elemento transuránico

Los elementos transuránicos (o transuránicos ) son aquellos con número atómico mayor que 92, que es el número atómico del uranio . Todos ellos son radiactivamente inestables y se desintegran en otros elementos. Son sintéticos y ninguno se encuentra de forma natural en la Tierra, a excepción del neptunio y el plutonio, que se han hallado en cantidades ínfimas en el mineral de uranio natural .

De los elementos con números atómicos del 1 al 92, la mayoría se encuentran en la naturaleza, ya sea como isótopos estables (como el plomo ) o radioisótopos de muy larga vida (como el uranio ), o como productos comunes de la desintegración del uranio y el torio (como el radio ). Las excepciones son el tecnecio , el prometio , el astato y el francio ; los cuatro se encuentran en la naturaleza, pero solo en ramas muy pequeñas de las cadenas de desintegración del uranio y el torio, por lo que todos, excepto el francio, fueron descubiertos por primera vez mediante 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 (los dos primeros) se descubrieron posteriormente 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 desintegró hace mucho tiempo. Se forman cantidades traza 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 subsiguientes (por ejemplo, ²³⁸ U + n → ²³⁹ U → ²³⁹ Np → ²³⁹ Pu ).

Todos los elementos posteriores al plutonio son completamente sintéticos , al menos en la Tierra; ^{[ 1 ] [ 2 ]} se crean en reactores nucleares o aceleradores de partículas . Las vidas medias de estos elementos muestran una tendencia general a disminuir a medida que aumenta el número atómico. Sin embargo, existen excepciones, como varios isótopos de curio y dubnio . Se cree que algunos elementos más pesados ​​de esta serie, alrededor de los números atómicos 110-114, rompen esta tendencia y demuestran una mayor estabilidad nuclear, conformando la isla teórica de estabilidad . ^{[ 3 ]}

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 nucleares rondaba los 4000 dólares por gramo, ^{[ 4 ]} y el californio superaba los 60 000 000 de dólares por gramo. ^{[ 5 ]} El einstenio es el elemento más pesado que se ha producido en cantidades macroscópicas. ^{[ 6 ]}

Los elementos transuránicos que no han sido descubiertos, o que han sido descubiertos pero aún no tienen nombre oficial, utilizan la nomenclatura sistemática de elementos de la IUPAC . La denominación de los elementos transuránicos puede ser motivo de controversia .

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

• El Laboratorio de Radiación (ahora LBNL) de la Universidad de California, Berkeley , dirigido principalmente por Edwin McMillan , Glenn Seaborg y Albert Ghiorso , durante el período 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 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 , y por eso recibió su nombre del continente donde se produjo por primera vez (1944).
  • 96. curio , Cm, llamado así en honor a Pierre y Marie Curie , científicos que separaron los primeros elementos radiactivos (1944), ya que su análogo más ligero, el gadolinio, recibió su nombre en honor a Johan Gadolin .
  • 97. berkelio , Bk, llamado así en honor al Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley , donde fue sintetizado por primera vez (1949).
  • 98. californio , Cf, nombrado en honor a California , donde se encuentra LBNL (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, nombrado en honor al químico ruso Dmitri Mendeleev , a quien se le atribuye ser el principal creador de la tabla periódica de los elementos químicos (1955).
  • 102. nobelio , No, nombrado en honor a Alfred Nobel (1958). El elemento fue originalmente reclamado por un equipo del Instituto Nobel en Suecia (1957), aunque más tarde se hizo evidente que el equipo sueco no lo había descubierto, el equipo del LBNL decidió adoptar su nombre nobelio . Este descubrimiento también fue reclamado por el JINR, que dudó de 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 el elemento de manera convincente (1965), pero mantuvo el nombre nobelio por estar profundamente arraigado en la literatura.
  • 103. Lawrencio , Lr, nombrado en honor a Ernest Lawrence , físico conocido por el desarrollo del ciclotrón , y persona que da nombre al Laboratorio Nacional Lawrence Livermore y al LBNL (donde se crearon 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 mérito debía compartirse, manteniendo el nombre lawrencio, ya consolidado en la literatura.
  • 104. El rutherfordio (Rf) recibe su nombre de Ernest Rutherford , responsable del concepto de núcleo atómico (1969). Este descubrimiento también fue reivindicado por el JINR, liderado principalmente por Georgy Flyorov : ellos nombraron al elemento kurchatovio (Ku), en honor a Igor Kurchatov . La IUPAC concluyó que el mérito debía compartirse y adoptó el nombre rutherfordio del LBNL .
  • 105. Dubnio , Db, un elemento que recibe su nombre de Dubna , donde se ubica el JINR. Originalmente, el grupo de Berkeley lo denominó hahnio (Ha) en honor a Otto Hahn (1970). Este descubrimiento también fue reivindicado por el JINR, que lo denominó nielsbohrio (Ns) en honor a Niels Bohr . La IUPAC concluyó que el mérito debía compartirse y renombró el elemento dubnio para honrar al equipo del JINR.
  • 106. Seaborgio , Sg, nombrado en honor a Glenn T. Seaborg . Este nombre generó controversia porque Seaborg aún vivía, pero finalmente fue aceptado por la comunidad química internacional (1974). El JINR también se atribuyó este descubrimiento. 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, nombrado en honor al 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 el elemento de manera convincente. El equipo del GSI había propuesto originalmente nielsbohrio (Ns) para resolver la disputa sobre la denominación del elemento 105, pero la IUPAC lo cambió, ya que no existía precedente para usar el nombre de pila de un científico en el nombre de un elemento.
  • 108. Hassio , Hs, llamado así por la forma latina del nombre de Hesse , el estado federado alemán donde se realizó este trabajo (1984). Este descubrimiento también fue reivindicado por el JINR. La IUPAC concluyó que el GSI había sido el primero en sintetizar el elemento de manera convincente, al tiempo que reconoció el trabajo pionero del JINR.
  • 109. meitnerium , Mt, nombrado en honor a Lise Meitner , una física austriaca que fue una de las primeras científicas en estudiar la fisión nuclear (1982).
  • 110. darmstadtio , Ds, nombrado en honor a Darmstadt , Alemania, ciudad donde se realizó este trabajo (1994). Este descubrimiento también fue reivindicado por el JINR, que propuso el nombre becquerelio en honor a Henri Becquerel , y por el LBNL, que propuso el nombre hahnio 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 el GSI había sido el primero en sintetizar el elemento de manera convincente.
  • 111. roentgenio , Rg, nombrado en honor a Wilhelm Röntgen , descubridor de los rayos X (1994).
  • 112. copernicium , Cn, nombrado en honor al astrónomo Nicolás Copérnico (1996).
• RIKEN en Wakō, Saitama , Japón, dirigida principalmente por Kōsuke Morita :
  • 113. Nihonio , Nh, llamado así por Japón ( Nihon en japonés ), donde se descubrió el elemento (2004). Este descubrimiento también fue reivindicado por el JINR. La IUPAC concluyó que RIKEN había sido el primero en sintetizar el elemento de manera convincente.
• El JINR en Dubna, Rusia, dirigido principalmente por Yuri Oganessian , en colaboración con otros laboratorios como el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), desde el año 2000:
  • 114. flerovio , Fl, llamado así por el Laboratorio Flerov de Reacciones Nucleares en JINR (1999).
  • 115. moscovio , Mc, nombrado en honor al óblast de Moscú , donde se descubrió el elemento (2004).
  • 116. livermorium , Lv, nombrado en honor al Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, un colaborador del JINR en el descubrimiento (2000).
  • 117. tenesino , Ts, en honor a Tennessee , la ubicación del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (2010).
  • 118. oganesson , Og, en honor a Yuri Oganessian , quien dirigió al equipo del 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 transactinoides que comienzan con el rutherfordio (número atómico 104). (El lawrencio, el primer elemento 6d, a veces se incluye también, pero no siempre). Solo se han producido artificialmente y actualmente no tienen ninguna utilidad práctica debido a que sus cortas vidas medias hacen que se desintegren en un tiempo muy breve, que oscila entre unas pocas horas y apenas milisegundos, lo que también dificulta enormemente su estudio. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

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 su creación en masa. ^{[ 7 ]}

Los elementos transuránicos pueden utilizarse para sintetizar elementos superpesados. ^{[ 9 ]} Los elementos de la isla de estabilidad tienen aplicaciones militares potencialmente importantes, incluido el desarrollo de armas nucleares compactas. ^{[ 10 ]} Las posibles aplicaciones cotidianas son vastas; el americio se utiliza en dispositivos como detectores de humo y espectrómetros . ^{[ 11 ] [ 12 ]}

• Condensado de Bose-Einstein (también conocido como superatomo )
• 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 comentada sobre los elementos transuránicos de la Biblioteca Digital Alsos para Asuntos Nucleares.
• Elementos transuránicos
• Sitio web oficial de la red Super Heavy Elements (red de la iniciativa europea de infraestructura integrada EURONS)
• Darmstadtium y más allá
• Christian Schnier, Joachim Feuerborn, Bong-Jun Lee: ¿Rastros de elementos transuránicos en minerales terrestres? ( En línea , archivo PDF, 493  kB)
• Christian Schnier, Joachim Feuerborn, Bong-Jun Lee: Búsqueda de elementos superpesados ​​(SHE) en minerales terrestres mediante XRF con radiación sincrotrón de alta energía. ( En línea , archivo PDF, 446  kB)