Los elementos transuránicos (también conocidos como elementos transuránicos ) son los elementos químicos con números atómicos mayores que 92, que es el número atómico del uranio . Todos ellos son radiactivamente inestables y se desintegran en otros elementos. Con excepción del neptunio y el plutonio , que se han encontrado en cantidades traza en la naturaleza, ninguno se produce de forma natural en la Tierra y son sintéticos .
Descripción general
Tabla periódica con elementos coloreados según la vida media de su isótopo más estable.
Elementos que contienen al menos un isótopo estable.
Elementos ligeramente radiactivos: el isótopo más estable tiene una vida muy larga, con una vida media de más de dos millones de años.
Elementos radiactivos: el isótopo más estable tiene una vida media entre 800 y 34.000 años.
Elementos significativamente radiactivos: el isótopo más estable tiene una vida media entre un día y 130 años.
Elementos altamente radiactivos: el isótopo más estable tiene una vida media entre varios minutos y un día.
Elementos extremadamente radiactivos: el isótopo más estable conocido tiene una vida media inferior a varios minutos.
De los elementos con números atómicos del 1 al 92, la mayoría se pueden encontrar en la naturaleza, con isótopos estables (como el oxígeno ) o radioisótopos de vida muy larga (como el uranio ), o existiendo como productos de desintegración comunes de la desintegración del uranio y el torio (como el radón ). Las excepciones son los elementos tecnecio , prometio , astato y francio ; los cuatro se encuentran en la naturaleza, pero solo en ramas muy menores de las cadenas de desintegración del uranio y el torio, y por lo tanto todos, excepto el francio, se descubrieron primero por síntesis en el laboratorio en lugar de en la naturaleza.
Todos los elementos con números atómicos más altos se descubrieron primero en el laboratorio, y el neptunio y el plutonio se descubrieron más tarde en la naturaleza. Todos son radiactivos , con una vida media mucho más corta que la edad de la Tierra , por lo que cualquier átomo primordial de estos elementos, si alguna vez estuvo presente en la formación de la Tierra, se ha desintegrado hace mucho tiempo. Se forman trazas de neptunio y plutonio en algunas rocas ricas en uranio, y se producen pequeñas cantidades durante las pruebas atmosféricas de armas nucleares . Estos dos elementos se generan a partir de la captura de neutrones en el mineral de uranio con desintegraciones beta posteriores (p. ej., 238 U + n → 239 U → 239 Np → 239 Pu ).
Todos los elementos más pesados que el plutonio son completamente sintéticos ; se crean en reactores nucleares o aceleradores de partículas . Las vidas medias de estos elementos muestran una tendencia general a disminuir a medida que aumentan los números atómicos. Sin embargo, hay excepciones, incluidos varios isótopos de curio y dubnio . Se cree que algunos elementos más pesados de esta serie, alrededor de los números atómicos 110-114, rompen la tendencia y demuestran una mayor estabilidad nuclear, que comprende la isla teórica de estabilidad . [1]
Los elementos transuránicos pesados son difíciles y costosos de producir, y sus precios aumentan rápidamente con el número atómico. En 2008, el costo del plutonio apto para armas era de alrededor de 4.000 dólares el gramo [2] , y el californio superaba los 60.000.000 dólares el gramo [3] . El einstenio es el elemento más pesado que se ha producido en cantidades macroscópicas [4] .
Los elementos transuránicos que no han sido descubiertos, o que han sido descubiertos pero aún no han sido nombrados oficialmente, utilizan los nombres sistemáticos de elementos de la IUPAC . La denominación de los elementos transuránicos puede ser una fuente de controversia .
94. plutonio , Pu, llamado así por Plutón , [a] siguiendo la misma regla de denominación que sigue al neptunio y Plutón sigue a Neptuno en el Sistema Solar (1940).
95. americio , Am, llamado así porque es un análogo del europio , y por eso recibió el nombre del continente donde se produjo por primera vez (1944).
96. curio , Cm, recibe su nombre de Pierre y Marie Curie , científicos que separaron los primeros elementos radiactivos (1944), mientras que su análogo más ligero, el gadolinio, recibe su nombre de Johan Gadolin .
97. berkelio , Bk, llamado así por Berkeley , donde se encuentra la Universidad de California, Berkeley (1949).
98. californio , Cf, llamado así por California , donde se encuentra la universidad (1950).
102. nobelio , No, llamado así por Alfred Nobel (1958). El elemento fue reivindicado originalmente por un equipo del Instituto Nobel en Suecia (1957) – aunque más tarde se hizo evidente que el equipo sueco no había descubierto el elemento, el equipo del LBNL decidió adoptar su nombre nobelio . Este descubrimiento también fue reivindicado por el JINR, que puso en duda la afirmación del LBNL y nombró al elemento joliotio (Jl) en honor a Frédéric Joliot-Curie (1965). La IUPAC concluyó que el JINR había sido el primero en sintetizar convincentemente el elemento (1965), pero mantuvo el nombre nobelio por estar profundamente arraigado en la literatura.
103. lawrencio , Lr, llamado así por Ernest O. Lawrence , un físico mejor conocido por el desarrollo del ciclotrón , y la persona por quien se nombran el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore y el LBNL (que albergó la creación de estos elementos transuránicos) (1961). Este descubrimiento también fue reivindicado por el JINR (1965), que puso en duda la afirmación del LBNL y propuso el nombre rutherfordio (Rf) en honor a Ernest Rutherford . La IUPAC concluyó que el crédito debería ser compartido, manteniendo el nombre lawrencio como arraigado en la literatura.
104. rutherfordio , Rf, llamado así en honor a Ernest Rutherford , responsable del concepto de núcleo atómico (1969). Este descubrimiento también fue reivindicado por el JINR, dirigido principalmente por Georgy Flyorov : llamaron al elemento kurchatovio (Ku), en honor a Igor Kurchatov . La IUPAC concluyó que el mérito debería ser compartido y adoptó el nombre LBNL rutherfordio .
105. dubnio , Db, un elemento que recibe su nombre de Dubna , donde se encuentra el JINR. Originalmente llamado hahnio (Ha) en honor a Otto Hahn por el grupo de Berkeley (1970). Este descubrimiento también fue reivindicado por el JINR, que lo denominó nielsbohrio (Ns) en honor a Niels Bohr . La IUPAC concluyó que el crédito debería ser compartido y renombró el elemento dubnio para honrar al equipo del JINR.
106. seaborgio , Sg, llamado así por Glenn T. Seaborg . Este nombre causó controversia porque Seaborg todavía estaba vivo, pero finalmente fue aceptado por los químicos internacionales (1974). Este descubrimiento también fue reivindicado por el JINR. La IUPAC concluyó que el equipo de Berkeley había sido el primero en sintetizar el elemento de manera convincente.
107. bohrio , Bh, llamado así por el físico danés Niels Bohr , importante en la elucidación de la estructura del átomo (1981). Este descubrimiento también fue reivindicado por el JINR. La IUPAC concluyó que el GSI había sido el primero en sintetizar de manera convincente el elemento. El equipo del GSI había propuesto originalmente el nielsbohrio (Ns) para resolver la disputa sobre el nombre del elemento 105, pero la IUPAC lo cambió porque no había precedentes para utilizar el nombre de pila de un científico en el nombre de un elemento.
108. hassio , Hs, que recibe su nombre de la forma latina del nombre de Hessen , el estado alemán donde se realizó este trabajo (1984). El JINR también reivindicó este descubrimiento. La IUPAC concluyó que el GSI había sido el primero en sintetizar de manera convincente el elemento, al tiempo que reconocía el trabajo pionero del JINR.
109. meitnerio , Mt, llamado así en honor a Lise Meitner , una física austríaca que fue una de las primeras científicas en estudiar la fisión nuclear (1982).
110. darmstadtium , Ds, llamado así por Darmstadt , Alemania, la ciudad en la que se realizó este trabajo (1994). Este descubrimiento también fue reivindicado por JINR, que propuso el nombre becquerelium en honor a Henri Becquerel , y por LBNL, que propuso el nombre hahnium para resolver la disputa sobre el elemento 105 (a pesar de haber protestado por la reutilización de nombres establecidos para diferentes elementos). La IUPAC concluyó que GSI había sido el primero en sintetizar de manera convincente el elemento.
113. nihonium , Nh, llamado así por Japón ( Nihon en japonés ), donde se descubrió el elemento (2004). Este descubrimiento también fue reivindicado por JINR. La IUPAC concluyó que RIKEN había sido el primero en sintetizar de forma convincente el elemento.
Los elementos superpesados (también conocidos como átomos superpesados , comúnmente abreviados como SHE ) generalmente se refieren a los elementos transactínidos que comienzan con rutherfordio (número atómico 104). (El lawrencio, el primer elemento 6d, a veces también se incluye, pero no siempre). Solo se han creado artificialmente y actualmente no tienen ningún propósito práctico porque sus cortas vidas medias hacen que se desintegren después de un tiempo muy corto, que varía desde unas pocas horas hasta solo unos pocos milisegundos, lo que también los hace extremadamente difíciles de estudiar. [5] [6]
Los átomos superpesados se han creado desde la segunda mitad del siglo XX y se siguen creando durante el siglo XXI a medida que avanza la tecnología. Se crean mediante el bombardeo de elementos en un acelerador de partículas, en cantidades a escala atómica, y no se ha encontrado ningún método para crearlos en masa. [5]
Aplicaciones
Los elementos transuránicos pueden utilizarse para sintetizar otros elementos superpesados. [7] Los elementos de la isla de estabilidad tienen aplicaciones militares potencialmente importantes, incluido el desarrollo de armas nucleares compactas. [8] Las posibles aplicaciones cotidianas son amplias; el elemento americio se utiliza en dispositivos como detectores de humo y espectrómetros . [9] [10]
^ Plutón era un planeta en el momento de su nombramiento, pero desde entonces ha sido reclasificado como planeta enano .
^ Considine, Glenn, ed. (2002). Enciclopedia científica de Van Nostrand (novena edición). Nueva York: Wiley Interscience. pág. 738. ISBN 978-0-471-33230-5.
^ Morel, Andrew (2008). Elert, Glenn (ed.). "El precio del plutonio". The Physics Factbook. Archivado desde el original el 20 de octubre de 2018.
^ Martin, Rodger C.; Kos, Steve E. (2001). Aplicaciones y disponibilidad de fuentes de neutrones de californio-252 para la caracterización de residuos (informe). CiteSeerX 10.1.1.499.1273 .
^ Silva, Robert J. (2006). "Fermio, mendelevio, nobelio y lawrencio". En Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (eds.). La química de los elementos actínidos y transactínidos (tercera edición). Dordrecht, Países Bajos: Springer Science+Business Media . ISBN978-1-4020-3555-5.
^ ab Heenen, Paul-Henri; Nazarewicz, Witold (2002). "Búsqueda de núcleos superpesados" (PDF) . Europhysics News . 33 (1): 5–9. Bibcode :2002ENews..33....5H. doi : 10.1051/epn:2002102 . Archivado (PDF) desde el original el 20 de julio de 2018.
^ Greenwood, Norman N. (1997). «Recent developments regarding the discovery of elements 100–111» (PDF) . Química pura y aplicada . 69 (1): 179–184. doi :10.1351/pac199769010179. S2CID 98322292. Archivado (PDF) desde el original el 21 de julio de 2018.
^ Lougheed, RW; et al. (1985). "Búsqueda de elementos superpesados mediante la reacción 48 Ca + 254 Es g ". Physical Review C . 32 (5): 1760–1763. Bibcode :1985PhRvC..32.1760L. doi :10.1103/PhysRevC.32.1760. PMID 9953034.
^ Gsponer, André; Hurni, Jean-Pierre (1997). Los principios físicos de los explosivos termonucleares, la fusión por confinamiento intertial y la búsqueda de armas nucleares de cuarta generación (PDF) . Red Internacional de Ingenieros y Científicos contra la Proliferación. pp. 110–115. ISBN978-3-933071-02-6. Archivado (PDF) del original el 6 de junio de 2018.
^ "Detectores de humo y americio", Documento informativo sobre cuestiones nucleares , vol. 35, mayo de 2002, archivado desde el original el 11 de septiembre de 2002 , consultado el 26 de agosto de 2015
^ Visualizador de datos nucleares 2.4, NNDC
Lectura adicional
Eric Scerri, Una introducción muy breve a la tabla periódica, Oxford University Press, Oxford, 2011.
Los elementos superpesados
Bibliografía anotada sobre los elementos transuránicos de la Biblioteca Digital Alsos para Asuntos Nucleares.
Elementos transuránicos
Sitio web oficial de la red de elementos superpesados (red de la iniciativa europea de infraestructura integrada EURONS)
Darmstadtium y más allá
Christian Schnier, Joachim Feuerborn, Bong-Jun Lee: ¿Rastros de elementos transuránicos en minerales terrestres? (En línea, fecha PDF, 493 kB)
Christian Schnier, Joachim Feuerborn, Bong-Jun Lee: La búsqueda de elementos superpesados (SHE) en minerales terrestres mediante XRF con radiación sincrotrón de alta energía. (En línea, archivo PDF, 446 kB)
