Einsteinium (Es): estrutura, propriedades, obtenção, usos - Ciência - 2023

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o einsteinio É um elemento químico que pertence à classe dos actinídeos ou actinóides. Seu número atômico é 99 e é representado pelo símbolo Es. É um elemento sintético, pois não foi encontrado em nenhum mineral ou material terrestre. Foi descoberto em 1952 nos restos do primeiro teste de explosão de bomba de hidrogênio.

Os actinóides são uma série cujo primeiro membro é o actínio e fazem parte da chamada elementos de transição interna. O einstênio é também o sétimo elemento transurânico, pois está localizado sete lugares à frente do urânio na tabela periódica dos elementos.

É um sólido muito radioativo e uma vez formado começa a se desintegrar, formando outros elementos, o que torna muito difícil estudá-lo. Embora o número de possíveis isótopos de einsteínio seja grande, apenas menos de 20% foram descobertos.

Einsteinium não tem usos comerciais. É produzido em quantidades muito pequenas em laboratórios nucleares e destina-se apenas a experimentos científicos. Além disso, os pesquisadores em tais ensaios o utilizam em pouquíssimos microgramas e com os devidos cuidados, já que a exposição à sua radiação é letal.

Nomenclatura

Einsteinium, símbolo químico: é
Einsteinium-253, Es-253 ou ²⁵³É: isótopo de einsteínio com massa atômica de 253.

Descoberta

Origem

Este elemento foi identificado pela primeira vez por Albert Ghiorso (cientista nuclear dos Estados Unidos) e seus colaboradores em dezembro de 1952 em fragmentos dispersos pela explosão termonuclear do primeiro teste de bomba de hidrogênio.

Essa bomba H, chamada de “Ivy Mike” e também “a salsicha” por causa de seu formato, foi detonada em novembro do mesmo ano em uma ilha pertencente a um atol de coral no Pacífico.

Para detoná-lo, uma bomba de fissão de urânio foi usada. Os átomos deste último capturaram vários nêutrons durante a explosão e passaram por várias etapas de decaimento beta, cada um emitindo um elétron e um próton, levando à formação de einsteinium-253, um isótopo de Es.

Um isótopo é uma variante do mesmo elemento que tem um número diferente de nêutrons no núcleo do átomo, portanto, tem o mesmo número atômico (neste caso 99), mas massa atômica diferente. O número do isótopo indica sua massa atômica.

Publicação da descoberta

O trabalho foi inicialmente mantido em segredo, mas depois de um ano os autores decidiram publicá-lo por medo de que outros cientistas independentes pudessem produzi-lo em outros laboratórios, receber crédito pela descoberta e nomear o elemento.

Portanto, de novembro de 1953 a março de 1954, eles relataram quatro de seus isótopos. Finalmente, no verão de 1955, foi anunciada a descoberta do novo elemento einsteinium com o número atômico 99.

É importante notar que a coleta das amostras da explosão termonuclear tirou a vida do primeiro-tenente Jimmy Robinson, que ficou exposto à radiação por um longo tempo.

Seleção de nome

O nome "einsteinium" foi escolhido porque Albert Einstein lançou algumas das bases da teoria quântica que mais tarde explicaria como os átomos interagem uns com os outros.

O mais significativo sobre a presença de seu nome é a aplicação de sua famosa equação E = mc², o que explica a conversão de massa em energia nas armas mais destrutivas criadas pelo homem.

Os autores da descoberta sugeriram que o elemento tinha o símbolo "E", mas em 1957 surgiu a União Internacional de Química Pura e Aplicada, ou IUPAC. União Internacional de Química Pura e Aplicada), alterou o símbolo para "Es".

Estrutura eletronica

Sua configuração eletrônica é:

1s²; 2s² 2p⁶; 3s² 3p⁶ 3d¹⁰; 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4F¹⁴; 5s² 5p⁶ 5d¹⁰; 6s² 6p⁶; 5F¹¹ 7s²,

ou em forma de resumo:

[Rn] 5F¹¹ 7s²,

onde [Rn] é a estrutura eletrônica do gás nobre radônio (que também é radioativo).

Propriedades Einsteinium

Estado físico

Sólido metálico à temperatura ambiente.

Massa atômica

252,083

Ponto de fusão

860 ºC

Ponto de ebulição

996 ºC

Propriedades quimicas

Estudos com ²⁵³Mostra-se que seu comportamento é o tipicamente observado em um elemento actinídeo trivalente, ou seja, em suas reações predomina a valência +3.

Alguns dos compostos com estado de oxidação +3 foram caracterizados, como o cloreto (EsCl₃), brometo (EsBr₃), iodeto (EsI₃), oxicloreto (EsOCl) e óxido (Es₂OU₃).

No entanto, as valências +2 e +4 também foram relatadas, embora não tenham sido confirmadas. Nesse caso, seria o primeiro metal divalente da série dos actinídeos.

Os dados cristalográficos de raios-X para este elemento e seus compostos são muito difíceis de obter porque sua decadência espontânea produz radiação gama e raios-X que superexpõem o detector e o filme do instrumento.

Isótopos

Até agora, 19 isótopos de Es foram descobertos com massas atômicas entre 241 e 257 e 3 isômeros. Nenhum deles é estável. No entanto, de todos os possíveis isótopos de einsteínio, menos de 20% foram produzidos e identificados.

Seu isótopo mais estável é o einsteinium-252, que tem meia-vida de 471,7 dias. Ele decai em berquélio-248 através da emissão de uma partícula alfa (composta de 2 prótons e 2 nêutrons) ou torna-se califórnio-252 ao capturar um elétron.

Obtenção atual

Hoje, o einstênio é produzido por meio de uma longa cadeia de reações nucleares que envolve o bombardeio de cada isótopo da cadeia com nêutrons e, finalmente, o isótopo resultante sofre decaimento beta.

No decaimento ou decaimento beta, o núcleo do átomo emite uma partícula beta, que pode ser um elétron ou um pósitron, para equilibrar a razão nêutron / próton no núcleo do átomo.

Processo

Nos laboratórios de Oak Ridge nos Estados Unidos, cerca de 3 microgramas (μg) foram produzidos no High Flow Isotope Reactor ou HFIR. Reator isotópico de alto fluxo) Um micrograma é um milionésimo de grama, ou seja, é equivalente a 0,000001 grama.

O método foi o seguinte:

Grandes quantidades (quilogramas) de ²³⁹Pu (polônio-239) para produzir ²⁴²Pu.
Tornou-se o ²⁴²Pu em óxido de plutônio e misturado com óxido de alumínio Al₂OU₃ para formar esferas comprimidas.
As esferas do material foram incorporadas em barras especiais para serem irradiadas por um ano na fábrica de Savannah River, nos Estados Unidos.
As barras foram então irradiadas no HFIR por mais 4 meses.
Por fim, o material resultante foi submetido a procedimentos químicos para separar o einstênio dos isótopos de califórnio (filhos de Es).

Em operações especiais de HFIR, podem ser obtidos até cerca de 2 miligramas (mg) de einstênio.

Formulários

Este elemento só foi produzido em quantidades muito pequenas, também é muito radioativo, por isso não tem uso comercial. Atualmente, tem aplicação apenas na pesquisa científica básica.

Na obtenção de mendelévio

Em 1961, uma quantidade macroscópica de ²⁵³Tem um peso de 0,01 microgramas (μg) medido com uma balança especial do tipo magnético. Essa amostra foi então bombardeada com nêutrons para produzir o elemento mendelévio (número atômico 101).

Em estudos sobre os efeitos da radiação

A intensa auto-emissão de radiação do einstênio pode ser usada para estudar o envelhecimento acelerado e os danos da radiação.

Por exemplo, tem sido usado em estudos das consequências químicas da decomposição radioativa.

Devido à meia-vida relativamente curta do Es-253 (20,47 dias), tanto o crescimento interno de seu isótopo filho Bk-249, cuja meia-vida é de 330 dias, quanto o do neto Cf-249 (vida média de 351 anos).

Certos dados sugerem que Es divalentes podem decair em berquélio divalente e possivelmente califórnio divalente (ainda desconhecido).

Em estudos químicos e físico-químicos

É o elemento mais pesado com o qual podem ser realizados estudos que permitem o desenvolvimento de pesquisas fundamentais sobre o papel dos elétrons 5F na organização e classificação dos actinídeos.

O Es-252 está disponível apenas em quantidades mínimas. Os isótopos Es-253 (meia-vida 20,47 dias) e Es-254 (275,7 dias) possuem meia-vida mais longa e há maior disponibilidade destes, por isso são utilizados em estudos físico-químicos.

No entanto, normalmente apenas alguns microgramas (μg) são usados em experimentos para reduzir a exposição do trabalhador e minimizar os efeitos da auto-irradiação intensa.

Uso potencial na medicina

Acredita-se que ele poderia ser usado para tratamentos de radiação médica dirigidos a certos órgãos.

Referências

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