A composição química de gemas e minerais

 

As propriedades químicas dos minerais refletem principalmente as propriedades químicas dos átomos presentes em cada um. No entanto, mesmo aqui, essas propriedades dependem da maneira como os átomos estão ligados à estrutura cristalina do mineral . Vamos examinar a propriedade conhecida como solubilidade - a capacidade de um mineral se dissolver em um líquido, como sal e água.

Quase todos os minerais são solúveis em água. Mas a maioria se dissolve a uma extensão tão limitada que passa quase despercebida. Um líquido é chamado de solvente quando sua ação sobre uma substância sólida é quebrar os átomos da estrutura cristalina, dissolvendo-os assim.

Com alguns minerais, nem todos os átomos da estrutura cristalina são levados à solução. Os dois espécimes no canto inferior esquerdo ilustram esse fenômeno para o mineral muscovita. Cristais novos em um espécime contrastam com o outro, à sua direita, que parecem um tanto desbotados.

Se a amostra de aparência fresca fosse submetida a água corrente, os átomos de potássio originalmente presentes na estrutura em camadas se dissolveriam e a muscovita gradualmente mudaria de mica para minerais de argila. Assim é o mineral ilita, a amostra de aparência desbotada.

Na série de grupos de minerais exibidos no lado direito deste caso, diferentes espécimes mostram variações nas propriedades químicas. O grupo do topo representa a faixa de temperaturas nas quais os minerais se fundem ou se transformam em líquidos. O ponto de fusão também é conhecido como temperatura de fusão.

Minerais compostos de átomos que não estão fortemente ligados dentro da estrutura do cristal, derreterão a temperaturas relativamente baixas. No entanto, pode ser necessário muito calor para quebrar as ligações químicas de outros minerais.

O quartzo mineral, por exemplo, só derreterá acima de 1.610 graus Celsius, ou 2.930 graus Fahrenheit. O próximo grupo de minerais não é encontrado em áreas com muita chuva ou alta umidade porque esses minerais se dissolvem facilmente na água. Assim, uma região desértica, como o Vale da Morte, seria um lugar ideal para a formação desses minerais.

A água não é o único líquido que dissolve os minerais. Vários minerais, especialmente alguns dos carbonatos, se dissolvem facilmente em ácido clorídrico diluído. Quando isso acontece, uma reação química libera gás dióxido de carbono.

O borbulhar resultante, ou efervescência, é um auxílio útil na identificação de alguns dos carbonatos mais facilmente solúveis, como calcita, carbonato de cálcio, espécime número 12, que é encontrado em calcários, e dos quais são feitas conchas.

O próximo grupo de minerais apresenta outro tipo de solução bastante comum entre os minerais. Isso é chamado de solução sólida, na qual dois ou mais compostos químicos compartilham a mesma estrutura cristalina, formando uma substância cristalina homogênea. Um mineral que pertence a tal solução sólida não possui uma única composição química fixa.

Em vez disso, sua composição é uma proporção das duas ou mais composições limitantes chamadas membros finais. Esses minerais são comumente nomeados em homenagem aos membros finais com os quais mais se assemelham em composição.

No entanto, membros intermediários às vezes têm sido usados ​​para nomear, como acontece com os feldspatos de plagioclásio. Os plagioclásios são uma série de soluções sólidas com membros finais, albita, contendo sódio e anortita, contendo cálcio, mas também com membros intermediários, como labradorita e oligoclásio, número 27.

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Elementos líquidos

Quais elementos químicos são líquidos em temperatura ambiente?

Atualizado em 23/01/2020 - Por: Marcus Cabral.

 

Existem dois elementos que são líquidos à temperatura tecnicamente designada 'temperatura ambiente' ou 298 K (25 ° C) e um total de seis elementos que podem ser líquidos à temperatura e pressão ambiente reais.

Elementos líquidos a 25 ° C

Temperatura ambiente é um termo pouco definido que pode significar algo entre 20 ° C e 29 ° C. Para a ciência, geralmente é considerado 20 ° C ou 25 ° C. A essa temperatura e pressão comum, apenas dois elementos são líquidos:

• Bromo
• Mercúrio

O bromo (símbolo Br e número atômico 35) é um líquido marrom-avermelhado, com um ponto de fusão de 265,9 K. O mercúrio (símbolo Hg e número atômico 80) é um metal prateado brilhante tóxico, com um ponto de fusão de 234,32 K.

Elementos que se tornam líquidos 25 ° C-40 ° C

Quando a temperatura é um pouco mais quente, existem alguns outros elementos encontrados como líquidos à pressão normal:

• Francium
• Césio
• Gálio
• Rubídio

Todos esses quatro elementos derretem a temperaturas ligeiramente superiores à temperatura ambiente.
 

O Frâncio (símbolo Fr e número atômico 87), um metal reativo e radioativo, derrete cerca de 300 K. O Francium é o mais eletropositivo de todos os elementos. Embora seu ponto de fusão seja conhecido, existe tão pouco desse elemento que é improvável que você veja uma imagem desse elemento na forma líquida.
 

O césio (símbolo Cs e número atômico 55), um metal macio que reage violentamente com a água, derrete a 301,59 K. O baixo ponto de fusão e a maciez de cromo e césio são uma consequência do tamanho de seus átomos. De fato, os átomos de césio são maiores que os de qualquer outro elemento .

O gálio (símbolo Ga e número atômico 31), um metal acinzentado, derrete a 303,3 K. 

O gálio pode ser derretido pela temperatura do corpo, como em uma mão enluvada. Este elemento exibe baixa toxicidade, portanto está disponível online e pode ser usado com segurança em experimentos científicos. Além de derretê-lo na mão, ele pode ser substituído por mercúrio no experimento "coração pulsante" e pode ser usado para fazer colheres que desaparecem quando usadas para mexer líquidos quentes.
 

O rubídio (símbolo Rb e número atômico 37) é um metal reativo macio, branco prateado, com um ponto de fusão de 312,46 K. O rubídio inflama-se espontaneamente para formar óxido de rubídio. Como o césio, o rubídio reage violentamente com a água.

Outros elementos líquidos

Esse estado da matéria de um elemento pode ser previsto com base em seu diagrama de fases. Embora a temperatura seja um fator facilmente controlado, manipular a pressão é outra maneira de causar uma mudança de fase. Quando a pressão é controlada, outros elementos puros podem ser encontrados à temperatura ambiente.  

Um exemplo é o elemento halogênio cloro.

Abundância de elementos no universo

Qual é o elemento mais abundante no universo? 

 

 

 

 

 When a supernova like this one (Cassiopeia A) explodes, it returns hydrogen and helium to the universe, plus heavier elements, such as carbon, oxygen, and silicon. Stocktrek Images / Getty Images 

A composição dos elementos do universo é calculada analisando a luz emitida e absorvida das estrelas, nuvens interestelares, quasares e outros objetos. O telescópio Hubble expandiu bastante nossa compreensão da composição de galáxias e gás no espaço intergalático entre elas. Acredita-se que cerca de 75% do universo consiste em energia escura e matéria escura , que são diferentes dos átomos e moléculas que compõem o mundo cotidiano ao nosso redor. Assim, a composição da maior parte do universo está longe de ser entendida. Entretanto, medições espectrais de estrelas, nuvens de poeira e galáxias nos dizem a composição elementar da porção que consiste em matéria normal.

Elementos mais abundantes na Via Láctea

Esta é uma tabela de elementos na Via Láctea , cuja composição é semelhante a outras galáxias no universo. Lembre-se de que os elementos representam a matéria como a entendemos. Muito mais da galáxia consiste em outra coisa!

Elemento	Número do elemento	Fração de massa (ppm)
hidrogênio	1	739.000
hélio	2	240.000
oxigênio	8	10.400
carbono	6	4.600
néon	10	1.340
ferro	26	1.090
azoto	7	960
silício	14	650
magnésio	12	580
enxofre	16	440

Elemento Mais Abundante do Universo

No momento, o elemento mais abundante no universo é o hidrogênio . Nas estrelas, o hidrogênio se funde em hélio . Eventualmente, estrelas massivas (cerca de 8 vezes mais massivas que o nosso Sol) passam pelo suprimento de hidrogênio. Então, o núcleo do hélio se contrai, fornecendo pressão suficiente para fundir dois núcleos de hélio em carbono. O carbono se funde em oxigênio, que se funde em silício e enxofre. O silício se funde no ferro. A estrela fica sem combustível e fica supernova, liberando esses elementos de volta ao espaço.
 

Portanto, se o hélio se funde em carbono, você deve estar se perguntando por que o oxigênio é o terceiro elemento mais abundante e não o carbono. A resposta é porque as estrelas do universo hoje não são estrelas da primeira geração!  

Quando as estrelas mais novas se formam, elas já contêm mais do que apenas hidrogênio. Desta vez, as estrelas fundem hidrogênio de acordo com o que é conhecido como ciclo CNO (onde C é carbono, N é nitrogênio e O é oxigênio).  

Um carbono e hélio podem se fundir para formar oxigênio. Isso acontece não apenas em estrelas massivas, mas também em estrelas como o Sol, uma vez que entra em sua fase gigante vermelha. O carbono realmente fica para trás quando ocorre uma supernova do tipo II, porque essas estrelas sofrem fusão de carbono em oxigênio com uma conclusão quase perfeita!

Como a abundância de elementos mudará no universo

Não estaremos por perto para vê-lo, mas quando o universo estiver milhares ou milhões de vezes mais antigo do que agora, o hélio poderá ultrapassar o hidrogênio como o elemento mais abundante (ou não, se o hidrogênio suficiente permanecer no espaço para longe de outros átomos) fundir). Depois de muito tempo, é possível que o oxigênio e o carbono se tornem o primeiro e o segundo elementos mais abundantes!

 

Composição do Universo

Então, se a matéria elementar comum não é responsável pela maior parte do universo, como é sua composição? Os cientistas debatem esse assunto e revisam as porcentagens quando novos dados se tornam disponíveis. Por enquanto, acredita-se que a composição de matéria e energia seja:

• 73% de energia escura : A maior parte do universo parece consistir em algo que quase nada sabemos. A energia escura provavelmente não tem massa, mas matéria e energia estão relacionadas.
• 22% Dark Matter : A matéria escura é algo que não emite radiação em nenhum comprimento de onda do espectro. Os cientistas não sabem ao certo o que é exatamente a matéria escura. Não foi observado ou criado em um laboratório. No momento, a melhor aposta é que é matéria escura e fria, uma substância composta de partículas comparáveis ​​aos neutrinos, mas muito mais massiva.
• Gás a 4% : A maior parte do gás no universo é hidrogênio e hélio, encontrado entre as estrelas (gás interestelar). O gás comum não emite luz, embora o espalhe. Gases ionizados brilham, mas não o suficiente para competir com a luz das estrelas. Os astrônomos usam telescópios de infravermelho, raio-x e rádio para imaginar esse assunto.
• 0,04% Estrelas : para os olhos humanos, parece que o universo está cheio de estrelas. É incrível perceber que eles representam uma porcentagem tão pequena da nossa realidade.
• Neutrinos a 0,3% : Neutrinos são pequenas partículas eletricamente neutras que viajam à velocidade da luz.

• 0.03% de elementos pesados : Apenas uma pequena fração do universo consiste em elementos mais pesados ​​que o hidrogênio e o hélio. Com o tempo, esse percentual aumentará.

 

 

 

 

 

 

A encruzilhada da tabela periódica

Ao completar 150 anos, o diagrama que reúne os elementos químicos por semelhança enfrenta dificuldades para continuar crescendo

Acelerador de partículas do GSI, na Alemanha, um dos centros que tentam descobrir elementos superpesados

G. Otto/GSI Helmholtz Center for Heavy Ion Research

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Rafael Garcia

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Edição 277
mar. 2019

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Química

Em 1869, um professor da Universidade de São Petersburgo, o russo Dmitri Mendeleev (1834-1907), concebeu um diagrama em que ordenava cerca de 60 elementos químicos então conhecidos em função de sua respectiva massa. Essa foi a primeira versão do que viria a ser conhecida como a moderna tabela periódica, hoje composta de 118 elementos, dispostos em 18 grupos (colunas) e 7 períodos (linhas). Atualmente, os elementos são organizados de forma crescente em razão de seu número atômico – a quantidade de prótons em seu núcleo – e os de um mesmo grupo apresentam propriedades similares. Em seu sesquicentenário, essa ferramenta ainda é indispensável para explicar (e prever) interações químicas e inferir características dos elementos, como reatividade, densidade e disposição dos elétrons em torno do núcleo atômico, onde, além dos prótons, ficam os nêutrons. “Hoje a tabela periódica pode ser considerada a enciclopédia mais concisa que existe. Quem sabe usá-la encontra muitas informações em uma única folha de papel”, diz Carlos Alberto Filgueiras, químico e historiador da ciência da Universidade Federal de Minais Gerais (UFMG). “Não existe nada igual em outra área do conhecimento.”

A partir dos anos 1940, não foram expedições de campo que fizeram a tabela periódica crescer de tamanho, mas experimentos conduzidos em aceleradores de partículas. Faz 80 anos que a ciência não descobre um elemento desconhecido na natureza – o último foi o frâncio (Fr), de número 87, há exatos 80 anos. Desde então, os cerca de 30 novos membros agregados à tabela foram primeiramente produzidos por meio de reações nucleares, embora alguns, como o plutônio, acabaram também sendo encontrados na natureza depois de terem sido fabricados artificialmente em instalações da Europa, dos Estados Unidos e da Ásia. O Brasil não está no seleto clube de países com equipamentos capazes de gerar novos elementos. As dificuldades de fabricá-los – cada vez mais pesados, ou seja, com mais prótons em seu núcleo atômico, e de meia-vida (decaimento radioativo) fugaz, de frações de segundo – levam alguns cientistas a indagar até que ponto será possível expandir a tabela e acomodar elementos de comportamento distinto.

Um dos pesquisadores que se questionam sobre isso tem predicados especiais. O físico nuclear Yuri Oganessian, 85 anos, do Instituto Unificado de Pesquisa Nuclear (JINR), em Dubna, distante cerca de 120 quilômetros de Moscou, é a segunda pessoa viva cujo nome foi usado como inspiração para denominar um elemento. Na atual versão da tabela periódica, o elemento mais pesado, que figura em seu canto inferior direito, é o oganessônio (Og), de número atômico 118. Há 60 anos, o russo se dedica a produzir novos elementos superpesados, aqueles com número atômico superior ao 92 do urânio (U), os chamados transurânicos, tendo participado da descoberta de cerca de uma dezena de elementos.

O oganessônio foi produzido apenas como um punhado de átomos num experimento conduzido em 2006 no acelerador de partículas do Laboratório Flerov do JINR. Foi obtido por meio de colisões, em condições especiais, que promoveram a fusão de átomos do elemento 20, o cálcio, e do 98, o califórnio. Devido ao pequeno número de átomos produzidos e sua meia-vida muito curta, ainda hoje, os pesquisadores não conseguiram analisar as propriedades químicas do oganessônio. Caso ele corresponda ao que se espera da sua posição na tabela periódica (grupo 18), ele é um gás nobre, como o hélio, com baixa reatividade. Por ora, no entanto, pouco se sabe sobre suas propriedades.

“Será que o elemento 118 se parece com um gás nobre? Frequentemente a resposta dada a isso é não”, disse Oganessian durante um encontro de cientistas de renome para celebrar os 150 anos do trabalho de Mendeleev, realizado em Paris no final de janeiro pela Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (Unesco). “Acho que o elemento 118 provavelmente ainda vai se mostrar um integrante do 18º grupo da tabela. Na transição do 118 para o 119, espero ver mudanças, que provavelmente serão observadas, mas ainda de forma fraca.” Esse otimismo, porém, não vai muito além. “Acho que, nos elementos 120, 121 ou 123, a diferença entre os grupos será bastante menor ou desaparecerá completamente”, afirma Oganessian. “A partir desse ponto, a tabela periódica teria de mudar?”

A pergunta do russo leva a outra questão. Se até agora tudo o que se viu em química respeita as regras da tabela periódica, que razão há para se suspeitar que seu diagrama pode se tornar obsoleto em razão de novas descobertas? O fantasma assombrando a tabela tem nome e sobrenome: Albert Einstein e sua teoria da relatividade especial. Oganessian explica que, quanto mais massa tem um núcleo atômico (onde ficam os prótons, com carga elétrica positiva), mais ele atrai os elétrons, de carga negativa, situados na primeira camada formada por essas partículas que orbitam o núcleo. Esses elétrons passam então a se movimentar mais rápido e, no caso dos núcleos de elementos superpesados, aproximam-se muito da velocidade da luz. Esse cenário leva os elétrons, que, em condições normais, têm massa 1.800 vezes menor que a do próton, a se tornarem mais pesados. Assim, acabam alterando a massa final do átomo e desorganizando o esquema das órbitas dos elétrons, um dos parâmetros explicados pela atual tabela periódica.

A produção de elementos superpesados que duram mais tempo é um desafio da pesquisa em física nuclear

Antes mesmo de o problema ser observado em experimentos, alguns teóricos já se ocupam em construir uma tabela periódica relativística. Nela, a relatividade de Einstein também passa a ter um papel relevante na descrição do átomo, antes compreendido apenas pelas forças eletromagnéticas e nucleares, que são explicadas pela mecânica quântica. No entanto, poucos cientistas se atrevem a fazer afirmações categóricas sobre o que poderá ser visto nos aceleradores de partículas.

Simular matematicamente um núcleo atômico de um elemento superpesado, com mais de 100 prótons e quase 200 nêutrons, é ainda tarefa impossível. Não há poder computacional disponível para isso, e a abordagem estatística não é confiável para descrição de certas propriedades. “Precisamos então usar instrumentos matemáticos que permitam tratar um problema ‘não muito erradamente’, e a descrição que obtivermos será evidentemente uma aproximação”, explica Alinka Lépine-Szily, do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IF-USP).

Desde 2008, a física da USP faz parte da Comissão de Física Nuclear da União Internacional de Física Pura e Aplicada (Iupap). O grupo que arbitra as reivindicações de descobertas de novos elementos produzidos em laboratório, denominado Joint Working Party (JWP), é escolhido pelas direções da Iupap e da União Internacional de Química Pura e Aplicada (Iupac). Os experimentos muitas vezes geram evidências indiretas da existência de um novo elemento superpesado, como a emissão de radiação alfa, em vez de um registro direto da produção de átomos. Uma vez que o JWP reconheça a descoberta, o pleito segue para a Iupac, a quem cabe incluir o elemento na versão oficial da tabela periódica.

O elemento mais pesado da tabela periódica foi batizado de oganessônio em homenagem ao físico russo Yuri OganessianVPRO/Wikimedia Commons.

Por ora em compasso de espera, a expansão da tabela pode vir do domínio de novas técnicas de fusão nuclear capazes de gerar variantes (isótopos) de elementos superpesados que sejam mais estáveis. Todos os isótopos de um elemento apresentam a mesma quantidade de prótons (têm, portanto, o mesmo número atômico), mas diferem no número de nêutrons em seu núcleo. Nos elementos naturais leves, o número de prótons é igual ao de nêutrons. Nos mais pesados, há mais nêutrons que prótons, tendência que cresce conforme aumenta o peso do átomo. Para os superpesados, cálculos teóricos preveem a existência de núcleos mais estáveis, denominados “ilhas de estabilidade”. Esses elementos seriam mais duradouros do que os que têm sido produzidos em aceleradores de partículas até agora. “Alguns desses isótopos poderiam ter meia-vida de horas ou dias ou, segundo os mais otimistas, até milhões de anos”, comenta Lépine-Szily. “O problema é que talvez os experimentos hoje capazes de criar elementos superpesados ainda não consigam agregar nêutrons em quantidade suficiente para chegar à ilha de estabilidade.”

Há, no entanto, progressos relativos nesse sentido. Apesar de o tempo de decaimento radioativo decrescer com o aumento da quantidade de prótons no núcleo, parece ter sido observada uma mudança de comportamento nos últimos elementos agregados à tabela periódica. Em colaboração com os laboratórios nacionais norte-americanos de Oak Ridge e do Lawrence Livermore, o grupo de Oganessian criou isótopos superpesados dos elementos de número 115, 116 e 117 com tempo de decaimento radioativo que se mantém em torno de dezenas de milissegundos. Na parceria com o Flerov, os norte-americanos fornecem os alvos de metais radioativos, como berquélio (Bk), o elemento 97, que, no laboratório russo, são bombardeados por feixes intensos de átomos leves de um dos isótopos do cálcio. O último elemento produzido assim foi o tennesso (TS), de número atômico 117, em 2010.

A colaboração russo-americana é a favorita na corrida pela produção de elementos dentro da “ilha de estabilidade”, mas há laboratórios competitivos no Japão, como o Instituto Riken, e na Alemanha, como o GSI. Até o meio do ano, Oganessian e seus colegas de Dubna deverão contar com um novo centro, a Fábrica de Elementos Superpesados, para procurar elementos desse tipo, que custou US$ 60 milhões. Os novos aceleradores de partículas serão capazes de operar com feixes de íons muito mais intensos. Dois experimentos com 50 dias de duração devem ser feitos ainda em 2019.

Mesmo que a física nuclear não consiga produzir o oganessônio com a mesma facilidade com que fabrica o plutônio, há muita pesquisa a ser feita com uma quantidade mínima de átomos desses elementos superpesados. “A técnica atual disponível nos arranjos experimentais e o conhecimento acumulado sobre propriedades dos elementos permitem que se estude a interação particular de um único átomo ou íon de elementos superpesados com vários outros elementos”, afirma, em entrevista por e-mail à Pesquisa FAPESP, Jadambaa Khuyagbaatar, do grupo de química de elementos superpesados do GSI. “O campo de pesquisa em elementos pesados não se ocupa apenas de sintetizar novos elementos. Investigamos as propriedades de muitos núcleos pesados e superpesados e tentamos encontrar soluções para problemas fundamentais da ciência.”

O patriarca do lítio

 
José Bonifácio de Andrada e Silva encontrou o mineral usado na descoberta desse elemento

Mineralogista, Andrada e Silva identificou o mineral petalita, que contém lítioWikimedia Commons

Terceiro elemento mais leve da tabela, o lítio foi identificado em um minério descrito por José Bonifácio de Andrada e Silva (1763-1838), conhecido como o Patriarca da Independência por
sua articulação no movimento de 1822 ao lado de dom Pedro I. Famoso pela atuação política, esse paulista de Santos foi também um respeitado mineralogista. Em 1800, publicou descrições da petalita e do espodumênio, dois minerais que descobrira em uma expedição à ilha sueca de Utö. O lítio em si foi purificado pela primeira vez, a partir da petalita, em 1817 pelo sueco Johan August Arfwedson, seu “descobridor”.

“José Bonifácio foi o primeiro cientista brasileiro de renome internacional”, diz Carlos Alberto Filgueiras, químico e historiador da UFMG. “Viveu no Brasil até os 19 anos, quando foi para Portugal. Circulou pela Europa até os 56 anos e teve uma carreira científica de êxito, com passagens pela Alemanha, Suécia, Dinamarca e Itália.” Ele morreu em 1838, três décadas antes da publicação da tabela periódica. Porém transmitiu sua paixão pela química a dom Pedro II, de quem foi tutor entre 1831 e 1836.

Um dos registros mais antigos a mencionar no Brasil a tabela de Mendeleev foi deixado pelo próprio imperador. “Era um pedaço de papel amassado sujo, rasgado, escrito por dom Pedro II, que o datou como de 1879, só 10 anos depois da publicação da tabela periódica”, conta Filgueiras, que estudou o documento, mantido na Fundação Maria Luisa e Oscar Americano, em São Paulo.

Facts About Iridium

By Alina Bradford, Live Science Contributor | December 1, 2016 08:20pm ET

Iridium is a very hard, brittle and dense metal and is also very rare.

Credit: Images of Elements

Iridium is the most corrosion-resistant element on the Periodic Table of Elements. It also has the highest density of all the elements. Because it resists corrosion, it is used to set standards in weights and measures. But because it is so dense and brittle, it is hard to machine, form or work it unless it is heated to extreme temperatures.

Properties

Iridium is a member of the platinum family and is white in color with a yellowish hue. It has a density of 22.65 grams per cubic centimeter. By comparison, the density of lead is 11.34 g/cm³ and the density of iron is 7.874 g/cm³.
Iridium is not affected by acids, bases, or most other strong chemicals, according to Chemistry Explained. That property makes it useful in making objects that are exposed to such materials.

Iridium

Credit: Andrei Marincas Shutterstock

Just the facts 

Here are other properties of iridium, according to the Los Alamos National Laboratory:

• Atomic number (number of protons in its nucleus): 77
• Atomic symbol (on the Periodic Table of Elements): Ir
• Atomic weight (average mass of the atom): 192.217
• Melting point: 4,435 F (2,446 C)
• Boiling point: 8,002.4 F (4,428 C)
• Stable isotopes: 2, which are iridium-191 (37.3 percent) and iridium-193 (62.7 percent)

History

Several chemists may have discovered iridium about the same time in 1803, according to an article in the journal Platinum Metals Review. English chemist Smithson Tennant, French chemists H.V. Collet-Descotils, A.F. Fourcroy and N.L. Vauquelin all are said to have found iridium in the acid-insoluble residues of platinum ores. Tennant usually gets the credit, though.

Tennant discovered iridium by dissolving crude platinum in diluted aqua regia (a mixture of nitric and hydrochloric acids), then by treating the black residue left behind in turn with alkalis and acids, according to the Royal Society of Chemistry. After this treatment, the residue separated into two new elements. At the Royal Institution in London he announced his findings and named one element iridium and the other osmium. The name iridium comes from the Latin word iris, which means rainbow. Though the metal itself isn't rainbow colored, it is called this because of its multi-colored compounds.

Because iridium is very resistant to corrosion, the standard meter bar was made of 90 percent platinum and 10 percent iridium. This bar was replaced as the definition of a meter in 1960, though. The meter was redefined in terms of the orange-red spectral line of krypton. However, the international prototype kilogram, which defines a kilogram, also made of a platinum and platinum-iridium alloy, is still in use around the world.

Sources

Today, iridium is commercially recovered as a byproduct of copper or nickel mining. Ore containing iridium is found in Brazil, the United States, Myanmar, South Africa, Russia and Australia. 

Pure iridium is so rare on the Earth's crust that there is only about 2 parts per billion located in the crust, according to Chemistry Explained.

"Iridium is one of the densest and rarest of Earth's natural elements. It is so dense that it mainly exists in the Earth's core, rather than crust," said Amanda Simson, an assistant professor of chemical engineering at the University of New Haven.

But some iridium exists in the crust. In 1980 scientist Luis Alvarez and his son Water Alvarez found significant amounts of iridium in a certain part of the Earth's crust, spread out all over the Earth's surface. "They speculated that it was caused by a meteor and linked this to the extinction of dinosaurs 66 million years prior," explained Simson. 

Uses

Though brittle, iridium can be worked if heated to a white heat of 2,200 to 2,700 degrees Fahrenheit (1,200 to 1,500 degrees Celsius), according to Encyclopedia Britannica. Iridium's principal use is to harden platinum by making a platinum alloy.

It is also used to make devices needed for high temperatures and in electrical contacts. It is also used on some optical lenses to reduce glare. A compound of osmium and iridium, called osmiridium, is used in fountain pen tips and compass bearings. Super-strong jewelry is also made of an iridium and platinum alloy.

Additional resources

• Jefferson Lab: The Element Iridium
• US National Library of Medicine: Studies on Some Iridium(III) Complexes with Schiff Bases Derived from Amino Carboxylic Acids
• Iridium Complexes in Organic Synthesis

Periodic Table of Elements

By Tim Sharp, Reference Editor | August 28, 2017 10:24pm ET

The periodic table of elements arranges all of the known chemical elements in an informative array. Elements are arranged from left to right and top to bottom in order of increasing atomic number. Order generally coincides with increasing atomic mass.

The rows are called periods. The period number of an element signifies the highest energy level an electron in that element occupies (in the unexcited state), according to the Los Alamos National Laboratory. The number of electrons in a period increases as one moves down the periodic table; therefore, as the energy level of the atom increases, the number of energy sub-levels per energy level increases.


Elements that occupy the same column on the periodic table (called a "group") have identical valance electron configurations and consequently behave in a similar fashion chemically. For instance, all the group 18 elements are inert gases. [Related: How Are the Elements Grouped?]

'Father' of the periodic table

Dmitri Mendeleev, a Russian chemist and inventor, is considered the "father" of the periodic table, according to the Royal Society of Chemistry. In the 1860s, Mendeleev was a popular lecturer at a university in St. Petersburg, Russia. Since there were no modern organic chemistry textbooks in Russian at that time, Mendeleev decided to write one, and simultaneously tackle the problem of the disordered elements.
Putting the elements in any kind of order would prove quite difficult. At this time, less than half of the elements were known, and some of these had been given wrong data. It was like working on a really difficult jigsaw puzzle with only half of the pieces and with some of the pieces misshapen.
Mendeleev ultimately wrote the definitive chemistry textbook of his time, titled "Principles of Chemistry" (two volumes, 1868–1870), according to Khan Academy. As he was working on it, he came upon a significant discovery that would contribute greatly to the development of the current periodic table. After writing the properties of the elements on cards, he began ordering them by increasing atomic weight, according to the Royal Society of Chemistry. This is when he noticed certain types of elements regularly appearing. After intensely working on this "puzzle" for three days, Mendeleev said that he had a dream in which all of the elements fell into place as required. When he woke up, he immediately wrote them down on a piece of paper — only in one place did a correction seem necessary, he later said.

Mendeleev arranged the elements according to both atomic weight and valence. Not only did he leave space for elements not yet discovered, but he predicted the properties of five of these elements and their compounds. In 1869, he presented the findings to the Russian Chemical Society. His new periodic system was published in the German chemistry periodical Zeitschrift fϋr Chemie (Journal of Chemistry).

Reading the table

The periodic table contains an enormous amount of important information:
Atomic number: The number of protons in an atom is referred to as the atomic number of that element. The number of protons defines what element it is and also determines the chemical behavior of the element. For example, carbon atoms have six protons, hydrogen atoms have one, and oxygen atoms have eight.

Atomic symbol: The atomic symbol (or element symbol) is an abbreviation chosen to represent an element ("C" for carbon, "H" for hydrogen and "O" for oxygen, etc.). These symbols are used internationally and are sometimes unexpected. For example, the symbol for tungsten is "W" because another name for that element is wolfram. Also, the atomic symbol for gold if "Au" because the word for gold in Latin is aurum.

Atomic weight: The standard atomic weight of an element is the average mass of the element in atomic mass units (amu). Individual atoms always have an integer number of atomic mass units; however, the atomic mass on the periodic table is stated as a decimal number because it is an average of the various isotopes of an element. The average number of neutrons for an element can be found by subtracting the number of protons (atomic number) from the atomic mass.

Atomic weight for elements 93-118: For naturally occurring elements, the atomic weight is calculated from averaging the weights of the natural abundances of the isotopes of that element. However, for lab-created trans-uranium elements — elements with atomic numbers higher than 92 — there is no "natural" abundance. The convention is to list the atomic weight of the longest-lived isotope in the periodic table. These atomic weights should be considered provisional since a new isotope with a longer half-life could be produced in the future.

Within this category are the superheavy elements, or those with atomic numbers above 104. The larger the atom's nucleus — which increases with the number of protons inside — the more unstable that element is, generally. As such, these outsized elements are fleeting, lasting mere milliseconds before decaying into lighter elements, according to the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). For instance, superheavy elements 113, 115, 117 and 118 were verified by the IUPAC in December 2015, completing the seventh row, or period, on the table. Several different labs produced the superheavy elements. The atomic numbers, temporary names and official names are:

• 113: ununtrium (Uut), nihonium (Nh)
• 115: ununpentium (Uup), moscovium (Mc)
• 117: ununseptium (Uus), tennessine (Ts)
• 118: ununoctium (Uuo), oganesson (Og)

The classic Periodic Table organizes the chemical elements according to the number of protons that each has in its atomic nucleus.

Credit: Karl Tate, Livescience.com contributor

Facts About Chromium

By Carol Stoll, Live Science Contributor | November 14, 2017 09:58pm ET

Chromite ore is the main source of pure chromium.

Credit: inanavci | Shutterstock

Known for its silver, shiny appearance, chromium is used to coat cars, stoves and other appliances to protect them from corrosion and to improve their looks. Chromium's high melting point and stable structure also make it useful in the textile and refractory industries. When combined with other elements, chromium makes vibrant colors and is used as a dye, which is what originally earned it its name from the Greek word chroma for "color."
It is naturally found in compounds in the earth's crust. However, consuming high levels of chromium in polluted drinking water or inhaling fumes of the heated element can cause ulcers, cancer and other health problems.

Just the facts

• Atomic number (number of protons in the nucleus): 24
• Atomic symbol (on the periodic table of elements): Cr
• Atomic weight (average mass of the atom): 51.9961
• Density: 4.13 ounces per cubic inch (7.15 grams per cubic cm)
• Phase at room temperature: solid
• Melting point: 3,465 degrees Fahrenheit (1,907 degrees Celsius)
• Boiling point: 4,840 F (2,671 C)
• Number of natural isotopes (atoms of the same element with a different number of neutrons): 4
• Most common isotope: Cr-52

Discovery of chromium

French chemist Louis Nicolas Vauquelin first isolated chromium from a bright red mineral called Siberian red lead, now known as lead chromate (PbCrO₄) in 1797. According to John Emsley in his book, "Nature’s Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements" (Oxford University Press, 1999), it took Vauquelin a year before he was able to precipitate out the lead and obtain pure chromium. He mixed the chromium in a variety of solutions and was intrigued by the many colors it produced, thereby naming the element after the Greek word chromameaning "color."

Sources of chromium

Chromium is the 21st most common element found in the Earth's crust, but it is not found in its free metal form. Instead, it is principally found in chromite ore, according to Robert E. Krebs in his book, "The History and Use of Our Earth’s Chemical Elements: A Reference Guide" (Greenwood Publishing Group, 2006). Chromite is mined in Zimbabwe, Russia, New Zealand, Turkey, Iran, Albania, Finland, the Philippines and Madagascar. About 20,000 tons of chromium metal are produced each year, and there are still about a billion tons of unexploited deposits in Greenland, Canada, and the United States, according to Emsley. Chromium metal is then obtained by heating the chromite ore in the presence of aluminum or silicon, according to the Jefferson Lab.

Properties of chromium

Chromium is a transition metal in Group 6 on the Periodic Table of Elements. In its pure form, chromium is a silvery, lustrous, hard metal that has a high polish, ideal for electroplating.
The most important chromium compounds are the chromates of sodium and potassium, the dichromates, and potassium and ammonium chrome alums, according to the Los Alamos National Laboratory. Chromium compounds are toxic and should be handled with care.
Chromium compounds are all vividly colored and are used as pigments — bright green, yellow, red and orange. Rubies are red because of chromium, and glass treated with chromium has an emerald green color, according to the Royal Society of Chemistry (RSC).

Used for protection and beauty

Using a technique called electroplating, a thin layer of chromium can coat metal and plastic objects, including car parts and household appliances, to give a shiny, attractive finish. For example, automotive designers use chrome rims and wheels to spruce up their cars. Chrome plating is not only used for looks; because the chromium forms a protective oxide layer on the surface, chrome-plated objects resist corrosion, according to Krebs.

Stainless steel is an alloy of iron and at least 10.5 percent chromium. It is highly resistant to corrosion. It is used in kitchen cutlery, appliances and cookware such as stainless steel pans and skillets.

About 90 percent of leather is chrome tanned, according to Emsley. During this process, chromium sulfate is used to treat animal skin and turn it into leather that is resistant to hot water that can cause degradation.
Kilns and furnaces use bricks made of chromite ore, which retains strength at high temperatures. The textile industry uses chromium ions to help adhere dyes to fabric. Chromium's high melting point, moderate thermal expansion and crystalline structure stability make it suitable for these purposes.

Dangerous in excess

Though its specific role in humans is unclear, studies have shown that chromium is an essential trace element that is found in RNA and helps the body to use glucose. Chromium is most concentrated in the placenta, and its presence in the body decreases with age.

A safe amount is about 1 milligram per day, according to the RSC. Foods such as brewer's yeast, wheat germ and kidney are rich in chromium. However, it is poisonous in excess.

In the 2000 film "Erin Brockovich," Julia Roberts portrays an environmental activist and legal clerk who leads a case against a gas and electric company for contaminating drinking water with chromium(VI), a toxic compound known to cause cancer, according to the U.S. Occupational Safety and Health Administration (OSHA). Though Brockovich won the case in real life and in the movie, scientists have criticized her lack of evidence showing that chromium(VI), and not other factors, was the cause of the numerous health issues including cancer in the community of Hinkley, Calif.

However, several studies in the past few years have linked chromium(VI) in tap water to cancer and the EPA has set a drinking water concentration limit for the element to protect public health.
Excessive exposure to chromium can also cause chrome ulcers, particularly when working with it for months while chrome-plating or leather tanning, according to Emsley. Chrome ulcers are itchy and raw holes in the skin or the stomach. If dust containing chromium is inhaled, industrial workers are more prone to ulcers in the nasal cavity and lung cancer. Additionally, a 2017 study published in European Journal of Clinical Nutrition linked high levels of urinary chromium to cardiovascular disease and diabetes.

Additional resources 

• Here is more info on chromium from the Los Alamos National Laboratory.
• Here is what the Jefferson Lab says about chromium.
• The Royal Society of Chemistry also weighs in about chromium. 

Tabela periódica tem quatro novos elementos químicos; conheça os nomes

01/12/201607

• Getty Images/Thinkstock
  

Os nomes propostos em junho para quatro novos elementos da tabela periódica foram aprovados nesta quinta-feira, incluindo o Nihonium, que ocupa o lugar 113, e o Moscovium, cujo número atômico é 115.

O instituto japonês de pesquisas Riken celebrou a aprovação do Nihonium, uma referência à palavra Nihon, que significa Japão e tem como símbolo Nh.

A existência do Nihonium, primeiro elemento colocado em evidência na Ásia, havia sido demostrada em três oportunidades entre 2004 e 2012 por Kosuke Morita, professor da Universidade de Kyushu (sudoeste do Japão).

Além do Nihonium e do Moscovium (Mc), uma referência a Moscou e cuja paternidade corresponde a pesquisadores russos e americanos, a União Internacional de Química Pura e aplicada (IUPAC na sigla em inglês) e a União Internacional de Física Pura e Aplicada (IUPAP) aprovaram a denominação de outros dois elementos.

Os elementos são o Tennessine, em homenagem aos institutos de pesquisas do Tennessee, nos Estados Unidos, com número 117 na tabela e cujo símbolo é o Ts, e o Oganesson (Og, 118), em referência ao físico nuclear russo Yuri Oganesián. Foram descobertos por laboratórios da Rússia e Estados Unidos, segundo um comunicado da (IUPAC).

A tabela periódica dos elementos, também conhecida como tabela de Mendeleyev, em homenagem ao russo Dmitri Mendeleyev, que criou a primeira versão em 1869, reúne os elementos químicos classificados em função de sua composição e suas propriedades.

Desafio de química

Jogo de tabuleiro online permite que alunos respondam a questões sobre atomística; professores podem acompanhar os resultados pela internet. 

 

Por: João Paulo Rossini

Publicado em 02/03/2016 | Atualizado em 02/03/2016

Tabuleiro do Ludo Atomística: jogo tem 200 perguntas sobre modelos atômicos, elementos químicos, distribuição eletrônica e íons. (imagem: reprodução.

http://portal.ludoeducativo.com.br/pt/

 

Ensinar as propriedades dos átomos pode ficar mais fácil e divertido com o game Ludo Atomística. A iniciativa é parte do portal Ludo Educativo e tem como objetivo transmitir conteúdos sobre as propriedades dos átomos de forma lúdica e prazerosa. São 200 questões de múltipla escolha área de atomística.
O projeto teve início em 2013, a partir da dissertação do químico Marcelo Fernandes na Universidade Federal de São Carlos. O funcionamento não tem mistérios: ao caminhar pelo tabuleiro, o jogador deve responder a uma ordem aleatória de perguntas, com o objetivo de chegar à casa final.

Os estudantes que testaram o jogo aprovaram a experiência. Segundo Fernandes, uma pesquisa com alunos de seis turmas do ensino médio da Escola Estadual Capitão Agenor de Carvalho, no município de Estiva Gerbi, em São Paulo, revelou que 83% dos entrevistados consideraram o game importante para a aprendizagem. “Eles estavam abertos a essa mudança na maneira de aprender, porque o jogo é uma linguagem comum aos jovens”, acredita.

De acordo Fernandes, que também é professor de química da educação básica, aproximadamente 500 de seus alunos estão jogando o Ludo Atomística. Além disso, ele estima que haja milhares de jogadores pelo país, já que o game é gratuito e de simples acesso: basta se cadastrar no site do projeto e começar a desafiar seus conhecimentos.

Funcionalidades para professores

Há ainda diversas funcionalidades pensadas especialmente para professores, como a possibilidade de abrir turmas no site, avaliar o desempenho dos alunos e a frequência com que jogaram. É possível, inclusive, identificar as questões erradas, ferramenta que pode contribuir para o reforço de determinados conteúdos em sala de aula.

Para Eduardo Küll, pesquisador da área de jogos e atividades lúdicas no ensino de química e professor do Colégio Interativo, de Araraquara (SP), o jogo contempla valores lúdicos esquecidos aos poucos pela atual metodologia da maioria das escolas. “O jogo é uma ferramenta didática e tira o estudante da rotina de aulas enfadonhas e treinos para os vestibulares. Os alunos aderiram por vontade própria e curiosidade”, conta o professor.

João Paulo Rossini
Instituto Ciência Hoje/RJ

Tabela periódica

Artigo da CH reúne os principais momentos da história da descoberta e organização dos elementos químicos, trabalho que resulta de mais de dois séculos de esforços na busca pelos segredos da estrutura da matéria. 

 

Por: Júlio Carlos Afonso

Publicado em 30/03/2015 | Atualizado em 30/03/2015

Modelo de tabela periódica de Andreas von Antropoff (versão de 1938), provavelmente proveniente da antiga Faculdade Nacional de Filosofia, da então Universidade do Brasil (atual UFRJ). Hoje, está em uma das salas de aula do Instituto de Química da UFRJ. 

 

A tabela periódica é uma forma de disposição sistemática dos elementos químicos e ferramenta inseparável para o estudo e a compreensão da química. Os elementos são ordenados em função do número atômico (Z), ou seja, o número de prótons (partículas com carga positiva do núcleo dos átomos).
O número atômico caracteriza o chamado elemento químico, definido como o conjunto de átomos que têm o mesmo número de prótons. Em um átomo neutro, o número de prótons no núcleo é igual ao número de elétrons (partículas de carga negativa), que se situam em torno desse núcleo.

A tabela periódica é uma forma de disposição sistemática dos elementos químicos e ferramenta inseparável para o estudo e a compreensão da química.

 

Outra característica importante dos átomos: o número de massa (A), que é a soma do número de prótons e nêutrons (partículas sem carga, também presentes no núcleo). A maioria dos elementos químicos tem átomos com diferentes números de massa devido à existência de diferentes números de nêutrons. São chamados os isótopos – por exemplo, o hidrogênio (Z = 1, A = 1), o deutério (Z = 1, A = 2) e o trítio (Z = 1, A = 3). Em razão disso, define-se massa atômica de um elemento químico como a média ponderada entre os números de massa de seus diversos isótopos multiplicados pelas suas abundâncias relativas na natureza.

Vale salientar que os elétrons não entram no cálculo do número de massa, porque sua massa é desprezível – cerca de 2 mil vezes menor que a do próton e do nêutron.

A tabela periódica é composta por linhas horizontais (períodos) e por colunas verticais (grupos ou famílias). Sua versão atual contém sete períodos e inclui os últimos elementos descobertos, os de números atômicos 113, 115, 117 e 118, confirmados pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (Iupac).

Perfil atual da tabela periódica, incluindo os elementos mais recentemente descobertos (Z = 113 a 118), bem como os nomes e os símbolos oficiais de dois deles: Fl (fleróvio, Z = 114) e Lv (livermório, Z = 116).

A tabela periódica é ideal para prever e interpretar as características e tendências dos átomos, as quais se repetem periodicamente: perda e ganho de elétrons, tipo de ligação química que preferencialmente formam (iônica ou covalente) etc.

Espaços preenchidos

Os primórdios da organização dos elementos químicos se devem ao químico francês Antoine Lavoisier (1743-1794), que, em 1789, agrupou as 33 espécies que eram então consideradas como elementares em gases, metais, não metais e terras – denominação genérica dada, à época, aos compostos binários de oxigênio (óxidos) com a maioria dos elementos metálicos. Os químicos passaram o século 19 à procura de uma organização mais precisa, mas os esquemas propostos não abrangiam todos os elementos químicos então conhecidos.

Os primórdios da organização dos elementos químicos se devem ao químico francês Antoine Lavoisier (1743-1794), que, em 1789, agrupou as 33 espécies que eram então consideradas como elementares

O químico russo Dmitri Mendeleiev (1834-1907) publicou sua tabela periódica em 1869. Ele ordenou os elementos por peso atômico (hoje, número de massa), iniciando uma nova linha quando as características dos elementos se repetiam. Mendeleiev deixou lacunas quando o elemento correspondente ainda não tinha sido descoberto e usou as tendências de sua tabela para predizer as propriedades desses elementos então ocultos, como gálio, escândio e germânio.

Outro aspecto foi que ele alternou dois elementos adjacentes, cobalto e níquel, para melhor classificá-los. A última versão da tabela publicada por Mendeleiev é bem mais completa que a versão inicial.

Em 1913, o físico britânico Henry Moseley (1887-1915), usando técnicas de raios X, concluiu que a forma correta de ordenar os elementos químicos era pelo número atômico e não pelo peso atômico. Isso levou a inversões na tabela periódica: argônio (Z = 18) e potássio (Z = 19); cobalto (Z = 27) e níquel (Z = 28); telúrio (Z = 52) e iodo (Z = 53).

Do final do século 19 até 1939, a tabela periódica teve praticamente todos os espaços deixados por Mendeleiev preenchidos pela descoberta, por exemplo, dos gases nobres e alguns elementos radioativos, como polônio e rádio – ambos descobertos pelo casal de cientistas Pierre (1859-1906) e Marie Curie (1867-1934).
Háfnio (1923), rênio (1925) e frâncio (1939) foram os últimos elementos descobertos em amostras naturais.