Els empèdocles moderns – Yuri Oganessian (2002) i l’element 118 – ununocti (Uuo)

De moment haurem de deixar aparcada, en aquest sentit, la nostra sèrie, a l’espera de poden substituir aquesta i altres caselles amb els noms i símbols definitius. Serà més a llarg termini que podrem entrar en el vuitè període d’elements. Tard o d’hora, però, aquest vuitè període s’incorporarà a la taula periòdica. Una qüestió digna de reflexió és saber fins quan. Ja hem vist com abans de la Segona Guerra Mundial hi havia dubtes seriosos sobre la possibilitat de sintetitzar elements transurànics, i alguns anuncis després desmentits enfortiren aquest escepticisme. Però no ens interessa tant saber els problemes tècnics per generar nuclis superpesants, o perquè aquests nuclis superpesants tinguin una semivida prou llarga com per donar lloc a àtoms (10-14 s, segons l’estimació de la IUPAC). Ja en el 1969, Glenn T. Seaborg començava a treballar teòricament en les propietats dels elements hipotètics del període 8. En el 1971, aprofitant el model de Pekka Pyykkö, Fricke et al. hipotetitzaven com hauria de ser la taula periòdica dels elements fins a l’element 172 (unseptibi, Usb). El model de Pyykkö s’aparta del “principi Aufbau” en contemplar les desviacions degudes a efectes relativístics. Richard Feynman féu famós un límit dels elements superpesants en 137, justificat per una interpretació de l’equació de Dirac (1928), que descriu l’equació d’ona en el marc de la teoria de la relativitat general. El nombre 137 deriva de l’invers aproximat de la constant d’estructura fina. Arthur Eddington, en el 1929, va arribar a conjecturar que la constant d’estructura fina tenia un valor exacte de 1/137. Encara que en els anys 1940, hom havia comprovar que aquesta fracció no s’ajustava al valor experimental de la constant, el cert és que seria seductor pensar l’untrisepti com el “non plus ultra” de la taula periòdica. Això deixaria el període 8 com un període inconclús. L’untrisepti ha rebut el nom informal de “feynmani”. No són pocs els qui pensen que la taula periòdica efectiva podria concloure fins i tot abans: John Emsley estimà que no hi hauria àtoms possibles de Z > 128. Prenent el mateix raonament de Feynman, a partir de l’equació de Dirac, hom ha pensat en un límit superior, de Z = 173, que coincidiria amb la fi del període 8. Albert Khazan, en canvi, estimà la fi de la taula periòdica en Z = 155. Walter Greiner és de l’opinió que la taula periòdica és il•limitada. Segons aquesta idea, els nombres “màgics” que determina l’estabilitat de les combinacions de protons i neutrons potser permetrien un nombre indefinit d’“illes d’estabilitat”. Amb la tecnologia adequada, doncs, la taula periòdica no deixaria mai de créixer. De moment, però, nosaltres ens aturem en Z = 118.

Taula periòdica proposada per Pekka Pyykkö fins a l’element 172

Yuri Oganessian i la descoberta de l’ununocti

Юрий Цолакович Оганесян

L’ús de projectils de calci-48 obrien la possibilitat al grup de Yuri Oganessian de completar el període 7 d’elements si més no per als valors de Z parells. En el cas de la síntesi de l’element 118, l’ununocti (Uuo) o eka-radó, la diana havia d’ésser de californi-249.

Altres grups havien provat la síntesi de l’ununocti amb altres combinacions. Prenent com a base els càlculs teòrics de Robert Smolańczuk (1999), un grup de recerca del Laboratori Nacional Lawrence de Berkeley començà a treballar en la reacció 208Pb(86Kr,xn)294-xUuo. Si reeixien, podrien detectar dos elements nous, el 118 (de manera directa) i el 116 (de manera indirecta). Feren l’experiment i comunicaren la detecció de tres àtoms de 293118 (a través de la cadena de desintegració: 289116, 285114, 281112, 277110, 273Hs, 269Sg). Publicaren un article a Physical Review Letters. Com que tots els isòtops de la cadena eren descrits per primera vegada, s’imposava un període llarg de revisió. Oficiosament, hom proposà denominar l’element 118 com a “ghiorsium”, en homenatge a Albert Ghiorso, un signant de l’article, amb símbol químic Gh.

La revisió de l’experiment i intents de reproduir-lo en altres laboratoris va topar amb impediments greus. L’any 2000, els investigadors retractaren la seva publicació. Quan, el juny del 2002, s’explicaren els resultats del 1999 com una fabricació de l’investigador principal, Victor Ninov, l’escàndol fou majúscul. Ninov havia fabricat acuradament les dades prenent en consideració les prediccions teòriques. La revisió ulterior d’investigacions anteriors de Ninov tacà de manera general la recerca en elements superpesants.

En el 2002, també feien el seu intent sobre l’element 118, els investigadors de la col•laboració entre l’Institut Conjunt de Recerca Nuclear de Dubna (Yu. Ts. Oganessian, V. K. Utyonkov, Yu. V. Lobanov, F. Sh. Abdullin, A. N. Polyakov, R. N. Sagaidak, I. V. Shirokovsky, Yu. S. Tsyganov, A. A. Voinov, G. G. Gulbekian, S. L. Bogomolov, B. N. Gikal, A. N. Mezentsev, S. Iliev, V. G. Subbotin, A. M. Sukhov, K. Subotic, V. I. Zagrebaev, G. K. Vostokin i M. G. Itkis) i el Laboratori Nacional Lawrence de Livermore (K. J. Moddy, J. B. Patin, D. A. Shaughnessy, M. A. Stoyer, N. J. Stoyer, P. A. Wilk, J. M. Kenneally, J. H. Landrum, J. F. Wild i R. W. Lougheed). Mentre Livermore s’encarregava de la síntesi de la diana de californi, seria a Dubna on es realitzaria la reacció 249Cf(48Ca,xn)297-xUuo. Detectaren dues possibles cadenes d’alfa-desintegració atribuïdes a 294Uuo.

En el 2005, repetiren la reacció, i aconseguiren la detecció de dues cadenes d’alfa-desintegració, atribuïdes també a 294Uuo. Les noves dades refermaven una de les cadenes detectades en el 2002, però no pas tant l’altra. En tot cas, ara ja se sentien prou segurs com per publicar, l’octubre del 2006, un article on reclamaven la prioritat en la síntesi dels elements 118 i 116.

En el 2006, Oganessian et al. publicaven dades sobre l’intent de síntesi d’ununocti, que hauria donat lloc, en dues etapes diferents, a un total de tres o quatre àtoms d’ununocti-294. En la primera reacció, realitzada en el 2002, van passar quatre mesos per a la primera detecció, després d’haver utilitzat un corrent de 4•1019 ions de calci-48.

En el 2007, en declaracions informals, Oganessian digué que entre els noms que podien proposar per a l’element 118 hi havia els de “flyorium” (en homenatge a G. Flyorov, l’epònim del Laboratori Flerov de Reaccions Nuclears) i de “moskovium” (en homenatge a l’Oblast de Moscou).

Barber et al. (2011) examinaven en un report tècnic per a la IUPAC diferents reclamacions de descoberta per als elements 113-116 i 118. Aquest report concedia a la col•laboració Dubna-Livermore la descoberta dels elements 114 i 116. No obstant, per a l’element 118 hom considerava que, sense observacions addicionals dels isòtops pertanyents a la cadena de desintegració de 294118 no era possible confirmar la descoberta. El report, alhora, remarcava la consistència interna de les dades corresponents a tres cadenes d’alfa-desintegració (una del 2002 i les dues del 2005).

Per als elements 114 i 116 es proposaren respectivament els noms de flerovi (en homenatge a Flerov) i de livermori (en homenatge al Laboratori de Livermore).

En el curs de la verificació de la descoberta de l’element 118, hom aconseguí la síntesi directa, a Dubna, de l’isòtop 290116, a través del bombardament d’una diana de curi-245 amb ions de calci-48.

El desembre del 2015, el Comitè Conjunt de la IUPAC-IUPAP reconegué la descoberta dels elements 113, 115, 117-118. La col•laboració Dubna-Livermore tindria el dret de proposar nom i símbol per als elements 115 i 117-118. El cas de l’element 118 té una particularitat. Teòricament es tracta del representant per al període 7 del grup de gasos nobles. Això ha fet que hom especulés amb un nom acabat amb el sufix “-on” (“-ó” en català), per exemple, “moscovó”. No obstant això, no és possible que hom pugui comprovar en els propers mesos que aquest element és efectivament un gas noble. Així doncs, el sufix aplicable serà el comú de “-ium” (“-i” en català), és a dir, per exemple, “moscovi”. En tot cas, no s’ha fet, que jo tingui coneixement, cap proposta oficial de nom i de símbol definitius per a aquest element.

L’ununocti: isòtops i abundància

La massa atòmica estàndard de l’ununocti és de 294 uma, corresponent a la de l’únic isòtops conegut:
– ununocti-294 (294Uuo, 294,21392 uma). Nucli format per 118 protons i 176 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 8,9•10-4 s. Decau a livermori-290, amb emissió d’un nucli d’heli-4.

Hom suposa que alguns isòtops d’ununocti més rics en neutrons tindrien semivides superiors, potser de fins a 10-3 s. De fet, hom creu que entre els isòtops de semivida superior a 294Uuo hi hauria també el 293Uuo i 295Uuo, 296Uuo, 297Uuo (el menys inestable de tots), 298Uuo, 300Uuo, 302Uuo. Altres càlculs situen l’isòtop menys inestable en el 313Uuo.

L’àtom neutre d’ununocti conté 118 electrons, amb una configuració basal d’escorça teòrica de 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d105f146s26p66d107s27p6. És un transactínid, concretament l’eka-radó, és a dir l’element del període 7 per al grup 18 (el grup dels gasos nobles), dincs del bloc p. Hom, però, no té dades empíriques sobre el seu caràcter de gas noble: és un element radioactiu purament artificial i que tan sols es coneix a través dels senyals deixats per un grapat d’àtoms. Els estats d’oxidació més habituals serien +4 i +2, tot i que també se’l podria trobar com a +6, +1, 0 i -1. El radi covalent seria de 1,57•10-10 m.

En condicions estàndars de pressió i temperatura, l’ununocti es presentaria en forma probablement de sòlid o potser de líquid. La densitat de l’ununocti líquid en condicions estàndards seria de 4,9-5,1 kg•m-3.

En condicions estàndards de pressió, l’ununocti bulliria a 320-380 K. Que no sigui gasós en condicions estàndards no preclou que se’l pugui classificar com a gas noble, però també assenyala com s’aparta dels gasos nobles dels períodes inferiors.

La reactivitat teòrica de l’ununocti seria molt superior a la dels gasos nobles per efectes relativístics que alteren la configuració 7s27p6. Això faria més estable la forma diatòmica Uuo2. També hi hauria una major tendència a formar molècules com UuoH, UuoF2, UuoF4, etc.

A hores d’ara, però, poca cosa es pot dir d’empíric de les propietats d’aquest element, ja que no es coneix més del grapat d’àtoms detectats en el Laboratori Flerov de Dubna.

La síntesi de l’ununocti

Hom tan sols ha pogut sintetitzar ununocti-294 a partir de la reacció 249Cf(48Ca,xn)297-xUuo. Aquesta reacció fou assajada amb èxit per primera vegada a Dubna en el 2002.

L’altra reacció que s’ha assajat és la de 208Pb(86Kr,xn)294-xUuo. De mala fama pel cas Ninov, ningú no ha reportat fermament cap síntesi a partir d’aquesta reacció. Val a dir, que hom ha comparat de tant en tant els resultats fabricats de Ninov amb resultats empírics i, malgrat algunes discrepàncies, la similitud és remarcable.

Podem esmentar una sèrie de reaccions que, encara no ha assajades, podrien ser interessants per a la síntesi d’altres isòtops d’ununocti:
160Gd(136Xe,xn)296-xUuo.
232Th(64Ni,xn)296-xUuo.
238U(58Fe,xn)296-xUuo.
244Pu(54Cr,xn)298-xUuo.
248Cm(50Ti,xn)300-xUuo.
252Cf(48Ca,xn)300-xUuo.
257Fm(40Ar,xn)297-xUuo.

Una altra forma d’aconseguir altres isòtops seria a través de la síntesi d’unbinili. Els isòtops 295Ubn, 296Ubn, 298Ubn, 299Ubn i 300Ubn donarien lloc respectivament als isòtops 291, 292, 294, 295 i 296 d’ununocti.

En qualsevol cas, hom no espera aconseguir mai isòtop d’ununocti amb semivides superior al mil•lisegon, la qual cosa faria impossible la caracterització química d’aquest element amb les tècniques actualment imaginables. Som ben bé en una de les fronteres de la ciència i de la tècnica.

Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: