Um raro elemento da tabela periódica está a desafiar a mecânica quântica

Ainda há muito que não sabemos sobre os actinídeos. Na tabela periódica, essa série de elementos pesados e radioativos fica na parte de baixo, e inclui várias substâncias que não ocorrem naturalmente na Terra.

Entre os actinídeos está aquele que parece ser mais estranho que do tínhamos percebido inicialmente: o berquélio. Novas experiências com esse elemento sintético incrivelmente raro mostraram que os seus eletrões não se comportam da forma que deveriam, desafiando a mecânica quântica.

“É quase como estar num universo alternativo porque vê-se uma química que simplesmente não se vê em elementos comuns”, afirma o químico Thomas Albrecht-Schmitt, da Universidade da Flórida, nos EUA.

Durante anos, Albrecht-Schmitt tem estudado o mundo radioativo dos actinídeos, incluindo o plutónio, califórnio e berquélio.

O berquélio tem este nome porque foi produzido por dois cientistas da cidade de Berkeley, no estado da Califórnia. A descoberta aconteceu em 1949, mas pouca coisa se sabe sobre o elemento, já que este é difícil e extremamente caro de ser produzido em laboratório.

Estima-se que menos de 1 grama do elemento tenha sido sintetizado nos últimos 50 anos. Para a pesquisa de Albrecht-Schmitt, foram produzidas 13 mg do metal radioativo pelo Departamento de Energia dos EUA.

Isso pode parecer muito pouco, mas é mil vezes mais do que outros cientistas já receberam em pesquisas anteriores, e permitiu que os investigadores observassem alguns detalhes que passaram despercebidos por outros cientistas.

Numa série de experiências que aconteceram em três anos, a equipa da Universidade da Flórida criou vários componentes a partir do berquélio e foi possível observar que os seus eletrões se comportavam de forma estranha.

Os elementos do topo da tabela periódica são leves, e os elementos alinham-se em configurações explicadas pela teoria quântica, que determina como eletrões giram à volta do núcleo dos átomos.

O berquélio, porém, assim como outros elementos pesados, comporta-se de outra maneira e os princípios da mecânica quântica não explicam o que é que os eletrões estão a fazer.

Nesses elementos, os elétrons parecem estar sendo governados pela teoria da relatividade de Einstein, que prevê que objetos com massa ficam mais pesados conforme se movimentam mais rapidamente.

Em termos dos eletrões no berquélio, essa lógica acontece da seguinte forma: conforme os eletrões começam a mover-se mais rapidamente à volta do núcleo, vão ficando mais pesados. Esse comportamento desafia a explicação quântica.

“Quando se vê esse fenómeno, começa se a questionar como fazê-lo ficar mais forte ou desligá-lo. Há uns anos, ninguém nem pensava que se poderia fazer um componente de berquélio”, diz Albrecht-Schmitt.

Este trabalho apoia-se em pesquisas da mesma equipa publicadas em 2016, envolvendo componentes de berquélio. Nas investigações, os cientistas afirmaram que o berquélio era “eletronicamente diferente do que as pessoas esperam“.

Conforme esse trabalho evolui, há mais provas de que o berquélio, como a própria tabela periódica, é algo que é quase impossível de compreender completamente. Resta esperar para ver como esses actinídeos misteriosos vão romper com as melhores teorias.

“O objetivo é entender a base química do elemento. Mesmo tendo o berquélio por quase 70 anos, muitas propriedades químicas básicas ainda estão desconhecidas”, explica o cientista. O trabalho foi publicado no Journal of the American Chemical Society.

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