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Tabela Periódica é reescrita para altas pressões Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/08/2019 Foto 1 Lidar com a dimensão da pressão tem sido o caminho usado há anos para descobrir novos elementos da Tabela Periódica. Agora tudo ficou mais fácil. [Imagem: Yen Strandqvist/Chalmers] Configuração eletrônica e eletronegatividade A Tabela Periódica tem sido uma ferramenta vital para a pesquisa de materiais desde que foi criada, há 150 anos. Agora, Martin Rahm, da Universidade Chalmers de Technologia, na Suécia, juntamente com colegas da Itália e dos EUA, apresentaram uma dimensão inteiramente nova para a Tabela, oferecendo um novo conjunto de primeiros princípios para a pesquisa de novos materiais e a compreensão dos materiais já conhecidos. O trabalho consiste no mapeamento de como a eletronegatividade e a configuração eletrônica dos elementos químicos mudam sob pressão, o que oferece aos pesquisadores um conjunto inteiramente novo de ferramentas. Essencialmente, isso significa que a partir de agora será possível fazer previsões rápidas sobre como um determinado elemento se comportará sob diferentes pressões, sem precisar fazer testes experimentais ou cálculos computacionais quânticos muito demorados. "Atualmente, procurar por compostos interessantes que aparecem em alta pressão requer um grande investimento de tempo e recursos, tanto computacionalmente como experimentalmente. Como consequência, apenas uma pequena fração de todos os compostos possíveis foi investigada. O trabalho que estamos apresentando pode funcionar como um guia para ajudar a explicar o que procurar e quais compostos esperar quando os materiais são colocados sob alta pressão," detalhou Rahm. Foto 2 Na dimensão da pressão, há um número inacreditável de novas combinações de átomos para investigar. [Imagem: ACS] Elementos de alta pressão Em altas pressões, as propriedades dos materiais podem mudar radicalmente, à medida que os átomos e as moléculas se aproximam e assumem diferentes estruturas atômicas e eletrônicas. Uma consequência disso é que materiais que normalmente são semicondutores ou isolantes sob condições ambiente podem se transformar em metais. O novo "mapa da pressão" mostra como a configuração eletrônica e a eletronegatividade dos átomos mudam conforme a pressão aumenta. A configuração eletrônica é fundamental para a estrutura da Tabela Periódica, determinando a qual grupo cada elemento pertence. A eletronegatividade também é um conceito central para a química e pode ser vista como uma terceira dimensão da Tabela Periódica, indicando quão fortemente diferentes átomos atraem elétrons. Juntas, a configuração eletrônica e a eletronegatividade são importantes para entender como os átomos reagem uns com os outros para formar substâncias diferentes. Em altas pressões, átomos que normalmente não se combinam podem criar compostos novos, nunca antes vistos, com propriedades únicas. Tais materiais podem inspirar os pesquisadores a tentar outros métodos para criá-los em condições mais normais. Um exemplo bem conhecido do que pode acontecer sob alta pressão é como os diamantes podem ser formados a partir do grafite. Outro exemplo menos conhecido, mas extremamente promissor, é a polimerização do gás nitrogênio, onde os átomos de nitrogênio são forçados a se unirem em uma rede tridimensional. Estes dois materiais de alta pressão são muito diferentes um do outro: Enquanto o carbono mantém sua estrutura de diamante sob condições ambiente, o nitrogênio polimerizado é instável e reverte para a forma de gás quando a pressão é retirada. Se a estrutura polimérica do nitrogênio pudesse ser mantida em pressões normais, seria sem dúvida o composto químico mais denso em energia da Terra. "Sob alta pressão, emergem estruturas químicas extremamente fascinantes com qualidades incomuns, e reações que são impossíveis sob condições normais podem ocorrer. Muito do que nós, como químicos, sabemos sobre as propriedades dos elementos sob condições ambientais simplesmente não se mantém mais verdadeiro. Você pode basicamente tirar uma porção do que aprendeu de química e jogar pela janela! Na dimensão da pressão, há um número inacreditável de novas combinações de átomos para investigar," disse Martin Rahm. E, do ponto de vista do Universo, ou mesmo do Sistema Solar, a pressão a que estamos acostumados na superfície Terra é algo bastante incomum, o que abre perspectivas de estudos em outras áreas além da química. "Além de facilitar a síntese de materiais de alta pressão na Terra, nosso trabalho também permite uma melhor compreensão dos processos que ocorrem em outros planetas e luas. Por exemplo, no maior mar do Sistema Solar, muitos quilômetros sob a superfície da lua Ganimede, de Júpiter, ou dentro dos planetas gigantes, onde a pressão é enorme," acrescentou Rahm. Foto 3 A Tabela Periódica da Pressão dos Elementos mantém a estrutura tradicional, mas as informações são novas e inéditas. [Imagem: Rahm et al. - 10.1021/jacs.9b02634] Simulação da pressão O trabalho foi feito usando um modelo matemático, no qual cada átomo foi colocado no meio de uma cavidade esférica. O efeito do aumento da pressão foi simulado através da redução gradual do volume da esfera. As propriedades físicas dos átomos em diferentes estágios de compressão puderam então ser calculadas usando as equações da mecânica quântica. O mapa faz uma previsão de como a natureza de 93 dos 118 elementos da Tabela Periódica muda à medida que a pressão aumenta de 0 pascal até 300 gigapascals (GPa) - 1 GPa é cerca de 10.000 vezes a pressão da superfície da Terra, e 360 GPa corresponde à pressão encontrada perto do núcleo da Terra. Vários laboratórios ao redor do mundo já possuem a tecnologia para recriar essas pressões, por exemplo, usando bigornas de diamante ou experimentos de ondas de choque, o que permitirá aferir experimentalmente essa nova dimensão da pressão da Tabela Periódica. Bibliografia: Artigo: Squeezing All Elements in the Periodic Table: Electron Configuration and Electronegativity of the Atoms under Compression Autores: Martin Rahm, Roberto Cammi, N. W. Ashcroft, Roald Hoffmann Revista: Journal of the American Chemical Society DOI: 10.1021/jacs.9b02634 Fonte: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=tabela-periodica-reescrita-altas-pressoes&id=010160190827#.Xb-ZXpJKhpg

Tabela Periódica para moléculas é quadridimensional Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/09/2019 Foto 1 Além de serem quadridimensionais, são várias tabelas periódicas para diferentes tipos de moléculas. [Imagem: Tsukamoto et al. - 10.1038/s41467-019-11649-0] Tabela Periódica para moléculas O ano em que a Tabela Periódica completou 150 anos marcou também o advento de uma Tabela Periódica para altas pressões, seguindo-se a uma Tabela Periódica Monoatômica, que está servindo como guia para sintetizar materiais bidimensionais. E já há novidades na área: uma equipe do Instituto de Tecnologia de Tóquio acaba de desenvolver tabelas semelhantes à tradicional Tabela Periódica dos elementos, mas que listam moléculas em vez de átomos. Esta abordagem promete facilitar muito o trabalho de prever novas substâncias estáveis e criar novos materiais úteis. Embora alguns pesquisadores já tivessem pensado nessa possibilidade antes, e até proposto regras periódicas para prever a existência de certas moléculas, essas previsões se mostraram válidas apenas para grupos de átomos com simetria quase esférica, devido às limitações das próprias teorias. No entanto, existem muitos grupos de átomos com outras formas e outros tipos de simetrias que devem ser considerados em aplicações do mundo real. Modelos orbitais adaptados à simetria Foto 2 A chave para a elaboração das tabelas periódicas para moléculas consiste em levar em conta as simetrias das moléculas. [Imagem: Tsukamoto et al. - 10.1038/s41467-019-11649-0] Takamasa Tsukamoto e seus colegas propuseram agora uma nova abordagem, que se mostrou capaz de viabilizar a construção de tabelas periódicas para moléculas com múltiplos tipos de simetrias. A nova estrutura é baseada em uma observação sobre o comportamento dos elétrons de valência dos átomos que formam aglomerados moleculares. Os elétrons de valência podem ser considerados elétrons "livres" em átomos com um orbital mais externo e, portanto, podem interagir com os elétrons de outros átomos para formar compostos. Quando múltiplos átomos formam um aglomerado com uma forma simétrica, seus elétrons de valência tendem a ocupar orbitais moleculares específicos, chamados de "orbitais superatômicos", nos quais eles se comportam quase exatamente como se fossem os elétrons de um átomo enorme. Levando esse fato em consideração, e analisando os efeitos das simetrias estruturais para cada aglomerado, os pesquisadores propuseram o que eles chamam de "modelos orbitais adaptados à simetria", ou SAO na sigla em inglês (Symmetry-Adapted Orbital). Esses modelos se mostraram de acordo com várias moléculas conhecidas e com o estado da arte em termos de cálculos da mecânica quântica. As novas tabelas periódicas, que podem ser criadas para cada tipo de simetria, são na verdade quadridimensionais, porque as moléculas são organizadas de acordo com quatro parâmetros: grupos e períodos (com base em seus elétrons de valência, de forma similar à Tabela Periódica normal), espécies (com base nos elementos constituintes) e famílias (com base no número de átomos). Foto 3 Os nanomateriais - aqui ilustrados apenas na simetria tetraédrica - estão entre os principais alvos da busca por novos materiais promissores. [Imagem: Tsukamoto et al. - 10.1038/s41467-019-11649-0] Síntese de novos materiais As tabelas periódicas para moléculas representam o guia que faltava para o campo dos novos materiais, sempre envolvido com o projeto e a síntese de materiais com propriedades inovadoras. O caminho a seguir consiste em expandir ainda mais essas tabelas para abranger grupos moleculares com outras formas e simetrias, e usá-las para prever moléculas estáveis que possam então ser sintetizadas. "As modernas técnicas de síntese nos permitem produzir muitos materiais inovadores baseados no modelo SAO, como materiais magnéticos leves. Entre as infinitas combinações de elementos constituintes, a tabela periódica proposta será uma contribuição significativa para a descoberta de novos materiais funcionais," disse o professor Yamamoto. Bibliografia: Artigo: Periodicity of molecular clusters based on symmetry-adapted orbital model Autores: Takamasa Tsukamoto, Naoki Haruta, Tetsuya Kambe, Akiyoshi Kuzume, Kimihisa Yamamoto Revista: Nature Communications DOI: 10.1038/s41467-019-11649-0 Fonte: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=tabela-periodica-para-moleculas&id=010160190923#.Xb-FcZJKhpg

Tabela Periódica de Símbolos Eletrônico Visualizar Arquivo Uploader Jardel Aureliano Enviado 30-04-2020 Categoria Diversos