Quilograma poderá ser definido como um número exato de átomos de carbono

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/09/2007

A massa deste cilindro, conhecido carinhosamente como "Le Gran K", varia ao longo do tempo - na última checagem, ele perdeu 50 microgramas.
[Imagem: Wikimedia Commons]

Definição oficial de quilograma

A imagem ao lado mostra o cilindro que representa o quilograma, guardado no interior de seu ambiente triplamente isolado.

Mas quanto é exatamente um quilograma? Pode parecer difícil de se acreditar, e é de certa forma desconcertante para os cientistas terem que admitir - mas, em uma época onde já nos acostumamos com altíssimos níveis de precisão, a resposta é: ninguém sabe ao certo - pelo menos não de uma maneira definitiva e permanente.

Definição oficial de quilograma

O quilograma oficial é um cilindro de uma liga de irídio e platina, fundido em 1889 e guardado a sete chaves em um laboratório nas proximidades de Paris. O problema é que a massa desse cilindro, conhecido carinhosamente como "Le Gran K", varia ao longo do tempo - na última checagem, ele perdeu 50 microgramas.

A rigor ele deveria ganhar massa, devido ao acúmulo de contaminantes sobre a sua superfície. Tanto que a definição oficial de quilograma não é exatamente o cilindro, mas sim aquele cilindro depois que ele é lavado e limpo segundo um procedimento detalhadamente descrito. Detalhes à parte, o resultado final é que o quilograma - a última unidade do sistema internacional de medidas que ainda se baseia em um artefato físico - não é tão fixo como deveria ser.

Substituição do quilograma padrão

Uma equipe de cientistas alemães vem trabalhando há um bom tempo na tentativa de substituir o Gran K por uma esfera de silício (Bola de cristal de silício dará nova definição do quilograma). Outra idéia promissora é baseada na Balança de Watt, ou balança de Kibble, uma balança elétrica que visa definir a potência elétrica necessária para manter um quilograma de massa em equilíbrio. Ambas, porém, ainda dependem de avanços tecnológicos que permitam que as medições sejam feitas com a precisão necessária.

Agora, dois cientistas do Instituto de Tecnologia da Georgia, Estados Unidos, fizeram uma proposta diferente: eles querem que o quilograma seja definido como a massa de um número preciso de átomos de carbono-12. Esta é a primeira proposta que poderia ser adotada imediatamente, sem depender de novos avanços científicos, bastando um consenso entre os cientistas.

"Nosso padrão poderá eliminar a necessidade de um artefato físico para definir o que o quilograma é," diz o físico Ronald F. Fox. "Nós queremos algo que seja logicamente simples de se entender."

Fox e seu colega, o matemático, Theodore P. Hill, propuseram que o grama - igual a 1 milésimo do quilograma - seja doravante definido como a massa de exatamente 18 x 14074481³ átomos de carbono-12.

Constante de Avogadro

Pode parecer simples, mas a proposta envolve uma questão delicada: a redefinição da constante de Avogadro. O cientista italiano Amedeo Avogadro propôs, em 1800, um número que representa a quantidade de átomos ou moléculas em um mol de um material puro. O problema é que essa constante não é um número específico, ela é uma faixa de valores que podem ser determinados experimentalmente, mas não com uma precisão suficiente para ser um número único (veja A Constante de Avogadro é atualizada).

Os dois cientistas já haviam proposto anteriormente a definição de um número específico para a constante de Avogadro - um dentro os 10 valores possíveis dentro da faixa estabelecida experimentalmente. O artigo, publicado no periódico Physics Archives, chamou a atenção de vários pesquisadores, que fizeram sugestões e ajudaram a aprimorar a idéia. A proposta final é que a constante de Avogadro seja 84446886³.

Átomos de carbono-12

Esta é ainda apenas uma proposta, que poderá ou não ser aceita internacionalmente. Mas é nela que Fox e Hill se basearam para propor que o quilograma seja então igual a 1/12 da massa de um mol de carbono-12. Os cientistas ainda terão tempo para discutir e ponderar as duas idéias, já que o próximo encontro do Comitê Internacional de Pesos e Medidas deverá acontecer em 2011.

"Usar um cubo numericamente perfeito para definir essas constantes nos dá o mesmo nível de significância - oito ou nove dígitos - que possuem os inteiros que definem o segundo e a velocidade da luz," afirmou Hill. "Uma definição puramente matemática do quilograma é experimentalmente neutra - os pesquisadores poderão então utilizar qualquer método de laboratório que eles quiserem para comparar massas com exatidão."

Metro oficial

Quando o pesquisador se refere à velocidade da luz, ele lembra que o metro foi redefinido em 1983, deixando de ser representado por uma barra metálica e passando a equivaler à distância que a luz percorre em 1/299.792.458 segundos.

O novo quilograma, se a proposta for aceita, será igualmente elusivo - pelo menos para aqueles que gostariam de olhar para algo material que pese um quilograma e que possa ser colocado numa balança para aferição. Afinal, não há tecnologia disponível hoje que permita construir-se um cubo perfeito de carbono, com cada aresta tendo um número preciso de átomos.

"Se você construí-lo com algum tipo de processo de automontagem - ao invés de construí-lo átomo por átomo, o que levaria alguns bilhões de anos - você poderá ter um novo artefato feito de carbono que represente o quilograma. Mas não há realmente necessidade para isso. Mesmo se você construir um quilograma perfeito, ele se tornará imediatamente impreciso tão logo um único átomo seja arrancado ou absorvido em sua superfície," conclui o professor Fox.

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