Il darmstadio è un elemento chimico pesante ultra situato nella serie transactinide, che inizia subito dopo il lawrencium metallico. Si trova specificamente nel gruppo 10 e nel periodo 7 della tavola periodica, essendo congeneri dei metalli nichel, palladio e platino.
Ha il simbolo chimico Ds, con un numero atomico di 110, ei suoi pochissimi atomi che sono stati sintetizzati si decompongono praticamente all'istante. Si tratta quindi di un elemento effimero. Sintetizzarlo e rilevarlo ha rappresentato un'impresa negli anni '90, con un gruppo di ricercatori tedeschi che si è preso il merito della sua scoperta.
L'elemento Darmstadtium è stato scoperto presso l'istituto tedesco GSI, nella città di Darmstadt. Fonte: comandante-pirx su Wikipedia tedesca
Prima della sua scoperta e di quale fosse il suo nome da discutere, il sistema di nomenclatura IUPAC lo aveva formalmente chiamato "ununilio", che significa "uno-uno-zero", pari a 110. E più indietro rispetto a questa nomenclatura, Secondo il sistema Mendeleev, il suo nome era eka-platino perché è ritenuto chimicamente analogo a questo metallo.
Il darmstadio è un elemento non solo effimero e instabile, ma anche altamente radioattivo, nel cui decadimento nucleare la maggior parte dei suoi isotopi rilascia particelle alfa; Questi sono nuclei di elio spogli.
A causa della sua durata fugace, tutte le sue proprietà sono stimate e non possono mai essere utilizzate per scopi particolari.
Scoperta
Merito tedesco
Il problema che circonda la scoperta del darmstadio era che diversi team di ricercatori si erano dedicati alla sua sintesi negli anni successivi. Non appena il suo atomo si è formato, è svanito in particelle irradiate.
Quindi non si poteva armeggiare su quale delle squadre meritasse il merito di averla sintetizzata per prima, quando anche solo rilevarla era già impegnativa, decadendo così velocemente e rilasciando prodotti radioattivi.
Squadre separate dei seguenti centri di ricerca hanno lavorato alla sintesi del darmstadio: Central Institute for Nuclear Research in Dubná (allora Unione Sovietica), Lawrence Berkeley National Laboratory (Stati Uniti) e Heavy Ion Research Center (abbreviato in tedesco come GSI).
Il GSI si trova nella città tedesca di Darmstadt, dove nel novembre 1994 hanno sintetizzato l'isotopo radioattivo 269 Ds. Le altre squadre hanno sintetizzato altri isotopi: 267 D all'ICIN e 273 D all'LNLB; tuttavia, i loro risultati non erano stati conclusivi agli occhi critici della IUPAC.
Ogni squadra aveva proposto un nome particolare per questo nuovo elemento: hahnio (ICIN) e becquerel (LNLB). Ma a seguito di un rapporto IUPAC nel 2001, il team tedesco GSI aveva il diritto di nominare l'elemento darmstadtium.
Sintesi
Il darmstadio è il prodotto della fusione di atomi di metallo. Quale? In linea di principio, uno relativamente pesante che funge da bersaglio o obiettivo, e un altro leggero che verrà fatto scontrare con il primo ad una velocità pari a un decimo della velocità della luce nel vuoto; altrimenti, le repulsioni esistenti tra i suoi due nuclei non potrebbero essere superate.
Una volta che i due nuclei si scontrano in modo efficiente, si verificherà una reazione di fusione nucleare. I protoni si sommano, ma il destino dei neutroni è diverso. Ad esempio, il GSI ha sviluppato la seguente reazione nucleare, da cui è stato prodotto il primo atomo 269 Ds:
Reazione nucleare per la sintesi di un atomo di isotopo 269Ds. Fonte: Gabriel Bolívar.
Nota che i protoni (in rosso) si sommano. Variando le masse atomiche degli atomi in collisione, si ottengono diversi isotopi di darmstadio. Infatti, il GSI ha effettuato esperimenti con l'isotopo 64 Ni invece di 62 Ni, di cui hanno sintetizzato solo 9 atomi dell'isotopo 271 Ds.
Il GSI è riuscito a creare 3 atomi di 269 D, ma dopo aver eseguito tre trilioni di bombardamenti al secondo per un'intera settimana. Questi dati offrono una prospettiva schiacciante delle dimensioni di tali esperimenti.
Struttura del darmstadio
Poiché solo un atomo di darmstadio può essere sintetizzato o creato a settimana, è improbabile che ce ne saranno abbastanza per stabilire un cristallo; Senza contare che l'isotopo più stabile è 281 Ds, il cui t 1/2 è di soli 12,7 secondi.
Pertanto, per determinare la sua struttura cristallina, i ricercatori si affidano a calcoli e stime che cercano di avvicinarsi al quadro più realistico. Pertanto, la struttura del darmstadio è stata stimata essere cubica centrata sul corpo (bcc); a differenza dei loro congeneri più leggeri nichel, palladio e platino, con strutture cubiche centrate sulla faccia (fcc).
In teoria, gli elettroni più esterni degli orbitali 6d e 7s devono partecipare al loro legame metallico, secondo la loro configurazione elettronica anche stimata:
5f 14 6d 8 7s 2
Tuttavia, è probabile che poco si apprenda sperimentalmente sulle proprietà fisiche di questo metallo.
Proprietà
Si stimano anche le altre proprietà del darmstadio, per le stesse ragioni citate per la sua struttura. Tuttavia, alcune di queste stime sono interessanti. Ad esempio, il darmstadio sarebbe un metallo ancora più nobile dell'oro, nonché molto più denso (34,8 g / cm 3 ) dell'osmio (22,59 g / cm 3 ) e del mercurio (13,6 g / cm 3 ). cm 3 ).
Per quanto riguarda i loro possibili stati di ossidazione, è stato stimato che sarebbero +6 (Ds 6+ ), +4 (Ds 4+ ) e +2 (Ds 2+ ), uguali a quelli dei loro congeneri più leggeri. Pertanto, se gli atomi di 281 Ds fossero fatti reagire prima di disintegrarsi, si otterrebbero composti come DsF 6 o DsCl 4 .
Sorprendentemente, esiste una probabilità di sintetizzare questi composti, perché 12,7 secondi, il t 1/2 di 281 Ds, è più che sufficiente per eseguire le reazioni. Tuttavia, lo svantaggio continua ad essere che solo un atomo di Ds alla settimana è insufficiente per raccogliere tutti i dati necessari per l'analisi statistica.
applicazioni
Anche in questo caso, essendo un metallo così raro, attualmente sintetizzato in quantità atomiche e non massicce, non vi è riservato alcun uso; nemmeno in un lontano futuro.
A meno che non venga inventato un metodo per stabilizzare i loro isotopi radioattivi, gli atomi di darmstadio serviranno solo a suscitare curiosità scientifica, specialmente quando si tratta di fisica e chimica nucleare.
Ma se trovi un modo per crearli in grandi quantità, verrà fatta più luce sulla chimica di questo elemento ultra-pesante ed effimero.
Riferimenti
- Shiver & Atkins. (2008). Chimica inorganica . (Quarta edizione). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2020). Darmstadtium. Estratto da: en.wikipedia.org
- Steve Gagnon. (Sf). L'elemento Darmstadtium. Risorse di Jefferson Lab. Estratto da: education.jlab.org
- Centro nazionale per le informazioni sulla biotecnologia. (2020). Darmstadtium. Database PubChem. Estratto da: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Brian Clegg. (15 dicembre 2019). Darmstadtium. Chimica nei suoi elementi. Estratto da: chemistryworld.com