O roentgênio (Rg) é um elemento químico sintético de número atômico 111 e massa atômica 282, localizado no grupo 11 e sétimo período da tabela periódica. Pertence ao grupo dos metais de transição e, devido à sua instabilidade, muitas de suas propriedades físicas permanecem pouco conhecidas. Prevê-se, entretanto, que, como um metal de transição pesado, ele teria um alto ponto de fusão e uma densidade significativa, embora esses valores ainda não tenham sido medidos diretamente. Ademais, ele se desintegra rapidamente em outros elementos, o que torna sua detecção e estudo um desafio, sendo difícil observar seu estado físico e outras propriedades sob condições normais.
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O roentgênio é um metal de transição interna extremamente instável e radioativo, com propriedades físicas pouco conhecidas devido à sua rápida desintegração.
Espera-se que apresente estados de oxidação como +1, +3 e +5, similares ao ouro, mas com variações devido aos efeitos relativísticos.
Sua desintegração ocorre por emissões alfa e fissão espontânea, e estudos teóricos sugerem variações em suas ligações químicas.
Sua produção é exclusivamente em aceleradores de partículas, em quantidades muito pequenas.
Possui aplicações restritas a pesquisas científicas em física nuclear e química dos elementos superpesados.
Foi descoberto em 1994 no GSI Helmholtz, Alemanha, por bombardeamento de bismuto-209 com níquel-64.
Foi nomeado em homenagem a Wilhelm Conrad Roentgen, descobridor dos raios-X.
Símbolo: Rg.
Massa atômica: 282 u.
Número atômico: 111.
Configuração eletrônica: [Rn] 5f14 6d10 7s2.
Série química: metais de transição.
Estado de oxidação: +5, +3, +1.
Raio atômico (Van der Waals): 138 pm.
Importante: Muitas propriedades químicas e físicas do roentgênio permanecem desconhecidas ou pouco exploradas, como, por exemplo: pontos de fusão e ebulição, energia de ionização, eletroafinidade, eletronegatividade. Isso é devido à sua alta instabilidade e à dificuldade de produzi-lo em quantidades significativas.
As características do roentgênio não são totalmente elucidadas, dada a complexidade de sua obtenção e análise. Contudo, como um metal de transição, espera-se que ele apresente características metálicas, visto que está posicionado abaixo do ouro no grupo 11, sugerindo que possa exibir comportamentos semelhantes em alguns aspectos.
Além disso, estima-se que ele apresente estados de oxidação variados, como +1, +3 e talvez até +5, embora a maioria dos experimentos tenha sido limitada ao estado de oxidação +1. Ou seja, isso indica que ele pode formar compostos como óxidos, haletos e complexos com ligantes orgânicos, mas a rápida desintegração dos seus átomos limita a observação de tais compostos.
Como esperado para os elementos superpesados, seu comportamento reacional é dominado pela radioatividade, visto que seus isótopos se desintegram rapidamente através de emissões alfa ou fissão espontânea, produzindo elementos mais leves. Embora as interações químicas detalhadas sejam pouco conhecidas, estudos teóricos sugerem que, devido aos efeitos relativísticos, o roentgênio poderia apresentar algumas variações em relação aos seus congêneres mais leves. Esses efeitos podem influenciar a formação de ligações químicas e a estabilidade dos compostos.
O roentgênio não é encontrado na natureza, haja vista sua natureza sintética. Logo, ele é produzido artificialmente em laboratórios através de reações nucleares, normalmente envolvendo o bombardeamento de átomos mais leves com íons pesados em aceleradores de partículas.
A obtenção do roentgênio envolve a criação de átomos desse elemento em laboratório, por meio de reações nucleares seguidas de algumas etapas conforme explicamos a seguir:
Escolha de alvos e projéteis adequados: é necessário selecionar núcleos que possam ser combinados para atingir o número atômico desejado. Geralmente, átomos pesados, como o bismuto ou o chumbo, são escolhidos como alvos, enquanto núcleos mais leves, como o níquel ou o zinco, servem como projéteis.
Bombardeamento: o acelerador de partículas direciona os íons leves acelerados em velocidades extremamente altas, próximas à velocidade da luz, em direção aos átomos-alvo pesados. Tal processo ocorre dentro de uma câmara de colisão.
Aceleração dos íons: a velocidade dos íons é aumentada gradualmente através de campos elétricos ou magnéticos, o que permite que eles atinjam a energia cinética necessária para a colisão com os átomos-alvo.
Colisão: quando os íons atingem os núcleos dos átomos-alvo, ocorre uma colisão. Se a energia for suficiente, os núcleos podem se fundir, resultando na formação de um novo elemento.
Fusão dos núcleos: a fusão dos núcleos dos átomos-alvo e dos projéteis resulta na criação de um núcleo maior, que corresponde ao elemento roentgênio. Esse núcleo é altamente instável e começa a se desintegrar quase imediatamente.
Desintegração dos núcleos: devido à instabilidade dos núcleos de roentgênio, eles rapidamente se desintegram através de processos de decaimento radioativo, liberando partículas alfa, beta ou gama, e transformam-se em outros elementos mais estáveis.
Cabe ressaltar que os produtos de decaimento são identificados utilizando detectores que captam a radiação emitida durante o processo de desintegração. Portanto, a análise dos padrões de radiação permite determinar que o elemento produzido é o roentgênio, mesmo que ele exista apenas por um breve momento.
O roentgênio não ocorre naturalmente, entretanto, atualmente, conhecem-se alguns isótopos desse elemento obtidos de forma artificial, os quais podem variar em massa de 272 a 286, sendo os mais notáveis o Rg-282, Rg-283 e Rg-286. Esses isótopos possuem tempos de meia-vida extremamente curtos, variando de alguns milissegundos a segundos, o que reflete sua grande instabilidade nuclear. Diante disso, veja abaixo as características de cada um deles:
Rg-282: é o mais estudado, com uma meia-vida de aproximadamente dois minutos, sendo o mais estável entre os conhecidos.
Rg-283: esse possui tempo de meia-vida de aproximadamente um minuto e decai rapidamente, mostrando alta instabilidade.
Rg-286: tem tempo de meia-vida de cerca de 10,7 segundos, é um dos isótopos mais pesados conhecidos do roentgênio.
Devido à sua alta radioatividade e instabilidade, o roentgênio não possui aplicações práticas fora dos laboratórios de pesquisa. Sendo assim, destacamos a seguir os seus principais usos no âmbito científico:
Pesquisa científica: é utilizado para estudos em física nuclear e química dos elementos superpesados, porquanto ajuda na compreensão das forças e interações dentro dos núcleos atômicos.
Produção de novos elementos: serve como ponto de partida para a síntese de elementos ainda mais pesados, explorando os limites da tabela periódica.
Estudo de propriedades químicas e físicas: contribui para o entendimento das tendências periódicas e das propriedades dos elementos transactinídeos.
Dada a sua natureza radioativa, são necessárias algumas precauções com o roentgênio para garantir a segurança durante sua manipulação e estudo. Logo, é fundamental que medidas de proteção sejam adotadas para evitar a exposição direta e a contaminação tanto dos pesquisadores quanto do ambiente ao redor. Em vista disso, destacamos alguns cuidados importantes:
É preciso utilização de roupas de proteção, luvas e óculos de segurança para minimizar a exposição direta à radiação.
A realização de experimentos deve ocorrer em instalações especializadas, como laboratórios com controle de radiação e sistemas de ventilação apropriados.
São necessários detectores de radiação e sistemas de monitoramento contínuo para medir e controlar os níveis de radiação no ambiente, bem como o treinamento dos operadores e pesquisadores para manuseio seguro e procedimentos de emergência.
Prezar pelo descarte seguro e regulamentado dos resíduos radioativos gerados durante a pesquisa para evitar contaminação ambiental.
O roentgênio foi descoberto em 1994 por uma equipe de cientistas do Instituto de Pesquisas de Íons Pesados (GSI Helmholtz), localizado em Darmstadt, Alemanha. A descoberta ocorreu quando os pesquisadores bombardearam um alvo de bismuto-209 com íons de níquel-64 em um acelerador de partículas. A colisão resultou na fusão dos núcleos, criando o elemento de número atômico 111, posteriormente denominado roentgênio em homenagem ao físico alemão Wilhelm Conrad Röentgen. Desde então, esse elemento tem sido objeto de pesquisas, principalmente em física nuclear e química de elementos superpesados.
Nesse sentido, as descobertas têm contribuído para o entendimento das tendências periódicas nos elementos superpesados e dos limites da estabilidade nuclear. Nos anos que se seguiram, várias equipes de cientistas em diferentes laboratórios ao redor do mundo continuaram a investigá-lo, sintetizando novos isótopos e estudando suas características. No entanto, ele é um elemento que só pode ser produzido em pequenas quantidades em ambientes controlados, e, até hoje, continua a ser uma janela para explorar os mistérios da química e da física em condições extremas.
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O roentgênio foi nomeado em homenagem a Wilhelm Röntgen, o físico que descobriu os raios-X, uma forma de radiação eletromagnética.
Embora esteja posicionado no grupo 11, os efeitos relativísticos fazem com que o roentgênio possa exibir comportamentos químicos distintos de seus similares mais leves como ouro e prata.
Fontes
ARMBRUSTER, P.; MÜNZENBERG, G. An experimental paradigm opening the world of superheavy elements. The European Physical Journal H, [s. l.], v. 37, n. 2, p. 237–309, 2012. Disponível em: http://link.springer.com/10.1140/epjh/e2012-20046-7.
CONRADIE, J.; GHOSH, A. Theoretical Search for the Highest Valence States of the Coinage Metals: Roentgenium Heptafluoride May Exist. Inorganic Chemistry, [s. l.], v. 58, n. 13, p. 8735–8738, 2019. Disponível em: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.inorgchem.9b01139.
CORISH, J.; ROSENBLATT, G. M. Name and symbol of the element with atomic number 111 (IUPAC Recommendations 2004). Pure and Applied Chemistry, [s. l.], v. 76, n. 12, p. 2101–2103, 2004. Disponível em: https://www.degruyter.com/document/doi/10.1351/pac200476122101/html.
DELLINGER, F. et al. Upper limits for the existence of long-lived isotopes of roentgenium in natural gold. Physical Review C, [s. l.], v. 83, n. 1, p. 015801, 2011. Disponível em: https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevC.83.015801.
DEMISSIE, T. B. Roentgenium generation. Nature Chemistry, [s. l.], v. 10, n. 9, p. 992–992, 2018. Disponível em: https://www.nature.com/articles/s41557-018-0131-7.
ELEMENT 111 IS NAMED ROENTGENIUM. Chemistry International -- Newsmagazine for IUPAC, [s. l.], v. 27, n. 1, 2005. Disponível em: https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/ci.2005.27.1.16a/html.
MUÑOZ-CASTRO, A. et al. Relativistic effects in bonding and isomerization energy of the superheavy roentgenium (111Rg) cyanide. Polyhedron, [s. l.], v. 39, n. 1, p. 113–117, 2012. Disponível em: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0277538712001702.
NATIONAL CENTER FOR BIOTECHNOLOGY INFORMATION. PubChem. PubChem Element Summary for AtomicNumber 111, Roentgenium. [S.l.]. National Library of Medicine (US), National Center for Biotechnology Information, 2024. Disponível em: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/element/111.
SOWMYA, N.; MANJUNATHA, H. C. Investigations on the Synthesis and Decay Properties of Roentgenium. Brazilian Journal of Physics, [s. l.], v. 50, n. 3, p. 317–330, 2020. Disponível em: http://link.springer.com/10.1007/s13538-020-00747-w.
WILBUR, D. S. Enigmatic astatine. Nature Chemistry, [s. l.], v. 5, n. 3, p. 246–246, 2013. Disponível em: https://www.nature.com/articles/nchem.1580.
WINTER, M. Tableau périodique des éléments Roentgenium. In: LA CHIMIE DU BLOC-D. [S. l.]: EDP Sciences, 2020. p. iv–v. Disponível em: https://www.degruyter.com/document/doi/10.1051/978-2-7598-2144-0.c001/html.
Fonte: Brasil Escola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/roentgenio-rg.htm