El moscovio es un elemento químico sintético ; su símbolo es Mc y su número atómico es 115. Fue sintetizado por primera vez en 2003 por un equipo conjunto de científicos rusos y estadounidenses en el Instituto Conjunto de Investigación Nuclear (JINR) en Dubna , Rusia. En diciembre de 2015, fue reconocido como uno de los cuatro elementos nuevos por el Grupo de Trabajo Conjunto de los organismos científicos internacionales IUPAC e IUPAP . El 28 de noviembre de 2016, recibió oficialmente el nombre de la provincia de Moscú , en la que se encuentra el JINR. [10] [11] [12]
El moscovio es un elemento extremadamente radiactivo : su isótopo conocido más estable , el moscovio-290, tiene una vida media de solo 0,65 segundos. [9] En la tabla periódica , es un elemento transactínido del bloque p . Es un miembro del séptimo período y se coloca en el grupo 15 como el pnicógeno más pesado , aunque no se ha confirmado que se comporte como un homólogo más pesado del pnicógeno bismuto. Se calcula que el moscovio tiene algunas propiedades similares a sus homólogos más ligeros, nitrógeno , fósforo , arsénico , antimonio y bismuto , y que es un metal postransicional , aunque también debería mostrar varias diferencias importantes con ellos. En particular, el moscovio también debería tener similitudes significativas con el talio , ya que ambos tienen un electrón bastante débilmente unido fuera de una capa cuasi cerrada . Hasta la fecha se han observado más de cien átomos de moscovio, y se ha demostrado que todos ellos tienen números de masa entre 286 y 290.
Un núcleo atómico superpesado [b] se crea en una reacción nuclear que combina otros dos núcleos de tamaño desigual [c] en uno; aproximadamente, cuanto más desiguales sean los dos núcleos en términos de masa , mayor será la posibilidad de que los dos reaccionen. [18] 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. [19] 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. [19]
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. [19] [20] Esto sucede porque durante el intento de formación de un solo núcleo, la repulsión electrostática desgarra el núcleo que se está formando. [19] 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. [d] 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. [19]
La fusión resultante es un estado excitado [23] —denominado núcleo compuesto— y por lo tanto es muy inestable. [19] Para alcanzar un estado más estable, la fusión temporal puede fisionarse sin la formación de un núcleo más estable. [24] 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. [24] La definición del Grupo de Trabajo Conjunto (JWP) IUPAC/IUPAP 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. [25] [e]
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. [27] En el separador, el núcleo recién producido se separa de otros nucleidos (el del haz original y cualquier otro producto de reacción) [f] 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 se marcan su energía y el tiempo de llegada. [27] La transferencia tarda unos 10 −6 segundos; para ser detectado, el núcleo debe sobrevivir este tiempo. [30] El núcleo se registra de nuevo una vez que se registra su desintegración, y se miden la ubicación, la energía y el tiempo de la desintegración. [27]
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. [31] 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. [32] [33] Por lo tanto, se predice teóricamente [34] y hasta ahora se ha observado [35] que los núcleos superpesados se desintegran predominantemente a través de modos de desintegración que son causados por dicha repulsión: desintegración alfa y fisión espontánea . [g] Casi todos los emisores alfa tienen más de 210 nucleones, [37] y el nucleido más ligero que experimenta principalmente fisión espontánea tiene 238. [38] 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. [32] [33]
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. [40] 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. [33] 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), [41] y en 30 órdenes de magnitud desde el torio (elemento 90) hasta el fermio (elemento 100). [42] 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. [33] [43] 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. [33] [43] 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. [44] Los experimentos en núcleos superpesados más ligeros, [45] así como aquellos más cercanos a la isla esperada, [41] 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. [h]
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. [i] (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.) [27] 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). [j] La fisión espontánea, sin embargo, produce varios núcleos como productos, por lo que el nucleido original no puede determinarse a partir de sus hijos. [k]
La información de que disponen 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. [l].jpg/1280px-RedSquare_(pixinn.net).jpg)
La primera síntesis exitosa de moscovio fue realizada por un equipo conjunto de científicos rusos y estadounidenses en agosto de 2003 en el Instituto Conjunto de Investigación Nuclear (JINR) en Dubna , Rusia. Dirigido por el físico nuclear ruso Yuri Oganessian , el equipo incluía científicos estadounidenses del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore . El 2 de febrero de 2004, los investigadores declararon en Physical Review C que bombardearon americio -243 con iones de calcio-48 para producir cuatro átomos de moscovio. Estos átomos se desintegraron por emisión de partículas alfa a nihonium en aproximadamente 100 milisegundos. [56]
La colaboración Dubna-Livermore reforzó su afirmación de los descubrimientos del moscovio y el nihonio al realizar experimentos químicos sobre el producto final de la desintegración, el 268 Db. Ninguno de los nucleidos en esta cadena de desintegración se conocía previamente, por lo que no se disponía de datos experimentales existentes para respaldar su afirmación. En junio de 2004 y diciembre de 2005, se confirmó la presencia de un isótopo de dubnio mediante la extracción de los productos finales de la desintegración, la medición de las actividades de fisión espontánea (FS) y el uso de técnicas de identificación química para confirmar que se comportan como un elemento del grupo 5 (ya que se sabe que el dubnio está en el grupo 5 de la tabla periódica). [3] [57] Se confirmaron tanto la vida media como el modo de desintegración para el 268 Db propuesto, lo que respalda la asignación del núcleo original al moscovio. [57] [58] Sin embargo, en 2011, el Grupo de Trabajo Conjunto (JWP) IUPAC/IUPAP no reconoció que se habían descubierto los dos elementos, porque la teoría actual no podía distinguir las propiedades químicas de los elementos del grupo 4 y del grupo 5 con suficiente confianza. [59] Además, las propiedades de desintegración de todos los núcleos en la cadena de desintegración del moscovio no se habían caracterizado previamente antes de los experimentos de Dubna, una situación que el JWP generalmente considera "problemática, pero no necesariamente excluyente". [59]
En 2009-2010 se descubrieron dos isótopos más pesados del moscovio, 289 Mc y 290 Mc, como hijos de los isótopos de tennessina 293 Ts y 294 Ts; el isótopo 289 Mc se sintetizó más tarde también directamente y se confirmó que tenía las mismas propiedades que las encontradas en los experimentos con tennessina. [8]
En 2011, el Grupo de Trabajo Conjunto de los organismos científicos internacionales Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) y Unión Internacional de Física Pura y Aplicada (IUPAP) evaluó los experimentos de Dubna de 2004 y 2007 y concluyó que no cumplían los criterios para ser considerados un descubrimiento. En los años siguientes se llevó a cabo otra evaluación de experimentos más recientes y Dubna volvió a reclamar el descubrimiento del moscovio. [59] En agosto de 2013, un equipo de investigadores de la Universidad de Lund y de la Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) en Darmstadt , Alemania, anunció que habían repetido el experimento de 2004, lo que confirmaba los hallazgos de Dubna. [60] [61] Simultáneamente, el experimento de 2004 se había repetido en Dubna, creando además el isótopo 289 Mc que podría servir como bombardeo cruzado para confirmar el descubrimiento del isótopo de tenesina 293 Ts en 2010. [62] El equipo del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley publicó una confirmación adicional en 2015. [63]
En diciembre de 2015, el Grupo de Trabajo Conjunto IUPAC/IUPAP reconoció el descubrimiento del elemento y asignó la prioridad a la colaboración Dubna-Livermore de 2009-2010, dándoles el derecho de sugerir un nombre permanente para él. [64] Si bien no reconocieron los experimentos que sintetizaron 287 Mc y 288 Mc como persuasivos debido a la falta de una identificación convincente del número atómico a través de reacciones cruzadas, reconocieron los experimentos de 293 Ts como persuasivos porque su hija 289 Mc se había producido de forma independiente y se había descubierto que exhibía las mismas propiedades. [62]
En mayo de 2016, la Universidad de Lund ( Lund , Scania , Suecia) y el GSI pusieron en duda las síntesis de moscovio y tennessina. Un nuevo método estadístico determinó que las cadenas de desintegración asignadas al 289 Mc, el isótopo instrumental en la confirmación de las síntesis de moscovio y tennessina, eran demasiado diferentes como para pertenecer al mismo nucleido con una probabilidad razonablemente alta. Se determinó que las cadenas de desintegración del 293 Ts informadas y aprobadas como tales por el JWP requerían ser divididas en conjuntos de datos individuales asignados a diferentes isótopos de tennessina. También se determinó que el vínculo reclamado entre las cadenas de desintegración informadas a partir del 293 Ts y el 289 Mc probablemente no existía. (Por otra parte, se encontró que las cadenas del isótopo no aprobado 294 Ts eran congruentes.) La multiplicidad de estados encontrados cuando los nucleidos que no son pares-pares experimentan la desintegración alfa no es inesperada y contribuye a la falta de claridad en las reacciones cruzadas. Este estudio criticó el informe del JWP por pasar por alto sutilezas asociadas con esta cuestión, y consideró "problemático" que el único argumento para la aceptación de los descubrimientos del moscovio y el tenesino fuera un vínculo que consideraban dudoso. [65] [66]
El 8 de junio de 2017, dos miembros del equipo de Dubna publicaron un artículo de revista en el que respondían a estas críticas y analizaban sus datos sobre los nucleidos 293 Ts y 289 Mc con métodos estadísticos ampliamente aceptados. Observaron que los estudios de 2016 que indicaban falta de congruencia producían resultados problemáticos cuando se aplicaban a la desintegración radiactiva: excluían del intervalo de confianza del 90% tanto los tiempos de desintegración promedio como los extremos, y las cadenas de desintegración que se excluirían del intervalo de confianza del 90% que eligieron tenían más probabilidades de ser observadas que las que se incluirían. El reanálisis de 2017 concluyó que las cadenas de desintegración observadas de 293 Ts y 289 Mc eran coherentes con el supuesto de que solo había un nucleido presente en cada paso de la cadena, aunque sería deseable poder medir directamente el número de masa del núcleo de origen de cada cadena, así como la función de excitación de la reacción 243 Am+ 48 Ca. [67]
Utilizando la nomenclatura de Mendeleev para elementos no nombrados y no descubiertos , el moscovio a veces se conoce como eka- bismuto . En 1979, la IUPAC recomendó que se utilizara el nombre sistemático de elemento de marcador de posición ununpentio (con el símbolo correspondiente de Uup ) [68] hasta que se confirmara el descubrimiento del elemento y se decidiera un nombre permanente. Aunque se usa 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 115", con el símbolo de E115 , (115) o incluso simplemente 115. [3 ]
El 30 de diciembre de 2015, la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) reconoció el descubrimiento del elemento . [69] Según las recomendaciones de la IUPAC, el descubridor o descubridores de un nuevo elemento tienen derecho a sugerir un nombre. [70] Un nombre sugerido fue langevinium , en honor a Paul Langevin . [71] Más tarde, el equipo de Dubna mencionó el nombre moscovium varias veces como una de las muchas posibilidades, en referencia al óblast de Moscú donde se encuentra Dubna. [72] [73]
En junio de 2016, la IUPAC respaldó la última propuesta para que se aceptara formalmente a finales de año, lo que ocurrió el 28 de noviembre de 2016. [12] La ceremonia de nombramiento de moscovio, tenesino y oganesón se celebró el 2 de marzo de 2017 en la Academia Rusa de Ciencias en Moscú . [74]
En 2024, el equipo del JINR informó de la observación de una cadena de desintegración de 289 Mc mientras estudiaba la reacción entre 242 Pu y 50 Ti, destinada a producir más isótopos de livermorio deficientes en neutrones en preparación para los intentos de síntesis de los elementos 119 y 120. Este fue el primer informe exitoso de un canal de salida de partículas cargadas (la evaporación de un protón y dos neutrones, en lugar de solo neutrones, a medida que el núcleo compuesto se desexcita al estado fundamental ) en una reacción de fusión en caliente entre un objetivo de actínido y un proyectil con número atómico mayor o igual a 20. [75] Tales reacciones se han propuesto como una nueva ruta de síntesis para isótopos aún no descubiertos de elementos superpesados con varios neutrones más que los conocidos, que pueden estar más cerca de la isla de estabilidad teorizada y tener vidas medias más largas. En particular, los isótopos 291 Mc– 293 Mc pueden alcanzarse en este tipo de reacciones dentro de los límites de detección actuales. [76] [77]
Aparte de las propiedades nucleares, no se han medido propiedades del moscovio ni de sus compuestos; esto se debe a su producción extremadamente limitada y costosa [18] y al hecho de que se desintegra muy rápidamente. Las propiedades del moscovio siguen siendo desconocidas y solo se pueden hacer predicciones.
Se espera que el moscovio esté dentro de una isla de estabilidad centrada en el copernicio (elemento 112) y el flerovio (elemento 114). [78] [79] Debido a las altas barreras de fisión esperadas, cualquier núcleo dentro de esta isla de estabilidad se desintegra exclusivamente por desintegración alfa y quizás alguna captura de electrones y desintegración beta . [4] Aunque los isótopos conocidos del moscovio en realidad no tienen suficientes neutrones para estar en la isla de estabilidad, se puede ver que se acercan a la isla ya que, en general, los isótopos más pesados son los de vida más larga. [8] [9] [57]
El isótopo hipotético 291 Mc es un caso especialmente interesante ya que tiene solo un neutrón más que el isótopo de moscovio más pesado conocido, 290 Mc. Podría sintetizarse plausiblemente como el hijo de 295 Ts, que a su vez podría obtenerse a partir de la reacción 249 Bk( 48 Ca,2n) 295 Ts . [78] Los cálculos muestran que puede tener un modo de desintegración por captura de electrones o emisión de positrones significativo además de la desintegración alfa y también tener una vida media relativamente larga de varios segundos. Esto produciría 291 Fl , 291 Nh y, finalmente, 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 alcanzar el medio de la isla utilizando la tecnología actual. Las posibles desventajas son que se espera que la sección transversal de la reacción de producción de 295 Ts sea baja y las propiedades de desintegración de los núcleos superpesados tan cerca de la línea de estabilidad beta están en gran parte inexploradas. [78] Los isótopos pesados de 291 Mc a 294 Mc también se pueden producir utilizando evaporación de partículas cargadas, en las reacciones 245 Cm( 48 Ca,p x n) y 248 Cm( 48 Ca,p x n). [76] [77]
Los isótopos ligeros 284 Mc, 285 Mc y 286 Mc podrían formarse a partir de la reacción 241 Am+ 48 Ca. Sufrirían una cadena de desintegraciones alfa, que terminarían en isótopos transactínidos demasiado ligeros para formarse mediante fusión en caliente y demasiado pesados para formarse mediante fusión en frío. [78] El isótopo 286 Mc se encontró en 2021 en Dubna, en la reacción 243 Am( 48 Ca,5n) 286 Mc : se desintegra en el ya conocido 282 Nh y sus descendientes. [80] Los aún más ligeros 282 Mc y 283 Mc podrían formarse a partir de 243 Am+ 44 Ca, pero la sección transversal probablemente sería menor. [78]
Otras posibilidades para sintetizar núcleos en la isla de estabilidad incluyen la cuasifisión (fusión parcial seguida de fisión) de un núcleo masivo. [81] Dichos núcleos tienden a fisionarse, expulsando fragmentos doblemente mágicos o casi doblemente mágicos como calcio-40 , estaño-132 , plomo-208 o bismuto-209 . [82] Se ha demostrado que las reacciones de transferencia de múltiples nucleones 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 , [81] aunque la formación de los elementos más ligeros nobelio o seaborgio es más favorecida. [78] Una última posibilidad para sintetizar isótopos cerca de la isla es usar explosiones nucleares controladas para crear un flujo de neutrones lo suficientemente alto como para evitar los huecos de inestabilidad en 258-260 Fm y en el número de masa 275 (números atómicos 104 a 108 ), imitando el proceso r en el que los actínidos se produjeron por primera vez en la naturaleza y se evitó el hueco de inestabilidad alrededor del radón . [78] 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 solo miles de años) y se habrían producido en cantidades demasiado pequeñas (alrededor de 10 −12 la abundancia del plomo ) para ser detectables como nucleidos primordiales hoy fuera de los rayos cósmicos . [78]
En la tabla periódica , el moscovio es un miembro del grupo 15, los pnicógenos. Aparece por debajo del nitrógeno , el fósforo , el arsénico , el antimonio y el bismuto. Cada pnicógeno anterior tiene cinco electrones en su capa de valencia, formando una configuración electrónica de valencia de ns 2 np 3 . En el caso del moscovio, la tendencia debería continuar y se predice que la configuración electrónica de valencia será 7s 2 7p 3 ; [3] por lo tanto, el moscovio se comportará de manera similar a sus congéneres más ligeros en muchos aspectos. Sin embargo, es probable que surjan diferencias notables; 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 átomos más ligeros, a velocidades comparables a la velocidad de la luz . [83] En relación con los átomos de moscovio, 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. [84] La estabilización de los electrones 7s se llama efecto de par inerte , y el efecto de "desgarrar" la subcapa 7p en las partes más estabilizadas y menos estabilizadas se llama división de subcapa. Los químicos computacionales 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. [83] [m] Para muchos propósitos teóricos, la configuración electrónica de valencia puede representarse para reflejar la división de la subcapa 7p como 7s 2
7p2
1/27p1
3/2. [3] Estos efectos hacen que la química del moscovio sea algo diferente de la de sus congéneres más ligeros .
Los electrones de valencia del moscovio se dividen en tres subcapas: 7s (dos electrones), 7p 1/2 (dos electrones) y 7p 3/2 (un electrón). Los dos primeros están estabilizados relativistamente y, por lo tanto, se comportan como pares inertes , mientras que el último está desestabilizado relativistamente y puede participar fácilmente en la química. [3] (Los electrones 6d no están lo suficientemente desestabilizados como para participar químicamente). [4] Por lo tanto, el estado de oxidación +1 debería verse favorecido, como Tl + , y en consonancia con esto, el primer potencial de ionización del moscovio debería estar alrededor de 5,58 eV , continuando la tendencia hacia potenciales de ionización más bajos en los pnicógenos. [3] Tanto el moscovio como el nihonio tienen un electrón fuera de una configuración de capa cuasi cerrada que puede deslocalizarse en el estado metálico: por lo tanto, deberían tener puntos de fusión y ebullición similares (ambos se funden alrededor de los 400 °C y hierven alrededor de los 1100 °C) debido a que la fuerza de sus enlaces metálicos es similar. [4] Además, se espera que el potencial de ionización previsto, el radio iónico (1,5 Å para Mc + ; 1,0 Å para Mc 3+ ) y la polarizabilidad de Mc + sean más similares a Tl + que su verdadero congénere Bi 3+ . [4] El moscovio debería ser un metal denso debido a su alto peso atómico , con una densidad de alrededor de 13,5 g/cm 3 . [4] Se espera que el electrón del átomo de moscovio , similar al hidrógeno (oxidado de modo que solo tiene un electrón, Mc 114+ ), se mueva tan rápido que tenga una masa 1,82 veces mayor que la de un electrón estacionario, debido a efectos relativistas . A modo de comparación, se espera que las cifras para el bismuto y el antimonio, similares al hidrógeno, sean 1,25 y 1,077 respectivamente. [83]
Se predice que el moscovio es el tercer miembro de la serie 7p de elementos químicos y el miembro más pesado del grupo 15 en la tabla periódica, por debajo del bismuto . A diferencia de los dos elementos 7p anteriores, se espera que el moscovio sea un buen homólogo de su congénere más ligero, en este caso el bismuto. [85] En este grupo, se sabe que cada miembro representa el estado de oxidación del grupo de +5 pero con diferente estabilidad. Para el nitrógeno, el estado +5 es principalmente una explicación formal de moléculas como N 2 O 5 : es muy difícil tener cinco enlaces covalentes con el nitrógeno debido a la incapacidad del pequeño átomo de nitrógeno para acomodar cinco ligandos . El estado +5 está bien representado para los pnicógenos típicos esencialmente no relativistas fósforo , arsénico y antimonio . Sin embargo, para el bismuto se vuelve raro debido a la estabilización relativista de los orbitales 6s conocida como el efecto de par inerte , de modo que los electrones 6s son reacios a unirse químicamente. Se espera que el moscovio tenga un efecto de par inerte tanto para los electrones 7s como para los 7p 1/2 , ya que la energía de enlace del electrón 7p 3/2 solitario es notablemente menor que la de los electrones 7p 1/2 . El nitrógeno (I) y el bismuto (I) son conocidos pero raros y es probable que el moscovio (I) muestre algunas propiedades únicas, [86] probablemente comportándose más como el talio (I) que el bismuto (I). [4] Debido al acoplamiento de espín-órbita, el flerovio puede mostrar propiedades de capa cerrada o similares a las de los gases nobles; Si este es el caso, el moscovio probablemente será típicamente monovalente como resultado, ya que el catión Mc + tendrá la misma configuración electrónica que el flerovio, quizás dándole al moscovio algún carácter de metal alcalino . [4] Los cálculos predicen que el fluoruro y el cloruro de moscovio(I) serían compuestos iónicos, con un radio iónico de aproximadamente 109–114 pm para Mc + , aunque el par solitario 7p 1/2 en el ion Mc + debería ser altamente polarizable . [87] El catión Mc3 + debería comportarse como su verdadero homólogo más ligero Bi3 + . [4] Los electrones 7s están demasiado estabilizados para poder contribuir químicamente y, por lo tanto, el estado +5 debería ser imposible y se puede considerar que el moscovio tiene solo tres electrones de valencia. [4] El moscovio sería un metal bastante reactivo, con un potencial de reducción estándar .de −1,5 V para el par Mc + /Mc. [4]
La química del moscovio en solución acuosa debe ser esencialmente la de los iones Mc + y Mc3 + . El primero debe hidrolizarse fácilmente y no formarse complejos fácilmente con haluros , cianuro y amoníaco . [4] El hidróxido (McOH), el carbonato ( Mc2CO3 ), el oxalato ( Mc2C2O4 ) y el fluoruro (McF) del moscovio(I) deben ser solubles en agua; el sulfuro (Mc2S ) debe ser insoluble; y el cloruro (McCl), el bromuro (McBr), el yoduro ( McI ) y el tiocianato (McSCN) deben ser solo ligeramente solubles, de modo que la adición de un exceso de ácido clorhídrico no afecte de forma notable la solubilidad del cloruro de moscovio(I). [4] El Mc 3+ debería ser tan estable como el Tl 3+ y, por lo tanto, también debería ser una parte importante de la química del moscovio, aunque su homólogo más cercano entre los elementos debería ser su congénere más ligero Bi 3+ . [4] El fluoruro de moscovio (III) (McF 3 ) y el tiozónido (McS 3 ) deberían ser insolubles en agua, de forma similar a los compuestos de bismuto correspondientes, mientras que el cloruro de moscovio (III) (McCl 3 ), el bromuro (McBr 3 ) y el yoduro (McI 3 ) deberían ser fácilmente solubles y fácilmente hidrolizados para formar oxihaluros como McOCl y McOBr, de nuevo análogos al bismuto. [4] Tanto el moscovio (I) como el moscovio (III) deberían ser estados de oxidación comunes y su estabilidad relativa debería depender en gran medida de con qué estén complejados y de la probabilidad de hidrólisis. [4]
Al igual que sus homólogos más ligeros , el amoníaco , la fosfina , la arsina , la estibina y la bismutina , se espera que la moscovina (McH 3 ) tenga una geometría molecular piramidal trigonal , con una longitud de enlace Mc–H de 195,4 pm y un ángulo de enlace H–Mc–H de 91,8° (la bismutina tiene una longitud de enlace de 181,7 pm y un ángulo de enlace de 91,9°; la estibina tiene una longitud de enlace de 172,3 pm y un ángulo de enlace de 92,0°). [88] En el Mc planar pentagonal aromático predicho−
5racimo, análogo al pentazolato ( N−
5), se espera que la longitud del enlace Mc–Mc se expanda desde el valor extrapolado de 312–316 pm a 329 pm debido a los efectos de acoplamiento espín-órbita. [89]
Aún no se ha establecido una determinación inequívoca de las características químicas del moscovio. [90] [91] En 2011, se realizaron experimentos para crear isótopos de nihonio , flerovio y moscovio en las reacciones entre proyectiles de calcio-48 y objetivos de americio-243 y plutonio-244 . Sin embargo, 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, aunque es una complicación imprevista, podría brindar información que ayudaría en la futura investigación química de los homólogos más pesados de bismuto y polonio, que son respectivamente moscovio y livermorio . [91] Los nucleidos producidos bismuto-213 y polonio-212m se transportaron como 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 , mostrando que estos hidruros eran sorprendentemente estables térmicamente, aunque se esperaría que sus congéneres más pesados McH 3 y LvH 2 fueran menos estables térmicamente a partir de la simple extrapolación de tendencias periódicas en el bloque p. [91] 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. Sin embargo, se espera que el moscovio y el livermorio sean lo suficientemente volátiles como elementos puros para que se los pueda investigar químicamente en un futuro cercano. Los isótopos de moscovio 288 Mc, 289 Mc y 290 Mc pueden investigarse químicamente con los métodos actuales, aunque sus cortas vidas medias harían que esto fuera un desafío. [91] El moscovio es el elemento más pesado que tiene isótopos conocidos que tienen una vida lo suficientemente larga para la experimentación química. [92]
В свою очередь, российские физики предлагают свой вариант – ланжевений (Ln) в честь известного французского физика-теоретика про шлого столетия Ланжевена.
