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Articulo de referencia

Unbiquadium

El unbiquadio , también conocido como elemento 124 o eka-uranio , es un elemento químico hipotético; tiene el símbolo provisional Ubq y el número atómico 124. Unbiquadio y Ubq s...

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El unbiquadio , también conocido como elemento 124 o eka-uranio , es un elemento químico hipotético; tiene el símbolo provisional Ubq y el número atómico 124. Unbiquadio y Ubq son el nombre y el símbolo provisionales de la IUPAC , respectivamente, hasta que el elemento sea descubierto, confirmado y se le asigne un nombre permanente. En la tabla periódica, se espera que el unbiquadio sea un superactínido del bloque g y el sexto elemento del octavo período . El unbiquadio ha llamado la atención, ya que podría estar dentro de la isla de estabilidad , lo que daría lugar a vidas medias más largas, especialmente para el 308 Ubq, que se predice que tendrá un número mágico de neutrones (184).

A pesar de varias búsquedas, el unbiquadio no se ha sintetizado ni se han encontrado isótopos naturales . Se cree que la síntesis de unbiquadio será mucho más difícil que la de elementos más ligeros aún no descubiertos , y la inestabilidad nuclear podría dificultar aún más su identificación, a menos que la región de estabilidad presente un efecto estabilizador mayor del previsto.

Como miembro de la serie de los superactínidos, se espera que el unbiquadio presente cierta semejanza con su posible congénere más ligero, el uranio . Se prevé que los electrones de valencia del unbiquadio participen en reacciones químicas con relativa facilidad, aunque los efectos relativistas pueden influir significativamente en algunas de sus propiedades; por ejemplo, se ha calculado que su configuración electrónica difiere considerablemente de la predicha por el principio de Aufbau .

Introducción

Síntesis de núcleos superpesados

Representación gráfica de una reacción de fusión nuclear.
Representación gráfica de una reacción de fusión nuclear . Dos núcleos se fusionan en uno, emitiendo un neutrón . Las reacciones que han creado nuevos elementos hasta el momento han sido similares, aunque en su lugar se pueden emitir diferentes cantidades de neutrones —o partículas con carga alternativa—. [ 2 ]

Un núcleo atómico superpesado [ a ] se crea en una reacción nuclear que combina otros dos núcleos de tamaño desigual [ b ] en uno solo; aproximadamente, cuanto más desiguales sean los dos núcleos en términos de masa , mayor será la posibilidad de que reaccionen. [ 8 ] El material hecho de los núcleos más pesados ​​se convierte en un blanco, que luego es bombardeado por el haz de núcleos más ligeros. Dos núcleos solo pueden fusionarse en uno si están lo suficientemente cerca el uno del otro; normalmente, los núcleos (todos con carga positiva) se repelen entre sí debido a la repulsión electrostática . La interacción fuerte puede superar esta repulsión, pero solo dentro de una distancia muy corta de un núcleo; por lo tanto, los núcleos del haz se aceleran enormemente para que dicha repulsión sea insignificante en comparación con la velocidad del núcleo del haz. [ 9 ] La energía aplicada a los núcleos del haz para acelerarlos puede hacer que alcancen velocidades tan altas como una décima parte de la velocidad de la luz . Sin embargo, si se aplica demasiada energía, el núcleo del haz puede desintegrarse. [ 9 ]

El simple hecho de acercarse lo suficiente no basta para que dos núcleos se fusionen: cuando dos núcleos se aproximan, suelen permanecer juntos durante unos 10-20 segundos  y luego se separan (no necesariamente con la misma composición que antes de la reacción) en lugar de formar un solo núcleo. [ 9 ] [ 10 ] Esto sucede porque, durante el intento de formación de un solo núcleo, la repulsión electrostática desgarra el núcleo que se está formando. [ 9 ] Cada par de un blanco y un haz se caracteriza por su sección transversal : la probabilidad de que se produzca la fusión si dos núcleos se aproximan, expresada en términos del área transversal que la partícula incidente debe alcanzar para que se produzca la fusión. [ c ] Esta fusión puede ocurrir como resultado del efecto cuántico en el que los núcleos pueden atravesar la repulsión electrostática mediante el efecto túnel. Si los dos núcleos pueden permanecer cerca más allá de esa fase, las interacciones nucleares múltiples dan lugar a una redistribución de la energía y a un equilibrio energético. [ 9 ]

La fusión resultante es un estado excitado [ 13 ] —denominado núcleo compuesto— y, por lo tanto, es muy inestable. [ 9 ] Para alcanzar un estado más estable, la fusión temporal puede fisionarse sin la formación de un núcleo más estable. [ 14 ] Alternativamente, el núcleo compuesto puede expulsar algunos neutrones , que se llevarían la energía de excitación; si esta última no es suficiente para la expulsión de neutrones, la fusión produciría un rayo gamma . Esto ocurre en aproximadamente 10 −16  segundos después de la colisión nuclear inicial y da como resultado la creación de un núcleo más estable. [ 14 ] La definición del Grupo de Trabajo Conjunto (JWP) de la IUPAC/IUPAP establece que un elemento químico solo puede ser reconocido como descubierto si un núcleo del mismo no se ha desintegrado en 10 −14 segundos. Este valor se eligió como una estimación del tiempo que tarda un núcleo en adquirir electrones y, por lo tanto, mostrar sus propiedades químicas. [ 15 ] [ d ]

Desintegración y detección

El haz pasa a través del blanco y llega a la siguiente cámara, el separador; si se produce un nuevo núcleo, este es transportado con el haz. [ 17 ] En el separador, el núcleo recién producido se separa de otros nucleidos (el del haz original y cualquier otro producto de reacción) [ e ] y se transfiere a un detector de barrera superficial , que detiene el núcleo. Se marca la ubicación exacta del próximo impacto en el detector; también se marcan su energía y el tiempo de llegada. [ 17 ] La transferencia tarda aproximadamente 10 −6  segundos; para ser detectado, el núcleo debe sobrevivir este tiempo. [ 20 ] El núcleo se registra nuevamente una vez que se registra su desintegración, y se miden la ubicación, la energía y el tiempo de la desintegración. [ 17 ]

La estabilidad de un núcleo está proporcionada por la interacción fuerte. Sin embargo, su alcance es muy corto; a medida que los núcleos se hacen más grandes, su influencia sobre los nucleones más externos ( protones y neutrones) se debilita. Al mismo tiempo, el núcleo se desgarra por la repulsión electrostática entre protones, y su alcance no está limitado. [ 21 ] La energía de enlace total proporcionada por la interacción fuerte aumenta linealmente con el número de nucleones, mientras que la repulsión electrostática aumenta con el cuadrado del número atómico, es decir, esta última crece más rápido y se vuelve cada vez más importante para los núcleos pesados ​​y superpesados. [ 22 ] [ 23 ] Por lo tanto, se predice teóricamente que los núcleos superpesados ​​[ 24 ] y se han observado hasta ahora [ 25 ] se desintegran predominantemente a través de modos de desintegración que son causados ​​por dicha repulsión: desintegración alfa y fisión espontánea . [ f ] Casi todos los emisores alfa tienen más de 210  nucleones, [ 27 ] y el nucleido más ligero que experimenta principalmente fisión espontánea tiene 238. [ 28 ] En ambos modos de desintegración, los núcleos se ven inhibidos de desintegrarse por barreras de energía correspondientes para cada modo, pero pueden atravesarlas por efecto túnel. [ 22 ] [ 23 ]

Aparato para la creación de elementos superpesados
Esquema de un aparato para la creación de elementos superpesados, basado en el separador de retroceso lleno de gas de Dubna instalado en el Laboratorio Flerov de Reacciones Nucleares del JINR. La trayectoria dentro del detector y el aparato de enfoque del haz cambia debido a un imán dipolar en el primero y a imanes cuadrupolares en el segundo. [ 29 ]

Las partículas alfa se producen comúnmente en desintegraciones radiactivas porque la masa de una partícula alfa por nucleón es lo suficientemente pequeña como para dejar algo de energía para que la partícula alfa se utilice como energía cinética para salir del núcleo. [ 30 ] La fisión espontánea es causada por la repulsión electrostática que desgarra el núcleo y produce varios núcleos en diferentes casos de fisión de núcleos idénticos. [ 23 ] A medida que aumenta el número atómico, la fisión espontánea se vuelve rápidamente más importante: las vidas medias parciales de fisión espontánea disminuyen en 23  órdenes de magnitud desde el uranio (elemento  92) hasta el nobelio (elemento  102), [ 31 ] y en 30  órdenes de magnitud desde el torio (elemento  90) hasta el fermio (elemento  100). [ 32 ] El modelo anterior de gota líquida sugirió entonces que la fisión espontánea ocurriría casi instantáneamente debido a la desaparición de la barrera de fisión para núcleos con aproximadamente 280  nucleones. [ 23 ] [ 33 ] El modelo de capas nucleares posterior sugirió que los núcleos con aproximadamente 300  nucleones formarían una isla de estabilidad en la que los núcleos serían más resistentes a la fisión espontánea y sufrirían principalmente desintegración alfa con vidas medias más largas. [ 23 ] [ 33 ] Descubrimientos posteriores sugirieron que la isla predicha podría estar más lejos de lo previsto originalmente; también mostraron que los núcleos intermedios entre los actínidos de larga vida y la isla predicha están deformados y ganan estabilidad adicional debido a los efectos de capa. [ 34 ] Experimentos en núcleos superpesados ​​más ligeros, [ 35 ] así como aquellos más cercanos a la isla esperada, [ 31 ] han mostrado una estabilidad mayor de la previamente anticipada contra la fisión espontánea, lo que demuestra la importancia de los efectos de capa en los núcleos. [ g ]

Las desintegraciones alfa se registran mediante las partículas alfa emitidas, y los productos de desintegración son fáciles de determinar antes de la desintegración real; si dicha desintegración o una serie de desintegraciones consecutivas produce un núcleo conocido, el producto original de una reacción puede determinarse fácilmente. [ h ] (Que todas las desintegraciones dentro de una cadena de desintegración estaban realmente relacionadas entre sí se establece por la ubicación de estas desintegraciones, que debe estar en el mismo lugar). [ 17 ] El núcleo conocido puede reconocerse por las características específicas de la desintegración que experimenta, como la energía de desintegración (o más específicamente, la energía cinética de la partícula emitida). [ i ] Sin embargo, la fisión espontánea produce varios núcleos como productos, por lo que el nucleido original no puede determinarse a partir de sus hijos. [ j ]

La información disponible para los físicos que buscan sintetizar un elemento superpesado es, por lo tanto, la información recopilada en los detectores: ubicación, energía y tiempo de llegada de una partícula al detector, y los de su desintegración. Los físicos analizan estos datos y buscan concluir que, efectivamente, fue causado por un nuevo elemento y que no pudo haber sido causado por un nucleido diferente al que se afirma. A menudo, los datos proporcionados son insuficientes para concluir que definitivamente se creó un nuevo elemento y que no existe otra explicación para los efectos observados; se han cometido errores en la interpretación de los datos. [ k ]

Historia

Intentos de síntesis

Debido a que las capas nucleares completas (o, equivalentemente, un número mágico de protones o neutrones ) pueden conferir estabilidad adicional a los núcleos de elementos superpesados, acercándose al centro de la isla de estabilidad , se pensó que la síntesis del elemento 124 o elementos cercanos poblaría núcleos de mayor vida dentro de la isla. Los científicos de GANIL (Grand Accélérateur National d'Ions Lourds) intentaron medir la fisión directa y retardada de núcleos compuestos de elementos con Z = 114, 120 y 124 para investigar los efectos de capa en esta región y determinar la siguiente capa esférica de protones. En 2006, con resultados completos publicados en 2008, el equipo proporcionó resultados de una reacción que implicaba el bombardeo de un blanco de germanio natural con iones de uranio: [ 46 ]

238 92 U+ nat 32 Ge→ 308,310,311,312,314Ubq * → fisión

El equipo informó que había logrado identificar núcleos compuestos que se fisionaban con vidas medias > 10 −18 s. Este resultado sugiere un fuerte efecto estabilizador en Z = 124 e indica que la siguiente capa de protones se encuentra en Z > 120, y no en Z = 114 como se pensaba anteriormente. Un núcleo compuesto es una combinación laxa de nucleones que aún no se han organizado en capas nucleares. Carece de estructura interna y se mantiene unido únicamente por las fuerzas de colisión entre el núcleo objetivo y el núcleo proyectil. Se estima que se requieren alrededor de 10 −14  s para que los nucleones se organicen en capas nucleares, momento en el que el núcleo compuesto se convierte en un nucleido , y este valor es utilizado por la IUPAC como la vida media mínima que debe tener un isótopo para ser potencialmente reconocido como descubierto. Por lo tanto, los experimentos GANIL no se consideran un descubrimiento del elemento 124. [ 46 ]

La fisión del núcleo compuesto 312 124 también se estudió en 2006 en el acelerador de iones pesados ​​ALPI en tándem en los Laboratori Nazionali di Legnaro (Laboratorios Nacionales de Legnaro) en Italia: [ 47 ]

232 90 Th+ 80 34 Se→ 312Ubq * → fisión

De forma similar a experimentos previos realizados en el JINR ( Instituto Conjunto de Investigación Nuclear ), los fragmentos de fisión se agruparon alrededor de núcleos doblemente mágicos como el 132Sn ( Z = 50, N = 82), lo que revela una tendencia de los núcleos superpesados ​​a expulsar dichos núcleos doblemente mágicos en la fisión. [ 48 ] También se encontró que el número promedio de neutrones por fisión del núcleo compuesto 312 124 (en relación con sistemas más ligeros) aumentaba, lo que confirma que la tendencia de los núcleos más pesados ​​a emitir más neutrones durante la fisión continúa en la región de masa superpesada. [ 47 ]

Posible fenómeno natural

Un estudio de 1976 realizado por un grupo de investigadores estadounidenses de varias universidades propuso que los elementos superpesados ​​primordiales , principalmente livermorio , unbiquadio, unbihexio y unbiseptio , podrían ser la causa de daños por radiación inexplicables (en particular, radiohalos ) en los minerales. [ 49 ] Se sugirió entonces que el unbiquadio existía en la naturaleza con su posible congénere uranio en cantidades detectables, con una abundancia relativa de 10 −11 . [ 50 ] Se pensó que tales núcleos de unbiquadio sufrirían desintegración alfa con vidas medias muy largas hasta flerovio , que luego existiría en el plomo natural en una concentración similar (10 −11 ) y sufriría fisión espontánea . [ 50 ] [ 51 ] Esto impulsó a muchos investigadores a buscarlos en la naturaleza entre 1976 y 1983. Un grupo liderado por Tom Cahill , profesor de la Universidad de California en Davis , afirmó en 1976 haber detectado partículas alfa y rayos X con las energías adecuadas para causar el daño observado, lo que respaldaba la presencia de estos elementos. Otros afirmaron que no se había detectado ninguno y cuestionaron las características propuestas para los núcleos superpesados ​​primordiales. [ 52 ] En particular, citaron que el número mágico N = 228, necesario para una mayor estabilidad, crearía un núcleo con exceso de neutrones en el unbiquadium que no sería beta-estable . También se propuso que esta actividad fuera causada por transmutaciones nucleares en el cerio natural , lo que generó aún más ambigüedad sobre esta supuesta observación de elementos superpesados. [ 53 ]

La posible extensión de los elementos superpesados ​​primordiales en la Tierra hoy en día es incierta. Incluso si se confirma que causaron el daño por radiación hace mucho tiempo, podrían haberse desintegrado hasta convertirse en meras trazas, o incluso haber desaparecido por completo. [ 54 ] También es incierto si tales núcleos superpesados ​​pueden producirse de forma natural, ya que se espera que la fisión espontánea termine el proceso r responsable de la formación de elementos pesados ​​entre los números másicos 270 y 290, mucho antes de que se puedan formar elementos como el unbiquadio. [ 55 ]

Nomenclatura

Utilizando las recomendaciones de la IUPAC de 1979 , el elemento debería llamarse temporalmente unbiquadium (símbolo Ubq ) hasta que se descubra, se confirme el descubrimiento y se elija un nombre permanente. [ 56 ] Aunque se utiliza ampliamente en la comunidad química en todos los niveles, desde las aulas de química hasta los libros de texto avanzados, las recomendaciones son ignoradas en su mayoría por los científicos que trabajan teórica o experimentalmente con elementos superpesados, quienes lo llaman "elemento 124", con el símbolo E124 , (124) o 124. [ 57 ] Algunos investigadores también se han referido al unbiquadium como eka-uranio , [ 51 ] un nombre derivado del sistema que Dmitri Mendeleev utilizó para predecir elementos desconocidos, aunque tal extrapolación podría no funcionar para los elementos del bloque g sin congéneres conocidos y eka-uranio se referiría en cambio al elemento 144 [ 58 ] o 146 [ 59 ] cuando el término se refiere al elemento directamente debajo del uranio.

Perspectivas para la síntesis futura

Todos los elementos desde el mendelevio en adelante se produjeron en reacciones de fusión-evaporación, culminando en el descubrimiento del elemento más pesado conocido, el oganesón, en 2002 [ 60 ] [ 61 ] y, más recientemente, el tenesino en 2010. [ 62 ] Estas reacciones se acercaron al límite de la tecnología actual; por ejemplo, la síntesis de tenesino requirió 22 miligramos de 249 Bk y un haz intenso de 48 Ca durante seis meses. La intensidad de los haces en la investigación de elementos superpesados ​​no puede exceder 10 12 proyectiles por segundo sin dañar el blanco y el detector, y producir mayores cantidades de blancos de actínidos cada vez más raros e inestables es impracticable. [ 63 ] En consecuencia, los experimentos futuros deben realizarse en instalaciones como la fábrica de elementos superpesados ​​(SHE-factory) en el Instituto Conjunto de Investigación Nuclear (JINR) o RIKEN , lo que permitirá que los experimentos se ejecuten durante períodos de tiempo más largos con mayores capacidades de detección y posibilitará reacciones que de otro modo serían inaccesibles. [ 64 ] Aun así, se espera que sea un gran desafío continuar más allá de los elementos 120 o 121 dadas las cortas vidas medias pronosticadas y las bajas secciones transversales pronosticadas. [ 65 ]

La producción de nuevos elementos superpesados ​​requerirá proyectiles más pesados ​​que el 48 Ca, que se utilizó con éxito en el descubrimiento de los elementos 114–118, aunque esto requiere reacciones más simétricas que son menos favorables. [ 66 ] Por lo tanto, es probable que las reacciones entre el 58 Fe y un blanco de 249 Cf [ 65 ] o 251 Cf sean las más prometedoras. [ 67 ] Los estudios sobre la fisión de varios núcleos compuestos superpesados ​​han encontrado que la dinámica de las reacciones inducidas por 48 Ca y 58 Fe es similar, lo que sugiere que los proyectiles de 58 Fe pueden ser viables para producir núcleos superpesados ​​hasta Z  =  124 o posiblemente 125. [ 63 ] [ 68 ] También es posible que una reacción con 251 Cf produzca el núcleo compuesto 309 Ubq* con 185 neutrones, inmediatamente por encima del cierre de capa N  =  184. Por esta razón, se predice que el núcleo compuesto tiene una probabilidad de supervivencia relativamente alta y una energía de separación de neutrones baja, lo que conduce a los canales 1n–3n e isótopos 306–308 Ubq con una sección transversal relativamente alta. [ 67 ] Estas dinámicas son altamente especulativas, ya que la sección transversal puede ser mucho menor si continúan las tendencias en la producción de elementos 112–118 o si las barreras de fisión son más bajas de lo esperado, independientemente de los efectos de capa, lo que conduce a una menor estabilidad frente a la fisión espontánea (que es de creciente importancia). [ 65 ] No obstante, la perspectiva de alcanzar la capa N  =  184 en el lado rico en protones de la tabla de nucleidos mediante el aumento del número de protones se ha considerado durante mucho tiempo; ya en 1970, el físico nuclear soviético Georgy Flyorov sugirió bombardear un blanco de plutonio con proyectiles de zinc para producir isótopos del elemento 124 en la capa N  =  184. [ 69 ]

Propiedades previstas

Estabilidad nuclear e isótopos

Este diagrama nuclear utilizado por la Agencia Japonesa de Energía Atómica predice los modos de desintegración de los núcleos hasta Z  =  149 y N  =  256. Para el unbiquadio ( Z  =  124), se predicen regiones de mayor estabilidad alrededor de N  =  184 y N  =  228, aunque muchos isótopos intermedios son teóricamente susceptibles a la fisión espontánea con vidas medias inferiores a 1 nanosegundo . [ 70 ]

El unbiquadio es de interés para los investigadores debido a su posible ubicación cerca del centro de una isla de estabilidad , una región teórica que comprende núcleos superpesados ​​de vida más larga. Dicha isla de estabilidad fue propuesta por primera vez por el profesor de la Universidad de California Glenn Seaborg , [ 71 ] prediciendo específicamente una región de estabilidad centrada en el elemento 126 ( unbihexio ) y que abarca elementos cercanos, incluido el unbiquadio, con vidas medias posiblemente tan largas como 10⁹ años . [ 50 ] En los elementos conocidos, la estabilidad de los núcleos disminuye mucho con el aumento del número atómico después del uranio , el elemento primordial más pesado , de modo que todos los isótopos observados con un número atómico superior a 101 se desintegran radiactivamente con una vida media inferior a un día. Sin embargo, hay un ligero aumento en la estabilidad nuclear en los nucleidos alrededor de los números atómicos 110-114 , lo que sugiere la presencia de una isla de estabilidad. Esto se atribuye al posible cierre de capas nucleares en la región de masa superpesada , con efectos estabilizadores que pueden conducir a vidas medias del orden de años o más para algunos isótopos aún no descubiertos de estos elementos. [ 50 ] [ 66 ] Si bien aún no está probado, la existencia de elementos superpesados ​​tan pesados ​​como el oganesón proporciona evidencia de tales efectos estabilizadores, ya que los elementos con un número atómico mayor que aproximadamente 104 son extremadamente inestables en modelos que ignoran los números mágicos. [ 72 ]

En esta región de la tabla periódica, se han propuesto N  =  184 y N  = 228 como capas de neutrones cerradas, [ 73 ] y varios números atómicos se han propuesto como capas de protones cerradas, incluyendo Z = 124. [ l ] La isla de estabilidad se caracteriza por vidas medias más largas de los núcleos ubicados cerca de estos números mágicos, aunque el alcance de los efectos estabilizadores es incierto debido a predicciones de debilitamiento de los cierres de la capa de protones y posible pérdida de doble magicidad . [ 73 ] Investigaciones más recientes predicen que la isla de estabilidad se centra en los isótopos de copernicio beta-estables 291 Cn y 293 Cn, [ 66 ] [ 74 ] lo que colocaría al unbiquadium muy por encima de la isla y daría como resultado vidas medias cortas independientemente de los efectos de capa. Un estudio de 2016 sobre las propiedades de desintegración de los isótopos de unbiquadio 284–339 Ubq predice que 284–304 Ubq se encuentran fuera de la línea de goteo de protones y, por lo tanto, pueden ser emisores de protones , 305–323 Ubq pueden sufrir desintegración alfa , con algunas cadenas que terminan hasta el flerovio , y los isótopos más pesados ​​se desintegrarán por fisión espontánea . [ 75 ] Estos resultados, así como los de un modelo de tunelización cuántica, no predicen vidas medias superiores a un milisegundo para isótopos más ligeros que 319 Ubq, [ 76 ] así como vidas medias especialmente cortas para 309–314 Ubq en el rango de submicrosegundos [ 75 ] debido a efectos desestabilizadores inmediatamente por encima de la capa en N = 184. Esto hace que la identificación de muchos isótopos de unbiquadio sea casi imposible con la tecnología actual, ya que los detectores no pueden distinguir señales rápidas y sucesivas de desintegraciones alfa en un período de tiempo inferior a los microsegundos. [ 65 ] [ m ]     

Las vidas medias de fisión espontánea cada vez más cortas de los núcleos superpesados ​​y el posible predominio de la fisión sobre la desintegración alfa también probablemente determinarán la estabilidad de los isótopos de unbiquadio. [ 65 ] [ 74 ] Si bien algunas vidas medias de fisión que constituyen un "mar de inestabilidad" pueden ser del orden de 10 −18  s como consecuencia de barreras de fisión muy bajas , especialmente en núcleos par-par debido a efectos de apareamiento, los efectos estabilizadores en N  =  184 y N  =  228 pueden permitir la existencia de isótopos de vida relativamente larga. [ 70 ] Para N  =  184, las vidas medias de fisión pueden aumentar, aunque se espera que las vidas medias alfa sean del orden de microsegundos o menos, a pesar del cierre de capa en 308 Ubq. También es posible que la isla de estabilidad se desplace a la región N  =  198, donde las vidas medias totales pueden ser del orden de segundos, [ 74 ] en contraste con los isótopos vecinos que sufrirían fisión en menos de un microsegundo. En la región rica en neutrones alrededor de N  =  228, también se predice que las vidas medias alfa aumentan con el número creciente de neutrones , lo que significa que la estabilidad de dichos núcleos dependería principalmente de la ubicación de la línea de estabilidad beta y la resistencia a la fisión. Un cálculo temprano de P. Moller, físico del Laboratorio Nacional de Los Alamos , estima que la vida media total de 352 Ubq (con N = 228) es de alrededor de 67 segundos, y posiblemente la más larga en la región N  =  228. [ 50 ] [ 77 ]

Químico

El unbiquadio es el cuarto miembro de la serie de superactínidos y debería ser similar al uranio : ambos elementos tienen seis electrones de valencia sobre un núcleo de gas noble. En la serie de superactínidos, se espera que el principio de Aufbau falle debido a efectos relativistas , y se espera una superposición de los orbitales 5g, 6f , 7d y 8p. Por lo tanto, se predice que la configuración electrónica del estado fundamental del unbiquadio es [Og] 6f³ 8s² 8p¹ [ 78] o 6f² 8s² 8p² [79 ] , en contraste con [ Og ] 5g⁴ 8s² derivada de Aufbau . Esta superposición de orbitales predicha y la incertidumbre en el orden de llenado, especialmente para los orbitales f y g, hacen que las predicciones de las propiedades químicas y atómicas de estos elementos sean muy difíciles. [ 80 ]

Un estado de oxidación predicho para el unbiquadio es +6, que existiría en los haluros UbqX 6 (X = un halógeno), análogo al conocido estado de oxidación +6 en el uranio. [ 1 ] Al igual que otros superactínidos tempranos, se predice que las energías de enlace de los electrones de valencia del unbiquadio son lo suficientemente pequeñas como para que los seis participen fácilmente en reacciones químicas. [ 58 ] La configuración electrónica predicha del ion Ubq 5+ es [Og] 6f 1 . [ 1 ]

Notas

  1. ↑ En física nuclear , un elemento se llama pesado si su número atómico es alto; el plomo (elemento 82) es un ejemplo de un elemento pesado. El término "elementos superpesados" generalmente se refiere a elementos con número atómico mayor que 103 (aunque hay otras definiciones, como número atómico mayor que 100 [ 3 ] o 112 ; [ 4 ] a veces, el término se presenta como un equivalente al término "transactínido", que pone un límite superior antes del comienzo de la hipotética serie de superactínidos ). [ 5 ] Los términos "isótopos pesados" (de un elemento dado) y "núcleos pesados" significan lo que podría entenderse en el lenguaje común: isótopos de alta masa (para el elemento dado) y núcleos de alta masa, respectivamente.
  2. ↑ En 2009, un equipo del JINR liderado por Oganessian publicó los resultados de su intento de crear hassio en una reacción simétrica 136 Xe + 136 Xe. No lograron observar un solo átomo en dicha reacción, estableciendo el límite superior de la sección transversal, la medida de probabilidad de una reacción nuclear, en 2,5 pb . [ 6 ] En comparación, la reacción que condujo al descubrimiento del hassio, 208 Pb + 58 Fe, tuvo una sección transversal de ~20pb (más específicamente, 19 +19 -11 pb), según la estimación de los descubridores. [ 7 ]    
  3. ↑ La cantidad de energía aplicada a la partícula del haz para acelerarla también puede influir en el valor de la sección transversal. Por ejemplo, en la reacción 28 14 Si + 1 0 n → 28 13 Al + 1 1 p , la sección transversal cambia suavemente de 370 mb a 12,3 MeV a 160 mb a 18,3 MeV, con un pico amplio a 13,5 MeV con un valor máximo de 380 mb. [ 11 ]
  4. ↑ Esta cifra también marca el límite superior generalmente aceptado para la vida útil de un núcleo compuesto. [ 16 ]
  5. ↑ Esta separación se basa en que los núcleos resultantes se mueven más lentamente que los núcleos del haz que no reaccionaron, pasando por el blanco. El separador contiene campos eléctricos y magnéticos cuyos efectos sobre una partícula en movimiento se cancelan para una velocidad específica de la partícula. [ 18 ] Dicha separación también puede complementarse con una medición del tiempo de vuelo y una medición de la energía de retroceso; una combinación de ambas puede permitir estimar la masa de un núcleo. [ 19 ]
  6. ↑ No todos los modos de desintegración son causados ​​por repulsión electrostática. Por ejemplo, la desintegración beta es causada por la interacción débil . [ 26 ]
  7. ↑ Ya en la década de 1960 se sabía que los estados fundamentales de los núcleos diferían en energía y forma, así como que ciertos números mágicos de nucleones correspondían a una mayor estabilidad del núcleo. Sin embargo, se asumía que los núcleos superpesados ​​carecían de estructura nuclear, ya que estaban demasiado deformados para formarla. [ 31 ]
  8. ↑ Dado que la masa de un núcleo no se mide directamente, sino que se calcula a partir de la de otro núcleo, dicha medición se denomina indirecta. Las mediciones directas también son posibles, pero en su mayor parte no han estado disponibles para los núcleos superpesados. [ 36 ] La primera medición directa de la masa de un núcleo superpesado se informó en 2018 en LBNL. [ 37 ] La masa se determinó a partir de la ubicación de un núcleo después de la transferencia (la ubicación ayuda a determinar su trayectoria, que está vinculada a la relación masa-carga del núcleo, ya que la transferencia se realizó en presencia de un imán). [ 38 ]
  9. ↑ Si la desintegración ocurriera en el vacío, entonces, dado que el momento total de un sistema aislado antes y después de la desintegración debe conservarse , el núcleo hijo también recibiría una pequeña velocidad. La relación de las dos velocidades, y por consiguiente la relación de las energías cinéticas, sería inversamente proporcional a la relación de las dos masas. La energía de desintegración es igual a la suma de la energía cinética conocida de la partícula alfa y la del núcleo hijo (una fracción exacta de la primera). [ 27 ] Los cálculos también son válidos para un experimento, pero la diferencia es que el núcleo no se mueve después de la desintegración porque está ligado al detector.
  10. ↑ La fisión espontánea fue descubierta por el físico soviético Georgy Flerov , [ 39 ] un científico destacado del JINR, y por lo tanto era un "caballo de batalla" para la instalación. [ 40 ] En contraste, los científicos del LBL creían que la información sobre la fisión no era suficiente para afirmar la síntesis de un elemento. Creían que la fisión espontánea no se había estudiado lo suficiente como para utilizarla en la identificación de un nuevo elemento, ya que existía la dificultad de establecer que un núcleo compuesto solo había eyectado neutrones y no partículas cargadas como protones o partículas alfa. [ 16 ] Por lo tanto, preferían vincular los nuevos isótopos con los ya conocidos mediante desintegraciones alfa sucesivas. [ 39 ]
  11. ↑ Por ejemplo, el elemento 102 fue identificado erróneamente en 1957 en el Instituto Nobel de Física en Estocolmo , condado de Estocolmo , Suecia . [ 41 ] No hubo afirmaciones definitivas previas sobre la creación de este elemento, y sus descubridores suecos, estadounidenses y británicos le asignaron el nombre de nobelio . Posteriormente se demostró que la identificación era incorrecta. [ 42 ] Al año siguiente, RL no pudo reproducir los resultados suecos y anunció en su lugar su síntesis del elemento; esa afirmación también fue refutada más tarde. [ 42 ] JINR insistió en que fueron los primeros en crear el elemento y sugirió un nombre propio para el nuevo elemento, joliotio ; [ 43 ] el nombre soviético tampoco fue aceptado (JINR posteriormente se refirió a la denominación del elemento 102 como "precipitada"). [ 44 ] Este nombre fue propuesto a la IUPAC en una respuesta escrita a su dictamen sobre la prioridad de las reivindicaciones de descubrimiento de elementos, firmada el 29 de septiembre de 1992. [ 44 ] El nombre "nobelio" permaneció sin cambios debido a su uso generalizado. [ 45 ]
  12. ↑ Los números atómicos 114, 120, 122 y 126 también se han propuesto como capas de protones cerradas en diferentes modelos.
  13. ↑ Si bien estos núcleos pueden sintetizarse yregistrarse una serie de señales de desintegración, las desintegraciones más rápidas que un microsegundo pueden superponerse con las señales subsiguientes y, por lo tanto, resultar indistinguibles, especialmente cuando se forman múltiples núcleos no caracterizados que emiten una serie de partículas alfa similares. La principal dificultad reside, por lo tanto, en atribuir las desintegraciones al núcleo progenitor correcto , ya que un átomo superpesado que se desintegre antes de alcanzar el detector no se registrará en absoluto.

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