A situação da Tabela Periódica nos seus 150 anos

Para o grande público a Tabela Periódica é aquele quadro que fica enfeita os laboratórios de Química. Para muitos alunos significa entender a categorização de um arranjo de elementos organizadas por Dmitri Mendeleev. O grande insight de Mendeleev foi com apenas 61 elementos conhecidos em sua época categorizar e organizar os blocos fundamentais do universo, todos encaixados perfeitamente em termos de contexto. Uma grandeza inquestionável no arranjo de Mendeleev foi deixar buracos na tabela prevendo novos elementos químicos a serem descobertos. 

Os elementos usados por Mendeleev era todos de origem natural de descobertos a partir de uma grande variedade de minerais encontrados no mundo inteiro. Mas desde meados da década de 1930, os químicos aprenderam a controlar as reações nucleares para gerar seus próprios elementos (com efeito, conseguindo a transmutação e os sonhos dos alquimistas). Até agora, 24 elementos foram criados artificialmente; estendendo a linha inferior da tabela periódica com novas criações. Esses elementos não existem naturalmente na Terra – seus núcleos atômicos estão tão inchados e instáveis ​​que passam rapidamente por decaimento radioativo ou fissão nuclear para se decomporem novamente em outros elementos. 

Hoje, a química progrediu além de apenas mapear a paisagem natural da tabela periódica para realmente adicionar a ela, como os projetos de recuperação de terras da Holanda.  Os cientistas estão agora contemplando uma perspectiva ousada: começar toda uma nova oitava linha da tabela periódica e entrar em território completamente desconhecido nas extremidades do mundo químico. Esses elementos sintéticos não têm aplicações – eles só podem ser feitos em quantidades absolutamente traçadas, e decaem rapidamente – mas a preocupação é crescente sobre a crescente escassez de muitos elementos exóticos que se tornaram absolutamente críticos para o funcionamento do mundo moderno.

Durante a maior parte da história da civilização, exploramos uma seleção bastante pequena de metais, incluindo cobre e estanho, para ferramentas da idade do bronze, ferro para aço e chumbo, ouro e prata. Nosso repertório começou a diversificar-se no último século, com o uso generalizado de alumínio e outros metais novos. Mas nas últimas décadas o número de metais diferentes que exercemos em nossa sociedade tecnológica explodiu de forma absoluta. Um smartphone moderno contém mais de 30 elementos diferentes. Estes incluem carbono e hidrogênio no invólucro de plástico, silício para as pastilhas de microchip e fiação de cobre e contatos de ouro. Mas há também pequenas quantidades de um grande número de outros metais, cada um explorado por suas próprias propriedades eletrônicas, ou pelos minúsculos e poderosos ímãs usados ​​no alto-falante e no motor de vibração. Isto significa que se você possui um smartphone, você tem no seu bolso uma fração substancial de todos os elementos estáveis ​​da tabela periódica. E não são apenas os eletrônicos modernos que exigem uma enorme diversidade de metais diferentes. O mesmo acontece com as ligas de alto desempenho usadas nas turbinas de uma usina ou jato de aeronaves, ou os catalisadores de aceleração de reação que usamos na química industrial para refinar petróleo, produzir plásticos ou sintetizar drogas medicinais modernas. No entanto, a maioria de nós nunca ouviu falar de muitos desses metais críticos – elementos com nomes exóticos como tântalo, ítrio ou disprósio. O mesmo acontece com as ligas de alto desempenho usadas nas turbinas de uma usina ou jato de aeronaves, ou os catalisadores de aceleração de reação que usamos na química industrial para refinar petróleo, produzir plásticos ou sintetizar drogas medicinais modernas. No entanto, a maioria de nós nunca ouviu falar de muitos desses metais críticos – elementos com nomes exóticos como tântalo, ítrio ou disprósio. O mesmo acontece com as ligas de alto desempenho usadas nas turbinas de uma usina ou jato de aeronaves, ou os catalisadores de aceleração de reação que usamos na química industrial para refinar petróleo, produzir plásticos ou sintetizar drogas medicinais modernas. No entanto, a maioria de nós nunca ouviu falar de muitos desses metais críticos – elementos com nomes exóticos como tântalo, ítrio ou disprósio.

A preocupação é que, ao contrário de recursos generalizados como o ferro ou o nitrogênio, vários desses elementos cruciais para o mundo moderno podem tornar-se proibitivamente escassos. Estes tornaram-se conhecidos como os elementos em risco de extinção. Em resposta ao aniversário de Mendeleev, a European Chemical Society (EuChemS) divulgou uma versão da tabela periódica (foto acima) para destacar os elementos que estão mais em risco nas próximas décadas.

O hélio, por exemplo, é considerado sob séria ameaça nos próximos 100 anos. É o segundo elemento mais abundante no universo, mas preciosamente raro na Terra, porque é leve o suficiente para simplesmente escapar do topo da nossa atmosfera. O hélio que usamos é efetivamente extraído do subsolo, geralmente junto com o gás natural, pois é produzido como partículas de radiação da decomposição de elementos como o urânio. O hélio é muito útil – como um líquido de resfriamento para os ímãs supercondutores em scanners de ressonância magnética hospitalar, por exemplo, ou como um gás extremamente leve para balões meteorológicos e dirigíveis. Mas uma vez que vaze no ar, está perdido para sempre, e há preocupações em relação a suprir a oferta no futuro. Com essa perspectiva, seu uso frívolo em balões de festa parece quase dolorosamente um desperdício.

Muitos desses elementos em extinção são o tipo de metais exóticos usados ​​na eletrônica moderna e, de fato, o suprimento de 17 elementos necessários para Smartphones pode causar preocupação nos próximos anos. Particularmente preocupante é o fato de que muitos daqueles que enfrentam escassez potencial são exatamente os elementos que precisamos para as tecnologias verdes para substituir nossa dependência de combustíveis fósseis – aqueles usados ​​em baterias recarregáveis, painéis solares e os poderosos ímãs dentro dos motores de carros elétricos ou geradores em turbinas eólicas. Gálio, por exemplo, é necessário para circuitos integrados, painéis solares, LEDs azuis e diodos de laser para discos Blu-ray. O índio é utilizado em tudo, desde televisores a computadores portáteis e, em particular, nos ecrãs sensíveis ao toque dos smartphones e tablets modernos. Estima-se que, com as taxas atuais de uso,

Com exceção do hélio, o problema não é que esses elementos escassos se tornem realmente perdidos para o planeta, mas que eles se tornam muito caros para serem minerados ou muito dispersos para serem reciclados de forma eficaz. “Elementos de terras raras”, como ítrio, disprósio, neodímio e escândio, são na verdade relativamente abundantes na crosta terrestre, mas não são geologicamente concentrados em minérios ricos. Isso significa que eles não podem ser extraídos economicamente em muitas áreas do mundo. E, uma vez que tenham sido fabricados como componentes minúsculos dentro de um dispositivo eletrônico, eles podem ser ainda mais difíceis de recuperar e reciclar. A EuChemS calcula que 10 milhões de smartphones são descartados ou substituídos todos os meses apenas na UE, e é necessária uma ação séria para enfrentar esses desafios da escassez elementar.

A tabela periódica tem 150 anos e precisamos aprender como proteger seus constituintes mais vulneráveis.

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Mérito: Lewis Dartnell