Els empèdocles moderns – Albert Ghiorso (1952) i l’element 99 (Es) – einsteini (nilennenni, Nee)

Pocs homes de ciència han deixat una empremta tan fonda en l’imaginari popular com Albert Einstein. El mot “einstein” serveix per designar qualcú extremadament intel•ligent o genial, encara que sovint s’empri en un sentit irònic. La imatge d’Einstein, particularment la de l’Einstein dels anys 1950, ha servit de model en les darreres dècades a arquetips de ficció, que van entre el professor despistat i el científic boig. Einstein és sovint identificat amb la física moderna, i no són pocs els que l’han blasmat com si ell tingués la culpa que la natura no s’ajusti a les nostres idees preconcebudes. Bàsicament, la gent el coneix per la teoria de la relativitat, els fonaments dels quals semblen a primera vista fins i tot senzills i lògics, però les conseqüències d’aquesta teoria (que també podria ser coneguda com “la teoria de la constància en marcs de referència diferents”) apareixen com a arcans inabastables. Einstein també féu contribucions fonamentals en la física quàntica, però en aquest camp se’l reconeix especialment per la resistència a la interpretació de Copenhague, contra la qual formulà, al costat de Boris Podolsky i Nathan Rosen, la paradoxa EPR. Aquest esforç s’ha relacionat amb el famós adagi de “Déu no juga als daus”. La relació d’Einstein amb la divinitat també ha estat matèria de reflexió. Alguns cristians el celebren perquè de la teoria general de la relativitat es deriva l’expansió de l’univers i, inversament, l’origen d’aquest mateix univers en una singularitat inicial. Einstein s’hi resistí a aquesta conclusió i postulà l’existència d’una constant cosmològica que contrarestaria l’expansió, fent l’univers efectivament estacionari (a gran escala). La identificació de la natura galàctica de les nebuloses espirals i les dades de velocitat radial que presentaven van fer que Einstein es desdigués i que qualifiqués la constant cosmològica com l’error més gros de la seva carrera. En les darreres dècades, però, la constant cosmològica ha estat reintroduïda com a possible explicació de l’energia fosca. Cent anys després de la teoria general de la relativitat, aquesta i altres qüestions fonamentals romanen obertes, i d’altres interrogants apareixeran davant dels esperits preparats. Ens caldran una bona mà d’einsteins encara per poder entendre “el gran misteri de l’univers: la seva comprensibilitat”.

Vet ací una fotografia dels assistents a la Conferència Solvay del 1927. Quantes d’aquestes persones reconeixeu? Possiblement, molts respondreu que únicament la figura asseguda en el centre de la primera fila, Albert Einstein, llavors de 48 anys. Tanmateix, una de les grandeses d’Einstein és saber treballar amb els productes de la recerca d’altres. Sense Lorenz no hi hauria teoria especial de la relativitat, com tampoc no hi hauria teoria general de la relativitat sense Minkowski. “En ciència”, deia Einstein, “la feina d’un individu és tan lligada amb la dels seus predecessors i contemporanis científics que sembla gairebé com el producte impersonal de la seva generació”. En les pàgines de Monthly Review, en 1949, d’una manera més general sobre aquest fet, Einstein escriuria: “L’individu s’ha fet més conscient que mai de la seva dependència envers la societat, però experimenta aquesta dependència com quelcom positiu, com un lligam orgànic, com una força protector, sinó més aviat com una amenaça als seus drets naturals, o fins i tot a la seva existència econòmica”.

Albert Ghiorso i la descoberta de l’einsteini

Albert Ghiorso

L’1 de novembre del 1952, a l’atol d’Enewetak, a les Illes Marshall, tenia lloc l’operació Ivy Mike, la primera explosió a gran escala d’un artefacte termonuclear, que seguia la configuració desenvolupada per Edward Teller (1908-2003) i Stanislaw Ulam (1909-1984). L’artefacte era una instal•lació de 80 tones. L’explosió incloïa dues fases: una fase de fissió (amb plutoni-239 i urani-235) i una fase de fissió (amb deuteriür de liti-6). L’energia de fissió era acoblada, doncs, per primera vegada a una bomba de fusió, una bomba d’hidrogen (concretament, de deuteri).

No cal dir que aquest projecte era mantingut en secret. També ho era la recerca sobre els residus generats per l’explosió, en la qual participaren investigadors del Radiation Laboratory de Berkeley (i de la Universitat), així com dels Laboratoris Nacionals d’Argonne (l’antic Laboratori Metal•lúrgic de la Universitat de Chicago) i de Los Alamos (Nou Mèxic). Aquesta recerca en concret era coordinada en bona mesura per Albert Ghiorso, de Berkeley.

El núvol nuclear d’Ivy Mike (1952), el primer test a gran escala d’una bomba termonuclear o bomba d’hidrogen. Diversos avions penetraren en el núvol per recollir-hi mostres. Les mostres retingudes, en el paper de filtres, serien després analitzades a Argonne, Los Alamos i Berkeley

En el residu de l’explosió identificaren, per primera vegada, la generació de plutoni-244. Aquest plutoni-244 s’havia format a partir de l’absorció de neutrons per urani-238 (sis neutrons absorbits per cada nucli d’urani-238).

Si s’havia produït aquesta absorció sèxtuple de neutrons, calia pensar que també podrien haver-se generat elements transcalifòrnics (és a dir, més pesants que el californi, l’element més pesant conegut en aquella data).

A banda de les mostres recollides per avions, també s’analitzaren mostres de corall de l’atol. En unes i en altres hi havia una quantitat notable de material radioactiu. Ghiorso et al. aplicaren diverses tècniques de bescanvi iònic a elevades temperatures (en un medi tamponat àcid cítric/amoníac, pH 3,5).

Corbes d’elució de mostres procedents del test d’Ivy Mike, analitzades l’1 de març del 1953. Els primers pics de radioactivitat són els atribuïts als elements 100 i 99. Per comparació s’indiquen les corbes corresponents al berqueli, al curi i a l’americi. Com més lleuger és l’actínid, més gotes han de passar d’eluat per recuperar-lo

Entre les radiacions detectades, hi hagué radiació alfa (nuclis d’heli) a 6,6 MeV, atribuïbles a nuclis de 25399. En total, Ghiorso et al. havien detectat un poc menys de 200 àtoms de l’element 99. Cadascun d’ells era el resultat de l’absorció de 15 neutrons per part d’unnucli d’urani-238, seguit de set desintegracions-beta. L’isòtop 253 de l’element 99 mostrava una semivida de 20,5 dies.

Hom també detectà, encara que en quantitats inferiors, els isòtops 25599 i 255100.

Per raons de seguretat, hom mantingué en secret aquestes descobertes, fetes entre final del 1952 i començament del 1953. És cert, però, que en algunes publicacions ja s’havia donat per certa, en 1950-51, la descoberta dels elements 99 i 100, i fins i tot hom els havia donat, respectivament, els noms d’ateni (An; en homenatge a la ciutat d’Atenes, bressol de la teoria atòmica antiga) i de centuri (en referència al nombre atòmic 100). Però aquestes descobertes no tenien base real.

El gener de 1954, Ghiorso et al. reportaven públicament la detecció de l’isòtop 254 de l’element 99 amb una semivida de 7,3 minuts, com un dels productes de reaccions de nuclis d’urani-238 amb ions de nitrogen en el ciclotró de Berkeley. Poc després, també els investigadors de Berkeley reportaven la detecció dels elements 99 i 100 en mostres de plutoni exposades a un flux intens de neutrons (Thompson et al., 1954; Harvey et al., 1954; Studier et al., 1954). En d’altres articles informaven de propietats nuclears d’aquests isòtops transcúrics (Choppin et al., 1954; Fields et al., 1954). Les propietats químiques dels elements 99 i 100 continuaren un temps sota confidencialitat (Seaborg et al., 1954), fins que no foren publicades ja a final d’any (Thompson et al., 1954).

L’1 d’agost del 1955, finalment, apareixia el gros de la recerca, signada per A. Ghiorso, S. G. Thompson, G. H. Higgins, G. T. Seaborg, M. H. Studier, P. R. Fields, S. M. Fried, H. Diamond, J. F. Mech, G. L. Pyle, J. R. Huizenga, A. Hirsch, W. M. Manning, C. I. Browne, H. L. Smith i R. W. Spence. Hom confirmava la descoberta dels elements 99 i 100, obtinguts per síntesi no-deliberada (és a dir, com a conseqüència d’un test termonuclear o d’altres processos d’irradiació neutrònica de plutoni). Ghiorso et al. proposaven denominar aquests elements, respectivament, einsteini i fermi, en homenatge pòstum a Albert Einstein (mort el 18 d’abril del 1955) i Enrico Fermi (mort el 28 de novembre del 1954). Prèviament, l’element 99 havia estat denominat, com alguns dels seus predecessors, “pandamonium” (però ara en referència al Projecte Panda, que era el que havia conduït a l’Ivy Mike).

El mot “einsteinium” ha estat adaptat, amb les modificacions fonètiques i ortogràfiques oportunes, a cada llengua. En català, la forma preferent és “einsteini”, per bé que de vegades se simplifica a “einsteni” (“einstenio” és la forma preferida en castellà i en italià). Com a símbol químic, Ghiorso et al. proposaren “E”, cosa que reiteraren en la Conferència Atòmica de Ginebra (8-20 d’agost del 1955). No obstant, la IUPAC canvià eventualment el símbol E per Es. El símbol Es era lliure, encara que havia utilitzat en el seu moment per a l’eka-silici (=germani) i també fou reclamat en els anys 1930 per designar una descoberta espúria de l’element 94 (l’esperi). Ara bé, també “E”, “Ei” i “En” eren símbols lliures.

Ghiorso et al. (1955) sotmeteren una diana consistent en 109 àtoms d’einsteini-253 a bombardament neutrònic en el ciclotró de 60 polsades del Laboratori de Berkeley, a la percaça de l’element 101, del qual detectaren finalment 17 àtoms.

Fields et al. (1956) feren un repàs detallat dels isòtops de curi, berqueli i californi trobats en mostres relacionades amb el test Ivy Mike. La formació d’aquests isòtops era un indici de l’existència del procés r (de procés de captura ràpida de neutrons), cosa que servia per a explicar la nucleosíntesi d’elements més pesants que el níquel en explosions de supernoves.

Jones et al. (1956) estudiaren la producció i separació d’isòtops d’einsteini i fermi a partir de la irradiació neutrònica de plutoni. Guseva et al. (1956) analitzaren la producció d’einsteini i fermi en ciclotró, bombardant urani-238 amb corrents iòniques de nitrogen o oxigen.

En el 1961, en el Rector d’Isòtops d’Alt Flux (HFIR) d’Oak Ridge (Tennessee), hom generà la primera mostra visible al microscopi d’einsteini-253, amb una massa d’uns 10 nanograms (estimats amb una balança magnètica dissenyada a l’efecte).

Evolució de la producció anual deliberada d’einsteini-253 en laboratoris nord-americans, entre els anys 1962 i 1975. Si al començament, la producció era de l’ordre de 10 ng, entre 1967-1970 hom havia arribat ja a 0,48 mg, i el 1971-1973 a 3,2 mg.

Hom utilitzà einsteini-254 com a marcador en el calibratge de l’espectròmetre de raigs X que havia de fer-se servir per a la sonda lunar Surveyor 5. Aquest espectròmetre emprava com a font de radiació alfa curi-244. L’ús d’einsteini-254 en el calibratge havia de reduir la superposició entre els senyals procedents del marcador i els senyals procedents de la superfície lunar. La Surveyor-5 fou llençada des de Cap Canaveral el 8 de setembre del 1967. L’11 de setembre, aterrava al Mare Tranquilitatis, i començà a enviar dades fins el 17 de desembre: dels quatre dies lunars, sobretot fou en el primer on envià les dades més rellevants quant a l’espectrometria de raigs X de la superfície lunar.

Nugent et al. (1969) inclogueren els cations 253Es3+ en els seus estudis sobre la luminiscència de quelats de beta-dicetona.

Haire & Baybarz (1979) foren pioners en l’estudi d’einsteini metàl•lic, que generaven a partir de la reducció d’òxid d’einsteini amb lantà metàl•lic.

Kulyukhin et al. (1985) obtingueren micrograms d’einsteini-253 a través del bombardament d’una diana de californi-252 (de 0,1-0,2 mg de massa) amb un flux de neutrons termals de 2-5•1019 neutrons•m-2•s-1. Els períodes d’exposició oscil•laven entre 20 i 40 dies.

Lougheed et al. (1985) estudiaren la síntesi d’elements ultrapesants a través de la reacció de combinació de nuclis d’einsteini-254 i de calci-48, que els podia acostar a l’illa d’estabilitat relacionada amb el nucli de 184 neutrons. Treballaren en l’accelerador lineal (superHILAC) de Berkeley. No aconseguiren la síntesi esperada d’àtoms de 302Uue.

Schädel et al. (1986) estudiaren la producció d’isòtops pesants amb reaccions de l’einsteini-254 amb nuclis d’oxigen-16, oxigen-18 i neó-22. Aconseguiren diversos isòtops fins el laurenci-260, i refermaren la idea del 254Es com a base per a la síntesi d’elements ultrapesants.

L’einsteini: isòtops i abundància

La massa atòmica estàndard de l’einsteini és de 252 uma, corresponent a la de l’isòtop de més llarga semivida (252Es; 472 dies). El llistat complet d’isòtops coneguts fa:
– einsteini-240 (240Es; 240,06892 uma). Nucli format per 99 protons i 141 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida d’1 s. Decau normalment a berqueli-236 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o, rarament, a californi-240 (amb emissió d’un positró).
– einsteini-241 (241Es; 241,06854 uma). Nucli format per 99 protons i 142 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 10 s. Decau normalment a berqueli-237 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o, rarament, a californi-241 (amb emissió d’un positró).
– einsteini-242 (242Es; 242,06975 uma). Nucli format per 99 protons i 143 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 13,5 s. Decau normalment (99,94%) a berqueli-238 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o, alternativament, a californi-242 (rarament; amb emissió d’un positró) o entra en fissió espontània (0,6%; amb emissió d’un positró i de diversos productes).
– einsteini-243 (243Es; 243,06955 uma). Nucli format per 99 protons i 144 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 21 s. Decau majoritàriament (70%) a californi-243 (amb emissió d’un positró) o, alternativament (30%), a berqueli-239 (amb emissió d’un nucli d’heli-4).
– einsteini-244 (244Es; 244,07088 uma). Nucli format per 99 protons i 145 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 37 s. Decau majoritàriament (94,69%) a californi-244 (amb emissió d’un positró) o, alternativament, a berqueli-240 (5,3%; amb emissió d’un nucli d’heli-4) o entra en fissió espontània (0,01%; amb emissió d’un positró i de diversos productes).
– einsteini-245 (245Es; 245,07132 uma). Nucli format per 99 protons i 146 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 66 s. Decau bé a californi-245 (60%; amb emissió d’un positró) o a berqueli-241 (40%; amb emissió d’un nucli d’heli-4).
– einsteini-246 (246Es; 246,07290 uma). Nucli format per 99 protons i 147 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 460 s (8 minuts). Decau majoritàriament (90,1%) a californi-246 (amb emissió d’un positró) o, alternativament, a berqueli-242 (9,9%; amb emissió d’un nucli d’heli-4) o entra en fissió espontània (0,003%; amb emissió d’un positró i de diversos productes).
– einsteini-247 (247Es; 247,97366 uma). Nucli format per 99 protons i 148 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 273 s (5 minuts). Decau majoritàriament (93%) a californi-247 (amb emissió d’un positró) o, alternativament, a berqueli-243 (7%; amb emissió d’un nucli d’heli-4) o entra en fissió espontània (0,00009%; amb emissió de diversos productes). Fou sintetitzat per primera vegada a Dubna (Rússia), en el 1967, amb el bombardament d’urani-238 amb ions de nitrogen.
– einsteini-248 (248Es; 248,07547 uma). Nucli format per 99 protons i 149 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1600 s (27 minuts). Decau normalment (99,75%) a californi-248 (amb emissió d’un positró) o, alternativament, a berqueli-244 (0,25%; amb emissió d’un nucli d’heli-4) o entra en fissió espontània (0,00003%; amb emissió d’un positró i de diversos productes).
– einsteini-249 (249Es; 249,07641 uma). Nucli format per 99 protons i 150 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 6132 s (102 minuts). Decau normalment (99,43%) a californi-249 (amb emissió d’un positró) o, alternativament (0,57%), a berqueli-245 (amb emissió d’un nucli d’heli-4).
– einsteini-250 (250Es; 250,07861 uma). Nucli format per 99 protons i 151 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 3,1•104 s (9 hores). Decau normalment (97%) a californi-250 (amb emissió d’un positró) o, alternativament (3%), a berqueli-246 (amb emissió d’un nucli d’heli-4). Posseeix un estat metastable (250mEs) a 200 keV, que té una semivida de 7990 s i que decau bé a californi-250 (99%; per captura electrònica) o a berqueli-246 (1%).
– einsteini-251 (251Es; 251,079992 uma). Nucli format per 99 protons i 152 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,2•105 s (33 hores). Decau normalment (99,51%) a californi-251 (per captura electrònica) o, alternativament (0,49%), a berqueli-247 (amb emissió d’un nucli d’heli-4).
– einsteini-252 (252Es; 252,08298 uma). Nucli format per 99 protons i 153 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 4,075•107 s (472 dies). Decau majoritàriament (76%) a berqueli-248 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o, alternativament, a californi-252 (24%; per captura electrònica) o a fermi-252 (0,01%; amb emissió d’un electró). Fou detectat per primera vegada en el 1952, en mostres del núvol deixat per l’assaig de bomba termonuclear “Ivy Mike”.
– einsteini-253 (253Es; 253,0848247 uma). Nucli format per 99 protons i 154 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,769•106 s (20 dies). Decau normalment a berqueli-249 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o, alternativament (0,0000087%), entra en fissió espontània (amb emissió de diversos productes). És l’isòtop de síntesi més assequible i, per tant, el més freqüent.
– einsteini-254 (254Es; 254,088022 uma). Nucli format per 99 protons i 155 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 2,382•107 s (276 dies). Decau normalment a berqueli-250 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o, alternativament, a californi-254 (0,0001%; per captura electrònica), a fermi-254 (0,00000174%; amb emissió d’un electró) o entra en fissió espontània (0,000003%; amb emissió de diversos productes). Posseeix un estat metastable (254mEs) a 84,2 keV, que té una semivida de 1,41•105 s i que decau a l’estat basal (3%) o directament a fermi-254 (98%), berqueli-250 (0,33%), californi-254 (0,078%) o entra en fissió espontània (0,0045%).
– einsteini-255 (255Es; 255,090273 uma). Nucli format per 99 protons i 156 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 3,44•106 s (40 dies). Decau majoritàriament (92%) a fermi-255 (amb emissió d’un electró) o, alternativament, a berqueli-251 (8%; amb emissió d’un nucli d’heli-4) o entra en fissió espontània (0,0041%; amb emissió de diversos productes).
– einsteini-256 (256Es; 256,09360 uma). Nucli format per 99 protons i 157 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1520 s (25 minuts). Decau a fermi-256 (amb emissió d’un electró). Posseeix un estat metastable (256mEs), que té una semivida de 2,7•104 s i que decau a fermi-256 (99,99%) o entra en fissió espontània (0,002%; amb emissió d’un positró i de diversos productes).
– einsteini-257 (257Es; 257,09598 uma). Nucli format per 99 protons i 158 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 6,7•105 s (8 dies). Decau bé a fermi-257 (amb emissió d’un electró) o a berqueli-253 (amb emissió d’un nucli d’heli-4).
– einsteini-258 (258Es; 258,09952 uma). Nucli format per 99 protons i 159 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 200 s.

L’àtom neutre de l’einsteini conté 99 electrons, amb una configuració basal d’escorça de 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d105f116s26p67s2. És, doncs, inclòs entre els actínids (elements del període 7 del bloc f) i, dins d’aquests, se’l pot assignar al grup f11 (el lantànid del qual és l’holmi). És considerat un metall radioactiu artificial, i comptat entre els actínids menors. L’estat d’oxidació més habitual és +3, encara que també el podem trobar en +4 (descrita en fase de vapor), +2 (sobretot en fase sòlida) i 0.

Tub de quars en el fons del qual hi uns 0,3 mg d’einsteini-253, que produeixen una intensa radioluminiscència. L’energia emesa (1000 w/g) destrueix ràpidament la xarxa cristal•lina de l’einsteini elemental.

En condicions estàndards de pressió i temperatura, l’einsteini es presenta com un sòlid metàl•lic, tou i d’aspecte argentí. Cristal•litza en un sistema cúbic centrat en les cares, amb una densitat de 8840 kg•m-3. És un material paramagnètic, si més no, a temperatures de més de 4 K.

En condicions estàndards de pressió, l’einsteini fon a 1133 K. El punt d’ebullició s’estima en 1269 K.

L’einsteini elemental és força inestable per la seva elevada radioactivitat i curta semivida. A més, l’einsteini és força reactiu.

En solucions aquoses, el catió Es3+ genera una coloració rosa pàl•lida.

Micrografia d’una mostra de EsI3, il•luminada per la radiació que ella mateixa desprèn

Entre els compostos d’einsteini podem esmentar:
– halurs: EsF3, EsF4, EsCl2, EsCl3 (sòlid de color taronja), EsBr2, EsBr3 (sòlid de color groc), EsI2, EsI3 (sòlid de color ambre).
– òxids: Es2O3 (sòlid incolor).
– oxihalurs: EsOCl, EsOBr, EsOI.
– nitrat: Es(NO3)3.
– compostos organoeinsteinis.

Gopka et al. (2008) identificaren en l’HD 101065 (l’estel de Przybylski) la presència de diversos actínids, el més pesant dels quals era l’einsteini. Es tracta d’un estel peculiar, i cal dir que normalment hom no espera la generació d’einsteini ni tan sols en grans estels o en supernoves.

En el planeta Terra, en el passat, l’existència de reactors nuclears naturals d’urani-235 segurament va donar lloc a la generació d’einsteini, però es tracta d’un fenomen del passat, i únicament registrat de fer a Oklo (on hauria tingut lloc fa 1700 milions d’anys).

Un altre font d’einsteini foren els assaigs d’armes nuclears, particularment els fets en els anys 1950, 1960 i 1970. El major rendiment de formació d’elements transurànics el presentaren els tests nuclears subterranis fets entre 1962 i 1969, particularment el test Hutch. Però, degut a la curta semivida, l’einsteini generat en aquells processos ha decaigut de manera completa.

Estimacions de la síntesi d’elements transurànics com a conseqüència dels tests d’armes nuclears Cyclamen (1966) i Hutch (1969). La formació d’einsteini en aquests i altres processos depèn del flux de neutrons. En un reactor nuclear d’alt flux, el flux de neutrons és de 5•1019 neutrons•m-2•s-1, mentre que en explosions nuclears s’eleva a 1033 neutrons• m-2•s-1

Així doncs, l’einsteini és pràcticament present tan sols en reactors nuclears d’alta potència i en laboratoris on s’hi fa una síntesi deliberada.

L’einsteini no és un bioelement per a cap organisme. Estudis en rates, han mostrat que per via oral l’absorció es limita a un 0,01%. D’aquesta fracció absorbida, un 65% és retinguda en ossos (amb una semivida biològica de 50 anys), un 25% als pulmons (amb una semivida biològica de 20 anys), mentre que un 10% és excretat a curt termini.

Aspectes pràctics de l’einsteini

La producció deliberada d’einsteini té lloc en reactors nuclears específics d’alt flux, dedicats a la generació d’elements transcúrics. La major part de la producció es fa en el Reactor de 85 Mw (HFIR) del Laboratori Nacional d’Oak Ridge (Tennessee) i en el Reactor SM-2 de l’Institut de Recerca Atòmica de Dmitriovgrad (Uljanovsk Oblast). En una campanya típica d’Oak Ridge, s’hi generen uns quants mil•ligrams d’einsteini. Aquest einsteini consisteix fonamentalment en 253Es, però també hi ha quantitats menors de 254mEs, 254Es i 255Es.

Per a diversos isòtops existeixen procediments específics:
– l’einsteini-247 es pot produir amb la irradiació d’americi-241 amb ions de carboni, o amb la irradiació d’urani-238 amb ions de nitrogen.
– l’einsteini-248 es pot produir amb la irradiació de californi-249 amb ions de deuteri.
– el bombardament de berqueli-249 amb nuclis d’heli-4 permet la generació d’una barreja d’isòtops d’einsteini (249-252).

En cas de dianes bombardades en ciclotrons, l’extracció d’einsteini és relativament senzilla. Més complexa és l’extracció en el cas de reactors, ja que cal separar l’einsteini d’una barreja d’actínids. En aquest cas són necessaris diversos passos de cromatografia de bescanvi iònic (p.ex. solució d’alfa-hidroxi-isobutirat en columna Dowex-50) o de cromatografia per extracció de solvent (fase orgànica estacionària HDEHP i fase aquosa mòbil d’àcid nítric).

L’einsteini metàl•lic es pot preparar a partir de EsF3, emprant liti metàl•lic com a agent reductor. És més freqüent, però, preparar-lo a partir de Es2O3, emprant lantà com a agent reductor.

No hi ha gaire aplicació pràctica de l’einsteini més enllà de la recerca bàsica adreçada a la producció d’elements transfèrmics. Per a aquesta finalment, és especialment indicat l’einsteini-254, que té una semivida prou llarga (270 dies). L’einsteini-254 també ha estat utilitzat en el calibratge d’espectròmetres de raigs X, per la disparitat de senyal entre aquest isòtop pesant i els isòtops naturals.

El gros dels experiments científics sobre einsteini depenen de la quantitat d’einsteini-253 que forneixen els laboratoris d’Oak Ridge i de Dimitrovgrad. En el cas d’Oak Ridge, es fan com a molt dues campanyes a l’any. La finestra d’ús de l’einsteini generat és estreta, ja que amb una semivida de 20 dies de seguida es contamina amb isòtops fills (249Bk, 249Cf), alhora que la radioactivitat generada pertorba l’estructura i les propietats dels materials (tant de l’einsteini metàl•lic com dels seus compostos). Per superar aquestes limitacions, hom ha recorregut a diferents estratègies, com l’estudi de la luminiscència a través de l’excitació òptica selectiva de Es3+.

Hom ha determinat la massa crítica de l’einsteini-254 en 9,89 kg, que podria davallar-se amb l’ús de reflectors d’acer o d’aigua a 2,26 kg. És clar que aquestes quantitats són ara com ara inabastables per al volum de síntesi d’aquest isòtop.

L’ús d’einsteini-253 en radioteràpia ha estat explorat de fa dècades. La idea és desenvolupar complexos organometàl•lics, en els que 253Es3+ sigui vehiculat a òrgans diana a través de les molècules orgàniques adequades. Així, hom ha preparat citrat d’einsteini, així com complexos d’einsteini-betadicetones. Els complexos organoeinsteinics es preparen diluint els cations Es3+ (per exemple, en Gd3+ 1:1000) de manera que hom redueixi els efectes indesitjables de la radioluminiscència. La migradesa de la producció d’einsteini explica que hom no hagi anat en cap cas a una investigació clínica.

Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: