Em 1º de novembro de 1952, uma equipe de cientistas americanos trabalhando para as forças armadas dos EUA acionou uma estranha estrutura de três andares com o codinome "Ivy Mike". Foi a primeira bomba de hidrogênio do mundo , uma nova espécie de arma nuclear 700 vezes mais poderosa do que as bombas atômicas lançadas no Japão.
O teste da bomba ocorreu em um pequeno atol chamado Eniwetok nas Ilhas Marshall do Pacífico Sul. Quando Ivy Mike foi detonado, ele liberou 10,4 megatons de energia explosiva , aproximadamente o equivalente a 10,4 milhões de bastões de TNT. A bomba lançada em Hiroshima , para comparação, produziu apenas 15 quilotons (15.000 bastões de TNT).
A explosão vaporizou totalmente o atol de Eniwetok e produziu uma nuvem em forma de cogumelo com 4,8 quilômetros de largura. Trabalhadores em trajes de proteção coletaram material radioativo de uma ilha vizinha e o enviaram de volta ao Laboratório de Berkeley na Califórnia (hoje Laboratório Nacional Lawrence Berkeley) para análise. Lá, uma equipe de pesquisadores do Projeto Manhattan liderada por Albert Ghiorso isolou apenas 200 átomos de um novo elemento contendo 99 prótons e 99 elétrons.
Em 1955, os pesquisadores anunciaram sua descoberta ao mundo e deram o nome de seu herói científico: einsteinium.
Grande e instável
Einsteinium ocupa o atômico nº 99 da tabela periódica na companhia de outros elementos muito pesados e radioativos como califórnio e berquélio. Alguns elementos radioativos, notadamente o urânio, existem em quantidades significativas na crosta terrestre (a 2,8 partes por milhão, há mais urânio no subsolo do que ouro ). Mas elementos ainda mais pesados, incluindo o einstênio, só podem ser criados artificialmente pela explosão de uma bomba de hidrogênio ou pela junção de partículas subatômicas em um reator.
O que torna um elemento radioativo? No caso do einstênio e seus vizinhos na parte inferior da tabela periódica, é o tamanho de seus átomos, explica Joseph Glajch, um químico farmacêutico que trabalhou extensivamente com outros elementos radioativos usados para imagens médicas.
“Quando os elementos atingem um determinado tamanho, o núcleo do átomo torna-se tão grande que se desintegra”, diz Glajch. "O que acontece é que ele cospe nêutrons e / ou prótons e elétrons e decai para um estado elementar inferior."
À medida que os elementos radioativos decaem, eles lançam aglomerados de partículas subatômicas que assumem a forma de partículas alfa, partículas beta, raios gama e outras radiações. Alguns tipos de radiação são relativamente inofensivos, enquanto outros podem causar danos às células humanas e ao DNA.
Uma curta 'vida útil'
À medida que os elementos radioativos decaem, eles também formam diferentes isótopos com diferentes pesos atômicos. O peso atômico de um elemento é calculado somando o número de nêutrons do núcleo ao número de prótons. Por exemplo, o einstênio coletado no Pacífico Sul em 1952 era um isótopo chamado einsteinium-253, que tem 99 prótons e 154 nêutrons.
Mas os isótopos não duram para sempre. Cada um deles tem uma " meia-vida " diferente , que é o tempo estimado para metade do material se decompor em um novo isótopo ou em um elemento inferior. Einsteinium-253 tem meia-vida de apenas 20,5 dias . Já o urânio-238, que é o isótopo mais comum do urânio encontrado na natureza, tem meia-vida de 4,46 bilhões de anos.
Uma das coisas difíceis de sintetizar elementos radioativos pesados como einsteinium em laboratório (e por laboratório, queremos dizer reatores nucleares altamente especializados) é que grandes elementos começam a se decompor muito rapidamente.
"À medida que você cria elementos e isótopos cada vez maiores, fica cada vez mais difícil mantê-los por perto por tempo suficiente para vê-los", diz Glajch.
Grande avanço em pequena escala
É por isso que houve tanta empolgação recentemente no mundo da química quando uma equipe de cientistas segurou com sucesso uma amostra de einstênio de vida curta por tempo suficiente para medir algumas das propriedades químicas desse elemento ultra-raro.
Os cientistas, liderados por Rebecca Arbergel do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, esperaram pacientemente por uma pequena amostra de einsteinium-254 produzida pelo Laboratório Nacional Oak Ridge, no Tennessee. A amostra pesava 250 nanogramas ou 250 bilionésimos de grama e tinha meia-vida de 276 dias. Quando a pandemia de COVID-19 atingiu em 2020, a pesquisa foi deixada de lado por meses, durante os quais 7 por cento da amostra degradou a cada 30 dias.
A descoberta de Abergel veio com a criação de uma "garra" molecular que poderia manter um único átomo de einsteinium-254 no lugar por tempo suficiente para medir coisas como o comprimento de suas ligações moleculares e em que comprimento de onda ele emite luz. Ambas as medições são críticas para entender como o einstênio e seus primos pesados poderiam ser usados para coisas como o tratamento do câncer.
Agora isso é legal
Incluindo o einsteinium, o cientista nuclear Albert Ghiorso co-descobriu 12 elementos recordes na tabela periódica por meio de seu trabalho inovador em análise de radiação das décadas de 1950 a 1970.
