Arribem ara, per segona vegada, a una casella provisional. És a dir a la d’un element reconegut per la IUPAC, però que encara no ha rebut denominació i simbolització definitives. Els encarregats de proposar-ne unes, potser tenen més en ment el vuitè període d’elements. El nom de superactínids sol dedicar-se als elements 121-138. Aquests elements inauguren un nou bloc en la taula periòdica. Ja vam veure com l’hidrogen (element 1) inaugurava el bloc s, el bor (element 5) obre el bloc p, l’escandi (element 21) marca l’inici del bloc d, i el lantà (element 57) el del bloc f. La base de cada bloc és el tipus orbital característic de l’element. Cada orbital és caracteritzat per tres nombres quàntics, n, l i m, de manera que n marca el nivell i l el subnivell. En el superactínids, comença a omplir-se progressivament el subnivell 5g, el primer subnivell en el qual l=4. Per això també, se’ls anomena “superactínids de tipus g”. Ja en el 1972, Flerov et al. assajaren la reacció 238U(66Zn,xn)304-x122, sense aconseguir cap detecció. El GANIL de Caen, bombardà en el 2006 dianes de germani amb ions d’urani-238, amb la intenció de sintetitzar l’element 124: aconseguiren detectar nuclis de semivida massa curta (10-18 s) com perquè es formessin àtoms. René Bimbot i John M. Alexander, en el CERN, en el 1971, provaren la reacció 232Th(84Kr,xn)316-x126, amb detecció d’una partícula alfa prometedora, però que no va poder després confirmada com a àtom de l’element 126. El GSI de Darmstadt, en el 1978, bombarda dianes de tàntal amb ions de xenó-136, però no aconseguí detectar cap àtom de l’element 127. Així doncs, comptat i debatut, ningú no ha aconseguit cap àtom dels superactínids de tipus g. Ara bé, ja en el 1976, hom proposà l’existència en forma de traça d’elements superactínids, com el 116, el 124, el 126 o el 127, que podrien ser responsables d’algunes danys per radiació inexplicats en minerals. El cas és que aquest extrem no ha estat confirmat. Marinov et al. (2008) anunciaren la detecció d’àtoms de massa atòmica de 292, probablement de l’element 122, en minerals de tori (amb abundàncies relatives respecte el tori de 10-11). Marinov sostenia que aquests àtoms correspondrien a isòmers nuclears superdeformats o hiperdeformats, amb semivides de l’ordre de 100 milions d’anys. Ara com ara, però, hem de considerar tots aquests elements com purament hipotètics, i gaudir senzillament d’aventures com les d’Itchingham Lofte.
Taula periòdica dels elements estesa fins a l’element 218, cobrint els primers nou períodes.
Yuri Oganessian i la descoberta de l’ununpenti
Юрий Цолакович Оганесян
Per a la síntesi de l’element 115, de l’ununpenti (Uup), segons la denominació provisional, hom proposà el bombardament de dianes d’americi-243 amb un corrent d’ions de calci-48. La reacció fou assajada inicialment a Dubna l’estiu del 2003 en el marc d’una col•laboració entre l’Institut Conjunt de Recerca Nuclear i el Laboratori Nacional Lawrence de Livermore. L’equip de Dubna era integrat per Yu. Ts. Oganessian, V. K. Utyonkov, Yu. V. Lobanov, F. Sh. Abdullin, A. N. Polyakov, I. V. Shirokovsky, Yu. S. Tsyganov, G. G. Gulbekian, S. L. Bogomolov, A. N. Mezentsev, S. Iliev, V. G. Subbotin, A. M. Sukhov, A. A. Voinov, G. V. Buklanov, K. Subotic, V. I. Zagrebaev i M. G. Itkis. L’equip de Livermore era format per J. B. Patin, K. J. Moody, J. F. Wild, M. A. Stoyer, N. J. Stoyer, D. A. Shaughnessy, J. M. Kenneally i R. W. Loughheed.
D’esquerra a dreta, Philip Wilk, Jackie Kenneally, Ken Moody, Dawn Shaughnessy, Mark Stoyer, Nancy Stoyer i John Wild
L’experiment arrencà el 14 de juliol del 2003 en el ciclotró U400. La reacció era acoblada a un separador en fase gasosa. La reacció fou conclosa el 10 d’agost. En una primera fase s’havien utilitzat 4,3•1018 projectils de 48Ca a 248 MeV, amb detecció de tres presumptes àtoms d’ununpenti (287115 i 288115), rastrejats a través de cinc alfa-desintegracions successives terminades en fissió espontània. Una segona fase de bombardament a 253 MeV, permeté la detecció d’un quart àtom. L’estudi oferia doncs les primeres dades empíriques per a tota una sèrie de núclids de Z senar, entre 105 i 115.
Els resultats dels experiments foren publicats en un article a Phys Rev. C, aparegut el 2 de febrer del 2004. Per als autors, l’estudi constituïa la descoberta de l’element 115 i, de retruc, també de l’element 113, ja que els isòtops fills de 287115 i 288115 són, respectivament, 283113 i 284113. No obstant, la síntesi directa de l’ununtri havia estat reportada pel RIKEN.
El producte final de la cadena de desintegracions del 288115 era el 268Db, isòtop també de nova descoberta. L’equip conjunt de Dubna-Livermore, doncs, continuà els seus experiments posant èmfasi en l’estudi de característiques físiques (fisió espontània, etc.) i químiques de 268Db. El juny del 2004, la reacció 243Am(48Ca,xn)291-x115 fou repetida (Oganessian et al., 2005), i també ho seria el desembre del 2005. En tots dos casos, hom obtingué dades de fissió espontània i de reactivitat química compatibles amb el dubni-268.
En el 2009-2010, la síntesi a Dubna de l’element 117, suposava alhora la detecció de dos isòtops d’ununpenti (289115 i 290115) (Oganessian et al., 2010).
Barber et al. (2011) revisaren en un report tècnic per a la IUPAC les diverses reclamacions sobre la descoberta dels elements 113-116 i de l’element 118. Tan sols acceptaven la descoberta dels elements 114 i 116 per part de la col•laboració Dubna-Livermore. L’element 115 no era reconegut per la insuficiència de dades aportades quant a la identificació dels senyals detectats en experiments de 2003-2007. Fins i tot les dades sobre la identificació química del dubni-268, eren discutides ja que podien encaixar no únicament amb el dubni sinó també amb el ruterfordi. El report assenyalava que calia treballar en la caracterització dels successius núclids de la presumpta cadena de l’ununpenti-288: 284Uut, 280Rg, 276Mt, 272Bh i 268Db. D’altra banda, a Dubna es proposava la síntesi d’isòtops més lleugers d’ununpenti utilitzant dianes d’americi-241 per comptes d’americi-243.
En el 2011, es realitzaren experiments de bombardament de dianes d’americi-243 i plutoni-244 amb ions de calci-48. La presència d’impureses de plom i bismut en les dianes complicaren la identificacions de productes. No obstant, Eichler (2013) considerà interessant la detecció en aquests experiments d’hidrurs de bismut i de poloni, ja que hom podria obtindre pel mateix mètode hidrurs d’ununpenti i d’altres elements superpesants.
L’agost del 2013, al GSI de Darmstadt, en el marc d’una col•laboració entre investigadors d’aquest centre i de la Universitat de Lund, es repetí la reacció 243Am(48Ca,xn)291-x115, obtenint resultats que corroboraven els aconseguits en el 2004.
En el 2015, el Laboratori de Berkeley estudià l’alfa-espectroscopia dels isòtops 280Rg i 276Mt, obtenint dades que refermaven les presentades en el 2004.
El 30 de desembre del 2015, la IUPAC confirmava les descobertes dels elements 113, 115 i 117-118. Pel que fa a l’element 115, reconeixia la prioritat a la col•laboració Dubna-Berkeley, i els encomanava doncs de proposar-hi un nom i símbol permanents.
Ara com ara, els descobridors no han fet oficial cap proposta de denominació. Oficiosament, han circulat diferents propostes, entre les quals podem citar:
– langevinium (langevini), en homenatge a Paul Langevin (1872-1946).
– moscovium (moscovi), en homenatge a la Regió de Moscou, en la perifèria de la qual trobem la ciutat de Dubna.
L’ununpenti: isòtops i abundància
La massa atòmica estàndard de l’ununpenti és de 289 uma, corresponent a la de l’isòtop conegut de semivida més llarga (289Uup; 0,22 s). El llistat d’isòtops coneguts és ben breu:
– ununpenti-287 (287Uup; 287,19070 uma). Nucli format per 115 protons i 172 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,032 s. Decau a ununtri-283, amb emissió d’un nucli d’heli-4.
– ununpenti-288 (288Uup; 288,19274 uma). Nucli format per 115 protons i 173 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,087 s. Decau a ununtri-284, amb emissió d’un nucli d’heli-4.
– ununpenti-289 (289Uup; 289,19363 uma). Nucli format per 115 protons i 174 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,22 s. Decau a ununtri-285, amb emissió d’un nucli d’heli-4. No ha estat sintetitzat directament, sinó obtingut com a isòtop fill de l’ununsepti-293.
– ununpenti-290 (290Uup; 290,19598 uma). Nucli format per 115 protons i 175 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,016 s. Decau a ununtri-286, amb emissió d’un nucli d’heli-4. No ha estat sintetitzat directament, sinó obtingut com a isòtop fill de l’ununsepti-294.
Dels isòtops encara no detectats podem esmentar:
– ununpenti-291. Podria aconseguir-se com a isòtop fill d’ununsepti-295, sintetitzat a través de la reacció 249Bk(48Ca,2n)295Uus. Aquest isòtop tindria una semivida d’uns quants segons, i decauria en part per alfa-desintegració i en part per captura electrònica o emissió d’un positró. En aquest segon mode de desintegració donaria lloc a flerovi-291 i, a través d’aquest, a copernici-291 (el qual podria tindre una semivida de 1200 anys).
L’àtom neutre d’ununpenti conté 115 electrons, amb una configuració basal d’escorça teòrica de 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d105f146s26p66d107s27p3. És, doncs, un transactínid, concretament l’eka-bismut, l’element per al període 7 del grup 15 (el grup del nitrogen o el grup dels pnictògens), situat dins del bloc p. Teòricament seria un metall de post-transició. Com a element radioactiu purament artificial, de síntesi ben difícil, el coneixement empíric és molt limitat. Els estats d’oxidació més habituals són +1 i +3. El radi atòmic seria de 1,87•10-10 m.
En condicions estàndards de pressió i de temperatura, l’ununpenti elemental es presentaria en forma de sòlid metàl•lic, amb una densitat de 13500 kg•m-3.
En condicions estàndards de pressió, l’ununpenti fondria a 670 K i bulliria a 1400 K.
La reactivitat de l’ununpenti podria apartar-se sensiblement de la pnictògens més lleugers. Efectes relativístics escindeixen el subnivell 7p en 7p1/2 (amb 2 electrons) i 7p3/2 (amb 1). És aquest darrer electró el que participaria preferiblement en enllaços químics, afavorint un nombre d’oxidació de +1. El catió Uup+ tindria propietats més afins amb les del Tl+ que no pas amb el catió bismut. De totes maneres, el catió Uup3+ també seria possible.
Més enllà de les poques desenes d’àtoms d’ununpenti detectats en experiments a Dubna, Darmstadt, Berkeley o altres centres, l’element no sembla existir en la natura.
La síntesi de l’ununpenti
L’única reacció que hom ha provat per a la síntesi directa d’ununpenti és 243Am(48Ca,xn)291-xUup. Fou assajada originàriament a Dubna el juliol-agost del 2003, amb detecció de tres àtoms de 288Uup i un àtom de 287Uup. El juny del 2004, en una nova ronda, hom detectà fins a 15 àtoms de 288Uup. L’agost del 2005, en una tercera repetició, s’aconseguiren 5 deteccions més. Entre octubre del 2010 i febrer del 2011, es practicà a Dubna en diferents condicions, amb detecció de 21 àtoms de 288Uup i 1 àtom de 289Uup.
A final del 2004, a Darmstadt hom provà la reacció 238U(51V,xn)289-xUup, utilitzant dianes de fluorur d’urani (IV), però sense cap detecció.
A banda d’aquestes reaccions, hi hauria pendents d’assaig tota aquesta sèrie:
– 208Pb(75As,xn)283-xUup.
– 232Th(55Mn,xn)287-xUup.
– 237Np(50Ti,xn)287-xUup.
– 244Pu(45Sc,xn)289-xUup.
– 241Am(48Ca,xn)289-xUup.
– 248Cm(41K,xn)289-xUup.
– 249Bk(40Ar,xn)289-xUup.
– 249Cf(37Cl,xn)286-xUup.
Els isòtops ununpenti-289 i ununpenti-290 s’han obtingut exclusivament com a isòtops fills d’ununsepti-293 i ununsepti-294.
Per fer possibles estudis sobre la química de l’ununpenti seria necessària la síntesi directa o indirecta d’isòtops més pesants, que tinguin una semivida de l’ordre de segons. Seria el cas de l’ununpenti-291, que podria aconseguir-se indirectament a través de la reacció 249Bk(48Ca,2n)295Uus.
Des de la Mediterrània 