Férmio (Fm)

O férmio é um elemento químico sintético transurânico, de símbolo Fm e número atômico 100, pertencente à série dos actinídeos, altamente radioativo e não ocorre naturalmente na crosta terrestre. Em solução aquosa, ele forma complexos com diversos ligantes e, como outros elementos pesados, pode ser tóxico. Nesse contexto, a eletronegatividade dele é relativamente baixa, com um valor de 1,3 na escala de Pauling, indicando uma moderada tendência em atrair elétrons. Ademais, devido à sua radioatividade, ele é utilizado principalmente para fins de pesquisa científica, não possuindo aplicações práticas comerciais.

Leia também: Quais elementos químicos são radioativos?

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre férmio
• 2 - Propriedades do férmio
• 3 - Quais são as características do férmio?
• 4 - Onde o férmio é encontrado?
• 5 - Obtenção do férmio
• 6 - Ocorrência do férmio
• 7 - Aplicações do férmio
• 8 - Precauções com o férmio
• 9 - Curiosidades sobre o férmio
• 10 - História do férmio

Resumo sobre férmio

• Férmio é um metal actinídeo, instável e de difícil obtenção.

• É altamente radioativo e não ocorre naturalmente na Terra.

• Emite radiação alfa, podendo também emitir beta e gama.

• É utilizado principalmente em pesquisas científicas.

• É produzido em aceleradores de partículas e laboratórios especializados.

• Requer proteção rigorosa ao ser manuseado devido à sua radioatividade.

• É necessário uso de equipamentos de proteção e monitoramento de exposição à radiação.

• Deve ser armazenado em recipientes que bloqueiem radiação, como de chumbo.

• Seus resíduos devem ser tratados como materiais radioativos e descartados conforme normas regulamentares.

• Foi descoberto em 1952 em resíduos de explosão termonuclear.

Propriedades do férmio

• Símbolo: Fm.

• Massa atômica: 257 u.

• Número atômico: 100.

• Configuração eletrônica: [Rn] 5f¹² 7s².

• Eletronegatividade: 1,3 (escala Pauling).

• Série química: actinídeos.

• Ponto de fusão: ~1527°C.

• Energia de ionização: 627 kJ/mol (primeira ionização).

• Estado de oxidação: +3.

Quais são as características do férmio?

O férmio, como um metal actinídeo, é um elemento pesado e sólido à temperatura ambiente. Embora muitos detalhes sobre suas características físicas sejam desconhecidos devido à dificuldade de produção e à sua alta radioatividade, sabe-se que ele possui um ponto de fusão elevado, estimado em cerca de 1527°C. Nesse sentido, sua configuração eletrônica sugere que ele possui uma disposição complexa dos elétrons nos orbitais f, característica comum dos actinídeos, que resulta em propriedades metálicas típicas, como a capacidade de conduzir eletricidade e calor.

Além disso, em meio aquoso ele existe na forma iônica Fm³⁺, com um estado de oxidação +3, e pode formar complexos com nitrato, cloreto e outros ligantes orgânicos, bem como coprecipitar hidróxidos e fluoretos. Em contrapartida, dados específicos sobre sua densidade, ponto de ebulição e estrutura cristalina permanecem em grande parte não elucidados devido ao fato de não ser produzido em quantidades extremamente pequenas, tornando difícil a caracterização detalhada de suas propriedades físicas.

Veja também: Mendelévio — outro elemento químico produzido em laboratório

Onde o férmio é encontrado?

Devido à sua natureza sintética, o férmio é encontrado exclusivamente em laboratórios, já que não ocorre e não está disponível na natureza. Diante disso, ele tem sido produzido em aceleradores de partículas, onde átomos de elementos mais leves são bombardeados com partículas para criar núcleos de férmio.

Obtenção do férmio

O férmio é obtido através de processos nucleares em reatores ou aceleradores de partículas, cuja produção envolve a captura de nêutrons por núcleos de elementos mais leves, como o urânio ou o plutônio, que em seguida sofrem uma série de decaimentos beta, resultando na formação de núcleos desse elemento. Esse processo ocorre em ambientes de alta radiação, onde nêutrons são abundantes, como em reatores nucleares de alta potência ou em explosões termonucleares controladas, e envolve as seguintes etapas:

1. Produção de isótopos pesados: é feito o bombardeando de elementos como urânio-238 ou plutônio-239 com nêutrons em um reator nuclear, o que causa a captura de nêutrons pelos núcleos desses elementos, formando isótopos mais pesados, como o califórnio-249.

2. Reação em cadeia: os isótopos formados continuam a capturar nêutrons adicionais, aumentando o número de massa e eventualmente formando isótopos de elementos mais pesados. Por exemplo, o califórnio-249 pode capturar mais nêutrons e sofrer decaimentos beta, transformando-se em curium-250, que pode posteriormente capturar mais nêutrons.

3. Decaimento radioativo: os núcleos formados passam por decaimentos beta, um processo em que um nêutron é transformado em um próton, emitindo um elétron (partícula beta) e uma antineutrino. Essa série de decaimentos aumenta o número atômico do núcleo, criando novos elementos na tabela periódica.

4. Formação do férmio: durante esses processos de captura de nêutrons e decaimentos beta, eventualmente, o núcleo pode atingir a configuração de férmio. Por exemplo, o califórnio-254 pode se transformar em férmio-255 após múltiplas capturas de nêutrons e subsequentes decaimentos.

5. Separação química: por fim, o férmio produzido é então separado do material irradiado por meio de técnicas de separação química, que isolam os átomos de férmio dos outros produtos de reação e resíduos. Devido à sua instabilidade e alta radioatividade, as quantidades de férmio isoladas são extremamente pequenas.

Ocorrência do férmio

Até aqui já deve ter ficado claro que o férmio ocorre exclusivamente de forma artificial, mas não se limita apenas a isso, visto que existem vários isótopos conhecidos, em um total de 21 variando em massa de 242 a 260, contudo todos são altamente radioativos e com meias-vidas relativamente curtas, sendo os mais comuns:

• Férmio-255: é um dos seus isótopos mais estáveis, com uma meia-vida de aproximadamente 20,07 horas.
• Férmio-256: possui uma meia-vida de cerca de 2,6 horas e é utilizado para estudos de decaimento alfa.
• Férmio-257: com uma meia-vida de aproximadamente 100,5 dias, é o isótopo de férmio mais estável. Sua relativa longevidade torna-o útil para certos tipos de pesquisas nucleares.

Vale ressaltar que esses isótopos são produzidos em quantidades extremamente pequenas, geralmente em picogramas, devido à dificuldade e complexidade do processo de produção.

Aplicações do férmio

As aplicações do férmio são extremamente limitadas devido à sua alta radioatividade e rápida desintegração. Por isso, estão restritas a contextos de pesquisa altamente especializados, em que seu comportamento raro e complexo pode ser estudado em detalhe, contribuindo para avanços no campo da física nuclear e da química de elementos pesados. Em meio a isso, podemos citar alguns exemplos do seu uso:

• É utilizado em estudos de decaimento alfa e fissão espontânea, os quais ajudam os cientistas a entender melhor as propriedades nucleares e a estabilidade dos elementos pesados, contribuindo para o conhecimento dos processos de formação de elementos no universo e das interações nucleares.

• É importante para pesquisas sobre elementos transurânicos, porquanto tais estudos exploram as propriedades químicas e físicas de elementos que não são encontrados na natureza, ajudando a expandir a tabela periódica e a compreensão dos limites da química elementar.

• Em certos casos, ele pode ser usado como alvo em reações nucleares para a síntese de elementos mais pesados. Isso é feito bombardeando núcleos de férmio com partículas subatômicas, na tentativa de criar novos elementos que ainda não foram observados.

Precauções com o férmio

Devido à sua alta radioatividade, o férmio emite radiação alfa e, em alguns casos, pode também emitir radiação beta e gama. Embora as partículas alfa não penetrem profundamente na pele, elas são extremamente perigosas se inaladas ou ingeridas. Sendo assim, são necessárias algumas precauções durante o seu manuseio e armazenamento, como, por exemplo:

• Uso de proteção adequada, como luvas, aventais de chumbo e máscaras faciais, além de câmaras de manipulação blindadas para proteger contra a radiação.

• Os trabalhos devem ser realizados em laboratórios especializados com áreas de contenção de radiação, sistemas de ventilação e filtragem para evitar a dispersão de material radioativo.

• É essencial utilizar capelas de fluxo laminar ou câmaras de contenção para prevenir a liberação de partículas radioativas no ambiente.

• Os pesquisadores e técnicos devem usar dosímetros para monitorar a exposição à radiação em tempo real, para garantir que os níveis de exposição se mantenham dentro dos limites seguros estabelecidos por regulamentos de segurança nuclear.

• Ele deve ser armazenado em recipientes adequados que bloqueiem a radiação, geralmente feitos de chumbo ou outros materiais densos, os quais devem ser mantidos em locais seguros e marcados com sinais de perigo de radiação.

• Os resíduos devem ser tratados como materiais radioativos e descartados de acordo com as normas regulamentares. Isso inclui armazenamento temporário em locais seguros até que possam ser transportados para instalações de descarte de resíduos radioativos.

Saiba mais: Como funciona uma bomba atômica?

Curiosidades sobre o férmio

• O nome "férmio" é uma homenagem ao físico italiano Enrico Fermi, conhecido por seu trabalho pioneiro em física nuclear e pela criação do primeiro reator nuclear.

• O férmio-255 foi o primeiro isótopo desse elemento a ser identificado.

• É o elemento químico mais pesado formado por meio de bombardeio de nêutrons de elementos químicos mais leves.

História do férmio

A história do férmio começou em 1952, durante a análise dos produtos de uma explosão termonuclear realizada nos Estados Unidos. O elemento foi descoberto por uma equipe liderada por Albert Ghiorso, do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, enquanto estudavam os resíduos deixados pela detonação da bomba de hidrogênio.

Nesse contexto, a descoberta foi feita de maneira indireta, pois os cientistas não tinham acesso direto aos resíduos da explosão. Em vez disso, eles examinaram materiais que tinham sido expostos a detritos radioativos transportados pela atmosfera, os quais foram então enviados para diversos laboratórios, onde a equipe de Ghiorso identificou novos elementos, incluindo o férmio.

A identificação do férmio como um novo elemento foi confirmada através de suas características de decaimento alfa, que diferiam dos elementos conhecidos na época. Nesse sentido, ele foi nomeado em homenagem ao físico italiano Enrico Fermi, um dos principais desenvolvedores da Física Nuclear e conhecido por seu papel na construção do primeiro reator nuclear. O símbolo químico “Fm” foi atribuído ao elemento, e ele foi classificado como parte da série dos actinídeos, um grupo de elementos pesados e radioativos.

Desde sua descoberta, ele tem sido produzido apenas em pequenas quantidades, ou seja, sua obtenção é difícil pela raridade e dificuldade de produção, bem como pela alta radioatividade dos isótopos produzidos. Sendo assim, a pesquisa sobre esse elemento e seus isótopos é, portanto, limitada e foca principalmente estudos científicos e entender as propriedades dos elementos transurânicos, que ajudam a expandir o conhecimento sobre a estrutura nuclear e os limites da tabela periódica, contribuindo para a compreensão das forças que mantêm os núcleos atômicos coesos.

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