Einstenio
El einstenio es un elemento sintético con el símbolo Es y el número atómico 99. El einstenio es un miembro de la serie de actínidos y es el séptimo elemento transuránico. Fue nombrado en honor a Albert Einstein.
El einstenio se descubrió como un componente de los escombros de la primera explosión de una bomba de hidrógeno en 1952. Su isótopo más común, el einstenio-253 (vida media de 20,47 días), se produce artificialmente a partir de la descomposición del californio-253 en unos pocos generadores de alta potencia dedicados. reactores nucleares con un rendimiento total del orden de un miligramo por año. La síntesis del reactor va seguida de un proceso complejo de separación del einstenio-253 de otros actínidos y productos de su descomposición. Otros isótopos se sintetizan en varios laboratorios, pero en cantidades mucho menores, mediante el bombardeo de elementos actínidos pesados con iones ligeros. Debido a las pequeñas cantidades de einstenio producido y la corta vida media de su isótopo más fácil de producir, actualmente casi no hay aplicaciones prácticas fuera de la investigación científica básica. En particular, el einstenio se utilizó para sintetizar,
El einstenio es un metal blando, plateado y paramagnético. Su química es la típica de los actínidos tardíos, con predominio del estado de oxidación +3; el estado de oxidación +2 también es accesible, especialmente en sólidos. La alta radiactividad del einstenio-253 produce un brillo visible y daña rápidamente su red de metal cristalino, con un calor liberado de alrededor de 1000 vatios por gramo. La dificultad para estudiar sus propiedades se debe a la descomposición del einstenio-253 a berkelio-249 y luego a californio-249 a una tasa de alrededor del 3% por día. El isótopo del einstenio con la vida media más larga, el einstenio-252 (vida media de 471,7 días) sería más adecuado para la investigación de las propiedades físicas, pero se ha demostrado que es mucho más difícil de producir y está disponible solo en cantidades diminutas, y no al por mayor.El einstenio es el elemento con el número atómico más alto que se ha observado en cantidades macroscópicas en su forma pura, y este era el isótopo común de vida corta einstenio-253.
Como todos los elementos transuránicos sintéticos, los isótopos de einstenio son muy radiactivos y se consideran altamente peligrosos para la salud si se ingieren.
Historia
El einstenio fue identificado por primera vez en diciembre de 1952 por Albert Ghiorso y sus compañeros de trabajo en la Universidad de California, Berkeley, en colaboración con los Laboratorios Nacionales de Argonne y Los Alamos, en las consecuencias de la prueba nuclear Ivy Mike. La prueba se llevó a cabo el 1 de noviembre de 1952 en el atolón Enewetak en el Océano Pacífico y fue la primera prueba exitosa de un arma termonuclear. El examen inicial de los escombros de la explosión mostró la producción de un nuevo isótopo de plutonio,94PU, que solo podría haberse formado por la absorción de seis neutrones por un núcleo de uranio-238 seguido de dos desintegraciones beta.
En ese momento, se pensaba que la absorción de neutrones múltiples era un proceso extremadamente raro, pero la identificación de94PUindicó que aún más neutrones podrían haber sido capturados por los núcleos de uranio, produciendo así nuevos elementos más pesados que el californio.
Ghiorso y sus colaboradores analizaron papeles de filtro que habían volado a través de la nube de explosión en aviones (la misma técnica de muestreo que se había utilizado para descubrir94PU). Posteriormente se aislaron mayores cantidades de material radiactivo de los restos de coral del atolón, que se enviaron a los EE. UU. La separación de nuevos elementos sospechosos se llevó a cabo en presencia de una solución tampón de ácido cítrico/amonio en un medio débilmente ácido (pH ≈ 3,5), usando intercambio iónico a temperaturas elevadas; al final se recuperaron menos de 200 átomos de einstenio. Sin embargo, el elemento 99 (einstenio), es decir, su isótopo Es, podría detectarse a través de su característica desintegración alfa de alta energía a 6,6 MeV.Fue producido por la captura de 15 neutrones por núcleos de uranio-238 seguidos de siete desintegraciones beta y tuvo una vida media de 20,5 días. Tal absorción de neutrones múltiples fue posible gracias a la alta densidad de flujo de neutrones durante la detonación, de modo que los isótopos pesados recién generados tenían muchos neutrones disponibles para absorber antes de que pudieran desintegrarse en elementos más livianos. La captura de neutrones inicialmente elevó el número de masa sin cambiar el número atómico del nucleido, y las desintegraciones beta concomitantes dieron como resultado un aumento gradual en el número atómico:
Sin embargo, algunos átomos de U podrían absorber dos neutrones adicionales (para un total de 17), dando como resultado Es, así como el isótopo Fm de otro elemento nuevo, el fermio. El descubrimiento de los nuevos elementos y los nuevos datos asociados sobre la captura de múltiples neutrones se mantuvieron inicialmente en secreto por orden del ejército estadounidense hasta 1955 debido a las tensiones de la Guerra Fría y la competencia con la Unión Soviética en tecnologías nucleares.Sin embargo, la captura rápida de tantos neutrones proporcionaría la confirmación experimental directa necesaria del llamado proceso r de absorción múltiple de neutrones necesaria para explicar la nucleosíntesis cósmica (producción) de ciertos elementos químicos pesados (más pesados que el níquel) en explosiones de supernova, antes desintegración beta. Tal proceso es necesario para explicar la existencia de muchos elementos estables en el universo.
Mientras tanto, los isótopos del elemento 99 (así como del nuevo elemento 100, el fermio) fueron producidos en los laboratorios de Berkeley y Argonee, en una reacción nuclear entre el nitrógeno-14 y el uranio-238, y luego por una intensa irradiación de neutrones de plutonio o californio:
Estos resultados se publicaron en varios artículos en 1954 con la advertencia de que estos no eran los primeros estudios que se habían llevado a cabo sobre los elementos. El equipo de Berkeley también informó algunos resultados sobre las propiedades químicas del einstenio y el fermio. Los resultados de Ivy Mike fueron desclasificados y publicados en 1955.
En su descubrimiento de los elementos 99 y 100, los equipos estadounidenses habían competido con un grupo del Instituto Nobel de Física de Estocolmo, Suecia. A finales de 1953 y principios de 1954, el grupo sueco consiguió sintetizar isótopos ligeros del elemento 100, en particular Fm, bombardeando uranio con núcleos de oxígeno. Estos resultados también se publicaron en 1954. Sin embargo, la prioridad del equipo de Berkeley fue generalmente reconocida, ya que sus publicaciones precedieron al artículo sueco y se basaron en los resultados no revelados previamente de la explosión termonuclear de 1952; por lo tanto, el equipo de Berkeley tuvo el privilegio de nombrar los nuevos elementos. Como el esfuerzo que condujo al diseño de Ivy Mike recibió el nombre en clave de Proyecto PANDA,El elemento 99 había sido apodado en broma "Pandemonium", pero los nombres oficiales sugeridos por el grupo de Berkeley se derivaron de dos destacados científicos, Albert Einstein y Enrico Fermi: "Sugerimos para el nombre del elemento con el número atómico 99, einsteinio (símbolo E) por Albert Einstein y por el nombre del elemento con número atómico 100, fermio (símbolo Fm), por Enrico Fermi". Tanto Einstein como Fermi murieron entre el momento en que se propusieron originalmente los nombres y el momento en que se anunciaron. Albert Ghiorso anunció el descubrimiento de estos nuevos elementos en la primera Conferencia Atómica de Ginebra celebrada del 8 al 20 de agosto de 1955. El símbolo del einstenio se dio primero como "E" y luego la IUPAC lo cambió a "Es".
Características
Físico
El einstenio es un metal sintético, plateado y radiactivo. En la tabla periódica, se encuentra a la derecha del actínido californio, a la izquierda del actínido fermio y debajo del lantánido holmio con el que comparte muchas similitudes en propiedades físicas y químicas. Su densidad de 8,84 g/cm es inferior a la del californio (15,1 g/cm) y es casi la misma que la del holmio (8,79 g/cm), a pesar de que el einstenio atómico es mucho más pesado que el holmio. El punto de fusión del einstenio (860 °C) también es relativamente bajo, por debajo del californio (900 °C), el fermio (1527 °C) y el holmio (1461 °C). El einstenio es un metal blando, con un módulo aparente de solo 15 GPa, cuyo valor es uno de los más bajos entre los metales no alcalinos.
A diferencia de los actínidos más ligeros californio, berkelio, curio y americio, que cristalizan en una estructura hexagonal doble en condiciones ambientales, se cree que el einstenio tiene una simetría cúbica centrada en las caras (fcc) con el grupo espacial Fm 3 m y la constante de red a = 575 horas. Sin embargo, hay un informe de metal de einstenio hexagonal a temperatura ambiente con a = 398 pm yc = 650 pm, que se convirtió a la fase fcc al calentarse a 300 °C.
El autodaño inducido por la radiactividad del einstenio es tan fuerte que destruye rápidamente la red cristalina y la energía liberada durante este proceso, 1000 vatios por gramo de Es, induce un brillo visible. Estos procesos pueden contribuir a la densidad y el punto de fusión relativamente bajos del einstenio. Además, debido al pequeño tamaño de las muestras disponibles, el punto de fusión del einstenio a menudo se deducía observando cómo se calentaba la muestra dentro de un microscopio electrónico. Por lo tanto, los efectos de superficie en muestras pequeñas podrían reducir el valor del punto de fusión.
El metal es trivalente y tiene una volatilidad notablemente alta. Para reducir el daño por radiación propia, la mayoría de las mediciones de einstenio sólido y sus compuestos se realizan inmediatamente después del recocido térmico. Además, algunos compuestos se estudian bajo la atmósfera del gas reductor, por ejemplo H 2 O+HCl para EsOCl para que la muestra vuelva a crecer parcialmente durante su descomposición.
Apart from the self-destruction of solid einsteinium and its compounds, other intrinsic difficulties in studying this element include scarcity – the most common Es isotope is available only once or twice a year in sub-milligram amounts – and self-contamination due to rapid conversion de einstenio a berkelio y luego a californio a una tasa de alrededor del 3,3% por día:
Por lo tanto, la mayoría de las muestras de einstenio están contaminadas y sus propiedades intrínsecas a menudo se deducen extrapolando los datos experimentales acumulados a lo largo del tiempo. Otras técnicas experimentales para eludir el problema de la contaminación incluyen la excitación óptica selectiva de iones de einstenio por un láser sintonizable, como en el estudio de sus propiedades de luminiscencia.
Se han estudiado las propiedades magnéticas del einstenio metálico, su óxido y fluoruro. Los tres materiales mostraron un comportamiento paramagnético Curie-Weiss desde el helio líquido hasta la temperatura ambiente. Los momentos magnéticos efectivos se dedujeron como10,4 ± 0,3 μ B para Es 2 O 3 y11,4 ± 0,3 μ B para el EsF 3, que son los valores más altos entre los actínidos, y las temperaturas de Curie correspondientes son 53 y 37 K.
Químico
Como todos los actínidos, el einstenio es bastante reactivo. Su estado de oxidación trivalente es más estable en sólidos y solución acuosa donde induce un color rosa pálido. La existencia de einstenio divalente está firmemente establecida, especialmente en la fase sólida; dicho estado +2 no se observa en muchos otros actínidos, incluidos el protactinio, el uranio, el neptunio, el plutonio, el curio y el berkelio. Los compuestos de einstenio (II) se pueden obtener, por ejemplo, reduciendo el einstenio (III) con cloruro de samario (II). El estado de oxidación +4 se postuló a partir de estudios de vapor y aún es incierto.
Isótopos
Se conocen diecinueve isótopos y tres isómeros nucleares para el einstenio, con números de masa que van de 240 a 257. Todos son radiactivos y el nucleido más estable, Es, tiene una vida media de 471,7 días. Los siguientes isótopos más estables son Es (vida media 275,7 días), Es (39,8 días) y Es (20,47 días). Todos los isótopos restantes tienen vidas medias inferiores a 40 horas, la mayoría inferiores a 30 minutos. De los tres isómeros nucleares, el más estable es Es con una vida media de 39,3 horas.
Fisión nuclear
El einstenio tiene una alta tasa de fisión nuclear que da como resultado una masa crítica baja para una reacción nuclear en cadena sostenida. Esta masa es de 9,89 kilogramos para una esfera desnuda de isótopo Es, y puede reducirse a 2,9 kilogramos añadiendo un reflector de neutrones de acero de 30 centímetros de espesor, o incluso a 2,26 kilogramos con un reflector de agua de 20 centímetros de espesor. Sin embargo, incluso esta pequeña masa crítica supera con creces la cantidad total de einstenio aislado hasta el momento, especialmente del raro isótopo Es.
Ocurrencia natural
Debido a la corta vida media de todos los isótopos del einstenio, cualquier einstenio primordial, es decir, el einstenio que posiblemente pudo haber estado presente en la Tierra durante su formación, se descompuso hace mucho tiempo. La síntesis de einstenio a partir de actínidos naturales de uranio y torio en la corteza terrestre requiere la captura de múltiples neutrones, lo cual es un evento extremadamente improbable. Por lo tanto, todo el einstenio terrestre se produce en laboratorios científicos, reactores nucleares de alta potencia o en pruebas de armas nucleares, y está presente solo unos pocos años después del momento de la síntesis.
Los elementos transuránicos desde el americio hasta el fermio, incluido el einstenio, se produjeron naturalmente en el reactor de fisión nuclear natural de Oklo, pero ya no lo hacen.
El einstenio se observó teóricamente en el espectro de la estrella de Przybylski. Sin embargo, la autora principal de los estudios que encontraron einstenio y otros actínidos de vida corta en la estrella de Przybylski, Vera F. Gopka, admite directamente que "la posición de las líneas de los elementos radiactivos que se buscaban simplemente se visualizaba en el espectro sintético como marcadores verticales porque no había No hay datos atómicos para estas líneas excepto para sus longitudes de onda (Sansonetti et al. 2004), lo que permite calcular sus perfiles con intensidades más o menos reales". Desde entonces, los espectros característicos de los isótopos de einstenio se han analizado exhaustivamente de forma experimental (en 2021),aunque actualmente no hay ninguna investigación publicada que confirme si las firmas de einstenio teorizadas que se proponen encontrar en el espectro de la estrella coinciden con los resultados determinados en el laboratorio.
Síntesis y extracción
El einstenio se produce en cantidades diminutas al bombardear actínidos más ligeros con neutrones en reactores nucleares de alto flujo dedicados. Las principales fuentes de irradiación del mundo son el Reactor de isótopos de alto flujo (HFIR) de 85 megavatios en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge en Tennessee, EE. UU., y el reactor de bucle SM-2 en el Instituto de Investigación de Reactores Atómicos (NIIAR) en Dimitrovgrad, Rusia. ambos dedicados a la producción de elementos de transcurio (Z > 96). Estas instalaciones tienen niveles de flujo y potencia similares, y se espera que tengan capacidades de producción comparables para elementos de transcurio,aunque las cantidades producidas en NIIAR no se informan ampliamente. En una "campaña de procesamiento típica" en Oak Ridge, se irradian decenas de gramos de curio para producir cantidades de decigramos de californio, cantidades de miligramos de berkelio (Bk) y cantidades de einstenio y picogramos de fermio.
La primera muestra microscópica de muestra de Es que pesaba alrededor de 10 nanogramos se preparó en 1961 en HFIR. Se diseñó una balanza magnética especial para estimar su peso. Posteriormente se produjeron lotes más grandes a partir de varios kilogramos de plutonio con rendimientos de einstenio (principalmente Es) de 0,48 miligramos en 1967-1970, 3,2 miligramos en 1971-1973, seguidos de una producción constante de aproximadamente 3 miligramos por año entre 1974 y 1978. Estos Sin embargo, las cantidades se refieren a la cantidad integral en el objetivo justo después de la irradiación. Los procedimientos de separación posteriores redujeron la cantidad de einstenio isotópicamente puro aproximadamente diez veces.
Síntesis de laboratorio
La intensa irradiación de neutrones de plutonio da como resultado cuatro isótopos principales de einstenio: Es (emisor α con una vida media de 20,47 días y con una vida media de fisión espontánea de 7 × 10 años); Es (emisor β con una vida media de 39,3 horas), Es (emisor α con una vida media de aproximadamente 276 días) y Es (emisor β con una vida media de 39,8 días). Una ruta alternativa implica el bombardeo de uranio-238 con haces de iones de oxígeno o nitrógeno de alta intensidad.
El einstenio-247 (vida media de 4,55 minutos) se produjo irradiando americio-241 con carbono o uranio-238 con iones de nitrógeno. Esta última reacción se realizó por primera vez en 1967 en Dubna, Rusia, y los científicos involucrados recibieron el Premio Lenin Komsomol.
El isótopo Es se produjo irradiando Cf con iones de deuterio. Se desintegra principalmente por emisión de electrones a Cf con una vida media de25 ± 5 minutos, pero también libera partículas α de 6,87 MeV de energía, con una relación de electrones a partículas α de alrededor de 400.
Los isótopos más pesados Es, Es, Es y Es se obtuvieron bombardeando Bk con partículas α. En este proceso se liberan de uno a cuatro neutrones, lo que hace posible la formación de cuatro isótopos diferentes en una reacción.
El einstenio-253 se produjo al irradiar un objetivo de Cf de 0,1 a 0,2 miligramos con un flujo de neutrones térmicos de (2 a 5) × 10 neutrones · cm · s durante 500 a 900 horas:
En 2020, los científicos del Laboratorio Nacional de Oak Ridge pudieron crear 233 nanogramos de Es, un nuevo récord mundial. Esto permitió estudiar por primera vez algunas propiedades químicas del elemento.
Síntesis en explosiones nucleares
El análisis de los escombros en la prueba nuclear Ivy Mike de 10 megatones fue parte de un proyecto a largo plazo. Uno de los objetivos del cual era estudiar la eficiencia de producción de elementos transuránicos en explosiones nucleares de alta potencia. La motivación de estos experimentos fue que la síntesis de dichos elementos a partir del uranio requiere la captura de múltiples neutrones. La probabilidad de tales eventos aumenta con el flujo de neutrones, y las explosiones nucleares son las fuentes de neutrones artificiales más poderosas, proporcionando densidades del orden de 10 neutrones/cm dentro de un microsegundo, o alrededor de 10 neutrones/(cm ·s). En comparación, el flujo del reactor HFIR es de 5 × 10 neutrones/(cm·s). Se instaló un laboratorio dedicado justo en el atolón Enewetak para el análisis preliminar de los desechos, ya que algunos isótopos podrían haberse descompuesto cuando las muestras de desechos llegaron a los EE. UU. continental. El laboratorio estaba recibiendo muestras para su análisis lo antes posible, desde aviones equipados con filtros de papel. que sobrevoló el atolón después de las pruebas. Mientras que se esperaba descubrir nuevos elementos químicos más pesados que el fermio, ninguno de ellos se encontró incluso después de una serie de explosiones de megatones realizadas entre 1954 y 1956 en el atolón.
Los resultados atmosféricos se complementaron con los datos de pruebas subterráneas acumulados en la década de 1960 en el sitio de pruebas de Nevada, ya que se esperaba que las poderosas explosiones realizadas en espacios confinados pudieran dar como resultado mejores rendimientos e isótopos más pesados. Además de las cargas de uranio tradicionales, se han probado combinaciones de uranio con americio y torio, así como una carga mixta de plutonio-neptunio, pero tuvieron menos éxito en términos de rendimiento y se atribuyeron a mayores pérdidas de isótopos pesados debido a tasas de fisión mejoradas. en cargas de elementos pesados. El aislamiento del producto era problemático ya que las explosiones estaban esparciendo escombros al derretir y vaporizar las rocas circundantes a profundidades de 300 a 600 metros. La perforación a tales profundidades para extraer los productos fue lenta e ineficiente en términos de volúmenes recolectados.
Entre las nueve pruebas subterráneas que se llevaron a cabo entre 1962 y 1969, la última fue la más potente y con mayor rendimiento de elementos transuránicos. Los miligramos de einstenio que normalmente requerirían un año de irradiación en un reactor de alta potencia, se produjeron en un microsegundo. Sin embargo, el principal problema práctico de toda la propuesta fue la recolección de los desechos radiactivos dispersados por la poderosa explosión. Los filtros de los aviones adsorbieron solo alrededor de 4 × 10 de la cantidad total, y la recolección de toneladas de corales en el atolón Enewetak aumentó esta fracción en solo dos órdenes de magnitud. La extracción de unos 500 kilogramos de rocas subterráneas 60 días después de la explosión de Hutch recuperó solo alrededor de 1 × 10del cargo total. La cantidad de elementos transuránicos en este lote de 500 kg fue solo 30 veces mayor que en una roca de 0,4 kg recogida 7 días después de la prueba que demostró la dependencia altamente no lineal del rendimiento de los elementos transuránicos en la cantidad de roca radiactiva recuperada.Se perforaron pozos en el sitio antes de la prueba para acelerar la recolección de muestras después de la explosión, de modo que la explosión expulsara material radiactivo del epicentro a través de los pozos y hacia los volúmenes de recolección cerca de la superficie. Este método se probó en dos pruebas y proporcionó instantáneamente cientos de kilogramos de material, pero con una concentración de actínidos 3 veces menor que en las muestras obtenidas después de la perforación. Si bien dicho método podría haber sido eficiente en estudios científicos de isótopos de vida corta, no pudo mejorar la eficiencia general de recolección de los actínidos producidos.
Aunque no se pudieron detectar nuevos elementos (aparte del einstenio y el fermio) en los desechos de las pruebas nucleares, y los rendimientos totales de elementos transuránicos fueron decepcionantemente bajos, estas pruebas proporcionaron cantidades significativamente más altas de isótopos pesados raros que las disponibles previamente en los laboratorios.
Separación
El procedimiento de separación del einstenio depende del método de síntesis. En el caso del bombardeo de iones ligeros dentro de un ciclotrón, el objetivo de iones pesados se une a una lámina delgada y el einstenio generado simplemente se lava de la lámina después de la irradiación. Sin embargo, las cantidades producidas en tales experimentos son relativamente bajas. Los rendimientos son mucho más altos para la irradiación del reactor, pero allí, el producto es una mezcla de varios isótopos de actínidos, así como lantánidos producidos en las desintegraciones de fisión nuclear. En este caso, el aislamiento del einstenio es un procedimiento tedioso que implica varios pasos repetitivos de intercambio catiónico, a temperatura y presión elevadas, y cromatografía. La separación del berkelio es importante porque el isótopo de einstenio más común producido en los reactores nucleares,Es, decae con una vida media de solo 20 días a Bk, que es rápido en la escala de tiempo de la mayoría de los experimentos. Tal separación se basa en el hecho de que el berkelio se oxida fácilmente al estado sólido +4 y precipita, mientras que otros actínidos, incluido el einstenio, permanecen en su estado +3 en soluciones.
La separación de los actínidos trivalentes de los productos de fisión de los lantánidos se puede realizar mediante una columna de resina de intercambio catiónico utilizando una solución de 90 % de agua/10 % de etanol saturada con ácido clorhídrico (HCl) como eluyente. Por lo general, le sigue una cromatografía de intercambio de aniones utilizando HCl 6 molar como eluyente. A continuación, se utiliza una columna de resina de intercambio catiónico (columna de intercambio Dowex-50) tratada con sales de amonio para separar las fracciones que contienen los elementos 99, 100 y 101. Luego, estos elementos pueden identificarse simplemente en función de su posición/tiempo de elución, utilizando α-hidroxiisobutirato solución (α-HIB), por ejemplo, como eluyente.
La separación de los actínidos 3+ también se puede lograr mediante cromatografía de extracción con solvente, utilizando ácido bis-(2-etilhexil) fosfórico (abreviado como HDEHP) como fase orgánica estacionaria y ácido nítrico como fase acuosa móvil. La secuencia de elución de actínidos es inversa a la de la columna de resina de intercambio catiónico. El einstenio separado por este método tiene la ventaja de estar libre de agentes complejantes orgánicos, en comparación con la separación que utiliza una columna de resina.
Preparación del metal
El einstenio es altamente reactivo y, por lo tanto, se requieren agentes reductores fuertes para obtener el metal puro a partir de sus compuestos. Esto se puede lograr mediante la reducción de fluoruro de einstenio (III) con litio metálico:EsF 3 + 3 Li → Es + 3 LiF
Sin embargo, debido a su bajo punto de fusión y su alta tasa de daño por auto-radiación, el einstenio tiene una presión de vapor alta, que es más alta que la del fluoruro de litio. Esto hace que esta reacción de reducción sea bastante ineficaz. Se probó en los primeros intentos de preparación y se abandonó rápidamente a favor de la reducción del óxido de einstenio (III) con lantano metálico:Es 2 O 3 + 2 La → 2 Es + La 2 O 3
Compuestos químicos
Óxidos
El óxido de einstenio(III) (Es 2 O 3) se obtuvo quemando nitrato de einstenio(III). Forma cristales cúbicos incoloros, que se caracterizaron por primera vez a partir de muestras de microgramos con un tamaño de unos 30 nanómetros. Se conocen otras dos fases, monoclínica y hexagonal, para este óxido. La formación de una determinada fase Es 2 O 3 depende de la técnica de preparación y del historial de la muestra, y no existe un diagrama de fase claro. Las interconversiones entre las tres fases pueden ocurrir espontáneamente, como resultado de la autoirradiación o el autocalentamiento. La fase hexagonal es isotípica con el óxido de lantano donde el ion Es está rodeado por un grupo de iones O coordinados en 6.
Haluros
Los haluros de einstenio se conocen por los estados de oxidación +2 y +3. El estado más estable es +3 para todos los haluros desde el fluoruro hasta el yoduro.
El fluoruro de einstenio(III) (EsF 3) se puede precipitar a partir de soluciones de cloruro de einstenio(III) al reaccionar con iones de fluoruro. Un procedimiento de preparación alternativo es la exposición del óxido de einstenio(III) al trifluoruro de cloro (ClF 3) o gas F 2 a una presión de 1 a 2 atmósferas y una temperatura entre 300 y 400 °C. La estructura cristalina de EsF 3 es hexagonal, como en el fluoruro de californio (III) (CfF 3) donde los iones Es están coordinados 8 veces por iones de flúor en una disposición de prisma trigonal bicapa.
El cloruro de einstenio(III) (EsCl 3) se puede preparar recociendo el óxido de einstenio(III) en la atmósfera de vapores secos de cloruro de hidrógeno a unos 500 °C durante unos 20 minutos. Cristaliza al enfriarse a aproximadamente 425 °C en un sólido naranja con una estructura hexagonal de tipo UCl 3, donde los átomos de einstenio están coordinados 9 veces por átomos de cloro en una geometría de prisma trigonal tricapado. El bromuro de einstenio(III) (EsBr 3) es un sólido de color amarillo pálido con una estructura monoclínica de tipo AlCl 3, donde los átomos de einstenio están coordinados octaédricamente por bromo (número de coordinación 6).
Los compuestos divalentes del einstenio se obtienen reduciendo los haluros trivalentes con hidrógeno:2 EsX 3 + H 2 → 2 EsX 2 + 2 HX, X = F, Cl, Br, I
El cloruro de einstenio (II) (EsCl 2), el bromuro de einstenio (II) (EsBr 2) y el yoduro de einstenio (II) (EsI 2) se han producido y caracterizado por absorción óptica, sin información estructural disponible todavía.
Los oxihaluros de einstenio conocidos incluyen EsOCl, EsOBr y EsOI. Estas sales se sintetizan tratando un trihaluro con una mezcla de vapor de agua y el correspondiente haluro de hidrógeno: por ejemplo, EsCl 3 + H 2 O/HCl para obtener EsOCl.
Compuestos de organoeinstenio
La alta radiactividad del einstenio tiene un uso potencial en la radioterapia, y se han sintetizado complejos organometálicos para administrar átomos de einstenio a un órgano apropiado del cuerpo. Se han realizado experimentos inyectando citrato de einstenio (así como compuestos de fermio) a perros. El einstenio (III) también se incorporó a los complejos de quelato de beta-dicetona, ya que los complejos análogos con lantánidos mostraron previamente la luminiscencia excitada por UV más fuerte entre los compuestos metalorgánicos. Al preparar complejos de einstenio, los iones Es se diluyeron 1000 veces con iones Gd. Esto permitió reducir el daño por radiación para que los compuestos no se desintegraran durante el período de 20 minutos requerido para las mediciones. La luminiscencia resultante de Esera demasiado débil para ser detectado. Esto se explica por las energías relativas desfavorables de los constituyentes individuales del compuesto que dificultan la transferencia eficiente de energía desde la matriz del quelato a los iones Es. Se llegó a una conclusión similar para otros actínidos como el americio, el berkelio y el fermio.
Sin embargo, se observó luminiscencia de iones Es en soluciones de ácido clorhídrico inorgánico, así como en solución orgánica con ácido di(2-etilhexil)ortofosfórico. Muestra un pico ancho de aproximadamente 1064 nanómetros (medio ancho de aproximadamente 100 nm) que puede ser excitado resonantemente por la luz verde (alrededor de 495 nm de longitud de onda). La luminiscencia tiene una vida útil de varios microsegundos y el rendimiento cuántico por debajo del 0,1 %. Las tasas de desintegración no radiativa relativamente altas, en comparación con los lantánidos, en Es se asociaron con la interacción más fuerte de los electrones f con los electrones internos de Es.
Aplicaciones
Casi no hay uso para ningún isótopo de einstenio fuera de la investigación científica básica que apunta a la producción de elementos transuránicos superiores y elementos superpesados.
En 1955, se sintetizó mendelevio irradiando un objetivo que constaba de unos 10 átomos de Es en el ciclotrón de 60 pulgadas del Laboratorio de Berkeley. La reacción Es(α,n) Md resultante produjo 17 átomos del nuevo elemento con el número atómico de 101.
El isótopo raro Es es el favorito para la producción de elementos superpesados debido a su gran masa, su vida media relativamente larga de 270 días y su disponibilidad en cantidades significativas de varios microgramos. Por lo tanto, Es se utilizó como objetivo en el intento de síntesis de ununennio (elemento 119) en 1985 bombardeándolo con iones de calcio-48 en el acelerador de partículas lineal superHILAC en Berkeley, California. No se identificaron átomos, estableciendo un límite superior para la sección transversal de esta reacción en 300 nanobarns.
Es se utilizó como marcador de calibración en el espectrómetro de análisis químico ("analizador de superficie de dispersión alfa") de la sonda lunar Surveyor 5. La gran masa de este isótopo redujo la superposición espectral entre las señales del marcador y los elementos más ligeros estudiados de la superficie lunar.
La seguridad
La mayoría de los datos disponibles sobre la toxicidad del einstenio provienen de investigaciones en animales. Tras la ingestión por ratas, solo ~0.01% termina en el torrente sanguíneo. De ahí, alrededor del 65 % va a los huesos, donde permanecería durante ~50 años si no fuera por su desintegración radiactiva, por no hablar de los 3 años de vida máxima de las ratas, el 25 % a los pulmones (vida media biológica ~ 20 años, aunque esto vuelve a ser irrelevante debido a la corta vida media del einstenio), 0,035 % en los testículos o 0,01 % en los ovarios, donde el einstenio permanece indefinidamente. Se excreta alrededor del 10% de la cantidad ingerida. La distribución del einstenio sobre las superficies óseas es uniforme y similar a la del plutonio.
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