Elemento sintético

Un elemento sintético es un elemento químico conocido que no se encuentra de forma natural en la Tierra : ha sido creado por manipulación humana de partículas fundamentales en un reactor nuclear , un acelerador de partículas o la explosión de una bomba atómica ; por lo tanto, se le llama "sintético", "artificial" o "hecho por el hombre". Los elementos sintéticos son aquellos con números atómicos 95–118, como se muestra en púrpura en la tabla periódica adjunta : ^{[ 1 ]} estos 24 elementos fueron creados por primera vez entre 1944 y 2010. El mecanismo para la creación de un elemento sintético es forzar protones adicionales en el núcleo de un elemento con un número atómico inferior a 95. Todos los elementos sintéticos conocidos (véase: Isla de estabilidad ) son inestables, pero se desintegran a velocidades muy variables; las vidas medias de sus isótopos más longevos varían desde microsegundos hasta millones de años.

Otros cinco elementos que fueron creados artificialmente por primera vez no son estrictamente sintéticos porque posteriormente se encontraron en la naturaleza en cantidades ínfimas: tecnecio ( _⁴³Tc ), prometio ( _⁶¹Pm ), astato ( _⁸⁵At ), neptunio ( _⁹³Np ) y plutonio ( _⁹⁴Pu ); aunque a veces se clasifican como sintéticos junto con elementos exclusivamente artificiales. ^{[ 2 ]} El primero, el tecnecio, fue creado en 1937. ^{[ 3 ]} El plutonio, sintetizado por primera vez en 1940, es otro de estos elementos. Es el elemento con el mayor número de protones (número atómico) que se encuentra en la naturaleza, pero lo hace en cantidades tan pequeñas que es mucho más práctico sintetizarlo. El plutonio es conocido principalmente por su uso en bombas atómicas y reactores nucleares. ^{[ 4 ]}

Ningún elemento con número atómico superior a 99 tiene utilidad alguna fuera de la investigación científica, ya que tienen vidas medias extremadamente cortas y, por lo tanto, nunca se han producido en grandes cantidades.

Todos los elementos con número atómico mayor que 94 se desintegran con la suficiente rapidez en elementos más ligeros como para que cualquier átomo de estos que pudiera haber existido cuando se formó la Tierra (hace unos 4600 millones de años) se haya desintegrado hace mucho tiempo. ^{[ 5 ] [ 6 ]} Los elementos sintéticos presentes actualmente en la Tierra son producto de bombas atómicas o experimentos que involucran reactores nucleares o aceleradores de partículas , mediante fusión nuclear o absorción de neutrones . ^{[ 7 ]}

La masa atómica de los elementos naturales se basa en la abundancia promedio ponderada de isótopos naturales en la corteza y la atmósfera terrestres . Para los elementos sintéticos, no existe una "abundancia isotópica natural". Por lo tanto, para los elementos sintéticos, el número total de nucleones ( protones más neutrones ) del isótopo más estable —es decir, el isótopo con la vida media más larga— se indica entre paréntesis como la masa atómica.

La siguiente lista muestra la vida media, en orden cronológico inverso, de algunos de los isótopos más estables de los elementos:

• (Cm, Z=96): Curio-247 , 1,64 × 10⁷ ^años [ ^{8 ] /} 1,56 × ^10⁷ años ^{[ 9 ]}
• (Am, Z=95): Americio-243 ; 7.370 años ^{[ 10 ] [ 9 ]}
• (Bk, Z=97): Berkelio-247 ; 1,4 × 10 ³ años ^{[ 11 ]} / 1380 años ^{[ 9 ] [ 12 ]}
• (Cf, Z=98): Californio-251 ; 898 años ^{[ 9 ]}
• (Es, Z=99): Einstenio-252 ; 471,7 días ^{[ 9 ]}
• (Fm, Z=100): Fermio-257 ; 100,5 días ^{[ 9 ]}
• (Md, Z=101): Mendelevio-258 ; 51,5 días ^{[ 9 ]}
• (Lr, Z=103): Lawrencio-262 ; 3,6 horas ^{[ 9 ]} = 216 minutos ^{[ 13 ]}
• (No, Z=102): Nobelio-259 ; 58 minutos ^{[ 13 ]}
• (Rf, Z=104): Rutherfordio-263 ; aproximadamente 10 minutos ^{[ 9 ]}
• (Sg, Z=106): Seaborgio-269 ; 5 ± 2 minutos ^{[ 14 ]}
• (Bh, Z=107): Bohrio-270 ; aproximadamente 61 segundos ^{[ 15 ]}

El primer elemento sintetizado, en lugar de descubierto en la naturaleza, fue el tecnecio en 1937. ^{[ 16 ]} Este descubrimiento llenó un vacío en la tabla periódica , y el hecho de que el tecnecio no tenga isótopos estables explica su ausencia natural en la Tierra (y el vacío). ^{[ 17 ]} Con el isótopo de mayor duración del tecnecio, ^{el 97} Tc, con una vida media de 4,21 millones de años , ^{[ 18 ]} no queda tecnecio de la formación de la Tierra. ^{[ 19 ] [ 20 ]} Solo se encuentran trazas minúsculas de tecnecio de forma natural en la corteza terrestre, como producto de la fisión espontánea del ²³⁸ U o de la captura de neutrones en el molibdeno , pero el tecnecio está presente de forma natural en las estrellas gigantes rojas . ^{[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]}

El primer elemento totalmente sintético que se creó fue el curio , sintetizado en 1944 por Glenn T. Seaborg , Ralph A. James y Albert Ghiorso mediante el bombardeo de plutonio con partículas alfa . ^{[ 25 ] [ 26 ]}

La síntesis de americio , berkelio y californio tuvo lugar poco después. El einstenio y el fermio fueron descubiertos por un equipo de científicos liderado por Albert Ghiorso en 1952 mientras estudiaban la composición de los residuos radiactivos de la detonación de la primera bomba de hidrógeno. ^{[ 27 ]} Los isótopos sintetizados fueron el einstenio-253, con una vida media de 20,5 días, y el fermio-255 , con una vida media de aproximadamente 20 horas. Posteriormente se crearon el mendelevio , el nobelio y el lawrencio .

Durante el apogeo de la Guerra Fría , equipos de la Unión Soviética y Estados Unidos crearon de forma independiente el rutherfordio y el dubnio . La denominación y el reconocimiento de la síntesis de estos elementos permanecieron sin resolver durante muchos años , pero finalmente, la IUPAC / IUPAP reconoció el mérito compartido en 1992. En 1997, la IUPAC decidió otorgarle al dubnio su nombre actual, en honor a la ciudad de Dubna , donde trabajó el equipo ruso, ya que los nombres elegidos por los estadounidenses ya se habían utilizado para muchos elementos sintéticos existentes, mientras que el nombre rutherfordio (elegido por el equipo estadounidense) fue aceptado para el elemento 104.

Mientras tanto, el equipo estadounidense había creado el seaborgio , y los siguientes seis elementos fueron creados por un equipo alemán: bohrio , hassio , meitnerio , darmstadtio , roentgenio y copernicio . El elemento 113, el nihonio , fue creado por un equipo japonés; los últimos cinco elementos conocidos, flerovio , moscovio , livermorio , tenesino y oganesón , fueron creados mediante colaboraciones ruso-estadounidenses y completan la séptima fila de la tabla periódica.

Los siguientes elementos no se encuentran de forma natural en la Tierra. Todos son elementos transuránicos y tienen números atómicos de 95 o superiores.

Todos los elementos con números atómicos del 1 al 94 se encuentran de forma natural al menos en cantidades traza, pero los siguientes elementos se producen a menudo mediante síntesis.

‡ Estos cinco elementos fueron descubiertos mediante síntesis antes de ser encontrados en la naturaleza.

• "einstenio (Es) - elemento químico" . Britannica.com . Consultado el 23 de mayo de 2017 .
• "mendelevio (Md) - elemento químico" . Britannica.com . Consultado el 23 de mayo de 2017 .
• "elementos sintéticos" . Encyclopedia2.thefreedictionary.com . Consultado el 23 de mayo de 2017 .
• "Es elemental: el elemento fermio" . Education.jlab.org . Consultado el 23 de mayo de 2017 .
• Kulkarni, Mayuri (15 de junio de 2009). "Una lista completa de elementos sintéticos artificiales" . ScienceStuck . Recuperado el 15 de mayo de 2019 .