Pela primeira vez na história, os pesos atômicos de alguns elementos da Tabela Periódica serão alterados.
A nova Tabela Periódica, descrita em um relatório científico que acaba de ser divulgado, irá expressar os pesos atômicos de 10 elementos de uma forma diferente, para refletir com mais precisão como esses elementos são encontrados na natureza.
Os elementos que terão seus pesos atômicos alterados são: hidrogênio, lítio, boro, carbono, nitrogênio, oxigênio, silício, cloro, enxofre e tálio.
Por mais de 150 anos os estudantes aprenderam a usar os pesos atômicos padrão – um valor único – encontrados nos livros didáticos de química e na Tabela Periódica dos elementos, contudo, conforme a tecnologia foi evoluindo, os cientistas descobriram que aqueles números tão bem decorados não são tão estáticos quanto se acreditava anteriormente.

Ciência, indústria e esportes
As modernas técnicas analíticas conseguem medir o peso atômico de vários elementos com altíssima precisão.
E essas pequenas variações no peso atômico de um elemento são importantes não apenas nas pesquisas científicas, mas também em outras atividades práticas.
Por exemplo, medições precisas da abundância dos isótopos de carbono podem ser usadas para determinar a pureza e a origem de alimentos como a baunilha ou o mel.
Medições dos isótopos de nitrogênio, cloro e outros são utilizadas para a detecção de poluentes em rios e águas subterrâneas.
Nas investigações de doping nos esportes, a testosterona, substância que melhora o desempenho dos atletas, pode ser identificada no corpo humano porque o peso atômico do carbono na testosterona humana natural é maior do que na testosterona farmacêutica.

Pesos atômicos como intervalos
Os pesos atômicos destes 10 elementos agora serão expressos em intervalos, com limites superiores e inferiores.
Por exemplo, o enxofre é conhecido por ter um peso atômico de 32,065. No entanto, o seu peso atômico real pode estar em qualquer lugar no intervalo entre 32,059 e 32,076, dependendo de onde o elemento é encontrado.
Em outras palavras, o peso atômico pode ser utilizado para identificar a origem e a história de um determinado elemento na natureza.
Elementos com apenas um isótopo estável não apresentam variações em seu peso atômico. Por exemplo, o peso atômico padrão do flúor, alumínio, sódio e ouro são constantes, e seus valores são conhecidos com uma precisão acima de seis casas decimais.

E agora, professor?
Embora esta mudança ofereça benefícios significativos na compreensão da química, pode-se imaginar o desafio para os professores e estudantes, que terão que escolher um único valor de um intervalo ao fazer cálculos de química.
"Nós esperamos que os químicos e os educadores tomem este desafio como uma oportunidade única para incentivar o interesse dos jovens em química e gerar entusiasmo para o futuro criativo da química," diz a Dra Fabienne Meyers, diretora adjunta do IUPAC.
O trabalho que embasou a primeira correção já feita na Tabela Periódica durou de 1985 a 2010.
Considerada um dos maiores feitos científicos de todos os tempos, a tradicional Tabela Periódica tem sofrido "ataques" de várias frentes de pesquisa, conforme o conhecimento científico avança.

Cientistas da Escola Politécnica da USP desenvolveram uma nova técnica para a fabricação de cimento combinando matérias-primas simples com ferramentas e conceitos avançados na gestão do processo industrial.
O resultado pode ser uma revolução mundial na indústria cimenteira.
O novo processo industrial permitirá dobrar a produção mundial de cimento sem precisar construir novos fornos e, portanto, sem aumentar as emissões de gases de efeito estufa.
O cimento Portland tradicional é composto basicamente por argila e calcário, substâncias que, quando fundidas em um forno sob altas temperaturas, transformam-se em pequenas bolotas chamadas clínquer.
Esses grãos de clínquer são moídos com o mineral gipsita (matéria-prima do gesso) até virarem pó.
Na transformação, estima-se que para cada tonelada de clínquer são emitidos entre 800 e 1.000 quilos de CO2, incluindo o CO2 gerado pela decomposição do calcário e pela queima do combustível fóssil (de 60 a 130 quilos por tonelada de clínquer.
A indústria busca alternativas para aumentar a ecoeficiência do processo substituindo parte do clínquer por escória de alto-forno de siderúrgicas e cinza volante, resíduo de termelétricas movidas a carvão. O problema é que a indústria do aço e a geração de cinza crescem menos que a produção de cimento, o que inviabiliza essa estratégia a longo prazo.

Carga bem distribuída
A nova tecnologia consiste basicamente em aumentar a proporção de carga (filler) na fórmula do cimento Portland, adicionando dispersantes orgânicos que afastam as partículas do material e possibilitam menor uso de água na mistura com o clínquer.
A carga é uma matéria-prima à base de pó de calcário que dispensa tratamento técnico (calcinação), processo que, na fabricação do cimento, é responsável por mais de 80% do consumo energético e 90% das emissões de CO2.
A fórmula para calcular a quantidade de carga no cimento é usada desde 1970, estabelecendo que a quantidade do material de preenchimento não poderia ser alta porque havia o risco de comprometer a qualidade do produto.
Os pesquisadores brasileiros descobriram que isto não é verdade.
Em laboratório, foi possível chegar a teores de 70% de filler, sendo que atualmente ele está entre 10% e 30%. Com isso será possível dobrar a produção mundial de cimento sem construir mais fornos e, portanto, sem aumentar as emissões.
A solução veio da matemática, mais especificamente de estudos que, muitas vezes, parecem teorias sem qualquer ligação com a praticidade do mundo industrial.
A tecnologia é baseada em modelos de dispersão e empacotamento de partículas que possibilita organizar os grãos por tamanho, favorecendo a maleabilidade do cimento. Por meio da reologia, ramo da ciência que estuda o escoamento dos fluidos, obteve-se misturas fluidas com baixo teor de clínquer e outros ligantes como a escória. Também foi possível reduzir a quantidade de cimento e água utilizados na produção de concreto, sem perda da qualidade.
O estudo atual mostrou que é possível mudar a forma como se fabrica cimento, concretos e argamassas. Agora é preciso desenvolver uma tecnologia de moagem sofisticada em escala industrial.
A Escola Politécnica da USP já está negociando parcerias com as indústrias cimenteiras para aperfeiçoar e transferir a nova técnica.

Em uma época conhecida como Era do Conhecimento ou Era da Tecnologia, pode soar estranho o que fez uma equipe internacional de geólogos e engenheiros: eles foram procurar uma solução para um problema moderno no passado remoto.
Trabalhando para tornar o concreto usado na construção civil mais durável e mais sustentável, Marie Jackson e seus colegas encontraram inspiração no concreto fabricado na Roma Antiga.
Jackson foi orientada pelo brasileiro Paulo Monteiro, atualmente professor na Universidade de Berkeley, nos Estados Unidos.

Concreto romano
O concreto romano, fabricado há mais de 2.000 anos, continua sustentando estruturas, sem sinal de deterioração, enquanto o concreto moderno mostra sinais claros de degradação apenas 50 anos depois de sua fabricação.
Segundo a equipe, o segredo está em um composto altamente estável, conhecido como silicato hidratado de cálcio e alumínio. É esse composto que dá liga ao concreto romano, que foi usado para construir algumas das estruturas mais duráveis do mundo ocidental.
O processo de fabricação do concreto romano também era muito menos danoso ao meio ambiente do que o atual.
O processo de fabricação do cimento portland, o principal componente do concreto, usa combustíveis fósseis para queimar o carbonato de cálcio, ou calcário, e argilas a uma temperatura de 1.450ºC – 7% das emissões globais de CO2 vem da fabricação de cimento.
A produção do concreto romano, por sua vez, exigia temperaturas equivalentes a dois terços da temperatura necessária para fabricar o cimento portland. O processo, descrito no ano 30 A.C. por Marcus Vitruvius Pollio, engenheiro do Imperador Augusto, emprega cinza vulcânica, que os romanos combinavam com cal para formar uma argamassa.
Eles embalavam essa argamassa e pedaços de pedras em moldes de madeira e mergulhavam tudo na água do mar.
Ou seja, em vez de lutar contra os elementos marinhos, os maiores inimigos do concreto moderno, os romanos aproveitavam a água salgada, tornando-a parte integrante do concreto.
Essa combinação dá origem a um outro mineral, também descrito pela primeira vez pela equipe, a tobermorita de alumínio, que ajuda a explicar a resistência do concreto imperial.

Durável demais
"O concreto romano se mantém coerente e bem consolidada há 2.000 anos nos agressivos ambientes marítimos," comenta Marie Jackson. "É um dos materiais de construção mais duráveis do planeta, o que não é nenhum acidente – o transporte marítimo estava na base da estabilidade política, econômica e militar do Império Romano. Assim, construir portos que durassem era algo crítico."
E por que as fábricas modernas não usam a tecnologia romana para fazer concreto durável?
"Você pode argumentar que as estruturas originais romanas foram construídas tão bem que, uma vez no lugar, elas não precisavam ser substituídas," sinaliza a pesquisadora.
Outra razão pode ser a pressa moderna: o concreto romano não endurecia tão rapidamente quanto o concreto moderno.

Cientistas fizeram uma descoberta que abre caminho para a criação de uma nova tabela periódica de "super-átomos", agrupamentos de elementos capazes de criar compostos únicos, com propriedades nunca vistas antes. A pesquisa foi publicada no último exemplar da revista Science.
Trabalhando conjuntamente, os cientistas Shiv N. Khanna, da Universidade Virginia Commonwealth e Welford Castleman Jr., da Universidade Penn State, ambas nos Estados Unidos, descobriram aglomerados de átomos de alumínio que possuem propriedades químicas semelhantes às de átomos individuais de elementos metálicos e não metálicos quando reagem com iodo.
A descoberta poderá ter aplicações práticas no campo da medicina, da produção de alimentos e até da fotografia.
"Dependendo do número de átomos de alumínio no aglomerado, nós demonstramos a existência de super-átomos que apresentam as propriedades de metais alcalinos-terrosos ou halogênicos," afirma Castleman. "Esse resultado sugere o incrível potencial da química na síntese em nanoescala."

Super-átomos de alumínio
Os pesquisadores examinaram as propriedades químicas, estrutura eletrônica e geometria dos aglomerados de alumínio tanto teoricamente quanto experimentalmente, formando compostos químicos com átomos de iodo.
Eles descobriram que um aglomerado de 13 átomos de alumínio (Al13) se comporta como um átomo individual de iodo, enquanto um aglomerado de 14 átomos de alumínio (Al14) se comporta como um átomo de um elemento alcalino- terroso.
"No futuro, nós poderemos aplicar esta química, a partir de nosso conhecimento prévio, para criar novos materiais para aplicações como geração de energia e até mesmo em dispositivos médicos," afirmou o Dr. Khanna.

Tabela periódica de elementos aglomerados
O fato de que aglomerados de átomos se comportem como átomos individuais demonstra a possibilidade de se criar uma nova tabela periódica formada não por átomos, mas por esses "elementos aglomerados", criando uma nova fronteira dentro da própria Química.
Os pesquisadores fizeram experiências de reatividade dos elementos aglomerados que indicam que os super-átomos de alumínio são por natureza altamente estáveis.
A teoria apresentada por eles revela que a melhor estabilidade desses super-átomos deve-se ao balanceamento em seus estados atômicos e eletrônicos. Enquanto os aglomerados lembram átomos de outros elementos, sua reatividade química é única, criando compostos estáveis com ligações que não são idênticas àquelas apresentadas pelos átomos simples.

Química adaptativa
Utilizar aglomerados estáveis é um caminho possível para uma química adaptativa que introduz esse novo tipo de compostos em materiais em nanoescala, que podem ser ajustados para criar as propriedades desejadas.
"A flexibilidade de um aglomerado Al13 para agir como um átomo individual de iodo mostra que super-átomos podem ter utilidade sintética, adicionando uma ‘terceira dimensão’ inexplorada à tabela periódica tradicional," afirma Khanna.
"Aplicações utilizando aglomerados Al13  ao invés de iodo em polímeros poderão permitir o desenvolvimento de materiais com propriedades condutoras melhoradas. A montagem de unidades Al13 poderá criar materiais de alumínio que não oxidam, e poderá ajudar a resolver um grande problema em combustíveis que queimam partículas de alumínio," conclui o pesquisador.

Encontrar uma mina de ouro nem sempre significa riqueza imediata.
Embora existam os chamados aluviões, locais raros onde o ouro se acumula na forma de pepitas, nas grandes minas o precioso metal não ocorre puro, mas associado com outros elementos, sobretudo o enxofre.
É aí que os problemas começam, porque a separação do ouro desses chamados minérios sulfetados é feita com o supertóxico e perigosíssimo composto chamado cianeto.
Mas as coisas podem começar a mudar.
Zhichang Liu e seus colegas da Universidade Northwestern, nos Estados Unidos, descobriram uma forma promissora de substituir o cianeto por um açúcar derivado do amido de milho.
A técnica para a produção de um ouro mais verde não apenas extrai o ouro do minério bruto, como o faz de maneira mais eficiente, deixando para trás outros metais que normalmente contaminam o ouro, exigindo novas etapas de purificação.
Além disso, o novo processo poderá ser usado para extrair ouro do lixo eletrônico, os produtos eletrônicos de consumo que chegam ao fim da sua vida útil.

Garimpo no laboratório
Como acontece com os garimpeiros de sorte, Liu descobriu sua mina de ouro por acaso.
Ele estava tentando sintetizar uma estrutura cúbica tridimensional que pudesse ser utilizada para armazenar gases e pequenas moléculas.
Inesperadamente, ao misturar sais de ouro com uma espécie de açúcar chamado alfa-ciclodextrina – uma fibra alimentar solúvel com seis unidades de glicose -, o pesquisador verificou a formação quase imediata de "agulhas" de ouro.
Depois da decepção inicial de não ver seu experimento produzir cristais em forma de cubo, o pesquisador se deu conta de que a reação estava produzindo um resultado muito mais interessante – ela estava extraindo o ouro dos sais de auratos.
Em vez dos perigosos rejeitos da lixiviação por cianeto, o novo processo produz sais metálicos alcalinos que são relativamente benignos em termos ambientais.
E a técnica poderá render também outras aplicações além da mineração – sobretudo na emergente ciência dos nanofios.
Os nanofios supramoleculares produzidos na reação têm, individualmente, 1,3 nanômetro de diâmetro.
Em cada nanofio, o íon de ouro fica no meio de quatro átomos de bromo, enquanto o íon potássio é cercado por seis moléculas de água – todos esses íons estão dispostos de forma entre anéis de alfa-ciclodextrina.
"Há um bocado de química empacotada nesses nanofios," disse o professor Fraser Stoddart, orientador de Liu, indicando que novos estudos poderão revelar quais são as propriedades dessas estruturas até agora desconhecidas.

Deixe um pedaço de metal ao relento e você poderá acompanhar a rápida formação de uma camada de oxidação, mais conhecida como ferrugem.
Agora, engenheiros utilizaram esse mecanismo para desenvolver um tipo de bateria que só precisa do ar ambiente para extrair energia da oxidação de placas de ferro.
"O ferro é barato e o ar é grátis," afirma Sri Narayan, da Universidade do Sul Califórnia. Para ele, esse novo tipo de bateria "é o futuro".
O protótipo é capaz de armazenar energia por um período de 8 a 24 horas.
Parece pouco em comparação com as baterias normais, que, sem uso, podem levar meses para se descarregar totalmente.
Contudo, como têm o potencial para serem muito baratas, conjuntos dessas baterias seriam ideais para equipar fazendas eólicas e solares, armazenando energia e liberando-a em momentos de ventos fracos ou durante a noite, otimizando o suprimento da rede.

Bateria ar-ferro
O conceito das baterias ar-ferro é antigo. Houve muito interesse nelas durante a crise do petróleo, nos anos 1970.
Mas elas sofriam de uma deficiência crítica: além da oxidação, ocorre no interior da bateria ar-ferro uma reação que gera hidrogênio – a hidrólise – que absorve 50% da energia gerada, o que a torna ineficiente demais.
Narayan e seus colegas conseguiram reduzir essa perda para 4%, o que torna seu protótipo 10 vezes mais eficiente do que os anteriores.
O truque foi adicionar uma pitada de sulfeto de bismuto à bateria ar-ferro – o bismuto inibe quase totalmente a reação de geração de hidrogênio.
E o bismuto é mais seguro do que outras alternativas que também funcionaram, como o mercúrio e o chumbo.

Cientistas de Cingapura alteraram as propriedades da água, tornando-a corrosiva a ponto de escavar sulcos em diamantes.
Segundo eles, a descoberta terá largas aplicações industriais, da degradação ecológica de resíduos orgânicos à gravação a laser em chips e materiais dielétricos.
O mais impressionante é que o fenômeno não exige compostos químicos, usando tão somente carbono além da própria água.
O experimento consiste em recobrir o cristal de diamante – uma forma de carbono – com uma camada de
grafeno – outra forma de carbono.
Quando a água é injetada sobre o material, as moléculas ficam presas entre o grafeno e o diamante, adquirindo um estado supercrítico – um estado híbrido entre um líquido e um gás – em que se tornam altamente corrosivas, desgastando o diamante.
"Nós mostramos pela primeira vez que o grafeno pode reter a água sobre o diamante, e o sistema comporta-se como uma ‘panela de pressão’ quando aquecida. Ainda mais surpreendente, descobrimos que a água superaquecida pode corroer o diamante. Isso nunca havia sido visto," disse Loh Kian Ping, da Universidade Nacional de Cingapura.
Em temperaturas elevadas, os pesquisadores verificaram uma reestruturação da interface e das ligações químicas entre o grafeno e diamante.
Como o grafeno é um material impermeável, a água presa entre o
diamante e grafeno não consegue escapar.
Quando atinge uma temperatura de 400º C, a água aprisionada passa para uma
fase supercrítica, com um comportamento totalmente diferente em relação à água normal.
Os pesquisadores agora planejam encontrar formas de dirigir o processo de entalhe que a água supercrítica faz sobre o material base, de forma a explorar o processo industrialmente.