{"id":4764,"date":"2011-03-15T16:07:44","date_gmt":"2011-03-15T15:07:44","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=4764"},"modified":"2011-03-15T22:01:11","modified_gmt":"2011-03-15T21:01:11","slug":"sobre-elementos-quimicos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2011\/03\/15\/sobre-elementos-quimicos\/","title":{"rendered":"Sobre elementos qu\u00edmicos"},"content":{"rendered":"

Tomado de la revista mensual que publica el “Ilustre Colegio Oficial de Doctores y Licenciados en Filosof\u00eda y Letras y en Ciencias.” Firmado por Ignacio F. Bayo (periodista cient\u00edfico). T\u00edtulo original: “El nuevo elemento qu\u00edmico 114 se acerca a la isla de estabilidad.”<\/strong><\/em><\/p>\n

Uno de los descubrimientos m\u00e1s sorprendentes de la historia es el haber podido descifrar la composici\u00f3n de las estrellas y de la materia interestelar sin salir de la Tierra. Resulta tranquilizador saber que todo el cosmos est\u00e1 hecho con los mismos elementos que nosotros mismos y las cosas que nos rodean, aunque existe una peque\u00f1a diferencia: El hombre ha sido capaz de fabricar una veintena de elementos que la naturaleza no parece haber logrado y ha extendido la tabla peri\u00f3dica por medios artificiales.<\/p>\n

El \u00e1tomo m\u00e1s pesado que haya existido en la Tierra, y probablemente en el Universo, tiene una masa at\u00f3mica de 289 (114 protones<\/a> y 175 neutrones<\/a> en su n\u00facleo), superando ampliamente la del elemento 112 (277), el m\u00e1s pesado hasta ahora, y en cerca de un 50 por 100 a la de un \u00e1tomo de plomo. Fue creado en diciembre pasado en el Instituto de Investigaci\u00f3n Nuclear de Dubna (Rusia), por un equipo de investigadores rusos y estadounidenses, liderado por Yuri Oganessian, tras cuatro meses de experimentos.<\/p>\n

Los 30 segundos de vida que tuvo el nuevo \u00e1tomo parecen confirmar la existencia de una \u00abisla de estabilidad\u00bb en las inmediaciones de los elementos 114 o ll5. Aunque 30 segundos puedan parecer un periodo demasiado corto de tiempo, hay que tener en cuenta que los elementos inmediatamente anteriores apenas sobreviven unas mil\u00e9simas de segundo, siendo el 111 el m\u00e1s fugaz, ya que su vida media es de s\u00f3lo 1,5 milisegundos. De hecho, todos los elementos transur\u00e1nidos, que son los que ocupan los puestos 93 en adelante, son inestables y se desintegran en periodos de tiempo cada vez m\u00e1s cortos, y a partir del 107 ninguno supera el segundo. De ah\u00ed la esperanza que suscita entre los f\u00edsicos nucleares el hallazgo, que a\u00fan debe ser confirmado.<\/p>\n

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Los te\u00f3ricos consideran que la isla de estabilidad predicha debe encontrarse en n\u00facleos cuya masa at\u00f3mica se acerque a 298. La raz\u00f3n de esta predicci\u00f3n es puramente geom\u00e9trica y se debe a que los protones<\/a> y neutrones<\/a> concentrados en semejante n\u00famero deben formar una esfera perfecta. Es lo que ocurre con otros is\u00f3topos, como el ox\u00edgeno-16 y el plomo-208. Protones y neutrones<\/a> van formando capas sucesivas de part\u00edculas y parece ser que cuando completan una nueva capa tienden a ser estables. Los is\u00f3topos con 298 part\u00edculas, que podr\u00edan ser de diferentes elementos, como el l l4 y el l l5, cumplir\u00edan esta norma y podr\u00edan ser lo bastante estables como para tener vidas medias de varios millones de a\u00f1os de duraci\u00f3n. Y adem\u00e1s los n\u00facleos de masa cercana podr\u00edan tener vidas medias de varios a\u00f1os.
\nLa historia de la \u00abcreaci\u00f3n\u00bb de elementos qu\u00edmicos en laboratorio se inici\u00f3 en 1937, cuando faltaban a\u00fan cuatro elementos por descubrir, el tecnecio, que fue obtenido ese mismo a\u00f1o de forma artificial (de ah\u00ed su nombre), el francio, identificado en 1939, el astato, que fue aislado en 1940 y el prometio, que hubo de esperar hasta 1945. La tabla parec\u00eda definitivamente cerrada con el elemento 92, el uranio, como \u00faltimo componente. La naturaleza parec\u00eda haber encontrado aqu\u00ed su l\u00edmite. Pero este l\u00edmite natural lo empez\u00f3 a transgredir el hombre en los a\u00f1os treinta. Enrico Fermi<\/a> y Emilio Segr\u00e9 por un lado, y Otto Hahn y Lise Meitner por otro, investigaban lo que ocurr\u00eda cuando se lanzaban neutrones<\/a> sobre n\u00facleos de uranio. Hahn y Meitner descubrieron as\u00ed la fisi\u00f3n del uranio 235 (92 protones<\/a> y 143 neutrones<\/a>), que llevar\u00eda al desarrollo de la bomba at\u00f3mica, mientras Fermi<\/a> y Segr\u00e9 se plantearon qu\u00e9 ocurrir\u00eda si un n\u00facleo absorb\u00eda un neutr\u00f3n<\/a>. En principio se producir\u00eda otro is\u00f3topo de uranio y si el n\u00famero de neutrones<\/a> del n\u00facleo original era ya elevado, cab\u00eda la posibilidad de que se alterase su precaria estabilidad y que el nuevo neutr\u00f3n<\/a> (u otro) sufriese una desintegraci\u00f3n beta<\/a>, por la que se convertir\u00eda en un prot\u00f3n<\/a> y emitir\u00eda un electr\u00f3n<\/a> y un neutrino<\/a>. Al incrementarse el n\u00facleo en un prot\u00f3n<\/a> se conseguir\u00eda un \u00e1tomo del elemento 93.<\/p>\n

Siguiendo esta intuici\u00f3n, cient\u00edficos de la universidad de Berkeley consiguieron, en 1940, sintetizar dicho elemento, que recibi\u00f3 el nombre de neptunio. Ese mismo a\u00f1o, Glenn Seaborg, tambi\u00e9n en Berkeley, bombarde\u00f3 uranio 238 con n\u00facleos de deuterio<\/a> y produjo el elemento 94, llamado plutonio. Se iniciaba as\u00ed una carrera por conseguir fabricar nuevos elementos en la que durante ese decenio s\u00f3lo participar\u00edan algunos laboratorios estadounidenses, esencialmente Berkeley, pero a la que se incorporar\u00edan despu\u00e9s los sovi\u00e9ticos del Laboratorio de Reacciones Nucleares de Dubna, cerca de Mosc\u00fa, y, ya en los a\u00f1os setenta, los alemanes con el Laboratorio de Investigaciones de Iones Pesados de Darmstadt.<\/p>\n

Durante los a\u00f1os cuarenta se consigui\u00f3 fabricar hasta el elemento 98 siguiendo diferentes m\u00e9todos. Para conseguir el americio (elemento 95), Glenn Seaborg, el investigador que m\u00e1s \u00e9xitos obtuvo en los inicios de esta carrera, utiliz\u00f3 \u00e1tomos de plutonio en los que provoc\u00f3 la desintegraci\u00f3n beta<\/a>. Despu\u00e9s emple\u00f3 n\u00facleos de helio (o part\u00edculas alfa<\/a>), con los que bombarde\u00f3 plutonio hasta obtener curio (el 96) por fusi\u00f3n. Para superar el rechazo de las cargas positivas de los protones<\/a> de ambos n\u00facleos tuvo que acelerar las part\u00edculas alfa<\/a> mediante un ciclotr\u00f3n. El berkelio (97) y el californio (98) se consiguieron por el mismo m\u00e9todo pero empleando como blanco americio y curio respectivamente. La s\u00edntesis de los elementos 99 (einsteinio) y 100 (fermio) se encontraron entre las cenizas del ensayo nuclear de la primera bomba de hidr\u00f3geno, en 1952 en las islas Bikini.<\/p>\n

La paternidad de algunos de los elementos siguientes ha sido motivo de disputa entre los cient\u00edficos americanos y los rusos. Disputa que a\u00fan no ha terminado, 40 a\u00f1os despu\u00e9s del descubrimiento de alguno de ellos, a pesar de los dict\u00e1menes que la Uni\u00f3n Internacional de Qu\u00edmica Pura y Aplicada (IUPAC) ha realizado. Oficialmente, el 101 se atribuye a Berkeley con fecha del a\u00f1o 1958 y el 102 a los rusos de acerca a Dubna en 1965. El 103, en juicio salom\u00f3nico lo atribuye a ambos por investigaciones realizadas entre 1961 y 1971. El 105 tambi\u00e9n se lo disputan ambos grupos, que fechan su s\u00edntesis en 1969, mientras que el 106 est\u00e1 plenamente atribuido a Berkeley, que anunci\u00f3 su consecuci\u00f3n en 1974.<\/p>\n

A partir de 1981 los alemanes de Darmstadt entraron en escena. Desde su laboratorio se ha anunciado el nacimiento de seis nuevos elementos (del 107 al 112) en dos oleadas. La primac\u00eda, sin embargo no ha sido cuestionada por los americanos aunque s\u00ed, en alg\u00fan caso, por los rusos. Entre 1981 y 1984, los alemanes consiguieron los elementos 107, 108 y 109 al provocar la fusi\u00f3n de dos n\u00facleos, como en los casos anteriores, pero en lugar de emplear como blanco elementos superpesados y como \u00abbalas\u00bb n\u00facleos ligeros, usaron dianas algo m\u00e1s leves, bismuto y plomo, y dardos algo m\u00e1s pesados, como cromo y hierro.<\/p>\n

Para el siguiente paso hubo que esperar diez a\u00f1os. En el Laboratorio de Investigaci\u00f3n de 1ones Pesados de Darmstadt, el 9 de noviembre de 1994 se consigui\u00f3 sintetizar el elemento ll0, acelerando n\u00facleos de n\u00edquel hasta alcanzar una l\u00e1mina de plomo. De la dificultad del proceso da cuenta el que s\u00f3lo uno de cada trill\u00f3n de n\u00facleos de n\u00edquel consiguieron fusionarse con uno de plomo y un milisegundo despu\u00e9s ya se hab\u00edan desintegrado. Apenas un mes m\u00e1s tarde, el mismo equipo detect\u00f3 el hallazgo de tres \u00e1tomos del elemento 111, esta vez empleando un blanco de bismuto y dardos de n\u00edquel. Finalmente, el 9 de febrero de 1996 se consigui\u00f3 un \u00e1tomo, uno solo, del elemento l l2 en el mismo centro de investigaci\u00f3n, al unir un n\u00facleo de zinc con otro de plomo.<\/p>\n

Pero en este campo, como en el espacial, parece llegada la hora de la colaboraci\u00f3n. De hecho, en el centro de investigaci\u00f3n ruso donde se ha conseguido el elemento l l4 han participado 18 cient\u00edficos del propio centro y cinco estadounidenses del Lawrence Livermore Laboratory, que tambi\u00e9n ha proporcionado los is\u00f3topos de calcio y plutonio empleados. Adem\u00e1s, la confirmaci\u00f3n del hallazgo se intentar\u00e1 realizar en el ciclotr\u00f3n de 88 pulgadas de Ber-keley, seg\u00fan ha confirmado Albert Ghiorso, uno de los cient\u00edficos m\u00e1s reputados en este campo v que ha participado en la elaboraci\u00f3n de 12 elementos nuevos.<\/p>\n

Seg\u00fan revelaba hace unos meses la revista Science, los tres laboratorios preparaban experimentos para conseguir el nuevo elemento y acercarse al n\u00famero m\u00e1gico de masa at\u00f3mica 298, incluso salt\u00e1ndose el elemento l l3, que a\u00fan no ha sido fabricado. El is\u00f3topo conseguido se aproxima a ese n\u00famero m\u00e1gico pero a cierta distancia a\u00fan, de modo que el reto de alcanzar la masa at\u00f3mica exacta que la teor\u00eda predice como altamente estable contin\u00faa siendo un objetivo v\u00e1lido que ahora ser\u00e1 atacado con mayor inter\u00e9s.<\/p>\n

La ciencia-ficci\u00f3n ha explotado ya la idea de los materiales hechos con este tipo de elementos, y en Star-Trek, por ejemplo, aparece una nave enemiga revestida con un material hecho de un elemento superpesado y desconocido, que posee cualidades sorprendentes. Pero a pesar del entusiasmo de los f\u00edsicos, la posibilidad de hacer realidad esta idea es enormemente remota, ya que los medios necesarios para fabricar artificialmente estos elementos en cantidades significativas est\u00e1n por ahora fuera de nuestro alcance. Del elemento 114 s\u00f3lo se ha conseguido un \u00e1tomo, pero del 105, uno de los mejor conocidos en esta zona de la tabla peri\u00f3dica, se han fabricado ya decenas de millones de ellos y sin embargo todos juntos apenas pesar\u00edan una milmillon\u00e9sima de miligramo.<\/p>\n

IGNACIO F. BAYO Periodista cient\u00edfico<\/p>\n

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