Tente ler fontes em inglês sobre a história da química e procure referências à tabela periódica. Você ficará surpreso, mas certifique-se de que esta formulação seja cuidadosamente evitada. Persistente e politicamente corretos, eles escrevem sobre a "tabela periódica dos elementos". Com a menção não só do periódico, mas de todos os envolvidos, destacando o papel de Meyer , Dobereiner e Chancourtois com não menos fervor que o papel determinante de abrir uma segunda frente nos estágios finais da Segunda Guerra Mundial.
Prestando homenagem aos respeitados parceiros ocidentais de Mendeleev e pessoalmente a Robert Bunsen, com quem Dmitry Ivanovich estudouem 1859-1861, notamos que Mendeleiev entrou para a história da ciência não como um classificador do conhecido, como Linnaeus, mas como um visionário que foi capaz de prever elementos ainda não descobertos e, mais importante no contexto deste artigo, de organizar corretamente o iodo e o telúrio, apesar do fato esse telúrio é mais pesado do que o iodo.
Atualmente, o Oganesson (Og) nº 118 fecha a tabela periódica, está localizado exatamente abaixo do radônio (nº 86) e, segundo a lógica de Mendeleev, deveria ser um gás nobre, já que fecha o sétimo período. Mas com o fim deste período mais surpreendente, efêmero e explosivo, que contém urânio, plutônio, mendelévio, flerovium e oganesson, as perguntas se atualizam novamente: onde termina a tabela periódica? E a lei periódica é observada até o seu limite? Surpreendentemente, a primeira resposta a essa pergunta foi dada com bastante confiança por Richard Feynman.
Ao fazer isso, ele se baseou no modelo tradicional do átomo proposto por Bohr. Como se sabe, no modelo de Bohr, o núcleo atômico é cercado por uma nuvem de elétrons, e os elétrons giram em torno do núcleo apenas em órbitas permitidas estritamente definidas. Um elétron não pode ocupar uma órbita intermediária, mas pode se mover de uma órbita permitida para outra. Essa transição ocorre instantaneamente com a emissão ou absorção de um quantum de energia e é chamada de "salto quântico".
A velocidade de um elétron em um estado quântico particular é calculada pela seguinte fórmula
,
onde
Z
é o número atômico correspondente ao número de prótons no núcleo de um átomo e, consequentemente, ao número de elétrons orbitando um átomo neutro. Aqui
n
É o estado quântico do elétron e
é a
constante da estrutura fina . A constante de estrutura fina é calculada pela fórmula
,
onde e é a carga elementar, h é a constante de Planck e e0 é a constante dielétrica, também chamada de permeabilidade ao vácuo livre.
Consequentemente, quanto mais longe do núcleo estiver a camada externa de elétrons do átomo, maior será a velocidade do elétron se movendo ao longo dela. Richard Feynman calculou que em Z = 137 a velocidade do elétron será ligeiramente menor que a velocidade da luz. Se você seguir essa lógica, o elemento com número atômico 138 não pode existir; caso contrário, seu elétron mais externo ultrapassaria a velocidade da luz.
Rutherfórdio e ilegalidade
Porém, na prática, as coisas são mais complicadas. Primeiro, os efeitos relativísticos começam a aparecer nos núcleos dos elementos pesados e superpesados. Os cálculos que prevêem onde a tabela periódica pode terminar são baseados na teoria da relatividade. Com o aumento do núcleo, há cada vez mais prótons nele, o que significa que a força atrativa que atua sobre os elétrons também aumenta. Consequentemente, a velocidade dos elétrons mais externos aumenta, aproximando-se cada vez mais da velocidade da luz. Em tais velocidades, os elétrons se tornam "relativísticos", e as propriedades desses elementos não podem ser totalmente explicadas pela posição do elemento apenas na tabela. Alguns desses efeitos são visíveis a olho nu. Assim, nos átomos de ouro, os elétrons giram em torno do núcleo a cerca de metade da velocidade da luz. Por causa disso, os contornos dos orbitais mudam tantoque o ouro absorve a parte azul do espectro visível, e o resto dos fótons são refletidos dele. Observamos a luz branca sem o componente azul-violeta e, como resultado, o ouro adquire um brilho amarelo-vermelho característico, que se destaca contra o fundo dos metais prateados que o cercam.
Já na década de 1990, os primeiros experimentos foram realizados, mostrando que rutherfórdio (104) e dubnium (105) exibem propriedades diferentes daquelas atribuídas a eles de acordo com as posições na tabela periódica. De acordo com a lei periódica, eles devem se assemelhar nas propriedades aos elementos que estão localizados diretamente acima deles, respectivamente, háfnium e tântalo. Na verdade, o rutherfórdio reage como o plutônio, localizado bem longe dele, e o protactínio semelhante ao dúbio. Por outro lado, sebório (106) e borium (107) seguem a lei derivada por Mendeleev.
Além disso. Acontece que o raio X (111) se aproxima em propriedades com astato, e não com ouro, e copernicium (112) gravita em propriedades para gases nobres, ainda mais fortes do que oganesson (118). Provavelmente, a tennessina (117) é mais semelhante em propriedades ao gálio e o nicônio (113) é comparável aos metais alcalinos. Todas essas anomalias estão associadas a uma manifestação cada vez mais pronunciada de efeitos relativísticos em átomos superlargos.
Um pouco sobre dualismo de onda de partícula
O modelo de Bohr do átomo nessa interpretação, segundo o qual a tabela deve ser fechada pelo elemento nº 137, também não corresponde totalmente ao estado real das coisas. O assunto da física quântica é muito mais complexo do que o assunto da física clássica; como regra, os fenômenos quânticos não têm analogia visual no nível macro. Por exemplo, de acordo com as leis da física clássica, os elétrons que giram em torno do núcleo devem cair sobre o núcleo e os átomos devem entrar em colapso.
Parece que a própria existência do átomo é uma refutação das leis da física. Mas, na realidade, tudo é diferente. As leis clássicas são inabaláveis, mas os elétrons não caem sobre o núcleo, pois, estritamente falando, um elétron não é uma partícula. O elétron obedece à dualidade onda-partícula, ou seja, exibe simultaneamente as características de uma partícula e de uma onda e, portanto, não cai sobre o núcleo. No entanto, mesmo levando em consideração a dualidade onda-partícula, a velocidade de um elétron não pode exceder a velocidade da luz no vácuo.
O próprio Sr. Feynman,
Richard Feynman, acreditava que com um número atômico superior a
Z
= 137, um átomo neutro não pode existir. A questão é que, de acordo com a equação relativística de Dirac, para grandes valores
Z
o estado de energia fundamental do elétron mais próximo do núcleo será expresso como um número imaginário. No entanto, esse raciocínio assume que o kernel é pontual. Se assumirmos que o núcleo tem um tamanho físico, mesmo que seja o mínimo, mas não zero, então a tabela periódica deve continuar até
Z
≈173.
Qual é o próximo
Acredita-se que para
Z
≈ 173 a subcamada 1s, sob a ação do campo elétrico do núcleo, "mergulha" no continuum negativo ( mar de Dirac ), o que leva à produção espontânea de pares elétron-pósitron e, como consequência, à ausência de átomos neutros acima do elemento Ust (Unseptrium) com
Z
= 173. Átomos com
Z > Zcr
173 são chamados de átomos supercríticos . Também é assumido que os elementos com
Z > Zcr
podem existir apenas como íons.
Os átomos supercríticos não podem ser completamente ionizados, uma vez que a produção espontânea de pares ocorrerá violentamente em sua primeira camada de elétrons, na qual um elétron e um pósitron emergem do mar de Dirac; além disso, o elétron é tecido no átomo e o pósitron voa para longe. É verdade que o forte campo de interação em torno do núcleo atômico é de alcance muito curto, de modo que o princípio de exclusão de Pauli não permite a produção de pares espontâneos após o preenchimento das conchas que estão imersas no mar de Dirac. Os elementos 173-184 são chamados de átomos fracamente supercríticos , pois têm apenas uma concha imersa no mar de Dirac
1s
; presume-se que a casca
2p1/2
irá preencher completamente em torno do item 185, e a casca
2s
- sobre o elemento 245. Até agora, não foi possível atingir experimentalmente a produção de pares espontâneos, tentando coletar cargas supercríticas por meio da colisão de núcleos pesados (por exemplo, chumbo com urânio, que poderia dar
Z
= 174; urânio com urânio, que dá
Z
= 184, e urânio com califórnio, que dá
Z
= 190). Talvez a instabilidade nuclear desempenhe um papel fundamental no final da tabela periódica, em vez da instabilidade das camadas de elétrons.
Finalmente, é assumido que
Z
todo um continente de estabilidade , consistindo de matéria quark hipotética , pode estar escondido na região > 300 (também é matéria cromodinâmica quântica). Essa matéria pode ser composta de quarks up e down livres, em vez de quarks destinados a formar prótons e nêutrons. Supõe-se que este seja o estado fundamental da matéria bariônica , que possui uma energia de ligação mais alta por bariônio do que a matéria nuclear. Se tal estado da matéria é real, então talvez possa ser sintetizado no curso de reações termonucleares de núcleos superpesados comuns. Os produtos de tais reações, devido à alta energia de ligação, devem superar completamente a barreira de Coulomb.
Até agora, tudo isso é teoria, e nós, repetimos, conseguimos preencher apenas o 7º período da tabela periódica até o 150º aniversário da descoberta da Lei Periódica (1869-2019). De qualquer maneira, a meia-vida de novos elementos pesados está diminuindo rapidamente; se para Rutherfordium-267 é cerca de 1,3 horas, então para raios-X-282 é apenas 2,1 minutos, e para Oganesson é calculado em centenas de microssegundos. Assim, o final está próximo, e depois dele uma sequência ou versão do diretor do mundo material pode ser aberta. O caminho até lá passa pelos orbitais sublight de Feynmania.