Los científicos han estudiado con éxito el einstenio, uno de los elementos más elusivos y pesados de la tabla periódica, por primera vez en décadas. El logro acerca a los químicos al descubrimiento de la llamada “isla de estabilidad”, donde se cree que residen algunos de los elementos más pesados y de vida más corta.
El Departamento de Energía de EE. UU. descubrió por primera vez el einstenio en 1952 tras las consecuencias de la primera prueba de bomba de hidrógeno. El elemento no se produce naturalmente en la Tierra y solo se puede producir en cantidades microscópicas utilizando reactores nucleares especializados. También es difícil de separar de otros elementos, es altamente radiactivo y se desintegra rápidamente, por lo que es extremadamente difícil de estudiar.
Investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) de la Universidad de California, crearon recientemente una muestra de 233 nanogramos de einstenio puro y llevaron a cabo los primeros experimentos con el elemento desde la década de 1970. Al hacerlo, pudieron descubrir algunas de las propiedades químicas fundamentales del elemento por primera vez.
Muy dificil de estudiar
Los físicos no saben casi nada sobre el einstenio.
“Es difícil de hacer solo por su ubicación en la tabla periódica”, dijo a Live Science el coautor Korey Carter, profesor asistente de la Universidad de Iowa y ex científico del Laboratorio de Berkeley.
Al igual que otros elementos de la serie de actínidos, un grupo de 15 elementos metálicos que se encuentran en la parte inferior de la tabla periódica, el einstenio se fabrica bombardeando un elemento objetivo, en este caso el curio, con neutrones y protones para crear elementos más pesados. El equipo utilizó un reactor nuclear especializado en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge en Tennessee, uno de los pocos lugares del mundo donde se puede producir einstenio.
Sin embargo, la reacción está diseñada para producir californio, un elemento comercialmente importante que se utiliza en las plantas de energía nuclear, por lo que solo produce una cantidad muy pequeña de einstenio como subproducto. Extraer una muestra pura de einstenio del californio es un desafío debido a las similitudes entre los dos elementos, lo que significa que los investigadores terminaron con solo una pequeña muestra de einstenio-254, uno de los isótopos o versiones más estables del elemento elusivo.
“Es una cantidad muy pequeña de material”, dijo Carter. “No puede verlo, y la única forma de saberlo es a partir de su señal radiactiva”.
Sin embargo, obtener el einstenio es solo la mitad de la batalla. El siguiente problema es encontrar un lugar para guardarlo.
El einstenio-254 tiene una vida media de 276 días, el tiempo que tarda la mitad del material en descomponerse, y se descompone en berkelio-250, que emite radiación gamma altamente dañina. Los investigadores del Laboratorio Nacional de Los Alamos en Nuevo México diseñaron un soporte de muestra especial impreso en 3D para contener el einstenio y proteger a los científicos del laboratorio de Berkeley de esta radiación.
Sin embargo, la descomposición del elemento también creó otros problemas para los investigadores.
“Está decayendo constantemente, por lo que pierde el 7,2% de su masa cada mes cuando lo estudia”, dijo Carter. “Debe tener esto en cuenta cuando planifique sus experimentos”.
El equipo de Berkeley Lab estaba acostumbrado a lidiar con otros elementos con vidas medias cortas. Aun así, el equipo comenzó su trabajo justo antes del estallido de la pandemia COVID-19, lo que significó que perdieron un tiempo valioso y no pudieron completar todos los experimentos planeados.
Resultados sorprendentes
El principal hallazgo del estudio fue la medición de la longitud del enlace del einstenio, la distancia promedio entre dos átomos unidos, una propiedad química fundamental que ayuda a los científicos a predecir cómo interactuará con otros elementos. Descubrieron que la longitud del enlace del einstenio va en contra de la tendencia general de los actínidos. Esto es algo que se había predicho teóricamente en el pasado, pero nunca antes se había probado experimentalmente.
En comparación con el resto de la serie de actínidos, el einstenio también se ilumina de manera muy diferente cuando se expone a la luz, lo que Carter describe como “un fenómeno físico sin precedentes”. Se necesitan más experimentos para determinar por qué.
El nuevo estudio “sienta las bases para poder hacer química en cantidades realmente pequeñas”, dijo Carter. “Nuestros métodos permitirán a otros superar los límites estudiando otros elementos de la misma manera”.
La investigación del equipo también podría facilitar la creación de einstenio en el futuro. En ese caso, el einstenio podría potencialmente usarse como un elemento objetivo para la creación de elementos aún más pesados, incluidos los desconocidos como el hipotético elemento 119, también llamado ununennio. Uno de los objetivos finales para algunos químicos sería descubrir entonces elementos superpesados hipotéticos que tienen vidas medias de minutos o incluso días, lo que significa que “viven” en esta isla de estabilidad, en comparación con los microsegundos como máximo durante las vidas medias de otros elementos pesados.
Fuente: Live Science.
