Elements – estranho e maravilhoso

As Nações Unidas proclamaram 2019 como o Ano Internacional da Tabela Periódica de Elementos Químicos. Isto é para comemorar o 150º aniversário dos esforços de Dmitri Mendeleev para criar uma tabela periódica de elementos.

A Tabela Periódica de Elementos Químicos é uma das realizações mais significativas na ciência, capturando a essência não só da química, mas também da física e da biologia.

Organização das Nações Unidas para a Educação, Ciência e Cultura

Os humanos conhecem e utilizam formas puras de elementos como o enxofre há milhares de anos, mas a ciência de isolar e identificar elementos realmente decolou no século XVII. À medida que os cientistas recolhiam mais informação, eles reconheciam padrões nas propriedades dos elementos. Sendo cientistas, seus próximos passos foram categorizar os elementos e criar alguma ordem – como detalhado no artigo Desenvolvimento da tabela periódica.

Um elemento é um elemento é um elemento

Um elemento é uma substância que consiste de átomos com o mesmo número atômico. O elemento ferro é feito apenas de átomos de ferro e os átomos de ferro são os mesmos em todo o lado – os átomos de ferro na Terra são os mesmos que os átomos de ferro em Marte.

Esta informação – e a ordenação da tabela periódica – pode fazer com que os elementos pareçam um pouco previsíveis e sem brilho, mas muitos dos elementos têm alguns aspectos pouco usuais sobre eles. A seguir estão apenas alguns fatos elementares estranhos e maravilhosos.

Elementos sólidos

A maior parte dos elementos são sólidos em condições padrão (temperatura e pressão ambiente):

• Iodo (I) é um sólido, mas quando aquecido, ele sublima facilmente – vai direto para um estado gasoso – e emite um vapor roxo.
• Gálio (Ga) pode passar de um sólido para um líquido simplesmente sentado na sua mão. Ele tem um ponto de fusão de 29.8℃. A temperatura média do corpo humano é 37℃. No entanto, seu ponto de ebulição é bastante alto – 2.229°C – tornando o gálio útil em termômetros de alta temperatura.
• A maioria dos metais elementais são de cor prata. Ouro (Au) e cobre (Cu) são as duas únicas exceções.
• O elemento mais raro que ocorre naturalmente é o astatine (At). Existem cerca de 28 g dele na crosta terrestre. Astatine recebeu o seu nome da palavra grega astatos, que significa instável.
• Carbon (C) reage com outros elementos para produzir 10 milhões de compostos diferentes. O carbono constitui 20% da massa dos seres vivos.
• Os elementos fermium (Fm) e e einsteinium (Es) foram descobertos como resultado do primeiro teste da bomba de hidrogénio em 1952. Drones carregavam papel de filtro para recolher amostras da atmosfera, e os dois elementos foram encontrados em detritos no papel. Ambos os elementos são sintéticos e radioactivos e só são produzidos em quantidades muito, muito pequenas. Ambos os elementos também têm o nome de cientistas famosos.
• Potássio (K) é tão reativo que não é naturalmente encontrado por si só. O potássio puro tem de ser armazenado em óleo ou querosene para evitar que reaja no ar.
• O césio (Cs) é outro elemento reactivo. Ele inflama-se espontaneamente no ar e reage de forma explosiva com água. É normalmente armazenado e enviado em óleo mineral.
• Magnésio (Mg) é necessário para mais de 300 reacções bioquímicas no nosso organismo. As rodas de magnésio – mais conhecidas como rodas magnéticas – foram utilizadas nos anos 60. Eram leves, o que as tornava ideais para corridas. A desvantagem era que eram propensas à corrosão e (incorretamente) consideradas inflamáveis. As jantes de corrida competitivas são agora feitas de uma liga de magnésio.

Elementos líquidos

Existem apenas dois elementos em forma líquida em condições padrão – mercúrio e bromo:

• Mercúrio (Hg) dissolve e/ou corrói muitos metais, e como resultado, normalmente não é permitido a bordo de aeronaves.
• Bromo (Br) é prejudicial para a atmosfera. É responsável por até metade da perda de ozônio acima da Antártida. Os humanos são responsáveis por cerca de 30% do bromo na atmosfera.

Elementos gasosos

Existem 11 elementos gasosos em condições padrão:

• Hélio (He) é o segundo elemento mais abundante no universo, mas na verdade é bastante raro na Terra. A velocidade do som em hélio é cerca de três vezes a velocidade do som no ar. Isto faz com que as vozes das pessoas fiquem agudas e estridentes quando respiram hélio.
• O hidrogênio (H) é o elemento mais leve e a substância química mais abundante no Universo. Ele proporcionou o elevador para a primeira forma confiável de viagem aérea. Também é altamente inflamável, por isso a maioria dos serviços de voo com hidrogênio cessaram no final da década de 1930.
• Associamos néon (Ne) a sinais brilhantes. O néon é responsável pela luz vermelha-alaranjada, mas outro gás nobre chamado krypton (Kr) pode na verdade ser responsável por sinais multicoloridos de ‘néon’. Os tubos são pintados com a cor desejada, e a descarga branca de krypton cria o efeito brilhante.

Elementos com um estado desconhecido

Os elementos no 7º período (fila) desde rutherfordium (Rf) até tennessine (Ts) são tão curtos que os cientistas não são capazes de classificá-los como sólidos, líquidos ou gases:

• Tennessine (Ts) foi oficialmente nomeado em 2016. Ela é produzida artificialmente, e seu isótopo mais estável tem uma meia-vida de cerca de 80 milissegundos.

Elementar escassez

Em uma nota mais séria, há a preocupação de que o mundo corre o risco de ficar sem alguns elementos devido ao fornecimento limitado e à falta de reciclagem. Alguns elementos estão localizados em áreas onde o conflito torna a mineração perigosa. A Sociedade Europeia de Química observa que cerca de 10 milhões de smartphones são descartados ou substituídos na União Europeia a cada mês. Com cada smartphone a exigir 30 elementos por telefone – é uma porção substancial de materiais elementares que devemos reciclar.