Un elemento sintético es uno de los 24 elementos químicos conocidos que no se producen de forma natural en la Tierra : han sido creados por la manipulación humana de partículas fundamentales en un reactor nuclear , un acelerador de partículas o la explosión de una bomba atómica ; por lo tanto, se denominan "sintéticos", "artificiales" o "creados por el hombre". Los elementos sintéticos son aquellos con números atómicos entre 95 y 118, como se muestra en violeta en la tabla periódica adjunta : [1] estos 24 elementos se crearon por primera vez entre 1944 y 2010. El mecanismo para la creación de un elemento sintético es forzar protones adicionales en el núcleo de un elemento con un número atómico inferior a 95. Todos los elementos sintéticos conocidos (ver: Isla de estabilidad ) son inestables, pero se desintegran a velocidades muy variables; las vidas medias de sus isótopos de vida más larga varían desde microsegundos hasta millones de años.
Cinco elementos más que fueron creados artificialmente no son, estrictamente hablando, sintéticos porque luego se encontraron en la naturaleza en cantidades traza: 43 Tc , 61 Pm , 85 At , 93 Np y 94 Pu , aunque a veces se clasifican como sintéticos junto con elementos exclusivamente artificiales. [2] El primero, el tecnecio, fue creado en 1937. [3] El plutonio (Pu, número atómico 94), sintetizado por primera vez en 1940, es otro de esos elementos. Es el elemento con el mayor número de protones (número atómico) que se encuentra en la naturaleza, pero lo hace en cantidades tan pequeñas que es mucho más práctico sintetizarlo. El plutonio es conocido principalmente por su uso en bombas atómicas y reactores nucleares. [4]
Ningún elemento con número atómico mayor que 99 tiene usos fuera de la investigación científica, ya que tienen vidas medias extremadamente cortas y, por lo tanto, nunca se han producido en grandes cantidades.
Todos los elementos con número atómico mayor a 94 se desintegran con la suficiente rapidez en elementos más ligeros, de modo que cualquier átomo de estos que pudiera haber existido cuando se formó la Tierra (hace unos 4.600 millones de años) se ha desintegrado hace mucho tiempo. [5] [6] Los elementos sintéticos presentes ahora en la Tierra son el producto de bombas atómicas o experimentos que involucran reactores nucleares o aceleradores de partículas , a través de la fusión nuclear o la absorción de neutrones . [7]
La masa atómica de los elementos naturales se basa en la abundancia media ponderada de los isótopos naturales en la corteza terrestre y la atmósfera . En el caso de los elementos sintéticos, no existe una "abundancia de isótopos naturales". Por lo tanto, en el caso de los elementos sintéticos, el recuento total de nucleones ( protones más neutrones ) del isótopo más estable , es decir, el isótopo con la vida media más larga , se indica entre paréntesis como masa atómica.
El primer elemento que se sintetizó, en lugar de descubrirse en la naturaleza, fue el tecnecio en 1937. [8] Este descubrimiento llenó un vacío en la tabla periódica , y el hecho de que el tecnecio no tenga isótopos estables explica su ausencia natural en la Tierra (y el vacío). [9] Dado que el isótopo de tecnecio de vida más larga, el 97 Tc, tiene una vida media de 4,21 millones de años , [10] no queda tecnecio de la formación de la Tierra. [11] [12] Solo hay trazas minúsculas de tecnecio de forma natural en la corteza terrestre (como producto de la fisión espontánea del 238 U o de la captura de neutrones en el molibdeno ), pero el tecnecio está presente de forma natural en las estrellas gigantes rojas . [13] [14] [15] [16]
El primer elemento totalmente sintético que se fabricó fue el curio , sintetizado en 1944 por Glenn T. Seaborg , Ralph A. James y Albert Ghiorso bombardeando plutonio con partículas alfa . [17] [18]
Pronto se produjo la síntesis de americio , berkelio y californio . El einstenio y el fermio fueron descubiertos por un equipo de científicos dirigido por Albert Ghiorso en 1952 mientras estudiaban la composición de los restos radiactivos de la detonación de la primera bomba de hidrógeno. [19] Los isótopos sintetizados fueron el einstenio-253, con una vida media de 20,5 días, y el fermio-255 , con una vida media de unas 20 horas. A continuación se crearon el mendelevio , el nobelio y el lawrencio .
Durante el apogeo de la Guerra Fría , equipos de la Unión Soviética y los Estados Unidos crearon de forma independiente el rutherfordio y el dubnio . La denominación y el crédito por la síntesis de estos elementos permanecieron sin resolver durante muchos años , pero finalmente, el crédito compartido fue reconocido por la IUPAC / IUPAP en 1992. En 1997, la IUPAC decidió darle al dubnio su nombre actual en honor a la ciudad de Dubna donde trabajó el equipo ruso, ya que los nombres elegidos por los estadounidenses ya se habían utilizado para muchos elementos sintéticos existentes, mientras que el nombre rutherfordio (elegido por el equipo estadounidense) fue aceptado para el elemento 104.
Mientras tanto, el equipo estadounidense había creado el seaborgio , y los siguientes seis elementos habían sido creados por un equipo alemán: bohrio , hasio , meitnerio , darmstadtio , roentgenio y copernicio . El elemento 113, nihonio , fue creado por un equipo japonés; los últimos cinco elementos conocidos, flerovio , moscovio , livermorio , tenesino y oganesón , fueron creados por colaboraciones ruso-estadounidenses y completan la séptima fila de la tabla periódica.
Los siguientes elementos no se encuentran de forma natural en la Tierra. Todos son elementos transuránicos y tienen números atómicos de 95 o más.
Todos los elementos con números atómicos del 1 al 94 se encuentran de forma natural al menos en cantidades traza, pero los siguientes elementos se producen a menudo mediante síntesis.
El tecnecio, el prometio, el astato, el neptunio y el plutonio se descubrieron mediante síntesis antes de encontrarse en la naturaleza.