Is there an end to the periodic table? MSU professor explores its limits

Às vésperas de completar 150 anos, a tabela periódica começa a levantar dúvidas entre os cientistas sobre os seus limites.

Quando apresentou ao mundo sua tabela para organizar os elementos químicos segundo suas propriedades e similaridades, Mendeleiev sabia que ela continha algumas lacunas. Em vez de se envergonhar pela incompletude, ele fez disso um estímulo à pesquisa científica. As lacunas originais da tabela foram preenchidas até o fim do século XIX e no século seguinte foram sendo acrescentados cada vez mais quadradinhos para representar os novos elementos descobertos ou sintetizados em laboratório.

As últimas adições à tabela periódica foram confirmadas em 2016 e batizadas de Nihônio (113), Moscóvio (115), Tenéssio (117) e Oganessônio (118). Sintetizados em laboratório, esses quatro elementos mais recentes são superpesados, instáveis e ainda estão longe de ter uma aplicação prática. Com eles foi preenchido o sétimo período, a sétima linha da tabela. Será que ela acaba aqui? Se outra linha for aberta, onde a tabela periódica vai parar? É possível continuar sintetizando elementos de modo ilimitado ou existe algum ponto final?

Essas questões são discutidas por Witek Nazarewicz em recente ensaio publicado na Nature Physics. Professor de física na Universidade Estadual de Michigan (MSU, na sigla em inglês), nos Estados Unidos, Nazarewicz é o cientista-chefe do Centro para Isótopos Raros que o governo americano está construindo ali. O novo centro da MSU não será capaz de sintetizar elementos superpesados, mas poderá simular e analisar suas propriedades físicas e químicas, confirmando a eventual descoberta de um elemento situado além do sétimo período.

Atualmente, todos os elementos com mais 104 prótons são considerados superpesados. Teoricamente, poderiam ser formados átomos com até 172 prótons unidos pela força nuclear. Essa força impede a desintegração desses núcleos grandalhões, mas não por muito tempo: a maioria dos elementos superpesados existe apenas por uma fração de segundo. Há quem preveja uma “ilha de estabilidade” entre os elementos 120 e 130, mas essa hipótese ainda é controversa.

Existem indícios de que núcleos maiores que o do oganessônio decairiam tão depressa que não teriam tempo sequer de capturar um elétron para ser considerado um átomo. Se fossem capazes de sobreviver sem elétrons, esses agregados de prótons e nêutrons ainda poderiam ser chamados de átomos? Para Nazerewicz, a teoria atômica “não tem a capacidade de prever confiavelmente as condições ótimas para sintetizar [os superpesados], então você tem que fazer suposições e experimentos de fusão até encontrar alguma coisa.”

É por isso e também para buscar os limites da tabela periódica (se é que há algum) que cientistas do mundo todo continuam tentando sintetizar elementos superpesados. Ninguém sabe o que há nessa terra incognita da Química, mas a caça ao elemento 119 já começou em laboratórios como os do Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear (Rússia), do GSI (Alemanha) e do RIKEN (Japão).

Outra possibilidade é que novos elementos sejam descobertos no espaço. Não seria a primeira vez: o Hélio foi identificado por espectroscopia na atmosfera do Sol e só mais tarde encontrado na Terra. Na teoria, os núcleos superpesados poderiam ser formados em colisões de estrelas de nêutrons — uma pancada estelar tão poderosa que abala o próprio espaço-tempo e gera ondas gravitacionais.

Nesse ambiente extremo, um núcleo poderia receber diversos nêutrons de uma vez só. Mantendo-se o mesmo número de prótons, teríamos o mesmo elemento na forma de um isótopo superpesado (o que não abre novas portas na tabela, mas aprofunda a variedade dos elementos já conhecidos). Mas se a chuva de nêutrons vier acompanhada de alguns prótons extras (o que é possível, já que alguns nêutrons podem decair em prótons), aumentam as chances de geração natural de elementos superpesados e superdesconhecidos.

Se revelar um período inédito ou realmente parar no limite atual, nosso entendimento da tabela periódica vai mudar para sempre. “Não sabemos como será”, reconhece Nazarewicz. “Mas o que aprendemos até agora pode ser muito bem o fim da tabela periódica como a conhecemos.” Seja como for, a comemoração do sesquicentenário da criação de Mendeleiev já começou: a ONU anunciou recentemente que 2019 será o Ano Internacional da Tabela Periódica.

Referência

rb2_large_gray25Witold Nazarewicz. The limits of nuclear mass and charge [Os limites da carga e da massa nuclear], Nature Physics, 14, pp. 537–541  (2018). DOI: 10.1038/s41567-018-0163-3

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