Quais são os metais mais pesados que existem?

Quais são os metais mais pesados que existem?

Quando falamos sobre peso de um elemento químico, na verdade estamos nos referindo ao quão denso ele é. A Densidade é uma medida da quantidade de matéria presente em um material em um determinado volume. Quando comparamos as densidades de diferentes metais, encontramos valores muito interessantes e inesperados.

Por exemplo, sempre nos referimos a algo muito pesado como “tão pesado quanto o chumbo”, pois este metal tem uma densidade relativamente elevada – mas diversos outros metais têm densidade muito mais alta.

Densidade e Peso Atômico

Quando falamos de metais pesados, é importante saber distinguir os conceitos de densidade e peso atômico ou massa atômica relativa. A densidade de um material é a massa da substância dividida por unidade de volume. Medimos a densidade no SI em quilogramas por metro cúbico (kg/m³) ou mais comumente no dia-a-dia em gramas por cm³ (g/cm³).

A densidade explica, por exemplo, porque a maioria dos metais afunda na água: os metais tem uma densidade mais elevada que a da água, que é de 1,0 g/cm³ em temperatura ambiente – com exceções, como o lítio, que com uma densidade de 0.534 g/cm³ flutua facilmente na água.

Já o peso atômico é o valor médio das massas dos átomos de um elemento, comparadas com um valor padrão. Uma unidade de massa atômica, chamada de u ou u.m.a., é baseada em 1/12 do peso de um átomo de carbono-12 em seu estado fundamental.

Ou seja, atribuímos a um átomo de carbono-12 o valor de 12 unidades de massa atômica (u.m.a.) e a partir daí calculamos as massas atômicas relativas de todos os outros elementos.

É muito usual chamarmos o peso atômico de massa atômica relativa para evitar confusões, pois na verdade massa atômica é um conceito ligeiramente diferente de peso atômico, e além disso a palavra “peso” significa na verdade uma força, exercida sobre um corpo pela ação da gravidade no local onde ele se encontra, e medida em newtons (N): P = m.g (peso = massa do corpo multiplicada pela aceleração da gravidade).

Os metais mais “pesados” por densidade

Os metais mais densos encontrados na natureza são o ósmio (Os) e o irídio (Ir). Isso significa que seus átomos são mais “compactados” em um mesmo volume de matéria do que os átomos de todos os outros metais (e não-metais também).

O ósmio possui densidade de 22,6 g/cm³ e o irídio, de 22,4 g/cm³, sendo cerca de duas vezes mais densos que o chumbo, cuja densidade é de “apenas” 11,3 g/cm³!

Tanto o ósmio quanto o irídio foram descobertos pelo químico inglês Smithson Tennant no ano de 1803 a partir de depósitos nativos de platina (Pt). Ambos os metais encontram aplicações especiais na indústria, geralmente ligados a outros metais, como a platina (que também é bastante densa: 21,45 g/cm³).

A platina em si encontra inúmeras aplicações, como em catalisadores de automóveis e para reações químicas em laboratório, em equipamentos odontológicos e na fabricação de joias e até mesmo moedas.

Massa Atômica Relativa e Peso dos Metais

Já se levarmos em consideração a massa atômica relativa dos elementos, em vez da densidade, o elemento mais pesado ainda encontrado na natureza é o plutônio, de número atômico Z = 94 na tabela periódica, com massa atômica relativa igual a 244,0 u.m.a.. Outros metais com elevada massa atômica relativa presentes na natureza incluem:

• radônio: Z = 86, massa atômica relativa = 222,0 u.m.a., densidade = 0,009074 g/L(é um gás nobre)
• rádio: Z = 88, massa atômica relativa = 226,0254 u.m.a., densidade = 5 g/cm³
• tório: Z = 90, massa atômica relativa = 232,038 u.m.a., densidade = 11,7 g/cm³
• urânio: Z = 92, massa atômica relativa = 238,0289 u.m.a., densidade = 19,1 g/cm³
• neptúnio: Z = 93, massa atômica relativa = 237 u.m.a., densidade = 20,2 g/cm³ (encontrado em quantidades ínfimas, assim como o plutônio)

Todos esses elementos são radioativos.

Elementos artificiais

Elementos sintetizados artificialmente em aceleradores de partículas e reações nucleares possuem massa atômica mais elevada e, algumas vezes, densidades superiores à do ósmio – mas não existem na natureza. Alguns exemplos incluem:

• férmio: Z = 100, massa atômica relativa = 257,0 u.m.a., densidade = 9,7 g/cm³
• rutherfórdio: Z = 104, massa atômica relativa = 267 u.m.a., densidade = 17 g/cm³
• seabórgio: Z = 106, massa atômica relativa = 269 u.m.a., densidade = 23 g/cm³
• darmstádio: Z = 110, massa atômica relativa = 281 u.m.a., densidade = 26 g/cm³
• copernício: Z = 112, massa atômica relativa = 285 u.m.a., densidade = 14 g/cm³
• fleróvio: Z = 114, massa atômica relativa = 289 u.m.a., densidade = 9,92 g/cm³

As densidades desses elementos são estimadas por cálculos, pois ainda não foi possível realizar a medição diretamente, devido às pequenas quantidades sintetizadas e meia-vida muito curta dos elementos.

Os elementos mais pesados (em termos de peso atômico) da tabela periódica são o Oganessônio, de número atômico 118 e peso atômico 294, com densidade estimada de 6,6 g/cm³, e o tenessine, com Z = 117, peso atômico 294 e densidade estimada de 7,1 g/cm³.

Referências

• Emsley, J. Nature´s Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. 1ª Edição. 2001. Oxford University Press
• Gray, T. The Elements – A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe. 1ª Edição. 2009. Black Dog & Leventhal Publishers.
• Green, D. The Periodic Table in Minutes: The elements and their chemistry explained in an instant. 1ª Edição. 2016. Ed. Quercus
• Jackson, T.; Challoner, J. The Periodic Table Book – A Visual Encyclopedia of the Elements. 1ª Ed. 2017. Dorling Kindersley Ltd.