Esse foi um dos maiores MISTÉRIOS da QUÍMICA!

Os lantanídeos começaram a ser identificados no final do século XVIII e ao longo do século XIX, principalmente a partir da análise de minerais raros. O primeiro elemento dessa série a ser descoberto foi o cério, em 1803 e pouco depois, o lantânio foi identificado em 1839. Os lantanídeos eram difíceis de separar devido às suas semelhanças químicas, o que dificultava sua identificação e levou a diversas revisões na classificação desses elementos.

À medida que mais lantanídeos eram isolados e suas propriedades estudadas, os químicos começaram a perceber que esses elementos não seguiam o padrão esperado de variação do raio atômico. Normalmente, ao longo de uma mesma série na tabela periódica, o aumento do número atômico leva a um aumento no tamanho do átomo ou a uma leve redução previsível. No entanto, com os lantanídeos, foi observado que o raio atômico diminuía progressivamente de lantânio até lutécio de maneira mais acentuada do que o previsto.

A constatação de que os lantanídeos apresentavam raios atômicos menores do que o esperado foi feita com base em experimentos de difração de raios X e cristalografia, técnicas que permitiam medir o espaçamento entre átomos em sólidos cristalinos. Durante o início do século XX, os cientistas perceberam que os íons lantanídeos tinham tamanhos progressivamente menores à medida que o número atômico aumentava, algo que não ocorria com a mesma intensidade em outras séries de elementos. Isso levou à formulação do conceito de contração dos lantanídeos.

A explicação para esse fenômeno veio com o avanço da teoria eletrônica dos átomos. Nos lantanídeos, os elétrons adicionais são acomodados no orbital 4f, que está mais interno em comparação aos orbitais 5d e 6s. No entanto, os orbitais f têm uma baixa capacidade de blindagem da carga nuclear, ou seja, não conseguem reduzir de forma eficaz a atração que o núcleo exerce sobre os elétrons mais externos. Como consequência, a carga nuclear efetiva sentida pelos elétrons da camada de valência aumenta ao longo da série, puxando os elétrons para mais perto do núcleo e reduzindo o tamanho do átomo.

O aumento no número de prótons no núcleo dos lantanídeos intensifica a força de atração sobre os elétrons. Em elementos com elétrons distribuídos em orbitais mais externos e com boa blindagem eletrônica, essa força efetiva não se manifesta de maneira tão intensa. No entanto, como os elétrons dos orbitais f não conseguem bloquear a atração nuclear de maneira eficaz, os elétrons mais externos experimentam uma força de atração crescente à medida que o número de prótons aumenta. Esse efeito faz com que os lantanídeos apresentem um encolhimento progressivo do raio atômico, resultando na chamada contração dos lantanídeos.

O conceito de contração dos lantanídeos foi proposto por Niels Bohr em 1923, no contexto do desenvolvimento da estrutura eletrônica dos átomos. Bohr, ao estudar os espectros e a configuração eletrônica dos lantanídeos, percebeu que a ocupação dos orbitais 4f explicava o fenômeno do raio atômico menor do que o esperado. 

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O Lítio estava no grito da Independência do Brasil?

O ano era 1790, e um jovem brasileiro estava viajando pela Europa, desenvolvendo seus estudos na área de mineralogia. Seu nome era José Bonifácio, sim, o chamado patrono da independência. Quando chegou na Suécia, especificamente na ilha de Utö, no ano de 1800, ele começou a estudar alguns minerais desconhecidos, caracterizando-os e os nomeando, sendo num total de 4 minerais novos, e o mais importante era a petalita. 

17 anos depois disso, um pesquisador sueco, chamado Johan August Arfwedson, no laboratório de Berzelius, percebeu que a petalita descoberta por José Bonifácio, produzia substâncias similares aos sais, óxidos e hidróxidos de sódio e potássio, entretanto, não se encontravam em tecidos de origem vegetal, como as algas marinhas. 

Basicamente, os metais alcalinos foram encontrados de início em folhas de algas, e removidos através da calcinação dessas folhas e misturados com água ou ácidos. Todavia, as substâncias que se formava da petalita não vinham de plantas. Isso fez com que Berzelius desse o nome a esse novo elemento descoberto por Arfwedson de Lítio que vem de  Litos, ou seja, pedra. Com o tempo, foi possível determinar a estrutura da petalita, que era LiAlSi4O16.

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Qual o ELEMENTO QUÍMICO que mais chama ATENÇÃO?

Conhecido desde a Antiguidade, o mercúrio e sendo utilizado por diversas civilizações ao longo da história. O símbolo químico do mercúrio, Hg, vem do latim hydrargyrum, que significa "prata líquida". Essa nomenclatura reflete a natureza única do elemento, que se apresenta como um metal líquido à temperatura ambiente. O nome "mercúrio" foi inspirado no deus romano Mercúrio, mensageiro veloz dos deuses, fazendo referência à fluidez do metal. Os alquimistas da Idade Média acreditavam que o Hg era um componente básico na transformação dos metais. Eles o consideravam um "princípio" para a transmutação do Pb em Au e associavam suas propriedades mutáveis ao caráter místico da alquimia. 

Ele é encontrado na natureza principalmente na forma de cinábrio (HgS), um mineral de coloração vermelha que ocorre em depósitos ao redor do mundo, não sendo encontrado naturalmente em seu estado líquido na crosta terrestre. Para obter mercúrio metálico, um processo conhecido como calcinação é aplicado. Quando o HgS é aquecido em presença de oxigênio, ocorre a reação: 

HgS + O₂ → Hg + SO₂ 

O mercúrio liberado na forma de vapor é então resfriado e condensado, resultando no metal líquido brilhante e prateado. Esse processo já era conhecido pelos antigos romanos e chineses, que exploravam minas de cinábrio para extrair o mercúrio. O mercúrio possui número atômico 80 e pertence ao grupo 12 da tabela periódica. Sua configuração eletrônica [Xe]4f¹⁴5d¹⁰6s² explica sua baixa reatividade e tendência a formar ligações covalentes em compostos como o cloreto de mercúrio (HgCl₂) e o sulfeto de mercúrio (HgS). Os compostos de mercúrio podem ser altamente tóxicos, especialmente os organomercuriais, que afetam o sistema nervoso. 

Fisicamente, o mercúrio é um metal denso, prateado e altamente reflexivo. Sua densidade é de 13,6 g/cm³, tornando-o mais pesado que muitos outros metais. O ponto de fusão do mercúrio é de aproximadamente -39 °C, e seu ponto de ebulição é cerca de 357 °C. Ele tem a capacidade de formar amálgamas com vários metais, exceto ferro, o que explica seu uso histórico na mineração de ouro. Historicamente, o mercúrio foi amplamente utilizado em diversas áreas. 

No século XVIII e XIX, era empregado na produção de espelhos, em barômetros e termômetros. Também teve uso na mineração de ouro e prata, ajudando na separação dos metais preciosos da rocha. Infelizmente, seu uso descontrolado resultou em graves impactos ambientais e problemas de saúde, como o envenenamento por mercúrio na doença de Minamata, no Japão. A Doença de Minamata é uma síndrome neurológica grave causada pelo envenenamento por mercúrio, descoberta na cidade de Minamata, no Japão, na década de 1950. Ela foi resultado da contaminação ambiental causada pela empresa Chisso Corporation, que despejou compostos de mercúrio na baía de Minamata. O mercúrio acumulou-se nos peixes e mariscos, que eram consumidos pela população local. Os sintomas incluíam perda de coordenação motora, tremores, problemas de visão e fala, e, em casos graves, danos cerebrais irreversíveis e até a morte. O desastre levou a um maior controle sobre o uso do mercúrio e serviu como um alerta global sobre os riscos da contaminação ambiental por metais pesados. 

Hoje, o uso do mercúrio foi drasticamente reduzido devido à sua toxicidade. Ele ainda é empregado em algumas indústrias específicas, como na produção de lâmpadas fluorescentes, dispositivos elétricos e em pequenas quantidades na indústria farmacêutica. Em pesquisas científicas, o mercúrio continua a ser estudado por suas propriedades únicas, mas seu uso está sendo substituído por alternativas mais seguras em muitas aplicações.

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O TITÃ dos ELEMENTOS QUÍMICOS

No final do século XVIII, o interesse por explorar os mistérios dos minerais e seus elementos estava em alta. Foi nesse contexto que o reverendo William Gregor, um clérigo e mineralogista amador, decidiu investigar os minerais encontrados na região da Cornualha, Inglaterra. Durante uma de suas excursões em 1791, ele coletou amostras de um mineral preto e brilhante conhecido como areia negra de Menachan. Fascinado por sua composição incomum, Gregor iniciou uma análise química detalhada com os recursos limitados da época.

Gregor triturou a areia negra e tratou o pó resultante com ácido sulfúrico, dissolvendo boa parte do material. Ele percebeu que, ao adicionar amônia à solução, um precipitado branco se formava, indicando a presença de um óxido de um elemento desconhecido. Ao analisar os resíduos restantes, Gregor também identificou ferro, mas sabia que aquele óxido não pertencia a nenhum elemento conhecido até então. Apesar de sua descoberta promissora, Gregor batizou o mineral de "menachanita" e publicou seus achados em uma sociedade científica local, sem avançar na investigação do novo metal.

Alguns anos depois, em 1795, o químico alemão Martin Heinrich Klaproth revisitou o material descrito por Gregor ao estudar o rutilo, outro mineral rico no óxido do mesmo elemento misterioso. Usando métodos químicos semelhantes, Klaproth confirmou a existência do óxido e propôs que se tratava de um novo elemento. Inspirado pela mitologia grega, ele o nomeou titânio, em referência aos titãs, por sua força e resistência.

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Link para o vídeo da história do Tungstênio: https://youtu.be/8e0ZlPGrZks

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A PRAIA RADIOATIVA do Brasil

A descoberta da areia monazítica remonta ao final do século XIX, quando cientistas começaram a estudar os sedimentos encontrados em algumas praias ao redor do mundo. No Brasil, as primeiras ocorrências foram identificadas no início do século XX, especialmente nas praias do litoral do Espírito Santo, Rio de Janeiro e Bahia. A areia monazítica despertou interesse devido à sua alta concentração de minerais raros, como monazita, que contém elementos como tório e terras raras.

Essas areias possuem grande relevância industrial, especialmente para a produção de terras raras utilizadas na fabricação de componentes eletrônicos, imãs permanentes, catalisadores e outros produtos de alta tecnologia. O tório, presente na monazita, também foi considerado como uma possível fonte de combustível nuclear alternativo ao urânio.

No Brasil, algumas das praias mais conhecidas por conter areia monazítica incluem Guarapari, no Espírito Santo, que se tornou famosa não apenas pela abundância desse material, mas também pela crença em suas propriedades terapêuticas devido à radioatividade natural. Além de Guarapari, as praias de Cumuruxatiba e Prado, na Bahia, e parte do litoral do Rio de Janeiro também possuem reservas significativas desse recurso. A exploração da areia monazítica, contudo, exige cuidado devido à radioatividade e à necessidade de regulamentação ambiental.

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Você já ouviu falar do elemento químico Eritronium?

O vanádio foi descoberto em 1801 por Andrés Manuel del Río, que o chamou de Eritonium (devido sua cor avermelhada), mas foi confundido com o cromo e sua descoberta foi rejeitada. Em 1830, Nils Gabriel Sefström redescobriu o elemento e o nomeou vanádio, homenagem à deusa nórdica Vanadis. Posteriormente, Friedrich Wöhler confirmou que se tratava do mesmo elemento identificado por del Río.  

Esse metal de transição possui número atômico 23 e é resistente à corrosão. Ele forma ligas metálicas de alta resistência e apresenta diversos estados de oxidação, resultando em compostos coloridos. Seu pentóxido é usado como catalisador, e o sulfato de vanádio é aplicado em baterias redox.  

O vanádio é encontrado em minerais como vanadinita e carnotita, além de ser extraído de titano-magnetita e cinzas industriais. A extração envolve fusão alcalina e dissolução em ácido sulfúrico. Países como China, Rússia e Brasil possuem reservas significativas.  

No processo Haber-Bosch, usado para a produção de amônia, o vanádio atua como promotor do catalisador de ferro, aumentando sua eficiência e resistência. Esse processo é fundamental para a produção de fertilizantes e, consequentemente, para a segurança alimentar global.

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Em quê os NÊUTRONS podem ser úteis?

Um nêutron é um hádron, do tipo bárion, formado por 2 quarks D e 1 quark U. A grande diferença entre prótons e nêutrons é que os prótons tem uma carga positiva, e os nêutrons não tem carga. 

Sendo assim, um nêutron muitas vezes é considerado como uma partícula que auxilia na formação da massa dos átomos, uma vez que, se forem somados os números dos prótons e o número de nêutrons presente em um núcleo atômico, torna-se possível determinar a massa do átomo, a qual é dada em unidades atômicas (u). Contudo, a massa atômica é uma consequência da real função dos nêutrons, o qual é agir como uma espécie de amortecedor. 

Os núcleos são compostos por prótons (além dos nêutrons), ou seja, partículas carregadas positivamente e, também, sabemos que as cargas iguais se repelem, contudo, existe uma distância ótima, a qual permite que essas cargas se mantenham próximas, mas sem a repulsão. 

Os nêutrons criam uma estrutura no núcleo dos átomos que, ajudam a encapsular os prótons e, também, a mantê-los afastados o suficiente para que não ocorra uma repulsão grande o bastante para a destruição do núcleo. Ou seja, eles são como amortecedores. Obviamente, essa característica neutra deles se dá devido aos tipos de quarks que o compõem. No caso, a carga do quark U é de 2/3 e, enquanto a carga do quark D é -1/3 e. Como são 2 quarks D, então na somatória fica 2/3 – 2/3, logo a carga dos nêutrons é igual a zero. 

Sendo assim, na maioria das vezes a quantidade de nêutrons no núcleo, acaba sendo maior que a quantidade de prótons, o que tem influência na massa do núcleo ser, em número, um pouco maior que o dobro do número atômico. Entretanto, existem núcleos que se estabilizam muito fortemente, pois os números mágicos também são aplicados aos nêutrons. Os elementos que possuem números mágicos de nêutrons são poucos, totalizando algo em torno de 13 elementos, em outras palavras seus isótopos. E dentre esses, é mais raro ainda os que se apresentam com números mágicos de nêutrons e prótons, o que os tornam muito estáveis, ou seja, é muito difícil de remover um próton do núcleo. São eles: He, O e Ca.

Existem elementos que são formados por números de prótons e nêutrons que são diferentes, mas que se aproximam muito dos números mágicos. São eles: Pb, com 82 prótons e 125 nêutrons, e o Bi, com 83 prótons e 126 nêutrons. 

E, basicamente, desses elementos que possuem um núcleo altamente estável, que surgem as sementes para os elementos transurânicos. Por exemplo, o elemento sintético que tem o maior número atômico é o Oganessônio (Og), o qual foi gerado a partir de um átomo de Ca e de Bk. 

Dos elementos sintéticos, até o Cúrio (Cm), ocorre o bombardeamento no elemento anterior com nêutrons, para dessa forma ocorrer o processo de decaimento beta, do nêutron a um novo próton. Porém, desse elemento para frente, são utilizadas partículas alfa, que são núcleos de He, ou seja, um elemento com números mágicos tanto para prótons quanto para nêutrons. Isso é feito do Califórnio (Cf) ao Mendelevio (Md). A partir do Nobelio (No) são utilizados átomos de Carbono, que é estável, pois possui números iguais de prótons e nêutrons. Isso vai até o Rutherfordio (Rf), que surge da fusão de C + Cf. A partir daqui a massa dos elementos começa a ficar muito grande, ou seja, há a presença de muitos prótons e, como consequência, a quantidade de nêutrons, que são os amortecedores do núcleo, fica muito maior que a de prótons. Logo, os próximos elementos precisam ser fundidos por átomos de elementos sintéticos com átomos de elementos naturais com núcleos massivos e estáveis, como é o caso do Ca, Pb e Bi. 

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O NÚCLEO ATÔMICO é como uma CONCHA?

O termo "concha nuclear" geralmente está associado à estrutura de camadas de núcleons (prótons e nêutrons) dentro de um núcleo atômico. Isso está relacionado à teoria do modelo de camadas nucleares, que descreve a organização dos núcleons dentro de um núcleo atômico de uma maneira semelhante à organização dos elétrons em camadas ao redor do núcleo em um átomo.

O modelo de camadas nucleares é usado para explicar certas propriedades dos núcleos atômicos, como a estabilidade nuclear e as energias de ligação. De acordo com esse modelo, os núcleons ocupam diferentes camadas, cada uma caracterizada por um número quântico principal (n). Assim como os elétrons em um átomo preenchem camadas eletrônicas, os núcleons preenchem camadas nucleares.

As camadas nucleares são chamadas de "conchas nucleares", e a ocupação dessas conchas influencia as propriedades do núcleo. Cada concha pode acomodar um número específico de núcleons, e quando uma concha é completamente preenchida, isso confere uma estabilidade adicional ao núcleo. O modelo de camadas nucleares é especialmente útil para explicar a estabilidade de certos números mágicos de prótons e nêutrons, nos quais os núcleos apresentam uma maior estabilidade e energia de ligação.

É importante notar que o modelo de camadas nucleares é uma simplificação e pode não explicar completamente todos os detalhes da estrutura nuclear. Outras teorias, como a teoria de campos nucleares, também são usadas para descrever propriedades nucleares.

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O misterioso ELEMENTO 43

O metal Tecnécio (Tc), foi o primeiro elemento químico a ser sintetizado, sendo que esse grandioso feito ocorreu no ano de 1937 quando os cientistas italianos, Carlo Perrier e Emilio Segrè, conseguiram sua produção com auxílio de um sincrotron. Basicamente eles adicionaram um nêutron no núcleo de um metal chamado Molibdênio (Mo), o qual possui 42 prótons, contudo, pelo processo de decaimento beta, esse nêutron a mais se converte a um próton, aumentando assim o número atômico e, convertendo a espécie elementar, para um novo elemento químico. A grande questão em torno do Tc é que, diferente dos outros elementos sintéticos, ou seja, transurânicos, ele possui uma massa e número de prótons muito baixos, e diferente dos elementos químicos naturais, ele não possui isótopos estáveis. Ou seja, é um elemento muito diferente do padrão.

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Qual a verdade sobre o ELEMENTO 115?

O elemento químico 115, o Moscóvio (Mc), é um elemento sintético transurânico, e sua história se inicia em 2004, com uma equipe de cientistas Norte Americanos e Russos, que conseguiram fundir átomos de Cálcio com átomos de Amerício. Nesse processo foram gerados apenas 4 átomos de Mc, sendo que, a princípio, foi dado o nome sistemático de Unumpentium (Uup) a ele, ou seja, cento e quinze. Contudo, só em 2013, físicos suecos da universidade de Lund conseguiram replicar o Uup, que em 2016, foi batizado de Moscóvio (Mc) em homenagem a capital da Rússia.

Basicamente, o Mc é um metal, transurânico e radioativo, que provavelmente tenha aparência do Urânio, ou seja, um sólido cinza metálico. No processo de síntese do Mc, também foi descoberto outro elemento químico transurânico, o Niônio (Nh), com 113 prótons. Isso ocorre pois o Mc libera uma partícula alfa, que é um núcleo de He, durante sua decomposição.

A grande polêmica em torno do Mc é que no ano de 1989, um autointitulado físico norte americano chamado Bob Lazar, veio a público expondo informações sobre possíveis estudos dos militares com engenharia reversa de naves extraterrestre na chamada área 51, a qual é uma base militar que faz operações sigilosas. 

Bob Lazar

O caso ganha repercussão quando Lazar diz que trabalhou em um local chamado S-4 nas proximidades da área 51, sendo somente reconhecida pela CIA no ano de 2013. Segundo ele, nessa base experimentos com o elemento 115 tinham sido feitos. Essas alegações foram feitas no ano de 1989, e o Mc só viria a ser sintetizado 15 anos depois, o que gerou uma teoria de credibilidade a Lazar, principalmente nos anos posteriores a 2013, uma vez que o Mc havia sido comprovado pelo laboratório sueco e, pelo fato da CIA reconhecer a área 51 no mesmo ano. 

Segundo Lazar, o Mc seria gerado em estrelas distantes, onde os isótopos seriam estáveis, e usados para geração de energia de motores de antigravidade. O problema em torno disso, é que a mesma física aplicada na Terra, também se aplica nos outros cantos do universo. Não importa que em uma estrela possa haver mais energia, a força fraca nuclear vai promover o decaimento de elementos químicos instáveis. Na natureza não existe possibilidade de um sistema se dirigir para um estado de energia mais elevada, sendo que existe um caminho de energia mais baixa. 

Um outro problema para a teoria de Lazar é que ele diz que o material produz a antigravidade, um outro fato que não faz sentido físico, uma vez que para existir antigravidade, é necessário que um sistema gerado por antimatéria se comporte diferente do sistema normal. Atualmente existe um experimento que comprova que a antigravidade não existe, sendo necessário uma armadilha de antimatéria, que é uma espécie de garrafa pela qual é passado um campo de força magnético extremamente forte, fazendo com que as partículas de antimatéria fiquem suspensas em seu centro. Contudo, conforme esses campos são desligados, as partículas são atraídas para a parte inferior da garrafa, comprovando que partículas de antimatéria são afetadas pela força da gravidade. 

Logo, a teoria de Lazar, em relação a antigravidade se mostra falha, uma vez que a mesma é um delírio científico. Somando então, a instabilidade do Moscóvio e do fato da antigravidade não ser algo funcional, a teoria de Lazar é altamente desacreditada. Quando questionadas as instituições de ensino superior, no caso o MIT e a CALTECH, onde ele disse ter estudado, as mesmas negaram que ele passou por lá em algum momento de sua história. Não existem registros algum de sua presença, seja por fotos, relatórios ou mesmo amigos que se formaram juntos a ele.  

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De onde surgem os NÊUTRONS na fusão de H para gerar He?

 A produção de hélio no Sol é um processo fascinante que ocorre em seu núcleo, onde enormes pressões e temperaturas extremamente altas proporcionam o ambiente ideal para reações nucleares ocorrerem. O hélio, o segundo elemento mais abundante no universo depois do hidrogênio, é gerado principalmente através de um processo chamado fusão nuclear.

No núcleo do Sol, a temperatura e a pressão são tão intensas que os átomos de hidrogênio se fundem para formar hélio. Esse processo é conhecido como fusão nuclear, e é a fonte primária de energia que alimenta o Sol. A fusão nuclear ocorre quando os núcleos de átomos de hidrogênio, ou prótons, se fundem para formar núcleos de hélio, liberando uma quantidade enorme de energia no processo.

A reação de fusão nuclear que ocorre no núcleo do Sol é conhecida como ciclo próton-próton. Neste ciclo, quatro núcleos de hidrogênio se fundem para formar um núcleo de hélio, liberando partículas subatômicas chamadas neutrinos, bem como energia na forma de radiação eletromagnética, que é a luz e o calor que experimentamos na Terra.

Embora o hélio seja produzido no núcleo do Sol, leva milhões de anos para que a energia gerada pela fusão nuclear atinja a superfície do Sol e seja liberada no espaço como luz solar. Este processo contínuo de produção de hélio através da fusão nuclear é fundamental para a estabilidade e a longevidade do Sol como uma estrela. É também uma fonte vital de energia para todos os seres vivos e processos na Terra, pois a luz solar impulsiona o clima, o ciclo da água e a fotossíntese nas plantas.

P.S.: Infelizmente, 2 erros aconteceram durante a edição do vídeo, desde já peço desculpas.

1) Aos 8:03 minutos, acabei usando um nêutron (bolinha amarela) se aproximando do Deutério. Aquele deveria ser um próton (bolinha azul). 

2) Aos 11:08 minutos, eu falei que ocorre o decaimento beta normal, só que não é verdade, ocorre o decaimento beta positivo. Na própria imagem é possível ver o próton (bolinha azul) passando para nêutron (bolinha amarela), sendo necessário a liberação de um pósitron e um neutrino do elétron, e não de um elétron e seu neutrino. 

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COMO GERAR O ELEMENTO 119?

Os elementos transurânicos são elementos químicos que têm números atômicos maiores do que o urânio, o elemento com número atômico 92. Eles são extremamente pesados e geralmente são criados artificialmente em laboratórios através de reações nucleares, já que são instáveis e não são encontrados naturalmente na Terra em quantidades significativas.

A dificuldade em gerar elementos transurânicos está intrinsecamente ligada à sua própria natureza. Em primeiro lugar, para criar esses elementos, é necessário iniciar com materiais nucleares pesados, como urânio ou plutônio, e submetê-los a bombardeios de partículas subatômicas, como nêutrons. Esse processo geralmente ocorre em aceleradores de partículas, onde os núcleos atômicos são forçados a colidir em altas velocidades.

Uma vez que os núcleos atômicos colidem, há uma pequena chance de que ocorra uma fusão nuclear, resultando na formação de um novo elemento. No entanto, essa probabilidade é extremamente baixa, já que a maioria das colisões resulta em reações nucleares diferentes ou mesmo na fragmentação dos núcleos envolvidos.

Além disso, os elementos transurânicos tendem a ser altamente instáveis e radioativos, o que significa que eles se decompõem rapidamente em outros elementos mais leves através de processos de emissão de partículas radioativas, como alfa, beta ou emissão de nêutrons. Isso torna difícil estudá-los e manipulá-los, já que sua vida útil é muitas vezes muito curta.

Outra dificuldade é a escassez de isótopos adequados para a síntese desses elementos. Nem todos os isótopos de um elemento podem ser utilizados para produzir elementos transurânicos. Alguns isótopos podem ser muito estáveis para participar de reações nucleares eficazes, enquanto outros podem ser muito instáveis e se degradar rapidamente antes que a reação desejada ocorra.

Por todas essas razões, a produção de elementos transurânicos é um desafio extremamente complexo e requer tecnologia de ponta, recursos significativos e uma compreensão profunda da física nuclear. Apesar dessas dificuldades, a pesquisa nesse campo é crucial para expandir nosso conhecimento sobre a estrutura dos átomos e para explorar as fronteiras da química e da física nucleares.

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OS SEGREDOS DO PLUTÔNIO

O plutônio é um elemento químico com símbolo Pu e número atômico 94. Pertence à família dos actinídeos na tabela periódica, juntamente com outros elementos radioativos como o urânio e o amerício. Descoberto em 1940 pelos cientistas Glenn T. Seaborg, Edwin M. McMillan, Joseph W. Kennedy e Arthur Wahl, o plutônio é conhecido por suas propriedades radioativas e sua importância em aplicações nucleares. 

Ele é um metal de cor prateada quando recém-preparado, mas pode adquirir uma tonalidade cinza escuro quando exposto ao ar devido à formação de óxidos superficiais. Além disso, o Pu é sólido à temperatura ambiente, com uma aparência metálica brilhante, sendo relativamente macio e podendo ser cortado com uma faca, contuo ele é muito denso e pesado. Sua densidade é cerca de 19,86 gramas por centímetro cúbico, tornando-o significativamente mais denso do que a maioria dos metais comuns.

O plutônio possui vários isótopos, mas o mais importante em termos de aplicações nucleares é o plutônio-239 (Pu-239). Este isótopo é físsil, o que significa que pode sustentar uma reação em cadeia de fissão nuclear. O Pu-239 é produzido artificialmente em reatores nucleares através do bombardeamento de nêutrons em urânio-238 (U-238). Além do Pu-239, outros isótopos comuns incluem o plutônio-238 (Pu-238) e o plutônio-240 (Pu-240).

O Pu-239 possui uma meia-vida de aproximadamente 24.100 anos, enquanto o Pu-238 tem uma meia-vida de cerca de 87,7 anos. O Pu-240 tem uma meia-vida de cerca de 6.560 anos. Esses isótopos emitem radiação durante o processo de decaimento, o que os torna altamente radioativos. A longa meia-vida do Pu-239 o torna uma fonte duradoura de energia em reatores nucleares e uma preocupação em termos de segurança e eliminação de resíduos nucleares.

Esse elemento tem várias aplicações importantes, sendo usado, principalmente, como combustível em reatores nucleares para geração de energia elétrica. Além disso, é utilizado em ogivas nucleares e dispositivos de fissão em armas nucleares. O Pu-238 é utilizado em fontes de energia nuclear portáteis, como em sondas espaciais de longa duração, devido à sua alta atividade e calor emitido.

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O que é Radiação Nuclear?

No vasto reino do universo, a radiação nuclear é uma força poderosa que molda a paisagem cósmica e desafia a compreensão humana. Composta por partículas alfa, partículas beta e raios gama, a radiação nuclear é uma expressão da energia liberada durante processos nucleares, que ocorrem nos núcleos dos átomos.

*Radiação Alfa (α):* Originada durante processos de decaimento alfa, a radiação alfa é composta por núcleos de hélio, cada um contendo dois prótons e dois nêutrons. Apesar de sua alta energia, as partículas alfa têm uma frequência extremamente baixa, o que as torna inadequadas para medição em termos de comprimento de onda. No entanto, sua capacidade limitada de penetração as torna facilmente bloqueáveis por materiais como papel ou a pele humana.

*Radiação Beta (β):* Emitida durante processos de decaimento beta, a radiação beta pode ser composta por elétrons (partículas beta negativas) ou pósitrons (partículas beta positivas). Com energias que variam de alguns keV a alguns MeV, as partículas beta têm uma frequência baixa e não são comumente descritas em termos de comprimento de onda. Sua capacidade de penetração é maior que a da radiação alfa, podendo atravessar alguns centímetros de tecido humano, mas pode ser bloqueada por materiais como alumínio ou chumbo.

*Raios Gama (γ):* Como forma de radiação eletromagnética de alta energia, os raios gama são emitidos por núcleos instáveis durante processos de decaimento alfa ou beta, ou durante reações nucleares. Com energias que variam de alguns keV a vários MeV, os raios gama têm frequências extremamente altas e comprimentos de onda extremamente curtos, medidos em picômetros ou menos. Sua capacidade de penetração é muito alta, podendo atravessar a maioria dos materiais, incluindo o corpo humano.

A radiação nuclear desempenha um papel fundamental na compreensão do cosmos e no avanço da ciência e da tecnologia. No entanto, sua natureza complexa e suas propriedades únicas também apresentam desafios e riscos, exigindo uma compreensão cuidadosa e um manejo responsável. Ao explorar as dimensões da energia cósmica, somos confrontados com a grandeza e a complexidade do universo, e somos lembrados da humildade de nossa existência diante da vastidão do desconhecido.

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Onde podemos coletar o Hélio-3?

O hélio-3 (He-3) é um isótopo do hélio, um gás nobre que desempenha um papel crucial na composição do universo e na busca por fontes de energia limpas e sustentáveis. Embora seja raro na Terra, o hélio-3 é encontrado em quantidades relativamente maiores na Lua, onde foi depositado ao longo de bilhões de anos pelo vento solar. Para compreender completamente o potencial energético do hélio-3 lunar, é essencial examinar sua origem, sua abundância na Lua e suas aplicações potenciais na Terra.

Esse isótopo do hélio é gerado no Sol por meio de reações de fusão nuclear no núcleo estelar. Durante essas reações, átomos de hidrogênio se fundem para formar hélio-3, liberando uma quantidade significativa de energia no processo. Embora o hélio-3 seja apenas um subproduto dessas reações, sua presença é vital para entender a evolução e a composição do Sol e de outras estrelas. Essas reações nucleares ocorrem em um ambiente de extrema temperatura e pressão, o que permite que os núcleos atômicos se fundam e liberem energia. O hélio-3 é um dos produtos dessas reações nucleares, juntamente com outros elementos mais pesados, como hélio-4 e outros elementos de maior número atômico.

Após sua geração no Sol, o hélio-3 é transportado pelo vento solar em direção à Lua. O vento solar é composto principalmente de prótons e íons alfa, que são emitidos pela coroa solar a altas velocidades. Quando essas partículas atingem a superfície da Lua, elas penetram na regolito lunar, depositando uma variedade de elementos e isótopos, incluindo o hélio-3. A falta de atmosfera significativa e a gravidade mais fraca da Lua permitem que o hélio-3 permaneça na superfície lunar ao longo do tempo, sem ser disperso ou perdido facilmente.

O hélio-3 lunar despertou interesse como um potencial fonte de energia para futuras missões de exploração espacial e para a produção de energia na Terra. A fusão nuclear do hélio-3 é considerada uma forma promissora e segura de energia, produzindo menos resíduos radioativos do que os processos de fissão nuclear convencionais. No entanto, a tecnologia para aproveitar o hélio-3 como fonte de energia ainda está em estágios de pesquisa e desenvolvimento, e há desafios técnicos e econômicos a serem superados. Além disso, a fusão nuclear de hélio-3 requer temperaturas e pressões extremamente altas, o que apresenta desafios significativos para a sua implementação prática. 

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Como foi descoberta a Radiação Nuclear?

Em 1896, Antoine Henri Becquerel fez uma descoberta singular, ele percebeu que alguns cristais de sais de Urânio conseguiam enegrecer filmes fotográficos, em outras palavras, expor as películas a esses sais era a mesma coisa que os expor ao raio-X, descobertos um ano antes por Roentgen. Esse mineral a base de Urânio parecia liberar raios invisíveis e tão energéticos quanto a luz solar. Esses raios ficaram conhecidos por um curto período de tempo como Raios B, de Becquerel. Estava aí descoberta a radiação nuclear natural.

Antoine Henri Becquerel

O prêmio Nobel de Física de 1903, foi um dos mais épicos da história, pois laureou Becquerel junto a Marie e Pierre Curie, que estudaram e isolaram o Polônio e o Rádio. O reconhecimento desses três cientistas fundamentou a radioatividade como uma característica real da matéria. Isso nos levou a compreensão de que existia uma força fundamental da natureza que auxiliava no decaimento dos núcleos atômicos.

Pierre Curie e Marie Curie

Apesar de Becquerel ser o pai da radioatividade, a família Curie foi quem teve grande empenho na área, sendo que a filha do casal Curie, Irène Juliot-Curie, junto ao seu marido Jean Frederic Juliot-Curie, foram os responsáveis pela descoberta da radiação artificial. Garantindo em 1935 o Nobel de Química a eles também, o que é fantástico, pois os Curie tornaram-se a família com mais prêmios Nobel da história. Um fato bastante interessante é que Jean Frederic Juliot aderiu o nome dos Curie devido a importância dos progenitores de Irène. Dessa forma, Irène não teria que usar o nome Juliot depois de Curie. Obviamente, essa era uma cultura da época, e se não ocorre a aceitação de Jean, eles não poderiam se usar dos “benefícios” do nome Curie.

Irène Joliot Curie e Jean Frederic Juliot Curie

Deixando a fantástica história dessa família de lado, a descoberta da radiação artificial, foi tão, ou mais impressionante, do que a descoberta da radiação natural, pois levou a humanidade a conquista da produção de materiais sintéticos, em outras palavras, elementos químicos que não existem naturalmente.

Essa incrível façanha dos Juliot-Curie ocorreu no ano de 1934, quando eles conseguiram gerar o isótopo radioativo de Nitrogênio a partir do bombardeamento de Boro com partículas alfa, ou seja, núcleos de Hélio. Eles fizeram o mesmo para a produção de átomos radioativos de Fósforo, com o bombardeamento de átomos de Alumínio com partículas alfa.

Esses isótopos não existiam na natureza e, como consequência, foi um processo de transmutação elementar, em que o alvo inicial tinha sido alcançado. A primeira transmutação foi feita por Rutherford em 1919, contudo, não havia um real objetivo de geração de um elemento em específico. Nesse caso, Rutherford bombardeou Nitrogênio com partículas alfa, produzido Flúor radioativo, o qual decaiu para oxigênio no processo de decaimento beta.

É claro que só a transmutação dos elementos já seria algo fantástico, entretanto, diferente do Oxigênio de Rutherford, os elementos gerados pelos Juliot-Curie se demonstraram radioativo, ou seja, uma fonte sintética de radioatividade. Esse fato abriu um caminho imenso para que a humanidade pudesse começar a trabalhar para a geração de materiais com pouca quantidade de matéria, mas que gerassem bastante energia pelo processo de radiação artificial.

Obviamente que a descoberta dos Juliot-Curie serviu de base para a criação de outros radioisótopos, mas algo mais fascinante ainda estava por vir, no caso, o grupo de pesquisas de Otto Hahn e Lise Meitner conseguiu gerar um efeito que produziu uma grande quantidade de energia. Esse processo eles chamaram de Fissão Nuclear, em outras palavras, o núcleo atômico havia sido partido em dois e liberado muita energia.

Otto Hahn e Lise Meitner

Posteriormente, no início dos anos 1940, na Universidade de Berkeley, foram produzidos os elementos transurânicos Netúnio e Plutônio, que são sintéticos e radioativos.

Logo, a descoberta da radiação artificial abriu as portas para a geração de energia com elementos sintéticos, como ocorrem nas usinas nucleares. Atualmente, a ideia é conseguir fazer o processo inverso ao da fissão nuclear, ou seja, conseguir fundir núcleos de isótopos do hidrogênio para a geração de Hélio e energia acumulada nos núcleos dessas espécies.

 

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A primeira vez na HISTÓRIA que é possível a Fusão Nuclear Rápida!

A fusão nuclear é diferente de fissão nuclear, uma vez que funde dois núcleo em vez de quebrar um núcleo em dois. Em ambos os processos ocorre a liberação de energia nuclear, em outras palavras, a quebra do núcleo libera uma quantidade de energia potencial, enquanto a fusão de núcleos necessita chegar no estado de mais baixa energia. Logo, quando os núcleos se fundem, há a liberação da energia nuclear, mais a energia utilizada para o processo de fusão. Entretanto, a quantidade de energia necessária para fazer a fusão é superior ao do núcleo do Sol e a pressão criada é da casa de bilhões de toneladas, ou seja, algo que somente ocorre nas estrelas. 

No fim do ano de 2022, cientistas dos EUA conseguiram a gigantesca façanha de fundirem núcleos de deutério e trítio, os quais liberaram uma parcela de energia a mais no fim do processo. E isso é algo inacreditável, podemos dizer que eles simularam uma estrela em uma cabeça de alfinete, já que esse foi o tamanho do reator que utilizaram.  

Uma ressalva importantes: O que os americanos fizeram é diferente do que os chineses fazem. No caso os americanos estão desenvolvendo a real tecnologia para gerar energia, que é a fusão nuclear rápida. Para isso usam lasers diferentes. Os chineses e os franceses usam a tecnologia conhecida como Tokamak, que é a fusão termonuclear lenta. E utiliza energia em quantidades absurdas por bem mais tempo que a tecnologia dos americanos. Por isso estamos falando de real fonte de energia por via de fusão nuclear. 

O Sol chinês apesar de gerar muito calor, ainda é inviável mantê-lo ligado. Muitas vezes a energia extrapolada em comparação com a gasta, não é superior a 9 volts em alguns testes. Não deixa de ser incrível, mas é um exemplo de tecnologia que há anos não consegue deslanchar. Já o que os americanos conseguiram, isso é fenomenal. 

Por que o W é considerado o elemento Químico do Lobos?

O Tungstênio (W) é um metal de transição com número atômico igual a 74. Esse metal tem uma história bastante interessante, pois foi descoberto de forma independente, na Suécia (1781 - Carl Scheele) e na Espanha (1783 - irmãos Delhuyar), durante o século XVIII, todavia, por algum tempo o elemento ficou sendo estudado como se fossem 2 elementos diferentes: Tungstênio (Suécia) e Wolfranio (Espanha e Alemanha). 

Com o passar do tempo, foi-se percebendo que se tratava do mesmo elemento. Dessa forma, mantiveram o nome dado por Scheele, pois foi o primeiro a descobri-lo, e o símbolo, usaram o W, já que, até então, não haviam elementos com a letra W na tabela periódica.

Conhecendo o Oxigênio

Esse é mais um vídeo sobre tabela periódica, mais especificamente é sobre o elemento Oxigênio, que possui símbolo "O", tem número atômico igual a 8 e massa de aproximadamente atômica de 16 u. Ele é o primeiro dos elementos da família dos Calcogênios, os quais possuem 6 elétrons na camada de valência. 

O Oxigênio é um dos elementos químicos mais comuns na Terra, sendo presente em quantidades gigantescas na água do mar. Outro fator que faz com que o Oxigênio seja tão abundante é que ele reage com quase todos os elementos da tabela periódica, sendo que existem milhares de tipos diferentes de óxidos. Um outro fato importante sobre o Oxigênio é que ele possui um composto muito importante para a proteção da vida na Terra, no caso o Ozônio, que produz uma camada na atmosfera, a qual evita a passagem de raios UV. 

Falando em vida, o Oxigênio também tem papel muito importante na manutenção da vida, uma vez que é um dos participantes mais importantes das reações de respiração. A respiração é uma forma do organismo ter acesso a algo que funcione como comburente e, dessa forma, ajudar na geração de energia. Sendo assim, os organismos utilizam do oxigênio para conseguir quebrar as moléculas de açúcar em gás carbônico, água e energia. As plantas fazem uma etapa diferente, na qual o processo é o inverso, sendo que consomem o gás carbônico da atmosfera e liberam o Oxigênio gasoso como um dos produtos da reação. 

Conhecendo o Nitrogênio

Nesse vídeo eu apresento as principais características do Nitrogênio e seus usos no meio ambiente e na indústria.

O Nitrogênio é tão importante que ele entra na construção do material genético, mais especificamente, nas bases nitrogenadas do DNA. Mas ao mesmo tempo pode ser utilizado na produção de explosivos.

Ele é o gás mais comum da atmosfera, mas não faz parte da respiração. Sua forma elementar é N2, que se apresenta na forma de um gás transparente e inodorUma das características mais importantes desse elemento químico é que em sua camada de valência existem 5 elétrons, possibilitando dessa forma com que ele possa fazer 3 ligações. A maioria dos compostos de nidrogênio fazem ligação com hidrogênio, carbono e oxigênio, sendo que ácidos como o ácido nítrico, bases como o hidróxido de amônio, sais como bicarbonato de amônio e compostos voláteis como a amônia, são muito utilizados na indústria. A sua forma elementar é muito utilizada para compor atmosferas inertes, ou seja, atmosferas que não interagem com as substâncias que uma reação específica.