a teoria de estados de isótopos e transições de isótopos e transurânicos no sistema decadimensional e categorial Graceli remete a um sistema de estados quântico, estados de energias, estados de fenômenos, estados de estruturas, e estados físicos e em seus estados de transições.
onde cada isótopos e ou transurânicos tem as suas intensidades e potencialidades de transições.
vejamos alguns deles:
Em química, elemento transurânico é o elemento químico artificial com número atômico maior do que 92, o número atômico do urânio, vindo depois deste na tabela periódica.[1] Todos estes átomos são instáveis devido aos seus grandes núcleos, portanto são radioativos. São tidos por vezes como "elementos artificiais", já que ao longo da história do planeta Terra, estes foram decaindo para elementos estáveis, restando poucos traços deles na crosta terrestre atualmente, sendo que os poucos átomos utilizados para pesquisa são fabricados em laboratório, daí a nomenclatura artificiais.
- 93 Netúnio
- 94 Plutônio
- 95 Amerício
- 96 Cúrio
- 97 Berquélio
- 98 Califórnio
- 99 Einstênio
- 100 Férmio
- 101 Mendelévio
- 102 Nobélio
- 103 Laurêncio
- 104 Rutherfórdio
- 105 Dúbnio
- 106 Seabórgio
- 107 Bóhrio
- 108 Hássio
- 109 Meitnério
- 110 Darmstádtio
- 111 Roentgênio
- 112 Copernício
- 113 Nipónio
- 114 Fleróvio
- 115 Moscóvio
- 116 Livermório
- 117 Tenesso
- 118 Oganésson
Elementos superpesados[editar | editar código-fonte]
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A expressão elementos superpesados[2], (também conhecidos como superátomos pesados, comumente abreviado SHE; do inglês super heavy atoms) pode referir-se a elementos além do número atômico 100, mas também pode se referir a todos os elementos transurânicos. Os elementos transactinídeos começam com rutherfórdio (número atômico 104).[3] Eles só foram feitos artificialmente e, atualmente, não servem a nenhum propósito prático, porque suas curtas vidas os levam a decair depois de um curto espaço de tempo, que varia de alguns minutos a apenas alguns milissegundos (exceto para Dúbnio, que tem uma meia vida de mais de um dia), o que também os torna extremamente difíceis de estudar.[4][5]
Todos os super-átomos pesados foram criado durante a última metade do século XX, e estão continuamente a ser criados durante o século XXI conforme a tecnologia avança. São criadas através do bombardeio de elementos em um acelerador de partículas. Por exemplo, a fusão nuclear de califórnio-249 e de carbono-12 cria o rutherfórdio. Estes elementos são criados em quantidades na escala atômica e nenhum método de criação de massa foi encontrado.[4]
Em química, isótonos são átomos que diferem no número atômico (número de prótons) e no número de massa, porém apresentam o mesmo número de nêutrons.
A propriedade entre os átomos de elementos químicos diferentes que apresentam o mesmo número de nêutrons é denominada isotonia.[1]
Isóbaros são átomos de diferentes elementos químicos e, portanto, de diferentes números atômicos, que apresentam o mesmo número de massa.[1]
Elementos isóbaros[editar | editar código-fonte]
Alguns elementos isóbaros são:
A propriedade de dois ou mais elementos apresentarem o mesmo número de massa é denominada "isobaria".
Observa-se que mesmo os isóbaros apresentando o mesmo número de massa, isso não significa que apresentem exatamente a mesma massa atómica.
Em química, isótonos são átomos que diferem no número atômico (número de prótons) e no número de massa, porém apresentam o mesmo número de nêutrons.
A propriedade entre os átomos de elementos químicos diferentes que apresentam o mesmo número de nêutrons é denominada isotonia.[1]
Um elemento químico é conceituado como um conjunto de átomos que possuem o mesmo número atômico (Z), isto é, a mesma quantidade de prótons no núcleo. Na figura a seguir, temos diferentes átomos, todos com a mesma estrutura (um núcleo com nêutrons e prótons e uma eletrosfera com elétrons). Mas, cada tipo de átomo possui uma quantidade de prótons diferentes e com isso o elemento muda.
Por exemplo, o átomo do hidrogênio possui número atômico igual a 1, pois ele tem apenas um próton em seu núcleo. Já o hélio possui dois elétrons e, assim, sucessivamente.
Um elemento químico é representado colocando-se o seu símbolo no meio, o número atômico na parte inferior e o número de massa (A) na parte superior, como mostrado a seguir:
O número de massa, A, é a soma das partículas que estão no núcleo, ou seja, dos prótons e dos nêutrons:A = N + P.
As informações consideradas até aqui são importantes para se entender determinadas semelhanças que existem entre átomos de um mesmo elemento e entre átomos e íons de elementos diferentes. As semelhanças atômicas que serão explicadas a seguir são: isótopos, isótonos, isóbaros e isoeletrônicos. Veja cada caso:
Essa é a semelhança atômica mais importante, pois praticamente todos os elementos químicos possuem isótopos naturais ou artificiais. Visto que possuem o mesmo número atômico, isso significa que átomos isótopos pertencem a um mesmo elemento químico. Por exemplo, o hidrogênio, conforme já mencionado, possui 1 próton apenas. Mas, na natureza, são encontrados três isótopos do hidrogênio, que são:
11H 12H 13H
prótio ou deutério ou trítio ou
prótio ou deutério ou trítio ou
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hidrogênio comum hidrogênio pesado hidrogênio superpesado
Observe que a diferença está no número de massa, o que significa que eles possuem número de nêutrons diferentes. O hidrogênio comum possui 0 nêutrons, o deutério possui 1 nêutron e o trítio possui 2 nêutrons.
Nesse caso, trata-se de elementos químicos diferentes, pois o número atômico não é igual.
Exemplos: 1737Cl e o 2040Ca.
Para descobrirmos o número de nêutrons desses elementos e sabermos se eles são mesmo isótonos, basta diminuir o número de massa (A - na parte superior) pelo número de prótons (na parte inferior):
1737Cl 2040Ca
A = N + P A = N + P
N = A – P N = A – P
N = 37-17 N = 40 – 20
N = 20 N = 20
N = A – P N = A – P
N = 37-17 N = 40 – 20
N = 20 N = 20
Esses átomos também são de elementos químicos diferentes.
Exemplo: 1940K e o 2040Ca (A = 40).
Um exemplo que podemos citar é entre o átomo de neônio (1020Ne) e o cátion de sódio (1123Na+1). Observe que o neônio está no estado fundamental, ou seja, ele é neutro, o que significa que possui a mesma quantidade de prótons e elétrons. Na sua parte inferior é mostrado o número de prótons, portanto, podemos concluir que ele possui 10 elétrons.
No caso do cátion sódio, ele possuía no estado fundamental 11 elétrons, mas a carga +1 indica que ele perdeu 1 elétron, ficando, então, com 10 elétrons.
Assim, tanto o íon sódio quanto o átomo do neônio apresentam dez elétrons.
Desde a descoberta da radioatividade natural pelo o físico francês Antoine Henry Becquerel (1852-1908), em 1896, diversos processos radioativos (decaimentos) foram então sendo descobertos, conforme descrevemos em verbetes desta série, e assim resumidos: alfa (α - emissão do núcleo do hélio), beta-menos (
 - o nêutron desintegrando-se em um próton, com a emissão de um elétron e de seu antineutrino associado); gama (γ – radiação eletromagnética); beta-mais ( - o próton desintegrando-se em um nêutron, com a emissão de um pósitron e de seu neutrino associado), e a captura eletrônica (captura de um elétron da eletrosfera pelo próton do núcleo, com a formação de um nêutron e a emissão de um neutrino associado ao elétron). Esses processos foram explicados graças aos seguintes modelos teóricos: 1) Efeito Túnel formulado, em 1928, pelos físicos, o norte-americano Edward Uhler Condon (1902-1974) e o inglês Ronald Wilfrid Gurney (1898-1953) e, independentemente, pelo russo-norte-americano George Gamow (1904-1968); 2) Força Fraca proposto, em 1934, pelo físico ítalo-norte-americano Enrico Fermi (1901-1954; PNF, 1938). Foi também em 1934, que o casal de físicos franceses, Irène (1897-1956) e Jean Frédéric Joliot-Curie (1900-1958) descobriu a radioatividade artificial com a emissão β+. A captura eletrônica ficou evidenciada em 1937 em experimentos conduzidos pelo físico norte-americano Luis Walter Alvarez (1911-1988), no Laboratório de Radiação da Universidade da Califórnia (Berkeley, USA). Logo depois, em 1938, os químicos alemães Otto Hahn (1879-1968; PNQ, 1944) e Fritz Strassmann (1902-1980) produziram a fissão nuclear induzida e, em 1940, os físicos russos Georgii Nikolaevich Flerov (1913-1990) e Konstantin Antonovich Petrzhak (1907-1998) descobriram a fissão nuclear espontânea.
Os processos radioativos descritos acima se caracterizam pela emissão de elétrons(e-) e/ou de pósitrons (e+). Contudo, Em 1951, o físico e químico russo Vitalii Iosifovich Gol´danskii (1923-2001) desenvolveu uma teoria para um novo tipo de radioatividadecaracterizada pela emissão de um próton (p). Mais tarde, em 1965, o próprio Gol´danskii começou o estudo teórico da radioatividade com emissão de dois prótons. Esses dois novos tipos de radioatividade foram observados, respectivamente, em 1970 (Physics Letters B33), por K. P. Jackson, C. U. Cardinal, H. C. Evans, N. A. Jelley e J. Cerny (p. 281) e por Cerny, J. E. Esternl, R. A. Gough e R. G. Sextro (p. 284) e, em 1983 (Physical Review Letters 50, p. 404), por M. D. Cable, J. Honkanen, R. F. Parry, S. H. Zhou, Z. Y. Zhou e Cerny.
A radioatividade com emissão de fragmentos mais pesados do que a partícula α,fenômeno hoje conhecido como radioatividade exótica, segundo o físico brasileiro Odilon Antonio Paula Tavares (n. 1943) [Ciência e Sociedade CBPF-CS-006/12 (Março, 2012); Ciência Hoje 50, p. 54 (Agosto, 2012)], foi pela primeira vez conjecturada, em 1975 e 1976 (Anais da Academia Brasileira de Ciências 47, p. 567; 48, p. 205), pelos físicos brasileiros Hervásio Guimarães de Carvalho (1916-1999), Jáder Benuzzi Martins (n. 1930), Iraci Oliveira de Souza (n.1943) e o próprio Odilon Tavares, ao observarem que uma emulsão fotográfica contendo urânio-238 (92U238) registrava dois tipos de traços: um maior (cerca de 23
 10-3mm), correspondendo à fissão espontânea do 92U238; e um menor (cerca de 09 10-3 mm), cuja análise sugeria que o mesmo poderia ser devido a íons pesados com massas maiores do que a das partículas α (2He4). Logo depois, em 1977 (Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics 3, p. L189), os físicos, o romeno Aurel Sandulescu e o alemão Walter Greiner, mostraram que a possível enorme assimetria de massa na bipartição nuclear decorria dos efeitos da estrutura de camada [proposta, em 1948, pela física alemã Maria Goeppert-Mayer (1906-1972; PNF,1963) e, independentemente, pelos físicos, os alemães Johannes Hans Daniel Jensen (1907-1973; PNF, 1963) e Otto Haxel (1909-1998) e o físico químico austríaco Hans Eduard Suess (1909-1993), segundo vimos em verbete desta série] dos fragmentos nucleares. Essa assimetria foi confirmada logo em 1978 (Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics 4, p. L279), por Sandulescu, H. J. Lustig, J. Hahn e Greiner. Em 1980 (Fizika Èlementarnyh častic i Atomnogo Âdra 11, p. 1334; Soviet Journal Particle Nuclei 11, p. 528), cálculos mais refinados realizados por Sandulescu, Greiner e o físico romeno Denin N. Poenaru (n.1937) indicavam que, na radioatividade exótica, havia emissão de aglomerados(clusters) de prótons (p) e nêutrons (n) mais pesados do que a partícula α.
A primeira evidência experimental de um caso de radioatividade exótica foi obtida, em 1984 (Nature 307, p. 245), quando os físicos ingleses Heinz Jorgen Rose e George Arnald Jones, do Departamento de Física Nuclear da Universidade de Oxford, anunciaram nova forma de radioatividade natural. Em estudo sistemático que esses dois pesquisadores fizeram das propriedades dos elementos mais pesados que o chumbo (Pb), observaram a emissão de carbono-14 (6C14) por parte de núcleos de rádio-223 (88Ra223). A meia-vida deste novo modo de desintegração foi obtida como sendo de 36 milhões de anos. Segundo Tavares (op. cit.), a massa e a energia do isótopo 6C14 foram medidas, em 1985 (Physical Review C32, p. 2036), por uma equipe da Divisão de Física do Argonne National Laboratory, localizado em Chicago (USA), composta de Walter Kutschera, I. Ahmad, S. G. Armato III, A. M. Friedman, J. E. Gindler, W. Henning, T. Ishic, M. Paul e K. E. Rehm. Em seguida, em 1986 (Physical Review C34, p. 2261), Hervásio de Carvalho, Jáder Martins e Odilon Tavares confirmaram a conjectura que haviam feito (junto com Iraci de Souza), em 1975, como registramos acima, evidenciando, mais uma vez, a influência da estrutura de camada dos produtos da desintegração no caso do decaimento exótico de isótopos do rádio (Ra) e do radônio (Rn) com a emissão de 6C14.
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Em entrevista à revista Ciência Hoje (Volume 4, jan/fev. 1983), o físico austríaco Guido Beck (1903-1988) conta um fato curioso que aconteceu com o físico inglês Lord Ernest Rutherford (1871-1937; PNQ, 1908). Estava o descobridor do núcleo atômico trabalhando em Manchester, na Inglaterra, por volta de 1918, no grande sonho dos alquimistas, que era, conforme todos sabemos, a transmutação dos elementos químicos, quando recebeu do Governo Inglês uma missão para ir a Paris e discutir com o físico francês Paul Langevin (1876-1946) um novo dispositivo de ultra-som que esse físico estava desenvolvendo, com o propósito de detectar submarinos, já que a Inglaterra e a França haviam se aliado contra a Alemanha, por ocasião da Primeira Guerra Mundial (1914-1918). Rutherford declinou do convite alegando que não tinha tempo para isso. Aí, então, o Governo Inglês mandou uma ordem de serviço para Rutherford e este respondeu da seguinte maneira: Agora não posso, vou mais tarde, pois se rompo o átomo isso será mais importante do que a vossa guerra. Hoje, todos nós conhecemos que o rompimento (fissão) do átomo só foi possível graças às experiências que Rutherford estava realizando naquela época. Uma transmutação efetiva foi apresentada por ele na Philosophical Magazine 37, pgs. 537; 571; 581 (1919), ao descrever uma reação nuclear que realizara, na qual uma partícula 
(
) ao atravessar um cilindro contendo gases, principalmente nitrogênio (
), havia transmutado esse elemento químico em oxigênio (
) com a emissão de um próton (
), segundo a seguinte reação nuclear (considerada como a descoberta do próton):
Como essa reação transmutou o nitrogênio no oxigênio, Rutherford é considerado o "primeiro alquimista".
Experiências desse tipo realizadas por Rutherford, isto é, colisão de partículas com elementos químicos, foram realizadas na década de 1930, na Inglaterra, pelo físico inglês James Chadwick (1891-1974; PNF, 1935), e em França, pelo casal Joliot-Curie [Iréne (1897-1956; PNQ, 1935) e Frédéric (1900-1958; PNQ, 1935)]. A experiência realizada por Chadwick, em 1932 (Proceedings of the Royal Society of LondonA136, pgs. 696; 735 e na Nature 129, p. 312), no qual bombardeou o boro (
) com a partícula e obteve o nitrogênio (), é considerada como a da descoberta do nêutron (
):
Por sua vez, a experiência realizada, em 1934 (Comptes Rendus de l´Academie des Sciences de Paris 198, pgs. 254; 559 e na Nature 133, p. 201, pelo casal Joliot-Curie, no qual bombardeou o alumínio (
) com a partícula e obteve o primeiro isótopo radioativo, o fósforo (
), é considerada como a da descoberta da radioatividade artificial:
É oportuno registrar que, com os nêutrons obtidos com reações desse tipo, o físico italiano Enrico Fermi (1901-1954; PNF, 1938) e sua equipe da Universidade Roma, os físicos italianos Franco Rama Dino Rasetti (1901-2001), Edoardo Amaldi (1908-1989), Emílio Gino Segrè (1905-1989; PNF, 1959) e o químico também italiano Oscar D´Agostino (1901- ), ainda em 1934 (Nature 133, p. 898), produziram a primeira fissão nuclear, sem, contudo, entendê-la como tal, ao bombardear o elemento químico urânio (
) com nêutron. Eles, contudo, pensavam que haviam obtido um novo elemento transurânico, o qual Fermi chegou a denominar de urânio-X. Registre-se que Fermi recebeu pressão do governo fascista italiano para denominar esse novo elemento químico de littorio, uma vez que os "littorios" eram oficiais romanos que portavam os fascios (feixes) como insígnia.
Em 1938 (Naturwissenschaften 26, p. 475), uma nova reação de fissão nuclear, também não entendida dessa maneira, foi realizada pelos químicos alemães Otto Hahn (1879-1968; PNQ, 1944) e Fritz Strassmann (1902-1980), e a física sueco-austríaca Lise Meitner (1878-1968), ao bombardearem o urânio com nêutrons lentos. Além dos resultados já conhecidos, um deles, no entanto, era aparentemente um absurdo, qual seja, o da presença do bário (Ba), em vez do rádio (Ra), como um dos produtos finais da reação. Isso indicava que o nêutron poderia induzir uma partição do átomo de urânio em dois átomos de massas comparáveis. Essa partição foi interpretada por Lise e seu sobrinho, o físico austro-alemão Otto Robert Frisch (1904-1979), em 1939 (Nature 143, pgs. 239; 471), como sendo uma fissão nuclear, como, por exemplo, ocorre na seguinte reação (em notação atual):
onde os elementos de desintegração são o xenônio (
) e o estrôncio (
), além da radiação 
e mais energia liberada de 200 MeV . Registre-se que o nome fissão nuclear foi sugerido a Frisch pelo bioquímico norte-americano William A. Arnold, em analogia com o termo utilizado na divisão celular de uma bactéria. Registre-se, também, que essa fonte de energia liberada pela fissão nuclear, foi rejeitada por Rutherford, por volta de 1933, quando afirmou: Quem quer que espere obter uma fonte de energia a partir da transmutação de átomos está sonhando. Rutherford, ao morrer em 1937, não viu que essa sua frase estava completamente errada, pois, em 02 de dezembro de 1942, Fermi e uma equipe de 42 cientistas da Universidade de Chicago, construíram a primeira pilha atômica por intermédio da fissão nuclear controlada de um isótopo do urânio, o U-235.
() ao atravessar um cilindro contendo gases, principalmente nitrogênio (), havia transmutado esse elemento químico em oxigênio () com a emissão de um próton (), segundo a seguinte reação nuclear (considerada como a descoberta do próton):
x
decadimensional
x
T l T l E l Fl dfG l
N l El tf l
P l Ml tfefel
Ta l Rl
Ll
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Experiências desse tipo realizadas por Rutherford, isto é, colisão de partículas
com elementos químicos, foram realizadas na década de 1930, na Inglaterra, pelo físico inglês James Chadwick (1891-1974; PNF, 1935), e em França, pelo casal Joliot-Curie [Iréne (1897-1956; PNQ, 1935) e Frédéric (1900-1958; PNQ, 1935)]. A experiência realizada por Chadwick, em 1932 (Proceedings of the Royal Society of LondonA136, pgs. 696; 735 e na Nature 129, p. 312), no qual bombardeou o boro () com a partícula e obteve o nitrogênio (), é considerada como a da descoberta do nêutron ():
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) com a partícula e obteve o primeiro isótopo radioativo, o fósforo (), é considerada como a da descoberta da radioatividade artificial:
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) com nêutron. Eles, contudo, pensavam que haviam obtido um novo elemento transurânico, o qual Fermi chegou a denominar de urânio-X. Registre-se que Fermi recebeu pressão do governo fascista italiano para denominar esse novo elemento químico de littorio, uma vez que os "littorios" eram oficiais romanos que portavam os fascios (feixes) como insígnia.Em 1938 (Naturwissenschaften 26, p. 475), uma nova reação de fissão nuclear, também não entendida dessa maneira, foi realizada pelos químicos alemães Otto Hahn (1879-1968; PNQ, 1944) e Fritz Strassmann (1902-1980), e a física sueco-austríaca Lise Meitner (1878-1968), ao bombardearem o urânio com nêutrons lentos. Além dos resultados já conhecidos, um deles, no entanto, era aparentemente um absurdo, qual seja, o da presença do bário (Ba), em vez do rádio (Ra), como um dos produtos finais da reação. Isso indicava que o nêutron poderia induzir uma partição do átomo de urânio em dois átomos de massas comparáveis. Essa partição foi interpretada por Lise e seu sobrinho, o físico austro-alemão Otto Robert Frisch (1904-1979), em 1939 (Nature 143, pgs. 239; 471), como sendo uma fissão nuclear, como, por exemplo, ocorre na seguinte reação (em notação atual):
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) e o estrôncio (), além da radiação e mais energia liberada de 200 MeV . Registre-se que o nome fissão nuclear foi sugerido a Frisch pelo bioquímico norte-americano William A. Arnold, em analogia com o termo utilizado na divisão celular de uma bactéria. Registre-se, também, que essa fonte de energia liberada pela fissão nuclear, foi rejeitada por Rutherford, por volta de 1933, quando afirmou: Quem quer que espere obter uma fonte de energia a partir da transmutação de átomos está sonhando. Rutherford, ao morrer em 1937, não viu que essa sua frase estava completamente errada, pois, em 02 de dezembro de 1942, Fermi e uma equipe de 42 cientistas da Universidade de Chicago, construíram a primeira pilha atômica por intermédio da fissão nuclear controlada de um isótopo do urânio, o U-235.