Einstênio

iso	AN	Meia-vida	MD	Ed	PD
iso	AN	Meia-vida	MD	MeV	PD
²⁵²Es	sintético	471,7 d	α ε β-	6,760 1,260 0,480	²⁴⁸Bk ²⁵²Cf ²⁵²Fm
²⁵³Es	sintético	20,47 d	α FE	6,739 —	²⁴⁹Bk PF
²⁵⁴Es	sintético	275,7 d	α ε β-	6,628 0,654 1,090	²⁵⁰Bk ²⁵⁴Cf ²⁵⁴Fm
²⁵⁵Es	sintético	39,8 d	α β- FE	6,436 0,288 -	²⁵¹Bk ²⁵⁵Fm PF

Unidades do SI & CNTP, salvo indicação contrária.

O einstênio ^{(português brasileiro)} ou einsténio ^{(português europeu)} (nome dado em homenagem a Albert Einstein) é um elemento químico de símbolo Es, número atômico 99 (99 prótons e 99 elétrons) e com massa atômica [252] u. É um elemento metálico, transurânico e radioactivo, pertencente ao grupo dos actinídeos (sétimo da série).

O elemento foi identificado pelo grupo de pesquisa formado por G. R. Choppin, A. Ghiorso, B. G. Harvey e C. G. Thompson nos destroços deixados pela explosão da primeira bomba de hidrogênio, em 1952. Quantidades da ordem das miligramas só se tornaram disponíveis depois de 1961. Seu isótopo mais comum é o ²⁵³Es. É produzido em maiores quantidades usando reatores nucleares de alta potência a partir do decaimento beta de califórnio-253.

Não são conhecidos usos comerciais deste elemento, até agora amostras de einstênio só foram utilizados na produção de elementos mais pesados em laboratório.

Como todos os elementos sintéticos transurânicos, isotopos de einstênio são altamente radioativos e muito perigosos à saúde.

Características principais

Física

O einstênio é um metal, sólido, de aspecto prateado, altamente radioativo, produzido artificialmente. Estudos de amostras de Es-253 demonstram que este elemento apresenta propriedades químicas típicas de um trivalente metal pesado. Na tabela periódica está localizado a direita do califórnio e a esquerda do férmio com números atômicos 98 e 100 respectivamente e abaixo do lantanídeo hólmio, elemento com o qual compartilha muitas características em comum. A sua densidade é de 8,84 g/cm³, menor que a do califórnio (15,1 g/cm³) e quase igual a do hólmio (8,79 g/cm³). Apesar de ter uma massa atômica muito maior que a de seu semelhante, o hólmio, o ponto de fusão do einstênio é baixo, de apenas 860 °C, inferior a do califórnio (900 °C), férmio (1 527 °C) e do hólmio (1 461 °C).^[1]^[2]

Ao contrário dos actinídeos mais leves como o califórnio, berquélio, cúrio e amerício que se cristalizavam em estruturas duplas hexagonais quando em condições ambientes, acredita-se que o einstênio cristaliza-se em cubo de faces centradas (sigla em inglês: fcc) com o grupo espacial $Fm{\bar {3}}m$ com cada cristal tendo área igual a 576 pm. No entanto, existem relatórios que afirmam que ao aquecer cristais de einstênio a 300 °C formaram-se cristais hexagonais como na maioria dos outros actinídeos, que após voltar à temperatura ambiente continuaram com o formato.^[3]^[4]^[5]

No entanto, a radioatividade do einstênio é tão intensa que geralmente destrói o cristal rapidamente. Cada grama de ²⁵³Es produz 1 000 watts de energia por grama, liberando uma intensa luz visível. Esta intensa radioatividade foi responsável pela identificação de suas primeiras amostras. Esta característica deve contribuir para a baixa densidade e ponto de fusão deste elemento. Além disso, pela dificuldade na obtenção de Es muitas vezes dados sobre as características deles ao obtidos a partir da observação de pequenas amostras usando microscópios eletrônicos, essas pequenas quantidades usadas podem acabar se aquecendo mais rapidamente, e portanto gerar dados às vezes errôneos.

O metal é divalente e com uma volatilidade notavelmente alta. De forma a diminuir os danos por auto-radiação, a maioria das amostras de einstênio e seus compostos recebem as medições logo após o tratamento térmico e alguns até são estudados sobre atmosferas de gases redutor como H₂O + HCl para se estudar EsOCl.^[6]^[7]^[8]

Além de sua auto-destruição de cristais e estruturas químicas de einstênio e seus compostos, outras grandes dificuldades intrínsecas no estudo do einstênio está na sua disponibilidade, sendo produzida apenas 1 ou 2 vezes por ano em quantidades de sub-gramas e a contaminação de amostras decorrente da rápida conversão de einstênio para berquélio e em seguida para califórnio.

\mathrm {^{253}_{\ 99}Es\ {\xrightarrow[{20\ d}]{\alpha }}\ _{\ 97}^{249}Bk\ {\xrightarrow[{314\ d}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 98}^{249}Cf}

Portanto, a maioria dos dados sobre o einstênio são deduzidos ou não muito precisos.

Intensa luz produzida por amostras de ²⁵³Es em solução aquosa.^[9]

Química

Como todos os actinídeos, o einstênio é bastante reativo. Seu estado de oxidação trivalente é mais estável em solução aquosa e em sólidos nos quais assume uma cor rosa pálida. A existência de einstênio divalente está firmemente estabelecida, especialmente na fase sólida; o segundo estado de oxidação como tal não se observa em muitos outros actinídeos, incluindo protactínio, urânio, neptúnio, plutônio, cúrio, e berquélio. Compostos de einstênio deste tipo podem ser obtidos, por exemplo, através da redução de einstênio(III) com cloreto de samário(II). O estado de oxidação +4 foi postulada a partir de estudos de vapor e é ainda incerto.

História

O einstênio foi identificado pela primeira vez em dezembro de 1952 por Albert Ghiorso na Universidade da Califórnia, Berkeley, e uma outra equipe dirigida por G.R. Choppin no Laboratório Nacional Los Alamos. Ambos examinavam resíduos do primeiro teste nuclear com bomba de hidrogênio que gerou 10,4 megatons realizado 1 de novembro de 1952 no Atol de Enewetak, Ivy Mike (Operação Ivy). Inicialmente, eles encontraram um novo isótopo de plutônio, o Pu-244, exames mostraram que a produção deste isótopo só é possível através da absorção de 6 nêutrons por átomos de urânio-238 formando Urânio-244 que em seguida sofreria dois decaimentos betas formando netúnio-244 para em seguida formar plutônio-244. Na época pensava-se que a absorção múltipla de nêutrons (processo r) era um processo muito raro. Mas a existência de Pu-244 mostrava que o urânio poderia absorver até mais nêutrons e criar elementos mais pesados que o califórnio.

Posteriormente a equipe recebeu novas amostras do ar e precipitação radioativa e além de detritos de corais do atol afetado pela detonação. Utilizando filtros de papel com os detritos radioativos dissolvidos em uma presença de ácido nítrico-amônia solução tampão num meio fracamento ácido com PH~3,5(mesma técnica usada para descobrir o Pu-244) em elevadas temperaturas em meio a troca iônica foram identificados menos de 200 átomos de einstênio-253 cuja identificação só foi possível devido a sua alta energia liberada pelo seu decaimento alfa que libera 6,6 MeV.

\mathrm {^{238}_{\ 92}U\ {\xrightarrow[{6\beta ^{-}}]{+\ 15n}}\ _{\ 98}^{253}Cf\ {\xrightarrow {\beta ^{-}}}\ _{\ 99}^{253}Es}

A criação de ²⁵³₉₉Es em meio a detonação nuclear ocorreu devido a 15 capturas neutrônicas por parte de átomos de U-238 sucedidas por sete decaimentos betas sucessivos. Além disso, mais tarde descobriu-se que alguns átomos de U-238 foram capazes de absorver 17 nêutrons em vez de 15, e passando pelos mesmos sete decaimentos betas, formaram um outro isótopo de einstênio, o ²⁵⁵₉₉Es. Além disso, esses átomos de Es-255 sofreram um decaimento beta e criaram as primeiras amostras do próximo elemento, o número 100: férmio.

\mathrm {^{252}_{\ 98}Cf\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 98}^{253}Cf\ {\xrightarrow[{17.81\ d}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 99}^{253}Es\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 99}^{254}Es\ {\xrightarrow[{}]{\beta ^{-}}}\ _{100}^{254}Fm}

Enquanto isso, novos isótopos de Einstênio e assim como de Férmio começaram a ser produzidos nos laboratórios Berkeley e Argonne, usando reações nucleares entre nitrogênio-14 e urânio-238 que logo após absorviam nêutrons criados pelo intenso decaimento de átomos de plutônio ou califórnio.

Em 1961, uma quantidade macroscópica de Es-253 foi sintetizada . Esta amostra pesava aproximadamente 0,01 mg e foi medida usando uma balança especial. O material produzido foi usado para produzir o mendelévio. O einstênio, em quantidade maior, foi produzido no Laboratório Nacional de Oak Ridge num "High Flux Isotope Reactor" (Reator de Isótopos de Alto Fluxo), no Tennessee, bombardeando plutônio-239 com nêutrons. 3 mg de einstênio foram produzidos neste programa, que durou 4 anos, a partir de 1 kg de plutônio.^[10]^[11]

Isótopos

19 radioisótopos e 3 isômeros (ou meta estados) do einstênio foram identificados com massa atômica variando de 240 a 258 u. O isótopo mais estável foi o ²⁵²Es cuja meia-vida é 471,7 dias,^[12] e o segundo mais estável ²⁵⁴Es com meia-vida de 275,7 dias,^[13] seguido de ²⁵⁵Es (meia-vida 39,8 d) e ²⁵³Es (meia-vida 20,47 d). Todos os demais isótopos têm meias-vidas inferiores a 40 horas, sendo que a maioria destes decai dentro de 30 minutos. O isômero nuclear mais estável é o ^254mEs (t_½=39,3 h).

Bibliografia

Los Alamos National Laboratory - Einsteinium
A Guide to the Elements - Revised Edition, Albert Stwertka, (Oxford University Press; 1998) ISBN 0-19-508083-1
ROCHA-FILHO, Romeu C.; CHAGAS, Aécio Pereira; Sobre os nomes dos elementos químicos, inclusive dos transférmios, Quím. Nova, São Paulo, v. 22, n. 5, 1999. Disponível online, Acesso em: 10 Set 2007.

Ligações externas

Commons

O Commons possui imagens e outros ficheiros sobre Einstênio

It's Elemental - Einsteinium
WebElements.com - Einsteinium (também usado como referência)
EnvironmentalChemistry.com - Einsteinium (também usado como referência)
Einstênio: o elemento químico sem nenhuma utilidade conhecida
«Einstênio - vídeos e imagens»

Referências

↑ Hammond C. R. "The elements" in Lide, D. R., ed. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics 86th ed. Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5
↑ R. G. Haire: "Properties of the Transplutonium Metals (Am-Fm)", in: Metals Handbook, Vol. 2, 10th edition, (ASM International, Materials Park, Ohio, 1990), pp. 1198–1201.
↑ Haire, R. G.; Baybarz, R. D. (1979). «Studies of einsteinium metal» (PDF). Le Journal de Physique. 40: C4–101. doi:10.1051/jphyscol:1979431 draft manuscript
↑ Further, owing to the small size of the available samples, the melting point of einsteinium was often deduced by observing the sample being heated inside an electron microscope
↑ Seaborg, p. 61
↑ Kleinschmidt, Phillip D.; Ward, John W.; Matlack, George M.; Haire, Richard G. (1984). «Henry's Law vaporization studies and thermodynamics of einsteinium-253 metal dissolved in ytterbium». The Journal of Chemical Physics. 81. 473 páginas. Bibcode:1984JChPh..81..473K. doi:10.1063/1.447328
↑ In order to reduce the self-radiation damage, most measurements of solid einsteinium and its compounds are performed right after thermal annealing.
↑ Seaborg, p. 52
↑ Haire, p. 1580
↑ Ghiorso, A.; Thompson, S.; Higgins, G.; Seaborg, G.; Studier, M.; Fields, P.; Fried, S.; Diamond, H.; Mech, J. (1955). «New Elements Einsteinium and Fermium, Atomic Numbers 99 and 100». Phys. Rev. 99 (3): 1048–1049. Bibcode:1955PhRv...99.1048G. doi:10.1103/PhysRev.99.1048 Google Books
↑ Fields, P.; Studier, M.; Diamond, H.; Mech, J.; Inghram, M.; Pyle, G.; Stevens, C.; Fried, S.; Manning, W. (1956). «Transplutonium Elements in Thermonuclear Test Debris». Physical Review. 102: 180–182. Bibcode:1956PhRv..102..180F. doi:10.1103/PhysRev.102.180 Google Books
↑ Ahmad, I (1977). «Half-life of the longest-lived einsteinium isotope-252Es». Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 39 (9). 1509 páginas. doi:10.1016/0022-1902(77)80089-4
↑ McHarris, William; Stephens, F.; Asaro, F.; Perlman, I. (1966). «Decay Scheme of Einsteinium-254». Physical Review. 144 (3). 1031 páginas. Bibcode:1966PhRv..144.1031M. doi:10.1103/PhysRev.144.1031

[CRC-1] Hammond C. R. "The elements" in Lide, D. R., ed. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics 86th ed. Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5

[HAIRE_1990-2] R. G. Haire: "Properties of the Transplutonium Metals (Am-Fm)", in: Metals Handbook, Vol. 2, 10th edition, (ASM International, Materials Park, Ohio, 1990), pp. 1198–1201.

[ES_METALL-3] Haire, R. G.; Baybarz, R. D. (1979). «Studies of einsteinium metal» (PDF). Le Journal de Physique. 40: C4–101. doi:10.1051/jphyscol:1979431 draft manuscript

[4] Further, owing to the small size of the available samples, the melting point of einsteinium was often deduced by observing the sample being heated inside an electron microscope

[s61-5] Seaborg, p. 61

[6] Kleinschmidt, Phillip D.; Ward, John W.; Matlack, George M.; Haire, Richard G. (1984). «Henry's Law vaporization studies and thermodynamics of einsteinium-253 metal dissolved in ytterbium». The Journal of Chemical Physics. 81. 473 páginas. Bibcode:1984JChPh..81..473K. doi:10.1063/1.447328

[7] In order to reduce the self-radiation damage, most measurements of solid einsteinium and its compounds are performed right after thermal annealing.

[s52-8] Seaborg, p. 52

[9] Haire, p. 1580

[ES_FM-10] Ghiorso, A.; Thompson, S.; Higgins, G.; Seaborg, G.; Studier, M.; Fields, P.; Fried, S.; Diamond, H.; Mech, J. (1955). «New Elements Einsteinium and Fermium, Atomic Numbers 99 and 100». Phys. Rev. 99 (3): 1048–1049. Bibcode:1955PhRv...99.1048G. doi:10.1103/PhysRev.99.1048 Google Books

[11] Fields, P.; Studier, M.; Diamond, H.; Mech, J.; Inghram, M.; Pyle, G.; Stevens, C.; Fried, S.; Manning, W. (1956). «Transplutonium Elements in Thermonuclear Test Debris». Physical Review. 102: 180–182. Bibcode:1956PhRv..102..180F. doi:10.1103/PhysRev.102.180 Google Books

[12] Ahmad, I (1977). «Half-life of the longest-lived einsteinium isotope-252Es». Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 39 (9). 1509 páginas. doi:10.1016/0022-1902(77)80089-4

[13] McHarris, William; Stephens, F.; Asaro, F.; Perlman, I. (1966). «Decay Scheme of Einsteinium-254». Physical Review. 144 (3). 1031 páginas. Bibcode:1966PhRv..144.1031M. doi:10.1103/PhysRev.144.1031

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