Terra rara radioativa e cheia de segredos

O promécio é um elemento químico, radioativo, extremamente raro na Terra, com símbolo Pm, número atômico 61 e massa atômica aproximada de 145 u.

Este metal leve, de coloração cinza, pertence ao grupo dos lantanídeos. Apresenta decaimento radioativo com emissão de partículas beta. Sais de promécio exibem luminescência em tonalidades suaves de azul e verde, em consequência de sua alta radioatividade. O elemento também apresenta duas formas alotrópicas.

O promécio pode ser encontrado em quantidades traço em alguns minerais de urânio, como produto de processos de fissão nuclear. Esse elemento recém-formado também pode ser detectado no espectro de determinadas estrelas, como a HR 465, na constelação de  Andrômeda; a estrela de Przybylski, na  constelação Centaurus, e a HD 965, na constelação de Sculptor.

Por não apresentar isótopos estáveis, o promécio foi o último elemento da série dos lantanídeos a ser descoberto e, consequentemente, um dos mais difíceis de ser estudado. Em razão dessas limitações, não há muitas informações disponíveis sobre as propriedades do promécio em sua forma metálica.

Em 2024, no Laboratório Nacional de Oak Ridge, local onde o elemento foi descoberto, pesquisadores conseguiram identificar e caracterizar algumas propriedades do promécio, até então desconhecidas.

Para isso, os pesquisadores utilizaram um reator de pesquisa e supercomputadores para produzir um complexo de promécio em solução contendo ligantes orgânicos, e determinaram algumas propriedades por meio de espectroscopia de raios-x.

A principal propriedade detectada no elemento foi a capacidade de contração característica, fenômeno já observado em outros lantanídeos, o que contribui para facilitar sua separação dos demais elementos do grupo.

Características e obtenção

O promécio é um metal radioativo  extremamente raro, sendo encontrados apenas vestígios em minérios naturais da crosta terrestre. Em uma amostra de pechblenda, por exemplo, foi identificada uma concentração de aproximadamente quatro partes por quintilhão em massa, (10¹⁸), ou seja, 1 seguido de 18 zeros.

Normalmente, o elemento é obtido a partir dos subprodutos da fissão do urânio. Ele também pode ser produzido artificialmente pela irradiação de neodímio e praseodímio com nêutrons, dêuterons e partículas alfa.

O promécio não possui isótopos estáveis, uma vez que todos os seus nuclídeos são radioativos. Até o momento, foram identificados cerca de 30 a 40 radioisótopos, destacando-se, pela meia-vida e aplicações, o Pm-145, o mais estável, com meia-vida de aproximadamente 18 anos, e o Pm-147, amplamente utilizado em baterias nucleares e instrumentos de medição, com meia-vida de cerca de 3 anos. O elemento não desempenha qualquer função biológica conhecida.

Aplicações

A maior parte do promécio disponível  é utilizada apenas em pesquisas científicas. Uma fração menor, especialmente na forma do isótopo promécio147, é utilizada na produção de baterias nucleares compactas e de longa duração. Essas baterias já foram usadas em marcapassos e sistemas de mísseis guiados, com vida útil de aproximadamente 5 anos.

O promécio pode ser usado como fonte de radiação em instrumentos medidores de espessura de materiais, além de apresentar aplicações em técnicas de radioterapia.

Cloreto de promécio(III) (PmCl₃), quando combinado com sulfeto de zinco (ZnS) foi amplamente utilizado como componente de tintas luminescentes para relógios após a suspensão do uso do rádio. Contudo, essa aplicação foi posteriormente  substituída por questões de segurança relacionadas ao uso de materiais radioativos.

Descobertas em série

A existência do promécio foi prevista pela primeira vez pelo químico tcheco Bohuslav Brauner em 1902. Posteriormente, o físico britânico Henry Moseley, que  estruturou o conceito de número atômico, também acreditava na existência de um elemento intermediário entre as terras raras neodímio (60) e samário (62).

Desde o início do século XX, diversos pesquisadores tentaram isolar o promécio, entre eles Joseph Maria Eder,  Charles James, Carl Clarence Kiess e Gerald J. Druce. Na Itália, Luigi Rolla, da Universidade de Florença, e seu grupo de pesquisa buscaram a possível presença do elemento 61 em areias monazíticas originárias do Brasil.

Rolla chegou a atribuir ao suposto novo elemento o nome florentium. Nos Estados Unidos, a descoberta do elemento 61 foi anunciada por B. Smith Hopkins, J. Allen Harris e Leonard Yntema, que o denominaram illinium; entretanto, essa identificação não foi confirmada.  Posteriormente, Larkin Quill conduziu uma série de pesquisas e propôs o nome cyclonium ao elemento sintetizado com uso de um ciclotron, descoberta que também não se comprovou.

Entre 1941 e 1942, químicos norte-americanos tentaram sintetizar o elemento 61, contudo, não conseguiram comprovar sua obtenção, devido às limitações da época, especialmente relacionadas à difícil separação dos elementos de terras raras.

Somente em 1945, os cientistas norte-americanos Jacob A. Marinsky, Charles D. Coryell e Lawrence E. Glendenin, do Laboratório Nacional de Oak Ridge, no Tennessee, conseguiram produzir o elemento 61.

Eles obtiveram a primeira identificação química de dois radioisótopos do elemento 61 ao bombardear neodímio com nêutrons provenientes da fissão do urânio em um reator nuclear. O anúncio oficial da descoberta do promécio ocorreu apenas dois anos depois, em 1947, durante o encontro da Sociedade Americana de Química.

Em 1948, Jacob A. Marinsky, Charles D. Coryell e Lawrence E. Glendenin propuseram o nome promécio e o símbolo Pm para o elemento 61, em referência a Prometeu, o Titã da mitologia grega que teria roubado o fogo dos deuses em benefício da humanidade. O nome foi sugerido pela esposa de Charles Coryell, Grace Mary Coryell e oficialmente adotado pela União Internacional de Química em 1949.

Em 1963, técnicas de troca iônica foram utilizadas no laboratório de Oak Ridge para preparar cerca de 10 gramas de promécio a partir de resíduos provenientes do processamento de combustível de reatores nucleares.

Referências

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