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Oganesson,  118 Og
Oganesson
Pronunciación
Aparienciametálico (predicho)
Número de masa[294]
Oganesson en la tabla periódica
HidrógenoHelio
LitioBerilioBoroCarbónNitrógenoOxígenoFlúorNeón
SodioMagnesioAluminioSilicioFósforoAzufreCloroArgón
PotasioCalcioEscandioTitanioVanadioCromoManganesoHierroCobaltoNíquelCobreZincGalioGermanioArsénicoSelenioBromoCriptón
RubidioEstroncioItrioCirconioNiobioMolibdenoTecnecioRutenioRodioPaladioPlataCadmioIndioEstañoAntimonioTelurioYodoXenón
CesioBarioLantanoCerioPraseodimioNeodimioPrometeoSamarioEuropioGadolinioTerbioDisprosioHolmioErbioTulioIterbioLutecioHafnioTantalioTungstenoRenioOsmioIridioPlatinoOroMercurio (elemento)TalioDirigirBismutoPolonioAstatineRadón
FrancioRadioActinioTorioProtactinioUranioNeptunioPlutonioAmericioCurioBerkelioCalifornioEinstenioFermioMendelevioNobelioLawrencioRutherfordioDubniumSeaborgioBohriumHassiumMeitnerioDarmstadtiumRoentgenioCopérnicoNihoniumFlerovioMoscoviumLivermoriumTennessineOganesson
Rn
↑
Og
↓
(Usb)
tennessine ← oganesson → ununennium
Número atómico ( Z )118
Grupogrupo 18 (gases nobles)
Períodoperíodo 7
Cuadra  bloque p
Configuración electronica[ Rn ] 5f 14 6d 10 7s 2 7p 6 (predicho) [3] [4]
Electrones por capa2, 8, 18, 32, 32, 18, 8 (predicho)
Propiedades físicas
Fase en  STPsólido (previsto) [5]
Punto de fusion325 ± 15  K ( 52 ± 15  ° C, 125 ± 27  ° F) (predicho) [5]
Punto de ebullición450 ± 10  K ( 177 ± 10  ° C, 350 ± 18  ° F) (predicho) [5]
Densidad (cerca de  rt )6,6 a 7,4 g / cm 3 (previsto) [5]
Punto crítico439 K, 6,8 MPa (extrapolado) [6]
Calor de fusión23,5  kJ / mol (extrapolado) [6]
Calor de vaporización19,4 kJ / mol (extrapolado) [6]
Propiedades atómicas
Estados de oxidación(−1), [4] (0), (+1), [7] ( +2 ), [8] ( +4 ), [8] (+6) [4] (predicho)
Energías de ionización
  • Primero: 860,1 kJ / mol (previsto) [9]
  • 2do: 1560 kJ / mol (predicho) [10]
Radio atómicoempírico: 152  pm (previsto) [11]
Radio covalente157 pm (previsto) [12]
Otras propiedades
Ocurrencia naturalsintético
Estructura cristalinacara cúbica centrada (fcc)

(extrapolado) [13]
Número CAS54144-19-3
Historia
Nombrardespués de Yuri Oganessian
PredicciónHans Peter Jørgen Julius Thomsen (1895)
DescubrimientoInstituto Conjunto de Investigación Nuclear y Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (2002)
Isótopos principales de oganesson
IsótopoAbundanciaVida media ( t 1/2 )Modo de decaimientoProducto
294 Og [14]syn0,69 ms [15]α290 Lv
SF
Categoría Categoría: Oganesson
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Oganesson es un elemento químico sintético con el símbolo Og y número atómico 118. Fue sintetizado por primera vez en 2002 en el Instituto Conjunto de Investigación Nuclear (JINR) en Dubna , cerca de Moscú , Rusia, por un equipo conjunto de científicos rusos y estadounidenses. En diciembre de 2015, fue reconocido como uno de los cuatro nuevos elementos por el Grupo de Trabajo Conjunto de los organismos científicos internacionales IUPAC e IUPAP . Fue nombrado formalmente el 28 de noviembre de 2016. [16] [17] El nombre honra al físico nuclear Yuri Oganessian , quien jugó un papel destacado en el descubrimiento de los elementos más pesados ​​de la tabla periódica. Es uno de los dos únicos elementos que llevan el nombre de una persona que estaba viva en el momento del nombramiento, el otro es el seaborgio y el único elemento cuyo homónimo está vivo en la actualidad. [18]

Oganesson tiene el número atómico más alto y la masa atómica más alta de todos los elementos conocidos. El átomo radiactivo de oganesson es muy inestable y, desde 2005, solo se han detectado cinco (posiblemente seis) átomos del isótopo oganesson-294 . [19] Aunque esto permitió muy poca caracterización experimental de sus propiedades y posibles compuestos , los cálculos teóricos han dado lugar a muchas predicciones, incluidas algunas sorprendentes. Por ejemplo, aunque el oganesson es miembro del grupo 18 (los gases nobles ), el primer elemento sintético en serlo, puede ser significativamente reactivo, a diferencia de todos los demás elementos de ese grupo. [3]Anteriormente se pensaba que era un gas en condiciones normales, pero ahora se predice que es un sólido debido a los efectos relativistas . [3] En la tabla periódica de los elementos es un elemento de bloque p y el último del período 7 .

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 una fusión nuclear fallida, basada en cálculos de la Universidad Nacional de Australia [20]

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. [26] 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 solo 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. [27] 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. [27] [28] 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. [29] [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. [32] 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. [32] La transferencia tarda entre 10 y 6  segundos; para ser detectado, el núcleo debe sobrevivir tanto tiempo. [35] 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. [32]

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. [36] Los núcleos de los elementos más pesados ​​se predicen teóricamente [37] y hasta ahora se ha observado [38] 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. [I]

Historia [ editar ]

Ver también: Cronología de los descubrimientos de elementos químicos

Especulación temprana [ editar ]

La posibilidad de un séptimo gas noble , después del helio , el neón , el argón , el criptón , el xenón y el radón , se consideró casi tan pronto como se descubrió el grupo de los gases nobles. El químico danés Hans Peter Jørgen Julius Thomsen predijo en abril de 1895, un año después del descubrimiento del argón, que había toda una serie de gases químicamente inertes similares al argón que tendrían un puente entre los grupos halógeno y de metales alcalinos : esperaba que el séptimo de este serie pondría fin a un período de 32 elementos que contenía torio y uranioy tienen un peso atómico de 292, cercano a los 294 ahora conocidos para el primer y único isótopo confirmado de oganesson. [50] El físico danés Niels Bohr señaló en 1922 que este séptimo gas noble debería tener el número atómico 118 y predijo su estructura electrónica como 2, 8, 18, 32, 32, 18, 8, coincidiendo con las predicciones modernas. [51] Después de esto, el químico alemán Aristid von Grosse escribió un artículo en 1965 prediciendo las probables propiedades del elemento 118. Pasaron 107 años desde la predicción de Thomsen antes de que la oganesson fuera sintetizada con éxito, aunque sus propiedades químicas no han sido investigadas para determinar si se comporta como el congénere más pesado del radón. [10]En un artículo de 1975, el químico estadounidense Kenneth Pitzer sugirió que el elemento 118 debería ser un gas o un líquido volátil debido a los efectos relativistas . [52]

Reclamaciones de descubrimiento no confirmadas [ editar ]

A finales de 1998, el físico polaco Robert Smolańczuk publicó cálculos sobre la fusión de núcleos atómicos hacia la síntesis de átomos superpesados , incluido el oganesson. [53] Sus cálculos sugirieron que podría ser posible fabricar el elemento 118 fusionando plomo con criptón en condiciones cuidadosamente controladas, y que la probabilidad de fusión ( sección transversal ) de esa reacción estaría cerca de la reacción de plomo- cromo que había producido el elemento. 106, seaborgio . Esto contradecía las predicciones de que las secciones transversales para reacciones con plomo o bismutolos objetivos bajarían exponencialmente a medida que aumentara el número atómico de los elementos resultantes. [53]

En 1999, investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley hicieron uso de estas predicciones y anunciaron el descubrimiento de los elementos 118 y 116 , en un artículo publicado en Physical Review Letters , [54] y muy poco después de que se publicaran los resultados en Science . [55] Los investigadores informaron que habían realizado la reacción

208 82Pb + 86 36Kr → 293
118Og
 + norte.

En 2001, publicaron una retractación después de que los investigadores de otros laboratorios no pudieron duplicar los resultados y el laboratorio de Berkeley tampoco pudo duplicarlos. [56] En junio de 2002, el director del laboratorio anunció que la afirmación original del descubrimiento de estos dos elementos se había basado en datos fabricados por el autor principal Victor Ninov . [57] [58] Los resultados experimentales más recientes y las predicciones teóricas han confirmado la disminución exponencial en las secciones transversales con objetivos de plomo y bismuto a medida que aumenta el número atómico del nucleido resultante. [59]

Informes de descubrimiento [ editar ]

La primera desintegración genuina de átomos de oganesson se observó en 2002 en el Instituto Conjunto de Investigación Nuclear (JINR) en Dubna , Rusia, por un equipo conjunto de científicos rusos y estadounidenses. Encabezado por Yuri Oganessian , un físico nuclear ruso de etnia armenia, el equipo incluía a científicos estadounidenses del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore , California. [60] El descubrimiento no se anunció de inmediato, porque la energía de desintegración de 294 Og coincidió con la de 212m Po, una impureza común producida en reacciones de fusión destinadas a producir elementos superpesados, por lo que el anuncio se retrasó hasta después de un experimento de confirmación de 2005 destinado a producir más átomos de oganesson. [61] El experimento de 2005 utilizó una energía de haz diferente (251 MeV en lugar de 245 MeV) y un espesor objetivo (0,34 mg / cm 2 en lugar de 0,23 mg / cm 2 ). [14] El 9 de octubre de 2006, los investigadores anunciaron [14] que habían detectado indirectamente un total de tres (posiblemente cuatro) núcleos de oganesson-294 (uno o dos en 2002 [62] y dos más en 2005) producidos a través de colisiones de californio -249 átomos e iones calcio-48 . [63][64] [65] [66] [67]

249 98Cf + 48 20California → 294 118Og + 3 norte.
Vía de desintegración radiactiva del isótopo oganesson-294. [14] La energía de desintegración y la vida media promedio se dan para el isótopo padre y cada isótopo hijo . La fracción de átomos que experimentan fisión espontánea (SF) se muestra en verde.

En 2011, la IUPAC evaluó los resultados de 2006 de la colaboración Dubna-Livermore y concluyó: "Los tres eventos reportados para el isótopo Z = 118 tienen una redundancia interna muy buena pero sin anclaje a núcleos conocidos no satisfacen los criterios para el descubrimiento". [68]

Debido a la probabilidad de reacción de fusión muy pequeña (la sección transversal de fusión es ~ 0.3-0.6  pb o(3-6) × 10 −41  m 2 ) el experimento duró cuatro meses e implicó una dosis de haz de2.5 × 10 19 iones de calcio que tuvieron que dispararse al objetivo de californio para producir el primer evento registrado que se cree que es la síntesis de oganesson. [69] No obstante, los investigadores estaban muy seguros de que los resultados no eran un falso positivo , ya que se estimó que la probabilidad de que las detecciones fueran eventos aleatorios era inferior a una parte en100 000 . [70]

En los experimentos, se observó la desintegración alfa de tres átomos de oganesson. También se propuso una cuarta desintegración por fisión espontánea directa . Se calculó una vida media de 0,89 ms:294
Og decae en290Lv por decaimiento alfa . Dado que solo había tres núcleos, la vida media derivada de las vidas observadas tiene una gran incertidumbre:0,89+1,07
−0,31 ms . [14]

294
118Og
 → 290
116Lv
 + 4 2Él

La identificación del 294
Los núcleos Og se verificaron creando por separado el núcleo hijo putativo 290
Lv directamente mediante un bombardeo de245Cm con48Iones de Ca ,

245
96Cm
 + 48
20California
 → 290
116Lv
 + 3 norte,

y comprobando que el 290
Lv decay coincidía con la cadena de decaimiento del294
Núcleos Og . [14] El núcleo hijo290
Lv es muy inestable, decayendo con una vida útil de 14 milisegundos en286Fl , que puede experimentar fisión espontánea o desintegración alfa en282Cn , que sufrirá una fisión espontánea. [14]

Confirmación [ editar ]

En diciembre de 2015, el Grupo de Trabajo Conjunto de organismos científicos internacionales Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) y Unión Internacional de Física Pura y Aplicada (IUPAP) reconoció el descubrimiento del elemento y asignó la prioridad del descubrimiento a la colaboración Dubna-Livermore . [71] Esto se debió a dos confirmaciones de 2009 y 2010 de las propiedades de la nieta de 294 Og, 286 Fl, en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley , así como a la observación de otra cadena de deterioro constante de 294 Og por parte del grupo Dubna. en 2012. El objetivo de ese experimento había sido la síntesis de294 Ts a través de la reacción 249 Bk ( 48 Ca, 3n), pero la corta vida media de 249 Bk dio como resultado que una cantidad significativa de la diana decayera a 249 Cf, dando como resultado la síntesis de oganesson en lugar de tennessine . [72]

Desde el 1 de octubre de 2015 hasta el 6 de abril de 2016, el equipo de Dubna realizó un experimento similar con 48 proyectiles Ca dirigidos a un objetivo de californio de isótopos mixtos que contiene 249 Cf, 250 Cf y 251 Cf, con el objetivo de producir los isótopos de oganesson más pesados 295 Og. y 296 Og. Se utilizaron dos energías de haz a 252 MeV y 258 MeV. Solo se vio un átomo en la energía del haz inferior, cuya cadena de desintegración encajaba con la previamente conocida de 294 Og (terminando con la fisión espontánea de 286Fl), y no se observó ninguno a la energía del rayo superior. Luego, el experimento se detuvo, ya que el pegamento de los marcos sectoriales cubrió el objetivo y bloqueó el escape de los residuos de evaporación a los detectores. [73] La producción de 293 Og y su hija 289 Lv, así como el isótopo aún más pesado 297 Og, también es posible usando esta reacción. Los isótopos 295 Og y 296 Og también pueden producirse en la fusión de 248 Cm con proyectiles de 50 Ti. [73] [74] [75] Una búsqueda a partir del verano de 2016 en RIKEN para 295Og en el canal 3n de esta reacción no tuvo éxito, aunque se planea reanudar el estudio; no se proporcionó un análisis detallado ni un límite de sección transversal. Estos isótopos más pesados ​​y probablemente más estables pueden ser útiles para probar la química del oganesson. [76] [77]

Nombrar [ editar ]

El elemento 118 recibió su nombre de Yuri Oganessian , un pionero en el descubrimiento de elementos sintéticos , con el nombre de oganesson (Og). Oganessian y la cadena de descomposición de oganesson-294 fueron fotografiados en un sello de Armenia emitido el 28 de diciembre de 2017.

Usando la nomenclatura de Mendeleev para elementos no identificados y no descubiertos , oganesson a veces se conoce como eka-radon (hasta la década de 1960 como eka-emanación , siendo emanación el antiguo nombre del radón ). [13] En 1979, la IUPAC asignó el nombre de marcador de posición sistemático ununoctium al elemento no descubierto, con el símbolo correspondiente de Uuo , [78] y recomendó que se usara hasta después del descubrimiento confirmado del elemento. [79] Aunque se usa ampliamente en la comunidad química en todos los niveles, desde las aulas de química hasta los libros de texto avanzados, las recomendaciones fueron ignoradas en su mayoría por los científicos en el campo, quienes lo llamaron "elemento 118", con el símbolo de E118 , (118) , o incluso simplemente 118 . [4]

Antes de la retractación en 2001, los investigadores de Berkeley tenían la intención de nombrar el elemento ghiorsium ( Gh ), en honor a Albert Ghiorso (un miembro destacado del equipo de investigación). [80]

Los descubridores rusos informaron de su síntesis en 2006. De acuerdo con las recomendaciones de la IUPAC, los descubridores de un nuevo elemento tienen derecho a sugerir un nombre. [81] En 2007, el director del instituto ruso declaró que el equipo estaba considerando dos nombres para el nuevo elemento: flyorium , en honor a Georgy Flyorov , fundador del laboratorio de investigación en Dubna; y moskovium , en reconocimiento al Óblast de Moscú, donde se encuentra Dubna. [82] También afirmó que aunque el elemento fue descubierto como una colaboración estadounidense, que proporcionó el objetivo de californio, el elemento debería ser nombrado con razón en honor a Rusia desde el Laboratorio de Reacciones Nucleares Flyorov.en JINR fue la única instalación en el mundo que pudo lograr este resultado. [83] Estos nombres se sugirieron más tarde para el elemento 114 (flerovium) y el elemento 116 (moscovium). [84] Flerovium se convirtió en el nombre del elemento 114; el nombre final propuesto para el elemento 116 fue en cambio livermorium , [85] y moscovium más tarde se propuso y se aceptó para el elemento 115 en su lugar. [18]

Tradicionalmente, los nombres de todos los gases nobles terminan en "-on", con la excepción del helio , que no se sabía que fuera un gas noble cuando se descubrió. Sin embargo, las pautas de la IUPAC válidas en el momento de la aprobación del descubrimiento requerían que todos los elementos nuevos se nombraran con la terminación "-ium", incluso si resultaban ser halógenos (tradicionalmente terminados en "-ine") o gases nobles (tradicionalmente terminados en "-en"). [86] Si bien el nombre provisional ununoctium siguió esta convención, una nueva recomendación de la IUPAC publicada en 2016 recomendaba usar la terminación "-on" para los nuevos elementos del grupo 18 , independientemente de si resultan tener las propiedades químicas de un gas noble.[87]

Los científicos implicados en el descubrimiento del elemento 118, así como los del 117 y el 115 , celebraron una teleconferencia el 23 de marzo de 2016. El elemento 118 fue el último en decidirse; después de que se le pidiera a Oganessian que abandonara la llamada, los científicos restantes decidieron por unanimidad tener el elemento "oganesson" después de él. Oganessian fue un pionero en la investigación de elementos superpesados ​​durante sesenta años, que se remonta a la fundación del campo: su equipo y las técnicas propuestas lo habían llevado directamente a la síntesis de elementos 107hasta 118. Mark Stoyer, químico nuclear del LLNL, recordó más tarde: "Teníamos la intención de proponer ese nombre de Livermore, y las cosas se propusieron al mismo tiempo desde varios lugares. No sé si podemos afirmar que en realidad propusimos el nombre, pero lo teníamos previsto ". [88]

En discusiones internas, la IUPAC preguntó al JINR si querían que el elemento se escribiera "oganeson" para que coincida con la ortografía rusa más de cerca. Oganessian y el JINR rechazaron esta oferta, citando la práctica de la era soviética de transliterar nombres al alfabeto latino de acuerdo con las reglas del idioma francés ("Oganessian" es una transliteración así) y argumentando que "oganesson" sería más fácil de transcribir enlace a la persona. [89] [j] En junio de 2016, la IUPAC anunció que los descubridores planeaban darle al elemento el nombre oganesson (símbolo: Og ). El nombre se hizo oficial el 28 de noviembre de 2016. [18] En 2017, Oganessian comentó sobre el nombre: [90]

Para mi es un honor. El descubrimiento del elemento 118 fue realizado por científicos del Instituto Conjunto de Investigación Nuclear en Rusia y en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en los Estados Unidos, y fueron mis colegas quienes propusieron el nombre oganesson. Mis hijos y nietos han estado viviendo en los Estados Unidos durante décadas, pero mi hija me escribió para decirme que no durmió la noche que escuchó porque estaba llorando. [90]

-  Yuri Oganessian

La ceremonia de nombramiento de moscovium, tennessine y oganesson se llevó a cabo el 2 de marzo de 2017 en la Academia de Ciencias de Rusia en Moscú . [91]

En una entrevista de 2019, cuando se le preguntó cómo era ver su nombre en la tabla periódica junto a Einstein , Mendeleev , los Curie y Rutherford , Oganessian respondió: [89]

¡No me gusta mucho! Verás, no me gusta mucho. Es costumbre en la ciencia nombrar algo nuevo en honor a su descubridor. Es solo que hay pocos elementos y esto ocurre raramente. Pero mire cuántas ecuaciones y teoremas en matemáticas llevan el nombre de alguien. ¿Y en medicina? Alzheimer , Parkinson . No tiene nada de especial.

Características [ editar ]

Aparte de las propiedades nucleares, no se han medido propiedades del oganesson o sus compuestos; esto se debe a su producción extremadamente limitada y cara [26] y al hecho de que se deteriora muy rápidamente. Por tanto, solo se dispone de predicciones.

Estabilidad nuclear e isótopos [ editar ]

Artículo principal: Isótopos de oganesson
Oganesson (fila 118) está ligeramente por encima de la "isla de estabilidad" (círculo blanco) y, por lo tanto, sus núcleos son ligeramente más estables de lo previsto.

La estabilidad de los núcleos disminuye rápidamente con el aumento del número atómico después del curio , elemento 96, cuya vida media es cuatro órdenes de magnitud más larga que la de cualquier elemento posterior. Todos los nucleidos con un número atómico superior a 101 sufren desintegración radiactiva con vidas medias inferiores a 30 horas. Ningún elemento con número atómico superior a 82 (después del plomo ) tiene isótopos estables. [92] Esto se debe a la repulsión cada vez mayor de los protones de Coulomb , por lo que la fuerte fuerza nuclear no puede mantener el núcleo unido contra la fisión espontánea durante mucho tiempo. Los cálculos sugieren que en ausencia de otros factores estabilizadores, los elementos con más de104 protones no deberían existir. [93] Sin embargo, los investigadores en la década de 1960 sugirieron que las capas nucleares cerradas alrededor de 114 protones y 184 neutrones deberían contrarrestar esta inestabilidad, creando una isla de estabilidad en la que los nucleidos podrían tener vidas medias que alcancen miles o millones de años. Si bien los científicos aún no han llegado a la isla, la mera existencia de los elementos superpesados (incluido el oganesson) confirma que este efecto estabilizador es real y, en general, los nucleidos superpesados ​​conocidos se vuelven exponencialmente más longevos a medida que se acercan a la ubicación prevista de la isla. [94] [95] Oganesson es radiactivo y tiene una vida mediaque parece ser menos de un milisegundo . No obstante, esto es aún más largo que algunos valores predichos, [96] [97] dando así más apoyo a la idea de la isla de estabilidad. [98]

Los cálculos que utilizan un modelo de túnel cuántico predicen la existencia de varios isótopos más pesados ​​de oganesson con vidas medias de desintegración alfa cercanas a 1 ms. [99] [100]

Los cálculos teóricos realizados en las vías sintéticas y la vida media de otros isótopos han demostrado que algunos podrían ser ligeramente más estables que el isótopo sintetizado 294 Og, muy probablemente 293 Og, 295 Og, 296 Og, 297 Og, 298 Og , 300 Og y 302 Og (el último que alcanza el  cierre del caparazón N = 184). [96] [101] De estos, 297 Og podrían proporcionar las mejores posibilidades de obtener núcleos de vida más larga, [96] [101]y por lo tanto podría convertirse en el foco del trabajo futuro con este elemento. Algunos isótopos con muchos más neutrones, como algunos ubicados alrededor de 313 Og, también podrían proporcionar núcleos de vida más larga. [102]

En un modelo de túnel cuántico , la vida media de desintegración alfa de294
Se predijo que Og sería0,66+0,23
−0,18 ms [96] con el valor Q experimental publicado en 2004. [103] El cálculo con valores Q teóricos del modelo macroscópico-microscópico de Muntian-Hofman-Patyk-Sobiczewski da resultados algo más bajos pero comparables. [104]

Propiedades físicas y atómicas calculadas [ editar ]

Oganesson es miembro del grupo 18 , los elementos de valencia cero . Los miembros de este grupo suelen ser inertes a las reacciones químicas más comunes (por ejemplo, la combustión) porque la capa de valencia exterior está completamente llena de ocho electrones . Esto produce una configuración de energía mínima estable en la que los electrones externos están estrechamente unidos. [105] Se cree que, de manera similar, el oganesson tiene una capa de valencia exterior cerrada en la que sus electrones de valencia están dispuestos en una configuración 7s 2 7p 6 . [3]

En consecuencia, algunos esperan que el oganesson tenga propiedades físicas y químicas similares a las de otros miembros de su grupo, y que se asemeje más al gas noble que se encuentra por encima de él en la tabla periódica, el radón . [106] Siguiendo la tendencia periódica , se esperaría que el oganesson fuera un poco más reactivo que el radón. Sin embargo, los cálculos teóricos han demostrado que podría ser significativamente más reactivo. [8] Además de ser mucho más reactivo que el radón, el oganesson puede ser incluso más reactivo que los elementos flerovium y copernicium , que son homólogos más pesados ​​de los elementos más químicamente activos plomo y mercurio, respectivamente. [3]La razón del posible aumento de la actividad química del oganesson en relación con el radón es una desestabilización energética y una expansión radial de la última subcapa 7p ocupada . [3] Más precisamente, las considerables interacciones espín-órbita entre los electrones 7p y los electrones 7s inertes conducen efectivamente a una segunda capa de valencia que se cierra en flerovium , y una disminución significativa en la estabilización de la capa cerrada de oganesson. [3] También se ha calculado que el oganesson, a diferencia de los otros gases nobles, une un electrón con liberación de energía, o en otras palabras, exhibe afinidad electrónica positiva , [107] [108]debido al nivel de energía de 8s estabilizado relativistamente y al nivel de 7p 3/2 desestabilizado , [109] mientras que se predice que el copernicio y el flerovio no tienen afinidad electrónica. [110] [111] No obstante, se ha demostrado que las correcciones electrodinámicas cuánticas son bastante significativas para reducir esta afinidad al disminuir la unión en el anión Og - en un 9%, lo que confirma la importancia de estas correcciones en elementos superpesados . [107]

Se espera que Oganesson tenga una polarización extremadamente amplia , casi el doble que la del radón. [3] Al utilizar simulaciones de Monte Carlo y métodos de dinámica molecular comparados con cálculos de clústeres acoplados relativistas de alta precisión , se pudo demostrar que el oganesson tiene un punto de fusión de325 ± 15 K [5] y un punto de ebullición de450 ± 10 K . [5] La razón subyacente de este comportamiento se puede encontrar en los efectos relativistas de espín-órbita (el oganesson no relativista se derretiría alrededor de 220 K). [5] Este punto de fusión determinado con precisión para el oganesson es muy diferente de los valores estimados previamente de 263 K [112] o 247 K para el punto de ebullición. [113] Por lo tanto, parece muy poco probable que el oganesson sea un gas en condiciones estándar , [3] y como el rango líquido de los otros gases es muy estrecho, entre 2 y 9 kelvin, este elemento debería ser sólido en condiciones estándar. Sin embargo, si oganesson forma un gasen condiciones estándar, sería una de las sustancias gaseosas más densas en condiciones estándar, incluso si es monoatómico como los otros gases nobles. [5]

Debido a su tremenda polarizabilidad, se espera que el oganesson tenga una primera energía de ionización anómalamente baja de 860,1 kJ / mol, similar a la del cadmio y menor que la del iridio , el platino y el oro . Esto es significativamente menor que los valores predichos para darmstadtium , roentgenium y copernicium, aunque es mayor que el predicho para flerovium. [114] Incluso la estructura de la capa en el núcleo y la nube de electrones de oganesson se ve fuertemente afectada por los efectos relativistas: se espera que las subcapas de valencia y de los electrones del núcleo en oganesson estén "untadas" en un gas Fermi homogéneo.de electrones, a diferencia de los del radón y el xenón "menos relativistas" (aunque hay una deslocalización incipiente en el radón), debido a la muy fuerte división de la órbita del espín del orbital 7p en oganesson. [115] Un efecto similar para los nucleones, particularmente los neutrones, es incipiente en el núcleo de capa cerrada de neutrones 302 Og y está fuertemente en vigor en el hipotético núcleo superpesado de capa cerrada 472 164, con 164 protones y 308 neutrones. [115] Además, los efectos de la órbita de espín pueden hacer que el oganesson a granel sea un semiconductor, mientras que todos los gases nobles más ligeros son aislantes , con una banda prohibida de1.5 ± 0.6  eV predichos (que para el radón debería ser7,1 ± 0,5  eV). [116]

Compuestos previstos [ editar ]

XeF4 tiene una geometría molecular cuadrada plana.
OgF
4 se predice que tiene una geometría molecular tetraédrica.

El único isótopo confirmado de oganesson, 294 Og, tiene una vida media demasiado corta para ser investigado químicamente de forma experimental. Por lo tanto, todavía no se han sintetizado compuestos de oganesson. [61] Sin embargo, los cálculos sobre compuestos teóricos se han realizado desde 1964. [13] Se espera que si la energía de ionización del elemento es lo suficientemente alta, será difícil oxidarlo y, por lo tanto, el estado de oxidación más común sería 0 (en cuanto a los gases nobles); [117] sin embargo, este no parece ser el caso. [10]

Cálculos sobre la molécula diatómica Og
2mostró una interacción de unión aproximadamente equivalente a la calculada para Hg
2, y una energía de disociación de 6 kJ / mol, aproximadamente 4 veces la de Rn
2. [3] Lo más sorprendente es que se calculó que tenía una longitud de enlace más corta que en Rn
2por 0,16 Å, lo que sería indicativo de una interacción de enlace significativa. [3] Por otro lado, el compuesto OgH + exhibe una energía de disociación (en otras palabras, afinidad protónica del oganesson) que es menor que la del RnH + . [3]

Se predice que el enlace entre el oganesson y el hidrógeno en OgH es muy débil y puede considerarse como una interacción pura de van der Waals más que como un enlace químico verdadero . [7] Por otro lado, con elementos altamente electronegativos, el oganesson parece formar compuestos más estables que, por ejemplo, copernicium o flerovium . [7] Se ha predicho que los estados de oxidación estable +2 y +4 existen en los fluoruros OgF
2y OgF
4. [118] El estado +6 sería menos estable debido a la fuerte unión de la subcapa 7p 1/2 . [10] Esto es el resultado de las mismas interacciones espín-órbita que hacen que el oganesson sea inusualmente reactivo. Por ejemplo, se demostró que la reacción de oganesson con F
2para formar el compuesto OgF
2liberaría una energía de 106 kcal / mol de las cuales unas 46 kcal / mol provienen de estas interacciones. [7] A modo de comparación, la interacción espín-órbita para la molécula similar RnF
2es aproximadamente 10 kcal / mol de una energía de formación de 49 kcal / mol. [7] La misma interacción estabiliza la configuración tetraédrica T d para OgF
4, a diferencia del plano cuadrado D 4h uno de XeF4, que RnF
4también se espera que tenga; [118] esto se debe a que se espera que OgF 4 tenga dos pares de electrones inertes (7s y 7p 1/2 ). Como tal, ogf 6 se espera que sea no unido, continuando una tendencia esperada en la desestabilización del estado de oxidación +6 (RNF 6 Se espera asimismo a ser mucho menos estables que XeF 6 ). [119] [120] Lo más probable es que el enlace Og-F sea iónico en lugar de covalente , lo que hace que los fluoruros de oganesson no sean volátiles. [8] [121] Se predice que OgF 2 sea ​​parcialmente iónicodebido a la alta electropositividad de Oganesson . [122] A diferencia de los otros gases nobles (excepto posiblemente el xenón y el radón), [123] [124] se predice que el oganesson es suficientemente electropositivo [122] para formar un enlace Og-Cl con el cloro . [8]

Ver también [ editar ]

  • Elemento superpesado
  • Elemento transuránico
  • Isla de estabilidad

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 [21] o 112 ; [22] a veces, el término se presenta como equivalente al término "transactínido", que pone un límite superior antes del comienzo de laseriehipotética de superactínidos ). [23] 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 . [24] 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. [25]
  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 . [29]
  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. [30] Esta cifra también marca el límite superior generalmente aceptado para la vida útil de un núcleo compuesto. [31]
  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. [33] 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. [34]
  6. ^ No todos los modos de desintegración son causados ​​por repulsión electrostática. Por ejemplo, la desintegración beta es causada por la interacción débil . [39]
  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. [40] La primera medición directa de la masa de un núcleo superpesado se informó en 2018 en LBNL. [41] 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). [42]
  8. ↑ La fisión espontánea fue descubierta por el físico soviético Georgy Flerov , [43] un destacado científico del JINR, y por lo tanto fue un "caballo de batalla" para la instalación. [44] 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. [31] Por lo tanto, prefirieron vincular nuevos isótopos a los ya conocidos mediante sucesivas desintegraciones alfa. [43]
  9. ↑ Por ejemplo, el elemento 102 se identificó erróneamente en 1957 en el Instituto Nobel de Física de Estocolmo , condado de Estocolmo , Suecia . [45] No hubo afirmaciones definitivas anteriores sobre la creación de este elemento, y sus descubridores suecos, estadounidenses y británicos, nobelium , le asignaron un nombre. Más tarde se demostró que la identificación era incorrecta. [46] Al año siguiente, LBNL no pudo reproducir los resultados suecos y, en cambio, anunció su síntesis del elemento; esa afirmación también fue refutada más tarde. [46] JINR insistió en que fueron los primeros en crear el elemento y sugirió un nombre propio para el nuevo elemento.joliotium ; [47] el nombre soviético tampoco fue aceptado (JINR luego se refirió al nombre del elemento 102 como "apresurado"). [48] El nombre "nobelio" se mantuvo sin cambios debido a su uso generalizado. [49]
  10. ^ En ruso, el nombre de Oganessian se escribe Оганесян[ˈⱯgənʲɪˈsʲan] ; la transliteración de acuerdo con las reglas del idioma inglés sería Oganesyan , con una s. Del mismo modo, el nombre ruso para el elemento es оганесон, oganeson . Oganessian es la versión rusificada del apellido armenio Hovhannisyan ( armenio : Հովհաննիսյան [hɔvhɑnnisˈjɑn] ). Significa "hijo de Hovhannes ", es decir, "hijo de Juan". Es el apellido más común en Armenia .

Referencias [ editar ]

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Lectura adicional [ editar ]

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Enlaces externos [ editar ]

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  • Oganesson en The Periodic Table of Videos (Universidad de Nottingham)
  • Sobre las reclamaciones por el descubrimiento de los elementos 110, 111, 112, 114, 116 y 118 (Informe técnico de la IUPAC)
  • WebElements: Oganesson