El copernicio es un elemento químico sintético , de símbolo Cn y número atómico 112. Sus isótopos conocidos son extremadamente radiactivos y solo se han creado en un laboratorio. El isótopo más estable conocido , el copernicio-285, tiene una vida media de aproximadamente 30 segundos. El copernicio fue creado por primera vez en 1996 por el Centro GSI Helmholtz para la Investigación de Iones Pesados cerca de Darmstadt , Alemania. Recibió su nombre en honor al astrónomo Nicolás Copérnico en su 537 aniversario.
En la tabla periódica de los elementos, el copernicio es un elemento transactínido del bloque d y un elemento del grupo 12. Durante las reacciones con el oro , se ha demostrado [10] que es un elemento extremadamente volátil, tanto que posiblemente sea un gas o un líquido volátil a temperatura y presión estándar .
Se calcula que el copernicio tiene varias propiedades que difieren de sus homólogos más ligeros del grupo 12, el cinc , el cadmio y el mercurio ; debido a los efectos relativistas , puede ceder sus electrones 6d en lugar de los 7s, y puede tener más similitudes con los gases nobles como el radón que con sus homólogos del grupo 12. Los cálculos indican que el copernicio puede mostrar el estado de oxidación +4, mientras que el mercurio lo muestra solo en un compuesto de existencia disputada y el cinc y el cadmio no lo muestran en absoluto. También se ha predicho que es más difícil oxidar el copernicio desde su estado neutro que los otros elementos del grupo 12. Las predicciones varían sobre si el copernicio sólido sería un metal, un semiconductor o un aislante. El copernicio es uno de los elementos más pesados cuyas propiedades químicas se han investigado experimentalmente.
Un núcleo atómico superpesado [a] se crea en una reacción nuclear que combina otros dos núcleos de tamaño desigual [b] en uno; aproximadamente, cuanto más desiguales sean los dos núcleos en términos de masa , mayor será la posibilidad de que los dos reaccionen. [16] El material hecho de los núcleos más pesados se convierte en un objetivo, que luego es bombardeado por el haz de núcleos más ligeros. Dos núcleos solo pueden fusionarse en uno si se aproximan lo suficiente; normalmente, los núcleos (todos cargados positivamente) se repelen entre sí debido a la repulsión electrostática . La interacción fuerte puede superar esta repulsión, pero solo a una distancia muy corta de un núcleo; los núcleos del haz se aceleran así en gran medida para que dicha repulsión sea insignificante en comparación con la velocidad del núcleo del haz. [17] 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 desmoronarse. [17]
El hecho de acercarse lo suficiente no es suficiente 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 en la misma composición que antes de la reacción) en lugar de formar un solo núcleo. [17] [18] Esto sucede porque durante el intento de formación de un solo núcleo, la repulsión electrostática desgarra el núcleo que se está formando. [17] Cada par de un objetivo y un haz se caracteriza por su sección transversal : la probabilidad de que se produzca la fusión si dos núcleos se aproximan entre sí expresada en términos del área transversal que la partícula incidente debe golpear para que se produzca la fusión. [c] Esta fusión puede ocurrir como resultado del efecto cuántico en el que los núcleos pueden hacer un túnel a través de la repulsión electrostática. Si los dos núcleos pueden permanecer cerca después de esa fase, las interacciones nucleares múltiples dan como resultado una redistribución de energía y un equilibrio energético. [17]
La fusión resultante es un estado excitado [21] —denominado núcleo compuesto— y por lo tanto es muy inestable. [17] Para alcanzar un estado más estable, la fusión temporal puede fisionarse sin la formación de un núcleo más estable. [22] Alternativamente, el núcleo compuesto puede expulsar algunos neutrones , que se llevarían la energía de excitación; si esta última no es suficiente para una expulsión de neutrones, la fusión produciría un rayo gamma . Esto sucede en aproximadamente 10 −16 segundos después de la colisión nuclear inicial y da como resultado la creación de un núcleo más estable. [22] La definición del Grupo de Trabajo Conjunto IUPAC/IUPAP (JWP) establece que un elemento químico solo puede reconocerse como descubierto si un núcleo del mismo no se ha desintegrado en 10 −14 segundos. Este valor se eligió como una estimación de cuánto tiempo tarda un núcleo en adquirir electrones y, por lo tanto, mostrar sus propiedades químicas. [23] [d]
El haz pasa a través del objetivo y llega a la siguiente cámara, el separador; si se produce un nuevo núcleo, se transporta con este haz. [25] 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 de superficie , que detiene el núcleo. La ubicación exacta del próximo impacto en el detector está marcada; también se marcan su energía y el tiempo de llegada. [25] La transferencia tarda unos 10 −6 segundos; para ser detectado, el núcleo debe sobrevivir este tiempo. [28] 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. [25]
La estabilidad de un núcleo la proporciona 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. [29] 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, este último crece más rápido y se vuelve cada vez más importante para los núcleos pesados y superpesados. [30] [31] Por lo tanto, se predice teóricamente [32 ] que los núcleos superpesados 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, [35] y el nucleido más ligero que experimenta principalmente fisión espontánea tiene 238. [36] En ambos modos de desintegración, los núcleos no pueden desintegrarse mediante barreras de energía correspondientes para cada modo, pero se pueden atravesar mediante un túnel. [30] [31]
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 use como energía cinética para salir del núcleo. [38] La fisión espontánea es causada por la repulsión electrostática que desgarra el núcleo y produce varios núcleos en diferentes instancias de fisión de núcleos idénticos. [31] A medida que aumenta el número atómico, la fisión espontánea rápidamente se vuelve 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), [39] y en 30 órdenes de magnitud desde el torio (elemento 90) hasta el fermio (elemento 100). [40] El modelo anterior de gota líquida sugería que la fisión espontánea ocurriría casi instantáneamente debido a la desaparición de la barrera de fisión para núcleos con aproximadamente 280 nucleones. [31] [41] El modelo de capas nucleares posterior sugirió que los núcleos con alrededor de 300 nucleones formarían una isla de estabilidad en la que los núcleos serán más resistentes a la fisión espontánea y sufrirán principalmente desintegración alfa con vidas medias más largas. [31] [41] Descubrimientos posteriores sugirieron que la isla predicha podría estar más lejos de lo que se anticipó originalmente; también mostraron que los núcleos intermedios entre los actínidos de larga vida y la isla predicha se deforman y ganan estabilidad adicional a partir de los efectos de capa. [42] Los experimentos en núcleos superpesados más ligeros, [43] así como aquellos más cercanos a la isla esperada, [39] han demostrado una estabilidad mayor que la anticipada previamente contra la fisión espontánea, lo que muestra la importancia de los efectos de capa en los núcleos. [g]
Las desintegraciones alfa son registradas por las partículas alfa emitidas, y los productos de la desintegración son fáciles de determinar antes de la desintegración real; si tal 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 de hecho relacionadas entre sí se establece por la ubicación de estas desintegraciones, que deben estar en el mismo lugar.) [25] El núcleo conocido puede reconocerse por las características específicas de la desintegración que sufre, como la energía de desintegración (o más específicamente, la energía cinética de la partícula emitida). [i] La fisión espontánea, sin embargo, 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 intentan sintetizar un elemento superpesado es, por tanto, la información recogida en los detectores: posición, energía y tiempo de llegada de una partícula al detector, y los de su desintegración. Los físicos analizan estos datos y tratan de concluir que efectivamente fue causado por un nuevo elemento y no podría haber sido causado por un nucleido diferente del que se afirma. A menudo, los datos proporcionados son insuficientes para concluir que definitivamente se creó un nuevo elemento y no hay otra explicación para los efectos observados; se han cometido errores en la interpretación de los datos. [k]El copernicio fue creado por primera vez el 9 de febrero de 1996 en la Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) en Darmstadt , Alemania, por Sigurd Hofmann , Victor Ninov et al. [54] Este elemento fue creado disparando núcleos acelerados de zinc -70 a un objetivo hecho de núcleos de plomo -208 en un acelerador de iones pesados . Se produjo un solo átomo de copernicio con un número de masa de 277. (Originalmente se informó de un segundo, pero se descubrió que se basaba en datos inventados por Ninov, por lo que se retiró). [54]
En mayo de 2000, el GSI repitió con éxito el experimento para sintetizar un átomo más de copernicio-277. [55] Esta reacción se repitió en RIKEN utilizando la Búsqueda de un Elemento Superpesado Utilizando un Separador de Retroceso Lleno de Gas en 2004 y 2013 para sintetizar tres átomos más y confirmar los datos de desintegración informados por el equipo del GSI. [56] [57] Esta reacción también se había intentado previamente en 1971 en el Instituto Conjunto de Investigación Nuclear en Dubna , Rusia para apuntar al 276 Cn (producido en el canal 2n), pero sin éxito. [58]
El Grupo de Trabajo Conjunto IUPAC/IUPAP (JWP) evaluó la afirmación del descubrimiento del copernicio por parte del equipo GSI en 2001 [59] y 2003. [60] En ambos casos, encontraron que no había evidencia suficiente para respaldar su afirmación. Esto se relacionaba principalmente con los datos de desintegración contradictorios para el nucleido conocido rutherfordio-261. Sin embargo, entre 2001 y 2005, el equipo GSI estudió la reacción 248 Cm( 26 Mg,5n) 269 Hs, y pudo confirmar los datos de desintegración para hassio-269 y rutherfordio-261 . Se encontró que los datos existentes sobre rutherfordio-261 eran para un isómero , [61] ahora designado rutherfordio-261m.
En mayo de 2009, el JWP informó nuevamente sobre las afirmaciones del descubrimiento del elemento 112 y reconoció oficialmente al equipo GSI como los descubridores del elemento 112. [62] Esta decisión se basó en la confirmación de las propiedades de desintegración de los núcleos hijos, así como en los experimentos confirmatorios en RIKEN. [63]
También se trabajó en el Instituto Conjunto de Investigación Nuclear en Dubna , Rusia, desde 1998 para sintetizar el isótopo más pesado 283 Cn en la reacción de fusión en caliente 238 U( 48 Ca,3n) 283 Cn; la mayoría de los átomos observados de 283 Cn se desintegraron por fisión espontánea, aunque se detectó una rama de desintegración alfa a 279 Ds. Si bien los experimentos iniciales apuntaron a asignar el nucleido producido con su vida media larga observada de 3 minutos en función de su comportamiento químico, se encontró que este no era similar al mercurio como se hubiera esperado (el copernicio está bajo el mercurio en la tabla periódica), [63] y, de hecho, ahora parece que la actividad de larga duración podría no haber sido del 283 Cn en absoluto, sino de su hija de captura de electrones 283 Rg, con una vida media más corta de 4 segundos asociada con el 283 Cn. (Otra posibilidad es la asignación a un estado isomérico metaestable , 283m Cn.) [64] Aunque bombardeos cruzados posteriores en las reacciones 242 Pu+ 48 Ca y 245 Cm+ 48 Ca lograron confirmar las propiedades de 283 Cn y sus progenitores 287 Fl y 291 Lv, y desempeñaron un papel importante en la aceptación de los descubrimientos de flerovio y livermorio (elementos 114 y 116) por el JWP en 2011, este trabajo se originó posteriormente al trabajo del GSI sobre 277 Cn y se le asignó prioridad al GSI. [63]
Usando la nomenclatura de Mendeleev para elementos no nombrados y no descubiertos , el copernicio debería ser conocido como eka- mercurio . En 1979, la IUPAC publicó recomendaciones según las cuales el elemento debía llamarse ununbio (con el símbolo correspondiente de Uub ), [65] un nombre de elemento sistemático como marcador de posición , hasta que se descubriera el elemento (y luego se confirmara el descubrimiento) y se decidiera un nombre permanente. Aunque se usaron ampliamente en la comunidad química en todos los niveles, desde las aulas de química hasta los libros de texto avanzados, las recomendaciones fueron ignoradas en su mayoría entre los científicos en el campo, quienes lo llamaron "elemento 112", con el símbolo de E112 , (112) , o incluso simplemente 112. [1 ]
Después de reconocer el descubrimiento del equipo GSI, la IUPAC les pidió que sugirieran un nombre permanente para el elemento 112. [63] [66] El 14 de julio de 2009, propusieron copernicio con el símbolo del elemento Cp, en honor a Nicolás Copérnico "para honrar a un científico destacado, que cambió nuestra visión del mundo". [67]
Durante el período de discusión estándar de seis meses entre la comunidad científica sobre el nombre, [68] [69] se señaló que el símbolo Cp se asoció anteriormente con el nombre cassiopeium (cassiopium), ahora conocido como lutecio (Lu). [70] [71] Además, Cp se usa con frecuencia hoy en día para significar el ligando de ciclopentadienilo (C 5 H 5 ). [72] Principalmente porque cassiopeium (Cp) fue (hasta 1949) aceptado por la IUPAC como un nombre alternativo permitido para el lutecio, [73] la IUPAC rechazó el uso de Cp como un símbolo futuro, lo que impulsó al equipo de GSI a proponer el símbolo Cn como una alternativa. El 19 de febrero de 2010, el 537 aniversario del nacimiento de Copérnico, la IUPAC aceptó oficialmente el nombre y el símbolo propuestos. [68] [74]
El copernicio no tiene isótopos estables o naturales. Se han sintetizado varios isótopos radiactivos en el laboratorio, ya sea fusionando dos átomos o observando la desintegración de elementos más pesados. Se han descrito siete isótopos diferentes con números de masa 277 y 281-286, y se ha descrito un isómero metaestable no confirmado en 285 Cn. [78] La mayoría de estos se desintegran predominantemente a través de la desintegración alfa, pero algunos experimentan fisión espontánea , y el copernicio-283 puede tener una rama de captura de electrones . [79]
El isótopo copernicio-283 fue fundamental en la confirmación de los descubrimientos de los elementos flerovio y livermorio . [80]
Todos los isótopos confirmados del copernicio son extremadamente inestables y radiactivos; en general, los isótopos más pesados son más estables que los más ligeros. El isótopo conocido más estable, el 285 Cn, tiene una vida media de 30 segundos; el 283 Cn tiene una vida media de 4 segundos, y los no confirmados 285m Cn y 286 Cn tienen vidas medias de unos 15 y 8,45 segundos respectivamente. Otros isótopos tienen vidas medias más cortas que un segundo. El 281 Cn y el 284 Cn tienen vidas medias del orden de 0,1 segundos, y los otros dos isótopos tienen vidas medias ligeramente inferiores a un milisegundo. [79] Se predice que los isótopos pesados 291 Cn y 293 Cn pueden tener vidas medias más largas que unas pocas décadas, ya que se predice que se encuentran cerca del centro de la isla teórica de estabilidad , y pueden haberse producido en el proceso r y ser detectables en rayos cósmicos , aunque serían aproximadamente 10 −12 veces más abundantes que el plomo . [81]
Los isótopos más ligeros del copernicio se han sintetizado por fusión directa entre dos núcleos más ligeros y como productos de desintegración (excepto el 277 Cn, que no se sabe que sea un producto de desintegración), mientras que los isótopos más pesados solo se conocen por producirse por desintegración de núcleos más pesados. El isótopo más pesado producido por fusión directa es el 283 Cn; los tres isótopos más pesados, 284 Cn, 285 Cn y 286 Cn, solo se han observado como productos de desintegración de elementos con números atómicos mayores. [79]
En 1999, científicos estadounidenses de la Universidad de California, Berkeley, anunciaron que habían logrado sintetizar tres átomos de 293 Og. [82] Se informó que estos núcleos progenitores habían emitido sucesivamente tres partículas alfa para formar núcleos de copernicio-281, que se afirmó que habían sufrido una desintegración alfa, emitiendo partículas alfa con una energía de desintegración de 10,68 MeV y una vida media de 0,90 ms, pero su afirmación fue retractada en 2001 [83] ya que se había basado en datos inventados por Ninov. [84] Este isótopo fue realmente producido en 2010 por el mismo equipo; los nuevos datos contradecían los datos inventados anteriormente. [85]
Se han medido muy pocas propiedades del copernicio o de sus compuestos; esto se debe a su producción extremadamente limitada y costosa [86] y al hecho de que el copernicio (y sus progenitores) se desintegra muy rápidamente. Se han medido algunas propiedades químicas singulares, así como el punto de ebullición, pero las propiedades del metal copernicio siguen siendo generalmente desconocidas y, en su mayor parte, solo se pueden hacer predicciones.
El copernicio es el décimo y último miembro de la serie 6d y es el elemento más pesado del grupo 12 en la tabla periódica, por debajo del cinc , el cadmio y el mercurio . Se predice que difiere significativamente de los elementos más ligeros del grupo 12. Se espera que las subcapas de valencia s de los elementos del grupo 12 y de los elementos del período 7 se contraigan relativistamente más fuertemente en copernicio. Esto y la configuración de capa cerrada del copernicio dan como resultado que probablemente sea un metal muy noble . Se predice un potencial de reducción estándar de +2,1 V para la pareja Cn2 + /Cn. La primera energía de ionización predicha del copernicio de 1155 kJ/mol casi coincide con la del gas noble xenón a 1170,4 kJ/mol. [1] Los enlaces metálicos del copernicio también deberían ser muy débiles, posiblemente haciéndolo extremadamente volátil como los gases nobles, y potencialmente haciéndolo gaseoso a temperatura ambiente. [1] [87] Sin embargo, debería ser capaz de formar enlaces metal-metal con cobre , paladio , platino , plata y oro ; se predice que estos enlaces son solo alrededor de 15-20 kJ/mol más débiles que los enlaces análogos con mercurio. [1] En oposición a la sugerencia anterior, [88] cálculos ab initio con un alto nivel de precisión [89] predijeron que la química del copernicio monovalente se asemeja a la del mercurio en lugar de a la de los gases nobles. Este último resultado puede explicarse por la enorme interacción espín-órbita que reduce significativamente la energía del estado vacante 7p 1/2 del copernicio.
Una vez que el copernicio se ioniza, su química puede presentar varias diferencias con respecto a las del cinc, el cadmio y el mercurio. Debido a la estabilización de los orbitales electrónicos 7s y la desestabilización de los 6d causada por efectos relativistas , es probable que el Cn2 + tenga una configuración electrónica [Rn] 5f146d87s2 , utilizando los orbitales 6d antes que el 7s, a diferencia de sus homólogos. El hecho de que los electrones 6d participen más fácilmente en la unión química significa que una vez que el copernicio se ioniza, puede comportarse más como un metal de transición que sus homólogos más ligeros , especialmente en el posible estado de oxidación +4. En soluciones acuosas , el copernicio puede formar los estados de oxidación +2 y quizás +4. [1] El ion diatómico Hg 2+
2, que presenta mercurio en el estado de oxidación +1, es bien conocido, pero el Cn2+
2Se predice que el ion copernicio (II) es inestable o incluso inexistente. [1] El fluoruro de copernicio (II), CnF 2 , debería ser más inestable que el compuesto de mercurio análogo, el fluoruro de mercurio (II) (HgF 2 ), e incluso puede descomponerse espontáneamente en sus elementos constituyentes. Como el elemento reactivo más electronegativo, el flúor puede ser el único elemento capaz de oxidar el copernicio aún más a los estados de oxidación +4 e incluso +6 en CnF 4 y CnF 6 ; este último puede requerir condiciones de aislamiento de matriz para ser detectado, como en la detección disputada de HgF 4 . CnF 4 debería ser más estable que CnF 2 . [6] En solventes polares , se predice que el copernicio forma preferentemente el CnF−
5y CnF−
3aniones en lugar de los fluoruros neutros análogos (CnF 4 y CnF 2 , respectivamente), aunque los iones bromuro o yoduro análogos pueden ser más estables frente a la hidrólisis en solución acuosa. Los aniones CnCl2−
4y CnBr2−
4También debería poder existir en solución acuosa. [1] La formación de fluoruros de copernicio (II) y (IV) termodinámicamente estables sería análoga a la química del xenón. [3] De manera análoga al cianuro de mercurio (II) (Hg(CN) 2 ), se espera que el copernicio forme un cianuro estable , Cn(CN) 2 . [90]
El copernicio debería ser un metal denso, con una densidad de 14,0 g/cm 3 en estado líquido a 300 K; esto es similar a la densidad conocida del mercurio, que es de 13,534 g/cm 3 . (El copernicio sólido a la misma temperatura debería tener una densidad mayor de 14,7 g/cm 3 ). Esto resulta de los efectos del mayor peso atómico del copernicio que se cancelan por sus mayores distancias interatómicas en comparación con el mercurio. [3] Algunos cálculos predijeron que el copernicio sería un gas a temperatura ambiente debido a su configuración electrónica de capa cerrada, [91] lo que lo convertiría en el primer metal gaseoso en la tabla periódica. [1] [87] Un cálculo de 2019 concuerda con estas predicciones sobre el papel de los efectos relativistas, lo que sugiere que el copernicio será un líquido volátil ligado por fuerzas de dispersión en condiciones estándar. Su punto de fusión se estima en283 ± 11 K y su punto de ebullición en340 ± 10 K , este último de acuerdo con el valor estimado experimentalmente de357+112
−108 K . [3] Se espera que el radio atómico del copernicio sea de alrededor de 147 pm. Debido a la estabilización relativista del orbital 7s y la desestabilización del orbital 6d, se predice que los iones Cn + y Cn2 + cederán electrones 6d en lugar de electrones 7s, lo que es lo opuesto del comportamiento de sus homólogos más ligeros. [1]
Además de la contracción relativista y la unión de la subcapa 7s, se espera que el orbital 6d 5/2 se desestabilice debido al acoplamiento espín-órbita , lo que hace que se comporte de manera similar al orbital 7s en términos de tamaño, forma y energía. Las predicciones de la estructura de banda esperada del copernicio son variadas. Los cálculos en 2007 esperaban que el copernicio pudiera ser un semiconductor [92] con un intervalo de banda de alrededor de 0,2 eV , [93] cristalizando en la estructura cristalina hexagonal compacta . [93] Sin embargo, los cálculos en 2017 y 2018 sugirieron que el copernicio debería ser un metal noble en condiciones estándar con una estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo : por lo tanto, no debería tener intervalo de banda, como el mercurio, aunque se espera que la densidad de estados en el nivel de Fermi sea menor para el copernicio que para el mercurio. [94] [95] Los cálculos de 2019 sugirieron que, de hecho, el copernicio tiene una gran brecha de banda de 6,4 ± 0,2 eV, que debería ser similar a la del gas noble radón (predicho como 7,1 eV) y lo convertiría en un aislante; estos cálculos predicen que el copernicio en masa está unido principalmente por fuerzas de dispersión , como los gases nobles. [3] Al igual que el mercurio, el radón y el flerovio, pero no el oganesón (eka-radón), se calcula que el copernicio no tiene afinidad electrónica . [96]
El interés por la química del copernicio surgió a raíz de las predicciones de que tendría los mayores efectos relativistas en todo el período 7 y el grupo 12, y de hecho entre los 118 elementos conocidos. [1] Se espera que el copernicio tenga la configuración electrónica del estado fundamental [Rn] 5f 14 6d 10 7s 2 y, por lo tanto, debería pertenecer al grupo 12 de la tabla periódica, según el principio de Aufbau . Como tal, debería comportarse como el homólogo más pesado del mercurio y formar compuestos binarios fuertes con metales nobles como el oro. Los experimentos que investigan la reactividad del copernicio se han centrado en la adsorción de átomos del elemento 112 sobre una superficie de oro mantenida a diferentes temperaturas, con el fin de calcular una entalpía de adsorción. Debido a la estabilización relativista de los electrones 7s, el copernicio muestra propiedades similares al radón. Se realizaron experimentos con la formación simultánea de radioisótopos de mercurio y radón, lo que permitió una comparación de las características de adsorción. [97]
Los primeros experimentos químicos con copernicio se realizaron mediante la reacción 238 U( 48 Ca,3n) 283 Cn. La detección se realizó por fisión espontánea del isótopo progenitor declarado con una vida media de 5 minutos. El análisis de los datos indicó que el copernicio era más volátil que el mercurio y tenía propiedades de gas noble. Sin embargo, la confusión con respecto a la síntesis de copernicio-283 ha puesto en duda estos resultados experimentales. [97] Dada esta incertidumbre, entre abril y mayo de 2006 en el JINR, un equipo FLNR-PSI realizó experimentos para investigar la síntesis de este isótopo como hijo en la reacción nuclear 242 Pu( 48 Ca,3n) 287 Fl. [97] (La reacción de fusión 242 Pu + 48 Ca tiene una sección transversal ligeramente mayor que la reacción 238 U + 48 Ca, por lo que la mejor manera de producir copernicio para experimentación química es como un producto de sobreimpulso como la hija del flerovio). [98] En este experimento, se identificaron de forma inequívoca dos átomos de copernicio-283 y se interpretaron las propiedades de adsorción para mostrar que el copernicio es un homólogo más volátil del mercurio, debido a la formación de un enlace débil metal-metal con el oro. [97] Esto concuerda con las indicaciones generales de algunos cálculos relativistas de que el copernicio es "más o menos" homólogo del mercurio. [99] Sin embargo, en 2019 se señaló que este resultado puede deberse simplemente a fuertes interacciones de dispersión. [3]
En abril de 2007, se repitió este experimento y se identificaron positivamente otros tres átomos de copernicio-283. Se confirmó la propiedad de adsorción e indicó que el copernicio tiene propiedades de adsorción que concuerdan con su condición de miembro más pesado del grupo 12. [97] Estos experimentos también permitieron la primera estimación experimental del punto de ebullición del copernicio: 84+112
−108 °C, por lo que puede ser un gas en condiciones estándar. [92]
Debido a que los elementos más ligeros del grupo 12 a menudo se presentan como minerales de calcogenuros , en 2015 se llevaron a cabo experimentos para depositar átomos de copernicio sobre una superficie de selenio para formar seleniuro de copernicio, CnSe. Se observó la reacción de los átomos de copernicio con selenio trigonal para formar un seleniuro, con -Δ H ads Cn (t-Se) > 48 kJ/mol, con un impedimento cinético hacia la formación de seleniuro menor para el copernicio que para el mercurio. Esto fue inesperado ya que la estabilidad de los seleniuros del grupo 12 tiende a disminuir a lo largo del grupo desde ZnSe hasta HgSe . [100]
