Berquélio (Bk): estrutura, propriedades, obtenção, usos - Ciência - 2023

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o berquélio é um elemento químico cujo símbolo é Bk. Pertence à classe dos actinídeos, sendo seu oitavo membro. Seu número atômico é 97. É um sólido metálico sintético. Este elemento não é encontrado naturalmente na crosta terrestre. Ele está presente em pequenas quantidades em combustíveis nucleares usados e tem um brilho prateado.

Pequenas quantidades também são dispersas no meio ambiente por testes de armas nucleares, por acidentes graves em instalações de energia atômica como Chernobyl e pela liberação de resíduos de usinas nucleares.

Nenhum uso prático foi encontrado para o berquélio, devido ao fato de ser produzido em quantidades muito pequenas e ao fato de todos os seus isótopos (átomos Bk com diferentes números de nêutrons no núcleo) serem radioativos. Sua principal aplicação até agora tem sido em estudos científicos.

Embora seus isótopos sejam produzidos artificialmente em laboratórios especiais e manejados por pessoal especializado, deve-se sempre levar em consideração os danos causados pela radiação perigosa que emitem.

Nomenclatura

Berquélio, símbolo Bk.
Berkelio-243, Bk-243 ou ²⁴³Bk: isótopo de berquélio com massa atômica 243.

Descoberta

Foi produzido pela primeira vez em 1949 pelos cientistas Glen Seaborg, Stanley G. Thompson e Al Ghiorso na California Berkeley University, quando eles bombardearam Americium-241 com partículas alfa de alta energia usando um ciclotron (um acelerador de partículas).

Imediatamente após a irradiação o material foi adequadamente dissolvido e passado por coluna de resina de troca iônica, utilizando uma solução de citrato de amônio como eluente.

Dessa forma, eles obtiveram um isótopo do elemento número 97 com massa atômica de 243, que emite partículas alfa e tem meia-vida de 4,5 horas.

Nome do item

A princípio, vários pesquisadores propuseram que o elemento tomasse o nome de um de seus descobridores, Glen Seaborg, já que ele tinha o mérito de ter conseguido sintetizar 10 elementos em vários anos de trabalho.

No entanto, a organização oficial International Union of Pure and Applied Chemistry ou IUPAC (sigla em inglês União Internacional de Química Pura e Aplicada) decidiram atribuir-lhe o nome de “berquélio” porque foi obtido na universidade e na cidade de Berkeley (Califórnia).

O nome Berkeley vem do filósofo anglo-irlandês George Barkeley, um nome cuja pronúncia mudou mais tarde nos Estados Unidos, quando a cidade e a universidade foram fundadas em 1869.

Coincidentemente foi o ano em que Dmitri Mendeleev publicou sua primeira tabela periódica e começou a prever a existência de novos elementos como o berquélio.

Estrutura eletronica

Sua configuração eletrônica é:

1s²; 2s² 2p⁶; 3s² 3p⁶ 3d¹⁰; 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4F¹⁴; 5s² 5p⁶ 5d¹⁰; 6s² 6p⁶; 5F⁹ 7s²,

ou em forma compacta:

[Rn] 5F⁹ 7s².

Obtendo

A primeira amostra do metal foi preparada em 1969 por uma reação de redução de fluoreto (BkF₃) com metal de lítio (Li) a uma temperatura de 1300 K.

Para preparar folhas finas de metal, o óxido de BkO é reduzido₂ com tório (Th) ou lantânio (La) metálico.

Propriedades físicas do berquélio

Estado físico

Sólido metálico de aspecto prateado.

O berquélio metálico tem duas formas cristalinas: alfa (hexagonal duplo compacto) e beta (cúbico centrado na face).

Massa atômica

247

Ponto de fusão

1050 ºC (forma alfa)

986 ° C (forma beta)

Ponto de ebulição

2627 ºC

Densidade

14,78 g / cm³ (forma alfa)

13,25 g / cm³ (forma beta)

Paramagnetismo

De acordo com algumas fontes, certos compostos de berquélio apresentam propriedades paramagnéticas, o que significa que são atraídos por campos magnéticos.

Essa característica é paramagnética porque quando a ação magnética está suspensa, o material não consegue manter tais propriedades por si mesmo.

Propriedades quimicas

Em temperaturas elevadas, o berquélio metálico oxida rapidamente no ar ou no oxigênio, formando seus óxidos. É facilmente solúvel em ácidos minerais, liberando gás hidrogênio H₂ e formando íons Bk³⁺.

Estados de oxidação

As investigações iniciais deste elemento limitaram-se a experimentos de troca iônica e coprecipitação, com os quais foi possível observar que o estado de oxidação +3 é estável e o +4 é acessível em solução aquosa, uma vez que Bk³⁺ pode ser oxidado pelo íon bromato (BrO₄^–) para dar Bk⁴⁺.

Estabilização de Bk⁴⁺

Em 2017 foi relatada a estabilização do Bk⁴⁺ em solução usando o composto formado por grupos hidroxipiridinona ligados a um esqueleto de poliamina (chamado ligante 3,4,3-LI (1,2-HOPO)).

Este composto possui oito locais onde o íon se junta, que correspondem aos átomos de oxigênio dos grupos C = O e N-OH, deixando o Bk⁴⁺ firmemente ligado ao ligante, permanecendo estável.

Compostos sólidos

The Bk⁴⁺ pode coprecipitar com cério (Ce⁴⁺) ou zircônio (Zr⁴⁺) na forma de fosfato ou iodato. Também pode ser extraído em soluções de hexano de bis (2-etilhexil) hidrogenofosfato ou outro agente complexante semelhante.

O primeiro composto de berquélio a ser produzido em quantidades visíveis foi o cloreto (BkCl₃), dos quais foram obtidos 0,000000003 gramas em 1962. Desde então, vários compostos de berquélio foram preparados e estudados.

Pode ser feita menção, por exemplo, ao fosfato (BkPO₄), oxicloreto (BkOCl), fluoretos (BkF₃ e BkF₄), dióxido (BkO₂), trióxido (Bk₂OU₃), iodatos (Bk (IO₃)₃ e Bk (IO₃)₄), cloridrato [BkCl₂(H₂OU)₆] Cl, oxalato, compostos organometálicos e compostos de coordenação, entre outros.

Novo estado de oxidação +5

Em 2018 um grupo de pesquisadores de vários países conseguiu produzir um complexo de nitrato de berquélio pentavalente (Bk⁵⁺) cuja fórmula é BkO₂(NÃO₃)₂^–, eliminando duas moléculas de NO₂ do íon Bk (NO₃)₄^–, (Bk³⁺).

Cálculos de energia computacional confirmaram que o estado de oxidação +5 é o que apresenta maior estabilidade neste complexo de nitrato de berenila, sendo, portanto, o mais provável.

Isótopos

Do berquélio, foram sintetizados 14 isótopos com massas atômicas de 238 a 251. Todos são radioativos.

O mais estável é o berquélio-247, cuja meia-vida é de 1.380 anos. Cada átomo deste isótopo quando se desintegra emite uma partícula alfa e forma um átomo de amerício-243.

O Bk-249 tem meia-vida de 330 dias, sofre decadência beta e é convertido em Califórnio-249.

Formulários

Uma vez que apenas pequenas quantidades deste elemento foram obtidas, ele é usado apenas em pesquisas científicas básicas.

Na obtenção de elementos mais pesados

O isótopo Bk-249 tem meia-vida relativamente longa e pode ser obtido em quantidades de microgramas, por isso é usado para sintetizar elementos mais pesados bombardeando seus átomos com partículas carregadas.

Em estudos físico-químicos

As investigações realizadas com o Bk permitem extrapolações mais precisas sobre as propriedades e o comportamento de outros elementos que o seguem na série dos actinídeos, uma vez que os elementos mais pesados são mais difíceis de obter, têm meias-vidas muito curtas e muito mais longas. radioativo.

Riscos

O berquélio é um elemento radioativo. A liberação de radioatividade no meio ambiente pode atingir todas as espécies de animais e plantas, causando danos aos mesmos. A deterioração pode se acumular em gerações sucessivas.

Referências

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