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No confundir con niobio .
Nobelio,  102 No
Nobelio
Pronunciación
Número de masa[259]
Nobelio en la tabla periódica
HidrógenoHelio
LitioBerilioBoroCarbónNitrógenoOxígenoFlúorNeón
SodioMagnesioAluminioSilicioFósforoAzufreCloroArgón
PotasioCalcioEscandioTitanioVanadioCromoManganesoHierroCobaltoNíquelCobreZincGalioGermanioArsénicoSelenioBromoCriptón
RubidioEstroncioItrioCirconioNiobioMolibdenoTecnecioRutenioRodioPaladioPlataCadmioIndioEstañoAntimonioTelurioYodoXenón
CesioBarioLantanoCerioPraseodimioNeodimioPrometeoSamarioEuropioGadolinioTerbioDisprosioHolmioErbioTulioIterbioLutecioHafnioTantalioTungstenoRenioOsmioIridioPlatinoOroMercurio (elemento)TalioDirigirBismutoPolonioAstatineRadón
FrancioRadioActinioTorioProtactinioUranioNeptunioPlutonioAmericioCurioBerkelioCalifornioEinstenioFermioMendelevioNobelioLawrencioRutherfordioDubniumSeaborgioBohriumHassiumMeitnerioDarmstadtiumRoentgenioCopérnicoNihoniumFlerovioMoscoviumLivermoriumTennessineOganesson
Yb
↑
No
↓
(Uph)
mendelevio ← nobelio → lawrencio
Número atómico ( Z )102
Grupogrupo n / a
Períodoperíodo 7
Cuadra  bloque f
Configuración electronica[ Rn ] 5f 14 7s 2
Electrones por capa2, 8, 18, 32, 32, 8, 2
Propiedades físicas
Fase en  STPsólido (previsto) [1]
Punto de fusion1100  K (827 ° C, 1521 ° F) (previsto) [1]
Densidad (cerca de  rt )9,9 (4) g / cm 3 (previsto) [2]
Propiedades atómicas
Estados de oxidación+2 , +3
ElectronegatividadEscala de Pauling: 1.3 (predicho) [3]
Energías de ionización
  • 1 °: 639 [4]  kJ / mol
  • 2do: 1254,3 kJ / mol
  • Tercero: 2605,1 kJ / mol
  • (todos menos el primer estimado)
Otras propiedades
Ocurrencia naturalsintético
Estructura cristalinacara cúbica centrada (fcc)

(predicho) [2]
Número CAS10028-14-5
Historia
Nombrardespués de Alfred Nobel
DescubrimientoInstituto Conjunto de Investigaciones Nucleares (1966)
Isótopos principales del nobelio
IsótopoAbundanciaVida media ( t 1/2 )Modo de decaimientoProducto
253 Nosyn1,6 min80%  α249 Fm
20% β +253 Md
254 Nosyn51 s90% α250 Fm
10% β +254 Md
255 Nosyn3,1 min61% α251 Fm
39% β +255 Md
257 Nosyn25 s99% α253 Fm
1% β +257 Md
259 Nosyn58 min75% α255 Fm
25%  ε259 Md
<10%  SF
Categoría Categoría: Nobelio
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El Nobelio es un elemento químico sintético con el símbolo No y el número atómico 102. Recibe su nombre en honor a Alfred Nobel , el inventor de la dinamita y benefactor de la ciencia. Un metal radiactivo , es el décimo elemento transuránico y es el penúltimo miembro de la serie de actínidos . Como todos los elementos con número atómico superior a 100, el nobelio solo se puede producir en aceleradores de partículas bombardeando elementos más ligeros con partículas cargadas. Se sabe que existen un total de doce isótopos de nobelio ; el más estable es 259 No con una vida media de 58 minutos, pero el 255 No de vida media más corta (vida media de 3,1 minutos) se utiliza con mayor frecuencia en química porque se puede producir a mayor escala.

Los experimentos químicos han confirmado que el nobelio se comporta como un homólogo más pesado del iterbio en la tabla periódica. Las propiedades químicas del nobelio no se conocen por completo: en su mayoría solo se conocen en solución acuosa . Antes del descubrimiento del nobelio, se predijo que mostraría un estado de oxidación estable +2 , así como el estado +3 característico de los otros actínidos: estas predicciones se confirmaron más tarde, ya que el estado +2 es mucho más estable que el estado +3. en solución acuosa y es difícil mantener el nobelio en el estado +3.

En las décadas de 1950 y 1960, muchas afirmaciones sobre el descubrimiento del nobelio se realizaron en laboratorios de Suecia , la Unión Soviética y los Estados Unidos . Aunque los científicos suecos pronto se retractaron de sus afirmaciones, la prioridad del descubrimiento y, por lo tanto, la denominación del elemento fue disputada entre científicos soviéticos y estadounidenses, y no fue hasta 1997 que la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) le dio crédito a la Unión Soviética. equipo con el descubrimiento, pero retuvo nobelium, la propuesta sueca, como el nombre del elemento debido a su uso prolongado en la literatura.

Introducción [ editar ]

Esta sección está transcluida de Introducción a los elementos más pesados . ( editar | historia )
Ver también: Elemento superpesado § Introducción
Una representación gráfica de una reacción de fusión nuclear . Dos núcleos se fusionan en uno y emiten un neutrón . Las reacciones que crearon nuevos elementos en este momento fueron similares, con la única diferencia posible de que a veces se liberaban varios neutrones singulares, o ninguno en absoluto.
Video externo
icono de video Visualización de fusión nuclear fallida, basada en cálculos de la Universidad Nacional de Australia [5]

Los núcleos atómicos más pesados [a] se crean en reacciones nucleares que combinan otros dos núcleos de tamaño desigual [b] en uno; aproximadamente, cuanto más desiguales son los dos núcleos en términos de masa, mayor es la posibilidad de que reaccionen. [11] El material hecho de los núcleos más pesados ​​se convierte en un objetivo, que luego es bombardeado por el haz de núcleos más ligeros. Dos núcleos solo pueden fusionarse en uno si se acercan lo suficiente; normalmente, los núcleos (todos cargados positivamente) se repelen entre sí debido a la repulsión electrostática . La fuerte interacciónpuede superar esta repulsión, pero sólo a una distancia muy corta de un núcleo; Por tanto, los núcleos de los haces se aceleran enormemente para hacer que dicha repulsión sea insignificante en comparación con la velocidad del núcleo del haz. [12] Acercarse por sí solo no es suficiente para que dos núcleos se fusionen: cuando dos núcleos se acercan entre sí, generalmente permanecen juntos durante aproximadamente 10-20  segundos y luego se separan (no necesariamente en la misma composición que antes de la reacción) en lugar de Forman un solo núcleo. [12] [13] Si se produce la fusión, la fusión temporal, denominada núcleo compuesto, es un estado excitado.. Para perder su energía de excitación y alcanzar un estado más estable, un núcleo compuesto se fisiona o expulsa uno o varios neutrones , [c] que se llevan la energía. Esto ocurre aproximadamente entre 10 y 16  segundos después de la colisión inicial. [14] [d]

El rayo atraviesa el objetivo y llega a la siguiente cámara, el separador; si se produce un nuevo núcleo, se transporta con este rayo. [17] En el separador, el núcleo recién producido se separa de otros nucleidos (el del haz original y cualquier otro producto de reacción) [e] y se transfiere a un detector de barrera de superficie , que detiene el núcleo. Se marca la ubicación exacta del próximo impacto en el detector; también están marcadas su energía y la hora de la llegada. [17] La transferencia tarda entre 10 y 6  segundos; para ser detectado, el núcleo debe sobrevivir tanto tiempo. [20] El núcleo se registra de nuevo una vez que se registra su desintegración, y la ubicación, la energía, y se mide el tiempo de decaimiento. [17]

La estabilidad del núcleo es proporcionada por la interacción fuerte. Sin embargo, su alcance es muy corto; a medida que los núcleos se hacen más grandes, su influencia sobre los nucleones más externos ( protones y neutrones) se debilita. Al mismo tiempo, el núcleo se rompe por la repulsión electrostática entre protones, ya que tiene un alcance ilimitado. [21] Los núcleos de los elementos más pesados ​​se predicen teóricamente [22] y hasta ahora se ha observado [23] que se desintegran principalmente a través de modos de desintegración que son causados ​​por dicha repulsión: desintegración alfa y fisión espontánea ; [f] estos modos son predominantes para núcleos de elementos superpesados. Las desintegraciones alfa son registradas por las partículas alfa emitidas , y los productos de la desintegración son fáciles de determinar antes de la desintegración real; si tal desintegración o una serie de desintegraciones consecutivas produce un núcleo conocido, el producto original de una reacción se puede determinar aritméticamente. [g] Sin embargo, la fisión espontánea produce varios núcleos como productos, por lo que el nucleido original no puede determinarse a partir de sus hijas. [h]

La información disponible para los físicos que pretenden sintetizar uno de los elementos más pesados ​​es, por lo tanto, la información recopilada en los detectores: ubicación, energía y tiempo de llegada de una partícula al detector y los de su desintegración. Los físicos analizan estos datos y buscan concluir que efectivamente fue causado por un nuevo elemento y no pudo haber sido causado por un nucleido diferente al que se afirma. A menudo, los datos proporcionados son insuficientes para llegar a la conclusión de que definitivamente se creó un nuevo elemento y no hay otra explicación para los efectos observados; Se han cometido errores en la interpretación de los datos.

Descubrimiento [ editar ]

El elemento recibió su nombre de Alfred Nobel .

El descubrimiento del elemento 102 fue un proceso complicado y fue reclamado por grupos de Suecia , Estados Unidos y la Unión Soviética . El primer informe completo e incontrovertible de su detección solo llegó en 1966 del Instituto Conjunto de Investigación Nuclear en Dubna (entonces en la Unión Soviética). [30]

El primer anuncio del descubrimiento del elemento 102 fue anunciado por físicos del Instituto Nobel de Suecia en 1957. El equipo informó que habían bombardeado un objetivo de curio con iones de carbono 13 durante veinticinco horas en intervalos de media hora. Entre bombardeos, se realizó química de intercambio iónico en el objetivo. Doce de los cincuenta bombardeos contenían muestras que emitían (8,5 ± 0,1)  partículas alfa de MeV , que estaban en gotas que eluían antes que el fermio (número atómico Z  = 100) y el californio ( Z  = 98). La vida mediainformó fue de 10 minutos y se asignó a 251 102 o 253 102, aunque  no se excluyó la posibilidad de que las partículas alfa observadas fueran de un isótopo de mendelevio presuntamente de corta duración ( Z = 101) creado a partir de la captura de electrones del elemento 102. [30] El equipo propuso el nombre nobelium (No) para el nuevo elemento, [31] [32] que fue inmediatamente aprobado por la IUPAC, [33] una decisión que el grupo Dubna caracterizó en 1968 como apresurada. [34] Al año siguiente, los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeleyrepitió el experimento pero no pudieron encontrar ningún evento de 8,5 MeV que no fuera un efecto de fondo. [30]

En 1959, el equipo sueco intentó explicar la incapacidad del equipo de Berkeley para detectar el elemento 102 en 1958, manteniendo que sí lo descubrieron. Sin embargo, trabajos posteriores han demostrado que no existen isótopos de nobelio más ligeros que 259 No (no se podrían haber producido isótopos más pesados ​​en los experimentos suecos) con una vida media de más de 3 minutos, y que los resultados del equipo sueco son probablemente del torio -225. , que tiene una vida media de 8 minutos y rápidamente sufre una desintegración triple alfa a polonio-213, que tiene una energía de desintegración de 8.53612 MeV. Esta hipótesis se ve reforzada por el hecho de que el torio-225 puede producirse fácilmente en la reacción utilizada y no sería separado por los métodos químicos utilizados. El trabajo posterior sobre el nobelio también mostró que el estado divalente es más estable que el trivalente y, por lo tanto, las muestras que emiten las partículas alfa no podrían haber contenido nobelio, ya que el nobelio divalente no habría eluido con los otros actínidos trivalentes. [30] Por lo tanto, el equipo sueco luego se retractó de su reclamo y asoció la actividad a efectos de fondo. [33]

El equipo de Berkeley, formado por Albert Ghiorso , Glenn T. Seaborg , John R. Walton y Torbjørn Sikkeland , reclamó la síntesis del elemento 102 en 1958. El equipo utilizó el nuevo acelerador lineal de iones pesados ​​(HILAC) para bombardear un objetivo de curio (95% 244 Cm y 5% 246 Cm) con iones 13 C y 12 C. No pudieron confirmar la actividad de 8,5 MeV afirmada por los suecos, pero pudieron detectar desintegraciones del fermio-250, supuestamente la hija del 254 102 (producido a partir del curio-246), que tenía una vida media aparente.de ~ 3 s. Más tarde 1963 trabajo Dubna confirmó que 254 102 se podría producir en esta reacción, pero que su vida media era en realidad50 ± 10 s . En 1967, el equipo de Berkeley intentó defender su trabajo, afirmando que el isótopo encontrado era de hecho 250 Fm, pero el isótopo con el que las mediciones de la vida media realmente se relacionaban era el californio-244, nieta de 252 102, producido a partir del curio más abundante. 244. Las diferencias de energía se atribuyeron luego a "problemas de resolución y deriva", aunque estos no se habían informado anteriormente y también deberían haber influido en otros resultados. Los experimentos de 1977 demostraron que el 252 102 de hecho tenía una vida media de 2,3 segundos. Sin embargo, el trabajo de 1973 también mostró que el retroceso de 250 Fm también podría haberse producido fácilmente a partir de la transición isomérica de250 m Fm (vida media 1,8 s) que también podrían haberse formado en la reacción a la energía utilizada. [30] Dado esto, es probable que no se haya producido ningún nobelio en este experimento. [30]

En 1959, el equipo continuó sus estudios y afirmó que pudieron producir un isótopo que decayó predominantemente por la emisión de una partícula alfa de 8,3 MeV, con una vida media de 3 s con una rama de fisión espontánea asociada del 30% . La actividad se asignó inicialmente a 254 102, pero luego se cambió a 252 102. Sin embargo, también señalaron que no era seguro que se hubiera producido nobelio debido a las difíciles condiciones. [30] El equipo de Berkeley decidió adoptar el nombre propuesto del equipo sueco, "nobelium", para el elemento. [33]

244
96Cm
 + 12
6C
 → 256
102No
*
 → 252
102No
 + 4 1
0
norte

Mientras tanto, en Dubna, se llevaron a cabo experimentos en 1958 y 1960 con el objetivo de sintetizar también el elemento 102. El primer experimento de 1958 bombardeó plutonio-239 y -241 con iones de oxígeno-16 . Se observaron algunas desintegraciones alfa con energías de poco más de 8,5 MeV, y se asignaron a 251,252,253 102, aunque el equipo escribió que no se podía descartar la formación de isótopos a partir de impurezas de plomo o bismuto (que no producirían nobelio). Si bien experimentos posteriores en 1958 señalaron que se podían producir nuevos isótopos a partir del mercurio , el talio, plomo, o impurezas de bismuto, los científicos aún mantuvieron su conclusión de que el elemento 102 podría producirse a partir de esta reacción, mencionando una vida media de menos de 30 segundos y una energía de desintegración de (8,8 ± 0,5) MeV. Los experimentos posteriores de 1960 demostraron que se trataba de efectos de fondo. Los experimentos de 1967 también redujeron la energía de desintegración a (8,6 ± 0,4) MeV, pero ambos valores son demasiado altos para posiblemente coincidir con los de 253 No o 254 No. [30] El equipo de Dubna declaró más tarde en 1970 y nuevamente en 1987 que estos resultados eran no concluyente. [30]

En 1961, los científicos de Berkeley afirmaron el descubrimiento del elemento 103 en la reacción del californio con iones de boro y carbono. Afirmaron la producción del isótopo 257 103, y también afirmaron haber sintetizado un isótopo de desintegración alfa del elemento 102 que tenía una vida media de 15 sy energía de desintegración alfa de 8,2 MeV. Asignaron esto a 255 102 sin dar una razón para la asignación. Los valores no concuerdan con los que ahora se conocen para 255 No, aunque sí concuerdan con los que ahora se conocen para 257 No, y aunque este isótopo probablemente jugó un papel en este experimento, su descubrimiento no fue concluyente. [30]

El trabajo sobre el elemento 102 también continuó en Dubna, y en 1964, se llevaron a cabo experimentos allí para detectar las hijas de la desintegración alfa de los isótopos del elemento 102 sintetizando el elemento 102 a partir de la reacción de un objetivo de uranio-238 con iones de neón . Los productos se transportaron a lo largo de una lámina colectora de plata y se purificaron químicamente, y se detectaron los isótopos 250 Fm y 252 Fm. El rendimiento de 252 Fm se interpretó como evidencia de que su padre 256102 también se sintetizó: como se observó que también se podrían producir 252 Fm directamente en esta reacción mediante la emisión simultánea de una partícula alfa con el exceso de neutrones, se tomaron las medidas para asegurarse de que252 Fm no pudo ir directamente al florete del receptor. La vida media detectada para 256 102 fue de 8 s, que es mucho más alta que el valor más moderno de 1967 de (3,2 ± 0,2) s. [30] Se realizaron más experimentos en 1966 para 254 102, utilizando las reacciones 243 Am ( 15 N , 4n) 254 102 y 238 U ( 22 Ne, 6n) 254 102, encontrando una vida media de (50 ± 10) s : en ese momento no se entendía la discrepancia entre este valor y el valor anterior de Berkeley, aunque un trabajo posterior demostró que la formación del isómero 250mFm fue menos probable en los experimentos de Dubna que en los de Berkeley. En retrospectiva, los resultados de Dubna en 254 102 probablemente eran correctos y ahora pueden considerarse una detección concluyente del elemento 102. [30]

Otro experimento muy convincente de Dubna se publicó en 1966, nuevamente usando las mismas dos reacciones, que concluyeron que 254 102 tenían una vida media mucho más larga que los 3 segundos afirmados por Berkeley. [30] Trabajos posteriores en 1967 en Berkeley y 1971 en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge confirmaron completamente el descubrimiento del elemento 102 y aclararon observaciones anteriores. [33] En diciembre de 1966, el grupo de Berkeley repitió los experimentos de Dubna y los confirmó por completo, y utilizó estos datos para finalmente asignar correctamente los isótopos que habían sintetizado previamente pero que aún no podían identificar en ese momento, por lo que afirmaron haber descubierto el nobelio en 1958 a 1961. [33]

238
92U
 + 22
10Nordeste
 → 260
102No
*
 → 254
102No
 + 6 1
0
norte

En 1969, el equipo de Dubna llevó a cabo experimentos químicos en el elemento 102 y concluyó que se comportaba como el homólogo más pesado del iterbio . Los científicos rusos propusieron el nombre joliotium (Jo) para el nuevo elemento en honor a Irène Joliot-Curie , quien había fallecido recientemente, creando una controversia sobre el nombre del elemento que no se resolvería durante varias décadas, y cada grupo utilizó sus propios nombres propuestos. [33]

En 1992, el IUPAC - IUPAP Transfermium Working Group (TWG) reevaluó las afirmaciones del descubrimiento y concluyó que solo el trabajo de Dubna de 1966 detectó y asignó correctamente las desintegraciones a los núcleos con número atómico 102 en ese momento. Por lo tanto, el equipo de Dubna es oficialmente reconocido como el descubridor del nobelio, aunque es posible que fuera detectado en Berkeley en 1959. [30] Esta decisión fue criticada por Berkeley al año siguiente, calificando la reapertura de los casos de los elementos 101 al 103 como un "Inútil pérdida de tiempo", mientras que Dubna estuvo de acuerdo con la decisión de la IUPAC. [34]

En 1994, como parte de un intento de resolución de la controversia sobre la denominación de elementos, la IUPAC ratificó los nombres de los elementos 101-109. Para el elemento 102, ratificó el nombre nobelium (No) sobre la base de que se había afianzado en la literatura a lo largo de 30 años y que Alfred Nobel debería ser conmemorado de esta manera. [35] Debido a las protestas por los nombres de 1994, que en su mayoría no respetaron las elecciones de los descubridores, se produjo un período de comentarios, y en 1995 la IUPAC nombró el elemento 102 flerovium (Fl) como parte de una nueva propuesta, en honor a Georgy Flyorov o su homónimo Laboratorio de Reacciones Nucleares Flerov . [36]Esta propuesta tampoco fue aceptada, y en 1997 se restauró el nombre nobelium . [35] Hoy el nombre flerovium , con el mismo símbolo, se refiere al elemento 114 . [37]

Características [ editar ]

Físico [ editar ]

Energía requerida para promover un electrón f a la subcapa d para los lantánidos y actínidos del bloque f. Por encima de alrededor de 210 kJ / mol, esta energía es demasiado alta para ser proporcionada por la mayor energía cristalina del estado trivalente y, por lo tanto, el einstenio, el fermio y el mendelevio forman metales divalentes como los lantánidos europio e iterbio . También se espera que el Nobelio forme un metal divalente, pero esto aún no se ha confirmado. [38]

En la tabla periódica , el nobelio se encuentra a la derecha del mendelevio actínido , a la izquierda del actínido lawrencio y debajo del lantánido iterbio . El metal de Nobelio aún no se ha preparado a granel y actualmente es imposible prepararlo a granel. [39] No obstante, se han realizado una serie de predicciones y algunos resultados experimentales preliminares con respecto a sus propiedades. [39]

Los lantánidos y actínidos, en estado metálico, pueden existir como metales divalentes (como europio e iterbio ) o trivalentes (la mayoría de los demás lantánidos). Los primeros tienen configuraciones f n s 2 , mientras que los segundos tienen configuraciones f n −1 d 1 s 2 . En 1975, Johansson y Rosengren examinaron los valores medidos y pronosticados para las energías cohesivas ( entalpías de cristalización) de los lantánidos y actínidos metálicos , tanto como metales divalentes como trivalentes. [40] [41]La conclusión fue que el aumento de energía de enlace de la configuración [Rn] 5f 13 6d 1 7s 2 sobre la configuración [Rn] 5f 14 7s 2 para el nobelio no fue suficiente para compensar la energía necesaria para promover un electrón 5f a 6d, como También es cierto para los actínidos muy tardíos: por lo tanto , se esperaba que el einstenio , el fermio , el mendelevio y el nobelio fueran metales divalentes, aunque para el nobelio esta predicción aún no se ha confirmado. [40] El creciente predominio del estado divalente mucho antes de que concluya la serie de actínidos se atribuye al relativistaestabilización de los electrones 5f, que aumenta con el aumento del número atómico: un efecto de esto es que el nobelio es predominantemente divalente en lugar de trivalente, a diferencia de todos los demás lantánidos y actínidos. [42] En 1986, se estimó que el metal nobelio tenía una entalpía de sublimación entre 126 kJ / mol, un valor cercano a los valores del einstenio, fermio y mendelevio y apoya la teoría de que el nobelio formaría un metal divalente. [39] Al igual que los otros actínidos tardíos divalentes (excepto el lawrencio una vez más trivalente), el nobelio metálico debe asumir una estructura cristalina cúbica centrada en las caras . [2] El nobelio divalente debe tener un radio metálico de aproximadamente 197 pm . [39] Se ha predicho que el punto de fusión del Nobelio será de 827 ° C, el mismo valor que el estimado para el elemento vecino mendelevio. [43] Se prevé que su densidad sea de alrededor de 9,9 ± 0,4 g / cm 3 . [2]

Química [ editar ]

La química del nobelio no está completamente caracterizada y se conoce solo en solución acuosa, en la que puede asumir los estados de oxidación +3 o +2 , siendo este último más estable. [31] Antes del descubrimiento del nobelio, se esperaba en gran medida que, en solución, se comportara como los otros actínidos, predominando el estado trivalente; sin embargo, Seaborg predijo en 1949 que el estado +2 también sería relativamente estable para el nobelio, ya que el ion No 2+ tendría la configuración electrónica del estado fundamental [Rn] 5f 14 , incluida la capa estable de relleno 5f 14 . Pasaron diecinueve años antes de que se confirmara esta predicción. [44]

En 1967, se llevaron a cabo experimentos para comparar el comportamiento químico del nobelio con el del terbio , californio y fermio . Los cuatro elementos reaccionaron con cloro y los cloruros resultantes se depositaron a lo largo de un tubo, a lo largo del cual fueron transportados por un gas. Se encontró que el cloruro de nobelio producido estaba fuertemente adsorbido en superficies sólidas, demostrando que no era muy volátil , como los cloruros de los otros tres elementos investigados. Sin embargo, se esperaba que tanto el NoCl 2 como el NoCl 3 exhibieran un comportamiento no volátil y, por lo tanto, este experimento no fue concluyente en cuanto a cuál era el estado de oxidación preferido del nobelio.[44] La determinación de que el nobelio favorecía el estado +2 tuvo que esperar hasta el año siguiente, cuandose llevaron a cabo experimentos de cromatografía de intercambio catiónico y coprecipitación en alrededor de cincuenta mil 255 átomos No, encontrando que se comportaba de manera diferente a los otros actínidos y más. como los metales alcalinotérreos divalentes. Esto demostró que en solución acuosa, el nobelio es más estable en estado divalente cuandono hay oxidantes fuertes. [44] Experimentos posteriores en 1974 mostraron que el nobelio eluía con los metales alcalinotérreos, entre Ca 2+ y Sr 2+ . [44]El Nobelio es el único elemento de bloque f conocido para el cual el estado +2 es el más común y estable en solución acuosa. Esto ocurre debido a la gran brecha de energía entre los orbitales 5f y 6d al final de la serie de actínidos. [45]

Se espera que la estabilización relativista de la subcapa 7s desestabilice en gran medida el dihidruro de nobelio, NoH 2 , y la estabilización relativista del spinor 7p 1/2 sobre el spinor 6d 3/2 significa que los estados excitados en los átomos de nobelio tienen una contribución de 7s y 7p en lugar de la contribución esperada de 6d. Las largas distancias No-H en la molécula de NoH 2 y la transferencia de carga significativa conducen a una ionicidad extrema con un momento dipolar de 5,94  D para esta molécula. En esta molécula, se espera que el nobelio exhiba un comportamiento similar al de un grupo principal , actuando específicamente como un metal alcalinotérreo con su n s 2configuración de capa de valencia y orbitales 5f en forma de núcleo. [46]

La capacidad de complejación del Nobelio con iones de cloruro es muy similar a la del bario , que se compleja de manera bastante débil. [44] Su capacidad para formar complejos con citrato , oxalato y acetato en una solución acuosa de nitrato de amonio 0,5 M  está entre la del calcio y el estroncio, aunque es algo más cercana a la del estroncio. [44]

El potencial de reducción estándar del par E ° (No 3+ → No 2+ ) se estimó en 1967 entre +1,4 y +1,5  V ; [44] Más tarde se descubrió en 2009 que era solo de +0,75 V. [47] El valor positivo muestra que No 2+ es más estable que No 3+ y que No 3+ es un buen agente oxidante. Si bien los valores citados para E ° (No 2+ → No 0 ) y E ° (No 3+ → No 0 ) varían entre las fuentes, las estimaciones estándar aceptadas son −2,61 y −1,26 V. [44]Se ha predicho que el valor del par E ° (No 4+ → No 3+ ) sería +6,5 V. [44] Se estima que las energías de Gibbs de formación para No 3+ y No 2+ son −342 y −480  kJ / mol , respectivamente. [44]

Atómico [ editar ]

Un átomo de nobelio tiene 102 electrones, de los cuales tres pueden actuar como electrones de valencia . Se espera que estén dispuestos en la configuración [Rn] 5f 14 7s 2 ( símbolo del término del estado fundamental 1 S 0 ), aunque la verificación experimental de esta configuración electrónica aún no se había realizado en 2006. [39] En la formación de compuestos, todos los tres electrones de valencia pueden perderse, dejando un núcleo [Rn] 5f 13 : esto se ajusta a la tendencia establecida por los otros actínidos con sus configuraciones de electrones [Rn] 5f n en el estado tripositivo. Sin embargo, es más probable que sólo se pierdan dos electrones de valencia, dejando un [Rn] 5f 14 estable.núcleo con una cáscara llena de 5f 14 . Se midió que el primer potencial de ionización del nobelio era como máximo (6,65 ± 0,07)  eV en 1974, basándose en el supuesto de que los electrones 7s se ionizarían antes que los 5f; [48] este valor aún no se ha refinado más debido a la escasez de nobelio y la alta radiactividad. [49] El radio iónico de la hexacoordinada y octacoordinada No 3+ se había estimado preliminarmente en 1978 en alrededor de 90 y 102 pm respectivamente; [44] Se ha encontrado experimentalmente que el radio iónico de No 2+ es de 100 pm con dos cifras significativas . [39] ElLa entalpía de hidratación de No 2+ se ha calculado como 1486 kJ / mol. [44]

Isótopos [ editar ]

Artículo principal: Isótopos del nobelio

Se conocen doce isótopos de nobelio, con números de masa 250-260 y 262; todos son radiactivos. [50] Además, los isómeros nucleares son conocidos por números de masa 251, 253 y 254. [51] [52] De estos, el isótopo de vida más larga es 259 No con una vida media de 58 minutos, y el de vida más larga isómero es 251m No con una vida media de 1,7 segundos. [51] [52] Sin embargo, se predice que el isótopo 261 No aún no descubierto tendrá una vida media aún más larga de 170 min. [51] [52] Además, los 255 de corta duraciónNo (semivida de 3,1 minutos) se utiliza con más frecuencia en la experimentación química porque se puede producir en mayores cantidades a partir de la irradiación de californio-249 con iones de carbono-12 . [50] Después de 259 No y 255 No, los siguientes isótopos de nobelio más estables son 253 No (semivida 1,62 minutos), 254 No (51  segundos ), 257 No (25 segundos), 256 No (2,91 segundos) y 252 No (2,57 segundos). [50] [51] [52]Todos los isótopos de nobelio restantes tienen vidas medias que son inferiores a un segundo, y el isótopo de nobelio conocido de vida más corta ( 250 No) tiene una vida media de solo 0,25  milisegundos . [50] [51] [52] El isótopo 254 No es especialmente interesante teóricamente ya que se encuentra en medio de una serie de núcleos prolatos de 231 Pa a 279 Rg , y la formación de sus isómeros nucleares (de los cuales dos son conocidos) está controlado por orbitales de protones como 2f 5/2 que se encuentran justo encima de la capa de protones esférica; se puede sintetizar en la reacción de 208Pb con 48 Ca. [53]

Las vidas medias de los isótopos de nobelio aumentan suavemente de 250 No a 253 No. Sin embargo, aparece una caída en 254 No, y más allá de esto, las vidas medias de los isótopos pares-pares de nobelio disminuyen bruscamente a medida que la fisión espontánea se convierte en el modo de desintegración dominante. Por ejemplo, la vida media de 256 No es de casi tres segundos, pero la de 258 No es de solo 1,2 milisegundos. [50] [51] [52] Esto muestra que en el nobelio, la repulsión mutua de protones plantea un límite a la región de núcleos de larga vida en la serie de actínidos . [54]Los isótopos impares de nobelio en su mayoría continúan teniendo vidas medias más largas a medida que aumenta su número de masas, con una caída en la tendencia en 257 No. [50] [51] [52]

Preparación y purificación [ editar ]

Los isótopos del nobelio se producen principalmente bombardeando objetivos de actínidos ( uranio , plutonio , curio , californio o einstenio ), con la excepción del nobelio-262, que se produce como hijo del lawrencio-262. [50] El isótopo más utilizado, 255 No, se puede producir bombardeando curio -248 o californio-249 con carbono-12: el último método es más común. Irradiar un objetivo de 350  μg  cm −2 de californio-249 con tres billones (3 × 10 12 ) 73  MeVLos iones de carbono-12 por segundo durante diez minutos pueden producir alrededor de 1200 átomos de nobelio-255. [50]

Una vez que se produce el nobelio-255, se puede separar de una manera similar a la que se usa para purificar el mendelevio actínido vecino. El impulso de retroceso de los átomos de nobelio-255 producidos se utiliza para alejarlos físicamente del objetivo del que se producen, llevándolos a una fina lámina de metal (generalmente berilio , aluminio , platino u oro ) justo detrás del objetivo. en el vacío: esto generalmente se combina atrapando los átomos de nobelio en una atmósfera de gas (frecuentemente helio ) y llevándolos junto con un chorro de gas desde una pequeña abertura en la cámara de reacción. Usando un tubo capilar largo e incluyendo cloruro de potasioaerosoles en el gas helio, los átomos de nobelio pueden transportarse a decenas de metros . [55] La fina capa de nobelio recogida en la lámina se puede quitar con ácido diluido sin disolver completamente la lámina. [55] El nobelio se puede aislar aprovechando su tendencia a formar el estado divalente, a diferencia de los otros actínidos trivalentes: en condiciones de elución típicamente utilizadas ( ácido bis- (2-etilhexil) fosfórico (HDEHP) como fase orgánica estacionaria y 0,05 M  ácido clorhídrico como fase acuosa móvil, o usando ácido clorhídrico 3 M como eluyente del intercambio catiónicocolumnas de resina), el nobelio pasará a través de la columna y eluirá mientras los otros actínidos trivalentes permanecen en la columna. [55] Sin embargo, si se usa una lámina de oro "captadora" directa, el proceso se complica por la necesidad de separar el oro usando cromatografía de intercambio aniónico antes de aislar el nobelio por elución de columnas de extracción cromatográfica usando HDEHP. [55]

Notas [ editar ]

  1. ^ En física nuclear , un elemento se llama pesado si su número atómico es alto; el plomo (elemento 82) es un ejemplo de un elemento tan pesado. El término "elementos superpesados" se refiere típicamente a elementos con número atómico mayor que 103 (aunque existen otras definiciones, como número atómico mayor que 100 [6] o 112 ; [7] a veces, el término se presenta como equivalente al término "transactínido", que pone un límite superior antes del comienzo de laseriehipotética de superactínidos ). [8] Los términos "isótopos pesados" (de un elemento dado) y "núcleos pesados" significan lo que podría entenderse en el lenguaje común: isótopos de gran masa (para el elemento dado) y núcleos de gran masa, respectivamente.
  2. ^ En 2009, un equipo de JINR dirigido por Oganessian publicó los resultados de su intento de crear hassium en unareacciónsimétrica 136 Xe +  136 Xe. No pudieron observar un solo átomo en tal reacción, poniendo el límite superior en la sección transversal, la medida de probabilidad de una reacción nuclear, como 2.5  pb . [9] En comparación, la reacción que resultó en el descubrimiento de hassio, 208 Pb + 58 Fe, tenía una sección transversal de ~ 20 pb (más específicamente, 19+19
    −11     pb), según lo estimado por los descubridores. [10]
  3. ^ Cuanto mayor es la energía de excitación, más neutrones se expulsan. Si la energía de excitación es menor que la energía que une cada neutrón al resto del núcleo, no se emiten neutrones; en cambio, el núcleo compuesto se desexcita emitiendo un rayo gamma . [14]
  4. ^ La definición del Grupo de Trabajo Conjunto IUPAC / IUPAP establece que un elemento químico solo puede reconocerse como descubierto si un núcleo del mismo no se ha descompuesto en 10-14 segundos. Este valor se eligió como una estimación del tiempo que tarda un núcleo en adquirir sus electrones externosy mostrar así sus propiedades químicas. [15] Esta cifra también marca el límite superior generalmente aceptado para la vida útil de un núcleo compuesto. [dieciséis]
  5. ^ Esta separación se basa en que los núcleos resultantes se mueven más allá del objetivo más lentamente que los núcleos del haz sin reaccionar. El separador contiene campos eléctricos y magnéticos cuyos efectos sobre una partícula en movimiento se cancelan para una velocidad específica de una partícula. [18] Dicha separación también puede ser ayudada por una medición del tiempo de vuelo y una medición de la energía de retroceso; una combinación de los dos puede permitir estimar la masa de un núcleo. [19]
  6. ^ No todos los modos de desintegración son causados ​​por repulsión electrostática. Por ejemplo, la desintegración beta es causada por la interacción débil . [24]
  7. ^ Dado que la masa de un núcleo no se mide directamente, sino que se calcula a partir de la de otro núcleo, dicha medición se denomina indirecta. Las mediciones directas también son posibles, pero en su mayor parte no han estado disponibles para los núcleos más pesados. [25] La primera medición directa de la masa de un núcleo superpesado se informó en 2018 en LBNL. [26] La masa se determinó a partir de la ubicación de un núcleo después de la transferencia (la ubicación ayuda a determinar su trayectoria, que está vinculada a la relación masa-carga del núcleo, ya que la transferencia se realizó en presencia de un imán). [27]
  8. ↑ La fisión espontánea fue descubierta por el físico soviético Georgy Flerov , [28] un destacado científico del JINR, por lo que fue un "caballo de batalla" para la instalación. [29] Por el contrario, los científicos de LBL creían que la información de fisión no era suficiente para afirmar la síntesis de un elemento. Creían que la fisión espontánea no se había estudiado lo suficiente como para usarla para la identificación de un nuevo elemento, ya que existía la dificultad de establecer que un núcleo compuesto solo había expulsado neutrones y no partículas cargadas como protones o partículas alfa. [16] Por lo tanto, prefirieron vincular nuevos isótopos a los ya conocidos mediante sucesivas desintegraciones alfa. [28]

Referencias [ editar ]

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Enlaces externos [ editar ]

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