Artificial e radioativo. Conheça o rutherfórdio

O rhuterfórdio é um elemento sintético altamente radioativo, cujo isótopo mais estável é  ²⁶³Rf,  com meia vida de aproximadamente 10 minutos. Tem símbolo Rf e número atômico 104. Ele pertence ao grupo 4 da Tabela Periódica.

O rutherfórdio é um metal com aspecto prateado que apresenta baixa estabilidade e dificuldade em sintetizar amostras consideráveis para estudos. Na tabela periódica o elemento aparece no grupo do titânio, zircônio e háfnio. Seu nome é uma homenagem ao cientista Ernest Rutherford, nascido na Nova Zelândia no final do século 19 e ganhador do Prêmio Nobel de Química de 1908.

Este elemento não tem aplicações além do campo da pesquisa, e sabe-se pouco sobre ele. O rutherfórdio é o primeiro elemento da série dos transactinídeos, ou seja, tem número atômico maior que o do urânio, de número atômico 92. Estudos em sistemas gasosos e em soluções comprovam sua similaridade química com os demais elementos do grupo 4, como zircônio e háfnio.

Pesquisas complicadas

Vários isótopos de rutherfórdio têm meias-vidas na ordem de segundos, o que torna possível a realização de experimentos químicos antes do decaimento atômico. Os isótopos do rutherfórdio não são naturais, sendo sintetizados em laboratórios com acelerador de partículas, sendo os principais:  ^255-263Rf,  com tempos de meia vida da ordem de segundos, sendo o mais estáveis o ²⁶¹Rf  e ²⁶³Rf, com  tempos de meia vida de 1,1 minutos e 10 minutos, respectivamente. Por não se conseguir produzir quantidades observáveis por meios usuais, não há dados acerca de propriedades físicas e químicas.

Características

O rutherfórdio forma complexos de cloreto bastante fortes em solução, assemelhando-se ao zircônio e ao háfnio, RfCl₄. Acredita-se que o cloreto de rutherfórdio condensa em torno de 220°C, tal como o cloreto de zircônio, mas é mais volátil que o cloreto de háfnio. Da mesma forma, o brometo de rutherfórdio é mais volátil que o brometo de háfnio.

Obtenção

Quando formado, o elemento radioativo começa a decair e apresentar emissões, como partículas alfa e beta. Muitas vezes é preciso avaliar o decaimento radioativo do átomo formado ou até mesmo identificar espécies atômicas que possam surgir dessas reações nucleares.

Some isso ao fato de que os tempos de meia-vida dos isótopos de transactinídeos costumam ser curtos, na faixa de segundos, fazendo com que só seja possível obter uma quantidade na faixa de poucos átomos ou, até mesmo, um único átomo.

No caso do Rf, a primeira síntese reportada para esse elemento envolvia a colisão de isótopos de plutônio (²⁴²Pu) com íons do isótopo 22 do neônio, (²²Ne) para produção do isótopo ²⁶⁰Rf e quatro nêutrons.

Contudo, outros isótopos do rutherfórdio podem ser produzidos modificando-se as espécies que colidirão. Por exemplo, o isótopo 261(²⁶¹Rf) pode ser produzido pela reação entre o oxigênio-18 (¹⁸O) e o cúrio-248 (²⁴⁸Cm), com produção de cinco nêutrons.

Outro exemplo, o rutherfórdio-257 (257Rf) pode ser obtido pelo bombardeamento de ²⁴⁹Cf com núcleos de ¹²C.

História complicada

A história do rutherfórdio inclui uma polêmica que se arrastou por décadas. Em 1964, um grupo de cientistas liderado por Georgy Flerov, no Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear da Rússia, em Dubna, na antiga União Soviética, reportaram a descoberta do isótopo 260 do elemento 104 ao bombardearem plutônio com neônio: ²⁴²Pu com íons de ²²Ne embora o grupo não tivesse certeza de qual isótopo foi sintetizado, nem qual seria sua meia-vida. O grupo confirmou seus achados em 1966.

Em 1969, uma equipe liderada por Albert Ghiorso no Laboratório Lawrence Berkeley, da Califórnia, fez tentativas bem-sucedidas para produzir o elemento 104: bombardeando cúrio com oxigênio para obter o isótopo-260; califórnio-249 com carbono-12 para obter o isótopo-257. O grupo afirmou que não conseguiu reproduzir a síntese obtida anteriormente pelos cientistas soviéticos.

Em 1970, Ghiorso e sua equipe sintetizaram um novo isótopo do rutherfórdio, ²⁶¹Rf, com meia-vida de 69 segundos, o que é relativamente longo no contexto dos elementos transactinídeos. Isso encorajou os químicos a tentarem uma nova etapa de estudos com o elemento 104. Ghiorso, cabe ressaltar, foi responsável pela produção de 12 elementos transurânicos no total. Além do rutherfórdio, ele produziu amerício, cúrio, berquélio, califórnio, einstênio, férmio, mendelévio, nobélio, laurêncio, dúbnio e seabórgio.

O rutherfórdio também foi produzido em 1985 por uma equipe alemã em Darmstadt, que bombardeou um alvo de chumbo-208 com íons de titânio-50.

Como não estava claro quem realmente produzira o elemento primeiro, os norte-americanos e os russos deram os nomes que preferiam ao elemento 104. O grupo de Berkeley chamou-o de rutherfórdio, em homenagem a Ernest Rutherford, pioneiro na descrição do modelo do átomo e descobridor da fissão nuclear, enquanto os russos escolheram o nome de kurchatovium, com símbolo Ku, em homenagem ao físico nuclear Igor Kurchatov, conhecido como pai da bomba atômica soviética.

Seguiu-se uma disputa sobre quem deveria levar o crédito pela descoberta, e um comitê especial foi criado para decidir qual seria o nome escolhido. Somente em 1997 a União Internacional de Química Pura e Aplicada – IUPAC – determinou que o elemento 104 deveria se chamar rutherfórdio, em homenagem a um dos pais da física nuclear, mas não decidiu só isso. Para valorizar o trabalho das outras equipes, a IUPAC também determinou que o elemento 105 homenagearia Dubna, cidade soviética onde o rutherfórdio foi sintetizado primeiramente, e que o elemento 106 faria referência ao cientista Glenn Seaborg, um dos integrantes da equipe de Berkeley.

Assista ao vídeo da Universidade de Nottingham que aborda detalhes da vida e do trabalho de Ernest Rutherford, que deu nome ao elemento 104.

Referências

Rutherfordium. Disponível em https://www.chemeurope.com/en/encyclopedia/Rutherfordium.html#google_vignette . Acesso em 12/03/2025.

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The Element Rutherfordium. Disponível em https://education.jlab.org/itselemental/ele104.html. Acesso em 12/03/2025.

ATKINS, P. W. Shriver & Atkins química inorgânica. BOOKMAN, 2008.

EMSLEY, J. Nature’s Building Blocks: An AZ Guide to the Elements , Oxford University Press, Nova York, 2ª edição, 2011.

HAYNES, W. M. ed., CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, 95ª edição, versão da Internet 2015, acessado em dezembro de 2014.

STRATHERN,P. O sonho de Mendeleiev: a verdadeira história da química. (tradução de Maria Luiza X. de A. Borges). Ed. Zahar. 2002.

Texto produzido pela jornalista Mari Elizabeth Menda da Gerência de Relações Institucionais do CRQ-SP e
revisado pela Profa. Márcia Guekezian, Coordenadora do curso de Engenharia Química
da Faculdade de São Bernardo do Campo – FASB