El pasado mes de agosto, el Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung en Darmstadt (GSI) junto con la Universidad Johannes Gutenberg y el Instituto Helmholtz celebraron la Conferencia TAN, un encuentro histórico de descubridores de elementos químicos, coincidiendo con el Año Internacional de la Tabla Periódica, proclamado por la UNESCO, con motivo del 150 aniversario de su constitución.
En 1869, el químico ruso Dmitri Mendeleev introdujo un sistema para ordenar los elementos y lo defendió ante los miembros de la Sociedad Química de Rusia.
Según la UNESCO, Mendeleev propuso disponer los elementos en líneas y columnas (también denominados períodos y grupos) dentro de un rectángulo, con sus pesos atómicos en orden ascendente de izquierda a derecha dentro de la misma línea hasta bajar a la segunda y así sucesivamente.
Actualmente, hay 118 elementos listados en la tabla periódica. De esta cifra, 92 se encuentran en la Tierra. La búsqueda de nuevos elementos adicionales se realiza utilizando aceleradores de partículas.
Fusión de los núcleos atómicos
Para producir elementos, los investigadores colisionan un haz de iones que consiste en núcleos atómicos de un elemento con una muestra material de otro elemento. En la fusión de los núcleos atómicos de ambos se puede producir un nuevo elemento pesado.
El reconocimiento y la inclusión de un nuevo elemento en la Tabla Periódica se realiza tan pronto como se confirma el descubrimiento. Los elementos pesados producidos de esta manera son inestables, es decir, se descomponen en poco tiempo.
Los profesores y descubridores Peter Armbruster y Gottfried Münzenberg, que ocuparon posiciones de liderazgo en la producción de los elementos químicos 107 a 112 (bohrium, hassium, meitnerium, darmstadtium, roentgenium y copernicium) en el GSI durante sus investigaciones, estuvieron presentes en la conferencia.
Oganessian, único de los descubridores con vida que dio nombre a uno de los elementos químicos
El profesor Yuri Oganessian también acudió. Actualmente es la única persona viva que dio el nombre de un elemento: el número 118, Oganesson. Fue jefe del equipo de descubridores de los elementos químicos 114 a 118 (flerovium, moscovium, livermorium, tennessine y oganesson) en el Joint Institute for Nuclear Research en Dubna, Rusia.
También asistió el japonés Kouji Morimoto, del Centro RIKEN Nishina para la Ciencia y miembro del equipo de descubrimiento del elemento 113.
Paolo Giubellino, director científico de GSI y de la nueva instalación de investigación internacional FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) que se está construyendo en Darmstadt, explica que «en la investigación sobre elementos pesados todavía hay muchas preguntas sin respuesta”.
¿De dónde vienen los elementos? ¿Cómo se producen en explosiones de estrellas y otros eventos estelares? En su opinión, la instalación FAIR “ofrece nuevas oportunidades para llevar el Universo al laboratorio”.
Descubridores en búsqueda de nuevos elementos
El profesor Sergey Dmitriev, director del Laboratorio de Reacciones Nucleares Flerov (FLNR) recuerda que «experimentos sobre la síntesis de nuevos elementos superpesados: flerovium (114), moscovium (115), livermorium (116), tennessine (117), oganesson (118) se llevaron a cabo en el FLNR utilizando el acelerador U400”.
Pero para avanzar más, se requirió la construcción de una fábrica de elementos superpesados en FLNR cuya instalación clave es el ciclotrón DC280, con una intensidad de haz de iones de orden de magnitud mayor de lo que se había logrado hasta la fecha.
Según señala el profesor Dmitriev, la puesta en marcha de la fábrica permitirá experimentos sobre la síntesis de los elementos 119 y 120 y ampliará significativamente el trabajo sobre el estudio de las propiedades nucleares y químicas de los elementos superpesados.
En Japón, la búsqueda de nuevos elementos también continúa. «Desde diciembre de 2018, llevamos a cabo el experimento 119th search utilizando uno de los cinco ciclotrones en la fábrica de vigas RIKEN RI. A finales de 2019, nuestro acelerador lineal estará equipado con cavidades superconductoras de nueva construcción y listas para sintetizar nuevos elementos con mayor intensidad de haz. Realizaremos ambos experimentos en paralelo siempre que los recursos lo permitan. Continuaremos estos experimentos hasta que alguien, con suerte RIKEN, encuentre el elemento número 119”, enfatiza Hideto.
Elementos químicos pesados
Un total de 120 investigadores de 19 países participaron en la conferencia TAN, donde analizaron y discutieron las perspectivas de investigación sobre las transactinidas, los elementos que comienzan con el número atómico 104 que siguen al subgrupo de actínidos.
Todos son producidos artificialmente. «Estamos tratando de determinar sus propiedades químicas», subraya el profesor Christoph Düllmann, de la Universidad de Mainz y jefe de los departamentos de investigación GSI y HIM sobre la química de los elementos pesados.
Según la UNESCO, las columnas de la Tabla Periódica primigenia se determinaron en función de los elementos que poseían propiedades análogas, por ejemplo, el mismo tipo de óxido. El número mínimo de átomos de un elementos (R) que se combinan con el número mínimo de átomos de oxígeno (O) aparecía en la primera columna y la proporción en que se combinaban aumentaba hacia la séptima columna.
Como sólo se conocían entonces unos 60 elementos, bastaban ocho columnas, que siguen siendo suficientes. En efecto, la disposición de todo el sistema actualmente en uso fue establecida por Mendeleev cuando sólo se conocían poco más de la mitad de sus componentes (a pesar de conocerse, Mendeleev no incluyó algunos elementos en su tabla, como el plomo, que no lo reconocía como un elemento metálico común por su gran elasticidad molecular).
¿Resultado de un sueño?
Mendeleev supo desde el principio, según la UNESCO, que había elaborado un procedimiento científico para situar los elementos químicos en un sistema conveniente. Aún más, se dio cuenta de que había descubierto una ley objetiva, natural.
Sin embargo, del mismo modo que, según opinión popular, Newton concibió la gravitación universal al caerle en la cabeza una manzana (o que Watt percibió que una cazuela podría transformarse en la máquina de vapor), aún hay quien piensa que Mendeleev llegó a la formulación de la ley periódica… como resultado de un sueño.
Una vez adoptado como patrón el número atómico, se observó que si los elementos se clasificaban por sus cargas eléctricas nucleares, sus posiciones en la tabla periódica coincidían con las predichas por Mendeleev. Así se construye el sistema periódico que, colgado en la pared del laboratorio, tan bien conocen hoy día los estudiantes de Química.
Aunque no consiguió el premio Nobel de Química, por su dilatada trayectoria científica y con ocasión de su fallecimiento se designó con el nombre de Mendelevium el número 101 de la Tabla Periódica que creó.
La aportación de científicos españoles
Finalmente, los científicos españoles descubrieron el platino (Pt), el wolframio (W) y, a medias según algunos autores, el vanadio (V). El naturalista y militar Antonio de Ulloa y de la Torre Giral descubrió el platino en América, en la región de Esmeraldas (entre Colombia y Ecuador), en 1748.
Medio siglo después se dio a conocer el wolframio, el único elemento aislado en España, un logro alcanzado en 1783 por los hermanos Juan José y Fausto Delhuyar en el Real Seminario Patriótico Bascongado de Bergara (Guipúzcoa).
Por último, en 1801 el científico hispano-mexicano Andrés Manuel del Río Fernández encontró el elemento 23 (que tiene ese número atómico en la tabla periódica) en una mina de plomo de México. Lo llamó eritronio (entre otros nombres) por tornarse rojizo al calentarse.
