Colhendo os elementos mais raros da tabela periódica: ósmio, ródio e irídio #IYPT2019
por Richard Herrington, Chefe de Ciências da Terra
No Museu de História Natural o nosso trabalho baseia-se na recolha científica para apoiar a investigação sobre o mundo natural. Nas nossas colecções temos elementos químicos naturais em muitas formas, compostos e combinações diferentes, por isso, com muitos outros, estamos a marcar os 150 anos desde que a tabela periódica foi publicada em 1869 pelo químico russo Dmitri Mendeleev, celebrando o Ano Internacional da Tabela Periódica. Estamos com o objetivo de cobrir todos os elementos de nossas coleções em um blog, começando com ósmio, ródio e irídio.
Por que devemos celebrar a tabela periódica? Para milhões de pessoas, é imediatamente reconhecível, uma forma racional e intrigante de apresentar os elementos, um ícone da química e da ciência em geral. Em termos científicos, a tabela periódica é uma apresentação visual e lógica dos elementos químicos com base nos seus pesos atómicos e propriedades comuns. Mendeleev organizou os elementos conhecidos de uma forma que lhe permitiu prever a ocorrência de elementos não descobertos. Embora o número de elementos estáveis que ocorrem naturalmente seja limitado a 91 (o urânio é o elemento natural mais pesado encontrado em quantidades significativas no planeta), os cientistas têm desde então criado mais elementos radioativos artificiais transitórios usando a fusão nuclear e agora temos uma tabela periódica contendo mais de 100 elementos.
A Terra não é um simples globo homogêneo. O seu núcleo central está rodeado por um manto que, por sua vez, está encerrado pela crosta. Dentro de cada uma destas diferentes camadas, os elementos estão distribuídos de forma desigual em diferentes materiais e rochas. Em particular, os elementos são encontrados em diferentes proporções e combinações dentro de compostos químicos distintos de composição única, compostos a que chamamos minerais. A parte exterior da Terra em que vivemos – a crosta – é constituída por minerais dominados por elementos comuns como silício, alumínio, ferro, cálcio, potássio, sódio e magnésio em compostos com oxigénio e hidrogénio. Outros elementos são muito mais raros na crosta e novamente só são encontrados em minerais muito específicos em determinados locais.
Os elementos mais raros na crosta terrestre são os metais do grupo da platina. Estes estão concentrados no manto profundo da Terra (até 2.890 km abaixo da superfície) mas também são comuns em meteoritos metálicos: fragmentos de material planetário primitivo. Estes metais do grupo da platina são tão raros e tão quimicamente inertes que não foram isolados dos minerais que os continham até ao início do século XIX, com importantes trabalhos a serem realizados pelos cientistas britânicos William Hyde Wollaston e Smithson Tennant.
As colecções do Museu de História Natural contêm concentrados de paládio (Pd), platina (Pt), ósmio (Os) e irídio (Ir) – que estão provavelmente ligados a alguns dos primeiros trabalhos, incluindo a descoberta destes elementos por Wollaston e Tennant no início do século XIX. Estes estão atualmente sendo investigados por nossos curadores para determinar como estas amostras chegaram à coleção e o quão historicamente significativas elas realmente são.
Osmio, ródio e irídio são provavelmente os metais mais raros encontrados na crosta terrestre com concentrações médias de 0,0001, 0,0002 e 0,0003 partes por milhão em peso, respectivamente. Estes metais muito raros são agora muito importantes industrialmente e comandam preços muito elevados com o ródio o metal de preço mais elevado a mais do dobro do valor do ouro.
Desde a descoberta inicial destes metais ultra raros do grupo da platina, a pesquisa sobre as colecções de NHM usando análises de última geração ainda ocasionalmente produz novos minerais contendo tais elementos raros. Os elementos elusivos ródio e irídio foram encontrados em um mineral escondido na coleção em 1983 pelo pesquisador da NHM, Alan Criddle. Alan deu o nome de Stanley Bowie, ex-director assistente do que é hoje o British Geological Survey, a este mineral bowieite e o espécime da colecção NHM em que foi descoberto torna-se agora o “espécime tipo” (o espécime de referência científica definitiva) para todas as outras pesquisas que se seguem, seja no Museu, universidades, institutos de investigação ou indústria.