El elemento 113

El 30 de diciembre de 2015, IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) atribuyó la prioridad del descubrimiento a Riken, Nishina Center, Japón, dirigido por Kosuke Morita, de la Universidad de Kyushu. El 113 fue descubierto en Riken el 12 de agosto de 2012. En una investigación paralela, en agosto 2003, fue creado el 113 en Dubna, Rusia, Joint Institute for Nuclear Research.

El 31 de diciembre, el centro Kiken japonés comunicó que la IUPAC le atribuye el descubrimiento del elemento 113, un transactínido. El nuevo elemento sintético cuenta con 113 protones en su núcleo. Morita ha logrado sintetizar el elemento en tres ocasiones, con un método consistente en hacer colisionar iones de zinc sobre una capa ultrafina de bismuto. Morita afirma que seguirá explorando el elemento 119, y más tarde "esperamos llegar a la isla de los elementos estables”. La isla de la estabilidad es El Dorado de la tabla periódica, una región predicha por la teoría, donde se espera encontrar átomos con propiedades extraordinarias. Serán átomos más pesados que el 113, creado ahora, y tan estables, que tendrán propiedades insospechadas.

El elemento 113 no existe en la naturaleza en forma natural y ha sido generado artificialmente en el laboratorio. Su nombre provisional es ununtrio, Uut (113). Es un elemento extremadamente radioactivo. Tiene 6 isótopos, y el más estable dura 20 segundos. En la tabla periódica de los elementos el 113 es un transactínido, y forma parte del grupo del Boro. El 113 tiene propiedades semejantes a sus homólogos más ligeros: boro, aluminio, galio, indio y talio. Es un metal que presuponemos con propiedades de transición. Su peso atómico es 286, en su isótopo más pesado. El isótopo más ligero tiene un peso de 278. Debido a que el Uut es tóxico y de vida muy corta, nadie habla de aplicaciones en la industria, pero su importancia científica es grande.

Su configuración electrónica por capas es de: 2, 8, 18,32, 32,18, 3. Presuponemos que es sólido. Su punto de fusión es de 700K. Punto de ebullición es 1430K. Su densidad 16g/cm³.

En la naturaleza, las estrellas, el sol crean nuevos elementos químicos, pero a una temperatura y presión muy elevada, adecuada para disparar neutrones rápidos. Afortunadamente en nucleosíntesis también se crean elementos con bombardeo de neutrones lentos, y de ahí el recurso a los actínidos en el laboratorio. No es fácil disponer de isótopos estables y de vida media larga, como vemos en la creación del Elemento 113, Uut.

Riken para crear el 113 se ha basado en la nucleosíntesis de los elemento s 114 y 116, el bombardeo con núcleos acelerados.

El 23 de julio de 2004, Riken bombardeó un blanco de bismuto-209 con núcleos acelerados de zinc-70 y detectó un isótopo del elemento 113: Unt-278. En 2 abril 2005, Riken produjo otro átomo de Unt, pero IUPAC no reconoció el descubrimiento y pidió más datos. La prueba conclusiva llegó el 12 de agosto 2012 con los 30 protones del zinc contra los 83 protones del bismuto. Es la primera vez que científicos de Asia dan nombre a un nuevo elemento químico.

Su nombre oficial: en 1979, antes del descubrimiento, fue la recomendación de la IUPAC:Uut, Ununtrium, pero los químicos lo llamaban 113.

El Uut carece de isótopos estables, pero hemos sintetizado varios isótopos, 7, desde el 278 hasta el 287. La vida media del isótopo más inestable es el 278, que se desintegra en 0,24 ms. El más estable es el 287, con una duración de 20 minutos.

El compuesto más sencillo es el hidruro de UutH2. La unión la realizan el electrón 7p del Uut y el electrón 1s del hidrógeno. Otros compuestos son el trihidruro UutH3, Trifluoruro UutF3 y el tricloruro UutCl3. Se supone que el UutF6 es estable, pero el UutF5 es inestable.

El UutF5 se descompone en UutF3 y Flúor elemental

Los isótopos del Uut 284, 285 y 286 tienen una vida promedio apta para la experimentación. El Uut tiene una entalpia de sublimación de unos 150kJ/mol, y una entalpia de adsorción de sobre superficie de oro de 159kJ/mol. El hidróxido de Uut, UutOH, es más volátil que el Uut.

Por su posición en la tabla periódica el 113 es un transactínido, un elemento superpesado, que supera el peso atómico del Lawrencio, 103. Es un elemento también transuránico, con un número atómico más alto que el del Uranio, 92, un actínido.

Todos los elementos transactínidos (Elementos 104-121) tienen electrones en la subcapa 6d, en su estado fundamental. Excepto el dubnio, todos los isótopos de estos elementos tienen un periodo de desintegración extremadamente corto, medido en segundos o en unidades de tiempo menores. El transactínido es radiactivo, artificial, sólo obtenido en el laboratorio. No se ha conseguido una muestra macroscópica de ningún transactínido. Fueron descubiertos por Glenn T. Seaborg, EE UU. El Seaborgio, 106, fue nombrado en su honor. Las propiedades químicas de los actínidos y transactínidos están mandadas por las capas orbitales exteriores del átomo, la subcapa d y f, llenas de electrones.

Riken ha utilizado con éxito las investigaciones internacionales de 60 años en actínidos y transactínidos. Sin olvidar el torio y el uranio estudiados durante 100 años. En 1895 Becquerel descubrió la desintegración radiactiva del uranio, y con ella inauguró la era de Curie, Rutherford, Soddy, Hahn y Meitner y la transformación radiactiva que observamos en la naturaleza. Fermi y sus colaboradores irradiaron uranio y muchos actínidos con neutrones en la década de 1930, e hicieron popular la guerra atómica. Los fragmentos de fisión indicaban que el núcleo del uranio se rompía en núcleos menores. En 1940 Seaborg bombardeó el óxido de uranio con deuterones del ciclotrón de16MeV. El isótopo creado fue el elemento 94, plutonio.

U 92 + Hidrógeno da Neptunio 93 y 2 neutrones. Neptunio 93 + radiación beta dió Pu 94 (Plutonio). Conocemos 20 isótopos del Plutonio. Un isótopo muy estudiado por los militares ha sido el plutonio 239, escindible con neutrones lentos, como el Uranio 235. La fisión nuclear ha producido las centrales nucleares de generación de energía eléctrica.

Los actínidos son metales más ligeros que el plutonio, con el orbital 5f lleno de electrones, que no contribuyen de forma importante en la conductividad eléctrica ni en la unión química, (el plutonio). Los transactínidos tienen una química que conocemos desde 1970. Con propiedades únicas, muy difíciles de estudiar, porque su síntesis e identificación requiere reacciones nucleares y una separación rápida, su vida promedio es muy corta en segundos.

Hasta la fecha actual los elementos actínidos más pesados son el 114, con peso atómico (pa) 289, el 115 con pa 288, el 116 con pa 293, 117 con pa 294 y el 118 con pa 294.

El Uut, 113, muestra un peso atómico de 286, con propiedades que podemos estudiar en la fase vapor y en solución. Los efectos de la relatividad contraen los orbitales de la subcapa 7s (ocupada) y 7p (vacía). La capa 6d está parcialmente llena. La contracción del orbital 7s estabiliza los electrones y facilita su estudio. Los efectos relativistas disminuyen la polarización de los iones. Los procesos de oxidación y reducción todavía no se han medido experimentalmente. Aquí no hay novedad: el reactivo que se oxida está perdiendo electrones y el que se reduce está ganando electrones que el otro ha liberado.

Ununtrium – Vikipedia 01-01-2016

Morita Kosuke. Experiment of the Synthesis of the element 113 in the reaction Bi 209-Zn70. Journal of the Physical Society of Japan 73 (10) 2593-2596.

IUPAC. Discovery and assigment of Elements with atomic numbers 113, 115,117 and 118.

30 Dec.2015.