O darmstádio é um elemento químico pesado ultra localizado em transactinídeos em série, que começam logo após o metal lawrencium. Localiza-se especificamente no grupo 10 e período 7 da tabela periódica, sendo congêneres dos metais níquel, paládio e platina.
Possui o símbolo químico Ds, com número atômico 110, e seus pouquíssimos átomos sintetizados se decompõem praticamente instantaneamente. Portanto, é um elemento efêmero. Sintetizá-lo e detectá-lo representou um feito nos anos 1990, com um grupo de pesquisadores alemães recebendo o crédito por sua descoberta.
O elemento Darmstadtium foi descoberto no instituto alemão GSI, na cidade de Darmstadt. Fonte: commander-pirx na Wikipedia alemã
Antes de sua descoberta e qual seu nome deveria ser debatido, o sistema de nomenclatura da IUPAC o havia denominado formalmente 'ununilio', que significa 'um-um-zero', igual a 110. E mais atrás dessa nomenclatura, De acordo com o sistema de Mendeleev, seu nome era eka-platinum porque é considerado quimicamente análogo a esse metal.
Darmstádio é um elemento não apenas efêmero e instável, mas também altamente radioativo, em cujo decaimento nuclear a maioria de seus isótopos liberam partículas alfa; Estes são núcleos de hélio descobertos.
Por causa de sua vida útil passageira, todas as suas propriedades são estimadas e nunca podem ser usadas para nenhum propósito específico.
Descoberta
Mérito alemão
O problema em torno da descoberta do darmstádio foi que várias equipes de pesquisadores se dedicaram à sua síntese em anos sucessivos. Assim que seu átomo foi formado, ele desapareceu em partículas irradiadas.
Então não dava para atrapalhar qual das equipes merecia o crédito de tê-lo sintetizado primeiro, quando até mesmo detectá-lo já era um desafio, decompondo-se tão rápido e liberando produtos radioativos.
Equipes separadas dos seguintes centros de pesquisa trabalharam na síntese de darmstádio: Instituto Central de Pesquisa Nuclear em Dubná (então União Soviética), Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (Estados Unidos) e Centro de Pesquisa de Íons Pesados (abreviado em alemão como GSI).
O GSI está localizado na cidade alemã de Darmstadt, onde em novembro de 1994 sintetizou o isótopo radioativo 269 Ds. As outras equipes sintetizaram outros isótopos: 267 Ds no ICIN e 273 Ds no LNLB; no entanto, seus resultados não foram conclusivos aos olhos críticos da IUPAC.
Cada equipe havia proposto um nome particular para este novo elemento: hahnio (ICIN) e becquerel (LNLB). Mas, após um relatório da IUPAC em 2001, a equipe GSI alemã tinha o direito de nomear o elemento darmstádio.
Síntese
Darmstádio é o produto da fusão de átomos de metal. Qual? Em princípio, um relativamente pesado que serve de alvo ou objetivo, e outro leve que deverá colidir com o primeiro a uma velocidade igual a um décimo da velocidade da luz no vácuo; caso contrário, as repulsões existentes entre seus dois núcleos não poderiam ser superadas.
Uma vez que os dois núcleos colidem eficientemente, uma reação de fusão nuclear ocorrerá. Os prótons se somam, mas o destino dos nêutrons é diferente. Por exemplo, o GSI desenvolveu a seguinte reação nuclear, a partir da qual o primeiro átomo 269 Ds foi produzido:
Reação nuclear para a síntese de um átomo de isótopo 269Ds. Fonte: Gabriel Bolívar.
Observe que os prótons (em vermelho) se somam. Variando as massas atômicas dos átomos em colisão, diferentes isótopos de darmstádio são obtidos. De fato, o GSI realizou experimentos com o isótopo 64 Ni em vez do 62 Ni, do qual sintetizou apenas 9 átomos do isótopo 271 Ds.
O GSI conseguiu criar 3 átomos de 269 Ds, mas depois de executar três trilhões de bombardeios por segundo durante uma semana inteira. Esses dados oferecem uma perspectiva impressionante das dimensões de tais experimentos.
Estrutura de darmstádio
Como apenas um átomo de darmstádio pode ser sintetizado ou criado por semana, é improvável que haja o suficiente para estabelecer um cristal; Sem falar que o isótopo mais estável é 281 Ds, cujo t 1/2 é de apenas 12,7 segundos.
Portanto, para determinar sua estrutura cristalina, os pesquisadores baseiam-se em cálculos e estimativas que procuram se aproximar da imagem mais realista. Assim, a estrutura do darmstádio foi estimada como cúbica centrada no corpo (bcc); ao contrário de seus congêneres mais leves, níquel, paládio e platina, com estruturas cúbicas de face centrada (fcc).
Em tese, os elétrons mais externos dos orbitais 6d e 7s devem participar de sua ligação metálica, de acordo com sua configuração eletrônica também estimada:
5f 14 6d 8 7s 2
No entanto, é provável que pouco se aprenda experimentalmente sobre as propriedades físicas desse metal.
Propriedades
As demais propriedades do darmstádio também são estimadas, pelos mesmos motivos citados para sua estrutura. No entanto, algumas dessas estimativas são interessantes. Por exemplo, o darmstádio seria um metal ainda mais nobre que o ouro, bem como muito mais denso (34,8 g / cm 3) que o ósmio (22,59 g / cm 3) e mercúrio (13,6 g / cm 3). cm 3).
Com relação a seus possíveis estados de oxidação, estimou-se que seriam +6 (Ds 6+), +4 (Ds 4+) e +2 (Ds 2+), iguais aos de seus congêneres mais leves. Portanto, se os átomos de 281 Ds reagissem antes de se desintegrarem, compostos como DsF 6 ou DsCl 4 seriam obtidos.
Surpreendentemente, existe uma probabilidade de sintetizar esses compostos, pois 12,7 segundos, o t 1/2 de 281 Ds, é tempo mais do que suficiente para realizar as reações. No entanto, a desvantagem continua a ser que apenas um átomo de Ds por semana é insuficiente para coletar todos os dados necessários para a análise estatística.
Formulários
Novamente, sendo um metal tão raro, atualmente sintetizado em quantidades atômicas e não massivas, não há uso reservado para ele; nem mesmo em um futuro distante.
A menos que um método seja inventado para estabilizar seus isótopos radioativos, os átomos de darmstádio servirão apenas para despertar a curiosidade científica, especialmente no que diz respeito à física nuclear e química.
Mas se você descobrir uma maneira de criá-los em grandes quantidades, mais luz será lançada sobre a química desse elemento ultra-pesado e efêmero.
Referências
- Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2020). Darmstadtium. Recuperado de: en.wikipedia.org
- Steve Gagnon. (sf). O elemento Darmstádio. Recursos do Jefferson Lab. Recuperado de: education.jlab.org
- Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia. (2020). Darmstadtium. Banco de dados PubChem. Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Brian Clegg. (15 de dezembro de 2019). Darmstadtium. Química em seus elementos. Recuperado de: chemicalworld.com