Podemos fazer o metal fictício usado no escudo do Capitão América?

5 meses ago
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Podemos fazer o metal fictício usado no escudo do Capitão América?

É possível sintetizar um metal puro que é forte como o aço e também leve como o alumínio, como o usado para fazer o escudo do Capitão América (vibranium)? Ou talvez pudéssemos fazer algo como dilithium, que ajudou as espaçonaves de Star Trek a viajar mais rápido que a luz? Depois que cientistas ao redor do mundo (literalmente centenas deles) preencheram a última linha de nossa tabela periódica com elementos como Nihonium e Livermorium, eles imediatamente partiram para uma nova tarefa.

BANGUECOQUE TAILÂNDIA - 17 de junho de 2018 Feche acima do tiro do protetor para superheros da guerra civil do capitão América figura na luta da ação.  Capitão América aparecendo nos quadrinhos americanos pela Marvel.  - Imagem (phol_66) s

Podemos sintetizar o elemento ficcional usado no escudo do Capitão América? (Crédito da foto: phol_66 / Shutterstock)

Nos últimos anos, cientistas de todo o mundo têm tentado sintetizar o elemento mais pesado conhecido no universo – o Elemento 119. No entanto, mesmo após repetidas tentativas, eles falharam em seus esforços. Assim, a pergunta que nos vem à mente é: seremos capazes de sintetizar mais elementos novos? Vamos dar uma olhada no problema!

Como os novos elementos são formados?

Quase todos os elementos remontam sua origem aos corações de alta pressão das estrelas que morreram durante a formação do Universo. Alguns desses elementos remontam a ancestralidade ancestral, diretamente ao Big Bang! O grande mistério é como os cientistas conseguem replicar esses processos celestes quase inconcebíveis?

Para entender isso melhor, precisamos entender a composição de um átomo (o bloco de construção de qualquer elemento) e os fatores que diferenciam um átomo do outro. Embora todos os componentes de um átomo sejam essenciais à sua existência, a comunidade científica os define unicamente com base no número de prótons presentes em seu núcleo. Todas as partículas com 8 prótons são oxigênio, independentemente do número de elétrons ou nêutrons contidos neles.

diagrama rotulado de um átomo

Diagrama rotulado de um átomo (Crédito da foto: AG Caesar / Wikimedia Commons)

Para criar um novo elemento, é necessário carregar o núcleo de um elemento conhecido com mais prótons. As estrelas fazem isso através de um processo chamado fusão nuclear, no qual núcleos mais leves se combinam sob imensa pressão para formar um núcleo mais pesado. A fissão nuclear, por outro lado, é um processo no qual o núcleo de um átomo se divide em componentes menores.

Os seres humanos criaram elementos no passado

Os cientistas que se inspiraram nas estrelas bombardearam núcleos atômicos com um nêutron, que depois se converteu em próton, nêutron e antineutrino (uma partícula sem carga e sem massa). No entanto, esta técnica de fusão parou de funcionar após o férmio (elemento 100).

Posteriormente, os cientistas substituíram os nêutrons por outros elementos e alteraram os parâmetros de acordo. Assim, neon (10) foi bombardeado em urânio (92) para gerar nobélio (102). Da mesma forma, o chumbo (82) foi bombardeado com zinco (30) para atingir o Copernicium (112). À medida que os núcleos dos elementos recém-formados se tornam mais massivos, o processo para criá-los também fica mais complicado.

Por que é difícil sintetizar elementos mais novos?

Para formar o elemento 117, os cientistas simplesmente esmagaram o cálcio (20) em berquélio (97). Ou seja, eles fundiram os prótons para criar um novo elemento super pesado, assim como muitos outros. Estes super-pesados ​​são estáveis ​​apenas por milissegundos, já que o núcleo recém-formado requer uma enorme quantidade de energia para superar a força repulsiva de todos os prótons sendo comprimidos juntos. Caso contrário, os núcleos simplesmente se recuperariam um do outro.

À medida que os núcleos elementares aumentam de tamanho, os elétrons que os orbitam também ganham energia e se aproximam das velocidades próximas à luz. Esta é uma parte da ciência que não foi adequadamente investigada e envolve todos os tipos de princípios quânticos, que vão além do escopo deste artigo. Assim, muitos outros tipos de energia devem ser considerados, alguns dos quais podem permanecer desconhecidos neste momento.

Podemos sintetizar mais elementos novos?

Teoricamente, os cientistas eventualmente encontrarão um elemento super-pesado que será estável o suficiente para durar mais que milissegundos, talvez até por horas ou dias. Essa estabilidade ocorre quando o número certo de nêutrons emissores de força fraca está presente para equilibrar a repulsividade do próton dentro do núcleo. Esse tipo de equilíbrio perfeito é encontrado em uma região teórica chamada Ilha da Estabilidade .

À medida que um elemento se torna mais massivo, há uma grande batalha dentro de seu núcleo entre as forças nucleares dos nêutrons, que estão tentando mantê-lo unido, e as forças repulsivas dos prótons, que estão tentando se libertar. Se nêutrons suficientes são incorporados no núcleo, os elementos podem potencialmente durar anos. Essa combinação em particular é a Island of Stability que os cientistas estão buscando, e parece que ela poderia ser 184 nêutrons com várias combinações de prótons ( Francis , Helmenstine ). No entanto, a tecnologia também precisará avançar.

De acordo com Yuri Oganessian (o elemento 118 foi nomeado em sua homenagem) , seriam necessários projéteis mais pesados ​​que 48 Ca, talvez  50 Ti ou V ou Cr, para iniciar a pesquisa na síntese de elementos mais pesados. Além disso, alvos mais substanciais como cúrio seriam necessários, juntamente com aceleradores de partículas mais poderosos e separadores de fragmentos mais eficientes.

CERN, Genebra, acelerador de partículas

Um acelerador de partículas (Créditos das fotos: Flickr)

Equipes de colaboração japonesas / americanas em uma entrevista para a Chemistry World discutiram a ideia de bombardear o cúrio com vanádio (iniciado em dezembro de 2017) para caçar os elementos 119 e 120; uma colaboração russa / americana diferente planeja iniciar a busca por esses elementos no final de 2019, usando berquélio e titânio.

Uma palavra final

Como aprendemos, sintetizar novos elementos não será uma tarefa fácil. Embora possa parecer monumentalmente complicado, os cientistas de hoje estão definitivamente preparados para isso. Uma década atrás, se você tivesse dito a alguém que seriamos capazes de formular ouro e outros elementos em laboratórios, você teria sido chamado de bobo. Mas isso aconteceu, o que mostra que tudo é possível no mundo de hoje, desde que se comporte as leis da física!

Referências:

  1. ScienceDirect (link 1)
  2. ScienceDirect (link 2)
  3. Centro de Aprendizagem de Ciências
  4. Springer

Gilvan Alves

22 Anos de idade, Técnico em Rede de Computadores, Sempre em busca de aprender algo novo todos os Dias!

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