El seaborgio es un elemento químico sintético con el símbolo Sg y el número atómico 106. Lleva el nombre del químico nuclear estadounidense Glenn T. Seaborg . Como elemento sintético , se puede crear en un laboratorio pero no se encuentra en la naturaleza. También es radiactivo ; el isótopo más estable conocido , 269 Sg, tiene una vida media de aproximadamente 14 minutos. [7]
Seaborgio | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Pronunciación | / S i b ɔr ɡ i ə m / ( escuchar )![]() | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Número de masa | [269] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Seaborgio en la tabla periódica | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Número atómico ( Z ) | 106 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Grupo | grupo 6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Período | período 7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Cuadra | bloque d | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Configuración electronica | [ Rn ] 5f 14 6d 4 7s 2 [1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electrones por capa | 2, 8, 18, 32, 32, 12, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propiedades físicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fase en STP | sólido (previsto) [2] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Densidad (cerca de rt ) | 23-24 g / cm 3 (previsto) [3] [4] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propiedades atómicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estados de oxidación | 0, (+3), ( +4 ), (+5), +6 [1] [5] (entre paréntesis: predicción ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energías de ionización |
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Radio atómico | empírico: 132 pm (previsto) [1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radio covalente | 143 pm (estimado) [6] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Otras propiedades | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ocurrencia natural | sintético | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estructura cristalina | cúbico centrado en el cuerpo (bcc) ![]() (predicho) [2] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Número CAS | 54038-81-2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Historia | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nombrar | después de Glenn T. Seaborg | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Descubrimiento | Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (1974) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Isótopos principales del seaborgio | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
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En la tabla periódica de los elementos, es un elemento transactínido de bloque d . Es un miembro del séptimo período y pertenece a los elementos del grupo 6 como el cuarto miembro de la serie 6d de metales de transición . Los experimentos químicos han confirmado que el seaborgio se comporta como el homólogo más pesado del tungsteno en el grupo 6. Las propiedades químicas del seaborgio se caracterizan solo en parte, pero se comparan bien con la química de los otros elementos del grupo 6.
En 1974, se produjeron algunos átomos de seaborgio en laboratorios de la Unión Soviética y Estados Unidos. La prioridad del descubrimiento y, por lo tanto, el nombre del elemento fue discutida entre científicos soviéticos y estadounidenses, y no fue hasta 1997 que la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) estableció el seaborgio como el nombre oficial del elemento. Es uno de los dos únicos elementos que llevan el nombre de una persona viva en el momento del nombramiento, el otro es oganesson , elemento 118.
Introducción
![A graphic depiction of a nuclear fusion reaction](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/3/3b/Deuterium-tritium_fusion.svg/220px-Deuterium-tritium_fusion.svg.png)
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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. [14] 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 interacción fuerte puede 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. [15] 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. [15] [16] 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. [17] [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. [20] 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. [20] La transferencia tarda entre 10 y 6 segundos; para ser detectado, el núcleo debe sobrevivir tanto tiempo. [23] El núcleo se registra nuevamente una vez que se registra su desintegración, y se miden la ubicación, la energía y el tiempo de desintegración. [20]
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. [24] Los núcleos de los elementos más pesados se predicen teóricamente [25] y hasta ahora se ha observado que [26] 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 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
Siguiendo las afirmaciones de la observación de los elementos 104 y 105 en 1970 por Albert Ghiorso et al. en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore , se llevó a cabo una búsqueda del elemento 106 utilizando proyectiles de oxígeno-18 y el objetivo de californio-249 previamente utilizado. [38] Se informaron varias desintegraciones alfa de 9,1 MeV y ahora se cree que se originan en el elemento 106, aunque esto no se confirmó en ese momento. En 1972, el acelerador HILAC recibió mejoras en el equipo, lo que impidió que el equipo repitiera el experimento, y no se realizó el análisis de datos durante el apagado. [38] Esta reacción se intentó de nuevo varios años más tarde, en 1974, y el equipo de Berkeley se dio cuenta de que sus nuevos datos coincidían con los de 1971, para asombro de Ghiorso. Por lo tanto, el elemento 106 podría haberse descubierto en 1971 si los datos originales se hubieran analizado con más detenimiento. [38]
Dos grupos afirmaron haber descubierto el elemento . La evidencia inequívoca del elemento 106 fue reportada por primera vez en 1974 por un equipo de investigación ruso en Dubna dirigido por Yuri Oganessian , en el que objetivos de plomo 208 y plomo 207 fueron bombardeados con iones acelerados de cromo 54 . En total, se observaron cincuenta y un eventos de fisión espontánea con una vida media de entre cuatro y diez milisegundos . Después de haber descartado las reacciones de transferencia de nucleones como causa de estas actividades, el equipo llegó a la conclusión de que la causa más probable de las actividades era la fisión espontánea de los isótopos del elemento 106. Se sugirió por primera vez que el isótopo en cuestión era seaborgio-259, pero fue posteriormente corregido a seaborgio-260. [39]
- 208 82Pb + 54 24Cr → 260 106Sg + 2 norte
- 207 82Pb + 54
24Cr
→ 260
106Sg
+
norte
Unos meses después, en 1974, investigadores como Glenn T. Seaborg, Carol Alonso y Albert Ghiorso en la Universidad de California, Berkeley , y E. Kenneth Hulet del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, también sintetizaron el elemento [40] bombardeando un californio -249 objetivo con iones oxígeno-18 , utilizando un equipo similar al que se había utilizado para la síntesis del elemento 104 cinco años antes, observando al menos setenta desintegraciones alfa , aparentemente del isótopo seaborgio-263m con una vida media de0,9 ± 0,2 segundos. La hija alfa rutherfordio-259 y la nieta nobelio-255 habían sido sintetizadas previamente y las propiedades observadas aquí coincidían con las conocidas anteriormente, al igual que la intensidad de su producción. La sección transversal de la reacción observada, 0,3 nanogranos , también concuerda bien con las predicciones teóricas. Estos reforzaron la asignación de los eventos de desintegración alfa al seaborgio-263m. [39]
- 249 98Cf + 18 8O → 263m 106Sg + 4 1 0norte → 259 104Rf + α → 255 102No + α
Por lo tanto, surgió una disputa de las afirmaciones competitivas iniciales del descubrimiento, aunque a diferencia del caso de los elementos sintéticos hasta el elemento 105 , ningún equipo de descubridores eligió anunciar los nombres propuestos para los nuevos elementos, evitando así una controversia sobre el nombre del elemento temporalmente. La disputa sobre el descubrimiento, sin embargo, se prolongó hasta 1992, cuando el Grupo de Trabajo IUPAC / IUPAP Transfermium (TWG), formado para poner fin a la controversia al sacar conclusiones sobre las afirmaciones de descubrimiento de los elementos 101 a 112 , concluyó que la síntesis soviética de el seaborgio-260 no fue lo suficientemente convincente, "careciendo de curvas de rendimiento y resultados de selección angular", mientras que la síntesis estadounidense de seaborgio-263 fue convincente debido a que está firmemente anclada a núcleos hijos conocidos. Como tal, el TWG reconoció al equipo de Berkeley como descubridores oficiales en su informe de 1993. [39]
Seaborg había sugerido previamente al TWG que si Berkeley fuera reconocido como el descubridor oficial de los elementos 104 y 105, podrían proponer el nombre kurchatovium (símbolo Kt) para el elemento 106 en honor al equipo de Dubna, que había propuesto este nombre para el elemento 104 después de Igor Kurchatov , ex director del programa de investigación nuclear soviético . Sin embargo, debido al empeoramiento de las relaciones entre los equipos competidores después de la publicación del informe del GTT (debido a que el equipo de Berkeley no estuvo de acuerdo con las conclusiones del GTT, especialmente con respecto al elemento 104), el equipo de Berkeley dejó de considerar esta propuesta. [41] Después de ser reconocidos como descubridores oficiales, el equipo de Berkeley comenzó a decidir en serio un nombre:
... se nos otorgó crédito por el descubrimiento y el derecho que lo acompaña para nombrar el nuevo elemento. Los ocho miembros del grupo Ghiorso sugirieron una amplia gama de nombres en honor a Isaac Newton, Thomas Edison, Leonardo da Vinci, Ferdinand Magellan, el mítico Ulises, George Washington y Finlandia, la tierra natal de un miembro del equipo. No hubo concentración ni favorito durante un largo período.
Entonces, un día, Al [Ghiorso] entró en mi oficina y me preguntó qué pensaba de nombrar el elemento 106 "seaborgio". Me quedé anonadado. [42]- Glenn Seaborg
Eric, el hijo de Seaborg, recordó el proceso de nombramiento de la siguiente manera: [43]
Con ocho científicos involucrados en el descubrimiento sugiriendo tantas buenas posibilidades, Ghiorso se desesperó de llegar a un consenso, hasta que una noche se despertó con una idea. Se acercó a los miembros del equipo uno por uno, hasta que siete de ellos estuvieron de acuerdo. Luego le dijo a su amigo y colega de 50 años: "Tenemos siete votos a favor de nombrar el elemento 106 seaborgio. ¿Dará su consentimiento?" Mi padre se quedó pasmado y, después de consultar con mi madre, aceptó. [43]
- Eric Seaborg
El nombre seaborgio y el símbolo Sg fueron anunciados en la 207ª reunión nacional de la American Chemical Society en marzo de 1994 por Kenneth Hulet, uno de los co-descubridores. [42] Sin embargo, la IUPAC resolvió en agosto de 1994 que un elemento no podía llevar el nombre de una persona viva, y Seaborg todavía estaba vivo en ese momento. Así, en septiembre de 1994, la IUPAC recomendó un conjunto de nombres en el que los nombres propuestos por los tres laboratorios (el tercero es el Centro Helmholtz GSI para la Investigación de Iones Pesados en Darmstadt , Alemania ) con los créditos concurrentes al descubrimiento de los elementos 104 a 109 eran cambió a varios otros elementos, en los que el rutherfordio (Rf), la propuesta de Berkeley para el elemento 104, se cambió al elemento 106, y el seaborgio se eliminó por completo como nombre. [41]
Número atómico | Sistemático | americano | ruso | alemán | Compromiso 92 | IUPAC 94 | ACS 94 | IUPAC 95 | IUPAC 97 | Regalo |
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101 | unnilunium | mendelevio | - | - | mendelevio | mendelevio | mendelevio | mendelevio | mendelevio | mendelevio |
102 | unnilbium | nobelio | joliotium | - | joliotium | nobelio | nobelio | flerovium | nobelio | nobelio |
103 | unniltrium | Lawrencio | rutherfordio | - | Lawrencio | Lawrencio | Lawrencio | Lawrencio | Lawrencio | Lawrencio |
104 | unnilquadium | rutherfordio | Kurchatovium | - | meitnerio | dubnium | rutherfordio | dubnium | rutherfordio | rutherfordio |
105 | unnilpentio | hahnio | nielsbohrium | - | Kurchatovium | joliotium | hahnio | joliotium | dubnium | dubnium |
106 | unnilhexium | seaborgio | - | - | rutherfordio | rutherfordio | seaborgio | seaborgio | seaborgio | seaborgio |
107 | unnilseptium | - | - | nielsbohrium | nielsbohrium | bohrium | nielsbohrium | nielsbohrium | bohrium | bohrium |
108 | unniloctium | - | - | hassium | hassium | hahnio | hassium | hahnio | hassium | hassium |
109 | unnilennium | - | - | meitnerio | hahnio | meitnerio | meitnerio | meitnerio | meitnerio | meitnerio |
110 | ununnilium | hahnio | bequerelio | Darmstadtium | - | - | - | - | - | Darmstadtium |
111 | unununio | - | - | roentgenium | - | - | - | - | - | roentgenium |
112 | ununbio | - | - | copernicio | - | - | - | - | - | copernicio |
Esta decisión encendió una tormenta de protesta mundial por ignorar el derecho del descubridor histórico a nombrar nuevos elementos, y contra la nueva regla retroactiva de nombrar elementos después de personas vivas; la American Chemical Society apoyó firmemente el nombre de seaborgio para el elemento 106, junto con todas las demás propuestas de nombres estadounidenses y alemanas para los elementos 104 a 109, aprobando estos nombres para sus revistas en desafío a la IUPAC. [41] Al principio, la IUPAC se defendió, y un miembro estadounidense de su comité escribió: "Los descubridores no tienen derecho a nombrar un elemento. Tienen derecho a sugerir un nombre. Y, por supuesto, nosotros no infringir eso en absoluto ". Sin embargo, Seaborg respondió:
Esta sería la primera vez en la historia que a los descubridores reconocidos e indiscutidos de un elemento se les niega el privilegio de nombrarlo. [42]
- Glenn Seaborg
Cediendo a la presión pública, la IUPAC propuso un compromiso diferente en agosto de 1995, en el que se restableció el nombre de seaborgio por el elemento 106 a cambio de la eliminación de todas menos una de las otras propuestas estadounidenses, que tuvo una respuesta aún peor. Finalmente, la IUPAC rescindió estos compromisos anteriores y formuló una nueva recomendación final en agosto de 1997, en la que se adoptaron todas las propuestas estadounidense y alemana para los elementos 104 a 109, incluido el seaborgio para el elemento 106, con la única excepción del elemento 105, llamado dubnium. reconocer las contribuciones del equipo de Dubna a los procedimientos experimentales de síntesis de transactínidos. Esta lista fue finalmente aceptada por la American Chemical Society, que escribió: [41]
En aras de la armonía internacional, el Comité aceptó de mala gana el nombre 'dubnium' para el elemento 105 en lugar de 'hahnium' [la propuesta estadounidense], que se ha utilizado durante mucho tiempo en la literatura. Nos complace observar que "seaborgio" es ahora el nombre aprobado internacionalmente para el elemento 106. [41]
- Sociedad Química Estadounidense
Seaborg comentó sobre el nombre:
No hace falta decir que estoy orgulloso de que los químicos estadounidenses hayan recomendado que el elemento 106, que se coloca debajo del tungsteno (74), se llame "seaborgio". Esperaba con ansias el día en que los investigadores químicos se refirieran a compuestos tales como cloruro marino, nitrato marino y, quizás, seaborgate sódico.
Este es el mayor honor que se me ha otorgado, incluso mejor, creo, que ganar el Premio Nobel. [j] Los futuros estudiantes de química, al aprender sobre la tabla periódica, pueden tener motivos para preguntarse por qué el elemento recibió mi nombre y, por lo tanto, aprender más sobre mi trabajo. [42]- Glenn Seaborg
Seaborg murió un año y medio después, el 25 de febrero de 1999, a la edad de 86 años [42].
Isótopos
Isótopo | Vida media [45] [46] | Modo de caída [45] [46] | Año de descubrimiento | Reacción |
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258 Sg | 3 ms | SF | 1994 | 209 Bi ( 51 V, 2n) |
259 Sg | 600 ms | α | 1985 | 207 Pb ( 54 Cr, 2n) |
260 Sg | 4 ms | SF, α | 1985 | 208 Pb ( 54 Cr, 2n) |
261 Sg | 200 ms | α, EC, SF | 1985 | 208 Pb ( 54 Cr, n) |
261m Sg | 92 μs | ESO | 2009 | 208 Pb ( 54 Cr, n) |
262 Sg | 7 ms | SF, α | 2001 | 270 Ds (-, 2α) |
263 Sg | 1 s | α | 1994 | 271 Ds (-, 2α) |
263m Sg | 120 ms | α, SF | 1974 | 249 Cf ( 18 O, 4n) |
264 Sg | 37 ms | SF | 2006 | 238 U ( 34 Si, 4n) |
265 Sg | 8 s | α | 1993 | 248 cm ( 22 Ne, 5n) |
265m Sg | 16,2 s | α | 1993 | 248 cm ( 22 Ne, 5n) |
266 Sg | 360 ms | SF | 2004 | 270 Hs (-, α) |
267 Sg | 1,4 min | SF, α | 2004 | 271 Hs (-, α) |
269 Sg | 14 min | α | 2010 | 285 Fl (-, 4α) |
271 Sg | 2,4 min | α | 2003 | 287 Fl (-, 4α) |
Los elementos superpesados como el seaborgio se producen al bombardear elementos más ligeros en aceleradores de partículas que inducen reacciones de fusión . Mientras que la mayoría de los isótopos de seaborgio se pueden sintetizar directamente de esta manera, algunos más pesados solo se han observado como productos de desintegración de elementos con números atómicos más altos . [47]
Dependiendo de las energías involucradas, las reacciones de fusión que generan elementos superpesados se separan en "calientes" y "frías". En las reacciones de fusión en caliente, los proyectiles muy ligeros y de alta energía se aceleran hacia objetivos muy pesados ( actínidos ), dando lugar a núcleos compuestos con alta energía de excitación (~ 40-50 MeV ) que pueden fisionarse o evaporar varios (3 a 5) neutrones. [47] En las reacciones de fusión en frío, los núcleos fusionados producidos tienen una energía de excitación relativamente baja (~ 10-20 MeV), lo que disminuye la probabilidad de que estos productos experimenten reacciones de fisión. A medida que los núcleos fusionados se enfrían hasta el estado fundamental , requieren la emisión de solo uno o dos neutrones y, por lo tanto, permiten la generación de más productos ricos en neutrones. [48] Este último es un concepto distinto del de donde se afirma que la fusión nuclear se logra en condiciones de temperatura ambiente (ver fusión fría ). [49]
El seaborgio no tiene isótopos estables o de origen natural. Se han sintetizado varios isótopos radiactivos en el laboratorio, ya sea fusionando dos átomos o observando la desintegración de elementos más pesados. Se han informado doce isótopos diferentes de seaborgio con masas atómicas 258-267, 269 y 271, tres de los cuales, seaborgio-261, 263 y 265, tienen estados metaestables conocidos . Todos estos se desintegran solo a través de la desintegración alfa y la fisión espontánea, con la única excepción del seaborgio-261 que también puede sufrir la captura de electrones a dubnio-261. [45]
Existe una tendencia a aumentar la vida media de los isótopos más pesados; así, los tres isótopos conocidos más pesados, 267 Sg, 269 Sg y 271 Sg, son también los de vida más larga, con vidas medias en minutos. Se prevé que algunos otros isótopos de esta región tengan vidas medias comparables o incluso más largas. Además, 263 Sg, 265 Sg y 265 m Sg tienen vidas medias medidas en segundos. Todos los isótopos restantes tienen vidas medias medidas en milisegundos, con la excepción del isótopo de vida más corta, 261 m Sg, con una vida media de solo 92 microsegundos. [45]
Los isótopos ricos en protones de 258 Sg a 261 Sg se produjeron directamente por fusión en frío; Todos los isótopos más pesados se produjeron a partir de la desintegración alfa repetida de los elementos más pesados hassium , darmstadtium y flerovium , con la excepción de los isótopos 263m Sg, 264 Sg, 265 Sg y 265m Sg, que se produjeron directamente por fusión en caliente mediante la irradiación de objetivos de actínidos. Los doce isótopos de seaborgio tienen vidas medias que van desde 92 microsegundos para 261 m Sg hasta 14 minutos para 269 Sg. [7] [45]
Propiedades
Se han medido muy pocas propiedades del seaborgio o sus compuestos; esto se debe a su producción extremadamente limitada y cara [14] y al hecho de que el seaborgio (y sus padres) se descompone muy rápidamente. Se han medido algunas propiedades singulares relacionadas con la química, pero las propiedades del metal seaborgio siguen siendo desconocidas y solo se dispone de predicciones.
Físico
Se espera que el seaborgio sea un sólido en condiciones normales y asuma una estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo , similar a su congénere más ligero, el tungsteno. [2] Las primeras predicciones estimaron que debería ser un metal muy pesado con una densidad de alrededor de 35,0 g / cm 3 , [1] pero los cálculos de 2011 y 2013 predijeron un valor algo menor de 23-24 g / cm 3 . [3] [4]
Químico
El seaborgio es el cuarto miembro de la serie 6d de metales de transición y el miembro más pesado del grupo 6 en la tabla periódica, por debajo del cromo , molibdeno y tungsteno . Todos los miembros del grupo forman una diversidad de oxoaniones. Representan fácilmente su estado de oxidación grupal de +6, aunque esto es altamente oxidante en el caso del cromo, y este estado se vuelve cada vez más estable a la reducción a medida que el grupo desciende: de hecho, el tungsteno es el último de los metales de transición 5d donde los cuatro electrones 5d participan en enlaces metálicos . [50] Como tal, el seaborgio debería tener +6 como su estado de oxidación más estable, tanto en la fase gaseosa como en solución acuosa, y este es el único estado de oxidación conocido experimentalmente; los estados +5 y +4 deberían ser menos estables, y el estado +3, el más común para el cromo, sería el menos estable para el seaborgio. [1]
Esta estabilización del estado de oxidación más alto ocurre en los primeros elementos 6d debido a la similitud entre las energías de los orbitales 6d y 7s, ya que los orbitales 7s están estabilizados relativísticamente y los orbitales 6d están desestabilizados relativistamente. Este efecto es tan grande en el séptimo período que se espera que el seaborgio pierda sus electrones 6d antes que sus electrones 7s (Sg, [Rn] 5f 14 6d 4 7s 2 ; Sg + , [Rn] 5f 14 6d 3 7s 2 ; Sg 2 + , [Rn] 5f 14 6d 3 7s 1 ; Sg 4+ , [Rn] 5f 14 6d 2 ; Sg 6+ , [Rn] 5f 14 ). Debido a la gran desestabilización del orbital 7s, Sg IV debería ser incluso más inestable que W IV y debería oxidarse muy fácilmente a Sg VI . El radio iónico predicho del ion hexacoordinado Sg 6+ es 65 pm, mientras que el radio atómico predicho del seaborgio es 128 pm. Sin embargo, todavía se espera que la estabilidad del estado de oxidación más alto disminuya a medida que Lr III > Rf IV > Db V > Sg VI . Algunos potenciales de reducción estándar previstos para los iones de seaborgio en una solución ácida acuosa son los siguientes: [1]
2 SgO 3 + 2 H + + 2 e - ⇌ Sg 2 O 5 + H 2 O E 0 = −0,046 V Sg 2 O 5 + 2 H + + 2 e - ⇌ 2 SgO 2 + H 2 O E 0 = +0,11 V SgO 2 + 4 H + + e - ⇌ Sg 3+ + 2 H 2 O E 0 = −1,34 V Sg 3+ + e - ⇌ Sg 2+ E 0 = −0,11 V Sg 3+ + 3 e - ⇌ Sg E 0 = +0,27 V
El seaborgio debe formar un hexafluoruro muy volátil (SgF 6 ) así como un hexacloruro moderadamente volátil (SgCl 6 ), pentacloruro (SgCl 5 ) y oxicloruros SgO 2 Cl 2 y SgOCl 4 . [5] Se espera que SgO 2 Cl 2 sea el más estable de los oxicloruros de seaborgio y el menos volátil de los oxicloruros del grupo 6, con la secuencia MoO 2 Cl 2 > WO 2 Cl 2 > SgO 2 Cl 2 . [1] Se espera que los compuestos volátiles de seaborgio (VI) SgCl 6 y SgOCl 4 sean inestables a la descomposición en compuestos de seaborgio (V) a altas temperaturas, análogos a MoCl 6 y MoOCl 4 ; esto no debería suceder para SgO 2 Cl 2 debido a la brecha de energía mucho mayor entre los orbitales moleculares ocupados más altos y los más bajos desocupados , a pesar de las fuerzas de enlace Sg-Cl similares (similar al molibdeno y al tungsteno). [51]
El molibdeno y el tungsteno son muy similares entre sí y muestran diferencias importantes con el cromo más pequeño, y se espera que el seaborgio siga muy de cerca la química del tungsteno y el molibdeno, formando una variedad aún mayor de oxoaniones, siendo el más simple seaborgate, SgO2−
4, que se formaría a partir de la rápida hidrólisis de Sg (H
2O)6+
6, aunque esto ocurriría con menos facilidad que con el molibdeno y el tungsteno, como se esperaba del mayor tamaño del seaborgio. El seaborgio debe hidrolizarse con menos facilidad que el tungsteno en ácido fluorhídrico a bajas concentraciones, pero más fácilmente a altas concentraciones, formando también complejos como SgO 3 F - y SgOF-
5: la formación del complejo compite con la hidrólisis en ácido fluorhídrico. [1]
Química experimental
La investigación química experimental del seaborgio se ha visto obstaculizada debido a la necesidad de producirlo un átomo a la vez, su corta vida media y la consiguiente dureza necesaria de las condiciones experimentales. [52] El isótopo 265 Sg y su isómero 265m Sg son ventajosos para la radioquímica: se producen en la reacción de 248 Cm ( 22 Ne, 5n). [53]
En los primeros estudios químicos experimentales del seaborgio en 1995 y 1996, se produjeron átomos de seaborgio en la reacción de 248 Cm ( 22 Ne, 4n) 266 Sg, se termalizaron y reaccionaron con una mezcla de O 2 / HCl. Se midieron las propiedades de adsorción del oxicloruro resultante y se compararon con las de los compuestos de molibdeno y tungsteno. Los resultados indicaron que el seaborgio formó un oxicloruro volátil similar a los de los otros elementos del grupo 6 y confirmaron la tendencia decreciente de la volatilidad del oxicloruro hacia abajo del grupo 6:
- Sg + O
2+ 2 HCl → SgO
2Cl
2+ H
2
En 2001, un equipo continuó el estudio de la química en fase gaseosa del seaborgio haciendo reaccionar el elemento con O 2 en un ambiente de H 2 O. De manera similar a la formación del oxicloruro, los resultados del experimento indicaron la formación de hidróxido de óxido de seaborgio, una reacción bien conocida entre los homólogos del grupo 6 más ligeros, así como el pseudohomólogo uranio . [54]
- 2 Sg + 3 O
2→ 2 SgO
3 - SgO
3+ H
2O → SgO
2(OH)
2
Las predicciones sobre la química acuosa del seaborgio se han confirmado en gran medida. En experimentos llevados a cabo en 1997 y 1998, el seaborgio se eluyó de la resina de intercambio catiónico usando una solución de HNO 3 / HF, muy probablemente como SgO 2 F 2 neutro o el ion complejo aniónico [SgO 2 F 3 ] - en lugar de SgO2−
4. Por el contrario, en el ácido nítrico 0,1 M , el seaborgio no eluye, a diferencia del molibdeno y el tungsteno, lo que indica que la hidrólisis de [Sg (H 2 O) 6 ] 6+ solo procede hasta el complejo catiónico [Sg (OH) 4 ( H 2 O)] 2+ o [Sg (OH) 3 (H 2 O) 2 ] + , mientras que el del molibdeno y el tungsteno pasa a neutral [MO 2 (OH) 2 )]. [1]
El único otro estado de oxidación conocido para el seaborgio que no sea el estado de oxidación de grupo de +6 es el estado de oxidación cero. De manera similar a sus tres congéneres más ligeros, que forman hexacarbonilo de cromo , hexacarbonilo de molibdeno y hexacarbonilo de tungsteno , en 2014 se demostró que el seaborgio también forma hexacarbonilo de seaborgio , Sg (CO) 6 . Al igual que sus homólogos de molibdeno y tungsteno, el hexacarbonilo de seaborgio es un compuesto volátil que reacciona fácilmente con el dióxido de silicio . [52]
Notas
- ^ 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 [9] o 112 ; [10] a veces, el término se presenta como equivalente al término "transactínido", que pone un límite superior antes del comienzo de laseriehipotética de superactínidos ). [11] 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.
- ^ 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 . [12] 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. [13] - ^ 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 . [17]
- ^ 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. [18] Esta cifra también marca el límite superior generalmente aceptado para la vida útil de un núcleo compuesto. [19]
- ^ 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. [21] 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. [22]
- ^ No todos los modos de desintegración son causados por repulsión electrostática. Por ejemplo, la desintegración beta es causada por la interacción débil . [27]
- ^ 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. [28] La primera medición directa de la masa de un núcleo superpesado se informó en 2018 en LBNL. [29] 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). [30]
- ↑ La fisión espontánea fue descubierta por el físico soviético Georgy Flerov , [31] un destacado científico del JINR, por lo que fue un "caballo de batalla" para la instalación. [32] 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. [19] Por lo tanto, prefirieron vincular nuevos isótopos a los ya conocidos mediante sucesivas desintegraciones alfa. [31]
- ↑ Por ejemplo, el elemento 102 se identificó erróneamente en 1957 en el Instituto Nobel de Física de Estocolmo , condado de Estocolmo , Suecia . [33] 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. [34] 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. [34] JINR insistió en que fueron los primeros en crear el elemento y sugirió un nombre propio para el nuevo elemento, joliotium ; [35] el nombre soviético tampoco fue aceptado (JINR luego se refirió al nombre del elemento 102 como "apresurado"). [36] El nombre "nobelio" se mantuvo sin cambios debido a su uso generalizado. [37]
- ↑ Seaborg, de hecho, había ganado previamente el Premio Nobel de Química de 1951junto con Edwin McMillan por "sus descubrimientos en la química de los primeros elementos transuránicos". [44]
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enlaces externos
- Química en su podcast de elemento (MP3) de la Royal Society of Chemistry 's Mundial de la química : Seaborgio
- Seaborgio en la tabla periódica de videos (Universidad de Nottingham)
- WebElements.com - Seaborgio