El misterio del elemento 115 y su relación con otros mundos.

También llamado Moscovio, Ununpentio, eka-bismuto o simplemente «elemento 115» es un elemento sintético, es decir, sintetizado por el hombre y cuyo número atómico es 115 (es decir, que tiene 115 protones en su núcleo).

Este elemento era hipotético hasta que en 2004 unos científicos rusos del Joint Institute for Nuclear Research en la Universidad de Dubna lo descubrieran en colaboración con científicos del Lawrence Livermore National Laboratory de la Universidad de California.

Tras esto, en 2013 fue confirmado por científicos de la Universidad de Lund (Suecia) que cómo los anteriores bombardearon isótopos de calcio a una lámina de Americio. El resultado fueron varias descomposiciones atómicas con un tiempo de vida muy breve. Ya en el año 2019, se comenzaron a estudiar compuestos hipotéticos que podría formar el elemento con elementos del grupo 13 y sus posibles estructuras.

¿Qué se conoce del ununpentio?

Los elementos que aparecen en la tabla periódica más a la derecha del Uranio (cuyo número atómico es 92) es decir, que tengan mayor número de protones, tienen una existencia efímera antes de desintegrarse espontáneamente.

Estos elementos ultrapesados, conocidos como elementos transuránicos, son radiactivos y tienen una vida media extremadamente corta, lo que los hace muy difíciles de aislar y conservar. De forma general y salvo raras excepciones, a mayor número atómico menor vida media tiene un elemento, puesto que es más probable su desintegración. [1]

Los experimentos que se realizan en esta línea de investigación se centran en el conocimiento de las propiedades de descomposición del elemento 115.

Debido a la inestabilidad de los isótopos de estos elementos y las bajas tasas de producción, las investigaciones químicas experimentales son muy complicadas y requieren el desarrollo de técnicas especiales.

Con la síntesis del elemento 115, el miembro más pesado del grupo 15 de la Tabla periódica, justo por debajo del elemento de bismuto, se abre camino a la existencia de compuestos estables que contengan al misterioso elemento moscovio.

¿Cuáles son las propiedades del Moscovio?

En la tabla periódica, el elemento 115 es un miembro del bloque p, 7º período, y estará en el grupo 15, igual que elementos como el nitrógeno(N), fósforo(P), arsénico(As), antimonio(Sb) y bismuto(Bi). Su masa atómica es de 289 uma, masa dada para su isótopo conocido con mayor tiempo de vida medio (60 segundos).

Situación de elemento 115 en la tabla periódica. Figura adaptada de la referencia [2]

También bautizado como Moscovio, su símbolo es Mc. Con número atómico 115, su configuración electrónica es [Rn] 7s² 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7p³ análoga al bismuto lo que le confiere en teoría propiedades similares. El diagrama de aufbau es el que se muestra a continuación:

Diagrama de Aufbau para el Moscovio

El Moscovio posee una radiactividad específica de 2.315 x 10⁷ TBq/g y su modo de decaimiento es a través de emisiones de partículas alfa. Los isótopos inestables conocidos son ²⁹¹Mc (60s), ²⁹⁰Mc (10s), ²⁸⁹Mc (10s), ²⁸⁸Mc (1s), ²⁸⁷Mc (500ms). [2]

¿Cómo se descubrió el elemento 115?

La búsqueda de elementos superpesados (SHEs), pertenece a las áreas más fundamentales de la ciencia física. El primer elemento más pesado que el uranio, llamado neptunio, fue producido de forma totalmente sintética en 1940 bombardeando el uranio con neutrones, abriendo el camino a la síntesis de nuevos elementos superpesados (SHEs).

Hasta la fecha, se han descubierto y nombrado elementos que comprenden hasta 118 protones. Los SHEs son de corta duración y son átomos fabricados artificialmente por el hombre.

El ununpentio (Uup), un elemento químico con número atómico 115 (también conocido como eka-bismuto), fue creado en 2003 por el Instituto de investigación nuclear de Dubna (Rusia). [3]

Los experimentos diseñados para sintetizar los isótopos del elemento 115 en la reacción ²⁴³Am + ⁴⁸Ca fueron presentados por los científicos.

Las propiedades de descomposición de estos núcleos sintetizados eran consistentes con las descomposiciones consecutivas originadas por los isótopos padres del nuevo elemento 115, ²⁸⁸115 y ²⁸⁷115.

Las propiedades de decaimiento de los núcleos del producto se presentan
en la Tabla. [3]

Secuencias de tiempo en las cadenas de decaimiento observadas en dos energías de 48Ca El=248 MeV y El=253 MeV. Figura adaptada de la referencia [3].

La posterior investigación llevada a cabo por el equipo del Prof. Dirk Rudolph [4], aporta algunos hallazgos adicionales que pueden ayudar al comité de la IUPAC a añadir oficialmente este nuevo elemento a la tabla periódica.

El experimento se llevó a cabo en noviembre de 2012, en el Centro Helmholtz de Investigación de Iones Pesados de la GSI en Darmstadt, Alemania. Este laboratorio ha albergado hasta la fecha experimentos clave para el descubrimiento de siete elementos artificiales (del 107 al 112, y 115).

El experimento consistió, de igual manera al anterior, en disparar iones de un raro isótopo de calcio (⁴⁸Ca) a delgadas láminas de Americio (²⁴³Am). Ocasionalmente estos dos elementos se fusionan para formar un isótopo del elemento 115, con un número de masa de 288.

A pesar de que el elemento tiene una vida media de 140-190 milisegundos, su presencia fue probada por la cadena característica de productos de descomposición más estables que deja.

¿Qué materiales sería capaz de formar el eka-bismuto?

Aunque aún es pronto para ver las aplicaciones de este tipo de materiales, se pueden inferir los diversos tipos de estructuras que presentarían.

Los cálculos realizados por el equipo del Laboratoire de Physique des Matériaux et Fluide (LPMF) de la Universidad de las Ciencias y la Tecnología de Orán se realizaron utilizando la teoría funcional de la densidad (DFT) con la que se puede establecer que la wurtzita es la fase de estado fundamental de B-Uup, mientras que Al-Uup, Ga-Uup, In-Uup y Tl-Uup adoptan la fase PbO tetragonal. [5]

Las propiedades electrónicas calculadas de III-Uup manifiestan características que contrastan notablemente con las de los otros típicos semiconductores III-V. En particular, se encontró una banda invertida que refleja el carácter metálico de estos sistemas.

¿Por qué hay tanto misterio detrás del ununpentio?

Ya en el año 1991, el nobel de química Glenn T. Seaborg estudió la vida de los elementos transuránicos [6] prediciendo cuáles serían las configuraciones más estables. Estas configuraciones poseen un número concreto de nucleones (protones + neutrones) que hace al núcleo lo más esférico posible.

Aunque el elemento 115 fue descubierto en 2004, lo cierto es que Robert Scott Lazar irrumpió en diversos medios informativos estadounidenses a finales de los años 80 contando una historia más propia de un lunático.

Lazar afirmaba que trabajaba para el gobierno de USA como físico en la base militar Área 51. Su trabajo consistía en hacer ingeniería inversa a aeronaves capturadas por los americanos, en especial a su sistema de propulsión.

Lazar comentó en 1989 que el combustible de las naves extraterrestres era el elemento 115 en forma estable. Este aportaba una fuente de energía con unos efectos antigravitatorios para conseguir una gran producción de energía. [7]

El elemento 115 vendría a ser una especie de combustible estelar según el propio Lazar que serviría para largos viajes estelares [8]. Posiblemente la historia de este tipo no sea más que pura fantasía, pero no deja de ser fascinante ser capaces de imaginar las posibles aplicaciones del desconocido elemento 115 y los que puedan llegar a descubrirse en un futuro.

Bibliografía y Recursos Web

[1] https://okdiario.com/curiosidades/ununpentio-tabla-periodica-685691

[2] https://www.wolframalpha.com/examples/science-and-technology/chemistry/

[3] Yu. Ts. Oganessian, V. K. Utyonkoy, Yu. V. Lobanov, F. Sh. Abdullin, A. N. Polyakov, I. V. Shirokovsky, Yu. S. Tsyganov, G. G. Gulbekian, S. L. Bogomolov, A. N. Mezentsev, S. Iliev, V. G. Subbotin, A. M. Sukhov, A. A. Voinov, G. V. Buklanov, K. Subotic, V. I. Zagrebaev, and M. G. Itkis Experiments on the synthesis of element 115 in the reaction 243Am, 48Ca, xn…291−x115 Physical Review C 69, 021601(R) (2004).

[4] https://www.lunduniversity.lu.se/article/existence-new-element-confirmed

[5] N. Hammou, A. Zaoui, M. Ferhat Revealing atypical ground state structures of III-Ununpentium compounds Mater. Res. Express 2019.

[6] Glenn T. Seaborg, Chapter 2 in Transuranium Elements: A Half Century, L.R. Morss and J. Fuger, eds., (American Chemical Society, Washington, D.C., 1992), pp. 10-49.

[7] https://www.latimes.com/archives/la-xpm-1993-05-06-vw-31950-story.html

[8] http://www.spanishprisoner.net/2014/01/el-elemento-115-combustible-estelar.html

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