Una tabla periódica extendida es una tabla periódica que tiene elementos químicos más allá del 7 º periodo , los elementos hipotético de número atómico mayor que 118 (correspondiente a la oganesson ) ordenados de acuerdo con sus configuraciones electrónicas calculados.
La tabla periódica primera extendido ha teorizado por Glenn Seaborg en 1969: se proporcionó un 8 º período que contiene 18 partes de la cuadra g , y una nueva familia de elementos químicos llamados " superactinide ". Posteriormente se publicaron otras tablas ampliadas, distribuyendo los elementos a veces en 9 periodos , como la propuesta en 1971 por Fricke et al. o el propuesto en 2011 por Pekka Pyykkö .
No hay nada que especifique el número máximo de protones y electrones que puede contener un mismo átomo . El límite de la práctica de observabilidad se estima generalmente en más de Z = 130 , ya que la existencia de átomos superpesados choca con el límite de estabilidad de los núcleos . Esto coloca el final de la tabla periódica poco después de uno de los valores sugeridos para la última isla de estabilidad , en este caso centrado alrededor de Z = 126 .
Richard Feynman señaló en 1948 que una interpretación simple de la ecuación de Dirac semi- relativista da como resultado la imposibilidad de representar orbitales atómicos cuando el número atómico Z es mayor que 1 ⁄ α ≈ 137 , donde α es la constante de estructura fina : tales átomos no podrían tener un orbital electrónico estable para más de 137 electrones , lo que haría imposible la existencia de átomos eléctricamente neutros más allá de 137 protones; desde entonces, el elemento 137 ha recibido el sobrenombre de "feynmanium".
El modelo de Bohr también da una velocidad v 1s mayor que la velocidad de la luz c para los electrones de la capa inferior 1w donde Z> 137 :
.Un estudio adicional, sobre todo teniendo en cuenta el tamaño distinto de cero del núcleo, muestra sin embargo que el número crítico de protones para los que la energía de enlace electrón - núcleo se vuelve mayor que 2 m 0 c 2 , donde m 0 representa la masa en el núcleo .el resto de un electrón o un positrón , vale Z crit ≈ 173 : en este caso, si la subcapa 1s no está llena, el campo electrostático del núcleo crea un par electrón-positrón allí , por lo tanto, la emisión de un positrón l; si este resultado no descarta completamente la posibilidad de algún día observar átomos que comprenden más de 173 protones, resalta un factor adicional de inestabilidad que les afecta.
Más allá de los siete períodos estándar, se prevé un octavo período para clasificar los átomos, hasta la fecha no observados, que tienen más de 118 protones. Este octavo período sería el primero en tener elementos del bloque g , caracterizado en el estado fundamental por electrones en un orbital g. Sin embargo, dados los límites en la frecuencia del borde de la mesa - efectos relativistas sobre los electrones muy grandes átomos - que significativa se convierten entonces en el último tercio de la 7 º período , es poco probable que la configuración electrónica de tales átomos de obedecer observó las reglas durante los primeros seis períodos. Es particularmente difícil establecer el número de elementos contenidos en este bloque g : la regla de Klechkowski predice 18, pero el método Hartree-Fock predice 22.
La tabla periódica extendida al octavo período con 22 elementos en el bloque g podría tener el siguiente aspecto:
1 | H | Oye | |||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Ser | B | VS | NO | O | F | Nació | |||||||||||||||||||||||||
3 | N / A | Mg | Alabama | sí | PAG | S | Cl | Arkansas | |||||||||||||||||||||||||
4 | K | Eso | Carolina del Sur | Ti | V | Cr | Minnesota | Fe | Co | O | Cu | Zn | Georgia | Ge | As | Se | Br | Kr | |||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nótese bien | Mes | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | En | Sn | Sb | Tú | I | Xe | |||||||||||||||
6 | Cs | Licenciado en Letras | La | Esto | Pr | Dakota del Norte | Pm | Sm | Tenido | Di-s | Tuberculosis | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Leer | Hf | Tu | W | Re | Hueso | Ir | Pt | A | Hg | Tl | Pb | Bi | Correos | A | Rn | |
7 | P. | Real academia de bellas artes | C.A | Th | Pensilvania | U | Notario público | Podría | Soy | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Maryland | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Monte | Ds | Rg | Cn | Nueva Hampshire | Florida | Mc | Lv | Ts | Og | |
8 | 119 | 120 | * | 143 | 144 | 145 | 146 | 147 | 148 | 149 | 150 | 151 | 152 | 153 | 154 | 155 | 156 | 157 | 158 | 159 | 160 | 161 | 162 | 163 | 164 | 165 | 166 | 167 | 168 | 169 | 170 | 171 | 172 |
↓ | |||||||||||||||||||||||||||||||||
* | 121 | 122 | 123 | 124 | 125 | 126 | 127 | 128 | 129 | 130 | 131 | 132 | 133 | 134 | 135 | 136 | 137 | 138 | 139 | 140 | 141 | 142 |
A veces se menciona un noveno período, pero, dada la incertidumbre real sobre la posibilidad de que más futuros observen diez características nuevas del octavo período, todos los elementos de número atómico mayor que 130 caen tienen a priori de pura extrapolación matemática. Tenga en cuenta que una variante de la tabla anterior, propuesta por Fricke et al. en 1971 y revisada por Pekka Pyykkö en 2011, distribuye los mismos 172 elementos en 9 períodos, y no en 8, distribuyéndolos de forma no periódica: los elementos 139 y 140 se colocan así entre los elementos 164 y 169 , en el bloque py no en el bloque g , mientras que los elementos 165 a 168 están colocados en un 9 º período en los bloques s y p:
1 | H | Oye | |||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Ser | B | VS | NO | O | F | Nació | |||||||||||||||||||||||||
3 | N / A | Mg | Alabama | sí | PAG | S | Cl | Arkansas | |||||||||||||||||||||||||
4 | K | Eso | Carolina del Sur | Ti | V | Cr | Minnesota | Fe | Co | O | Cu | Zn | Georgia | Ge | As | Se | Br | Kr | |||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nótese bien | Mes | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | En | Sn | Sb | Tú | I | Xe | |||||||||||||||
6 | Cs | Licenciado en Letras | La | Esto | Pr | Dakota del Norte | Pm | Sm | Tenido | Di-s | Tuberculosis | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Leer | Hf | Tu | W | Re | Hueso | Ir | Pt | A | Hg | Tl | Pb | Bi | Correos | A | Rn | |
7 | P. | Real academia de bellas artes | C.A | Th | Pensilvania | U | Notario público | Podría | Soy | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Maryland | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Monte | Ds | Rg | Cn | Nueva Hampshire | Florida | Mc | Lv | Ts | Og | |
8 | 119 | 120 | * | 141 | 142 | 143 | 144 | 145 | 146 | 147 | 148 | 149 | 150 | 151 | 152 | 153 | 154 | 155 | 156 | 157 | 158 | 159 | 160 | 161 | 162 | 163 | 164 | 139 | 140 | 169 | 170 | 171 | 172 |
9 | 165 | 166 | ↓ | 167 | 168 | ||||||||||||||||||||||||||||
* | 121 | 122 | 123 | 124 | 125 | 126 | 127 | 128 | 129 | 130 | 131 | 132 | 133 | 134 | 135 | 136 | 137 | 138 |
Ion | Objetivo | Nucleido | Año | |
---|---|---|---|---|
Rutherfordio |
22 10Nació 12 6VS |
242 94Podría 249 98Cf |
259 104Rf 257 104Rf |
1964 1969 |
Dubnium |
22 10Nació 15 7NO |
243 95Soy 249 98Cf |
261 105Db 260 105Db |
1968 1970 |
Seaborgio |
18 8O 54 24Cr |
249 98Cf 208 82Pb |
263m 106Sg 260 106Sg |
1974 |
Bohrium |
54 24Cr |
209 83Bi |
262 107Bh |
1981 |
Hassium |
58 26Fe |
208 82Pb |
265 108Hs |
1984 |
Meitnerio |
58 26Fe |
209 83Bi |
266 109Monte |
mil novecientos ochenta y dos |
Darmstadtium |
62 28O |
208 82Pb |
269 110Ds |
1994 |
Roentgenio |
64 28O |
209 83Bi |
272 111Rg |
1994 |
Copérnico |
70 30Zn |
208 82Pb |
277 112Cn |
1996 |
Nihonium |
70 30Zn |
209 83Bi |
278 113Nueva Hampshire |
2004 |
Flerovio |
48 20Eso |
244 94Podría |
289 114Florida |
2003 |
Moscovium |
48 20Eso |
243 95Soy |
287 115Mc |
2003 |
Livermorium |
48 20Eso |
248 96Cm |
293 116Lv |
2000 |
Tennesse |
48 20Eso |
249 97Bk |
293 117Ts |
2010 |
Oganesson |
48 20Eso |
249 98Cf |
294 118Og |
2002 |
La síntesis de nuevos elementos superpesados requiere el dominio de las técnicas de fusión nuclear . Éstos implican proyectar núcleos atómicos entre sí con suficiente energía para formar un estado transitorio llamado núcleo compuesto , a partir del cual los nucleones de los núcleos incidentes pueden reorganizarse en capas nucleares correspondientes a un solo núcleo.
Generalmente se hace una distinción entre la denominada fusión "caliente", que produce núcleos compuestos provistos de una energía de excitación del orden de 40 a 50 MeV , de la denominada fusión "fría" (que, en este contexto, no tiene ninguna relación al concepto de medios también llamado “ fusión fría ”), produciendo núcleos compuestos con energía de excitación de alrededor de 10 a 20 MeV . En el primer caso, la probabilidad de que las colisiones formen núcleos compuestos aumenta, pero estos núcleos se agrietan más a menudo, con una probabilidad baja de disipar su energía de excitación emitiendo algunos neutrones (típicamente 3 a 5) para formar un núcleo. decaimiento del cual se puede detectar; en el segundo caso, la probabilidad de formar núcleos compuestos es menor, pero también con menor probabilidad de que los núcleos compuestos así formados sufran una fisión espontánea , lo que puede favorecer la formación de núcleos superpesados tras la emisión de uno o dos neutrones.
En la práctica, la fusión en caliente es el uso de un objetivo de los actínidos (en el 7 ° período de la tabla periódica) en el que se aceleran muy fuertemente de iones de luz suficiente para 2 e período , incluso el 3 º período . Cold Fusion, por su parte, implica más ligero objetivo - un metal del bloque p de la 6 º período tales como plomo o bismuto - en el que se aceleran iones más pesados, típicamente un metal de de la 4 º período . Los primeros transactínidos (elementos 104 Rf y 105 Db ) se obtuvieron por fusión en caliente, mientras que el seaborgio ( elemento 106 ) fue descubierto en 1974 por dos equipos independientes que trabajaban uno en Estados Unidos por fusión en caliente y el otro en la URSS por fusión en frío:
Fusión caliente : 18La fusión fría permitió descubrir los elementos 107 Bh , 108 Hs , 109 Mt , 110 Ds , 111 Rg , 112 Cn y 113 Nh . Este último se obtuvo en 2004 mediante la fusión del ion de metal pesado de la 4 º período con el objetivo de uso más pesado en la 6 ª período:
70Por lo tanto, los siguientes núclidos superpesados se han sintetizado mediante un método diferente, aprovechando las propiedades excepcionales del calcio 48 , a menudo denominado solución milagrosa (es decir, solución inesperada), que implica la fusión en caliente con actínidos objetivos, ricos en neutrones y un ion más pesado del 4 ° período de: la48
20Eso ; este método permitió descubrir los cinco elementos 114 Fl , 115 Mc , 116 Lv , 117 Ts y 118 Og .
Muchos parámetros se deben tener en cuenta para llegar a nucleidos producto de la 8 ª periodo .
Una reacción de fusión generalmente tiene una mayor eficiencia cuanto mayor es la asimétrica, es decir, cuanto mayor es la relación de número de masa entre el objetivo y el ión utilizado como proyectil. Esto se tiene en cuenta cuando se acelera un ión metálico del 4 ° período de un actínido de la 7 º período.
La tasa de neutrones en atómicas núcleos aumenta con el número atómico : la relación N / Z es por ejemplo 1 a 1.2 para isótopos estables de neón sobre la 2 nd período , pero es igual a 1,52 para el bismuto 209 ( 6 e período ) y 1,60 para el plutonio-244 ( 7 º período ). Por tanto, los proyectiles deben ser tan ricos en neutrones como sea posible, de lo contrario los núcleos producidos por fusión serán demasiado ricos en protones y se desintegrarán antes de que puedan ser observados. El calcio-48 es, por tanto, un proyectil de elección porque es a la vez ligero, casi estable y con neutrones ricos, con una relación N / Z 1,4: fue él quien lideró el descubrimiento de los elementos 114 Fl , 115 Mc , 116 Lv , 117 Ts y 118 Og . Existen alternativas más pesadas al 48 Ca, pero son menos ricas en neutrones, por ejemplo, titanio 50 ( N ⁄ Z = 1.27 ), níquel 64 ( N ⁄ Z = 1.29 ), zinc 70 ( N ⁄ Z = 1.33 ) y especialmente paladio 110 ( N ⁄ Z = 1,39 ); Sin embargo, el uso de iones más pesados hace que la reacción sea más simétrica, lo que reduce su probabilidad de éxito.
La doble restricción de mantener una reacción asimétrica y producir nucleidos ricos en neutrones implica utilizar objetivos compuestos por átomos cada vez más pesados. Los objetivos utilizados en la actualidad son actínidos que ya son difíciles de producir en cantidad y pureza suficientes y que, además, se desintegran rápidamente: por ejemplo, el berkelio 249 utilizado para sintetizar el elemento 117 en el JINR en 2010 no se producía solo en Oak Ridge National. Laboratorio y decae con una vida media de aproximadamente 330 días. Por lo tanto, en la práctica es difícil tener objetivos formados por átomos mucho más pesados: el fermio 257 , por ejemplo, que sería un excelente objetivo para intentar la síntesis del elemento 120 con calcio 48 , solo se puede producir ''. picogramos ( 10-12 g ) por entrega, mientras que miligramos ( 10-3 g ) de berkelio 249 están disponibles .
Por estas razones, los intentos de síntesis de los elementos 8 º período consistieron en caliente fusiones de iones de titanio 50 , de cromo 54 , de hierro 58 o de níquel 64 sobre los objetivos de plutonio 242 , en el curio 248 , berkelium 249 o californio 249 :
Esta configuración reduce la probabilidad de éxito del experimento, pero, por otro lado, enfría la fusión, lo que reduce la energía de excitación del núcleo compuesto resultante, que tenderá a decaer con menos rapidez. Sin embargo, ninguno de estos intentos tuvo éxito en 2016.
Solo unos pocos laboratorios en el mundo están equipados con infraestructuras que permiten alcanzar las sensibilidades requeridas, con secciones transversales del orden de femto barn , es decir , 10 −43 m 2 , o incluso 10 −25 nm 2 , para la detección de núcleos. tan pesados como los del octavo período. En general, es necesario poner en común los recursos de estos laboratorios para lograr resultados convincentes:
En Suiza , la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, cantón de Ginebra ), y el Instituto Paul Scherrer (PSI, cantón de Aargau ), también se encuentran entre las organizaciones notables en este campo de investigación, por ejemplo en la caracterización de nucleidos identificados. . En Francia , el Large National Heavy Ion Accelerator (GANIL, en Normandía ), propuso en la década de 2000 un enfoque diferente, basado en la aceleración de iones de uranio 238 en objetivos de níquel y germanio para estudiar las propiedades de desintegración de núcleos compuestos que comprenden 120 y 124 protones. para ubicar el próximo número mágico de protones entre los diferentes valores propuestos por las teorías existentes.