Viene de la Segunda Parte

 

Además del grupo original de la Universidad de California, al poco tiempo de finalizar la Segunda Guerra Mundial se fueron conformando otros dos grupos dedicados a la síntesis de nuevos elementos, el de Dubna en la entonces Unión Soviética y el de Darmstadt en Alemania Occidental. Cada uno de ellos se disputó la prioridad de la síntesis de los pocos átomos que se obtenían de los elementos post-lawrencio, dándoles diferentes nombres, como joliotio, kurchatovio o nielsbohrio.

Para evitar disputas, en 1979, la IUPAC emitió una serie de recomendaciones para nombrar los elementos con Z mayor a 100 y que se muestran en el Cuadro 1.

Cuadro 1.

 

Tras la Segunda Guerra Mundial el ímpetu en la síntesis de nuevos elementos se volvió un asunto político bajo la sombra de la Guerra Fría. El lanzamiento de dos bombas nucleares sobre población civil en Japón, cuando dicho país ya estaba derrotado militarmente, envió un claro mensaje a la entonces Unión Soviética de que el control del conocimiento sobre la estructura nuclear tenía y tendría en el futuro importantes repercusiones militares y económicas. Este mensaje sigue compartido y comprendido por las potencias nucleares de hoy: Estados Unidos, Rusia, Inglaterra, Francia, China, India, Pakistán, Israel y Corea del Norte, poseedoras de un arsenal capaz de destrozar la Tierra.

Desde la tecnociencia el tema se volvió también muy importante una vez que, casi coincidiendo con el inicio de la Guerra Fría, aparecieron nuevos modelos sobre la estructura nuclear, en particular los que indican que el núcleo tiene una estructura de capas, semejante a la que poseen los átomos. Los físicos que propusieron dichas teorías, que debían ser comprobadas experimentalmente entre otras maneras con la síntesis de nuevos elementos, se hicieron merecedores del Premio Nobel de Física en 1963. Los anteriormente llamados “números mágicos” responden a lo predicho por este modelo de estabilidad nuclear. En 1966 físicos de Dubna propusieron que uno de esos números mágicos podría ser Z = 114 además de Z = 126.  Así la región entre estos dos posibles elementos daría lugar a lo que se llamó una isla de estabilidad con núcleos atómicos con t1/2 suficientemente largos para que los elementos transuránidos dejaran de ser una curiosidad. En una entrevista en 2017, Y. Oganessian, líder del grupo de Dubna, en cuyo honor se nombró oganesón al elemento con Z = 118, indicó referente a los elementos con Z > 112:

Sus tiempos de vida media son extremadamente pequeños, pero si se agregan neutrones a los núcleos de estos átomos sus tiempos de vida crecen. Añadir ocho neutrones a los isótopos más pesados conocidos de los elementos 110, 111, 112 e incluso 113 aumentarán su tiempo de vida media alrededor de 100,000 veces … pero todavía estamos lejos de la cima de la isla, donde los átomos pueden tener vidas de millones de años. Necesitaremos nuevas máquinas para alcanzarlo.

Resumiendo, desde finales de la Segunda Guerra Mundial se realizó una importante cantidad de experimentos de síntesis en Estados Unidos, Unión Soviética (Rusia), Alemania y Japón, donde se han sintetizado respectivamente 11, 8, 6 y 1 nuevos elementos, algunos de ellos resultado de investigaciones compartidas (Tablas 1 y 2). Lo anterior es una indicación del final de la frenética carrera en la que se enfrentaron los diversos grupos involucrados, herencia de la Guerra Fría.

Tabla 1. Instituciones en las que se han sintetizado los elementos artificiales

Abreviatura

Institución (País)

UC-B

Universidad de California en Berkeley (EU)

UC

Universidad de Chicago (EU)

LBNL

Laboratorio Nacional Lawrence en Berkeley (EU)

LLNL

Laboratorio Nacional Lawrence en Livermore (EU)

ORNL

Laboratorio Nacional de Oak Ridge (EU)

GSI

Centro de Investigación de Iones Pesados (Alemania)

JINR

Instituto Conjunto de Investigación Nuclear (Unión Soviética-Rusia)

RIKEN

Instituto de Ciencias Naturales (Japón)

Tabla 2. Reacciones de síntesis y tiempos de vida media de los elementos transuránidos

NA

SímboloNombreFecha y reacción de síntesist1/2*Detalles…algunos de ellos químicos
93NpNeptunio1940 (UC-B); 238U con 1n237Np:2 **Químicamente similar al U
94PuPlutonio1940 (UC-B); 238U con 2H244Pu:80**Se ha estimado que la cantidad total que hay en la Tierra es de 9g
95AmAmericio1944 (UC); 239Pu con 1n243Am: 473aAmO2. Se han sintetizado varios kilogramos.
96CmCurio1944 (UC-B);  Pu con He243Cm:29aCmF4
97BkBerkelio1949 (UC-B);  Am con He247Bk:1380aLa producción total de berkelio es un poco mayor a 1g.
98CfCalifornio1950 (UC-B);   Cm con He251Cf:898aCfI2. Se conocen 20 isótopos. Uno de ellos se utiliza para “encender” reactores nucleares
99EsEinstenio1952; U con 1n ***252Es:471dSe usó para producir Md
100FmFermio1952; U con 1n ***257Fm:101dOtras síntesis: U con O (Suecia)
101MdMendelevio1955(UC-B);    Es con He258Md:52d17 átomos
102NoNobelio1958 (JINR); Pu con O259No:58mOtras síntesis: Cm con C (Suecia)
103LrLaurencio1961 (LBNL);  Cm con B266Lr:11hOtras síntesis: Am con O (JINR)
104RfRutherfordio1964 (JINR); Pu con Ne267Rf:1.3hOtras síntesis: Cu con O (LBNL)
105DbDubnio1965 (JINR); Am con Ne268Db:29hOtras síntesis: Cf con Ne (LBNL)
106SgSeaborgio1970 (LBNL);  Cf con O271Sg:1.9mOtras síntesis: Pb con Cr (JINR)
107BhBohrio1975 (JINR); Bi con Cr270Bh:61sSu inequívoca síntesis fue realizada en 1981 en el GSI
108HsHassio1978 (GSI); Pb con Fe277Hs:12mOtras síntesis: Ra con Ca (JINR)
109MtMeitnerio1982 (GSI); Bi con Fe278Mt:7.6sEl isotopo inicialmente sintetizado, 266Mt tiene un t1/2 = 5ms
110DsDarmstatio1994 (GSI); Pb con Ni281Ds:11s****
111RgRoentgenio1994 (GSI); Bi con Ni281Rg:26sEn la síntesis de este elemento y del Cn participaron físicos de Dubna
112CnCopernicio1996 (GSI); Pb con Zn285Cn:29sSu símbolo inicial fue Cp
113NhNihonio2004 (RIKEN); Bi con Zn286Nh:20sSu nombre quiere decir literalmente: La tierra del Sol naciente
114FlFlevorio1998 (JINR); Pu con Ca289Fl:2.6sEste elemento y el Lv fueron resultado del trabajo compartido con LLNL
115McMoscovio2010 (JINR)289Mc:0.220sLos elementos Z=115 al Z=118 fueron asignados y ratificados por la IUPAC a medidos del 2017.
116LvLivermorio2000 (JINR-LLNL)293Lv:0.061sCon el Lv el estado de California ha sido honrado con el nombre de tres elementos

117

TsTéneso2010 (ORNL-JINR-LLNL)294Ts:0.078s

Se han predicho compuestos como TsH y TsF5…que no se han encontrado

* Del isótopo con vida más larga (a= años; d=días; h=horas; m=minutos; s= segundos). Este isótopo no necesariamente es el que primero se sintetizó de dicho elemento.
** Millones de años. Cantidades muy pequeñas se han descubierto en minas de U.
*** Estos elementos fueron descubiertos en los restos de la explosión de las bombas  de fisión realizadas por el ejército norteamericano en los atolones del Océano Pacífico.
**** S. Hoffman uno de los responsables de la síntesis relató la intensa dinámica del proceso posterior: Cerca del mediodía de ese mismo día (13/11/1994) quedó claro que teníamos que publicar nuestro resultado tan pronto como fuera posible debido al experimento semejante que se estaba llevando a cabo en Dubna…A la mañana siguiente, el 14 de noviembre, se terminó la versión final del documento y uno de los choferes de nuestro Instituto  lo entregó directamente a los editores [del Zeitschrift für Physik]. A continuación informamos oficialmente al resto del personal del  GSI y un comunicado de prensa se emitió el 17; al día siguiente lo leímos en los periódicos.

A manera de conclusión

Los elementos transuránidos fueron sintetizados o creados, pero no descubiertos. La actividad científica de síntesis, que consiste en construir algo nuevo con partes ya existentes previamente, fue desarrollada inicialmente por la química para extenderse posteriormente a la física y a partir del siglo XXI a la biología.

La vertiginosa carrera por sintetizar elementos transuránidos, los primeros artificiales, fue y es motivo de orgullo personal, institucional y nacional en el que los científicos han invertido tiempo, las instituciones su prestigio, y los países  participantes el equivalente a cientos de millones de dólares. Además de las carreras científicas, los galardones internacionales y las noticias de prensa que presumen del mayor conocimiento de la estructura nuclear o del “incremento de elementos en la Tabla Periódica”, la finalidad última es una herencia de la Guerra Fría y su secuela industrial de producción de bombas nucleares.

Las síntesis fueron reportadas en revistas de física, una vez que los instrumentos para detectar los fragmentos de los pocos átomos obtenidos de los nuevos elementos en su casi inmediato camino a su destrucción son de origen físico… Poca química se ha desarrollado con ellos y con los más pesados, ninguna. Químicamente son una curiosidad.

A partir de la Segunda Guerra Mundial la radioquímica, disciplina construida por M. Curie a principios del Siglo XX durante la tercera revolución química, cedió su lugar a la química nuclear que terminó convirtiéndose en una rama de la física nuclear. Lo anterior se constató en 1985 durante la quinta y última revolución química, en medio de las disputas sobre la prioridad de la síntesis de los nuevos elementos. En esa fecha se estableció el TWG (Grupo de trabajo sobre los elementos transfermio), integrado en ese momento por nueve científicos, dos de ellos procedentes de la IUPAC y siete de la IUPAP, para corroborar la existencia y el lugar de la síntesis de los elementos del Z=104 al Z=109. El grupo original de TWG estaba integrado sólo por físicos, que son en realidad a quienes les interesa el asunto y, como ya se indicó, publican los detalles técnicos de la síntesis.

Contrario a lo que pensaba Rutherford, al sintetizar los elementos artificiales, los físicos hacen química…y también filatelia. C2

Sobre el autor

Se doctoró en la School of Molecular Sciences de la University of Sussex, Inglaterra. Profesor de la Facultad de Química desde 1977 y actualmente adscrito al Instituto de Investigaciones Filosóficas, ha impartido más de 100 cursos desde la secundaria hasta el doctorado, publicado más de 110 artículos arbitrados sobre química, educación, filosofía, historia y divulgación de la ciencia y dirigido cerca de 30 tesis de licenciatura, maestría y doctorado.

Es autor o coautor de más de 70 capítulos en libros y de otros tantos libros de texto y divulgación entre los que sobresalen los Libros de Texto Gratuito de Ciencias Naturales, coordinados por él, y editados por la Secretaria de Educación Pública de los cuales se han publicado a la fecha más de cien millones de ejemplares. Es miembro del SNI, nivel III.

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Se doctoró en la School of Molecular Sciences de la University of Sussex, Inglaterra. Profesor de la Facultad de Química desde 1977 y actualmente adscrito al Instituto de Investigaciones...

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