Noi descoperiri ale elementului cu numărul atomic 99 – Einsteiniu

Conceput pentru prima dată cu scopul de a îmbunătăți arderea unei bombe cu hidrogen pe insula Elugelab din Pacificul de Sud în 1952, elementul einsteinium este unul dintre membrii cei mai strălucitori ai Tabelului periodic; nu apare în mod natural și este atât de instabil încât este dificil să obținem suficient de mult timp pentru a-l studia efectiv.

Acum, o echipă de cercetători chimiști au reușit să facă exact acest lucru. Au inspectat o cantitate microscopică de einsteinium-254 pentru a înțelege mai bine proprietățile chimice fundamentale și comportamentul elementului evaziv. Cercetările lor sunt publicate astăzi în revista Nature.

Lucrări radioanalitice au fost făcute pe einsteiniu la scurt timp după descoperirea sa în anii 1950, dar la acea vreme s-a studiat puțin despre actinide. Cercetările recente au arătat că distanțele de legătură ale einsteinium – lungimea medie a conexiunii dintre nucleii a doi atomi dintr-o moleculă – au fost puțin mai scurte decât se așteptau cercetătorii. Rezultatul, însă, este un prim punct de date semnificativ.

Einsteinium este fabricat la Oak Ridge National Laboratory’s High Flux Isotope Reactor ca un produs secundar al producției de californiu-252 (un alt element greu, sintetizat în laborator, dar care are utilitate comercială semnificativă). Progresele tehnologice au contribuit ca aceste elemente radioactive să poată fi identificate și separate în condiții de laborator, fără pirotehnica distructivă de la mijlocul secolului al XX-lea. Reactorul din Oak Ridge, Tennessee, este unul dintre puținii furnizori de californiu-252.

Produsul inițial al reactorului este „doar o mizerie absolută, o combinație de tot felul de lucruri. Nu este vorba doar de a crea elementul sau de a face izotopul, ci și de a-l purifica astfel încât să putem face chimie cu acesta. – a declarat Katherine Shield, chimist la Laboratorul Lawrence Berkeley.

Astfel de elemente grele, radioactive, cum ar fi einsteiniu și californiu, precum și uraniul și plutoniul fac parte din grupul actinidelor: elementele 89-103 din tabelul periodic. Doar unele dintre ele, cum ar fi einsteiniu și californiu, sunt sintetizate. Odată ce o echipă de cercetare trece de activitatea logistică a protocoalelor de siguranță (pentru a se asigura că elementele radioactive, ca orice alt material de laborator, sunt manipulate în siguranță), se asigură că au suficient material cu care să lucreze și că acesta este pur suficient pentru a oferi rezultate utile. Extras din procesul de producție a californiului, einsteiniu poate fi adesea contaminat de precursorul său.

Echipa de cercetare lucra cu doar 200 de nanograme de einsteiniu, o cantitate de aproximativ 300 de ori mai ușoară decât un bob de sare. Potrivit lui Korey Carter, chimist acum la Universitatea din Iowa și autor principal al studiului, anterior se credea că o microgramă (1.000 nanograme) este limita inferioară pentru o dimensiune a eșantionului.

Echipa a reușit să măsoare distanța de legătură a einsteinium-254 folosind spectroscopia de absorbție a razelor X. Cercetătorii au analizat ce s-a întâmplat cu lumina care a fost absorbită de probă și au constatat că lumina care a fost emisă ulterior a fost schimbată în albastru, ceea ce înseamnă că lungimile de undă au fost ușor scurtate. Aceasta a fost o surpriză, deoarece se așteptaseră la o schimbare în roșu – lungimi de undă mai mari – și acest lucru sugerează că electronii atomului se pot cupla diferit față de alte elemente din apropierea sa de pe tabelul periodic. Din păcate, echipa nu a reușit să obțină date de difracție cu raze X din cauza unei contaminări cu californiu în eșantionul pe care s-au realizat determinările.

Anterior, cercetătorii au presupus că ar putea extrapola anumite tendințe observate în elementele mai ușoare la actinidele mai grele, cum ar fi modul în care absorb lumina și modul în care dimensiunea atomilor și a ionilor altor elemente, de exemplu lantanidele, scade pe măsură ce numărul lor atomic crește. 

În ultimii 20 de ani s-au făcut o mulțime de lucrări minunate pentru a muta progresiv mai departe în seria actinidelor – chimia actinidelor este mai mult decât ne-am aștepta. Regulile pe care le-am cam dezvoltat pentru atomii mai mici poate că nu funcționează la fel de bine. – a spus Korey Carter.

Mai multe informații: sursa 1