Todos os alunos de química aprendem sobre a tabela periódica, uma organização dos elementos que ajuda a identificar e prever tendências em suas propriedades. Por exemplo, os escritores de ficção científica às vezes descrevem a vida com base no elemento silício porque ele está na mesma coluna da tabela periódica que o carbono.
No entanto, existem desvios das tendências periódicas esperadas. Por exemplo, chumbo e estanho estão na mesma coluna da tabela periódica e, portanto, devem ter propriedades semelhantes. No entanto, embora as baterias de ácido de chumbo sejam comuns em carros, as baterias de ácido de estanho não funcionam. Hoje em dia sabemos que isso ocorre porque a maior parte da energia nas baterias de chumbo-ácido é atribuível à química relativística, mas essa química era desconhecida dos pesquisadores que originalmente propuseram a tabela periódica.
A química relativística é difícil de estudar nos elementos superpesados, porque tais elementos geralmente são produzidos um de cada vez nas reações de fissão nuclear e se deterioram rapidamente. No entanto, ter a habilidade de estudar a química de elementos superpesados poderia descobrir novas aplicações para elementos superpesados e para elementos mais leves comuns, como chumbo e ouro.
Em um estudo recente na Nature Chemistry, pesquisadores da Universidade de Osaka estudaram como átomos únicos do metal rutherfórdio superpesado reagem com duas classes de bases comuns. Esses experimentos ajudarão os pesquisadores a usar os princípios relativísticos para melhor utilizar a química de muitos elementos.
“Preparamos átomos individuais de rutherfórdio na instalação de pesquisa do acelerador RIKEN e tentamos reagir esses átomos com bases de hidróxido ou bases de amina”, explica Yoshitaka Kasamatsu, autor do estudo. “As medições de radioatividade indicaram o resultado final.”
Os pesquisadores podem entender melhor a química relativística a partir de tais experimentos. Por exemplo, o rutherfórdio forma compostos precipitados com base de hidróxido em todas as concentrações de base, embora seus homólogos sejam zircônio e háfnio em altas concentrações. Essa diferença na reatividade pode ser atribuída à química relativística.
“Se tivéssemos uma maneira de produzir um precipitado de rutherfórdio puro em grandes quantidades, poderíamos avançar com a proposta de aplicações práticas”, disse o autor Atsushi Shinohara. “Enquanto isso, nossos estudos ajudarão os pesquisadores a explorar sistematicamente a química dos elementos superpesados.”
A química relativística explica por que o metal dourado em massa não é prateado, como seria de se esperar com base nas previsões da tabela periódica. Essa química também explica por que o mercúrio metálico é um líquido à temperatura ambiente, apesar das previsões da tabela periódica. Pode haver muitas aplicações imprevistas que surgem do aprendizado sobre a química de elementos superpesados. Essas descobertas dependerão de protocolos recém-relatados e estudos fundamentais em andamento como este por pesquisadores da Universidade de Osaka.
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