Einsténio. Pela primeira vez, cientistas revelam segredos químicos sobre elemento inspirado em Einstein

O einsténio, o 99.º elemento da tabela periódica, foi batizado em homenagem ao físico Albert Einstein. Agora, 100 anos depois de Einstein ter conquistado o Prémio Nobel, os químicos finalmente conseguiram observar o comportamento químico deste elemento elusivo e altamente radioativo.

Há 100 anos, o físico Alemão Albert Einstein virou o mundo científico de pernas para o ar com a descoberta do efeito fotoelétrico, que provou que a luz é tanto uma partícula como uma onda. Depois de receber o Prémio Nobel da Física em 1921, Einstein contribuiria mais tarde com teorias relacionadas com a fusão e fissão nuclear, abrindo caminho para a invenção e detonação de armas nucleares, bem como da energia nuclear.

Quando há 69 anos foi descoberto nos destroços químicos de uma explosão nuclear um elemento até então desconhecido, com características que o colocavam na posição 99 da tabela Periódica, os cientistas batizaram-no em homenagem ao físico. Assim apareceu na Tabela Periódica o “Einsténio [99]”.

Porém, desde que que o einsténio foi descoberto, em 1952, no Departamento de Energia do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, os cientistas realizaram poucas experiências com este elemento, por ser muito difícil de obter e excecionalmente radioativo.

Agora, uma equipa de químicos do Berkeley Lab ultrapassou esses obstáculos para caracterizar, pela primeira vez, algumas das suas propriedades, abrindo a porta a uma melhor compreensão dos restantes elementos transurânicos da série de actinídeos – a linha que constitui o período 7 da Tabela, que vai do Actínio [89] ao Laurêncio [103].

Com menos de 250 nanogramas do elemento, a equipa de investigadores mediu pela primeira vez a distância da ligação molecular do einsténio, uma propriedade básica das interações de um elemento com outros átomos e moléculas.

“Não se sabe muito sobre o einsténio”, disse Rebecca Abergel, que lidera o grupo de Química de Elementos Pesados do Berkeley Lab, em comunicado divulgado pelo EurekAlert. “É uma conquista notável termos conseguido trabalhar com esta pequena quantidade de material e fazer química inorgânica”.

A equipa usou instalações experimentais não disponíveis na década em que o einsténio foi descoberto para realizar espectroscopias de luminescência e experiências de espectroscopia de absorção de raios-X. Mas, antes de tudo, colocar a amostra em forma utilizável foi quase metade da batalha.

A amostra de elemto foi produzida no High Flux Isotope Reactor do Oak Ridge National Laboratory, um dos poucos locais no mundo que é capaz de produzir einsténio — processo que envolve o bombardeamento de massas de cúrio com neutrões para desencadear uma longa cadeia de reações nucleares.

O primeiro problema que os físicos encontraram foi que a amostra estava contaminada com uma quantidade significativa de califórnio.

A equipa teve de descartar o seu plano original de usar cristalografia de raios X – considerada o padrão para obter informações estruturais sobre moléculas altamente radioativas, mas requer uma amostra pura de metal – e, em vez disso, criaram uma nova forma de produzir amostras e alavancar técnicas de estudo de elementos específicos.

Lutar contra a decadência radioativa foi outro desafio. A equipa conduziu as experiências com einsténio-254, um dos isótopos mais estáveis ​​do elemento. A sua meia-vida, ou seja, o tempo que metade de uma amostra demora a decair, é de 276 dias.

Embora a equipa tenha conseguido conduzir muitas das experiências ainda antes da pandemia de covid-19, esta acabou por interromper os planos para estudos de acompanhamento que estavam previstos. Quando os cientistas regressaram ao laboratório, no verão, a maior parte da amostra tinha desaparecido.

Ainda assim, os investigadores conseguiram as primeiras medições de sempre da distância de ligação do einsténio, e descobriram um comportamento físico-químico diferente do que seria esperado da série de actinídeos, os elementos da linha inferior da tabela periódica, que partilham propriedades com o einsténio.

“Determinar a distância da ligação pode não parecer interessante, mas é a primeira coisa que se gostaria de saber sobre como um metal se liga a outras moléculas. Que tipo de interação química esse elemento terá com outros átomos e moléculas?”, explicou Abergel.

Tendo essa resposta, os cientistas podem agora procurar propriedades químicas interessantes e melhorar a compreensão dos padrões de comportamento dos elementos do mesmo grupo da Tabela Periódica.

“Ao obter esses dados, ganhamos uma compreensão melhor e mais ampla de como toda a série de actinídeos se comporta. E nessa série temos elementos ou isótopos que são úteis para a produção de energia nuclear ou radiofármacos”, disse.

Este estudo também oferece a possibilidade de explorar o que está além da borda da tabela periódica e, possivelmente, descobrir um novo elemento. “Estamos a começar a entender um pouco melhor o que acontece no final da tabela periódica e, a seguir, também se pode imaginar um alvo einsténio para descobrir novos elementos”, disse Abergel.

“De forma semelhante aos elementos mais recentes, descobertos nos últimos 10 anos, como o tenesso [117], obtido a partir do bombardeamento de massas de berquélio [97], se conseguirmos isolar einsténio suficientemente puro, poderíamos começar a procurar outros elementos e aproximarmo-nos da (teorizada) ilha de estabilidade”, na qual os físicos nucleares previram que os isótopos podem ter meia-vida de minutos ou mesmo dias — em vez dos microssegundos que são comuns nos elementos superpesados.

O estudo foi publicado este mês na revista científica Nature.