Elemento transuránico

Los elementos transuránicos son los elementos químicos con número atómico mayor que 92, que es el número atómico del uranio . Todos ellos son inestables desde el punto de vista radiactivo y se desintegran en otros elementos. A excepción del neptunio y el plutonio , que se han encontrado en cantidades traza en la naturaleza, ninguno se produce de forma natural en la Tierra y son sintéticos .

De los elementos con números atómicos del 1 al 92, la mayoría se pueden encontrar en la naturaleza, con isótopos estables (como el oxígeno ) o radioisótopos de vida muy larga (como el uranio ), o existiendo como productos de desintegración comunes de la desintegración del uranio y el torio (como el radón ). Las excepciones son el tecnecio , el prometio , el astato y el francio ; los cuatro se encuentran en la naturaleza, pero solo en ramas muy menores de las cadenas de desintegración del uranio y el torio, y por lo tanto todos, excepto el francio, se descubrieron primero por síntesis en el laboratorio en lugar de en la naturaleza.

Todos los elementos con números atómicos más altos se descubrieron primero en el laboratorio, y el neptunio y el plutonio 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 cualquier átomo primordial (es decir, presente en la formación de la Tierra) de estos elementos, se ha desintegrado 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 por captura de neutrones en el mineral de uranio con desintegraciones beta posteriores (p. ej., ²³⁸ U + n → ²³⁹ U → ²³⁹ Np → ²³⁹ Pu ).

Todos los elementos, excepto el plutonio, son completamente sintéticos ; se crean en reactores nucleares o aceleradores de partículas . Las vidas medias de estos elementos muestran una tendencia general a disminuir a medida que aumentan los números atómicos. 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 . ^[1]

Los elementos transuránicos son difíciles y costosos de producir, y sus precios aumentan rápidamente con el número atómico. En 2008, el costo del plutonio apto para armas era de alrededor de 4.000 dólares el gramo ^[2] , y el californio superaba los 60.000.000 dólares el gramo ^{[3] .} El einstenio es el elemento más pesado que se ha producido en cantidades macroscópicas ^{[4] .}

Los elementos transuránicos que no han sido descubiertos, o que han sido descubiertos pero aún no han sido nombrados oficialmente, utilizan los nombres sistemáticos de elementos de la IUPAC . La denominación de los elementos transuránicos puede ser una fuente de controversia .

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

• El Laboratorio de Radiación (ahora LBNL) de 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 Plutón , ^[a] siguiendo la misma regla de denominación 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 y, por lo tanto, recibió el nombre del continente donde se produjo por primera vez (1944).
  • 96. curio , Cm, recibe su nombre de Pierre y Marie Curie , científicos que separaron los primeros elementos radiactivos (1944), mientras que su análogo más ligero, el gadolinio, recibe su nombre de Johan Gadolin .
  • 97. berkelio , Bk, llamado así por Berkeley , donde se encuentra la Universidad de California, Berkeley (1949).
  • 98. californio , Cf, llamado así por California , donde se encuentra la universidad (1950).
  • 99. einsteinium , Es, llamado así en honor a Albert Einstein (1952).
  • 100. fermio , Fm, llamado así en honor a Enrico Fermi , el físico que produjo la primera reacción en cadena controlada (1952).
  • 101. mendelevio , Md, llamado así en honor al químico ruso Dmitri Mendeleev , a quien se le atribuye ser el creador principal de la tabla periódica de los elementos químicos (1955).
  • 102. nobelio , No, llamado así por Alfred Nobel (1958). El elemento fue reivindicado originalmente por un equipo del Instituto Nobel en Suecia (1957) – aunque más tarde se hizo evidente que el equipo sueco no había descubierto el elemento, el equipo del LBNL decidió adoptar su nombre nobelio . Este descubrimiento también fue reivindicado por el JINR, que puso en duda la afirmación del LBNL y nombró al elemento joliotio (Jl) en honor a Frédéric Joliot-Curie (1965). La IUPAC concluyó que el JINR había sido el primero en sintetizar convincentemente el elemento (1965), pero mantuvo el nombre nobelio por estar profundamente arraigado en la literatura.
  • 103. lawrencio , Lr, llamado así por Ernest Lawrence , un físico mejor conocido por el desarrollo del ciclotrón , y la persona por la que se nombran el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore y el LBNL (que albergó la creación de estos elementos transuránicos) (1961). Este descubrimiento también fue reivindicado por el JINR (1965), que puso en duda la afirmación del LBNL y propuso el nombre rutherfordio (Rf) en honor a Ernest Rutherford . La IUPAC concluyó que el crédito debería ser compartido, manteniendo el nombre lawrencio como arraigado en la literatura.
  • 104. rutherfordio , Rf, llamado así en honor a Ernest Rutherford , responsable del concepto de núcleo atómico (1969). Este descubrimiento también fue reivindicado por el JINR, dirigido principalmente por Georgy Flyorov : llamaron al elemento kurchatovio (Ku), en honor a Igor Kurchatov . La IUPAC concluyó que el mérito debería ser compartido y adoptó el nombre LBNL rutherfordio .
  • 105. dubnio , Db, un elemento que recibe su nombre de Dubna , donde se encuentra el JINR. Originalmente llamado hahnio (Ha) en honor a Otto Hahn por el grupo de Berkeley (1970). Este descubrimiento también fue reivindicado por el JINR, que lo denominó nielsbohrio (Ns) en honor a Niels Bohr . La IUPAC concluyó que el crédito debería ser compartido y renombró el elemento dubnio para honrar al equipo del JINR.
  • 106. seaborgio , Sg, llamado así en honor a Glenn T. Seaborg . Este nombre causó controversia porque Seaborg todavía estaba vivo, pero finalmente fue aceptado por los químicos internacionales (1974). Este descubrimiento también fue reivindicado por el JINR. La IUPAC concluyó que el equipo de Berkeley había sido el primero en sintetizar el elemento de manera convincente.
• 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. bohrio , Bh, llamado así por el físico danés Niels Bohr , importante en la elucidación de la estructura del átomo (1981). Este descubrimiento también fue reivindicado por el JINR. La IUPAC concluyó que el GSI había sido el primero en sintetizar de manera convincente el elemento. El equipo del GSI había propuesto originalmente el nielsbohrio (Ns) para resolver la disputa sobre el nombre del elemento 105, pero la IUPAC lo cambió porque no había precedentes para utilizar el nombre de pila de un científico en el nombre de un elemento.
  • 108. hassio , Hs, que recibe su nombre de la forma latina del nombre de Hessen , el estado alemán donde se realizó este trabajo (1984). El JINR también reivindicó este descubrimiento. La IUPAC concluyó que el GSI había sido el primero en sintetizar de manera convincente el elemento, al tiempo que reconocía el trabajo pionero del JINR.
  • 109. meitnerio , Mt, llamado así en honor a Lise Meitner , una física austríaca que fue una de las primeras científicas en estudiar la fisión nuclear (1982).
  • 110. darmstadtium , Ds, llamado así por Darmstadt , Alemania, la ciudad en la que se realizó este trabajo (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). La IUPAC concluyó que GSI había sido el primero en sintetizar de manera convincente el elemento.
  • 111. roentgenio , Rg, llamado así en honor a Wilhelm Röntgen , descubridor de los rayos X (1994).
  • 112. copernicium , Cn, llamado así en honor al astrónomo Nicolás Copérnico (1996).
• 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 reivindicado por JINR. La IUPAC concluyó que RIKEN había sido el primero en sintetizar de forma convincente el elemento.
• 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. flerovio , Fl, llamado así en honor al físico soviético Georgy Flyorov , fundador del JINR (1999).
  • 115. moscovio , Mc, llamado así por el Óblast de Moscú , donde se descubrió el elemento (2004).
  • 116. livermorium , Lv, llamado así en honor al Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, colaborador del JINR en el descubrimiento (2000).
  • 117. tennessine , Ts, por Tennessee , donde se fabricó el blanco de berkelio necesario para la síntesis del elemento (2010).
  • 118. oganesson , Og, en honor a Yuri Oganessian , quien dirigió el equipo JINR en su descubrimiento de los elementos 114 a 118 (2002).

Los elementos superpesados ​​(también conocidos como superpesados ​​o átomos superpesados , comúnmente abreviados como SHE ) generalmente se refieren a los elementos transactínidos que comienzan con rutherfordio (número atómico 104). (El lawrencio, el primer elemento 6d, a veces también se incluye, pero no siempre). Solo se han creado artificialmente y actualmente no tienen ningún propósito práctico porque sus cortas vidas medias hacen que se desintegren después de un tiempo muy corto, que varía desde unas pocas horas hasta solo milisegundos, lo que también los hace extremadamente difíciles de estudiar. ^{[5] [6]}

Los superpesados ​​se han creado desde la segunda mitad del siglo XX y se siguen creando durante el siglo XXI a medida que avanza la tecnología. Se crean mediante el bombardeo de elementos en un acelerador de partículas, en cantidades a escala atómica, y no se ha encontrado ningún método para crearlos en masa. ^[5]

Los elementos transuránicos pueden utilizarse para sintetizar elementos superpesados. ^[7] Los elementos de la isla de estabilidad tienen aplicaciones militares potencialmente importantes, incluido el desarrollo de armas nucleares compactas. ^[8] Las posibles aplicaciones cotidianas son amplias; el americio se utiliza en dispositivos como detectores de humo y espectrómetros . ^{[9] [10]}

• Condensado de Bose-Einstein (también conocido como superátomo )
• Actínido menor
• Depósito geológico profundo , un lugar para depositar residuos transuránicos

• Eric Scerri, Una introducción muy breve a la tabla periódica, Oxford University Press, Oxford, 2011.
• Los elementos superpesados
• Bibliografía anotada sobre los elementos transuránicos de la Biblioteca Digital Alsos para Asuntos Nucleares.
• Elementos transuránicos
• Sitio web oficial de la red de elementos superpesados ​​(red de la iniciativa europea de infraestructura integrada EURONS)
• Darmstadtium y más allá
• Christian Schnier, Joachim Feuerborn, Bong-Jun Lee: ¿Huellas de elementos transuránicos en minerales terrestres? (En línea, archivo PDF, 493 kB)
• Christian Schnier, Joachim Feuerborn, Bong-Jun Lee: La búsqueda de elementos superpesados ​​(SHE) en minerales terrestres mediante XRF con radiación sincrotrón de alta energía. (En línea, archivo PDF, 446 kB)