Copernício (Cn)

O copernício (Cn) é um elemento químico de número atômico 112. É um elemento superpesado e radioativo, localizado no sétimo período da Tabela Periódica, no grupo 12. Suas características químicas são pouco conhecidas, mas suspeita-se de que seu comportamento se aproxime mais dos gases nobres do que dos demais elementos de seu grupo.

O copernício pode ser sintetizado via reações de fusão em aceleradores de partículas. Sua sintetização necessita de grande energia e tem uma baixíssima taxa de produção: cerca de um átomo por semana. Seu nome faz alusão ao famoso astrônomo Nicolau Copérnico.

Leia também: Seabórgio — elemento sintético, de número atômico 106, que homenageia o célebre cientista Glenn Seaborg

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre o copernício
• 2 - Propriedades do copernício
• 3 - Características do copernício
• 4 - Obtenção do copernício
• 5 - Precauções com o copernício
• 6 - História do copernício

Resumo sobre o copernício

• O copernício é um elemento químico representado por Cn.
• Tem número atômico 112.
• É um elemento químico superpesado, estando no sétimo período da Tabela Periódica, no grupo 12.
• Suas características ainda são objeto de estudo. Todavia, sustenta-se que ele tenha um comportamento mais próximo dos gases nobres do que dos demais elementos do seu grupo.
• Seu isótopo mais estável, de massa 285, tem meia-vida na faixa dos 30 segundos.
• Pode ser obtido por meio de reações de fusão em aceleradores de partícula, com uma baixíssima taxa de rendimento (cerca de poucos átomos por semana).
• O nome copernício faz alusão ao astrônomo lendário Nicolau Copérnico.

Propriedades do copernício

• Símbolo: Cn
• Número atômico: 112
• Massa atômica: 285 u.m.a
• Configuração eletrônica: [Rn] 7s² 5f¹⁴ 6d¹⁰
• Série química: grupo 12, transactinídeos, elementos superpesados, elementos radioativos.

Características do copernício

Muito pouco se conhece da química do copernício, elemento de número atômico 112 e de símbolo Cn. Sua entrada na Tabela Periódica é recente, de 2009.

Estudos e cálculos indicam que o copernício, em temperatura ambiente, apresenta-se como um líquido volátil, com temperatura de fusão de cerca de 283 ± 11 K, temperatura de ebulição de 340 ± 10 K, e densidade igual a 14 g.cm⁻³ na temperatura de 300 K, um pouco acima do mercúrio (logo acima do copernício na Tabela Periódica).

Por conta de efeitos quânticos relativísticos, não é tão semelhante quimicamente aos demais elementos do grupo 12 da Tabela Periódica (Zinco - Zn, Cádmio - Cd, e Mercúrio - Hg). Alguns estudos experimentais indicam uma aproximação química desse elemento com os gases nobres. Um exemplo é a reatividade do copernício com flúor (F), que se comporta de maneira muito similar ao xenônio (Xe), formando di e tetrafluoretos, CnF₂ e CnF₄, termodinamicamente estáveis.

Alguns resultados publicados indicam que o copernício tem mais semelhança com os gases nobres, como xenônio e radônio (Rn), do que o próprio oganessônio (Og, Z = 118), um gás nobre. Assim, é visto como uma espécie de “gás nobre clandestino” do sétimo período.

Ainda assim, observou-se que átomos de copernício foram absorvidos em uma superfície de ouro, propriedade mais semelhante ao mercúrio. Essas observações poderiam indicar certa interação metálica entre o copernício e o ouro.

O isótopo mais estável do copernício já detectado foi o ²⁸⁵Cn, com tempo de meia-vida na faixa dos 29-30 segundos.

Obtenção do copernício

Como outros elementos superpesados, o copernício é sintetizado por reações de fusão nuclear. A questão é que essas reações exigem aceleradores de partículas, em que um isótopo mais leve colide com um isótopo mais pesado, num rendimento baixíssimo, de poucos átomos (algumas vezes até mesmo um único átomo) a cada semana, às vezes até mesmo no intervalo de um mês.

Depois, como os elementos formados são radioativos e com baixo tempo de meia-vida, começam a sofrer decaimentos alfa rapidamente. Para a identificação, faz-se necessário montar um verdadeiro quebra-cabeça com os isótopos formados nas inúmeras reações de decaimento para se confirmar a formação dos isótopos.

No caso do copernício, sua primeira produção se deu pela utilização de um feixe de isótopos de ⁷⁰Zn (Z = 30) que bombardeou um alvo de isótopos de ²⁰⁸Pb (Z = 82), totalizando, assim, 112 prótons.

\(_{30}^{70}\text{Zn}\ + \ _{82}^{208}\text{Pb} \rightarrow _{112}^{278}\text{Cn} \rightarrow _{112}^{277}\text{Cn}\ + \ _{0}^{1}\text{n} \)

Dada a maior probabilidade de repulsão por conta das cargas dos prótons, essa reação exige altos níveis de energia para que a fusão seja alcançada. Há, depois, uma grande liberação de energia, e o núcleo quente de copernício sintetizado então se resfria e emite um nêutron, originando o isótopo 277.

Isótopos mais pesados do copernício, A = 282 e A = 283, foram alcançados de forma semelhante, mediante fusão do ²³⁸U (Z = 92) com o ⁴⁸Ca (Z = 20). O isótopo ²⁸⁵Cn, mais estável, pode ser obtido por meio do decaimento alfa do isótopo 289 do fleróvio (Z = 114), sintetizado pela fusão entre ²⁴⁴Pu (Z = 94) e ⁴⁸Ca (Z = 20):

\(_{20}^{48}\text{Ca}\ + \ _{94}^{244}\text{Pu} \rightarrow _{114}^{289}\text{Fl} + 3 \, _{0}^{1}\text{n} \rightarrow _{112}^{285}\text{Cn}\ + \ _{2}^{4}\alpha\)

Precauções com o copernício

O copernício não foi ainda obtido em quantidades suficientes para se dizer quais os riscos associados à sua manipulação, uma vez que ela é restrita. Entretanto, sendo um elemento radioativo, a radiação sempre é uma preocupação. De todo modo, sua produção sempre ocorre em ambientes altamente controlados, em laboratórios de alta tecnologia, onde esses riscos são previstos e, portanto, minimizados.

Veja também: Polônio — elemento químico extremamente radioativo e letal

História do copernício

Os primeiros átomos do copernício foram produzidos no famoso Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI, traduzido livremente como Centro de Pesquisas de Íons Pesados), localizado em Darmstadt, Alemanha; e foram anunciados, em 1996, pelo cientista Sigurd Hofmann. Segundo Hofmann, apesar de todos os esforços, apenas um único átomo do copernício foi sintetizado em uma semana inteira de trabalho.

Apenas quatro anos depois, no ano 2000, é que os cientistas do GSI chegaram a um segundo átomo do copernício. No ano de 2004, mais dois átomos do elemento foram sintetizados no laboratório japonês Riken, confirmando, assim, os dados obtidos pelos alemães. Assim, a União Internacional de Química Pura e Aplicada (Iupac) pôde, enfim, confirmar a descoberta do copernício, creditando-a aos cientistas do GSI.

Em abril de 2009, os cientistas do GSI puderam sugerir um nome para o novo elemento de número atômico 112. A equipe era formada por 21 cientistas de diversas nacionalidades, e a discussão para tal levou cerca de um mês, considerando-se ainda sugestões de estudantes e do público geral.

Chegaram então ao nome de copernício, com símbolo Cn, em homenagem ao lendário astrônomo Nicolau Copérnico, que também foi muito influente no pensamento político e filosófico de sua época, contribuindo para o crescimento e desenvolvimento da ciência moderna. Segundo Hofmann, assim como planetas orbitam objetos maiores, algo estudado por Copérnico, em átomos, de certa forma, elétrons orbitam o núcleo.

Crédito de imagem

^[1] Alan_York / Shutterstock

Fontes

HOFFMAN, D. C.; LEE, D. M.; PERSHINA, V. Transactinide Elements and Future Elements. In: The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. Cap. 14. p. 1652-1752. jan. 2006.

HOFMANN, S. Welcome copernicum? Nature Chemistry. v. 2, p. 146, fev. 2010.

MEWES, J. M.; SMITS, O. R.; KRESSE, G.; SCHWERDTFEGER, P. Copernicium: A Relativistic Noble Liquid. Angew. Chem. Int. Ed. v. 58, p. 17964-17968, 2019.

OGANESSIAN, Y. T. et al. Measurements of cross sections and decay properties of the isotopes of elements 112, 114, and 116 produced in the fusion reactions ^233,238U, ²⁴²Pu, and ²⁴⁸Cm + ⁴⁸Ca. Physical Review. v. 70, 2004.

OGANESSIAN, Y. T. et al. Synthesis of Superheavy Nuclei in the ⁴⁸Ca + ²⁴⁴Pu Reaction. Physical Review Letters. v. 83, n. 16, 1999.