Elementos transuránicos

Los elementos transuránicos (también conocidos como elementos transuránidos) son los elementos químicos con números atómicos superiores a 92, que es el número atómico del uranio. Todos estos elementos son sintéticos, inestables y se descomponen radiactivamente en otros elementos.

Visión general

De los elementos con números atómicos del 1 al 92, la mayoría se pueden encontrar en la naturaleza, con isótopos estables (como el hidrógeno) o radioisótopos de vida muy larga (como el uranio), o existiendo como productos de descomposición comunes de la descomposición del uranio y el torio. (como el radón). Las excepciones son los elementos 43, 61, 85 y 87; los cuatro ocurren en la naturaleza, pero solo en ramas muy pequeñas de las cadenas de desintegración del uranio y el torio y, por lo tanto, todos, excepto el elemento 87, se descubrieron primero por síntesis en el laboratorio en lugar de en la naturaleza (e incluso el elemento 87 se descubrió a partir de muestras purificadas de su padre, no directamente de la naturaleza).

Todos los elementos con números atómicos más altos se descubrieron primero en el laboratorio, y el neptunio y el plutonio también se descubrieron más tarde en la naturaleza. Todos son radiactivos, con una vida media mucho más corta que la edad de la Tierra, por lo que los átomos primordiales de estos elementos, si alguna vez estuvieron presentes en la formación de la Tierra, se descompusieron hace mucho tiempo. Se forman trazas de neptunio y plutonio en algunas rocas ricas en uranio, y se producen pequeñas cantidades durante las pruebas atmosféricas de armas nucleares. Estos dos elementos se generan a partir de la captura de neutrones en el mineral de uranio con desintegraciones beta posteriores (por ejemplo, U + n → U → Np → Pu).

Todos los elementos más pesados ​​que el plutonio son completamente sintéticos; se crean en reactores nucleares o aceleradores de partículas. Las vidas medias de estos elementos muestran una tendencia general de disminución a medida que aumenta el número atómico. Sin embargo, hay excepciones, incluidos varios isótopos de curio y dubnio. Se cree que algunos elementos más pesados ​​de esta serie, alrededor de los números atómicos 110-114, rompen la tendencia y demuestran una mayor estabilidad nuclear, que comprende la isla teórica de estabilidad.

Los elementos transuránicos pesados ​​son difíciles y costosos de producir, y sus precios aumentan rápidamente con el número atómico. A partir de 2008, el costo del plutonio apto para armas fue de alrededor de $ 4,000/gramo, y el californio superó los $ 60,000,000/gramo. El einstenio es el elemento más pesado que se ha producido en cantidades macroscópicas.

Los elementos transuránicos que no se han descubierto, o que se han descubierto pero aún no tienen un nombre oficial, utilizan los nombres de elementos sistemáticos de la IUPAC. La denominación de los elementos transuránicos puede ser motivo de controversia.

Descubrimiento y denominación de elementos transuránicos

Hasta ahora, prácticamente todos los elementos transuránicos se han descubierto en cuatro laboratorios: Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en los Estados Unidos (elementos 93–101, 106 y crédito conjunto para 103–105), el Instituto Conjunto para la Investigación Nuclear en Rusia (elementos 102 y 114–118, y crédito conjunto por 103–105), el Centro GSI Helmholtz para la Investigación de Iones Pesados ​​en Alemania (elementos 107–112) y RIKEN en Japón (elemento 113).

• El Laboratorio de Radiación (ahora Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley) en la Universidad de California, Berkeley, dirigido principalmente por Edwin McMillan, Glenn Seaborg y Albert Ghiorso, durante 1945-1974:
  • 93. neptunio, Np, llamado así por el planeta Neptuno, ya que sigue al uranio y Neptuno sigue a Urano en la secuencia planetaria (1940).
  • 94. plutonio, Pu, llamado así por el entonces planeta Plutón, siguiendo la misma regla de nomenclatura que sigue al neptunio y Plutón sigue a Neptuno en el Sistema Solar (1940).
  • 95. americio, Am, llamado así porque es un análogo del europio, por lo que recibió su nombre del continente donde se produjo por primera vez (1944).
  • 96. curio, Cm, llamado así por Pierre y Marie Curie, científicos famosos que separaron los primeros elementos radiactivos (1944), ya que su análogo más ligero, el gadolinio, recibió el nombre de Johan Gadolin.
  • 97. berkelium, Bk, llamado así por la ciudad de Berkeley, donde se encuentra la Universidad de California, Berkeley (1949).
  • 98. californium, Cf., llamado así por el estado de California, donde se encuentra la universidad (1950).
  • 99. einstenio, Es, llamado así por el físico teórico Albert Einstein (1952).
  • 100. fermio, Fm, llamado así por Enrico Fermi, el físico que produjo la primera reacción en cadena controlada (1952).
  • 101. mendelevium, Md, llamado así por el químico ruso Dmitri Mendeleev, reconocido por ser el principal creador de la tabla periódica de los elementos químicos (1955).
  • 102. nobelium, No, llamado así por Alfred Nobel (1958). Este descubrimiento también fue reclamado por el JINR, que lo nombró joliotium (Jl) en honor a Frédéric Joliot-Curie. IUPAC concluyó que el JINR había sido el primero en sintetizar de manera convincente el elemento, pero retuvo el nombre nobelio como profundamente arraigado en la literatura.
  • 103. lawrencium, Lr, llamado así por Ernest O. Lawrence, un físico mejor conocido por el desarrollo del ciclotrón, y la persona para quien el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (que albergaron la creación de estos elementos transuránicos) son nombrado (1961). Este descubrimiento también fue reclamado por el JINR, que propuso el nombre de rutherfordio (Rf) en honor a Ernest Rutherford. La IUPAC concluyó que se debe compartir el crédito, conservando el nombre lawrencium arraigado en la literatura.
  • 104. rutherfordium, Rf, llamado así por Ernest Rutherford, responsable del concepto del núcleo atómico (1968). Este descubrimiento también fue reclamado por el Instituto Conjunto para la Investigación Nuclear (JINR) en Dubna, Rusia (entonces la Unión Soviética), dirigido principalmente por Georgy Flyorov: llamaron al elemento kurchatovium (Ku), en honor a Igor Kurchatov. La IUPAC concluyó que el crédito debe ser compartido.
  • 105. dubnio, Db, elemento que lleva el nombre de la ciudad de Dubna, donde se encuentra el JINR. Originalmente llamado "hahnium" (Ha) en honor a Otto Hahn por el grupo de Berkeley (1970), pero renombrado por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (1997). Este descubrimiento también fue reclamado por el JINR, que lo nombró nielsbohrium (Ns) en honor a Niels Bohr. La IUPAC concluyó que el crédito debe ser compartido.
  • 106. seaborgio, Sg, llamado así por Glenn T. Seaborg. Este nombre causó controversia porque Seaborg todavía estaba vivo, pero finalmente fue aceptado por químicos internacionales (1974). Este descubrimiento también fue reclamado por el JINR. IUPAC concluyó que el equipo de Berkeley había sido el primero en sintetizar de manera convincente el elemento.
• La Gesellschaft für Schwerionenforschung (Sociedad para la Investigación de Iones Pesados) en Darmstadt, Hessen, Alemania, dirigida principalmente por Gottfried Münzenberg, Peter Armbruster y Sigurd Hofmann, durante 1980-2000:
  • 107. bohrium, Bh, llamado así por el físico danés Niels Bohr, importante en la elucidación de la estructura del átomo (1981). Este descubrimiento también fue reclamado por el JINR. IUPAC concluyó que el GSI había sido el primero en sintetizar convincentemente el elemento. El equipo de GSI había propuesto originalmente nielsbohrium (Ns) para resolver la disputa de nombres en el elemento 105, pero IUPAC cambió esto ya que no había precedentes para usar el nombre de pila de un científico en el nombre de un elemento.
  • 108. hassium, Hs, llamado así por la forma latina del nombre de Hessen, el Bundesland alemán donde se realizó esta obra (1984). Este descubrimiento también fue reclamado por el JINR. IUPAC concluyó que GSI había sido el primero en sintetizar de manera convincente el elemento, al tiempo que reconoció el trabajo pionero en JINR.
  • 109. meitnerium, Mt, llamado así por Lise Meitner, una física austriaca que fue una de las primeras científicas en estudiar la fisión nuclear (1982).
  • 110. darmstadtium, Ds, en honor a Darmstadt, Alemania, ciudad en la que se realizó esta obra (1994). Este descubrimiento también fue reivindicado por JINR, que propuso el nombre becquerelium en honor a Henri Becquerel, y por LBNL, que propuso el nombre hahnium para resolver la disputa sobre el elemento 105 (a pesar de haber protestado por la reutilización de nombres establecidos para diferentes elementos). IUPAC concluyó que el GSI había sido el primero en sintetizar convincentemente el elemento.
  • 111. roentgenium, Rg, llamado así por Wilhelm Conrad Röntgen, descubridor de los rayos X (1994).
  • 112. copernicium, Cn, llamado así por el astrónomo Nicolaus Copernicus (1996).
• Rikagaku Kenkyūsho (RIKEN) en Wakō, Saitama, Japón, dirigido principalmente por Kōsuke Morita:
  • 113. nihonium, Nh, llamado así por Japón (Nihon en japonés) donde se descubrió el elemento (2004). Este descubrimiento también fue reclamado por el JINR. IUPAC concluyó que RIKEN había sido el primero en sintetizar de manera convincente el elemento.
• El Instituto Conjunto para la Investigación Nuclear (JINR) en Dubna, Rusia, dirigido principalmente por Yuri Oganessian, en colaboración con varios otros laboratorios, incluido el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), desde 2000:
  • 114. flerovium, Fl, llamado así por el físico soviético Georgy Flyorov, fundador de JINR (1999).
  • 115. moscovium, Mc, llamado así por el Óblast de Moscú, Rusia, donde se descubrió el elemento (2004).
  • 116. livermorium, Lv, llamado así por el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, colaborador de JINR en el descubrimiento (2000).
  • 117. tennessine, Ts, nombre de la región de Tennessee, donde se fabricó el blanco de berkelio necesario para la síntesis del elemento (2010).
  • 118. oganesson, Og, llamado así por Yuri Oganessian, quien dirigió el equipo JINR en su descubrimiento de los elementos 114 a 118 (2002).

Elementos superpesados

Los elementos superpesados ​​(también conocidos como átomos superpesados, comúnmente abreviados SHE) generalmente se refieren a los elementos transactínidos que comienzan con rutherfordio (número atómico 104). Solo se han hecho artificialmente, y actualmente no tienen ningún propósito práctico porque sus vidas medias cortas hacen que se descompongan después de un tiempo muy corto, que va desde unos pocos minutos hasta unos pocos milisegundos (excepto el dubnio, que tiene una vida media de más de un día), lo que también los hace extremadamente difíciles de estudiar.

Todos los átomos superpesados ​​se han creado desde la segunda mitad del siglo XX y se siguen creando continuamente durante el siglo XXI a medida que avanza la tecnología. Se crean mediante el bombardeo de elementos en un acelerador de partículas. Por ejemplo, la fusión nuclear de californio-249 y carbono-12 crea rutherfordio-261. Estos elementos se crean en cantidades a escala atómica y no se ha encontrado ningún método de creación en masa.

Aplicaciones

Los elementos transuránicos pueden utilizarse para sintetizar otros elementos superpesados. Los elementos de la isla de estabilidad tienen aplicaciones militares potencialmente importantes, incluido el desarrollo de armas nucleares compactas. Las posibles aplicaciones cotidianas son amplias; el elemento americio se utiliza en dispositivos como detectores de humo y espectrómetros.