El livermorium es un elemento químico sintético ; tiene símbolo Lv y número atómico 116. Es un elemento extremadamente radiactivo que sólo ha sido creado en un laboratorio y no se ha observado en la naturaleza. El elemento lleva el nombre del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore de Estados Unidos, que colaboró con el Instituto Conjunto de Investigación Nuclear (JINR) de Dubna , Rusia, para descubrir el hígado durante experimentos realizados entre 2000 y 2006. El nombre del laboratorio hace referencia a la ciudad de Livermore, California , donde se ubica, que a su vez lleva el nombre del ganadero y terrateniente Robert Livermore . El nombre fue adoptado por la IUPAC el 30 de mayo de 2012. [6] Se conocen cinco isótopos de hígado , con números de masa de 288 y 290–293 inclusive; El más longevo de ellos es ellivermorium-293, con una vida media de unos 60 milisegundos . Se ha informado de un sexto posible isótopo con número de masa 294, pero aún no se ha confirmado.
En la tabla periódica , es un elemento transactínido del bloque p . Es miembro del séptimo período y está colocado en el grupo 16 como el calcógeno más pesado , pero no se ha confirmado que se comporte como el homólogo más pesado del calcógeno polonio . Se calcula que el livermorium tiene algunas propiedades similares a sus homólogos más ligeros ( oxígeno , azufre , selenio , telurio y polonio) y es un metal de post-transición , aunque también debería mostrar varias diferencias importantes con respecto a ellos.
Un núcleo atómico superpesado [a] se crea en una reacción nuclear que combina otros dos núcleos de tamaño desigual [b] en uno; A grandes rasgos, cuanto más desiguales sean los dos núcleos en términos de masa , mayor será la posibilidad de que los dos reaccionen. [13] El material formado por los núcleos más pesados se convierte en un objetivo, que luego es bombardeado por el haz de núcleos más ligeros. Dos núcleos sólo pueden fusionarse en uno si se acercan lo suficiente entre sí; normalmente, los núcleos (todos cargados positivamente) se repelen entre sí debido a la repulsión electrostática . La interacción fuerte puede superar esta repulsión, pero sólo a una distancia muy corta de un núcleo; Por tanto, los núcleos del haz se aceleran mucho para que dicha repulsión sea insignificante en comparación con la velocidad del núcleo del haz. [14] La energía aplicada a los núcleos del haz para acelerarlos puede hacer que alcancen velocidades de hasta una décima parte de la velocidad de la luz . Sin embargo, si se aplica demasiada energía, el núcleo del haz puede desmoronarse. [14]
Acercarse lo suficiente por sí solo no es suficiente para que dos núcleos se fusionen: cuando dos núcleos se acercan, generalmente permanecen juntos durante aproximadamente 10 −20 segundos y luego se separan (no necesariamente en la misma composición que antes de la reacción) en lugar de formar un núcleo. núcleo único. [14] [15] Esto sucede porque durante el intento de formación de un solo núcleo, la repulsión electrostática desgarra el núcleo que se está formando. [14] 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 acercan entre sí expresada en términos del área transversal que la partícula incidente debe chocar para que se produzca la fusión. . [c] Esta fusión puede ocurrir como resultado del efecto cuántico en el que los núcleos pueden hacer túneles a través de la repulsión electrostática. Si los dos núcleos pueden permanecer cerca durante esa fase, múltiples interacciones nucleares dan como resultado una redistribución de la energía y un equilibrio energético. [14]
La fusión resultante es un estado excitado [18] , denominado núcleo compuesto , y por tanto es muy inestable. [14] Para alcanzar un estado más estable, la fusión temporal puede fisionarse sin la formación de un núcleo más estable. [19] Alternativamente, el núcleo compuesto puede expulsar algunos neutrones , lo que se llevaría la energía de excitación; si este último no fuera suficiente para la expulsión de neutrones, la fusión produciría un rayo gamma . Esto sucede aproximadamente 10 -16 segundos después de la colisión nuclear inicial y da como resultado la creación de un núcleo más estable. [19] La definición del Grupo de Trabajo Conjunto (JWP) de la IUPAC/IUPAP establece que un elemento químico sólo 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 le toma a un núcleo adquirir sus electrones externos y así mostrar sus propiedades químicas. [20] [d]
El rayo atraviesa el objetivo y llega a la siguiente cámara, el separador; si se produce un nuevo núcleo, este es transportado con este haz. [22] 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. Se marca la ubicación exacta del próximo impacto en el detector; también están marcadas su energía y el momento de la llegada. [22] La transferencia tarda unos 10 −6 segundos; Para ser detectado, el núcleo debe sobrevivir tanto tiempo. [25] El núcleo se registra nuevamente una vez registrada su desintegración, y se miden la ubicación, la energía y el tiempo de la desintegración. [22]
La estabilidad de un núcleo es proporcionada por la interacción fuerte. Sin embargo, su alcance es muy corto; A medida que los núcleos crecen, 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. [26] 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. [27] [28] Por lo tanto, se predice teóricamente que los núcleos superpesados [29] y hasta ahora se ha observado [30] que se desintegran predominantemente a través de modos de desintegración causados por dicha repulsión: desintegración alfa y fisión espontánea . [f] Casi todos los emisores alfa tienen más de 210 nucleones, [32] y el nucleido más ligero que sufre principalmente fisión espontánea tiene 238. [33] En ambos modos de desintegración, las barreras de energía correspondientes para cada modo inhiben la desintegración de los núcleos , pero pueden ser atravesado por un túnel. [27] [28]
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 sea utilizada como energía cinética para salir del núcleo. [35] 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. [28] A medida que aumenta el número atómico, la fisión espontánea rápidamente se vuelve más importante: las vidas medias parciales de la fisión espontánea disminuyen en 23 órdenes de magnitud desde el uranio (elemento 92) al nobelio (elemento 102), [36] y en 30 órdenes de magnitud del torio (elemento 90) al fermio (elemento 100). [37] El modelo anterior de gota de líquido sugería así que la fisión espontánea se produciría casi instantáneamente debido a la desaparición de la barrera de fisión para los núcleos con aproximadamente 280 nucleones. [28] [38] El modelo de capa nuclear 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. [28] [38] Descubrimientos posteriores sugirieron que la isla prevista podría estar más lejos de lo previsto originalmente; También demostraron que los núcleos intermedios entre los actínidos de larga vida y la isla predicha se deforman y obtienen estabilidad adicional debido a los efectos de las capas. [39] Los experimentos con núcleos superpesados más ligeros, [40] así como con aquellos más cercanos a la isla esperada, [36] han demostrado una estabilidad mayor de la prevista anteriormente contra la fisión espontánea, lo que muestra la importancia de los efectos de las capas en los núcleos. [gramo]
Las desintegraciones alfa son registradas por las partículas alfa emitidas, y los productos de 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 estuvieran efectivamente relacionadas entre sí se establece por la ubicación de estas desintegraciones, que deben estar en el mismo lugar). [22] El núcleo conocido puede reconocerse por las características específicas de la desintegración sufre como 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 de que disponen los físicos que desean sintetizar un elemento superpesado es, por tanto, la información recogida en los detectores: ubicación, energía y tiempo de llegada de una partícula al detector, así como 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 al afirmado. A menudo, los datos proporcionados son insuficientes para llegar a la conclusión de 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]La primera búsqueda del elemento 116, utilizando la reacción entre 248 Cm y 48 Ca, fue realizada en 1977 por Ken Hulet y su equipo en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL). No pudieron detectar ningún átomo delivermorium. [51] Yuri Oganessian y su equipo en el Laboratorio Flerov de Reacciones Nucleares (FLNR) en el Instituto Conjunto de Investigación Nuclear (JINR) intentaron posteriormente la reacción en 1978 y fracasaron. En 1985, en un experimento conjunto entre Berkeley y el equipo de Peter Armbruster en GSI, el resultado fue nuevamente negativo, con un límite de sección transversal calculado de 10 a 100 pb. Sin embargo, en Dubna continuaron los trabajos sobre reacciones con 48 Ca, que habían demostrado ser muy útiles en la síntesis de nobelio a partir de la reacción nat Pb+ 48 Ca, con el desarrollo de un separador de elementos superpesados en 1989, la búsqueda de materiales objetivo y el inicio de colaboraciones con El LLNL se inició en 1990, la producción de haces de 48 Ca más intensos se inició en 1996 y los preparativos para experimentos a largo plazo con una sensibilidad 3 órdenes de magnitud mayor se realizaron a principios de los años 1990. Este trabajo condujo directamente a la producción de nuevos isótopos de los elementos 112 al 118 en las reacciones del 48 Ca con dianas actínidas y al descubrimiento de los cinco elementos más pesados de la tabla periódica: flerovium , moscovium ,livermorium, tennessine y oganesson . [52]
En 1995, un equipo internacional dirigido por Sigurd Hofmann en la Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) en Darmstadt , Alemania, intentó sintetizar el elemento 116 en una reacción de captura radiativa (en la que el núcleo compuesto se desexcita mediante emisión gamma pura sin evaporar neutrones) entre un objetivo de plomo -208 y proyectiles de selenio -82. No se identificaron átomos del elemento 116. [53]
A finales de 1998, el físico polaco Robert Smolańczuk publicó cálculos sobre la fusión de núcleos atómicos para la síntesis de átomos superpesados , incluidos los elementos 118 y 116. [54] Sus cálculos sugirieron que podría ser posible crear estos dos elementos fusionando plomo con criptón. bajo condiciones cuidadosamente controladas. [54]
En 1999, investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley hicieron uso de estas predicciones y anunciaron el descubrimiento de los elementos 118 y 116, en un artículo publicado en Physical Review Letters , [55] y muy poco después los resultados fueron reportados en Science . [56] Los investigadores informaron haber realizado la reacción
Al año siguiente, publicaron una retractación después de que investigadores de otros laboratorios no pudieran duplicar los resultados y el propio laboratorio de Berkeley tampoco pudiera duplicarlos. [57] En junio de 2002, el director del laboratorio anunció que la afirmación original del descubrimiento de estos dos elementos se había basado en datos fabricados por el autor principal Victor Ninov . [58] [59]
Livermorium se sintetizó por primera vez el 19 de julio de 2000, cuando científicos de Dubna ( JINR ) bombardearon un objetivo de curio-248 con iones de calcio-48 acelerados . Se detectó un solo átomo, desintegrándose por emisión alfa con energía de desintegración de 10,54 MeV a un isótopo de flerovium . Los resultados se publicaron en diciembre de 2000. [60]
El isótopo hijo de flerovium tenía propiedades que coincidían con las de un isótopo de flerovium sintetizado por primera vez en junio de 1999, que originalmente se asignó a 288 Fl, [60] lo que implica una asignación del isótopo padre delivermorium a 292 Lv. Un trabajo posterior en diciembre de 2002 indicó que el isótopo de flerovium sintetizado era en realidad 289 Fl y, por lo tanto, la asignación del átomo delivermorium sintetizado se modificó correspondientemente a 293 Lv. [61]
El instituto informó sobre dos átomos más durante su segundo experimento entre abril y mayo de 2001. [62] En el mismo experimento también detectaron una cadena de desintegración que correspondía a la primera desintegración observada de flerovium en diciembre de 1998, que había sido asignada a 289 Florida. [62] No se ha vuelto a observar ningún isótopo de flerovium con las mismas propiedades que el encontrado en diciembre de 1998, ni siquiera en repeticiones de la misma reacción. Posteriormente se descubrió que el 289 Fl tiene diferentes propiedades de desintegración y que el primer átomo de flerovium observado puede haber sido su isómero nuclear 289m Fl. [60] [63] La observación de 289m Fl en esta serie de experimentos puede indicar la formación de un isómero original delivermorium, a saber, 293m Lv, o una rama de desintegración rara y no observada previamente del estado ya descubierto 293 Lv a 289m Fl . Ninguna posibilidad es segura y se requiere investigación para asignar positivamente esta actividad. Otra posibilidad sugerida es la asignación del átomo original de diciembre de 1998 a 290 Fl, ya que la energía del haz bajo utilizada en ese experimento original hace que el canal 2n sea plausible; entonces su padre posiblemente podría ser 294 Lv, pero esta asignación aún necesitaría confirmación en la reacción de 248 Cm ( 48 Ca,2n) 294 Lv. [60] [63] [64]
El equipo repitió el experimento en abril-mayo de 2005 y detectó 8 átomos delivermorium. Los datos de desintegración medidos confirmaron la asignación del primer isótopo descubierto como 293 Lv. En este experimento, el equipo también observó por primera vez el isótopo 292 Lv. [61] En experimentos posteriores realizados entre 2004 y 2006, el equipo reemplazó el objetivo de curio-248 con el isótopo de curio -245, más ligero . Aquí se encontró evidencia de los dos isótopos 290 Lv y 291 Lv. [sesenta y cinco]
En mayo de 2009, el Grupo de Trabajo Conjunto IUPAC / IUPAP informó sobre el descubrimiento del copernicio y reconoció el descubrimiento del isótopo 283 Cn. [66] Esto implicó el descubrimiento de facto del isótopo 291 Lv, a partir del reconocimiento de los datos relativos a su nieta 283 Cn, aunque los datos del hígado no fueron absolutamente críticos para la demostración del descubrimiento del copernicio. También en 2009, Berkeley y la Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) de Alemania recibieron la confirmación de los isótopos de flerovio 286 a 289, descendientes inmediatos de los cuatro isótopos conocidos de hígado. En 2011, la IUPAC evaluó los experimentos del equipo Dubna de 2000-2006. Mientras que los datos más antiguos (que no incluían 291 Lv y 283 Cn) no fueron concluyentes, los resultados de 2004-2006 fueron aceptados como identificación delivermorium y se reconoció oficialmente que el elemento había sido descubierto. [sesenta y cinco]
La síntesis delivermorium se ha confirmado por separado en GSI (2012) y RIKEN (2014 y 2016). [67] [68] En el experimento GSI de 2012, se demostró que una cadena asignada provisionalmente a 293 Lv era inconsistente con los datos anteriores; se cree que esta cadena puede originarse en un estado isomérico , 293m Lv. [67] En el experimento RIKEN de 2016, aparentemente se detectó un átomo que puede asignarse a 294 Lv, con desintegración alfa a 290 Fl y 286 Cn, que experimentaron fisión espontánea; sin embargo, se perdió el primer alfa del nucleido delivermorium producido y la asignación a 294 Lv aún es incierta, aunque plausible. [69]
Utilizando la nomenclatura de Mendeleev para elementos sin nombre y no descubiertos , ellivermorium a veces se denomina ekapolonio . [70] En 1979, la IUPAC recomendó que se utilizara el nombre del elemento sistemático de marcador de posición ununhexium ( Uuh ) [71] hasta que se confirmara el descubrimiento del elemento y se decidiera un nombre. Aunque se utilizan ampliamente en la comunidad química en todos los niveles, desde las aulas de química hasta los libros de texto avanzados, las recomendaciones fueron en su mayoría ignoradas entre los científicos en el campo, [72] [73] quienes lo llamaron "elemento 116", con el símbolo de E116 , ( 116) , o incluso simplemente 116 . [1]
Según las recomendaciones de la IUPAC, el descubridor o descubridores de un nuevo elemento tienen derecho a sugerir un nombre. [74] El descubrimiento delivermorium fue reconocido por el Grupo de Trabajo Conjunto (JWP) de la IUPAC el 1 de junio de 2011, junto con el de flerovium . [65] Según el subdirector de JINR, el equipo de Dubna originalmente quería nombrar el elemento 116 moscovium , en honor al Óblast de Moscú en el que se encuentra Dubna, [75] pero luego se decidió usar este nombre para el elemento 115 en su lugar. El nombrelivermorium y el símbolo Lv fueron adoptados el 23 de mayo de [76] 2012. [6] [77] El nombre reconoce al Laboratorio Nacional Lawrence Livermore , dentro de la ciudad de Livermore, California , EE. UU., que colaboró con JINR en el descubrimiento. . La ciudad a su vez lleva el nombre del ranchero estadounidense Robert Livermore , ciudadano mexicano naturalizado de nacimiento inglés. [6] La ceremonia de nombramiento de flerovium ylivermorium se celebró en Moscú el 24 de octubre de 2012. [78]
Aparte de las propiedades nucleares, no se han medido otras propiedades del hígado o sus compuestos; esto se debe a su producción extremadamente limitada y costosa [79] y al hecho de que se descompone muy rápidamente. Las propiedades dellivermorium siguen siendo desconocidas y sólo se dispone de predicciones.
Se espera que Livermorium esté cerca de una isla de estabilidad centrada en copernicium (elemento 112) y flerovium (elemento 114). [80] [81] Debido a las altas barreras de fisión esperadas , cualquier núcleo dentro de esta isla de estabilidad se desintegra exclusivamente por desintegración alfa y quizás algo de captura de electrones y desintegración beta . [3] Si bien los isótopos conocidos delivermorium en realidad no tienen suficientes neutrones para estar en la isla de estabilidad, se puede ver que se acercan a la isla, ya que los isótopos más pesados son generalmente los de vida más larga. [60] [65]
Los elementos superpesados se producen mediante fusión nuclear . Estas reacciones de fusión se pueden dividir en fusión "caliente" y "fría", [l] dependiendo de la energía de excitación del núcleo compuesto producido. En las reacciones de fusión en caliente, proyectiles muy ligeros y de alta energía se aceleran hacia objetivos muy pesados ( actínidos ), dando lugar a núcleos compuestos con alta energía de excitación (~40–50 MeV ) que pueden fisionarse o evaporarse varios (3 a 5) neutrones. [83] En las reacciones de fusión fría (que utilizan proyectiles más pesados, típicamente del cuarto período , y objetivos más livianos, generalmente plomo y bismuto ), los núcleos fusionados producidos tienen una energía de excitación relativamente baja (~10–20 MeV), lo que disminuye la probabilidad de que estos productos sufran reacciones de fisión. A medida que los núcleos fusionados se enfrían hasta el estado fundamental , requieren la emisión de sólo uno o dos neutrones. Las reacciones de fusión en caliente tienden a producir productos más ricos en neutrones porque los actínidos tienen las proporciones más altas de neutrones a protones de todos los elementos que actualmente se pueden producir en cantidades macroscópicas. [84]
Se podría obtener información importante sobre las propiedades de los núcleos superpesados mediante la síntesis de más isótopos de hígado, específicamente aquellos con unos pocos neutrones más o menos que los conocidos: 286 Lv, 287 Lv, 289 Lv, 294 Lv y 295 Lv. Esto es posible porque hay muchos isótopos de curio de vida razonablemente larga que pueden usarse para fabricar un objetivo. [80] Los isótopos ligeros se pueden obtener fusionando curio-243 con calcio-48. Sufrirían una cadena de desintegraciones alfa, que terminarían en isótopos transactínidos que son demasiado ligeros para lograrse mediante fusión en caliente y demasiado pesados para producirse mediante fusión en frío. [80] Los mismos isótopos deficientes en neutrones también son alcanzables en reacciones con proyectiles más pesados que 48 Ca, lo que será necesario para alcanzar elementos más allá del número atómico 118 (o posiblemente 119 ). Como ejemplo, 288 Lv fue descubierto en 2023 fusionando uranio-238 con cromo-54 , en preparación para un futuro intento de síntesis del elemento 120 con proyectiles de cromo-54; su vida media es de poco menos de un milisegundo. [85]
La síntesis de los isótopos pesados 294 Lv y 295 Lv podría lograrse fusionando el isótopo pesado de curio curio-250 con calcio-48. La sección transversal de esta reacción nuclear sería de aproximadamente 1 picobarn , aunque todavía no es posible producir 250 Cm en las cantidades necesarias para la fabricación prevista. [80] Después de algunas desintegraciones alfa, estos isótopos de hígado alcanzarían nucleidos en la línea de estabilidad beta . Además, la captura de electrones también puede convertirse en un modo de desintegración importante en esta región, permitiendo que los núcleos afectados lleguen al centro de la isla. Por ejemplo, se predice que 295 Lv se desintegraría alfa a 291 Fl , que sufriría una captura sucesiva de electrones hasta 291 Nh y luego 291 Cn , que se espera que esté en el medio de la isla de estabilidad y tenga una vida media de aproximadamente 1200 años, lo que ofrece la esperanza más probable de llegar al centro de la isla utilizando la tecnología actual. Un inconveniente es que las propiedades de desintegración de los núcleos superpesados tan cercanos a la línea de estabilidad beta están en gran medida inexploradas. [80]
Otras posibilidades para sintetizar núcleos en la isla de estabilidad incluyen la cuasifisión (fusión parcial seguida de fisión) de un núcleo masivo. [86] Tales núcleos tienden a fisionarse, expulsando fragmentos doblemente mágicos o casi doblemente mágicos, como calcio-40 , estaño-132 , plomo-208 o bismuto-209 . [87] Recientemente se ha demostrado que las reacciones de transferencia de múltiples núcleos en colisiones de núcleos de actínidos (como uranio y curio ) podrían usarse para sintetizar los núcleos superpesados ricos en neutrones ubicados en la isla de estabilidad, [86] aunque la formación de los elementos más ligeros, el nobelio o el seaborgio son los más favorecidos. [80] Una última posibilidad de sintetizar isótopos cerca de la isla es utilizar explosiones nucleares controladas para crear un flujo de neutrones lo suficientemente alto como para evitar las brechas de inestabilidad en 258-260 Fm y en el número de masa 275 (números atómicos 104 a 108 ), imitando se superó el proceso r en el que se produjeron por primera vez los actínidos en la naturaleza y se superó la brecha de inestabilidad en torno al radón . [80] Algunos de estos isótopos (especialmente 291 Cn y 293 Cn) pueden incluso haber sido sintetizados en la naturaleza, pero se habrían desintegrado demasiado rápido (con vidas medias de sólo miles de años) y se habrían producido en cantidades demasiado pequeñas ( aproximadamente 10 −12 la abundancia del plomo ) para ser detectables hoy como nucleidos primordiales fuera de los rayos cósmicos . [80]
En la tabla periódica , ellivermorium es miembro del grupo 16, los calcógenos. Aparece debajo del oxígeno , azufre , selenio , telurio y polonio. Cada calcógeno anterior tiene seis electrones en su capa de valencia, formando una configuración electrónica de valencia de ns 2 np 4 . En el caso del hígado, la tendencia debería continuar y se predice que la configuración electrónica de valencia será 7s 2 7p 4 ; [1] por lo tanto, ellivermorium tendrá algunas similitudes con sus congéneres más ligeros . Es probable que surjan diferencias; Un efecto que contribuye en gran medida es la interacción espín-órbita (SO) , la interacción mutua entre el movimiento de los electrones y el espín . Es especialmente fuerte para los elementos superpesados, porque sus electrones se mueven mucho más rápido que en los átomos más ligeros, a velocidades comparables a la velocidad de la luz . [88] En relación con los átomos de hígado, reduce los niveles de energía de los electrones 7s y 7p (estabilizando los electrones correspondientes), pero dos de los niveles de energía de los electrones 7p se estabilizan más que los otros cuatro. [89] La estabilización de los electrones 7s se llama efecto de par inerte , y el efecto que "desgarra" la subcapa 7p en las partes más estabilizadas y menos estabilizadas se llama división de subcapa. Los químicos informáticos ven la división como un cambio del segundo número cuántico ( azimutal ) l de 1 a 1 ⁄ 2 y 3 ⁄ 2 para las partes más estabilizadas y menos estabilizadas de la subcapa 7p, respectivamente: la subcapa 7p 1/2 actúa como un segundo par inerte, aunque no tan inerte como los electrones 7s, mientras que la subcapa 7p 3/2 puede participar fácilmente en la química. [1] [88] [m] Para muchos propósitos teóricos, la configuración electrónica de valencia se puede representar para reflejar la subcapa 7p dividida como 7s. 2
7p2
1/27p2
3/2. [1]
Los efectos del par inerte en ellivermorium deberían ser incluso más fuertes que en el polonio y, por lo tanto, el estado de oxidación +2 se vuelve más estable que el estado +4, que sería estabilizado sólo por los ligandos más electronegativos ; esto se refleja en las energías de ionización esperadas del hígado, donde hay grandes brechas entre la segunda y tercera energías de ionización (correspondientes a la ruptura de la capa 7p 1/2 no reactiva ) y la cuarta y quinta energías de ionización. [3] De hecho, se espera que los electrones 7s sean tan inertes que el estado +6 no sea alcanzable. [1] Se espera que los puntos de fusión y ebullición dellivermorium continúen la tendencia hacia los calcógenos; por tanto, ellivermorium debería fundirse a una temperatura más alta que el polonio, pero hervir a una temperatura más baja. [2] También debería ser más denso que el polonio (α-Lv: 12,9 g/cm 3 ; α-Po: 9,2 g/cm 3 ); al igual que el polonio, también debería formar un alótropo α y β. [3] [90] Se espera que el electrón de un átomo de hígado de hígado similar al hidrógeno (oxidado para que solo tenga un electrón, Lv 115+ ) se mueva tan rápido que tenga una masa 1,86 veces mayor que la de un electrón estacionario, debido a efectos relativistas . A modo de comparación, se espera que las cifras para el polonio y el telurio, similares al hidrógeno, sean 1,26 y 1,080 respectivamente. [88]
Se prevé que el livermorium sea el cuarto miembro de la serie 7p de elementos químicos y el miembro más pesado del grupo 16 de la tabla periódica, por debajo del polonio. Si bien es el elemento 7p menos estudiado teóricamente, se espera que su química sea bastante similar a la del polonio. [3] El estado de oxidación del grupo +6 es conocido por todos los calcógenos, excepto el oxígeno, que no puede expandir su octeto y es uno de los agentes oxidantes más fuertes entre los elementos químicos. Por lo tanto, el oxígeno se limita a un estado máximo +2, exhibido en el fluoruro de OF 2 . El estado +4 es conocido para el azufre , el selenio , el teluro y el polonio, y experimenta un cambio en la estabilidad de reducirse para el azufre (IV) y selenio (IV), pasando por ser el estado más estable para el teluro (IV) a oxidarse en el polonio ( IV). Esto sugiere una estabilidad decreciente para los estados de oxidación superiores a medida que el grupo desciende debido a la creciente importancia de los efectos relativistas, especialmente el efecto del par inerte. [88] Por lo tanto, el estado de oxidación más estable dellivermorium debería ser +2, con un estado +4 bastante inestable. El estado +2 debería ser tan fácil de formar como lo es para el berilio y el magnesio , y el estado +4 sólo debería alcanzarse con ligandos fuertemente electronegativos, como en el fluoruro de hígado (IV) (LvF 4 ). [1] El estado +6 no debería existir en absoluto debido a la muy fuerte estabilización de los electrones 7s, lo que hace que el núcleo de valencia dellivermorium tenga solo cuatro electrones. [3] También se sabe que los calcógenos más ligeros forman un estado −2 como óxido , sulfuro , seleniuro , telururo y polonuro ; debido a la desestabilización de la subcapa 7p 3/2 del hígado , el estado −2 debería ser muy inestable para el hígado, cuya química debería ser esencialmente puramente catiónica, [1] aunque las divisiones de energía de la subcapa y del espinor más grandes del hígado en comparación con el polonio deberían hacer Lv 2: ligeramente menos inestable de lo esperado. [88]
El hidruro de livermorium (LvH 2 ) sería el hidruro de calcógeno más pesado y el homólogo más pesado del agua (los más ligeros son H 2 S , H 2 Se , H 2 Te y PoH 2 ). El polano (hidruro de polonio) es un compuesto más covalente que la mayoría de los hidruros metálicos porque el polonio se encuentra en la frontera entre el metal y el metaloide y tiene algunas propiedades no metálicas: es intermedio entre un haluro de hidrógeno como el cloruro de hidrógeno (HCl) y un hidruro metálico como el estannano ( Sn) . H4 ) . El livermorano debería continuar esta tendencia: debería ser un hidruro en lugar de unlivermoruro, pero seguir siendo un compuesto molecular covalente. [91] Se espera que las interacciones espín-órbita hagan que el enlace Lv-H sea más largo de lo esperado a partir de las tendencias periódicas únicamente, y que hagan que el ángulo del enlace H-Lv-H sea mayor de lo esperado: se teoriza que esto se debe a que los orbitales 8s desocupados son relativamente Tiene poca energía y puede hibridarse con los orbitales de valencia 7p del hígado. [91] Este fenómeno, denominado "hibridación supervalente", [91] tiene algunos análogos en regiones no relativistas de la tabla periódica; por ejemplo, el difluoruro de calcio molecular tiene participación 4s y 3d del átomo de calcio . [92] Se predice que los dihaluros de hígado de hígado más pesados serán lineales , pero se predice que los más livianos estarán doblados . [93]
Aún no se ha establecido una determinación inequívoca de las características químicas del hígado. [94] [95] En 2011, se llevaron a cabo experimentos para crear isótopos de nihonio , flerovium y moscovio en las reacciones entre proyectiles de calcio-48 y objetivos de americio-243 y plutonio-244 . Los objetivos incluían impurezas de plomo y bismuto y, por lo tanto, se generaron algunos isótopos de bismuto y polonio en reacciones de transferencia de nucleones. Esto, si bien es una complicación imprevista, podría proporcionar información que ayudaría en la futura investigación química de los homólogos más pesados del bismuto y el polonio, que son respectivamente moscovio y hígado. [95] Los nucleidos producidos bismuto-213 y polonio-212m fueron transportados como los hidruros 213 BiH 3 y 212m PoH 2 a 850 °C a través de una unidad de filtro de lana de cuarzo sostenida con tantalio , lo que demuestra que estos hidruros eran sorprendentemente estables térmicamente, aunque su Se esperaría que los congéneres más pesados McH 3 y LvH 2 fueran menos estables térmicamente a partir de una simple extrapolación de tendencias periódicas en el bloque p. [95] Se necesitan más cálculos sobre la estabilidad y la estructura electrónica de BiH 3 , McH 3 , PoH 2 y LvH 2 antes de que se realicen investigaciones químicas. Se espera que el moscovio y ellivermorium sean lo suficientemente volátiles como elementos puros para que puedan ser investigados químicamente en un futuro próximo, una propiedad que ellivermorium compartiría con su congénere más ligero, el polonio, aunque las cortas vidas medias de todos los isótopos dellivermorium actualmente conocidos significan que el El elemento aún es inaccesible a la química experimental. [95] [96]
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