-invasivos e de raios-x, no qual os seus resultados mostraram que sua composição de níquel era muito alta, e a presença do elemento germânio em condições específicas, comprovaram então que o ferro era de origem de meteoritos; além de mostrar que a estrutura cristalina do metal era do padrão Widmanstätten, sendo isto normalmente visto em asteroides do Sistema Solar.

Especula-se que os egípcios acreditavam que o metal era sagrado por cair do céu e ter feito parte dos deuses, associando as peças a um símbolo de riqueza e poder

Referências:
= 5,000 years old Egyptian iron beads made from hammered meteoritic iron
Journal of Archaeological Science

Volume 40 (12) Dezembro 2013, Páginas 4785–4792
= Analysis of a prehistoric Egyptian iron bead with implications for the use and perception of meteorite iron in ancient Egypt
Meteoritics & Planetary Science

Volume 48 (6), Páginas 997–1006, Junho 2013

Texto escrito por Bruna Lauermann.

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apenas letras geradas aleatoriamente
Existe uma letra do alfabeto que não aparece em nenhuma abreviação ou nome de elemento químico da tabela periódica (atual). Qual seria esta letra?

Resposta abaixo…
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A letra que não aparece é o J.

Já foram propostos nomes (e símbolos) de elementos com a letra J. Mas por diversos motivos eles não então presentes na versão atual da tabela periódica.
São eles:
Jodium, que poderíamos talvez traduzir para o português como ´jódio´, foi um antigo nome para o iodo.
Jargonium (Jg, “Jargônio”), uma alegação de descoberta de um elemento que foi rejeitada, para o que mais tarde seria conhecido como háfnio.
Joliotium (Jo, “Joliótio”), nome proposto e rejeitado para o dúbnio.

A letra Q também poderia ser parcialmente lembrada para não estar presente nas abreviações. Esteve presente temporariamente com o elemento de número atômico 114 (Uuq, Ununquádio), recentemente batizado de fleróvio. Mas nos nomes em português o Q aparece também no berquélio e níquel.

Texto escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle

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dimitri mendeleev

Em uma visita aos arquivos da Royal Society, em Londres, o Professor Martyn Poliakoff mostra um envelope que contém um cartão de apresentação enviado por Dimitri Mendeleev.

Mendeleev é considerado o principal responsável pela organização da tabela periódica em sua forma tradicional. E na época em que o cartão foi enviado, a sua importância para a química já era reconhecida.

Este vídeo possui legendas em português. Se não está conseguindo ver as legendas, clique aqui e aprenda como ativar a visualização.

Veja mais sobre a história da tabela periódica em
https://www.tabelaperiodica.org/historia-da-tabela-periodica-antes-de-mendeleev/

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