Fatos dos elementosa história de cada elemento

Do hidrogênio ao oganésson, o jogo dá a cada elemento um fato. Esta página resume os melhores e explica onde os elementos foram feitos.

Cada elemento da tabela periódica tem a sua história. O hélio foi encontrado no espectro do Sol antes de ser encontrado na Terra. O ouro provavelmente veio de fusões de estrelas de nêutrons. O tecnécio foi o primeiro elemento artificial. O jogo dá um fato para cada elemento, do hidrogênio ao oganessônio. Esta página escolhe os mais representativos e os agrupa por "de onde veio e para que serve".

A origem dos elementos não é acaso. As estrelas forjaram os elementos da tabela periódica passo a passo, e a frase "somos todos poeira de estrelas" ficou popular a partir daquele artigo de revisão (Burbidge, Burbidge, Fowler e Hoyle, Reviews of Modern Physics, 1957).

Os três primeiros elementos do universo

ElementoUm fato
Hidrogênio (H)Cerca de três quartos da matéria comum do universo é hidrogênio.
Hélio (He)Encontrado pela primeira vez no espectro do Sol em 1868, e só depois na Terra. O nome vem da palavra grega para "Sol".
Lítio (Li)O universo contém cerca de três vezes menos lítio do que a teoria do Big Bang prevê. Esse é o "problema do lítio", ainda sem solução.

Ralph Alpher e George Gamow foram os primeiros a calcular como os elementos leves se formaram no Big Bang (Alpher, Bethe e Gamow, Physical Review, 1948). O fato de o lítio ficar "três vezes abaixo" mostra que a teoria ainda tem pontas soltas.

Elementos feitos nas estrelas

ElementoUm fato
Carbono (C)O elemento que forma o esqueleto de toda a vida conhecida. Fundir três núcleos de hélio em carbono exige que o carbono-12 tenha um nível de energia especial.
Oxigênio (O)O elemento mais abundante da crosta terrestre em massa, cerca de 46%. No universo, só o hidrogênio e o hélio são mais abundantes.
Ferro (Fe)Os núcleos de ferro são ligados de forma extremamente firme. Quando a fusão numa estrela chega ao ferro, ela já não libera energia, e o núcleo colapsa.
Bário (Ba)Formado principalmente no processo lento de captura de nêutrons no fim da vida de estrelas de baixa massa.

Fred Hoyle previu esse nível de energia especial do carbono, e os experimentos o confirmaram depois (Hoyle, The Astrophysical Journal Supplement, 1954).

Elementos que as estrelas não fazem

O berílio e o boro estão entre as poucas exceções. O berílio é destruído dentro das estrelas, e quase todo o berílio do universo vem de raios cósmicos que quebram núcleos mais pesados. O boro, como o berílio, vem principalmente da espalação por raios cósmicos.

Os elementos mais pesados vêm de estrelas de nêutrons. Quase todo o európio vem do processo r, de captura rápida de nêutrons, e os astrônomos o usam para rastrear fusões de estrelas de nêutrons. A maior parte do ouro da Terra provavelmente veio de fusões de estrelas de nêutrons, embora a maior parte do ouro da Terra tenha afundado para o núcleo há muito tempo. A matéria lançada por uma fusão de estrelas de nêutrons contém grandes quantidades de elementos pesados, e o ouro do seu anel provavelmente veio de uma colisão assim (Kasen et al., Nature, 2017).

Elementos sem os quais a vida não vive

  • Nitrogênio: Cerca de 78% da atmosfera da Terra é nitrogênio, e as proteínas e o DNA da vida não existem sem ele.
  • Fósforo: O esqueleto do DNA e o ATP, a moeda de energia da célula, precisam de fósforo. Ele é relativamente escasso no universo.
  • Magnésio: No centro de uma molécula de clorofila há um átomo de magnésio.
  • Cálcio: O principal componente dos ossos, dos dentes e das conchas.
  • Cobalto: No centro da vitamina B12 há um átomo de cobalto.
  • Molibdênio: O núcleo da enzima nitrogenase contém molibdênio, de que os seres vivos precisam para transformar o nitrogênio do ar em nutrientes.
  • Manganês: O centro da etapa de quebra da água na fotossíntese é um aglomerado de átomos de manganês e cálcio.
  • Iodo: O corpo humano precisa de iodo para produzir os hormônios da tireoide.

Houve um caso que causou alvoroço e depois foi derrubado. O arsênio é quimicamente parecido com o fósforo e, em 2010, um artigo afirmou ter encontrado bactérias que usam arsênio no lugar do fósforo. A afirmação foi refutada depois.

Elementos que os humanos usam

ElementoUm fato
Cobre (Cu)Um dos primeiros metais fundidos pelos humanos.
Estanho (Sn)Uma liga de cobre e estanho é o bronze.
Alumínio (Al)O metal mais abundante da crosta terrestre, mas só foi extraído no século XIX e, por um tempo, foi mais caro que o ouro.
Silício (Si)O segundo elemento mais abundante da crosta terrestre e o astro dos chips e da areia.
Neodímio (Nd)O neodímio–ferro–boro é o ímã permanente mais forte até hoje.
Índio (In)O óxido de índio e estanho é transparente e conduz eletricidade, um material-chave das telas sensíveis ao toque.
Césio (Cs)A frequência de vibração dos átomos de césio define o "segundo" no Sistema Internacional de Unidades.
Tungstênio (W)O metal com o ponto de fusão mais alto, cerca de 3.422°C.

Cor e luz

O vermelho dos letreiros de neon vem do neônio. A luz amarela dos postes vem de lâmpadas de sódio. O vermelho dos fogos de artifício vem do estrôncio. O vermelho de um rubi vem de uma pequena quantidade de cromo nele. Os antigos egípcios usavam minerais de antimônio em pó para desenhar o delineador dos olhos.

Radioatividade e elementos artificiais

  • Rádio: Descoberto pelos Curie, já foi acrescentado a cosméticos e bebidas antes de se entenderem seus perigos.
  • Polônio: Descoberto pelos Curie em 1898 e batizado em homenagem à terra natal de Marie Curie, a Polônia.
  • Urânio: A meia-vida do urânio-238 é de cerca de 4,5 bilhões de anos, comparável à idade da Terra.
  • Tório: A meia-vida do tório-232 é de cerca de 14 bilhões de anos, comparável à idade do universo.
  • Tecnécio: O primeiro elemento artificial, sintetizado em 1937. Não tem isótopo estável.
  • Plutônio: O calor do decaimento do plutônio-238 alimenta sondas de espaço profundo, como as Voyager.
  • Einstênio: Descoberto em 1952 nos destroços do primeiro teste de bomba de hidrogênio.
  • Oganessônio: O elemento mais pesado conhecido, número atômico 118, sintetizado pela primeira vez em 2002.

As pessoas nos nomes dos elementos

Os nomes dos elementos transurânicos quase parecem uma lista de cientistas. O neptúnio leva o nome de Netuno, assim como o urânio leva o de Urano. O cúrio leva o nome dos Curie. O férmio, de Fermi. O mendelévio, de Mendeleiev. O nobélio, de Nobel. O laurêncio, de Ernest Lawrence, inventor do cíclotron. O rutherfórdio, de Rutherford. O seabórgio, do químico Glenn Seaborg, que ainda estava vivo quando o elemento foi batizado. O meitnério, de Lise Meitner, uma das descobridoras da fissão nuclear. O copernício, de Copérnico.

Um lembrete: estes são os cartões de fatos do jogo

Todos os fatos desta página vêm da tabela de elementos do jogo. De onde os elementos vêm é assunto de outra página, "Forjas dos elementos", agrupada por fonte. O artigo de Rutherford nos diz que a massa de um átomo se concentra em um núcleo extremamente pequeno, o ponto de partida para entender os elementos (Rutherford, Philosophical Magazine, 1911).

Base real

  • Hidrogênio (H): cerca de três quartos da matéria comum do universo é hidrogênio.

  • Hélio (He): visto pela primeira vez no espectro do Sol em 1868 e só depois na Terra; o nome vem do grego para "sol".

  • Lítio (Li): o lítio observado no universo é cerca de três vezes menor que o previsto pela teoria do Big Bang, e esse é o "problema do lítio", ainda não resolvido.

  • Berílio (Be): as estrelas destroem o berílio em seu interior, e quase todo o berílio do universo vem de raios cósmicos que estilhaçam núcleos mais pesados.

  • Boro (B): como o berílio, o boro do universo vem principalmente da espalação por raios cósmicos.

  • Carbono (C): o elemento-esqueleto de toda a vida conhecida. Para três núcleos de hélio se fundirem em carbono, o carbono-12 precisa ter um nível de energia especial.

  • Nitrogênio (N): cerca de 78% da atmosfera da Terra é nitrogênio, e as proteínas e o DNA da vida não podem passar sem ele.

  • Oxigênio (O): o elemento mais abundante da crosta terrestre em massa, cerca de 46%. No universo, o oxigênio é o terceiro elemento mais abundante, depois do hidrogênio e do hélio.

  • Neônio (Ne): o vermelho dos letreiros de neon vem do neônio.

  • Sódio (Na): o sódio queima num amarelo vivo na chama, e a luz amarela dos postes vem de lâmpadas de sódio.

  • Magnésio (Mg): no centro de uma molécula de clorofila há um átomo de magnésio.

  • Alumínio (Al): o metal mais abundante da crosta terrestre, mas só foi extraído no século XIX e por um tempo foi mais caro que o ouro.

  • Silício (Si): o segundo elemento mais abundante da crosta terrestre, e a estrela tanto dos chips quanto da areia.

  • Fósforo (P): o esqueleto do DNA e do ATP, a moeda de energia da célula, ambos precisam de fósforo, que é relativamente escasso no universo.

  • Argônio (Ar): cerca de 0,93% da atmosfera da Terra é argônio, vindo principalmente do decaimento do potássio-40 nas rochas.

  • Potássio (K): o potássio-40 das bananas é levemente radioativo.

  • Cálcio (Ca): o principal componente de ossos, dentes e conchas.

  • Cromo (Cr): o vermelho de um rubi vem de uma pequena quantidade de cromo nele.

  • Ferro (Fe): os núcleos de ferro são ligados com extrema firmeza, então a fusão estelar até o ferro não libera mais energia, e o núcleo então colapsa.

  • Níquel (Ni): o núcleo da Terra é feito principalmente de ferro e níquel.

  • Cobre (Cu): um dos primeiros metais fundidos pelos humanos.

  • Gálio (Ga): seu ponto de fusão é de cerca de 30 °C, então derrete na palma da mão.

  • Germânio (Ge): em 1871, Mendeleev previu sua existência, chamando-o de "eka-silício"; ele foi encontrado 15 anos depois.

  • Bromo (Br): um dos dois elementos líquidos à temperatura ambiente; o outro é o mercúrio.

  • Estrôncio (Sr): o vermelho dos fogos de artifício vem do estrôncio.

  • Zircônio (Zr): os cristais de zircão são muito duráveis, e os grãos minerais mais antigos da Terra são zircões de 4,4 bilhões de anos.

  • Tecnécio (Tc): o primeiro elemento artificial, sintetizado em 1937, sem nenhum isótopo estável.

  • Prata (Ag): o melhor condutor elétrico entre todos os metais.

  • Estanho (Sn): uma liga de cobre e estanho é o bronze.

  • Iodo (I): o corpo humano precisa de iodo para fazer os hormônios da tireoide.

  • Césio (Cs): a frequência de vibração dos átomos de césio define o "segundo" no Sistema Internacional de Unidades.

  • Bário (Ba): formado principalmente no processo lento de captura de nêutrons no fim da vida de estrelas de baixa massa.

  • Neodímio (Nd): o neodímio-ferro-boro é o ímã permanente mais forte disponível hoje.

  • Promécio (Pm): o único lantanídeo sem isótopo estável.

  • Európio (Eu): quase todo vem da captura rápida de nêutrons, e os astrônomos o usam para rastrear fusões de estrelas de nêutrons.

  • Tungstênio (W): o metal de maior ponto de fusão, cerca de 3422 °C.

  • Ósmio (Os): o elemento natural mais denso.

  • Irídio (Ir): o irídio encontrado anormalmente enriquecido na camada do fim do Cretáceo revelou aquele impacto de asteroide.

  • Platina (Pt): um material essencial nos catalisadores do escapamento dos carros.

  • Ouro (Au): a maior parte do ouro da Terra provavelmente veio de fusões de estrelas de nêutrons; a maior parte do ouro da Terra afundou no núcleo há muito tempo.

  • Mercúrio (Hg): o único metal líquido à temperatura ambiente.

  • Chumbo (Pb): o ponto final das cadeias de decaimento do urânio e do tório.

  • Bismuto (Bi): durante muito tempo se achou que era o elemento estável mais pesado; em 2003 descobriu-se que ele é levemente radioativo, com meia-vida mais de um bilhão de vezes a idade do universo.

  • Polônio (Po): descoberto pelos Curie em 1898 e batizado em homenagem à terra natal de Marie Curie, a Polônia.

  • Rádio (Ra): descoberto pelos Curie, já foi adicionado a cosméticos e bebidas, e só depois seu perigo foi reconhecido.

  • Tório (Th): a meia-vida do tório-232 é de cerca de 14 bilhões de anos, comparável à idade do universo.

  • Urânio (U): a meia-vida do urânio-238 é de cerca de 4,5 bilhões de anos, comparável à idade da Terra.

  • Plutônio (Pu): o calor do decaimento do plutônio-238 gera eletricidade para sondas de espaço profundo como as Voyager.

  • Einstênio (Es): descoberto em 1952 nos destroços do primeiro teste de bomba de hidrogênio.

  • Oganessônio (Og): o elemento conhecido mais pesado, número atômico 118, sintetizado pela primeira vez em 2002.

  • Flúor (F): o creme dental com flúor deixa o esmalte dos dentes mais forte.

  • Enxofre (S): o enxofre das fumarolas vulcânicas e o cheiro de ovo podre do sulfeto de hidrogênio vêm ambos do enxofre.

  • Cloro (Cl): foi usado como gás venenoso na Primeira Guerra Mundial.

  • Escândio (Sc): o "eka-boro" previsto por Mendeleev, descoberto em 1879.

  • Titânio (Ti): forte, leve e resistente à corrosão, costuma ser usado em articulações artificiais e estruturas de aviões.

  • Vanádio (V): as células sanguíneas de algumas ascídias concentram vanádio num nível milhões de vezes maior que o da água do mar.

  • Manganês (Mn): o núcleo do sítio de quebra da água na fotossíntese, um aglomerado de átomos de manganês e cálcio.

  • Cobalto (Co): no centro da vitamina B12 há um átomo de cobalto.

  • Zinco (Zn): cerca de 300 enzimas do corpo humano precisam de zinco.

  • Arsênio (As): quimicamente parecido com o fósforo. Em 2010, um artigo afirmou ter encontrado uma bactéria que usava arsênio no lugar do fósforo, e depois isso foi refutado.

  • Selênio (Se): o nome vem do grego para "lua", e forma um par com o telúrio, batizado em referência à "Terra".

  • Criptônio (Kr): de 1960 a 1983, o metro foi definido como 1.650.763,73 comprimentos de onda de uma linha espectral do criptônio-86.

  • Rubídio (Rb): os relógios atômicos de rubídio são menores que os de césio, e os satélites de navegação os carregam.

  • Ítrio (Y): o óxido de ítrio, bário e cobre foi o primeiro material a se tornar supercondutor acima da temperatura do nitrogênio líquido.

  • Nióbio (Nb): os ímãs supercondutores do Grande Colisor de Hádrons usam uma liga de nióbio e titânio.

  • Molibdênio (Mo): o núcleo da nitrogenase contém molibdênio, e os seres vivos não conseguem transformar o nitrogênio do ar em nutrientes sem ele.

  • Paládio (Pd): consegue absorver gás hidrogênio equivalente a 900 vezes o próprio volume.

  • Cádmio (Cd): o cádmio das baterias de níquel-cádmio é tóxico, e a "doença itai-itai" do Japão foi causada por poluição por cádmio.

  • Índio (In): o óxido de índio e estanho é transparente e conduz eletricidade, e é um material essencial para telas sensíveis ao toque.

  • Antimônio (Sb): os antigos egípcios desenhavam o delineador dos olhos com um pó de minerais que continham antimônio.

  • Xenônio (Xe): em 1962, Bartlett sintetizou o primeiro composto de gás nobre, feito com xenônio.

  • Lantânio (La): o primeiro dos lantanídeos, muitas vezes encontrado no vidro de alto índice de refração das lentes de câmera.

  • Cério (Ce): o principal componente das pedras de isqueiro é uma liga de cério e ferro.

  • Gadolínio (Gd): os agentes de contraste usados em exames de ressonância magnética contêm gadolínio.

  • Hólmio (Ho): o hólmio tem o maior momento magnético entre os elementos naturais.

  • Érbio (Er): os amplificadores de fibra dopados com érbio permitem que sinais ópticos atravessem oceanos.

  • Itérbio (Yb): os relógios atômicos ópticos de itérbio estão entre os relógios mais precisos de hoje.

  • Háfnio (Hf): quimicamente muito parecido com o zircônio, só foi separado em 1923.

  • Tântalo (Ta): resistente à corrosão, e os capacitores de tântalo permitem fazer circuitos de celular bem pequenos.

  • Rênio (Re): descoberto em 1925, o último elemento estável a ser descoberto.

  • Tálio (Tl): altamente tóxico, já foi chamado de "o veneno do envenenador".

  • Radônio (Rn): um gás radioativo incolor e inodoro, a segunda maior causa de câncer de pulmão depois do cigarro.

  • Astato (At): pode haver menos de 1 grama dele na crosta terrestre em qualquer momento, o que o torna o elemento natural mais raro.

  • Frâncio (Fr): pode haver apenas algumas dezenas de gramas de frâncio na crosta terrestre em qualquer momento.

  • Actínio (Ac): sua intensa radioatividade faz o actínio brilhar num azul fraco no escuro.

  • Protactínio (Pa): a meia-vida do protactínio-231 é de cerca de 33.000 anos, e é usado para datar sedimentos do fundo do mar.

  • Netúnio (Np): o primeiro elemento transurânico, sintetizado em 1940 e batizado em homenagem a Netuno, assim como o urânio foi batizado em homenagem a Urano.

  • Amerício (Am): os detectores de fumaça domésticos contêm um traço de amerício-241.

  • Cúrio (Cm): batizado em homenagem aos Curie. Os rovers de Marte usam suas partículas alfa para analisar a composição das rochas.

  • Berquélio (Bk): batizado em homenagem a Berkeley, onde foi descoberto.

  • Califórnio (Cf): o califórnio-252 sofre fissão espontânea e libera nêutrons, e é usado para dar a partida em reatores nucleares.

  • Férmio (Fm): batizado em homenagem a Fermi e encontrado, como o einstênio, nos destroços de um teste de bomba de hidrogênio.

  • Mendelévio (Md): batizado em homenagem a Mendeleev.

  • Nobélio (No): batizado em homenagem a Nobel.

  • Laurêncio (Lr): batizado em homenagem a Lawrence, o inventor do cíclotron.

  • Rutherfórdio (Rf): batizado em homenagem a Rutherford.

  • Seabórgio (Sg): batizado em homenagem ao químico Seaborg, que ainda estava vivo quando recebeu o nome.

  • Hássio (Hs): batizado em homenagem ao estado alemão de Hesse.

  • Meitnério (Mt): batizado em homenagem a Lise Meitner, uma das descobridoras da fissão nuclear.

  • Copernício (Cn): batizado em homenagem a Copérnico.

  • Nihônio (Nh): sintetizado no RIKEN, do Japão, o primeiro elemento descoberto na Ásia.

  • Fleróvio (Fl): batizado em homenagem ao Laboratório Flerov de Reações Nucleares da Rússia.

  • Tenesso (Ts): sintetizado pela primeira vez em 2010, batizado em homenagem ao estado americano do Tennessee.

Pesquisas relacionadas

Estes estudos têm relação com o tema, mas não são prova direta do que está nesta página.

  • O artigo αβγ: Alpher e Gamow calcularam como os elementos leves se formaram no Big Bang, e o nome de Bethe foi incluído para fazer “αβγ”.

    Fonte:Alpher, Bethe & Gamow, Physical Review 1948, "The origin of chemical elements"

  • O núcleo atômico: Partículas alfa às vezes voltavam rebatidas de uma folha de ouro, e Rutherford concluiu que a massa do átomo se concentra num núcleo minúsculo.

    Fonte:Rutherford, Philosophical Magazine 1911, "The scattering of α and β particles by matter and the structure of the atom"

  • B²FH: este artigo de cem páginas explicou, passo a passo, como as estrelas forjam os elementos da tabela periódica. Somos todos poeira de estrelas, e é aqui que essa ideia começa.

    Fonte:Burbidge, Burbidge, Fowler & Hoyle, Reviews of Modern Physics 1957, "Synthesis of the elements in stars"

  • A previsão de Hoyle: Para as estrelas produzirem carbono suficiente, Hoyle previu que o carbono-12 precisa ter um nível de energia especial, o que os experimentos depois confirmaram.

    Fonte:Hoyle, The Astrophysical Journal Supplement 1954, "On nuclear reactions occurring in very hot stars. I. The synthesis of elements from carbon to nickel"

  • De onde vem o ouro: O material lançado pelas fusões de estrelas de nêutrons contém grandes quantidades de elementos pesados. O ouro do seu anel provavelmente veio de uma colisão dessas.

    Fonte:Kasen et al., Nature 2017, "Origin of the heavy elements in binary neutron-star mergers from a gravitational-wave event"